EP0785308B1 - Kunststoffschraubdübel - Google Patents

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EP0785308B1
EP0785308B1 EP96100609A EP96100609A EP0785308B1 EP 0785308 B1 EP0785308 B1 EP 0785308B1 EP 96100609 A EP96100609 A EP 96100609A EP 96100609 A EP96100609 A EP 96100609A EP 0785308 B1 EP0785308 B1 EP 0785308B1
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EP
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screw
anchor
plastic
dowel
lower region
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Frithjof Schimpf
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 Fastening a rail on a threshold, in particular concrete sleeper, with an essentially cylindrical dowel body that has a head area and has a lower area, at least along a partial length of the lower area has an internal thread Inclusion of a threshold screw and an external thread are provided with which the plastic dowel from the Threshold can be turned out.
  • a plastic dowel of this type is from the German Utility model GM 75 11 808 known. Such a Plastic dowels are used in the railway superstructure to the rails using a sleeper screw on the Fasten threshold.
  • the shape of such Known plastic screw anchor is such that it in terms of its internal thread to the external dimensions a standard threshold screw is adapted.
  • the External thread of the plastic dowel serves the purpose that this can be replaced later.
  • Plastic dowels also for electrical insulation between Threshold screw and threshold.
  • plastic dowels perform higher quality plastic materials, for example made of polypropylene or polyamide.
  • a Another alternative is fiber-reinforced Use plastic matrix material. The above However, materials make them considerably more expensive Production costs of the plastic dowel.
  • Plastic dowels for fastening a rail on a Concrete sleeper known to be essentially one has cylindrical dowel body.
  • This dowel body has a threadless head area and a lower area.
  • an essentially constant Wall thickness trained lower area are one Internal thread for receiving a threshold screw and a External thread provided, through which the dowel in the Threshold can be screwed in.
  • the wall thickness of the anchor is chosen so that the ratio of inside to Outside diameter of the known dowel in the range of 1.3 lies.
  • the dowel known from GB-A-865,120 also enables electrical insulation of the sleeper screw towards the threshold.
  • there is a problem in danger of the screw being screwed in cuts the thin wall of the dowel. About the Cut surfaces moisture penetrating into the dowel can destroy the isolating effect.
  • the object of the invention is based on the prior art explained above reasonable cost to produce plastic dowels to create the type described above, in which the Risk of its destruction when screwing on Minimum is reduced and at the same time one sufficient stability of the screw-dowel connection guaranteed.
  • a plastic dowel to attach a rail a threshold, in particular a concrete threshold which with a substantially cylindrical Dowel body is equipped with a threadless head area and has a lower area, at least along a partial length of the lower area has an internal thread Inclusion of a threshold screw and an external thread are provided with which the plastic dowel from the Threshold can be unscrewed
  • the lower area of the Anchor body one to the external thread of the Sleeper screw conformed shape of essentially has uniform wall thickness
  • the wall thickness the anchor body is dimensioned so that the Dowel outer diameter at least 1.05 times and at most 1.2 times the inner diameter of the dowel is and with the lower region of the dowel body a rounded external thread of a sleeper screw is adjusted.
  • the Dowel body 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, 0.8 to 2 mm.
  • the plastic dowel shown in Fig. 1 consists of a Plastic anchor body 1, which is a threadless Head region 1a and a lower region 1b, in both an external thread and an internal thread is trained.
  • the head area 1a opens at the top of the Plastic dowel with a threshold screw 2 is rotatable, which in Fig. 1 and 4 in the Plastic dowel 1 screwed state shown is.
  • the lower area 1b of the Dowel body designed so that it with even Wall thickness of the external thread 2a of the sleeper screw 2 envelops.
  • the one formed in the lower area 1b serves by wrapping the sleeper screw with uniform wall thickness resulting in that the plastic dowel - for example to his Replace - can be turned out of the threshold.
  • Fig. 2 shows the section through a conventional Sleeper screw.
  • FIG. 4 shows the adapted one as section B from FIG. 1 Design of dowel body 1 and screw 2 in the area the wrapping.
  • the dowel body according to the invention By designing the dowel body according to the invention the forces from the threshold screw over the Transfer plastic dowels to the concrete sleeper without that there is an exceedance of the permissible Yield stresses in the plastic material comes. Much more the thinness of the wall results in a more direct Contact between the parts to be connected without the electrical isolation effect canceled between the two becomes. It is advantageous that the lower region of the Anchor body to the rounded external thread of the Threshold screw is adjusted. This will make the danger cutting into the thin dowel wall when screwing in the screw compared to the sharp-edged thread avoided.

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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.
Neben dem voranstehend erläuterten Stand der Technik ist aus der britischen Patentschrift GB-A-865,120 ein Kunststoffdübel zur Befestigung einer Schiene auf einer Betonschwelle bekannt, der einen im wesentlichen zylindrischen Dübelkörper aufweist. Dieser Dübelkörper besitzt einen gewindelosen Kopfbereich und einen unteren Bereich. Entlang des mit einer im wesentlichen konstanten Wanddicke ausgebildeten unteren Bereichs sind ein Innengewinde zur Aufnahme einer Schwellenschraube und ein Außengewinde vorgesehen, über das der Dübel in die Schwelle eindrehbar ist. Die Wanddicke des Dübels ist dabei so gewählt, daß das Verhältnis von Innen- zu Außendurchmesser des bekannten Dübels im Bereich von 1,3 liegt.
Auch der aus der GB-A-865,120 bekannte Dübel ermöglicht eine elektrische Isolation der Schwellenschraube gegenüber der Schwelle. Ein Problem besteht dabei jedoch in der Gefahr, daß die Schraube während des Einschraubens die dünne Wand des Dübels zerschneidet. Über die Schnittflächen in den Dübel eindringende Feuchtigkeit kann die isolierende Wirkung zunichte machen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem voranstehend erläuterten Stand der Technik einen zu vertretbaren Kosten produzierbaren Kunststoffdübel der voranstehend erläuterten Art zu schaffen, bei dem die Gefahr seiner Zerstörung beim Einschrauben auf ein Minimum vermindert ist und der gleichzeitig eine hinreichende Stabilität der Schrauben-Dübel-Verbindung gewährleistet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kunststoffdübel zur Befestigung einer Schiene auf einer Schwelle, insbesondere Betonschwelle gelöst, welcher mit einem im wesentlichen zylindrischen Dübelkörper ausgestattet ist, der einen gewindelosen 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, wobei der untere Bereich des Dübelkörpers eine 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 und wobei der untere Bereich des Dübelkörpers an ein ausgerundetes Außengewinde einer Schwellenschraube angepaßt ist.
Nach der erfindungsgemäßen Lösung umschließt der Dübelkörper die Schraube in der Art einer dünnwandigen Haut. Indem der untere Bereich des Dübelkörpers an ein ausgerundetes Außengewinde einer Schwellenschraube angepaßt ist, wird die Gefahr des Einschneidens in die dünne Dübelwand beim Eindrehen der Schraube im Vergleich zum scharfkantigen Gewinde vermieden.
Durch die gegenüber herkömmlichen Kunststoffdübeln weiter 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 Stauchund 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.
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 (5)

  1. Kunststoffdübel zur Befestigung einer Schiene auf einer Schwelle, insbesondere Betonschwelle,
    mit einem im wesentlichen zylindrischen Dübelkörper (1), der einen gewindelosen 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,
    wobei der untere Bereich (1b) des Dübelkörpers eine 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 und
    wobei der untere Bereich (1b) des Dübelkörpers (1) an ein ausgerundetes Außengewinde einer Schwellenschraube angepaßt ist.
  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 voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewinde nur entlang einer vom Kopfbereich (1a) abgewandten Teillänge des unteren Bereichs (1b) ausgebildet ist.
  5. Schrauben-Dübelkombination zur Befestigung einer Schiene auf einer Schwelle bestehend aus einem Kunststoffdübel nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer herkömmlichen, mit ausgerundetem Außengewinde vesehener Schwellenschraube.
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