EP2150653B1

EP2150653B1 - Kraftschlüssig-elastische schienenbefestigung für gleisanlagen

Info

Publication number: EP2150653B1
Application number: EP08749234A
Authority: EP
Inventors: Frank Meyer
Original assignee: Schwihag AG
Current assignee: Schwihag AG
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-04-30
Also published as: WO2008145240A1; CN101711298B; US8297528B2; RU2459897C2; ES2400539T3; DE102007025708A1; DE102007025708B4; JP2010529328A; EP2150653A1; PL2150653T3; US20100301126A1; CN101711298A; RU2009149617A; JP5586456B2

Description

Die Erfindung betrifft eine kraftschlüssig-elastische Schienenbefestigung für Gleisanlagen, die eine Schienenunterlagsplatte (6), eine Befestigungsanker (13) und ein mit Torsionsschenkeln klemmenartig ausgebildetes Spannelement aus elastischem Material, insbesondere aus gehärtetem Stahl aufweist, das im montierten Zustand mittels einer Halterung und dem diese vertikal durchsetzendem Befestigungsanker auf einem Schwellenkörper, insbesondere einer Betonschwelle, befestigt ist und eine die Schiene in Position haltende Klemmkraft ausübt, wobei die Schiene unter Zwischenschaltung einer Schienenunterlagsplatte auf dem Schwellenkörper anzuordnen ist.
Bei einer aus der DE 34 00 110 C2 bekannten Schienenbefestigung dieser Art kommt ein Spannelement zum Einsatz, das im montierten Zustand zwischen einer Halteplatte und einem Befestigungsanker angeordnet ist. Das Spannelement weist dabei zwei Schenkel auf, die als Torsionselemente gestaltet sind. Die Torsionsschenkel haben zwei parallel nebeneinander liegende Federstababschnitte, die einstückig durch eine einen Verspannungsabschnitt bildenden und im wesentlichen quer zu ihnen nach außen gebogene Schlaufe in Verbindung stehen. Die beiden Federstababschnitte der Torsionsschenkel sind über das Verbindungsquerstück verbunden. Die beiden äußeren Federstababschnitte der Torsionsschenkel haben mit Abstand hinter dem Verbindungsquerstück jeweils eine U-förmige Abbiegung, die sich mit ihrem freien Endabschnitt auf dem Verbindungsquerstück abstützt, während Verankerungsteile der Schienenbefestigung im Anschluß an einen Mittelsteg und jeweils im Abstand oberhalb von neben dem Schienenfuß angeordneten Anlaufschrägen für die Verspannungsabschnitte des Spannelements zwei nach entgegengesetzten Seiten auskragende Stützflansche für die Torsionsschenkel des Spannelements aufweisen.
Aus der DE 39 18 091 C2 ist eine Schienenbefestigung bekannt, bei der sich Abschnitte der Außenschenkel von epsilon-förmig ausgebildeten Spannelementen unter Vergrößerung des Abstandes von den Innenschenkeln gegen den Schienenfuß hin verbreitern. Die aufeinander zugerichteten freien Enden des Spannelements enden außerhalb der Innenschenkel. Das Spannelement ist ferner so gestaltet, daß ein Mittelsteg in der Montagestellung in kleinem Abstand über den Schienenfuß zu liegen kommt und in der Vormontagestellung mit seiner Innenseite am Schaft der Schwellenschraube anliegt.
Es ist bekannt, unter Verwendung solcher klemmenartigen Spannelemente (Schienenklemmen) indirekte, kraftschlüssig-elastische Schienenbefestigungen vorzusehen. Diese besitzen gegenüber direkten elastischen Schienenbefestigungen, wie durch die DE 102 33 784 A1 bekannt geworden, den Vorteil einer definierten und niedrigeren Vorspannung einer unter dem Schienenfuß liegenden elastischen Zwischenplatte. Diese indirekten, elastischen Schienenbefestigungen benötigen jedoch zur Vorspannung der mindestens einen elastischen Zwischenplatte zwei Schwellen- oder Durchsteckschrauben und zum Verspannen der Spannelemente bzw. Schienenklemmen zusätzlich zwei Hakenschrauben, so daß mindestens vier Schrauben erforderlich sind. Das erhöht nicht nur die Teilevielfalt sowie den Fertigungs- und Montageaufwand der Schienenbefestigung, sondern auch die Anzahl der Fehlerquellen und Inspektionspunkte.
Aus der DE 10 2004 031 632 A1 ist zwar eine indirekte, kraftschlüssig-elastische Schienenbefestigung bekannt, die nur zwei Schwellen- bzw. Durchsteckschrauben benötigt. Diese müssen jedoch so durch eine in den Halterungen und der elastischen Zwischenlage bzw. den Zwischenlagen bis in den Schwellenkörper hinein vorgesehene Aufnahmebohrung immer etwas nach außen gesetzt werden. Sie befinden sich nicht mittig bzw. direkt unter den Spannelementen, vielmehr unterhalb der Torsionsschenkel. Damit ist eine Montage bzw. Demontage der Schwellen-/Durchsteckschrauben mit eingebauten Spannelementen nicht möglich. Abgesehen von dem für dieses Schienenbefestigungssystem erforderlichen größeren Einbauraum ergibt sich eine aufwendigere Gestaltung der Bauteile, bedingt z.B. durch die notwendige Versenkung der Schraubenköpfe und die insgesamt ungünstige Krafteinleitung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße, indirekte kraftschlüssig-elastische Schienenbefestigung ohne die genannten Nachteile zu schaffen, die weniger aufwendig herzustellende Bauteile und weniger Einbauraum benötigt sowie bei eingebautem Spannelement eine Montage bzw. Demontage der Befestigungsanker bzw. Schwellen-/Durchsteckschrauben erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schienenunterlagsplatte einstückig mit an ihren beiden Enden vorgesehenen, die Durchgangsbohrungen für die Befestigungsanker aufweisenden Haltergehäusen derart ausgebildet ist, daß einerseits die Spannelemente formschlüssig gehalten und andererseits die Haltergehäuse und damit einhergehend die Spannelemente von der mit ihrem Schienenfuß zwischen die Haltergehäuse einzusetzende Schiene vorgespannt sind. Indem somit erfindungsgemäß der Schienenfuß die vorzugsweise aus Guss oder hochfestem Kunststoff bestehenden Haltergehäuse und darüber die in diesen formschlüssig aufgenommenen Spannelemente vorspannt, behindern die mit ihren Torsionsschenkeln in den Haltergehäusen aufgenommenen Spannelemente nicht mehr den freien Zugang zu den Befestigungsankern. Diese lassen sich vielmehr durch die Spannelemente und die Haltergehäuse mittig von oben hindurch einfädeln bzw. einstecken und im Schwellenkörper verschrauben. Es werden lediglich zwei Befestigungsanker benötigt, wobei deren Montage unabhängig von den Spannelementen ist. Trotzdem ist es möglich, daß die beiden Befestigungsanker gleichzeitig eine nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung unter der Schienenunterlagsplatte liegende elastische Zwischenplatte um einen definierten Vorspannweg vorspannen, und zwar unabhängig von der Vorspannung der Spannelemente.
Die erreichte Kompaktheit des Systems ermöglicht es zudem, daß sich die Befestigungsanker weit näher als bei allen bekannten Schienenbefestigungen an den Schienenfuß heranführen lassen. Es kann daher eine optimale, gleichmäßig verteilte Vorspannung oder auch Verspannung der elastischen Zwischenplatte erfolgen, wenn man den Verspannungskegel betrachtet, den eine Schraube immer erzeugt.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung kann eine zwischen dem Schwellenkörper und der elastischen Zwischenplatte einlegbare Ausgleichsplatte vorgesehen werden. Damit ist ein durch die Einbauverhältnisse eventuell vorgegebener Höhenausgleich durch eine entsprechend angepasste Dicke der Ausgleichsplatte möglich. Der Aufbau kann gegebenenfalls durch zusätzliche Platten verändert bzw. erhöht werden.
Nach einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung lässt sich mindestens eine Isolationsdistanzzwischenlage zwischen dem Schienenfuß und den Haltergehäusen einpassen. Damit lässt sich der von der Breite des Schienenfußes bestimmte Abstand der beiden Haltergehäuse variabel verändern, so daß stets die über den Schienenfuß bewirkte Vorspannung der Haltergehäuse gewährleistet wird.
Wenn vorteilhaft in den Durchgangsbohrungen der Befestigungsanker eine beim Einschrauben der Befestigungsanker entsprechend dem Vorspannweg auf die elastische Zwischenplatte und/oder die Ausgleichsplatte die Vorspannkraft übertragende Distanzhülse angeordnet ist, lässt sich auf diese Weise durch Anziehen der Befestigungsanker die definierte Vorspannung erreichen.
Alternativ ist vorteilhaft eine Einstellung des Vorspannweges über ein definiertes Schraubendrehmoment der Befestigungsanker möglich, d.h. ein Distanzelement bzw. eine -hülse ist in diesem Fall entbehrlich.
Bei der Schienenbefestigung empfiehlt sich ein zwischen den Schraubenköpfen und den Haltergehäusen angeordnetes Federelement. Dieses kann aus elastischem Kunststoff bestehen oder als Tellerfeder ausgebildet sein und verhindert ein abruptes Ansteigen des Schraubendrehmomentes und damit ein Herausziehen des Dübels aus dem Schwellenkörper.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Schienenunterlagsplatte zwischen höckerartigen Widerlagern des Schwellenkörpers aufgenommen und damit in ihrer Einbaulage fixiert.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß zwischen den Widerlagern und der Schienenunterlagsplatte elastische Seitengleiteinlagen angeordnet sind. Diese dienen nicht nur zur exakten Positionierung sowie Querkraftdämpfung und Führung der einfedernden Schienenunterlagsplatte, sondern ebenfalls zur Übertragung der Rad- bzw. Schienenquerkraft auf die Widerlager, bei einer Betonschwelle ausgebildet als Betonhöcker.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, daß die elastischen Seitengleiteinlagen mit Einraststegen in Vertiefungen des Schwellenkörpers und/oder der höckerartigen Widerlager eingreifen. Dazu können sie mit sich nach vorne erstreckenden Fussstegen und/oder an ihren rückwärtigen, den höckerartigen Widerlagern des Schwellenkörpers zugewandten Seiten mit mindestens einem Eingreifvorsprung versehen sein. Die Seitengleiteinlagen werden hierdurch in Schienenlängsrichtung gehalten.
Nach einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung sind die elastischen Seitengleiteinlagen mit einander zugewandten Aussparungen ausgebildet, in die die elastische Zwischenplatte und/oder die Ausgleichsplatte stirnendseitig eintaucht. Die Seitengleiteinlagen werden somit zusätzlich niedergehalten und können aus ihrer Einbaulage nicht vertikal nach oben herausgedrückt werden.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die elastischen Seitengleiteinlagen an ihren oberen, vom Schwellenkörper entfernten Enden mit die Kräfte in Schienenlängsrichtung von der Schienenunterlagsplatte aufnehmenden und in den Schwellenkörper ableitenden Schultern ausgebildet sind.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigen:

Fig. 1: in einer perspektivischen, in Längsrichtung einer Schiene gesehenen Gesamtansicht eine fertig montierte, indirekte kraftschlüssig-elastische Schienenbefestigung;
Fig. 2: die einzelnen Bauteile der Schienenbefestigung nach Fig. 1 in einer explosiven Darstellung;
Fig. 3: die Schienenbefestigung nach Fig. 1 in einem Längsschnitt;
Fig. 4: in einer perspektivischen Draufsicht als Einzelheit der Schienenbefestigung eine einstückig mit endseitigen Haltergehäusen ausgebildete Schienenunterlagsplatte und in den Haltergehäusen formschlüssig gehaltenen Spannelementen;
Fig. 5: in einer perspektivischen Gesamtansicht als Einzelheit der Schienenbefestigung einen mit höckerartigen Widerlagern ausgebildeten Schwellenkörper;
Fig. 6: den Schwellenkörper nach Fig. 5 mit darin in Vertiefungen eingesetzten, sich rückwärtig an den höckerartigen Widerlagern abstützenden Seitengleiteinlagen;
Fig. 7: den Schwellenkörper der Fig. 6 mit einer Ausgleichsplatte und einer elastischen Zwischenplatte, die mit ihren äußeren Enden in die Seitengleiteinlagen eintauchen;
Fig. 8: den Schwellenkörper der Fig. 7 in einem weiteren Teilmontageschritt mit auf dem Plattenaufbau angeordneter Schienenunterlagsplatte;
Fig. 9: den Schwellenkörper der Fig. 8 in einem weiteren Teilmontageschritt, vor dem nach innen gerichteten Verschieben der in den Haltergehäusen formschlüssig gehaltenen Spannelemente und somit der Fertigmontage nach Fig. 1 vorgeschaltet;
Fig. 10: in einer perspektivischen Gesamtdraufsicht als Einzelheit eine andere Ausführung eines Schwellenkörpers, der gegenüber der Fig. 5 auch in seinen höckerartigen Widerlagern mit Vertiefungen für die Seitengleiteinlagen ausgebildet ist;
Fig. 11: in einer perspektivischen Gesamtdraufsicht als Einzelheit eine Seitengleiteinlage für den Schwellenkörper der Fig. 10; und
Fig. 12: eine der Darstellung nach Fig. 1 entsprechende Ansicht einer fertig montierten Schienenbefestigung mit einem in Fig. 10 gezeigten Schwellenkörper und darin eingesetzten Seitengleiteinlagen der Fig. 11.

Die Fig. 1 und 12 zeigen den Aufbau einer indirekten, kraftschlüssig-elastischen Schienenbefestigung für eine Gleisanlage, mit explosiver Darstellung der einzelnen Bauteile in Fig. 2. Hierbei ist eine Schiene 1 mit ihrem Schienenfuß auf einem Schwellenkörper 3 befestigt. Der Schwellenkörper 3 besitzt im Abstand voneinander zwei höckerartige Widerlager 4 mit sich daran abstützenden Seitengleiteinlagen 5, zwischen denen eine Schienenunterlagsplatte 6 angeordnet ist, auf der der Schienenfuß 2 der Schiene 1 ruht, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Höhenausgleichsplatte 7 (vgl. Fig. 9). Unter der Schienenunterlagsplatte 6 sind im Ausführungsbeispiel eine elastische Zwischenplatte 8 und darunter, unmittelbar auf dem Schwellenkörper 3 aufliegend, eine Ausgleichsplatte 9 angeordnet.
Die im einzelnen in Fig. 4 dargestellte Schienenunterlagsplatte 6 ist einstückig mit Haltergehäusen 10 ausgebildet, in denen klemmenartige Spannelemente 11 formschlüssig gehalten sind, wobei sich die Spannelemente 11 in den Haltergehäusen 10 geführt von außen nach innen verschieben lassen, bis sie mit ihren der Schiene 1 zugewandten Endstegen auf dem Schienenfuß 2 zu liegen kommen, wie in jeweils den linken Bildhälften der Fig. 1 und 12 dargestellt. Die Schiene 1 bzw. deren Schienenfuß 2 ist passgenau so zwischen den Haltergehäusen 10 aufgenommen, daß die Spannelemente 11 durch die Einwirkung der Schiene 1 bzw. des Schienenfußes 2 in den Haltergehäusen 10 vorgespannt sind. Zur Variierung des Breitenabstandes zwischen den Haltergehäusen 10 und Anpassung an die tatsächliche Abmessung des Schienenfußes 2 können zwischen den außen liegenden Enden des Schienenfußes und den Haltergehäusen 10 Isolationsdistanzzwischenlagen (in den Figuren nicht gezeigt) eingepasst bzw. -gesetzt werden.
Die Haltergehäuse 10 sind mit Durchgangsbohrungen 12 versehen, die in der Einbaulage mit in der elastischen Zwischenplatte 8, der Ausgleichsplatte 9 und Aufnahmebohrungen im Schwellenkörper 3 fluchten. Aufgrund der in den Haltergehäusen 10 stets unter Vorspannung gehaltenen Spannelemente 11 liegen die Durchgangsbohrungen 12 von außen frei zugänglich, so daß sich Befestigungsanker 13, von denen nur zwei benötigt werden, durch die Halterungen 10 einführen und mit dem Schwellenkörper 3 verschrauben lassen.
Durch das Einschrauben der Befestigungsanker 13 kann unabhängig von der Vorspannung der Federelemente 11 gleichzeitig die elastische Zwischenplatte 8 vorgespannt werden. Hierzu wird in den Durchgangsbohrungen 12 der Haltergehäuse 10 ein Distanzelement in Form einer Distanzhülse 14 angeordnet, die auf der Ausgleichsplatte 9 endet, wie in Fig. 3 zu erkennen ist. Beim Anziehen der Befestigungsanker 13 kann die elastische Zwischenplatte 8 definiert um einen Vorspannweg 15 vorgespannt werden. Durch unter die Köpfe der Befestigungsanker 13 gelegte Federelemente 16 wird ein abruptes Ansteigen des Schraubdrehmomentes vermieden.
Die zwischen den höckerartigen Widerlagern 4 und der Schienenunterlagsplatte 6 eingesetzten Seitengleiteinlagen 5 sind mit Fußstegen 17 ausgebildet und greifen mit diesen in Vertiefungen 18 des Schwellenkörpers 3 ein (vgl. die Fig. 5 und 6). Außerdem sind die elastischen Seitengleiteinlagen 5, wenn sie ihre Einbaueinlage einnehmen, mit einander zugewandten Aussparungen 19 ausgebildet, in die die elastische Zwischenplatte 8 und die Ausgleichsplatte 9 mit ihren Stirnenden eingreifen, so daß die Seitengleiteinlagen 5 niedergedrückt und in ihrer Einbaulage gehalten werden. Das wird bei der Ausführung des Schwellenkörpers 3 mit nach Fig. 10 in den höckerartigen Widerlagern 4 außerdem ausgebildeten Ausnehmungen bzw. Vertiefungen 20 und an ihren rückwärtigen Seiten mit einem Eingreifvorsprung 21, wie in Fig. 11 gezeigt, ausgebildeten Seitengleiteinlagen 5 weiter begünstigt. An den oberen Enden der Seitengleiteinlagen 5 ausgeformte Schultern 22 nehmen in Längsrichtung der Schiene 1 von der Schienenunterlagsplatte 6 einwirkende Kräfte auf und leiten diese auf den Schwellenkörper 3 ab.

Bezugszeichenliste:

1: Schiene
2: Schienenfuß
3: Schwellenkörper
4: höckerartiges Widerlager
5: Seitengleiteinlage
6: Schienenunterlagsplatte
7: Höhenausgleichsplatte
8: elastische Zwischenplatte
9: Ausgleichsplatte
10: Haltergehäuse
11: Spannelement
12: Durchgangsbohrung
13: Befestigungsanker
14: Distanzelement/-hülse
15: Vorspannweg
16: Federelement
17: Fußsteg
18: Vertiefung
19: Aussparung
20: AusnehmungNertiefung
21: Eingreifvorsprung
22: Schulter

Claims

Kraftschlüssig-elastische Schienenbefestigung für Gleisanlagen, die eine Schienenunterlagsplatte (6), eine Befestigungsanker (13) und ein mit Torsionsschenkeln klemmenartig ausgebildetes Spannelement (11) aus elastischem Material, insbesondere aus gehärtetem Stahl aufweist, das im montierten Zustand mittels einer Halterung und dem diese vertikal durchsetzendem Befestigungsanker (13) auf einem Schwellenkörper (3), insbesondere einer Betonschwelle, befestigt ist und eine die Schiene (1) in Position haltende Klemmkraft ausübt, wobei die Schiene unter Zwischenschaltung der Schienenunterlagsplatte (6) auf dem Schwellenkörper anzuordnen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schienenunterlagsplatte (6) einstückig mit an ihren beiden Enden vorgesehenen, Durchgangsbohrungen (12) für die Befestigungsanker (13) aufweisenden Haltergehäusen (10) derart ausgebildet ist, daß einerseits die Spannelemente (11) formschlüssig gehalten und andererseits die Haltergehäuse (10) und damit einhergehend die Spannelemente (11) von der mit ihrem Schienenfuß (2) zwischen die Haltergehäuse (10) einzusetzende Schiene (1) vorgespannt sind.
Schienenbefestigung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
mindestens eine zwischen dem Schienenfuß (2) und den Haltergehäusen (10) einpassbare Isolationsdistanzzwischenlage.
Schienenbefestigung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß unter der Schienenunterlagsplatte (6) eine elastische, sich beim Einschrauben der Befestigungsanker (13) unabhängig von der Vorspannung der Spannelemente (11) um einen Vorspannweg (15) vorspannende Zwischenplatte (8) angeordnet ist.
Schienenbefestigung nach Anspruch 3,
gekennzeichnet durch
eine zwischen dem Schwellenkörper (3) und der elastischen Zwischenplatte (8) einlegbare Ausgleichsplatte (9).
Schienenbefestigung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Durchgangsbohrungen (12) der Befestigungsanker (13) eine beim Einschrauben der Befestigungsanker (13) entsprechend dem Vorspannweg (15) auf die elastische Zwischenplatte (8) und/oder die Ausgleichsplatte (9) die Vorspannkraft übertragende Distanzhülse (14) angeordnet ist.
Schienenbefestigung nach Anspruch 3 oder 4,
gekennzeichnet durch
eine Einstellung des Vorspannweges (15) über ein definiertes Schraubdrehmoment der Befestigungsanker (13).
Schienenbefestigung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
gekennzeichnet durch
ein zwischen den Schraubenköpfen und den Haltergehäusen (10) angeordnetes Federelement (16).
Schienenbefestigung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schienenunterlagsplatte (6) zwischen höckerartigen Widerlagern (4) des Schwellenkörpers (3) aufgenommen ist.
Schienenbefestigung nach Anspruch 8,
gekennzeichnet durch
zwischen den Widerlagern (4) und der Schienenunterlagsplatte (6) angeordnete, elastische Seitengleiteinlagen (5).
Schienenbefestigung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elastischen Seitengleiteinlagen (5) mit Einraststegen (17) in Vertiefungen (18; 20) des Schwellenkörpers (3) und/oder der höckerartigen Widerlager (4) eingreifen.
Schienenbefestigung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elastischen Seitengleiteinlagen (5) mit einander zugewandten Aussparungen (19) ausgebildet sind, in die die elastische Zwischenplatte (8) und/oder die Ausgleichsplatte (9) stirnendseitig eintaucht.
Schienenbefestigung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elastischen Seitengleiteinlagen (5) an ihren oberen, vom Schwellenkörper (3) entfernten Enden mit die Kräfte in Schienenlängsrichtung von der Schienenunterlagsplatte (6) aufnehmenden und in den Schwellenkörper (3) ableitenden Schultern (22) ausgebildet sind.
Schienenbefestigung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Seitengleiteinlagen (5) an ihren rückwärtigen, den höckerartigen Widerlagern (4) des Schwellenkörpers (3) zugewandten Seiten mit mindestens einem Eingreifvorsprung (21) versehen sind.