WO2011147568A1 - Kunststoffschraubdübel zur befestigung einer schiene auf einer schwelle - Google Patents

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WO2011147568A1
WO2011147568A1 PCT/EP2011/002596 EP2011002596W WO2011147568A1 WO 2011147568 A1 WO2011147568 A1 WO 2011147568A1 EP 2011002596 W EP2011002596 W EP 2011002596W WO 2011147568 A1 WO2011147568 A1 WO 2011147568A1
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sleeper
dowel
screw plug
plastic screw
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Tilmann Peter RÜTZEL
Roland Buda
Franz Meyer
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Schwihag Ag
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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 Kunststoffschraubdübel for mounting a rail on a threshold, in particular concrete sleeper, with a substantially cylindrical dowel body, the head side has a preferably a dowel crown down adjoining shaft region and in the continuation of an external thread with which he out of the threshold or in this is screwed, and is provided for receiving a sleeper screw below the shaft portion with an internal thread.
  • the rails of the railway tracks are laid almost exclusively on concrete sleepers and rail fastening systems in today's highly loaded routes, consisting of clamping elements (clamps), rail guide elements (angled guide plates) and a screw-dowel combination, wherein a Kunststoffschraubdübel of the type mentioned, as by the EP 0 785 308 B1 has become known, is used.
  • the plastic dowel is made of higher value plastic materials, such as polypropylene, polyamide or polyolefin, in particular HDPE, by injection molding.
  • the screw-dowel combination is a critical component because on the one hand it has to absorb the high tension forces of the tension clamp (in highly elastic systems it is even a vibratory force) and on the other hand the forces must be introduced as gently as possible into the prestressed concrete of the threshold. Predominantly increased voltage peaks very quickly lead to cracks in the concrete, which permanently lead to the destruction of the concrete sleeper.
  • the dowel body By thus further reduced thickness of the dowel body to enclose the screw in the manner of a thin-walled skin.
  • the lower portion of the dowel body is adapted to the rounded outer thread of the sleeper screw, the risk of cutting into the thin dowel wall when screwing the screw compared to the sharp-edged thread should be avoided.
  • the thinness of the plastic anchor causes the force to be introduced from the sleeper screw directly into the concrete, which leads to extreme stress peaks in the concrete, especially in the case of impacts or transverse force components (introduced from the railway wheel via the rail to the fastening system).
  • the unscrewing, if damage is festgesellt, of such a thin-walled plastic dowel only partially possible because the replacement dowel must have smaller external thread dimensions in order to be screwed into the "concrete thread" (resulting from unscrewing the damaged dowel) Wall thickness, however, results in a significant weakening of the plastic dowel, so that an exchange can not provide lasting security.
  • a second screw-dowel combination consists of a commercially available sleeper screw with a pointed thread and a plastic dowel with internal thread exclusively for pointed screws.
  • the plastic dowel used here are thick-walled, however, requires the screwing the sleeper screw a special care to capture the Gewindindelauf the anchor. If this does not happen, the sleeper screw can cut a new thread in the plastic dowel in addition to the given thread pitch of the pointed thread, which leads to considerable weakening of the plastic dowel and its long-term destruction.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a generic plastic screw plug without the disadvantages mentioned, which in particular with respect to its operating characteristics, such as uniform application of force in the threshold, easier installation and interchangeability, reducing the risk of cracking, is improved and is also used variably.
  • This object is achieved in that the shaft portion inside, in the transition to the internal thread over a partial length of the shaft portion, the inner diameter decreasing, at least over a partial circumference extending, coiled extending paragraph has.
  • This heel which may be about 15mm long with a shank length of about 40mm, laces the throat for a sleeper screw and pre-centers the sleeper screw just prior to threading into the female thread of the anchor. The like the subsequent threads helical formation of the heel supports that the sleeper screw can not cut its own, new thread in addition to the given thread pitch. Especially with the use of pointed screws, the risk of damaging the anchor is avoided by incorrect installation or attachment of the sleeper screw. It can no longer happen that a pointed screw cuts a new thread, which would require turning back and reapplying the sleeper screw.
  • the plastic dowel according to the invention is thus suitable for sleeper screws with a pointed thread and for sleeper screws with a round thread.
  • these two types of screw are often found in the track construction companies and railway companies to tens of thousands of units in the camp, the dowel can not be damaged and the assembly can be carried out unchanged.
  • An advantageous proposal of the invention provides that in the screwing each leading flanks of the internal thread of the anchor and its respective trailing flanks have a different pitch angle and merge into one another in the thread root with different radii. This makes it possible to optimize the thread geometry for accommodating sleeper screws with a round or pointed thread with the same fatigue strength and stressing force.
  • the slope angle for the leading or trailing edge causing this optimization can be 70 ° or 45 ° and the transition radii 1 mm or 1.5 mm.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the shaft region is formed with a thread-like outer profiling.
  • further thread profiling which is formed between - where available - a dowel crown and the Einschraubgeometrie with pre-centering defining helical heel, which is what numerous tests have confirmed that even with very high screw-in torque a pull-out movement is prevented and the dowel still remains unscrewed.
  • values of approx. 900 to 1,000 Nm are quite likely in practice due to poorly adjusted screwdriving machines, whereby the shaft area expands upwards and the dowel crown is pulled out by a few tenths of a millimeter over the surface of the concrete sleeper.
  • the threads of the external thread of Kunststoffschraubdübels sawtooth with one of the threaded crowns in the screwing sloping, flat inclination and formed with the same, large pitch, for example, have an inclination angle of 18 ° and a slope of about 12.5 mm, wearing for stress distribution and thus avoid radial cracks in the concrete sleeper, which can prevent the blowing of the sleepers along the direction of the steel reinforcement. Due to the sawtooth shape namely the spreading is kept as low as possible. In addition, a steep angle can be achieved for the trailing, upper flanks of the external thread. When an extraction force is exerted, the dowel thus only supports itself in a short area of the thread contour. A high proportion of the support area, i. H. the upper flanks of the external thread, is thus executed at a steep angle.
  • the dowel body has a large thickness with a ratio of the core diameter of the internal thread to the outer diameter of ⁇ 0.67, wherein preferably the core diameter 15 to 20 mm and the outer diameter is 30 to 35 mm.
  • the dowels which are significantly larger than those used in the railroad sector, allow for large force transmission surfaces and result in a reduction of stresses in the entire rail fastening system.
  • Particularly suitable are a core diameter of 17 to 18 mm and an outer diameter of 31 to 32 mm have been found, i. the remaining wall thickness moves in this embodiment between 13 and 15 mm.
  • the internal thread has a pitch other than the thread of the sleeper screw, optionally with at least one of the other gradients different pitch is formed.
  • the total length of the anchor from the crown to the outlet, at least 135 to 140 mm.
  • these are commercially available dimensions, and it is within the scope of the invention to extend the anchor beyond this commercial level for the purpose of shifting the introduction of force into an uncritical region of the concrete sleeper.
  • the dowel crown is tapered in the screwing.
  • the dowel crown is particularly effective when the dowel is positioned during casting of the concrete sleeper by means of dowel holder in the mold. Because then prevents the low-viscosity concrete surface water (vinasse) penetrates into the dowel. Namely, it is possible to achieve a sealing effect. Then, when the dowel is screwed firmly into the sill, the outer edge of the dowel crown of the dowel injection-molded from an elastic material acts like a sealing lip.
  • Figure 1 in plan view as a detail of a track system attaching a rail on a concrete sleeper.
  • Fig. 2 is a section along the line II-II of Fig. 1;
  • Figure 3 is a perspective longitudinal section of a conventional sleeper screw with a pointed thread, which is screwed into a counting of the prior art Kunststoffschraubdübel for pointed thread.
  • Figure 4 is a perspective longitudinal section of a conventional sleeper screw with a round thread, which is screwed into a counting for the prior art Kunststoffschraubdübel for round thread.
  • FIG. 5 shows a longitudinal view of a first embodiment of a plastic screw-in plug according to the invention with optimized screw-in geometry for use with both swivel screws with a round thread and with a pointed thread;
  • FIG. 6 shows the plastic screw plug of Figure 5 in a longitudinal section ..
  • Fig. 7 as an enlarged detail of the marked in Figure 6 by a dotted circle front end portion of the dowel.
  • Figure 8 is a longitudinal view of another embodiment of a plastic screw plug according to the invention for use with both threaded and swivel threaded sleeper screws;
  • FIG. 9 shows the plastic screw plug of FIG. 8 in a perspective longitudinal view
  • Fig. 10 is a section taken along the line XX of Fig. 8; Figure 11 as a detail in an enlarged view of the circled in Figure 10 dash-dotted upper dowel area.
  • a common rail fastening system in which a laid on a concrete sleeper 1 jaw rail 2 is determined by means of clamps 3 and sleeper screws 4, the interposition of angled guide plates 5, the middle loop of the clamps 3 by dipping in Kunststoffschraubdübel 6 of the concrete sleeper 1 are screwed.
  • pointed-thread sleeper screws 4a see Fig. 3
  • round-threaded sleeper screws 4b see Fig. 4
  • the Kunststoffschraubdübel 6 relating.6a, 6b have a substantially cylindrical dowel body, the head side a shaft portion 7, optionally with a dowel crown 8 (see Fig .. 4), and in its continuation on the one hand a sawtooth-shaped external thread 9 and on the other hand has an internal thread 10.
  • the plug body is designed to be very thick-walled, so that it can plastically deform in the concrete sleeper 1.
  • the ratio of the core diameter Di of the internal thread 9 to the outside diameter Da of the dowel body is ⁇ / 0.67 (see Fig. 12).
  • the threads 9a of the external thread 9 are sawtooth-shaped and with one of the threaded crowns 9b in the screwing 11 (see the arrows in Figs.
  • the shaft portion 7 is in both dowel variants with a coiled running paragraph 13 in the internal thread 10, whereby the inner diameter of the shaft portion 7 over a partial length, for example, 15 mm at a shaft length of 40 mm, a reduction in diameter undergoes, so that the coiled heel Ein Industries Ltd.
  • the sleeper screw 4 engages and positions itself in front of the internal thread 10 such that a pointed thread sleeper screw 4a can not cut its own thread.
  • the execution of the Kunststoffschraubdübels 6 of Fig. 8 to 12 differs from that according to FIGS. 5 to 7 characterized in that the shaft portion 7 also with a thread-like outer profile 14 with a large pitch P of about 12.5 mm is provided and the dowel crown 8 tapers in the screwing 11 with a cone angle 15 of about 8 ° (see Fig .. 11).

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kunststoffschraubdübel (6) zur Befestigung einer Schiene auf einer Schwelle, insbesondere Betonschwelle, mit einem im wesentlichen zylindrischen Dübelkörper, der kopfseitig einen sich vorzugsweise einer Dübelkrone (8) nach unten anschließenden Schaftbereich (7) und in dessen Fortsetzung ein Außengewinde (9) aufweist, mit dem er aus der Schwelle heraus- oder in diese eindrehbar ist, und zur Aufnahme einer Schwellenschraube unterhalb des Schaftbereichs (7) mit einem Innengewinde (10) versehen ist. Ein solcher Kunststoffschraubdübel soll insbesondere hinsichtlich seiner Betriebseigenschaften, wie gleichmäßige Krafteinleitung in die Schwelle, einfachere Montage und Austauschbarkeit, Verringerung der Rißgefahr, verbessert werden und zudem variabel einsetzbar sein. Hierzu weist der Schaftbereich (7) innen, im Übergang zum Innengewinde (10) einen über eine Teillänge des Schaftbereichs (7) den Innendurchmesser verringernden, sich zumindest über einen Teilumfang erstreckenden, gewendelt verlaufenden Absatz (13) auf.

Description

Kunststoffschraubdübel zur Befestigung einer Schiene auf einer Schwelle
Die Erfindung betrifft einen Kunststoffschraubdübel zur Befestigung einer Schiene auf einer Schwelle, insbesondere Betonschwelle, mit einem im wesentlichen zylindrischen Dübelkörper, der kopfseitig einen sich vorzugsweise einer Dübelkrone nach unten anschließenden Schaftbereich und in dessen Fortsetzung ein Außengewinde aufweist, mit dem er aus der Schwelle heraus- oder in diese eindrehbar ist, und zur Aufnahme einer Schwellenschraube unterhalb des Schaftbereichs mit einem Innengewinde versehen ist.
Die Schienen der Eisenbahngleise werden bei den heutigen hochbelasteten Strecken fast ausschließlich auf Betonschwellen und mit Schienenbefestigungssystemen verlegt, die aus Spannelementen (Spannklemmen), Schienenführungselementen (Winkelführungsplatten) und einer Schraube-Dübel-Kombination bestehen, wobei ein Kunststoffschraubdübel der eingangs genannten Art, wie durch die EP 0 785 308 B1 bekannt geworden, zum Einsatz kommt. Der Kunststoffdübel wird aus höherwertigen Kunststoffmaterialien, wie Polypropylen, Polyamid oder Polyolefin, insbesondere HDPE, durch Spritzgießen hergestellt.
Die Schraube-Dübel-Kombination stellt eine kritische Komponente dar, weil sie einerseits die hohen Verspannungskräfte der Spannklemme aufnehmen muss (bei hochelastischen Systemen handelt es sich sogar um schwingende Krafteinleitung) und andererseits die Kräfte möglichst sanft in den Spannbeton der Schwelle einleiten muss. Dabei führen vorrangig erhöhte Spannungsspitzen sehr schnell zu Rissen im Beton, die auf Dauer zur Zerstörung der Betonschwelle führen.
BESTÄTIGUNGSKOPIE In der Praxis kommen zwei Lösungen zur Anwendung, nämlich wie aus der vorgenannten Druckschrift bekannt erstens eine Schraube-Dübel-Kombination bestehend aus einer Schwellenschraube mit Rundgewinde und einem Kunststoffdübel mit entsprechend einem Innengewinde für Rundgewindeschrauben. Dieser bekannte Kunststoffschraubdübel weist im unteren Bereich des Dübelkörpers eine an das Außengewinde der Schwellenschraube angepasste Form von im wesentlichen gleicher Wandstärke auf, die 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. Durch die damit weiter reduzierte Dicke soll der Dübelkörper die Schraube in der Art einer dünnwandigen Haut umschließen. Indem der untere Bereich des Dübelkörpers an das ausgerundete Außengewinde der Schwellenschraube angepasst ist, soll die Gefahr des Einschneidens in die dünne Dübelwand beim Eindrehen der Schraube im Vergleich zum scharfkantigen Gewinde vermieden werden.
Die Dünnwandigkeit des Kunststoffdübels bewirkt allerdings, dass die Krafteinleitung von der Schwellenschraube direkt in den Beton erfolgt, was insbesondere bei Stößen oder Querkraftkomponenten (vom Eisenbahnrad über die Schiene auf das Befestigungssystem eingeleitet) zu extremen Spannungsspitzen im Beton führt. Weiterhin ist das Ausschrauben, wenn eine Beschädigung festgesellt wird, eines solchen dünnwandigen Kunststoffdübels nur bedingt möglich, weil der Austauschdübel kleinere Außengewindemaße haben muss, um in das„Betongewinde" (entsteht beim Herausschrauben des beschädigten Dübels) eingeschraubt werden zu können. Eine weitere Reduktion der Wanddicke ergibt jedoch eine deutliche Schwächung des Kunststoffdübels, so dass ein Austausch keine dauerhafte Sicherheit bieten kann. Eine zweite Schraube-Dübel-Kombination besteht aus einer handelsüblichen Schwellenschraube mit Spitzgewinde und einem Kunststoffdübel mit Innengewinde ausschließlich für Spitzgewindeschrauben. Die dabei eingesetzten Kunststoffdübel sind zwar dickwandiger, jedoch erfordert das Einschrauben der Schwellenschraube eine besondere Sorgfalt, um den Gewindelauf des Dübels zu erfassen. Geschieht das nicht, kann die Schwellenschraube in den Kunststoffdübel neben dem vorgegebenen Gewindelauf des Spitzgewindes ein neues Gewinde einschneiden, was zur erheblichen Schwächung des Kunststoffdübels und langfristig zu seiner Zerstörung führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kunst- stoffschraubdübel ohne die genannten Nachteile zu schaffen, der insbesondere hinsichtlich seiner Betriebseigenschaften, wie gleichmäßige Krafteinleitung in die Schwelle, einfachere Montage und Austauschbarkeit, Verringerung der Rißgefahr, verbessert wird und zudem variabel einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Schaftbereich innen, im Übergang zum Innengewinde einen über eine Teillänge des Schaftbereichs den Innendurchmesser verringernden, sich zumindest über einen Teilumfang erstreckenden, gewendelt verlaufenden Absatz aufweist. Dieser Absatz, der bei einer Länge des Schaftbereichs von etwa 40 mm ca. 15 mm lang sein kann, schnürt den Einlauf für eine Schwellenschraube etwas ein und ermöglicht eine Vorzentrierung der Schwellenschraube, unmittelbar bevor diese mit ihrem Gewinde in das Innengewinde des Dübels eintritt. Die wie die sich anschließenden Gewindegänge wendeiförmige Ausbildung des Absatzes unterstützt, dass die Schwellenschraube nicht neben dem vorgegebenen Gewindelauf ein eigenes, neues Gewinde einschneiden kann. Vor allem bei der Verwendung von Spitzgewindeschrauben wird die Gefahr einer Beschädigung des Dübels durch falsches Auf- bzw. Ansetzen der Schwellenschraube vermieden. Es kann nicht mehr dazu kommen, dass sich eine Spitzgewindeschraube ein neues Gewinde schneidet, was das Zurückdrehen und erneute Ansetzen der Schwellenschraube erforderlich machen würde.
Der erfindungsgemäße Kunststoffdübel ist somit für Schwellenschrauben mit Spitzgewinde und für Schwellenschrauben mit Rundgewinde geeignet. Bei unvermeidbaren Verwechslungen der Schrauben während des Gleisbaus, diese beiden Schraubentypen liegen bei den Gleisbaufirmen und den Bahngesellschaften oft zu zig-tausenden Einheiten im Lager, kann der Dübel nicht beschädigt und die Montage unverändert durchgeführt werden.
Ein vorteilhafter Vorschlag der Erfindung sieht vor, dass die in Einschraubrichtung jeweils voreilenden Flanken des Innengewindes des Dübels und dessen jeweils nacheilenden Flanken einen unterschiedlichen Steigungswinkel aufweisen und im Gewindegrund mit unterschiedlichen Radien ineinander übergehen. Es lässt sich hierdurch eine Optimierung der Gewindegeometrie zur Aufnahme von Schwellenschrauben mit Rund- oder Spitzgewinde bei gleicher Dauerfestigkeit und Ver- spannungskraft erreichen. Die diese Optimierung bewirkenden Steigungswinkel für die voreilende bzw. nacheilende Flanke können 70° bzw. 45° und die Übergangsradien 1 mm bzw. 1 ,5 mm betragen.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Schaftbereich mit einer gewindeartigen Außenprofilierung ausgebildet ist. Durch diese zu dem ohnehin vorhandenen Außengewinde weitere Gewindeprofilierung, die zwischen - soweit vorhanden - einer Dübelkrone und dem die Einschraubgeometrie mit Vorzentrierung definierenden wendeiförmigen Absatz ausgebildet ist, wird sichergestellt, was zahlreiche Versuche bestätigt haben, dass auch bei sehr stark erhöhtem Einschraub-Drehmoment eine Auszugsbewegung verhindert wird und der Dübel immer noch ausschraubbar bleibt. Denn trotz der Vorschrift von 250 Nm kommen in der Praxis wegen schlecht eingestellter Schraubmaschinen durchaus Werte von ca. 900 bis 1.000 Nm vor, wobei sich der Schaftbereich nach oben dehnt und die Dübelkrone um einige zehntel Millimeter über die Oberfläche der Betonschwelle herausgezogen wird.
Wenn bevorzugt die Gewindegänge des Außengewindes des Kunststoffschraubdübels sägezahnförmig, mit einem von den Gewindekronen in Einschraubrichtung abfallendem, flachem Neigungswinkel und mit gleicher, großer Steigung ausgebildet sind, beispielweise einen Neigungswinkel von 18° und eine Steigung von ca. 12,5 mm besitzen, trägt das zur Spannungsverteilung und damit Vermeidung von radialen Rissen in der Betonschwelle bei, womit sich das Aufsprengen der Schwellen längs zur Richtung der Stahlbewehrung verhindern lässt. Durch die Sägezahnform wird nämlich die Spreizwirkung möglichst gering gehalten. Außerdem lässt sich für die nacheilenden, oberen Flanken des Außengewindes ein steiler Winkel erreichen. Beim Wirken einer Auszugskraft stützt sich der Dübel damit nur in einem kurzen Bereich der Gewindekontur ab. Ein hoher Anteil des Abstützbereichs, d. h. die oberen Flanken des Außengewindes, ist somit mit einem steilen Winkel ausgeführt.
Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Dübelkörper eine große Dicke mit einem Verhältnis vom Kerndurchmesser des Innengewindes zum Außendurchmesser von < 0,67 besitzt, wobei vorzugsweise der Kerndurchmesser 15 bis 20 mm und der Außendurchmesser 30 bis 35 mm beträgt. Die gegenüber den im Eisenbahnbereich üblich verwendeten Dübeln deutlich größere Dicke der Dübelwand ermöglicht große Kraftübertragungsflächen und führt dazu, dass die Spannungen im gesamten Schienenbefestigungssystem verringert werden. Als besonders geeignet haben sich ein Kerndurchmesser von 17 bis 18 mm und ein Außendurchmesser von 31 bis 32 mm herausgestellt, d.h. die verbleibende Wanddicke bewegt sich in diesem Ausführungsbeispiel zwischen 13 und 15 mm.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sehen vor, dass das Innengewinde eine andere Steigung als das Gewinde der Schwellenschraube aufweist, optional mit zumindest einer von den übrigen Steigungen unterschiedlichen Steigung ausgebildet ist. Indem zwischen der Schwellenschraube und dem Dübel eine ungleiche Steigung oder zumindest eine Änderung in der Steigung des Dübelinnengewindes oder des Dübelaußengewindes vorgesehen ist, lässt sich die Einleitung der Hauptkraft im unteren Bereich des Dübels konzentrieren. Das trägt zu einer besseren Belastungssituation für die Betonschwelle bei und die Gefahr einer Rißbildung im Dübelkronenbereich wird reduziert.
Nach einem Vorschlag der Erfindung beträgt die Gesamtlänge des Dübels, von der Krone bis zum Auslauf, mindestens 135 bis 140 mm. Es handelt sich dabei um handelsübliche Abmessungen, wobei es im Rahmen der Erfindung liegt, zur Verlagerung der Krafteinleitung in einen unkritischen Bereich der Betonschwelle den Dübel über dieses handelsübliche Maß hinaus zu verlängern.
Eine andere bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Dübelkrone sich in Einschraubrichtung verjüngend ausgebildet ist. Ein solcher Konus, etwa 8°, der Dübelkrone ist dann besonders wirksam, wenn der Dübel beim Gießen der Betonschwelle mittels Dübelhalter in der Gussform positioniert wird. Denn dann wird verhindert, dass das dünnflüssige Betonoberflächenwasser (Schlempe) in den Dübel eindringt. Es lässt sich nämlich ein Abdichtungseffekt erreichen. Wenn der Dübel anschließend fest in die Schwelle geschraubt wird, wirkt die äußere Kante der Dübelkrone des aus einem elastischen Material spritzgegossenen Dübels wie eine Dichtlippe.
Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 in der Draufsicht als Ausschnitt einer Gleisanlage die Befestigung einer Schiene auf einer Betonschwelle; Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1 ;
Fig. 3 in einem perspektivischen Längsschnitt eine übliche Schwellenschraube mit Spitzgewinde, die in einen zum Stand der Technik zählenden Kunststoffschraubdübel für Spitzgewinde eingeschraubt ist;
Fig. 4 in einem perspektivischen Längsschnitt eine übliche Schwellenschraube mit Rundgewinde, die in einen zum Stand der Technik zählenden Kunststoffschraubdübel für Rundgewinde eingeschraubt ist;
Fig. 5 in einer Längsansicht eine erste Ausführung eines erfindungsgemäßen Kunststoffeinschraubdübels mit optimierter Einschraubgeometrie zur Verwendung für sowohl Schwellenschrauben mit Rundgewinde als auch mit Spitzgewinde;
Fig. 6 den Kunststoffschraubdübel der Fig. 5 in einem Längsschnitt;
Fig. 7 als vergrößerte Einzelheit den in Fig. 6 durch einen strichpunktierten Kreis gekennzeichneten vorderen Endbereich des Dübels;
Fig. 8 eine Längsansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kunststoffschraubdübels zur Verwendung für Schwellenschrauben mit sowohl Rundgewinde als auch mit Spitzgewinde;
Fig. 9 den Kunststoffschraubdübel der Fig. 8 in einer perspektivischen Längsansicht;
Fig.10 einen Schnitt entlang der Linie X-X von Fig. 8; Fig.11 als Einzelheit in einer vergrößerten Darstellung den in Fig. 10 strichpunktiert eingekreisten oberen Dübelbereich; und
Fig.12 in einer vergrößerten Darstellung den in Fig. 10 strichpunktiert eingekreisten vorderen Dübelbereich.
In den Fig. 1 und 2 wird ein gängiges Schienenbefestigungssystem dargestellt, bei dem eine auf einer Betonschwelle 1 verlegte Backenschiene 2 mittels Spannklemmen 3 und Schwellenschrauben 4 festgelegt wird, die unter Zwischenschaltung von Winkelführungsplatten 5 die mittlere Schlaufe der Spannklemmen 3 durchtauchend in Kunststoffschraubdübel 6 der Betonschwelle 1 eingeschraubt werden.
Hierbei kommen Spitzgewinde-Schwellenschrauben 4a (vgl. Fig. 3) oder Rundgewinde-Schwellenschrauben 4b (vgl. Fig. 4) zum Einsatz, denen entsprechend an- gepasste Spitzgewinde-Kunststoffschraubdübel 6a bzw. Rundgewinde- Kunststoffschraubdübel 6b zugeordnet sind. Die Kunststoffschraubdübel 6 bzw.6a, 6b besitzen einen im wesentlichen zylindrischen Dübelkörper, der kopfseitig einen Schaftbereich 7, gegebenenfalls mit einer Dübelkrone 8 (vgl. Fig. 4), und in dessen Fortsetzung einerseits ein sägezahnförmiges Außengewinde 9 sowie andererseits ein Innengewinde 10 aufweist.
Bei den beiden in den Fig. 5 bis 7 bzw. 8 bis 12 gezeigten Ausführungen eines Kunststoffschraubdübels 6 ist der Dübelkörper sehr dickwandig ausgebildet, so dass er sich in der Betonschwelle 1 plastisch verformen kann. Das Verhältnis vom Kerndurchmesser Di des Innengewindes 9 zum Außendurchmesser Da des Dübelkörpers beträgt </0,67 (vgl. Fig. 12). Die Gewindegänge 9a des Außengewindes 9 sind sägezahnförmig und mit einem von den Gewindekronen 9b in Einschraubrichtung 11 (vgl. die Pfeile in den Fig. 5 sowie 8 und 9) abfallendem, flachem Neigungswinkel 12 von etwa 18° und mit gleicher großer Steigung P von ca. 12,5 mm der voreilenden, unteren Flanken ausgebildet (vgl. die Fig. 7 und 12), während die nacheilenden, oberen Flanken mit einem eher steilen Winkel ausgeführt sind.
Der Schaftbereich 7 geht bei beiden Dübelvarianten mit einem gewendelt verlaufendem Absatz 13 in das Innengewinde 10 über, wodurch der Innendurchmesser des Schaftbereichs 7 über eine Teillänge, beispielsweise 15 mm bei einer Schaftlänge von 40 mm, eine Durchmesserverringerung erfährt, so dass der gewendelte Absatz einer Einführzentrierung vor dem eigentlichen Innengewinde gleichkommt. Die Schwellenschraube 4 fällt ein und positioniert sich bzw. richtet sich vor dem Innengewinde 10 so aus, dass eine Spitzgewinde-Schwellenschraube 4a sich kein eigenes Gewinde schneiden kann.
Außer der optimierten Einschraubgeometrie zur Vermeidung von Einschraubfehlern bei Schwellenschrauben mit Spitzgewinde besitzen die Kunststoffschraubdü- bel 6 weiterhin auch optimierte Verzahnungsgeometrien ihres Innengewindes 10. Die in Einschraubrichtung 11 jeweils voreilenden Flanken weisen einen Steigungswinkel ß von etwa 70° und die nacheilenden Flanken einen Steigungswinkel α von etwa 45° auf (vgl. die Fig. 7 und 12). Im Gewindegrund der Gewindegänge des Innengewindes 10 gehen die voreilenden und die nacheilenden Flanken mit unterschiedlichen Radien R1 bzw. R1.5, d.h. mit 1 mm und mit 1 ,5 mm, ineinander über. Wie sich aus Fig. 7 noch ergibt, sind die Gewindekronen 9b der konzentrisch angeordneten, in Sägezahnform ausgebildeten Gewindegänge 9a des Außengewindes 9 mit unterschiedlichen Übergangsradien R2 (2 mm) und R1 (1 mm) ausgebildet.
Die Ausführung des Kunststoffschraubdübels 6 der Fig. 8 bis 12 weicht von der nach den Fig. 5 bis 7 dadurch ab, dass der Schaftbereich 7 außerdem mit einer gewindeartigen Außenprofilierung 14 mit großer Steigung P von etwa 12,5 mm versehen ist und sich die Dübelkrone 8 in Einschraubrichtung 11 mit einem Konuswinkel 15 von etwa 8° verjüngt (vgl. Fig. 11 ).
Bezugszeichenliste
1 Betonschwelle
2 Backenschiene
3 Spannklemme
4 Schwellenschraube
4a Spitzgewinde-Schwellenschraube
4b Rundgewinde-Schwellenschraube
5 Winkelführungsplatte
6 Kunststoffschraubdübel
6a Spitzgewinde-Kunststoffschraubdübel
6b Rundgewinde-Kunststoffschraubdübel
7 Schaftbereich
8 Dübelkrone
9 Außengewinde
9a Gewindegang
9b Gewindekrone
10 Innengewinde
11 Einschraubrichtung
12 Neigungswinkel
13 gewendelter Absatz
14 gewindeartige Außenprofilierung
15 Konuswinkel
Di Kerndurchmessers des Innengewindes
Da Außendurchmesser des Dübeikörpers
P Steigung
R1 Rundungsradius Rundungsradius
Rundungsradius
Steigungswinkel (nacheilende Flanke) Steigungswinkel (voreilende Flanke)

Claims

Patentansprüche
1. Kunststoffschraubdübel (6) zur Befestigung einer Schiene (2) auf einer Schwelle (1 ), insbesondere Betonschwelle, mit einem im wesentlichen zylindrischen Dübelkörper, der kopfseitig einen sich vorzugsweise einer Dübelkrone (8) nach unten anschließenden Schaftbereich (7) und in dessen Fortsetzung ein Außengewinde (9) aufweist, mit dem er aus der Schwelle (1 ) heraus- oder in diese eindrehbar ist, und zur Aufnahme einer Schwellenschraube (4; 4a, 4b) unterhalb des Schaftbereichs (7) mit einem Innengewinde (10) versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schaftbereich (7) innen, im Übergang zum Innengewinde (10) einen über eine Teillänge des Schaftbereichs (7) den Innendurchmesser verringernden, sich zumindest über einen Teilumfang erstreckenden, gewen- delt verlaufenden Absatz (13) aufweist.
2. Kunststoffschraubdübel nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die in Einschraubrichtung (11 ) jeweils voreilenden Flanken des Innengewindes (10) des Dübels (6) und dessen jeweils nacheilenden Flanken einen unterschiedlichen Steigungswinkel (ß, a) aufweisen und im Gewindegrund mit unterschiedlichen Radien (R1 , R1.5) ineinander übergehen.
3. Kunststoffschraubdübel nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schaftbereich (7) mit einer gewindeartigen Außenprofilierung (14) ausgebildet ist.
4. Kunststoffschraubdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Gewindegänge (9a) seines Außengewindes (9) sägezahnförmig, mit einem von den Gewindekronen (9b) in Einschraubrichtung (11 ) abfallendem, flachen Neigungswinkel (12) und mit gleicher, großer Steigung (P) ihrer voreilenden, unteren Flanken und einem demgegenüber steilen Winkel ihrer nacheilenden, oberen Flanken ausgebildet sind.
5. Kunststoffschraubdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Dübelkörper eine große Dicke mit einem Verhältnis vom Kerndurchmesser (Di) des Innengewindes (10) zum Außendurchmesser (Da) von </=0,67 besitzt, wobei vorzugsweise der Kerndurchmesser (Di) 15 bis 20 mm und der Außendurchmesser (Da) 30 bis 35 mm beträgt.
6. Kunststoffschraubdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Innengewinde (10) eine andere Steigung als das Gewinde der Schwellenschraube (4; 4a, 4b) aufweist.
7. Kunststoffschraubdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Innengewinde (10) mit zumindest einer von den übrigen Steigungen unterschiedlichen Steigung ausgebildet ist.
8. Kunststoffschraubdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass seine Gesamtlänge mindestens 135 bis 140 mm beträgt.
9. Kunststoffschraubdübel nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Dübelkrone (8) sich in Einschraubrichtung (11 ) verjüngend ausgebildet ist.
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