EP0785308A1 - Kunststoffschraubdübel - Google Patents

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EP0785308A1
EP0785308A1 EP96100609A EP96100609A EP0785308A1 EP 0785308 A1 EP0785308 A1 EP 0785308A1 EP 96100609 A EP96100609 A EP 96100609A EP 96100609 A EP96100609 A EP 96100609A EP 0785308 A1 EP0785308 A1 EP 0785308A1
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EP
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dowel
plastic
screw
sleeper
lower region
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Helmut Eisenberg
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Vossloh Werke GmbH
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/02—Fastening rails, tie-plates, or chairs directly on sleepers or foundations; Means therefor
    • E01B9/04—Fastening on wooden or concrete sleepers or on masonry without clamp members
    • E01B9/14—Plugs, sleeves, thread linings, or other inserts for holes in sleepers
    • E01B9/18—Plugs, sleeves, thread linings, or other inserts for holes in sleepers for concrete sleepers

Definitions

  • the invention relates to a plastic dowel for fastening a rail on a sleeper, in particular a concrete sleeper, with an essentially cylindrical dowel body which has a head region and a lower region, an internal thread for receiving a sleeper screw and an external thread being provided at least along a partial length of the lower region with which the plastic dowel can be screwed out of the threshold.
  • a plastic dowel of this type is known from the German utility model GM 75 11 808. Such a plastic dowel is used in the railway superstructure to secure the rails to the sleeper using a sleeper screw. Such a known plastic screw anchor is shaped in such a way that its internal thread is adapted to the external dimensions of a standard sleeper screw. The external thread of the plastic dowel serves the purpose that it can be replaced later. In addition to the purpose of mechanical fastening, the plastic dowel also serves as electrical insulation between the threshold screw and the threshold.
  • plastic dowels made of higher quality plastic materials, for example made of polypropylene or polyamide.
  • Another alternative is to use fiber-reinforced plastic matrix material. The materials mentioned, however, significantly increase the production costs of the plastic dowel.
  • the invention has for its object to develop a plastic dowel of the type mentioned in such a way that it ensures sufficient stability of the screw-dowel connection and is nevertheless producible at reasonable cost.
  • the lower region of the dowel body has a shape adapted to the external thread of the sleeper screw of substantially uniform wall thickness, the wall thickness of the dowel body being dimensioned such that the dowel outer diameter is at least 1.05 times and at most that 1.2 times the inner diameter of the dowel.
  • the dowel body encloses the screw in the manner of a thin-walled skin.
  • the wall thickness of the plastic dowel for example for a sleeper screw with a nominal diameter of 24 mm, is 0.8 to 2 mm.
  • the lower region of the dowel body is adapted to a rounded external thread of a sleeper screw. This avoids the risk of cutting into the thin dowel wall when screwing in the screw compared to the sharp-edged thread.
  • the thread is formed only in a section of the lower region facing away from the head region.
  • the integration of the screw is moved as deep as possible into the interior of the threshold so that the concrete in the sensitive edge area is protected from damage caused by excessive loads from the screw.
  • the plastic dowel shown in FIG. 1 consists of a dowel body 1 made of plastic, which has a threadless head region 1a and a lower region 1b, in which both an external thread and an internal thread are formed.
  • the head region 1 a opens at the top of the plastic dowel, on which a sleeper screw 2 can be screwed in, which is shown in FIGS Plastic dowel 1 screwed state is shown.
  • the one in the lower area 1b of the dowel body is designed such that it envelops the external thread 2a of the sleeper screw 2 with a uniform wall thickness.
  • the external thread formed in the lower region 1b and resulting from the covering of the sleeper screw with a uniform wall thickness serves for the plastic dowel - for example for its replacement - to be rotatable out of the sleeper.
  • the outer diameter of the plastic dowel according to the invention is approximately 28 mm, so that, according to FIG. 1, the wall thickness of the dowel body in the lower region 1b is continuously approximately 2 mm.
  • Fig. 2 shows the section through a conventional threshold screw.
  • FIG. 4 shows, as section B from FIG. 1, the adapted design of dowel body 1 and screw 2 in the area of the casing.
  • the forces from the sleeper screw are transmitted via the plastic dowel to the concrete sleeper without the permissible yield stresses in the plastic material being exceeded. Rather, the small wall thickness results in direct contact between the parts to be connected without the electrical isolation effect between the two is canceled. It is advantageous that the lower region of the dowel body is adapted to the rounded external thread of the sleeper screw. This avoids the risk of cutting into the thin dowel wall when screwing in the screw compared to the sharp-edged thread.
  • the thread is formed only in a section of the lower region 1b facing away from the head region.
  • the integration of the screw is moved as deep as possible into the interior of the threshold so that the concrete in the sensitive edge area is protected from damage caused by excessive loads from the screw.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffdübel zur Befestigung einer Schiene auf einer Schwelle, insbesondere Betonschwelle, mit einem im wesentlichen zylindrischen Dübelkörper (1), der einen Kopfbereich (1a) und einen unteren Bereich (1b) aufweist, wobei mindestens entlang einer Teillänge des unteren Bereichs (1b) ein Innengewinde (2) zur Aufnahme einer Schwellenschraube und ein Außengewinde (3) vorgesehen sind, mit dem der Kunststoffdübel aus der Schwelle herausdrehbar ist. Die erfindungsgemäße Lösung betrifft einen Kunststoffdübel, der eine hohe Stabilität aufweist, ohne daß er aus aufwendigen Kunststoffmaterialien hergestellt sein muß, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß der untere Bereich (1b) des Dübelkörpers ein an das Außengewinde der Schwellenschraube angepaßte Form von im wesentlichen gleichmäßiger Wandstärke aufweist, wobei die Wandstärke des Dübelkörpers so bemessen ist, daß der Dübelaußendurchmesser mindestens das 1,05-fache und höchstens das 1,2-fache des Dübelinnendurchmessers beträgt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kunststoffdübel zur Befestigung einer Schiene auf einer Schwelle, insbesondere Betonschwelle, mit einem im wesentlichen zylindrischen Dübelkörper, der einen Kopfbereich und einen unteren Bereich aufweist, wobei mindestens entlang einer Teillänge des unteren Bereichs ein Innengewinde zur Aufnahme einer Schwellenschraube und ein Außengewinde vorgesehen sind, mit dem der Kunststoffdübel aus der Schwelle herausdrehbar ist.
  • Ein Kunststoffdübel dieser Art ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster GM 75 11 808 bekannt. Ein solcher Kunststoffdübel wird im Eisenbahnoberbau eingesetzt, um die Schienen mittels einer Schwellenschraube auf der Schwelle zu befestigen. Die Formgebung eines solchen bekannten Kunststoffschraubdübels erfolgt derart, daß er hinsichtlich seines Innengewindes an die Außenabmessungen einer Standardschwellenschraube angepaßt ist. Das Außengewinde des Kunststoffdübels dient dem Zweck, daß dieser nachträglich ausgewechselt werden kann. Neben dem Zwecke der mechanischen Befestigung dient der Kunststoffdübel auch zur elektrischen Isolation zwischen Schwellenschraube und Schwelle.
  • Es ist bekannt, Kunststoffdübel der eingangs genannten Art aus einem Polyethylen hoher Dichte (HDPE) auszuführen, um eine entsprechende Stabilität zu erreichen. Allerdings kommt es bei hohen Einschraubdrehmomenten oder hoher mechanischer Belastung der Schrauben-Dübel-Verbindung zu einer hohen Flächenpressung, welche von der Schwellenschraube auf das Dübelinnengewinde ausgeübt wird. Dabei kann die zulässige Fließspannung des Kunststoffmaterials überschritten werden, so daß es zu plastischen Verformungen oder zum Kriechen des Dübelwerkstoffs kommt und hierdurch die Schrauben-Dübel-Verbindung ihre Stabilität verliert, indem ein Klemmkraftverlust der Schraubverbindung und eine Minderung der Niederhaltekraft der Feder auf den Schienenfuß eintritt.
  • Aus der Praxis ist es bekannt, Kunststoffdübel aus höherwertigen Kunststoffmaterialien auszuführen, beispielsweise aus Polypropylen oder Polyamid. Eine weitere Alternative sieht vor, faserverstärktes Kunststoffmatrixmaterial einzusetzen. Die genannten Werkstoffe verteuern jedoch erheblich die Produktionskosten des Kunststoffdübels.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kunststoffdübel der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß er eine hinreichende Stabilität der Schrauben-Dübel-Verbindung gewährleistet und gleichwohl zu vertretbaren Kosten produzierbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der untere Bereich des Dübelkörpers ein an das Außengewinde der Schwellenschraube angepaßte Form von im wesentlichen gleichmäßiger Wandstärke aufweist, wobei die Wandstärke des Dübelkörpers so bemessen ist, daß der Dübelaußendurchmesser mindestens das 1,05-fache und höchstens das 1,2-fache des Dübelinnendurchmessers beträgt.
  • Nach der erfindungsgemäßen Lösung umschließt der Dübelkörper die Schraube in der Art einer dünnwandigen Haut.
  • Durch die gegenüber herkömmlichen Kunststoffdübeln deutlich reduzierte Wandstärke wird die Neigung des Kunststoffmaterials zur plastischen Verformung (Fließen) erheblich reduziert, da die für den Fließvorgang zur Verfügung stehende Materialdicke verringert ist. Gleichwohl ergibt sich zum einen die notwendige elektrische Isolierung zwischen Dübel und Schraube und zum anderen die geforderte hohe mechanische Stabilität der Verbindung. Insgesamt werden die Haltekräfte der Schwellenschraube über den Kunststoffdübel in den Beton der Betonschwelle eingeleitet, ohne daß das Kunststoffmaterial fließt. Die Wanddicke des Dübels ist werkstoffabhängig und zweckmäßig so gering wie möglich zu halten. Die zu übertragende Schraubenkraft wirkt dann auf die geringste Weglänge. Die dabei entstehenden Stauch- und Kriechverformungen werden minimiert. Schubverformungen, wie sie bei den bisher verwendeten dickwandigen Dübeln außerdem entstanden sind, können bei der erfindungsgemäßen Dübelform nicht entstehen.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beträgt die Wandstärke des Kunststoffdübels, beispielsweise für eine Schwellenschraube mit einem Nenndurchmesser von 24 mm, 0,8 bis 2mm.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der untere Bereich des Dübelkörpers an ein ausgerundetes Außengewinde einer Schwellenschraube angepaßt ist. Hierdurch wird die Gefahr des Einschneidens in die dünne Dübelwand beim Eindrehen der Schraube im Vergleich zum scharfkantigen Gewinde vermieden.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, daß nur in einem vom Kopfbereich abgewandten Teilabschnitt des unteren Bereichs das Gewinde ausgebildet ist. Hierdurch wird die Einbindung der Schraube so tief wie möglich in das Innere der Schwelle verlegt, so daß der Beton im empfindlichen Randbereich vor Schäden durch überhöhte Belastungen durch die Schraube bewahrt wird.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert.
  • Dabei zeigen
    • Fig. 1
    ein Ausführungsbeispiel eines Kunststoffdübels gemäß der Erfindung in Kombination mit einer bekannten Schwellenschraube, im Längsschnitt,
    Fig. 2
    eine Schwellenschraube gemäß Stand der Technik, wie sie von einem Kunststoffdübel gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 umgeben ist,
    Fig. 3
    einen Ausschnitt aus Fig. 2 im Bereich A,
    Fig. 4
    einen Ausschnitt aus Fig. 1 im Bereich B.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Kunststoffdübel gemäß Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht aus einem Dübelkörper 1 aus Kunststoff, der einen gewindelosen Kopfbereich 1a und einen unteren Bereich 1b aufweist, in dem sowohl ein Außengewinde als auch ein Innengewinde ausgebildet ist.
  • Der Kopfbereich 1a mündet an der Oberseite des Kunststoffdübels, an der eine Schwellenschraube 2 eindrehbar ist, die in Fig. 1 bzw. 4 im in den Kunststoffdübel 1 eingeschraubten Zustand dargestellt ist. Hierzu ist der im unteren Bereich 1b des Dübelkörpers so gestaltet, daß er mit gleichmäßiger Wandstärke das Außengewinde 2a der Schwellenschraube 2 umhüllt.
  • Gleichzeitig dient das im unteren Bereich 1b ausgebildete sich durch die Umhüllung der Schwellenschraube mit gleichmäßiger Wandstärke ergebende Außengewinde dazu, daß der Kunststoffdübel - beispielsweise zu seinem Auswechseln - aus der Schwelle heraus drehbar ist.
  • Bei standardmäßig verwendeten Schwellenschrauben mit einem Nenndurchmesser von 24 mm beträgt der Außendurchmesser des erfindungsgemäßen Kunststoffdübels etwa 28 mm, so daß gemäß Fig. 1 die Wandstärke des Dübelkörpers im unteren Bereich 1b durchgehend etwa 2 mm beträgt.
  • Fig. 2 zeigt den Schnitt durch eine herkömmliche Schwellenschraube.
  • Es ist insbesondere aus Fig. 3 erkennbar, daß deren Außengewinde 2a abgerundet ist.
  • Fig. 4 zeigt als Ausschnitt B aus Fig. 1 die angepaßte Gestaltung von Dübelkörper 1 und Schraube 2 im Bereich der Umhüllung.
  • Durch die Gestaltung des erfindungsgemäßen Dübelkörpers werden die Kräfte aus der Schwellenschraube über den Kunststoffdübel auf die Betonschwelle übertragen, ohne daß es zu einer Überschreitung der zulässigen Fließspannungen im Kunststoffmaterial kommt. Vielmehr ergibt sich durch die geringe Wandstärke ein direkter Kontakt zwischen den zu verbindenden Teilen, ohne daß der elektrische Isolationseffekt zwischen beiden aufgehoben wird. Dabei ist vorteilhaft, daß der untere Bereich des Dübelkörpers an das ausgerundete Außengewinde der Schwellenschraube angepaßt ist. Hierdurch wird die Gefahr des Einschneidens in die dünne Dübelwand beim Eindrehen der Schraube im Vergleich zum scharfkantigen Gewinde vermieden.
  • Weiterhin ist es gemäß einer nicht in der Zeichnung dargestellten Variante zweckmäßig, wenn nur in einem vom Kopfbereich abgewandten Teilabschnitt des unteren Bereichs 1b das Gewinde ausgebildet ist. Hierdurch wird die Einbindung der Schraube so tief wie möglich in das Innere der Schwelle verlegt, so daß der Beton im empfindlichen Randbereich vor Schäden durch überhöhte Belastungen durch die Schraube bewahrt wird.

Claims (6)

  1. Kunststoffdübel zur Befestigung einer Schiene auf einer Schwelle, insbesondere Betonschwelle, mit einem im wesentlichen zylindrischen Dübelkörper (1), der einen Kopfbereich (1a) und einen unteren Bereich (1b) aufweist, wobei mindestens entlang einer Teillänge des unteren Bereichs (1b) ein Innengewinde (2) zur Aufnahme einer Schwellenschraube und ein Außengewinde (3) vorgesehen sind, mit dem der Kunststoffdübel aus der Schwelle herausdrehbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bereich (1b) des Dübelkörpers ein an das Außengewinde der Schwellenschraube angepaßte Form von im wesentlichen gleichmäßiger Wandstärke aufweist, wobei die Wandstärke des Dübelkörpers so bemessen ist, daß der Dübelaußendurchmesser mindestens das 1,05-fache und höchstens das 1,2-fache des Dübelinnendurchmessers beträgt.
  2. Kunststoffdübel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Dübelkörper (1) aus Polyolefin, insbesondere HDPE, besteht.
  3. Kunststoffdübel nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Dübelkörpers (1) zwischen 0,8 und 2 mm liegt.
  4. Kunststoffdübel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bereich (1b) des Dübelkörpers (1) an ein ausgerundetes Außengewinde einer Schwellenschraube angepaßt ist.
  5. Kunststoffdübel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde nur entlang einer vom Kopfbereich (1a) abgewandten Teillänge des unteren Bereichs (1b) ausgebildet ist.
  6. Schrauben-Dübelkombination zur Befestigung einer Schiene auf einer Schwelle bestehend aus einem Kunststoffdübel nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer herkömmlichen Schwellenschraube.
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