DE3708233A1

DE3708233A1 - Herzstueck fuer weichen oder kreuzungen

Info

Publication number: DE3708233A1
Application number: DE19873708233
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl Ing Morgenschweis; Alfred Kais; Sebastian Benenowski; Erich Dipl Ing Nuding
Original assignee: Voestalpine BWG GmbH; Butzbacher Weichenbau GmbH
Current assignee: Butzbacher Weichenbau GmbH; Voestalpine Turnout Technology Germany GmbH
Priority date: 1987-03-13
Filing date: 1987-03-13
Publication date: 1988-09-29

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Herzstück für Weichen oder Kreuzungen mit zwei Flügelschienen und einer zwischen diesen angeordneten Herzstückspitze, wobei die Herzstückspitze mit den Flügelschienen spitzwinklig zueinander verlaufende Spurrillen zur Führung eines Spurkranzes eines Rades bildet.

Ein entsprechendes Herzstück ist der DE-OS 28 07 896 zu entnehmen. Dabei ist das Herzstück starr und die Flügelschienen sind beweglich ausgebildet, um für das geradlinig verlaufende Rad die an und für sich normalerweise vorhandenen Spurrillen zu vermeiden, wodurch die Weiche bzw. die Kreuzung mit höherer Geschwindigkeit bei größerem Fahrkomfort befahren werden soll. Der Übergang zwischen Flügelschiene und Herzstückspitze ist unter Beibehaltung üblicher Konstruktionen ausgeführt, d.h., daß grundsätzlich nur die Flügelschiene oder nur die Herzstückspitze die vertikalen von dem Rad zu übertragenden Kräfte aufnimmt und sich grundsätzlich nur ein allein durch die Flächenpressung und die damit verbundenen Verformungen ergebender Übergangsbereich ausbildet, der weiterhin zu einer starken Belastung der Flügelschiene und der dadurch sich ergebenden Abnutzung führt.

Mit anderen Worten liegt die Lauffläche des Rades entweder voll auf der Herzstückspitze oder voll auf der Flügelschiene auf, wie es auf Seite 7 der DE-OS 28 07 896 beschrieben wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es im wesentlichen, die Abnutzung der Herzstückspitze im Übergangsbereich von der Flügelschiene zu der Herzstückspitze durch Vermeidung von stoß artigen Übergängen zu vermeiden, wobei eine Selbstregulierung des Überganges in Abhängigkeit von der einwirkenden Kraft ermöglicht werden soll.

Die Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß zur Bildung eines kontrolliert ausgeprägten Übergangsbereichs, in dem die Lauffläche des Rades gleichzeitig sowohl auf der Fahrfläche der Herzstückspitze als auch auf der einer der Flügelschienen abgestützt ist, die Herzstückspitze relativ zu den Flügelschienen und senkrecht zu der Lauffläche bewegbar ist.

Erfindungsgemäß wird demzufolge der Bereich, in dem das Rad von der Flügelschiene auf die Herzstückspitze übergeht, kontrolliert ausgedehnt, so daß keine quasi punktförmige oder in einem sehr engen Bereich erfolgende plötzliche Kraftübertragung von der Flügelschiene auf die Herzstückspitze erfolgt. Hierdurch wird ein kontinuierlicher Übergang von der Flügelschiene zu der Herzstückspitze gewährleistet, durch den erhöhte Verschleiß erscheinungen und Beschädigungen ausgeschlossen werden. Dabei ist es nicht erforderlich, daß im Übergangsbereich die Herzstückspitze und die Flügelschienen mit gleichen vertikal gerichteten Kräften beaufschlagt werden, vielmehr ist eine Kraftverteilung im gewünschten Umfang möglich, die unter anderem auch von der elastischen Lagerung oder Ausbildung der Weichenteile abhängig sein kann.

So kann in Ausgestaltung der Erfindung die Relativbewegung zwischen Herzstückspitze und Flügelschienen, wodurch der Übergangsbereich kontrolliert ausgeprägt wird, dadurch ermöglicht werden, daß die Flügelschienen und/oder die Herzstückspitze auf einer elastisch ausgebildeten Unterlage angeordnet sind. Dabei kann in den Bereichen der einzelnen Weichenteile die Elastizität der Unterlage unterschiedlich ausgebildet sein, um ein kontrolliertes Ausweichen und auf diese Weise eine gezielte Kraftverteilung zu erreichen.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Flügelschienen und die Herzstückspitze zu deren Verschiebbarkeit senkrecht zur Lauffläche zwangszukoppeln. Dies kann z.B. mittels pneumatischer und hydraulischer Mittel erfolgen. Ein solcher Lösungsvorschlag ist bevorzugt, wenn die Relativbewegung zwischen den Weichenteilen besonders kontrolliert vorgenommen werden soll.

Durch die erfindungsgemäße Lehre ergibt sich der weitere Vorteil, daß durch die Relativbewegung sich die Flügelschienen und die Herzstückspitze über einen längeren Bereich der Geometrie des Rades angleichen können, wodurch insbesondere eine Schonung der Herzstückspitze erfolgt.

Die Elastizität, genauer gesagt die relative Verschiebbarkeit zwischen Herzstückspitze und Flügelschiene kann in Richtung zum freien Ende der Herzstückspitze hin zunehmen, um so nur geringe Kräfte im "schwachen" Bereich der Herzstückspitze und hohe Kräfte in den Bereichen der Herzstückspitze aufzunehmen, in dem der Schienenquerschnitt zunimmt, da die Herzstückspitze in ihrem vorderen Bereich nach unten "ausweichen" kann.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Herzstückspitze mit den Flügelschienen über Futterstücke verbunden sind, die ihrerseits jedoch die Beweglichkeit der Schienenteile zueinander ermöglicht. Dabei können die Futterstücke mit Spiel die Herzstückspitze mit den Flügelschienen verbinden, wobei die Futterstücke selbst aus Metall bestehen. In Ausgestaltung können die Futterstücke aus Schwingmetall bestehen, d.h., zwischen zwei Stahlplatten sind einvulkanisierte Gummistücke, die die erforderliche Elastizität ermöglichen, angeordnet, wobei die Verbindung zwischen den Flügelschienen und der Herzstückspitze über Bolzen erfolgt, die mit Spiel zumindest durch die Herzstückspitze geführt sind.

Durch diese Verbindungsart ergibt sich des weiteren der Vorteil, daß die Herzstückspitze nicht nur vertikal, sondern auch horizontal elastisch verschiebbar ist. Die horizontale Verschiebbarkeit stellt dabei einen eigenerfinderischen Gedanken dar, der es ermöglicht, daß die Herzstückspitze - betrachtet von seinem freien Ende her - relativ früh die seitliche Führung eines Rades übernehmen kann, so daß die Spurrille möglichst klein gewählt werden kann, also der für die Fahrspur erforderliche Radlenker relativ früh von der Fahrschiene zur Flügelschiene hin weggebogen werden kann. Dabei muß die Elastizität in horizontaler Richtung der Herzstückspitze so ausgebildet sein, daß sie von dem freien Ende der Herzstückspitze her abnimmt, d.h., daß die Führungsfunktion von der Spitze her zunimmt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die Spurrille sehr schmal gewählt werden kann, ohne daß besonders auf Schwankungen im Leitkreisabstand oder der Spurkranzdicke geachtet werden muß.

Zu der relativen Verschiebbarkeit oder Auslenkung in horizontaler und/oder vertikaler Richtung sei noch erwähnt, daß diese Konstruktion nicht mit einer beweglichen Herzstückspitze zu verwechseln ist. Vielmehr bezieht sich die Erfindung auf eine starre Herzstückspitze im eigentlichen Sinne.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Herzstückes mit starrer Herzstück spitze nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B in Fig. 1,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie C-C in Fig. 1,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes aus der Fig. 3,

Fig. 6 eine Draufsicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Herzstückes,

Fig. 7 eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in Fig. 6,

Fig. 8 eine Schnittdarstellung entlang der Linie C-C in Fig. 6,

Fig. 9 eine weitere Ausführungsform eines Herzstückes im Schnitt,

Fig. 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Herzstückes im Schnitt,

Fig. 11 eine Draufsicht einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Herstückes,

Fig. 12 eine Seitenansicht des Herzstückes nach Fig. 11,

Fig. 13 eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in Fig. 11,

Fig. 14 eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B in Fig. 11 und

Fig. 15 eine alternative Lösung zu Fig. 13.

In Fig. 1 ist in rein schematischer Darstellung und in Draufsicht ein Herzstück (10) einer Weiche oder einer Kreuzung dargestellt, das im wesentlichen aus einer zwischen zwei Flügelschienen (14) und (16) angeordneten Herzstückspitze (12) besteht, die sich von ihrem vorderen freien Ende (18) zu ihren Enden hin erweitert. Die Herzstückspitze (12) bildet mit den Flügelschienen (14) und (16) zwei spitzwinklig zueinander verlaufende Spurrillen (20) und (22) zur Aufnahme eines Spurkranzes (24) eines Rades (26). Die Flügelschienen (14) und (16) sind die sich von nicht dargestellten Zungen her fortsetzenden Schienensträngen, die im Herzstückbereich abgeknickt sind. Die von den Weichenenden her sich fortsetzen den Stränge gehen in die Herzstückspitze (12) über.

Die in den Flügelschienen (14) und (16) und in der Herzstückspitze (12) stark ausgezeichneten Abschnitte sollen die Bereiche kennzeichnen, in denen über die Lauffläche (28) des Rades (26) eine vertikale Kraftabtragung erfolgt. Man erkennt, daß im Schnitt B-B (Fig. 3) eine Kraftabtragung sowohl über die Flügelschiene (14) als auch über die Herzstückspitze (12) erfolgt. Genau genommen ist dieser Übergangsbereich nicht punktförmig, sondern geringfügig flächig ausgebildet, da die Laufflächen der Flügelschiene (14) bzw. Herzstückspitze (12) durch Flächenpressung verformt werden. Dies ist in der Fig. 5 durch die schraffierten Bereiche (30) und (32) angedeutet, die sich sowohl in der Lauffläche (28) des Rades (26) als auch in den Fahrflächen (34) und (36) der Flügelschiene (14) bzw. der Herzstückspitze (12) ausbilden.

Im Bereich des Schnittes A-A erfolgt dagegen eine ausschließliche vertikale Kraftabtragung über die Fahrfläche (34) der Flügel schiene (14), wohingegen zu der Fahrfläche (36) der Herzstückspitze (12) ein Abstand besteht.

lm Bereich des Schnittes C-C (Fig. 4) hat sich die Lauffläche (28) von der Flügelschiene (14) gelöst und eine Kraftabtragung erfolgt ausschließlich über die Fahrfläche (36) der Herzstückspitze (12).

Durch diese Konstruktion bedingt erfolgt eine abrupte, stoßartig zu bezeichnende Kraftverlagerung von der Flügelschiene (14) auf die Herzstückspitze (12) bzw. in anderer Fahrtrichtung von der Flügelschiene (16) auf die Herzstückspitze (12). Dies bedingt eine starke Belastung der Herzstückspitze (12), so daß sie einem hohen Verschleiß und starken Beschädigungen ausgesetzt ist.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, daß der Übergabe bereich von der Flügelschiene zu der Herzstückspitze ausgeprägt, also gestreckt wird, so daß sich ein Bereich ausbildet, in dem eine Kraftabtragung sowohl auf die Flügelschiene als auch auf die Herzstückspitze erfolgt. Dies ist rein schematisch anhand der Fig. 6 bis 8 verdeutlicht.

Fig. 6 ist ebenfalls eine Draufsicht eines Herzstücks (38) z. B. einer Weiche dargestellt. Der prinzipielle Aufbau des Herzstücks (38) entspricht dem der Fig. 1, d.h., eine Herzstückspitze (40) wird seitlich von Flügelschienen (42) und (44) umgeben, zwischen denen Spurrillen (46) und (48) ausgebildet sind. Durch das Profil der Flügelschienen (42) und (44) und der Herzstückspitze (40) und deren nachstehend näher zu erläuternden Lagerungen bzw. Befestigungen ist jedoch der Übergabebereich von den Flügelschienen (42), (44) zur Herzstückspitze (40) ausgeprägt, und zwar erstreckt er sich zwischen den Schnittdarstellungen A-A und C-C und ist allgemein mit dem Bezugszeichen (50) versehen. In diesem Übergabebereich (50) liegt die Lauffläche (28) des Rades (26) sowohl auf der Fahrfläche (52) der Flügelschiene (42) als auch auf der Fahrfläche (54) der Herzstückspitze (40) an, wobei dieses Aufliegen nicht so zu verstehen ist, daß die Kraftverteilung gleichmäßig auf Herzstückspitze (40) und Flügelschiene (42) erfolgt. Vielmehr erfolgt eine Kraftaufteilung vorzugsweise entsprechend dem Querschnitt der Herzstückspitze (40), d.h., im Bereich des Schnittes A-A ist die Kraftaufnahme von der Herzstückspitze (40) gering, wohingegen im Bereich des Schnittes C-C eine maximale Krafteinführung vorliegt.

Erreicht wird der Übergabebereich (50) und die vom vorderen freien Ende der Herzstückspitze (40) zu dem sich erweiternden Ende zunehmende Kraftübertragung dadurch, daß zwischen der Herzstückspitze (40) und den beigeführten Flügelschienen (42) und (44) in vertikaler Richtung eine Relativbewegung möglich ist, so daß sich das Niveau der Fahrflächen (52) und (54) auf die einwirkende vertikale Kraft grundsätzlich selbständig einstellt. Hierzu wird anhand der Fig. 9 und 10, in denen den Fig. 6 bis 8 entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, vorgeschlagen, daß die Herzstückspitze (40) und die Flügelschienen (42) und (44) zwangsgekoppelt sind, z.B. durch hydraulische oder pneumatische Mittel (Fig. 9) oder auf elastisch ausgebildeten Unterlagen (Fig. 10) angeordnet sind, die ermöglichen, daß sich die Weichenteile in vertikaler Richtung betrachtet relativ zueinander verschieben können.

Nach Fig. 9 können in einer Rippenplatte (60) nicht näher beschriebene Hydraulikeinheiten (62), (64) und (66) angeordnet und derart betätigt werden, daß die mit diesen verbundenen Füße (68), (70) und (72) der Flügelschienen (42) und (44) und der Herzstückspitze (40) in Abhängigkeit von der einwirkenden Kraft in vertikaler Richtung ein Anheben und/oder Absenken der Weichenteile erfolgt, um so eine Höhenverstellung der Fahrflächen zu erzielen, die gewährleistet, daß über den in Fig. 6 mit dem Bezugszeichen (50) versehenen Übergabebereich eine Krafteinleitung sowohl auf die Herzstückspitze (40) als auch auf die befahrene Flügelschiene (42) bzw. (44) erfolgt.

Eine andere Konstruktion ist der Fig. 10 zu entnehmen, bei der die Füße (68), (70) und (72) auf elastischen Auflagen (56), (58) und (59) angeordnet sind, die ein selbstätiges Absenken bzw. Anheben der Flügelschiene (42) bzw. (44) zu der Herzstückspitze (40) und umgekehrt gewährleistet. Auch hiermit wird erfindungsgemäß die Aufgabe gelöst, einen ausgeprägten Übergabebereich zwischen der Flügelschiene und der Herzstückspitze zur Verfügung zu stellen, damit diese nicht unnötigerweise einem hohen Verschleiß oder einer Beschädigung ausgesetzt ist.

Wie die Fig. 9 und 10 auch verdeutlichen sollen, sind die Flügelschienen (42) und (44) mit der Herzstückspitze (40) über an und für sich bekannte Futterstücke (74) und (76) gegeneinander abgestützt und mittels eines Bolzen (80), der diese und die Stege der Flügelschienen (42) und (44) und der Herzstückspitze (40) durchsetzt, verbunden. Dabei ist bei starr ausgebildetem Futterstück (74) und (76) ein Spiel zu den Wandungen der Laschenkammern und in bezug auf die von dem Bolzen (80) durchsetzten Bohrungen vorgesehen, um die relative Verschiebbarkeit in vertikaler Richtung zu gewährleisten.

Alternativ besteht die Möglichkeit, durch die Ausbildung der Futterstücke (74) und (76) bzw. deren Anordnung und/oder durch das Material der Herzstückspitze (40) selbst in horizontaler Richtung eine elastische Auslenkung zu ermöglichen, durch die eine seitliche Führung des Rades (26) relativ vorne im Bereich der Herzstückspitze (40) erfolgen kann. Das bedeutet, daß im Vergleich zum Stand der Technik der der Fahrkante der Herzstückspitze (40) zugeordnete parallel zur Fahrschiene verlaufende Radlenker von der Fahrschiene weggeführt werden kann, so daß hierdurch die Spurrille (46) bzw. (48) zwischen Flügelschiene (42) bzw. (44) und Herzstückspitze (40) ungeachtet von Schwankungen in dem Leitflächenabstand bzw. der Spurkranzdicke relativ schmal gewählt werden kann. Dies ist nach dem Stand der Technik nicht möglich, da erwähntermaßen der der Fahrschiene zugeordnete Radlenker über einen relativ langen Bereich die Führungsfunktion übernimmt, so daß unter Berücksichtigung der Schwankung in z.B. dem Leitflächenabstand oder der Spurkranzdicke die Spurrille breit ausgebildet sein muß.

Anhand der Fig. 11 bis 15 sind bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäß ausgebildeten Herzstückes (38) dargestellt, in dem die Möglichkeit besteht, eine Herzstückspitze (82) sowohl vertikal als auch horizontal zu den zugeordneten Flügelschienen (84) und (86) zu bewegen, um zum einen den in Fig. 6 erläuterten Übergangsbereich (50) auszubilden und zum anderen von der Herzstückspitze (82) relativ früh die Führungsfunktion für ein entlanggeführtes Rad übernehmen zu lassen, um die Spurrillen (88) und (90) relativ schmal ausbilden zu können.

Man erkennt anhand der Fig. 12, daß die Lauffläche (92) der Herzstückspitze (82) im Bereich ihres freien Endes unterhalb der Lauffläche (94) der Flügelschiene (86) bzw. (84) liegt. Um nun eine relative Bewegung zwischen den Flügelschienen (84) und (86) und der Herzstückspitze (82) zu erreichen, damit die zuvor erwähnten Aufgaben gelöst werden können, erfolgt im Bereich des vorderen freien Endes der Herzstückspitze (82) eine elastische Verbindung, die durch die schraffierten Bereiche angedeutet und beispielhaft mit den Bezugszeichen (96) und (98) versehen sind. lm hinteren auseinanderlaufenden Bereich erfolgt eine starre Verbindung zwischen den Weichenteilen vorzugsweise über aus Metall bestehende Futterstücke (100) und (102). In diesem Bereich, der auch anhand der Schnittdarstellung B-B in Fig. 14 verdeutlicht werden soll, ist eine Relativbewegung zwischen den Flügelschienen (84) und (86) und der aufgenommenen Herzstückspitze (82) nicht möglich. Im Gegensatz dazu kann aufgrund der elastischen Verbindung im vorderen Bereich der Herzstückspitze (82) diese relativ zu den Flügelschienen (84) und (86) sowohl vertikal als auch horizontal verschoben werden, um das Niveau der Fahrfläche (94) bzw. (104) der Flügelschiene (84) bzw. (86) auf das der Fahrfläche (92) der Herzstückspitze (82) anzugleichen, und zum anderen die Herzstückspitze (82) im Flankenbereich (106) bzw. (108) der Fahrfläche (92) als Führungsfläche für den Spurkranz eines nicht dargestellten Rades auszubilden. Dabei beginnt die Führungsfläche am freien Ende der Herzstückspitze (82) relativ schwach, um zum auseinanderlaufenden Ende hin immer stärker zu werden, so daß der zugeordnete Radlenker die Führungsaufgabe nicht mehr übernehmen muß.

Die relative Beweglichkeit der Weichenteile zueinander wird zum einen durch die in Fig. 13 aus Schwingmetall bestehenden Futterstücke (110) und (112) oder durch das starre Futterstück (114) nach Fig. 15 ermöglicht, das jedoch zu den Laschenkammern (116) der Herzstückspitze (120) ein Spiel aufweist. Die Futterstücke (110) und (112) bestehen aus zwischen Stahlplatten (122) bzw. (124) und (126) bzw. (128) angeordnete vorzugsweise einvulkanisierte Gummistücke (130) bzw. (132) von eckigem Querschnitt. Die die Futterstücke (110) und (112) und die Stege der Flügelschienen (84) und (86) und der Herzstückspitze (82) durchsetzenden Verbindungselementen wie Bolzen sind dabei besonders im Bereich der Herzstückspitze (82) in Bohrungen geführt, deren Durchmesser größer als die der Verbindungselemente sind, um so die erforderliche relative Verschiebbarkeit zueinander zu erzielen.

Claims

1. Herzstück für Weichen oder Kreuzungen mit zwei Flügelschienen und einer zwischen diesen angeordneten Herzstückspitze, wobei die Herzstückspitze mit den Flügelschienen spitzwinklig zueinander verlaufende Spurrillen zur Führung eines Spurkranzes eines Rades bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines kontrolliert ausgeprägten Übergabe bereiches (50), in dem die Lauffläche des Rades (28) gleichzeitig sowohl auf der Fahrfläche (54, 92) der Herzstückspitze (40, 82) als auch auf der einer der Flügelschienen (42, 44, 84, 86) abgestützt ist, die Herzstückspitze relativ zu den Flügelschienen und senkrecht zu der Lauffläche bewegbar ist.

2. Herzstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelschienen (42, 44) und/oder die Herzstückspitze (40) auf einer elastisch ausgebildeten Unterlage (56, 58, 59) angeordnet ist.

3. Herzstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelschienen (42, 44) und die Herzstückspitze (40) zwangsgekoppelt sind, z.B. durch pneumatische oder hydraulische Mittel.

4. Herzstück insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Herzstückspitze (40, 82) parallel zur Lauffläche (28) elastisch verschiebbar ist.

5. Herzstück nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Verschiebbarkeit zu dem freien Ende der Herzstückspitze (40, 82) hin zunimmt.

6. Herzstück nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Herzstückspitze (40, 82) in ihrem vertikal und/oder horizontal zu der Fahrfläche (28) beweglichen Bereich (50) gegenüber den Flügelschienen (42, 44, 84, 86) mittels die Beweglichkeit begrenzender Futterstücke (110, 112, 114) abgestützt ist.

7. Herzstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Futterstücke mit Spiel die Herzstückspitze (82, 120) mit den Flügelschienen (84, 86) verbinden.

8. Herzstück nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Futterstücke (110, 112) aus Schwingmetall bestehen.