DE3334119C2

DE3334119C2 - Vorrichtung zur Schienenbefestigung mittels elastischer Spannklemme

Info

Publication number: DE3334119C2
Application number: DE19833334119
Authority: DE
Inventors: Helmlut Eisenberg; Dirk Dipl.-Ing. 5980 Werdohl Vorderbrück
Original assignee: Vossloh Werke GmbH
Current assignee: Vossloh Werke GmbH
Priority date: 1983-09-21
Filing date: 1983-09-21
Publication date: 1985-07-11
Also published as: DE3334119A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schienenbefestigung mit einer Rippenplatte und einer mittels einer durch eine Befestigungsschraube gehaltenen elastischen Spannklemme aus Stabstahl in Form eines W, deren Mittelteil und beidseitig unmittelbar daran anschließende Schenkel einen Klemmbereich bilden und den Schaft der Befestigungsschraube umschlingen, wobei das Mittelteil beim Niederpressen eine Spannwegbegrenzung mit der Rippe der Rippenplatte findet und die gegeneinanderlaufenden freien Enden der Spannklcnimc auf den Schienenfuß drücken.

Eine derartige Schienenbefestigung ist aus der DE-PS 61 151 bekannt. Eine weitere Konstruktion zeigt die DE-PS 19 54 008. Bei diesen beiden vorbekannten .Schienenbefestigungen stützt sich die Spannklemme jeweils mit den an den Mittelteil anschließenden Bereichen an der Rippe bzw. auf der Rippenplatte ab; dadurch ergibt sich ein Widerlager und eine Verdrehsicherung für die Spannklemme bei der Montage und im fertig montierten Zustand der Schienenbefestigung.
Neben den genannten Schienenbefestigungen mittels einer durch eine Befestigungsschraube gehaltenen elastischen Klemme aus Stabstahl in Form eines W, deren Mittelteil den Schaft der Befestigungsschraube umschlingt, während die gegeneinanderlaufenden freien

ίο Enden des W auf den Schienenfuß drücken, gibt es auch Schienenbefestigungen mittels elastischer Klemmen aus Stabstahl in anderen Konfigurationen, beispielsweise U-förmige gebogene Federn aus Stabmaterial, deren freie Enden aus der Federebene herausgebogen und entgegengesetzt auseinanderstrebend sind und den Schienenfuß auf eine Unterlagplatte niederdrücken.

Derartige Konstruktionen sind beispielsweise in der DE-PS 17 84 46Zl, der DE-PS 21 22 431 sowie in der DE-PS 28 10 618 beschrieben. Bei diesen Schienbefestigungen ragt der Bogen des U des Klemmbügels, der sich jeweils auf der dem Schienenfuß abgewandten Seite der Befestigungsschraube befindet, frei in der Ebene der Rippe der Rippenplatte nach außen, wobei zusätzlich z. B. aber wie im Fg¹J der DE-PS 21 22 431 durch eine Druckplatte oder wie im Fall der DE-PS 28 10618durch Seitenanschläge fixiert ist; in keinem Fall jedoch wie bei den beiden erstgenannten Konstruktionen nach unten gegen die Rippenplatte abgebogen ist, um dort ein Widerlager bzw. eine Drehsicherung zu finden. Die freien Enden der etwa U-förmig gebogenen Federklemmen sind dabei unter Ausbildung umgebogener Abschnitte im Bereich des Schienenfußes nach außen gebogen, um eine breitere Auflagefläche der Klemme auf dem Schienenfuß zu erreichen.

Mit zunehmenden Geschwindigkeiten und erhöhten Achslasten beim modernen Eisenbahnbetrieb ergeben sich höhere Beanspruchungen der Schienen in vertikaler Richtung, die versuchen, den Schienenfuß von den Schwellen abzuheben. Auch bei der schnellen Kurvenfahrt ergeben sich hohe Beanspruchungen der Schiene durch horizontale Kraftkomponenten, die ein Kippen der Schiene herbeizuführen suchen.

Es ist daher das Ziel der Erfindung, eine Schienenbefestigung der eingangs genannten Art so weilerzubilden, daß sich eine verbesserte Federcharakteristik, d. h. ein möglichst hoher Anpreßdruck bei einem langen Kederweg der Spannklemme ergäbt. Darüber hinaus soll eine möglichst vielseitig einsetzbare Schienenbefestigung geschaffen werden, die für alle Schienenfußbreiten, in Weichen, insbesondere im Herzstück- und auch im Laschenbereich, einsetzbar ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einer Schienenbefestigung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 gelöst, die sich durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 auszeichnet. Zweckmäßige Weiterbildungen einer derartigen Schienenbefestigung ergeben sich aus den Unteranspriichen.
Vergleicht man die beiden eingangs erörterten Schienenbefestigungsarten mittels federnder Spannklemmen, so wird erkennbar, daß die erfindungsgemäße Konstruktion ausgeht von der bekannten Form d=r Spannklemmen in Form eines W, wobei die Spannklemmen jedoch anders als beispielsweise bei der Schienenbefe-

b5 stigung gemäß DE-PS 19 54 008 sich nicht auf der vom Schienenfuß abgewandten Seite auf der Rippenplatte abstützt, sondern sozusagen freischwebend von der Rippe nach außen, d. h. zunächst von der Schiene weg

verläuft, wobei sich für die beiden Flügelenden der Spannklemme bis zu ihrer Auflage am Ende auf dem Schienenfuß im eigentlichen Klemmbereich ein erheblich längerer Torsionsfederweg zwischen dem Klemmbereich mittels der Befestigungsschraube und den auf den Schienenfuß drückenden Flügelenden der Spannklemme ergibt Mit anderen Worten erzielt man durch den Verzicht auf die rückwärtige Abstützung einen längeren freien Torsionsweg, auf den im einzelnen später noch im Zusammenhang mit der Figurenbeschreibung eingegangen wird. Dadurch läßt sich aber auch eine schmale und niedrige Bauweise der Spannklemme der erfindungsgemäßen Schienenbefestigung erreichen, die sie zum Einsatz auch bei schmalen Schienenfüßen im Weichenbereich sowie im Herzstück- und Laschenbereich geeignet macht

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch ein Schienenp.ofil, bei welchem die linke Seite der Schienenbefestigung in Ansicht und die rechte Seite der Schienenbefestigung im Schnitt gezeichnet sind,

F i g. 2 die Draufsicht auf die Schienenbefestigung gemäß Fig. 1, wobei allerdings auf der linken Seite die Mutter und Unterlegscheibe der Befestigungsschraube entfernt sind,

Fig.3 eine Draufsicht auf die Spannklemme der Schienenbefestigung,

Fig.4 eine Seitenansicht der Spannklemme von der Schiene her gesehen,

Fig.5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig.3 durch die Spannklemme,

F i g. 6 ein Diagramm, in welchem die Federkennlinie für die Schienenbefestigung dargestellt ist, 3;

F i g. 7 eine Seitenansicht der Spannklemme in Vormontagestellung.

In F i g. 1 isi eine Vorrichtung zur Schienenbefestigung auf der linken Hälfte in Ansicht und auf der rechten Hälfte im Schnitt dargestellt. Wie man erkennt, handelt es sich bei der dargestellten Schienenbefestigung um die übliche Schienenbefestigung auf Holzschwellen, bei welcher die Schiene 1 unter Vermittlung einer Zwischenlage 2 zwischen den Rippen 3a der Rippenplatte 3 auf einer Holzschwelle 4 befestigt ist. Die Befestigung der Rippenplatte 3 auf der Holzschwelle 4 erfolg: in bekannter Weise mittels der Schwellenschrauben 5, welche die Rippenplatte 3 unter Vermittlung von Federringen 6 auf die Holzschwelle 4 spannen.

Die Schiene 1 wird zwischen den Rippen 3a der Rippenplatte 3 im Bereich des beidseitigen Schienenfußes la mittels der Spannklemmen 7 dauernd kraftschlüssig niedergehalten. Bei der gezeigten Befestigungsart liegen die Spannklemmen 7 auf den Rippen 3a auf und werden mittels der an der Rippe verankerten Befestigunsschraube 8 in Form einer Hakenschrat-be mit Mutter 9 und Unterlegscheibe 10 gespannt. Die Montage erfolgt in bekannter Weise mittels eines Drehmomentwerkzeuges mit Rutschkupplung. Die volle Anpreßkraft der Spannklemme 7 auf den Schienenfuß la ist erreicht, wenn die Schenkel 7ddes mittleren Klemmbereichs auf der Rippe 3a der Rippenplatte 3 vollständig aufliegen.

Die besondere Foirrgebung der für die Schienenbefestigung verwendeten Spannklemme 7 ist besonders gut aus den F i g. 3, 4 und b erkennbar. F i g. 3 zeigt eine gegenüber F i g. 2 etwas vergrößerte Draufsicht auf die Spannklemme gemäß der rechten Seite in Fig. 2, jedoch im ungesDannten Zustand und ohne die Befestigungsmittel der Rippenplatte 3. Wie man aus der Draufsicht von F i g. 3 erkennt, ist das Mittelteil 7eder Spannklemme etwas mehr als halbkreisförmig zusammengebogen, so daß sich die Schenkel Td der Spannklemme 7 im Klemmbereich bis auf einen Abstand 11 aufeinanderzubewegen, der geringer ist als der Durchmesser des Schaftes der Hakenschraube. Nach dem Bereich der dichtesten Annäherung der beiden Schenkel beim Abstand 11 entfernen sie sich symmetrisch zur Mittellinie V-V wieder voneinander. Anschließend gehen sie in die etwa parallel zur Schiene verlaufenden Bereiche Tc über, die zunächst, wie man insbesondere aus Fig.4 erkennt, etwa horizontal verlaufen, dann aber in die Bereiche Tb aufgewölbt sind und dort unter Überbrükkung der Rippen 3a gegen die Enden Tu wieder abwärts gebogen sind, so daß die Enden 7a im Montagezustand auf den Schienenfuß la drücken.

Die räumliche Formgebung der Spav .klemme 7 ist so gewählt, daß der Mittelteil 7e, der gegenüber den Schenkeln Td des Klemmteils in einer bevorzugten Ausführung, wie man besonders gut aus den F i g. 4 und 5 erkennt etwas nach abwärts gebogen ist, im Montagezustand dar Spannklemme 7 in einem lichten Abstand über dem Schienenfuß la zu liegen kommt, um als zusätzlicher Kippschutz erst in Einsatz zu gelangen, wenn die Schiene 1 infolge einer Anhebung um diesen Abstand mit dem Schienenfuß la auch noch zusätzlich in Kontakt mit dem Mittelteil 7e der Spannklemme 7 gelangt. Dieser Zustand kann auch durch eine Belastung der Spannklemme 7 simuliert werden. Bei dieser Belastung kommt die Unterkante des Mittelteils 7e der Spannklemme 7 in Kontakt mit dem Schienenfuß und es ergibt sich der Knickpunkt im Federwegdiagramm gemäß F i g. 6.

Der hohe Anpreßdruck, den die Schienenbefestigung über einen langen Federweg auf den Schienenfuß ausübt, ergibt sich aus dem langen unterstützungslosen Torsionsweg der Spannklemme 7, die nach dem Verlassen ihres Klemmbereiches ohne Berührung der Rippen Za der Rippenplatte 3 in ihren Bereichen Tb und Tc sozusagen freischwebend in den von der Schiere abgekehrten Bereichen parallel zu den Rippen 3a verlaufen und dann diese überspannend in ihrem Endbereich bis zum Eingriff der Enden 7a auf dem Schienenfuß la abwärts gebogen sind. Dieser Verlauf der Flügelenden der Spannklemme 7 gewährleistet den erwünschten Anpreßdruck der Enden 7a der Spannklemme auf den Schienenfuß. Der Verlauf der Federkennlinie gemäß Fig.6 vor dem Knickpunkt veranschaulicht dies deutlich.

Der !".etvußte Verzicht auf ein Widerlager für die Spannklemme 7 an der Rippenplatte 3 im Bereich der dem Schienenfuß la angewandten Bereiche bringt zwar den Nachteil einer asymmetrischen Belastung der Hakenschraube mit. Dieser Nachteil wird jedoch in Kauf genommen, um dir höheren freien Torsionswege zur Verfugung zu haben. Im übrigen haben zwischenzeitlich mit der neuen Schienenbefestigung durchgeführte dynamische Versuche gezeigt, daß die asymmetrische Belastung der Hakenschraube zu keinem negativen Ergebnis führt. Diese Versuche wurden bei über 8 Mio. Lastwechseln beendet und ergaben, daß die für die Schienenbefestigung verwendete Spannklemme selbst bei um mehr als 20% vergrößerter, als vorgeschriebener Schwingweite, dauerfest ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Spannklemme 7 beträgt deren Gesamtlänge 12 mindestens das 3fache der Läneserstreckune 13 in ihrem zen-

tralen Klemmbereich. Ferner sollte der Abstand 14 zwischen den Enden Ta der Spannklcmme 7 um mindestens den halben Profildurchmesser des für die Spannklemmenherstellung verwendeten Stabstahls größer sein als die Längserstreckung 13 im mittleren Klemmbereich, so daß im Montagezustand der Spannklemme 7 auf dem Schienenfuß la ein Abstand zwischen den Enden 7a der Spannklemme 7 und dem Mittelteil 7e verbleibt. Dadurch ist sichergestellt, daß sowohl der Mittelteil Te als auch die Enden 7a der Spannklemme 7 ihre jeweilige Federwirkung im Belastungszustand unabhängig voneinander ausüben können.

Die Formgebung der Spannklemme 7 in den Bereichen des Mittelteils 7e und der Schenkel Td mit der Annäherung der beiden Schenkel Td bis auf den Abstand 11 gewährleistet erstmals die Vormontage der Spannklemme auf einer Rippenplatte 3, in dem die Hakenschrauben die Spannklemme 7 auf der auf den Schwellen montierten Rippenplatten in einer Lage halten, in der der Einsatz der Schiene 1 von oben möglich ist, ohne daß die Schienenfüße la in Eingriff mit den Spannmitteln geraten. Die Formgebung der Spannklemme 7 mit den außen neben den Rippen 3a verlaufenden Bereichen Tc gestattet bei gelockerter Mutter 9 die Hakenschraube in eine solche Schräglage von der Schiene nach außen zu bringen, daß die Bereiche 7c praktisch in Anlage auf der Oberfläche der Rippenplatte 3 gelangen und in ti'ier Stellung die am weitesten nach innen vorragenden Enden Ta der Spannklemme außerhalb des senkrechten Projektionsbereiches der Schienenfüße la zu liegen kommen. Somit ist eine von den meisten Bahnverwaltungen gewünschte bzw. vorgeschriebene Vormontagestellung möglich. Eine derartige Vormontagestellung ist am Beispiel der in Fig. 7 gezeigten linken TciiätisiCnt veranschaulicht.

Es versteht sich, daß die in der Zeichnung am Beispiel einer Holzschwelle 4 gezeigte Schienenbefestigung mit der neuen Spannklemme erfolgreich auch bei Schienenbefestigungen mittels Rippenplatten auf anderen Schwellen wie Stahlschwellen und Betonschwellen zum Einsatz gelangen kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Schienenbefestigung mit einer Rippenplatte und einer mittels einer durch eine Befestigungsschraube gehaltenen elastischen Spannklemme aus Stabstahl in Form eines W, deren Mittelteil und beidseitig unmittelbar daran anschließende Schenkel einen Klemmbereich bilden und den Schaft der Befestigungsschraube umschlingen, wobei das Mittelteil beim Niederpressen eine Spannwegbegrenzung mit der Rippe der Rippenplatte findet und die gegeneinanderlaufenden freien Enden der Spannklemme auf den Schienenfuß drücken, dadurch gekennzeichnet, daß im gespannten Zustand das der Schiene (1) zugewandte Mittelteil (je) in einem kurzen Abstand über den Schienenfuß (\a) zs? üegen kommt und die an die mittleren Schenkel (7d) des Klemmbereichs anschließenden Bereiche (7 b, 7c) so geformt sind, daß die Auflage der freien Enden (7a) der Spannklemme (7) auf dem Schienenfuß (\a) unter Gewährleistung eines langen Torsionsweges ohne weitere Abstützung auf der Rippe (3a) bzw. Rippenplatte (3) erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (11) zwischen den Schenkeln (7d) der Spannklemme (7) im Klemmbereich kleiner als der Durchmesser des Schaftes der Befestigungsschi i.ube (8) ist.

3. Vorrichtung nacfc Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge (12) der Spannklemme (7) mindestens Jas Dreifache der Längserstreckung (13) der Spannklemme (7) im Klemmbereich beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (14) zwischen den Enden (7a,) der Spannklemme (7) um mindestens den halben Profildurchmesser des für die Klemmenfertigung verwendeten Stabstahls größer ist als die Längserstreckung (13) im mittlererr Klemmbereich der Spannklemme (7).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schienenfuß (la) überragende Mittelteil (7e) der Spannklemme (7) gegenüber dem durch die Schenkel (7d) des Klemmbereiches bestimmten Niveau zum Schienenfuß (\a) hin abgebogen ist, oder auf gleichem Niveau liegt.