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Elastische Schienenbefestigung Die bisher normalerweise verwendeten
Vorrichtungen zur Befestigung der Schienen auf Holzschwellen, z. B. Schwellenschrauben,
Krampen u. dgl.. sind starr. Daher kommt es, daß die Schiene unmittelbar nach dem
Anziehen der Befestigung, z. B. der Schwellenschraube, mit der grö.lken Kraft auf
der Schwelle festgehalten wird, aber, wenn sich das geringste Spiel als Folge von
Abnutzung oder einer leichten Lcckerung einstellt, die, Kraft, mit der die Schiene
auf der Schwelle festgehalten wird, Null oder nahezu Null wird.
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Durch das Aufheben. der Spannung der Befestigung treten Schienenwanderungen
und Stöße. auf, und die Spiele nehmen nach einem rasch anwachsenden, Gesetz zu,
so daß es notwendig ist, dem Spiel von Zeit zu Zeit durch Nachspannen der Befestigung
eine Grenze zu setzen.
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Maxi kann behaupten, daß praktisch die Schiene lediglich während der
vorübergehenden Z_eital)-schnitte nach dem Festspannen bzw. nach dein Nachspannen,
der Befestigung tatsächlich durch diese auf den Schwellen befestigt und festgehalten
ist und daß die Schiene zwischen diesen Zeitabschnitten frei beweglich ist und dadurch
waxxdern, sich abnutzen und sich verlagern kann. M'enn das Holz seiner- 'Natur nach
den Stößen und Erschütterungen hinreichend gut widersteht, so ist dies. bei den
Stahlbetonschwellen anders, die rasch und in einer nicht reparierbaren Weise zerfallen.
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Um diese schweren Mängel der starren Befestigungen zu vermeiden, sind
bereits elastische Befestigungen vorgeschlagen worden, namentlich Befestigungen
mittels einer Blattfeder, die derart auf sich selbst zurückgebogen ist, daß sie
einen runden Bogen bildet, der sich in zwei ungleichen übereinanderliegenden Schenkeln
fortsetzt, die beide, für dein. Durchgang einer Spannschraube bzw. Sclxwelletxsclxraul>e
mit Loch versehen sind, w«1>ei
der kürzere Schenkel als seitliches
Widerlager für den Schienenfuß dient.
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Aber auch diese Art der elastischen Befestigung beisitzt noch schwere
Nachteile. Das rührt namentlich daher, daß sie nach dem Pinzettenprinzip arbeitet,
@d. h. weil die Biegekräfte in der Hauptsache von dem geschmiedeten Bogen, der Vorrichtung
aufgenommen werden, welches derer schwächsten Teil darstellt und infolgedessen,
häufig bricht. Außerdem stützt sich bei diesem Vorrichtungen der obere Schenkel
in einer dem Rand des Schienenfußes benachbarten Fläche auf die Schiene auf, die
vom Beginn bis zum Ende des Festspannens: unverändert die gleiche bleibt, so da.ß
nur ein hochqualifizierter Arbeiter das Ende des Festspan@nens beurteilen kann.
und das in einer so@ wenig genauen Weise, d.aß@ die verschiedenen Befestigungsvorrichtungen,
einer Schiene nicht alle in demselben Maße festgespannt sind. Dadurch ergeben sich
Wanderungen und Querbewegungen. der ungleich festgehaltenen, Schiene.
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Die Erfindung hat, den Zweck, diesen Nachteilen mittels einer verbesserten
Vorrichtung der obenerwähnten Bauart abzuhelfen-, die dadurch gekennzeichnet ist,
daß der obere Schenkel einen hiegsamen Hebel bildet, der sich auf einem zylindrischen
Teil des. Bogens in einem in der Schwelle vorgesehenen Lager von entsprechender
zylindrischer Form dreht, und daß- der untere Schenkel einen Abstand von der Schwelle
besitzt, so daß er das Drehen der Ausrundung in dem Lager nicht stört, wobei sich
bei Beginn des Fesitspannens der obere Schenkel auf der Oberseite des Schienen,
fuß'es allein durch die Berührung eines Teiles, das seinem der Ausrundung gegenüberliegenden:
Ende benachbart ist, derart abstützt, daß damit ein größter Hebe!larm entsteht,
der sich am Ende des Festspannenm.s infolge einer als Widerlager wirkenden Berührung,
welche zwischen dem Abstützpunkt des oberen Schenkels auf der Schiene und den Durchgangslöchern
für die Schraube liegt, selbsttätig verkürzt.
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Der obere Schenkel 'bildet somit eine Feder mit veränderlichem Hebelarm
und infolgedessen mit sich ändernder Elastizität, welche die Ausübung eines elastischen
Druckes auf die Schiene zuläß.t, der so hoch wie nur möglich liegt, wobei dennoch
derFederschenkel und selbst dieSchraube gegen jede Beanspruchung geschützt ist,
die die normale Festigkeit übersteigt.
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Diese besondere Vorrichtung' beschränkt in ihrer Kombination mit der
Drehlagerung der Ausrundung der Vorrichtung in einer Lagerstelle der Schwelle die
elastische Arbeit der Befestigungsvorrichtung nach der Erfindung auf den Teil des
oberen Schenkels., der nicht durch Schmieden: gebogen ist. Tatsächlich bildet der
obere Arm, nachdem eT sich bis zu seiner größten Durchbiegung gekrümmt hat, mit
seiner Anfangsstellung vor dem Festspannen einen bestimmten Winkel. Diese Durchbiegung
des oberen Armes übersetzt sich in eine Drehung der Ausrundung der Vorrichtung um
den gleichen Winkel, wobei sich die Ausrundung ohne irgendeine Biegebeanspruchung
in dem zylindrischen Lager der Schwelle dreht, wodurch die Lebensdauer der Befestigungsvorrichtung
verlängert wird.
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Außerdem ermöglicht-die als Widerlager wirkende Berührung am Ende
des. Festspaniens, daß selbst ein ungeÜbter Arbeiter alle Befestigungsvorrichtungen:
gleichmäßig festspannen kann.
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Bei einer Art ' der Ausführung der Erfindung stützt sich der obere
Schenkel bei Beginn des Festspaniens in einer einzigen Linie auf die Länge seines
äußeren, der Ausrundung gegenüberliegenden Endes auf der Oberseite des Schienenfußes
ab, und die wie ein. Widerlager wirkende Berührung erfolgt in einer zweiten: Berührungslinie;
des oberen Schenkels mit .der Oberseite des Schienenfußes..
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Bei eriner zweiten Ausführungsform der Erfindung weist der obere Schenkel
an seinem der Ausrundung gegenüberliegenden Ende einen elastischen Haken, von, zurückgebogener
Form auf, der sich durch die Berührung seiner Zunge auf der Oberseite des Schienenfußes
abstützt und sich am Ende des Festspaniens derart auf den oberen Schenkel schließt,
daß sich die als Widerlager wirkende Berührung bildet, Damit das Drehen der Ausrundung
der Befestigungsvorrichtung erleichtert wird, ist es vorteilhaft, zwischen. die
Lagerfläche für die Ausrundung in der Schwelle und die Ausrundung selbst eine Lagerplatte
einzufügen, die entweder aus hartem Material, z. B. Stahl, oder nachgiebigem Material,.
z. B. Gummi, hergestellt ist und eine zugleich dehn Profil des Lagers und der Ausrundung
angepaßte Form besitzt.
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Man hat bereits vorgeschlagen, zwischen der Befestigungsvorrichtung
und der Schwelle eine Unterlage einzufügen, um die Schwelle zu schützen. Jedoch
hat man niemals eine solche Unterlage zu dem Zweck verwendet, zu dem sie nach der
Erfindung in Verbindung mit dem völlig neuen Merkmal der hier beschriebenen Befestigungsvorrichtung
vorgesehen ist.
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Die Befestigungsvorrichtung nach der Erfindung ist besonders gut zur
Befestigung von Schienen geeignet, die unter Zwischenfügung einer elastischen Unterlage
auf Quer- oder Langschwellen aus Beton ruhen.
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Die Erfindung wird im folgenden an. Hand schematischer Zeichnungen
an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Abb. r zeigt die elastische Befestigung im Profil; Abb. 2 zeigt eine
Schiene mit ihrer Befestigung im Querschnitt; Abb.3 ist ein Schnitt nach Linie III-III
der Abb. 2; Abb.4 ist eine Draufsicht der Befestigung in kleinerem Maßstab; Ahb.
5 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung; .AI--)b. 6 zeigt eine Vorrichtung
mit Betfestigung durch Schwellenschrauben und Anordnung einer Lagerplatte zwischen
der Außenfläche der Ausrundung der Befestigung und dem Lager, und
Abb.7
ist ein teilweiser Grundriß der Vor-: ichtung nach Abb. 6 unter Weglassung der Befestigung
und. Schwellenschrauben.
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Die in Abb. i dargestellte Befestigung besteht aus behandeltem Federbandstahl,
der durch Stanzen gelocht, warm gebogen und dann im Gesenk derart geschlagen ist,
da.ß er eine Federklemmplatte mit einer nach einer Seite vorspringenden Ausrundung
i, einem oberen langen Schenkel 2 und einem unteren kürzeren Schehkel 3 bildet,
wobei jeder der beiden Schenkel ein Loch .4 besitzt, dessen Durchmesser größer ist
als der der Befestigungsschraube, so daß ein Spiel entsteht.
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Wie besonders Abb. 2 zeigt, ruht die Schiene 5 mit ihrem Fuß 7 auf
der Schwelle 6 vorzugsweise unter Verwendung einer Zwischenlage8 aus Gummi oder
einem anderen elastischen Material. Auf jeder Seite der Schiene ist eine- Befestigung
nach Abl>. i durch eine Schraube 9 an ihrem Platz gehalten, wobei die Schraube in
einem Loch io der Schwelle sitzt und mit ,einer Mutter i i versehen ist. Die :\usrundung
i der gebogenen Federklemmpla.tte ruht in einer runden Aussparung der Schwelle,
«eiche das Stützlager für die Klemmplatte bildet.
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Auf dem oberen. Schenkel 2 der Klemmplatte ist vorzugsweise ein Zwischenstück
13 aufgesetzt, auf das die Mutter i i ihre Kraft ausübt. Am Beginn des Festspannens
kommt das Ende des Schenkels 2 nahe dem Steg 16 der Schiene 5 mit deren Fuß bei
15 in Berührung; in dem Maße wie die Spannung zunimmt, biegt sich der Schenkel z
durch und kommt am Schluß bei 17 am Rand des Fußes 7 zur Abstützung, wobei diese
Abstützung wie ein Widerlager wirkt, welches dem weiteren Spannen einen starren
Widerstand entgegensetzt.
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Der untere kurze Schenkel 3 hat eine derartige Länge, daß sein Ende
18 mit der Seitenkante des Fußes 7 in Berührung steht und so einen Anschlag bildet,
der Ouerverlagerungen der Schiene verhindert oder begrenzt.
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Zwischen dem Schenkel 3 und der Schwelle 6 bestellt ein Spiel, und
es ist keine- Spurplatte zwischen der Klemmplatte und der Schwelle vorgesellen.
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Außerdem ist zwischen den beiden. Schenkeln .2 und 3 der gebogenen
Federklemmplatte vorzugsweise ein Spiel vorgesehen, um dessen Elastizität zu vergräßern.
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Es ist ersichtlich, daß bei 15 eine ganz bestimmte elastische Druckkraft
auftritt, die beim Passieren von Lasten praktisch konstant bleibt, wobei die Lasten
nur eine elastische Zusammendrückung der Gummizwischenlage 8 bewirken.
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Dagegen wird der Druck bei 17 infolge der Senkung der Schiene beim
Darübergehen von Lasten zum großen Teil aufgehoben, wobei dieser Druck durch die
Zusammendrückung der Zwischenlage, 8 kompensiert wird. Folglich wird beim Fehlen
jeder Belastung senkrecht zur .Schwelle die Spannung der Befestigung vergrößert
und jede Quer- und Längsbewegung der Schiene verhindert; wenn jedoch Lasten die
Schiene passieren, tragen die Schwelle 6 und die Zwischenlage 8 nur einen begrenzten
Druck und nicht die Summe der Drücke, die aus der rollenden Last und der Klemmspannung
der Befestigung resultieren.
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Die zulässige Grenze für das Spannen der Federklemmplatte läßt sich
leicht feststellen. Sobald die Anlage zwischen dem Schenkel 2 und dem Fuß 7 bei
17 erreicht ist, spürt der Arbeiter, wenn er fortfährt die Mutter i i anzuziehen,
einen rasch ansteigenden großen Widerstand, der ihm anzeigt, da ß es unnütz ist,
zu versuchen., die. Mutter mit Gewalt noch weiter zu drehen. Damit ist zum Anziehen
der Federklemmplatte die Verwendung eines besonders ausgebildeten Arbeiters nicht
erforderlich.
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Beim Passieren von Lasten treten dreierlei Kräfte in der Schiene,
auf, die bestrebt sind, entsprechende Verlagerungen der Schiene hervorzurufen: Längskräfte
(Schienenwanderung), Querkräfte und' Kippkräfte.
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Die Längsverlagerungen werden durch den auf den Fuß der Schiene, von
dem langen Schenkel 2 ausgeübten Druck verhindert. Andererseits verhindert die Lagerung
der Ausrundung der gebogenen F-ederklemmplatte in dem entsprechenden Lager 12 der
Schwelle jede Drehung der Klemmplatte in der Horizontalebene infolge der Kräfte,
die bei der Schienenwanderung danach trachten, den Schenkel 2 mitzunehmen.
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Die Ouerverlagerungen der Schiene werden durch den kurzen Schenkel
3 verhindert, der an der Seitenfläche des Schienenfußes anliegt. Bei diesem seitlichen
Schub kann sich der untere Schenkel 3 der Befestigung, der frei ist, da er nicht
auf der Schwelle aufliegt und ein Loch 4. vom größerem Durchmesser als dem der Schraube
9 besitzt, etwas verlagern, wobei dann der Teil a der Ausrundung die Rolle einer
Feder spielt; hierdurch werden Reibungsabnutzungen und insbesondere das Abscheren
des Schraubbolzens 9 vermieden.
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Schließlich' wird die Zerstörung des Schra,ubbolzens deshalb vermieden,
weil beim Umkippen der Schiene während des Passierens einer Last z. B. in Richtung
des Pfeiles fr der Rand b des Fußes das Bestreben hat, sich in Richtung- des Pfeiles
f2 zu heben, seine Bewegung jedoch durch Anlage dieses Randes b im Punkt 17 an dem
oberen -Schenkel 2 der Federklemmplatte arretiert ist. Überdies haben die, Löcher
d, der Befestigung größere Durchmesser als der Schraubbolzen 9, so daß die Befestigung
um ihren Stützpunkt auf der Schwelle (Ausrundung) leicht schwingen kann, ohne ein
Abscheren des Bolzens 9 hervorzurufen.
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Selbstverständlich kann man, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen,
Änderungen in der Ausführungsform vornehmen, die nachstehend beschrieben werden.
Insbesondere kann man das Zwischenstück 13 weglassen, so daß die Mutter i i dann
direkt auf den Schenkel 2 der Befestigung wirkt; außerdem kann der Schraubbolzen
9 durch eine gewöhnliche Schwellenschraube ersetzt werden. Schließlich kann der
Durchmesser des Loches ,q. der Befestigung so, gewählt werden, daß die Berührung
zwischen dem Bolzen und dem Befestigungsglied
bei normalen Betriebsbedingungen
vermieden werden.
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Die Abb'. 5 zeigt eine mögliche Variante von vielen. Die Federklemmplatte
i9 besteht wie die Befestigung i aus einem umgebogenen: Stahlblatt, dessen unterer
Schenkel sich nicht von dem der Befestigung i unterscheidet. Dagegen ist jedoch
sein oberer Schenkel auf der dem. Schienenfuß zugekehrten Seite nach unten zurückgebogen,
um eine Art Haken. 2o zu bilden, dessen Ende 2:1 selbst wieder nach oben gebogen
ist, wobei dieser Haken 2o mit seiner Zunge nur an einem Punkt 22 an dein Schienenfuß
7 zur Anlage kommt. Wenn, man fortfährt, die Mutter i i festzuziehen, entsteht in
2 unmittelbarer Nähe der Mutter i i eine als Widerlager wirkende zweite Berührung
bei 23 zwischen der Zunge 21 und dem oberen Schenkel der Federklemmplatte i9. Die
Berührungsstellen 2.2 und 23 spielen die gleiche Rolle wie die Berührungsstellen
15 (Abstützberührung) und 17 (Widerlagerberührung) bei der Federklemmplatte i.
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Anstatt dem Federblatt, welches das Befestigungsglied i oder ig bildet,
einen konstantem Querschnitt zu geben, kann: man ihm auch eine sich ändernde Stärke,
z. B. eine vom. .dem unteren nach dem oberen Schenkel abnehmende Stärke, geben.
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Abb. 6 zeigt eine Befestigung durch eine Schwellenschraube 3o. Bei
der dort gezeigten Klemmplatte stützt sich die Ausrundung in dem zylindrischen Lager
32 einer Lagerplatte 31 ab:, die in einer entsprechenden Ausnehmung 12 der Schwelle
6 liegt. Verlagerungen der Lagerplatte 31 werden durch zwei gegenüberliegende Flansche'
33 und 34 der Lagerplatte vermieden. In dem Flansch 34 ist ein Ausschnitt _35 (Abb.
7) für den Durchgang der Schwellenschraube 3a vorgesehen.
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Die Lagerplatte 31 kann aus einem Metallstreifen oder aus einem Blatt
aus elastischem oder plastischen Stoff, -z. B. aus Gummi, bestehen. -Die Zwischenlage,
der Lagerplatte 31 ist `sehr wichtig, wenn man Schwellen aus Holz oder Beton verwendet;
da mit ihr die sonst bei übertragung von, Stoßkräften auftretende allmähliche .Zerstörung
vermieden werden kann.
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Bei Stahlschwellen kann- die Stützfläche für die Ausrundung i der
Klemmplatte in dem Lager in einem besonderen, auf der Schwelle durch Verschrauben,
Nieten, Schweißen oder anderswie be-
festigten Stück vorgesehen sein.
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Bei Holzschwellen kann die Härte und Wid.erstand'sfähigkeit gegen:
Abnutzung der Lagerstellen, für die Aüsrundung der Klemmplatten bzw. die Einlage
durch ein. bekanntes Verfahren, wie Zu= sammenpressen der Holzfasern, Warmverhärtung,
Imprägnierung mit Harz oder Lack, Einlegen eines Stückes aus Hartholz, Fiber oder
einem plastischen. Stoff, am Umfang dieser Lagerstelle verlängert .werden.
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Darüber hinaus kann dieVerbesserung derLagerstelle in der Holzschwelle
für die Ausrundung der Federklennmplatte auch mit der Zwischenfügung einer Lagerplatte
zwischen, Lagerstelle . in der Schwelle und Ausrundung der Federklemmplatte kombiniert
werden.