EP2770106A1 - Elektrisch isolierendes Kraftübertragungsglied zur Aufnahme von Zug- und Druckkräften sowie Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents
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- EP2770106A1 EP2770106A1 EP13155982.5A EP13155982A EP2770106A1 EP 2770106 A1 EP2770106 A1 EP 2770106A1 EP 13155982 A EP13155982 A EP 13155982A EP 2770106 A1 EP2770106 A1 EP 2770106A1
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- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B5/00—Rails; Guard rails; Distance-keeping means for them
- E01B5/16—Distance keepers
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- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B21/00—Track superstructure adapted for tramways in paved streets
- E01B21/04—Special fastenings, joint constructions, or tie-rods
Definitions
- the invention relates to an electrically insulating force transmission member for receiving tensile and compressive forces, with a rod, wherein at least one end of the rod, an end piece for connection to a tensile and compressive force source is arranged.
- the invention also relates to a method for producing an electrically insulating power transmission member for receiving tensile and compressive forces.
- a tie rod serves to maintain a defined distance between the rails of the tracks, which run essentially parallel to one another. Due to the dynamics of a railway vehicle traveling on a track such a tie rod must be able to absorb tensile forces up to 150 kN.
- a first requirement of a generic power transmission member is therefore to be able to safely absorb tensile and compressive forces in the kN range and to have sufficient fatigue strength.
- a force transmission member according to the present invention for receiving only one type of force - train or pressure - be designed.
- a second requirement of a generic power transmission element is that the force transmission element must be designed to be electrically insulating.
- many sensors are electrically connected to the rails of the tracks in order to To gather information about the use of the track. These may, for example, be track-free signaling devices. These sensors only function if the device connecting the two rails of the track is sufficiently electrically isolated. An electrical resistance of at least 120 ⁇ is required.
- the tie rod either does not reach the required resistance depending on the selected length of the removed rod portion or does not have sufficient fatigue strength at the tensile forces occurring during operation and thus breaks early.
- the object is achieved in that the rod in the region of its lateral surface has a recess serving as a recess, in which recess a mounting plate is inserted, and that inserted into a sleeve of the end rod by a permanent connection between the mounting plate on the one hand and the sleeve on the other hand is positively connected to the tail.
- An inventive power transmission member has a rod on the one hand and an end piece on the other.
- the tail is used to connect to a tensile and compressive force source, such as the rail of a track.
- the end piece can have suitable connecting means, for example through-holes.
- the rod is designed as an elongate component. The longitudinal extent of the rod exceeds its Width clearly, for example by a factor of 10.
- the rod may be circular in cross-section, oval, rectangular and / or the like.
- the surface of the rod is composed of the lateral surface and two base surfaces.
- the rod has two longitudinally opposite end faces. The surface area of the end faces corresponds to the aforementioned base areas.
- the rod is used to absorb both tensile and compressive forces.
- the rod is connected at the end with an end piece.
- an end piece is arranged at both ends of the rod.
- the tail has a sleeve into which the rod can be inserted.
- the rod has a recess in the region of its lateral surface.
- the recess extends at right angles to the longitudinal extent of the rod in this.
- the recess extends radially to the rod.
- the recess is arranged in the region of one end of the rod.
- the area of the end of a bar is that area which, when used as intended, is inserted into the sleeve of the tail. This area of the end of the bar may also be referred to as a connection area.
- the recess serves as a trough.
- a substance introduced into the recess is recessed with respect to the lateral surface of the rod in the rod.
- a substance located in the recess therefore first has to be moved radially outward, in particular, in order to be brought out of the recess.
- a fastening plate is inserted into the recess.
- the mounting plate serves for a connection with the sleeve.
- the mounting plate is the positive arrangement of the rod.
- the mounting plate is inserted into the recess in the rod. This means that a relative movement between the mounting plate and the rod in the longitudinal direction of the rod is only possible if the mounting plate and the rod are moved apart at right angles to the longitudinal axis of the rod.
- the mounting plate is preferably formed of the same material as the tail, in particular the sleeve of the tail. A cohesive connection can then be formed comparatively easily with conventional methods.
- the sleeve and the mounting plate may be formed of steel, in particular stainless steel. Particularly suitable has the Steel grade 1.4301 exposed.
- the sleeve provides a receptacle for the rod.
- the cross section of the receptacle of the sleeve substantially corresponds to the cross section of the rod, wherein a slight oversize may be provided.
- the oversize is in any case less than the height of the mounting plate. If the mounting plate is inserted into the recess of the rod and the rod is inserted with the mounting plate in the sleeve, the rod can not be pulled out of the sleeve regardless of the mounting plate. Pulling out the rod is completely prevented according to the invention in that the tail is permanently connected to the sleeve. This may be a cohesive connection, such as welding, soldering, gluing or the like.
- the mounting plate and the rod are not materially connected to each other, but positively.
- the connection between the rod and the mounting plate is therefore theoretically detachable. Due to the permanent connection between the mounting plate and the sleeve, however, the rod is captive and firmly held on the tail.
- the clou of the invention is that a permanent connection between the tail on the one hand and the rod on the other hand can be created without having to connect the rod itself cohesively with another component.
- the rod is in fact held only in the sleeve due to the positive connection with the mounting plate.
- This has the advantage that the materials used for the rod and the tail can basically be chosen arbitrarily and completely independently of each other. This is not the case with a cohesive connection between the end piece and the rod, for example a welded connection or an adhesive connection.
- the solution according to the invention therefore gives rise to new and hitherto unknown freedoms in the development of a generic power transmission element.
- the rod can be formed of an electrically insulating plastic, whereas the tail of a metal, such as stainless steel, may be formed.
- a cohesive connection between plastic and metal which meets the requirements mentioned above, is not known from the prior art.
- the rod can now be formed in one piece and / or solid material.
- the rod is formed of an electrically insulating material. Due to the construction described above, the entire rod may be formed entirely of an electrically insulating material. This results in an increased resistance in comparison with the solutions known from the prior art. While metal has a resistance of, for example, only 20 ⁇ in the application of the tie rod, an electrical resistance of 120 ⁇ can be achieved, for example, with a completely made of plastic rod.
- the rod may be formed of a glass fiber reinforced plastic. Experiments of the applicant have shown that this material meets the two requirements in terms of fatigue strength on the one hand and the electrical resistance on the other hand particularly well.
- the rod has an electrical resistance of at least 1 ⁇ / cm in the direction of its longitudinal extent.
- an electrical resistance of exactly 120 ⁇ can be achieved.
- the invention further provides that a housing is arranged on the end piece, which has electrical connection elements.
- This housing thus serves as a kind of junction box for electrical cable connections, so that to be connected to the track cables are particularly easy to connect.
- electrically insulating power transmission members such as insulated tie rods
- electrical components and cable connections must also be connected to the tensile and compressive force sources, in particular to the isolated rails of a track.
- the electrical connections are carried out conventionally via separate housing, which are connected by cables to the track. For this purpose, additional holes are drilled in the rails, into which special connection bolts with cable connections are screwed. The cables are then clamped in a housing arranged on the track.
- the housing according to the invention is mechanically stable, waterproof, non-flammable and temperature resistant. This is particularly recommended because the housing can get in contact with the production of the track surface with 150 ° C hot bitumen. According to the invention, the housing material is thus suitable to withstand the use of temperature-reduced hot asphalt.
- the rod has a longitudinally disposed in its interior electrical conductor, which is electrically insulated from the end piece.
- the rod is thus still isolated from the end pieces while electrical contact can be made between the bars (pulling and compressive force sources) disposed on the rod and the terminal members of the housing.
- the electrical connection on the housing itself is taken directly from the track plate.
- the electrical connections for both rails are available in the housing very low impedance.
- the electrical connection to the track is made via connecting pins which are arranged on the end piece. It uses specially designed nuts that are chamfered and roughened to improve contact with the track.
- the object is achieved in that in the lateral surface of a rod serving as a recess recess is formed, wherein a mounting plate is inserted into the recess, wherein the rod is then inserted into a sleeve of an end piece for connection to a tensile and compressive force source, and wherein then the mounting plate is non-detachably connected to the sleeve, so that the end piece is positively connected to the rod.
- the method steps are carried out automatically.
- the clou of this development is that, basically, the entire process for producing the device can proceed without human intervention. This allows the bars to be automated and set to the required level by machine.
- the recesses can be automated and machined.
- the subsequent insertion of the mounting plates in the recesses can also be carried out automatically, for example using a robot system.
- the subsequent insertion of the rod in the sleeve and connecting the sleeve with the mounting plate can also be automated, for example, using a welding robot, performed.
- laser welding, TIG welding and the like are also suitable.
- Fig. 1 shows an embodiment of a force transmission member according to the invention in a perspective view.
- This device can be used for example as a tie rod for creasing tracks.
- the device comprises a rod 1 and two end pieces 2.
- the rod 1 is formed as an elongate, rectangular in cross section rod body.
- the end pieces 2 are each arranged at the end of the rod 1. For this purpose, the end pieces 2 are each pushed onto the rod 1.
- the rod 1 is formed of a glass fiber reinforced plastic.
- Each end piece 2 has a base plate or a flange 3 on the one hand and a sleeve 4 on the other.
- the flange 3 extends at right angles to the sleeve 4.
- the rod 1 is inserted in each case with one end in the sleeve 4.
- Fig. 3 shows the rod 1 of the device according to Fig. 1 in detail.
- the rod 1 has a length which exceeds the width of the rod 1 by a factor of approximately 30.
- the rod 1 is rectangular in cross-section.
- the rod 1 has recesses 6 in the region of its two ends.
- the region of the ends of the rod 1 is that region which is inserted in the sleeve 4 when properly connected to a sleeve 4.
- the rod 1 has in the region of each end 2 recesses 6, which are arranged on opposite large surfaces of the rod 1.
- the rod 1 can thereby be connected either in any orientation with the sleeve 4, or it can be made a connection with the sleeve 4 at two points.
- the recesses 6 have a rectangular base.
- the recesses 6 extend into the rod 1 inside.
- the depth of the recesses 6 may amount to approximately one third of the thickness of the rod 1.
- a mounting plate 5 can be used in each recess 6, a mounting plate 5 can be used.
- An embodiment of a mounting plate 5 according to the invention is shown in FIG Fig. 2 shown.
- the mounting plate 5 has a spatial shape and a volume which corresponds approximately to the spatial shape and the volume of the recess 6.
- the attachment plate 5 is formed of a different material than the rod 1.
- Fig. 4 shows an embodiment of an end piece 2 according to the invention.
- This consists of the sleeve 4 on the one hand and the flange 3 on the other.
- the flange 3 serves to connect to a tensile and compressive force source.
- This may be, for example, the rail of a track.
- the flange 3 has bores 7, through which corresponding connecting means such as screws, bolts, rivets and the like can be guided.
- the sleeve 4 is frontally welded to the flange 3 butt with this.
- the sleeve 4 has two slots 8. Through the slots 8, the mounting plates 5 of an inserted into the sleeve 4 rod 1 are accessible.
- Fig. 5 shows the sleeve 4 in detail.
- the sleeve 4 also has a recess 9. This is formed in the end face to be connected to the flange 3.
- the recess 9 serves a particularly secure connection between the sleeve 4 and the flange 3. In addition, it promotes drainage.
- Fig. 7 shows a further embodiment of a rod according to the invention 1. This is as described above via end pieces 2, each with a tensile and compressive force source (not shown), in particular the rails of a track connected.
- a housing 10 is arranged, which has electrical connection elements (not shown).
- an electrical conductor 11 is arranged inside the rod 1, which is embedded in the material of the rod 1 so that it faces the end pieces 2 is electrically isolated.
- the ladder 11 is not visible in reality because it is completely embedded in the material. Only for clarity, the conductor 11 is shown in dashed lines in the figure.
- the insulated in the rod 1 extending electrical conductor 11 provides an electrical connection to the rails, whereby they can be electrically connected to the connection elements of the housing 10.
- the electrical connections for both rails low impedance available.
- the electrical connection to the rails is ensured by arranged in the holes 7 nuts 12.
- the nuts 12, in particular the size M20, provide the low-resistance electrical contact resistance.
- the nuts 12 are chamfered and roughened, so that the contact with the rails improves overall.
- a very good electrical connection is also a weld, z. B. spot welding of the flange 3 to the rail.
- the recesses 6 are milled. In the finished recesses 6 each end pieces 2 are used. Subsequently, an end piece 2 is pushed onto each end of the rod 1. The rod 1 is then arranged with each end in the sleeve 4 of an end piece 2. The inserted into the rod 1 mounting plates 5 are accessible through the slots 8 of the sleeves 4.
- the mounting plates 5 and the sleeves 4 are made of the same material, such as stainless steel.
- the mounting plates 5 and the sleeves 4 can be welded together. Laser welding has proven to be particularly suitable. Subsequently, the mounting plates 5 and the sleeves 4 are permanently connected to each other.
- the mounting plates 5 form a positive connection with the rod 1.
- the rod 1 can not be pulled out of a sleeve 4 without the mounting plate 5.
- the rod 1 and the sleeves 4 are captively connected to each other in the finished state produced.
- the particular clou is that it does not depend on a cohesive connection between the end pieces or the mounting plates and the rod 1. It can therefore be selected for the rod 1 and the end pieces 2 most different materials, which could not be connected together by cohesive measures under certain circumstances.
Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein elektrisch isolierendes Kraftübertragungsglied zur Aufnahme von Zug- und Druckkräften, mit einer Stange, wobei an wenigstens einem Ende der Stange ein Endstück zur Verbindung mit einer Zug- und Druckkraftquelle angeordnet ist. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Herstellung eines elektrisch isolierenden Kraftübertragungsglieds zur Aufnahme von Zug- und Druckkräften.
- Gattungsgemäße Kraftübertragungsglieder sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielweise aus dem Gleisbau, der Hochspannungstechnik und anderen Anwendungsbereichen. Vielfach finden Kraftübertragungsglieder Verwendung als Spurstangen für Gleise, insbesondere schwellenlos verlegte Gleise. Eine Spurstange dient hierbei der Einhaltung eines definierten Abstands zwischen den im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Schienen der Gleise. Aufgrund der Dynamik eines über ein Gleis fahrenden Schienenfahrzeugs muss eine solche Spurstange Zugkräfte bis 150 kN aufnehmen können.
- Eine erste Anforderung an ein gattungsgemäßes Kraftübertragungsglied besteht folglich darin, Zug- und Druckkräfte im kN-Bereich sicher aufnehmen zu können und eine ausreichende Dauerfestigkeit aufzuweisen. Je nach Anwendungsfall kann ein Kraftübertragungsglied im Sinne der vorliegenden Erfindung zur Aufnahme auch nur eines Krafttyps - Zug oder Druck - ausgelegt sein.
- Eine zweite Anforderung an ein gattungsgemäßes Kraftübertragungsglied besteht darin, dass das Kraftübertragungsglied elektrisch isolierend ausgebildet sein muss. Es werden nämlich vielfach Sensoren elektrisch mit den Schienen der Gleise verbunden, um Informationen über die Verwendung des Gleises zu sammeln. Hierbei kann es sich beispielsweise um Gleisfreimeldeeinrichtungen handeln. Diese Sensoren funktionieren nur dann, wenn die die beiden Schienen der Gleise verbindende Vorrichtung hinreichend elektrisch isoliert ist. Gefordert wird ein elektrischer Widerstand von wenigstens 120 Ω.
- Zur Einhaltung der beiden vorstehend genannten Anforderungen wurde in der Vergangenheit versucht, bei gattungsgemäßen Kraftübertragungsgliedern sowohl, für eine sichere Verbindung mit den Schienen, einen metallischen Werkstoff, als auch, zur Erreichung einer hinreichenden Isolierung, einen Kunststoff zu verwenden. Die hierzu bekannten Ansätze sehen vor, dass beispielsweise bei einer vollständig aus Metall gebildeten Spurstange in der Mitte ein Abschnitt der Stange entfernt wird und die beiden verbleibenden Stangenteile durch eine Art Muffe aus gewickeltem glasfaserverstärktem Kunststoff wieder miteinander verbunden werden.
- Hierbei hat es sich jedoch als nachteilig herausgestellt, dass die Spurstange je nach gewählter Länge des entnommenen Stangenabschnitts entweder den geforderten Widerstand nicht erreicht oder aber bei den im Betrieb auftretenden Zugkräften keine ausreichende Dauerfestigkeit aufweist und somit frühzeitig bricht.
- Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäßes Kraftübertragungsglied sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben anzugeben, mit welchem gleichzeitig der gewünschte elektrische Widerstand und eine Dauerfestigkeit bei Zugkräften bis 150 kN erreicht werden können.
- Vorrichtungsseitig wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Stange im Bereich ihrer Mantelfläche eine als Mulde dienende Ausnehmung aufweist, in welcher Ausnehmung eine Befestigungsplatte eingesetzt ist, und dass die in eine Hülse des Endstücks eingeschobene Stange durch eine unlösbare Verbindung zwischen der Befestigungsplatte einerseits und der Hülse andererseits formschlüssig mit dem Endstück verbunden ist.
- Ein erfindungsgemäßes Kraftübertragungsglied weist eine Stange einerseits und ein Endstück andererseits auf. Das Endstück dient der Verbindung mit einer Zug- und Druckkraftquelle, beispielsweise der Schiene eines Gleises. Das Endstück kann hierzu geeignete Verbindungsmittel, beispielsweise Durchgangslöcher, aufweisen. Die Stange ist als längliches Bauteil ausgebildet. Die Längserstreckung der Stange überschreitet ihre Breite deutlich, beispielsweise um den Faktor 10. Die Stange kann im Querschnitt kreisrund, oval, rechteckig und/oder dergleichen ausgebildet sein. Die Oberfläche der Stange setzt sich aus der Mantelfläche und zwei Grundflächen zusammen. Die Stange weist zwei sich in Längsrichtung gegenüberliegende Stirnflächen auf. Der Flächeninhalt der Stirnflächen entspricht den zuvor erwähnten Grundflächen.
- Die Stange dient der Aufnahme von sowohl Zug- als auch Druckkräften. Die Stange ist endseitig mit einem Endstück verbunden. Üblicherweise ist an beiden Enden der Stange jeweils ein Endstück angeordnet. Das Endstück weist eine Hülse auf, in welche die Stange eingeschoben werden kann.
- Erfindungsgemäß weist die Stange im Bereich Ihrer Mantelfläche eine Ausnehmung auf. Die Ausnehmung erstreckt sich rechtwinklig zur Längserstreckung der Stange in diese hinein. Im Falle einer kreisrunden Stange erstreckt sich die Ausnehmung radial zur Stange. Die Ausnehmung ist im Bereich eines Endes der Stange angeordnet. Der Bereich des Endes einer Stange ist derjenige Bereich, der bei bestimmungsgemäßer Verwendung in die Hülse des Endstücks eingeschoben ist. Dieser Bereich des Endes der Stange kann auch als Verbindungsbereich bezeichnet werden.
- Erfindungsgemäß dient die Ausnehmung als Mulde. Ein in die Ausnehmung eingebrachter Stoff sitzt mit Bezug auf die Mantelfläche der Stange vertieft in der Stange. Ein in der Ausnehmung befindlicher Stoff muss also erst insbesondere radial nach außen bewegt werden, um aus der Ausnehmung gebracht zu werden.
- Erfindungsgemäß ist in die Ausnehmung eine Befestigungsplatte eingesetzt. Die Befestigungsplatte dient zum einen der Verbindung mit der Hülse. Zum anderen dient die Befestigungsplatte der formschlüssigen Anordnung der Stange. Die Befestigungsplatte ist in die Ausnehmung in der Stange eingesetzt. Dies bedeutet, dass eine Relativbewegung zwischen der Befestigungsplatte und der Stange in Längsrichtung der Stange nur dann möglich ist, wenn die Befestigungsplatte und die Stange rechtwinklig zur Längsachse der Stange auseinanderbewegt werden. Die Befestigungsplatte ist vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das Endstück, insbesondere die Hülse des Endstücks ausgebildet. Eine stoffschlüssige Verbindung ist dann vergleichsweise einfach mit herkömmlichen Methoden ausbildbar. Die Hülse und die Befestigungsplatte können aus Stahl, insbesondere aus Edelstahl ausgebildet sein. Als besonders geeignet hat sich die Stahlsorte 1.4301 herausgestellt.
- Die Hülse stellt eine Aufnahme für die Stange bereit. Der Querschnitt der Aufnahme der Hülse entspricht im Wesentlichen dem Querschnitt der Stange, wobei ein leichtes Übermaß vorgesehen sein kann. Das Übermaß ist jedoch in jedem Fall geringer als die Höhe der Befestigungsplatte. Sofern die Befestigungsplatte in die Ausnehmung der Stange eingesetzt ist und die Stange mit der Befestigungsplatte in die Hülse eingeschoben ist, kann die Stange nicht mehr unabhängig von der Befestigungsplatte aus der Hülse herausgezogen werden. Ein Herausziehen der Stange wird erfindungsgemäß dadurch vollständig unterbunden, dass das Endstück mit der Hülse unlösbar verbunden ist. Hierbei kann es sich um eine stoffschlüssige Verbindung, wie beispielsweise Schweißen, Löten, Kleben oder dergleichen handeln. Die Befestigungsplatte und die Stange sind hingegen nicht stoffschlüssig miteinander verbunden, sondern formschlüssig. Die Verbindung zwischen der Stange und der Befestigungsplatte ist daher theoretisch lösbar ausgebildet. Aufgrund der unlösbaren Verbindung zwischen der Befestigungsplatte und der Hülse ist jedoch die Stange unverlierbar und fest am Endstück gehalten.
- Der Clou der Erfindung besteht darin, dass eine unlösbare Verbindung zwischen dem Endstück einerseits und der Stange andererseits geschaffen werden kann, ohne die Stange selbst mit einem anderen Bauteil stoffschlüssig verbinden zu müssen. Die Stange ist nämlich lediglich aufgrund des Formschlusses mit der Befestigungsplatte in der Hülse gehalten. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die für die Stange und das Endstück verwendeten Materialien dem Grunde nach beliebig und völlig unabhängig voneinander gewählt werden können. Dies ist bei einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Endstück und der Stange, beispielsweise einer Schweißverbindung oder einer Klebeverbindung, nicht der Fall. Durch die erfindungsgemäße Lösung ergeben sich daher neue und bis dato unbekannte Freiheiten bei der Entwicklung einem gattungsgemäßen Kraftübertragungsglied. Im eingangs genannten Anwendungsfall als Spurstange für Gleise kann beispielsweise die Stange aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff ausgebildet werden, wohingegen das Endstück aus einem Metall, beispielsweise Edelstahl, ausgebildet sein kann. Eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Kunststoff und Metall, welche den eingangs genannten Anforderungen genügt, ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt. Somit war eine solche Kombination von Stange und Endstück bislang nicht realisierbar. Die Stange kann nunmehr einstückig und/oder aus Vollmaterial ausgebildet sein.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Stange aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet. Aufgrund der zuvor beschriebenen Konstruktion kann die gesamte Stange vollständig aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein. Hierdurch ergibt sich ein erhöhter Widerstand im Vergleich mit den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen. Während Metall im Anwendungsfall der Spurstange einen Widerstand von beispielsweise nur 20 Ω aufweist, kann beispielsweise mit einer vollständig aus Kunststoff ausgebildeten Stange ein elektrischer Widerstand von 120 Ω erreicht werden. Insbesondere kann die Stange aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff ausgebildet sein. Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass dieses Material die beiden Anforderungen hinsichtlich der Dauerfestigkeit einerseits und dem elektrischen Widerstand andererseits besonders gut erfüllt.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Stange einen elektrischen Widerstand von wenigstens 1 Ω/cm in Richtung ihrer Längserstreckung auf. Im Falle einer Spurstange kann bei einer genormten Breite von 120 cm ein elektrischer Widerstand von genau 120 Ω erreicht werden.
- In einer Ausführungsform sieht die Erfindung weiterhin vor, dass an dem Endstück ein Gehäuse angeordnet ist, welches elektrische Anschlusselemente aufweist. Dieses Gehäuse dient somit als eine Art Anschlussdose für elektrische Kabelverbindungen, so dass mit dem Gleis zu verbindende Kabel besonders einfach anschließbar sind. In vielen Anwendungsbereichen von elektrisch isolierenden Kraftübertragungsgliedern, wie beispielsweise isolierten Spurstangen, müssen auch elektrische Bauteile und Kabelverbindungen an den Zug- und Druckkraftquellen, insbesondere an den isolierten Schienen eines Gleises, angeschlossen werden. Die elektrischen Anschlüsse erfolgen dabei herkömmlich über gesonderte Gehäuse, die mittels Kabeln mit dem Gleis verbunden sind. Dazu werden in die Schienen zusätzliche Löcher gebohrt, in die spezielle Anschlussbolzen mit Kabelverbindungen eingeschraubt werden. Die Kabel werden anschließend in einem am Gleis angeordneten Gehäuse verklemmt. Diese kostenintensive und je nach Gleisumfeld auch störanfällige Ausbildung wird nun durch die Erfindung verhindert. Das erfindungsgemäße Gehäuse ist mechanisch stabil, wasserdicht, nicht brennbar und temperaturbeständig. Dies empfiehlt sich insbesondere, da das Gehäuse bei der Herstellung der Gleisoberfläche mit 150°C heißem Bitumen in Kontakt gelangen kann. Nach der Erfindung ist das Gehäusematerial somit geeignet, dem Einsatz von temperaturabgesenktem Heißasphalt standzuhalten.
- In diesem Zusammenhang ist es weiterhin vorgesehen, dass die Stange einen in ihrem Inneren in Längsrichtung angeordneten elektrischen Leiter aufweist, welcher gegenüber dem Endstück elektrisch isoliert ist. Die Stange ist somit nach wie vor gegenüber den Endstücken isoliert, während ein elektrischer Kontakt zwischen den an der Stange angeordneten Schienen (Zug- und Druckkraftquellen) und den Anschlusselementen des Gehäuses hergestellt werden kann. Die elektrische Verbindung am Gehäuse selbst wird direkt von der Gleislasche abgenommen. Damit stehen im Gehäuse die elektrischen Anschlüsse für beide Schienen sehr niederohmig zur Verfügung. Die elektrische Verbindung zum Gleis wird über Anschlussbolzen, welche an dem Endstück angeordnet sind, hergestellt. Dabei kommen speziell ausgebildete Muttern zum Einsatz, die in der Anfasung gehärtet und aufgeraut sind, um den Kontakt zum Gleis zu verbessern.
- Verfahrensseitig wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in der Mantelfläche einer Stange eine als Mulde dienende Ausnehmung ausgebildet wird, wobei eine Befestigungsplatte in die Ausnehmung eingesetzt wird, wobei die Stange anschließend in eine Hülse eines Endstücks zur Verbindung mit einer Zug- und Druckkraftquelle eingeschoben wird, und wobei anschließend die Befestigungsplatte mit der Hülse unlösbar verbunden wird, sodass das Endstück formschlüssig mit der Stange verbunden ist.
- Es gilt das vorstehend bereits zur erfindungsgemäßen Vorrichtung Ausgeführte.
- Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Verfahrensschritte automatisiert durchgeführt. Der Clou dieser Weiterbildung besteht darin, dass dem Grunde nach das gesamte Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung ohne menschliches Zutun ablaufen kann. So können die Stangen automatisiert und maschinell auf das erforderliche Maß eingestellt werden. Anschließend können die Ausnehmungen automatisiert und maschinell gefertigt werden. Das anschließende Einsetzen der Befestigungsplatten in die Ausnehmungen kann ebenfalls automatisiert durchgeführt werden, beispielsweise unter Verwendung eines Robotersystems. Das anschließende Einschieben der Stange in die Hülse und Verbinden der Hülse mit der Befestigungsplatte kann ebenfalls automatisiert, beispielsweise unter Verwendung eines Schweißroboters, durchgeführt werden. Für ein Verschweißen der Hülse mit der Befestigungsplatte, manuell oder automatisch, eignen sich auch Laserschweißen, WIG-Schweißen und dergleichen.
- Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. Es zeigen:
-
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform eines endfertig hergestellten Kraftübertragungsglieds; -
Fig. 2 eine Ausführungsform einer Befestigungsplatte; -
Fig. 3 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stange; -
Fig. 4 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Endstücks; -
Fig. 5 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hülse; und -
Fig. 6 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Grundplatte eines Endstücks: -
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stange. -
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftübertragungsglieds in perspektivischer Darstellung. Diese Vorrichtung kann beispielsweise als Spurstange für Rillengleise verwendet werden. Die Vorrichtung umfasst eine Stange 1 sowie zwei Endstücke 2. Die Stange 1 ist als länglicher, im Querschnitt rechteckiger Stabkörper ausgebildet. Die Endstücke 2 sind jeweils endseitig an der Stange 1 angeordnet. Hierzu sind die Endstücke 2 jeweils auf die Stange 1 aufgeschoben. Die Stange 1 ist aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff ausgebildet. - Jedes Endstück 2 weist eine Grundplatte bzw. einen Flansch 3 einerseits und eine Hülse 4 andererseits auf. Der Flansch 3 erstreckt sich rechtwinklig zur Hülse 4. Die Stange 1 ist jeweils mit einem Ende in die Hülse 4 eingeschoben.
-
Fig. 3 . zeigt die Stange 1 der Vorrichtung gemäßFig. 1 im Detail. Die Stange 1 weist eine Länge auf, welche die Breite der Stange 1 in etwa um den Faktor 30 übersteigt. Die Stange 1 ist im Querschnitt rechteckig ausgebildet. Die Stange 1 weist im Bereich ihrer beiden Enden Ausnehmungen 6 auf. Der Bereich der Enden der Stange 1 ist derjenige Bereich, der bei bestimmungsgemäßer Verbindung mit einer Hülse 4 in die Hülse 4 eingeschoben ist. Die Stange 1 weist im Bereich jedes Endes 2 Ausnehmungen 6 auf, welche auf einander gegenüberliegenden Großflächen der Stange 1 angeordnet sind. Die Stange 1 kann dadurch entweder in beliebiger Ausrichtung mit der Hülse 4 verbunden werden, oder aber es kann eine Verbindung mit der Hülse 4 an zwei Punkten erfolgen. - Die Ausnehmungen 6 weisen eine rechtwinklige Grundfläche auf. Die Ausnehmungen 6 erstrecken sich in die Stange 1 hinein. Die Tiefe der Ausnehmungen 6 kann in etwa ein Drittel der Dicke der Stange 1 betragen.
- In jede Ausnehmung 6 kann eine Befestigungsplatte 5 eingesetzt werden. Eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Befestigungsplatte 5 ist in
Fig. 2 dargestellt. Die Befestigungsplatte 5 weist eine Raumform und ein Volumen auf, welches in etwa der Raumform und dem Volumen der Ausnehmung 6 entspricht. Die Befestigungsplatte 5 ist aus einem anderen Material als die Stange 1 ausgebildet. -
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Endstücks 2. Dieses besteht aus der Hülse 4 einerseits und dem Flansch 3 andererseits. Der Flansch 3 dient der Verbindung mit einer Zug- und Druckkraftquelle. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Schiene eines Gleises handeln. Der Flansch 3 weist hierzu Bohrungen 7 auf, durch welche entsprechende Verbindungsmittel wie Schrauben, Bolzen, Niete und dergleichen geführt werden können. - Die Hülse 4 ist stirnseitig auf den Flansch 3 stoßend mit diesem verschweißt. Die Hülse 4 weist zwei Langlöcher 8 auf. Durch die Langlöcher 8 sind die Befestigungsplatten 5 einer in die Hülse 4 eingeschobenen Stange 1 zugänglich.
Fig. 5 zeigt die Hülse 4 im Detail. Die Hülse 4 weist zudem eine Ausnehmung 9 auf. Diese ist in der mit dem Flansch 3 zu verbindenden Stirnfläche ausgebildet. Die Ausnehmung 9 dient einer besonders sicheren Verbindung zwischen der Hülse 4 und dem Flansch 3. Darüber hinaus fördert sie eine Entwässerung. -
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stange 1. Diese ist wie zuvor beschrieben über Endstücke 2 mit je einer Zug- und Druckkraftquelle (nicht dargestellt), insbesondere den Schienen eines Gleises, verbunden. An einem der Endstücke 2 ist ein Gehäuse 10 angeordnet, welches elektrische Anschlusselemente (nicht dargestellt) aufweist. Zusätzlich ist innerhalb der Stange 1 ein elektrischer Leiter 11 angeordnet, welcher so in das Material der Stange 1 eingebettet ist, dass er gegenüber den Endstücken 2 elektrisch isoliert ist. In der Ansicht gemäßFig. 7 ist der Leiter 11 in der Realität nicht sichtbar, da er komplett in das Material eingebettet ist. Lediglich zur besseren Anschauung ist der Leiter 11 in der Figur gestrichelt dargestellt. Der in der Stange 1 isoliert verlaufende elektrische Leiter 11 stellt eine elektrische Verbindung zu den Schienen zur Verfügung, wodurch diese elektrisch leitend mit den Anschlusselementen des Gehäuses 10 verbunden werden können. Damit stehen im Gehäuse 10 die elektrischen Anschlüsse für beide Schienen niederohmig zur Verfügung. Die elektrische Verbindung zu den Schienen wird über in den Bohrungen 7 angeordnete Muttern 12 sichergestellt. Die Muttern 12, insbesondere der Größe M20, sorgen für den elektrisch niederohmigen Übergangswiderstand. Dafür sind die Muttern 12 in der Anfasung gehärtet und aufgeraut, so dass sich der Kontakt zu den Schienen insgesamt verbessert. Eine sehr gute elektrische Verbindung ist auch eine Verschweißung, z. B. Punktschweißung des Flansches 3 mit der Schiene. - Die Herstellung einer gattungsgemäßen Vorrichtung geht wie folgt vonstatten.
- In die Stange 1 werden die Ausnehmungen 6 gefräst. In die fertigen Ausnehmungen 6 werden jeweils Endstücke 2 eingesetzt. Anschließend wird auf jedes Ende der Stange 1 ein Endstück 2 aufgeschoben. Die Stange 1 ist dann mit jedem Ende in der Hülse 4 eines Endstücks 2 angeordnet. Die in die Stange 1 eingelegten Befestigungsplatten 5 sind durch die Langlöcher 8 der Hülsen 4 zugänglich. Die Befestigungsplatten 5 und die Hülsen 4 sind aus dem gleichen Material, beispielsweise Edelstahl, ausgebildet. Die Befestigungsplatten 5 und die Hülsen 4 können mit einander verschweißt werden. Als besonders geeignet hat sich das Laserschweißen herausgestellt. Anschließend sind die Befestigungsplatten 5 und die Hülsen 4 unlösbar miteinander verbunden.
- Die Befestigungsplatten 5 bilden eine formschlüssige Verbindung mit der Stange 1. Die Stange 1 kann dadurch nicht ohne die Befestigungsplatte 5 aus einer Hülse 4 herausgezogen werden. Insofern sind im endfertig hergestellten Zustand auch die Stange 1 und die Hülsen 4 unverlierbar miteinander verbunden. Der besondere Clou besteht darin, dass es auf eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Endstücken bzw. den Befestigungsplatten und der Stange 1 nicht ankommt. Es können daher für die Stange 1 und die Endstücke 2 unterschiedlichste Materialien gewählt werden, welche unter Umständen durch stoffschlüssige Maßnahmen gar nicht miteinander verbunden werden könnten.
-
- 1
- Stange
- 2
- Endstück
- 3
- Flansch
- 4
- Hülse
- 5
- Befestigungsplatte
- 6
- Ausnehmung
- 7
- Bohrung
- 8
- Langloch
- 9
- Ausnehmung
- 10
- Gehäuse
- 11
- elektrischer Leiter
- 12
- Mutter
Claims (15)
- Elektrisch isolierendes Kraftübertragungsglied zur Aufnahme von Zug- und Druckkräften, mit einer Stange (1), wobei an wenigstens einem Ende der Stange (1) ein Endstück (2) zur Verbindung mit einer Zug- und Druckkraftquelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (1) im Bereich ihrer Mantelfläche eine als Mulde dienende Ausnehmung (6) aufweist, in welche Ausnehmung (6) eine Befestigungsplatte (5) eingesetzt ist, und dass die in eine Hülse (4) des Endstücks (2) eingeschobene Stange (1) durch eine unlösbare Verbindung zwischen der Befestigungsplatte (5) einerseits und der Hülse (4) andererseits formschlüssig mit dem Endstück (2) verbunden ist.
- Kraftübertragungsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (1) einerseits und das Endstück (2) andererseits aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sind.
- Kraftübertragungsglied nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (1) aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist.
- Kraftübertragungsglied nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Endstück (2) und/oder die Befestigungsplatte (5) aus Stahl ausgebildet ist.
- Kraftübertragungsglied nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (1) aus Kunststoff oder aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist.
- Kraftübertragungsglied nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (1) einen elektrischen Widerstand von 1 Ohm pro 1 cm in Richtung ihrer Längserstreckung aufweist.
- Kraftübertragungsglied nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Endstück (2) ein Gehäuse (10) angeordnet ist, welches elektrische Anschlusselemente aufweist.
- Kraftübertragungsglied nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (1) einen in ihrem Inneren in Längsrichtung angeordneten elektrischen Leiter (11) aufweist, welcher gegenüber dem Endstück (2) elektrisch isoliert ist.
- Verwendung eines Kraftübertragungsglieds nach einem der vorangehenden Ansprüche als Spurstange für Rillengleise.
- Verfahren zur Herstellung eines elektrisch isolierendenden Kraftübertragungsglieds zur Aufnahme von Zug- und Druckkräften, wobei in der Mantelfläche einer Stange (1) eine als Mulde dienende Ausnehmung (6) ausgebildet wird, wobei eine Befestigungsplatte (5) in die Ausnehmung (6) eingesetzt wird, wobei die Stange (1) anschließend in eine Hülse (4) eines Endstücks (2) zur Verbindung mit einer Zug- und Druckkraftquelle eingeschoben wird, und wobei anschließend die Befestigungsplatte (5) mit der Hülse (4) unlösbar verbunden wird, so dass das Endstück (2) formschlüssig mit der Stange (1) verbunden ist.
- Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (5) mit der Hülse (4) verschweißt, insbesondere laserverschweißt wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (6) in der Stange (1) spanabhebend ausgebildet, insbesondere durch Fräsen ausgebildet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (1) elektrisch isolierend ausgebildet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (1) aus Kunststoff ausgebildet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Endstück (2) und/oder die Befestigungsplatte (5) aus Stahl ausgebildet wird.
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2013
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