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Schienenbefestigung mit Schwellenschrauben Die Erfindung bezieht sich
auf eine Schienenbefestigung mittels Schwellenschrauben, welche in Dübel eingreifen,
die in den Schwellen, z. B. in Stahlbeton.schwellen, eingebettet sind. Diese Dübel
bestehen zumeist aus hartem Holz, z. B. Buchenholz, dessen Längsfasern im wesentlichen
parallel zur Achse der Schwellenschraube verlaufen. Bei Verwendung der üblichen
genormten Schwellenschrauben, die auf einem zylindrischen Bolzenschaft mit Abstand
voneinander verlaufende scharfkantige Gewindegänge aufweisen, schneiden letztere
sich in die Wandung der zylindrischen Dübelbohrung ein und zerstören durch das Einschneiden
die dem. Schaftmantel der Schwellenschraube benachbarten Lagen der Holzfasern. Dadurch
wird der Holzwerkstoff, welcher die Gewindegänge der Schraube in Richtung der Schraubenachse
abstützt, in kurze Teilabschnitte zerlegt, die nur von Gewindegang zu Gewindegang
reichen und auf @entsp@rechend schmale Basis mit dem übrigen Holzkörper des Dübels
verbunden sind. In Anbetracht der geringen Spaltfestigkeit des Holzes in der Faserlängsrichtung
kommt es bei Überschreiten einer gewissen Zugkraft zur Abspaltung der zwischen den
Gewindegängen liegenden Holzteile und dadurch zum Ausreißen der Schwellenschraube.
Diese Abspaltung wird im Eisenbahnbetrieb noch dadurch b a@-ünstigt, daß die Schwellenschrauben
bei den meisten Schilenenbefestigungen ständig unter dem Zug eines federnden Spannmittels,
z. B. eines hochspannenden Doppelfederringes, stehen, der mit einer Spannung bis
zu 4ooo kg eingebaut ist.
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Die Erfindung bezweckt, die Ausreißfestgkeit der Schwellenschrauben
durch eine neue Gestaltung
der Schienenbefestigung wesentlich zu
erhöhen, ohne auf das übliche Einschrauben der Schwellenschrauben in eine glattwandige,
zylindrische Bohrung der Dübel verzichten zu müssen, sowie unter Beibehaltung des
Herstellungsverfahrens der üblichen Schwellenschrauben. Dies wird erfindungsgemäß
dadurch erreicht, daß die Schwellenschraube ein Gewinde aufweist, dessen Flankenwinkel
mit der Normalen zur Schraubenachse in Richtung auf den Kopf größer ist als derjenige
in Richtung auf das Schraubenende, und daß der Dübel mit Längsnuten ausgestattet
ist, die quer zur Schwellenlängsachse verlaufen. Da bei der obigen' Ausbildung der
Schwellenschraube die in Ausreißrichtung bzw. in Spaltrichtung des Dübelholzes wirkende
Kraftkomponente vergleichsweise klein ist, hingegen die Hauptkräfte im wesentlichen
radial bzw. quer zum Schraubenschaft gerichtet sind, mithin eine erhebliche Holzpressung
hervorrufen, ist ein Abspalten der zwischen den Gewindegängen liegendem Holzteile
praktisch ausgeschlossen. Wesentlich ist dabei, daß, - um überhaupt die großen Radialkräfte
aufbringen zu können - die Dübel ,die gekennzeichnete Schlitzausbildung aufweisen
müssen, da sie anders nicht in der Lage wären, diese Kräfte aufzunehmen. Durch die
Längsnuten wird nämlich die Dehnung des Dübels an diesen Stellen begünstigt, wodurch
zugleich die von der Schwellenschraube ausgeübten Radialkräft:e in die Längsrichtung
der Schwelle verlegt werden und dabei den Dübel fest in die Schwelle einpressen.
Insgesamt ergibt sich -dadurch eine auch bereits durch praktische Versuche bestätigte
-wesentliche Erhöhung der Ausreiißfestigkeit um etwa 5o%. Bei einer solchen Ausreißfestigkeit
können die von den Spannmitteln der 'Schienenbefestigung ausgeübten und durch das
Befahren der Schiene hervorgerufenen Beanspruchungen und .elastischen Verformungen
keinen schädigenden Einfluß auf den festen, dauerhaften Sitz der Schwellenschraube
im Dübel ausüben.
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Es sei hier bemerkt, daß @es bei Schwellenschrauben an sich bekannt
ist, die Flankenwinkel des Gewindes mit der Normalen zur Schraubenachse in Richtung
auf den Kopf größer zu wählen als in Richtung auf das Schraubenende. Da bei den
bekanntgewordenen Schienenbefestigungen dieser Art die Schraube jedoch nicht in
einem mit Längsschlitzen versehenen Holzdübel, sondern unmittelbar in Beton gelagert
ist, dürfen hier praktisch so gut wie gar keine Radialdrücke zwischen Schraube und
Beton vorliegen, so daß die allein von den axialen Haftkräften abhängige Ausrei,ßfestigkeit
demzufolge auch nur verhältnismäßig gering sein kann.
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Auch sei noch erwähnt, daß es bei Dübeln an sich bekannt ist, in deren
Lochleitung Längsnuten vorzusehen, die zur Aufnahme von Bitumen dienen.
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In der Zeichnung -sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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Fig. r ist ein senkrechter Längsschnitt durch einen Schwellendübel
aus Holz mit eingeschraubter Schwellenschraube; Fe. 2 zeigt im gleicher Darstellung
eine Schwellenschraube anderer Gewindeausbildung in einem Holzdübel; Fig.3 ist eine
schematische, vergrößerte Darstellung der von der Schwellenschrauhe nach Fig. 2
in den Dübel eingeschnittenen Gewindegänge und der vom Gewinde auf das Holz ausgeübten
Kräfte; Fig. q. stellt eine dritte Ausführungsform der Schwellenschrauhe in einem
Holzdübel dar; Fig.5 ist eine schematische; vergrößerte Darstellung der von der
Schwellenschraube nach Fig. q. in den Dübel eingeschnittenen Gewindegänge und der
vom Gewinde ausgeübten Kräfte; Fig.6 zeigt in der schematischen Darstellungsweise
der Fig. 3 und 5 zum Verbleich die entsprechenden Verhältnisse bei den bekannten
genormten Schwellenschrauben; Fig. 7 ist ein Querschnitt nach Linie VII-VII der
Fig. r .
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Die z. B. in Stahlbetanschwellen einbetonierten Dübel r aus Hartholz
haben außen eine wellig pro#fih-emte Mantelfläche 2 und weisen eine in der lichtem
Weite dem Durchmesser des Schaftes 3 der Schwellenschrauben etwa entsprechende zylindrische
Längsbohrung auf. Die Holzfasern der Dübel r verlaufen parallel zur Achse dieser
Bohrung.
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Der Schaft 3 der 'Schwellenschraub!en ist mit einem Gewindegang versehen,
dessen Steigung und Spitzenhöhe etwa dem der üblichen genormten Schwellenschrauben
entspricht. Es kann Rechts-oder Linksgewinde zur Anwendung kommen. Bei .den Ausführungen
nach Fig. r und 2 sind die Gewind ggänge scharfkantig. Nach Fig. r bildet die ,dem
Schraubenkopf 6 zugewandte Gewindeflanke einen Winkel von etwa q.5° und die dem
Schraubenende zugewandte Gewindeflanke 5 einen Winkel von 15' mixt der Normalen
zur Längsachse des Schaftes 3. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 betragen die
entsprechenden Winkel der mit 7 und 8 bezeichneten Gewindeflanken 55° und r5°.
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Fig.3 zeigt die Form der von der Schraube nach Fig. 2 in den Dübel
r geschnittenen Gewirzrdegänge 9. Bei einem Zug am Schraubenkopf übt die Gewindeflanke
q. einen Druck auf das Dübelholz aus, dessen Richtung und Größe durch den Pfeil
r o dargestellt ist. Zerlegt man diesen Druck in die Komponenten r r und 12 in der
Längsrichtung und in Querrichtung zur Schraubenachse, so :ergibt sich, daß die kleinere
Kraft r r in der Längsrichtung und damit in der Spaltrichtung des Holzes wirksam
ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die in Richtung des Pfeiles r r wirken-.den
Kräfte auf eine unter kleinem Winkel ansteigende Schrägfläche einwirken, so daß
die Gefahr des Abspaltens von Holzschichten nur sehr gering ist.
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Bei dem in Fig. q. dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Gewindekante
durch eine Fläche 13
in bekannter Weise abgeplattet bzw. abgerundet. Die von
!einer solchen Schwellenschraube in den Dübel geschnittenen Gewindegänge r q. sind
in Fig. 5 schematisch dargestellt. Durch die Abrundung
ist eine
weitere Sicherung .gegen Ausreißen gegeben.
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Fi;g.6 zeigt zum Vergleich die von einer üblichen genormten Schwellenschraube
in den Dübel geschnittenen Gewindegänge 15. In diesem Fall hewirkt ,der Zug
am Schraubenkopf einen Druck der oberen Gewindeflanke auf Glas Dübelholz, welcher
durch den Pfeil 16 dargestellt ist. Der hauptsäch-, liehe Anteil dieser Kraft ist
entsprechend dem Pfeil 17 in der Spaltrichtung des Dübelholzes wirksam. Eine weitere
Gefährdung ist durch das scharfkantige Gewinde gegeben sowie durch, dwe starke Verpressumg
und Zerstörung der Holzfasier durch die dem Schraubenende zugekehrte CX-nvindeflanke.
Bei der üblichen Ganghöhe der Schwellenschrauben von i a mm steht bei der Ausführung
nach Fig. 6 nur eine Höhe von etwa 6:mm zur Verfügung, in weicher :das Dübelholz
oberhalb der die Zugkraft übertragenden Gewindeflanke unversehrt ist, während bei
den Beispielen nach Fig. 3 und 5 diese Höhe etwa 9 bis i o znm beträgt.
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Um nun -die eine erhöhte Ausreißfestigkeit hedingenden großen Radialkräfte
der Schwellenschraube aufnehmen zu können, ist der die Schraube aufnehmende Dübel
in seiner Lachleibung 19 mit Längsnuten 18 versehen, die sich diametral gegenüberstehen
und quer zur Schwellenlängsachse angeordnet sind. Dadurch werden die beim Einschrauben
der Schwellenschraube auf den Dübel ausgeübten Spannkräfte in .der Längsrichtung
der Betonschwelle wirksam statt in der Querxwchtung, wie bei den bisher bekannten
Dübeln mit solchen Nuten.
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Zur Erleichterung des Einschraubens nimmt die Höhe des Gewindeprofils
zweckmäßig am Ende das Schaftes ab. Dadurch würd auch ein fester Svtz bis in die
am Kopfende befindlichen GewindegäAge erzielt. Der im wesentlichen zylindrisch ausgebildete
Schaft kann an seinem Ende einen kwrzen Konus 2o aufweisen, um das Einführen der
Schwellenschraube in das Schaftloch des Dübels zu erleichtern.