WO2018091353A2 - Spannklemme, führungsplatte und befestigungspunkt zum befestigen einer schiene auf einem untergrund - Google Patents

Spannklemme, führungsplatte und befestigungspunkt zum befestigen einer schiene auf einem untergrund Download PDF

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WO2018091353A2
WO2018091353A2 PCT/EP2017/078786 EP2017078786W WO2018091353A2 WO 2018091353 A2 WO2018091353 A2 WO 2018091353A2 EP 2017078786 W EP2017078786 W EP 2017078786W WO 2018091353 A2 WO2018091353 A2 WO 2018091353A2
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tension clamp
guide plate
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Winfried BÖSTERLING
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Vossloh-Werke Gmbh
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    • E01B2201/08—Fastening or restraining methods by plastic or elastic deformation of fastener

Definitions

  • the invention relates to a tension clamp and a guide plate for
  • the invention relates to an attachment point in which a rail for a rail vehicle is mounted on a substrate.
  • the substrate on which an attachment point of the invention is constructed is typically a tie or plate made of a solid material such as concrete or the like.
  • the attachment point according to the invention can also be mounted on conventional, serving as a base wooden sleepers.
  • Attachment points fastened rails usually have one
  • Rail foot standing on the rail foot rail and a rail supported by the rail rail head.
  • Attachment points are known in many variants. Examples of such
  • Rail attachment points thus comprise, as components from which they are assembled, each typically a guide plate (see, for example, WO 2010/091725 A1), which is provided for laterally guiding the rail, a W-shaped tensioning clamp provided for placement on the guide plate (see for example WO 2012/059374 A1) and a tensioning element (see, for example, WO 2014/029705 A1), which belongs to
  • each shim for adjusting the height of the rail above the ground or to
  • the W- or ⁇ -shaped clamps are usually one-piece and bent in one go from a spring steel wire. In this case, they have a usually V- or U-shaped central portion which has two parallel aligned legs. These legs define between them a free space through which the respective clamping means,
  • a sleeper screw or a bolt is guided with its shaft into the ground.
  • the legs are usually connected to each other via a base portion which faces the rail associated with the front of the tension clamp.
  • a torsion portion is typically formed in each case, the laterally outwardly directed from each associated leg of the central portion.
  • the Torsionsabitese are so in the direction of the bottom of the
  • Curved bent clamp that the spring element can be supported in use in the region of the torsion in a formed on the respective torsion support zone on a contact surface, which is formed on the upper side of the spring element supporting member, such as a guide plate.
  • a support arm which is seen in a lateral view is curved typically arcuate in the direction of the top of the tension clamp and is directed in plan view in the direction of the front of the rail to be fastened.
  • the free end portions of the support arms are typically in
  • End portions may be the resilient compliance and concomitantly exercised over the retaining arms on the rail hold-down force on the
  • the guide plates usually have on their upper side form elements on which to be arranged on the respective guide plate
  • Spring element is guided so that it maintains its position in use under the loads occurring in practice in use.
  • throat-like recesses in which the torsion sections of the spring element are seated in use, or a central web on the upper side of the spring element
  • Rail passes over. Periodically recurring faults on the rail or on the wheels of rail vehicles can lead to resonance peaks to lead. If these are close to one of the natural frequencies of the tension clamp, there is a dramatic increase in the vibration amplitude, in particular in the region of the retaining arms of the tension clamp. The result is premature, sudden failure of the tension clamp due to breakage, which typically occurs in the region of its torsion portions or in the transition region of the support arms to the torsion portions.
  • the first of the proposed measures consists in the arrangement of vibration-damping additional elements on the tension clamp. These, for example, disc or hose-like additional elements should be arranged in particular in the region of the retaining arms.
  • vibration absorbers are highly effective, but destructive, so that the article comes to the conclusion that practical usability of such absorbers is questionable.
  • the measure aims to increase the natural frequency of the tensioning clamp to a range outside the excitement that occurs in practice.
  • tilt axis As a critical design feature while the shape of the support arms and the distance of the support arms has been recognized to the so-called "tilt axis" of the support arms.
  • the straight lines As tilting axes of the support arms in this context, the straight lines have been designated, which connect the center of the zone with which the respective support arm is supported at its free end in use on the rail foot, and the center of the zone with each other in which the respective support arm with its other end is supported on the guide plate. This zone is typically in the region of the torsion section associated with the respective holding arm.
  • the invention proposes the particular constructions of a tension clamp or guide plate, which are generally indicated in claims 1 and 7, each of these design measures being separate, i. isolated from the other measures solves the above object and thus to improve the vibration behavior of the entire system and in particular built in this system
  • An attachment point according to the invention is accordingly characterized in that a tension clamp designed according to the invention or a guide plate designed according to the invention are installed in it.
  • the tension clamp according to the invention and the guide plate according to the invention in each case individually to a clear
  • the invention proposes a tension clamp for elastically holding down a rail for rail vehicles, which comprises a foot, a leg standing on the foot and a rail head carried by the web, in front of, in a conventional manner
  • the support arms extend in the direction of the front of the tension clamp and each have a curved toward the top of the tensioning clamp spring portion and an adjoining, ending at the free end of the support arm support portion having on its underside a support zone with which the supporting arm in use supported on the foot of the rail to be fastened in use.
  • Torsionsabitess to which the respective arm is connected no longer lie on a parallels to the symmetry axis of the tension clamp, but on a straight line that includes an acute, tapered towards the back of the tension clamp angle with this symmetry, the natural frequencies of the tension clamp effectively so far can be increased that they are well outside the excitation frequencies that occur in practical use.
  • the durability of the tension clamp is significantly improved, without this leading to a significant change in the spring behavior.
  • the invention thus eliminates the problems encountered in the previous practice, without the need for a fundamental redesign of the components of a rail fastening system is required.
  • Clamping be realized to building on the design of the invention to achieve a further optimized vibration behavior.
  • These include, in particular, the reduction in the amount of bending of the support arms over the footprint on which the tension clamp is mounted, and the increase in the support areas at which the support portions of the support arms seat on the foot when in use.
  • the lines running through the centers of the support zones of the mutually associated support sections and torsion sections, seen in plan view of the tension clamp preferably at an angle of at least 60 °, in particular more than 60 °, or at least 90 °, in particular more than 90 °, in order to produce as large a distance as possible between the natural frequencies of the tensioning clamp and a possible stimulator frequency.
  • the included between the straight lines in plan view of the tension clamp angle is at most 120 °, in particular less than 120 °.
  • a tensioning clamp may additionally contribute as an optional design element that the holding arms, viewed in plan view of the tension clamp, starting from the associated torsion each run outwardly from the central portion away.
  • the tensioning clamp according to the invention can further contribute, if seen in plan view of the tension clamp, the support zones of the
  • vibrational behavior inventively shaped tension clamps then adjusts, if for the parallel to the symmetry axis of the tension clamp
  • a guide plate according to the invention is provided with form elements, that is to say with structural design features, which counteract the holding arms of the tension clamp arranged in use on the guide plate
  • a guide plate according to the invention for lateral guidance of a foot, standing on the foot bar and a rail head rail comprehensive rail for a rail vehicle in a rail mounting point, provided on the free top a footprint for a positionable on the guide plate clamp which serves in the attachment point for elastically holding down the rail, wherein it applies the elastic hold-down force via two support arms, which are supported in use with their free end portions on the foot of the rail mounted in the attachment point.
  • Guide plate on the footprint at least two stops provided that limit at least perpendicular to the footprint oriented movements of the holding arms of the tension clamp with positioned on the guide plate clamp.
  • the tension clamp in use in natural frequency, so it proposes with their holding arms against the inventively provided on the guide plate attacks. These thus prevent even in a conventional tension clamp whose natural frequencies are not sufficiently far from the excitation frequency, that the support arms perform too large vibrations that could otherwise lead to breakage.
  • the stops can be designed in the manner of supports which carry on their free end face in each case a kohl-like seat for the associated holding arm of the tensioning clamp.
  • the respective holding arm of the tensioning clamp associated end face each have an elastic, a contact of the associated support arm damping material.
  • mounted guide plate tension clamp be favorable even with a guide plate according to the invention at the footprint recesses to form in which the tension clamp is supported in use with one section, and the wells in the area of their coming into contact with the tension contact surfaces with a damping or elastic Material to occupy.
  • This material may be formed as a separately manufactured insert or as a cohesively integrally formed on the material of the guide plate covering.
  • Torsion sections are, which are bent in a continuous curve to the underside of the tensioning clamp, and the wells are curved according to the course of Torsionsabitese accordingly, so that the Torsionsabroughe with positioned on the guide plate clamp over a partial length of their arc shape and tight fitting in the associated depression sit. Likewise, it can be beneficial to the
  • Durability of an arranged on the guide plate tension clamp if in the area provided for supporting the tension clamp there depressions have a damping or elastically yielding material.
  • This material can also be formed as a separately manufactured insert or as a cohesively integrally formed on the material of the guide plate pad.
  • the guide plate is, as usual in the prior art, preferably made in one piece from a plastic, in particular a fiber-reinforced plastic.
  • an attachment point according to the invention in which a rail for a rail vehicle comprising a foot, a foot rest and a rail head supported by the bridge is mounted on a substrate, has a guide plate acting against the lateral edge of the foot of the rail for laterally guiding the rail and a tension clamp positioned on the guide plate, which is supported with the free end portions of its support arms on the foot of the rail to exert an elastic hold down force on the rail.
  • Clamp or only the guide plate can be formed in accordance with the invention, but that results in an optimal effect when both the guide plate and the tension clamp complies with the provisions of the invention.
  • an inventive tension clamp for clamping the tension clamp, an inventive
  • a clamping element such as a
  • Sleeper screw or a threshold bolt comprise, by means of which the tension clamp is braced against the ground.
  • Clamping element is typically guided by the space defined between the legs of the central portion of the tension clamp and by an opening underneath the guide plate to the ground, where it is anchored.
  • the anchoring can be done in a likewise known manner by means of a recessed into the ground anchor or other suitable attachment.
  • tension clamp can also help that between the end portions of the support arms of the tension clamp and the rail an insulating element is arranged, which electrically isolates the tension clamp against the rail and at least partially from a dampening or elastically yielding material.
  • the insulator may be formed, for example, as a sandwich element, in which electrically insulating layers are combined with damping or elastic layers, with sufficient resistance to the applied by the clamp down holding forces on the one hand, the required electrical insulation and on the other hand
  • an elastic intermediate layer which is usually arranged between the rail and the ground to the Support the rail to give a certain compliance in the direction of gravity.
  • Figure 1 is a tension clamp according to the invention in plan view from above.
  • FIG. 2 shows the tension clamp according to FIG. 1 in a perspective view from its front side
  • FIG. 3 the tension clamp according to Figures 1 and 2 in a side view.
  • Fig. 4 is a guide plate with a conventional arranged thereon
  • FIG. 5 the guide plate of FIG. 4 in a perspective view from the front.
  • Middle section 2 are flattened contact surfaces 6.7 provided on which sits in use a not shown here, serving as a clamping element for clamping the tension clamp 1 sleeper screw with its screw head.
  • a not shown here serving as a clamping element for clamping the tension clamp 1 sleeper screw with its screw head.
  • Tightening clamp 1 pointing ends go the legs 4.5 of the central portion 2 in each case in a Torsionsabrough 8.9 of the tension clamp 1 over.
  • Torsion sections 8, 9 are in each case bent in the direction of the underside U of the tension clamp 1 and extend laterally outward away from the respectively assigned leg 4, 5. On their underside, the
  • Torsionsabitese 8.9 each have a support zone 10,11, with which they are in
  • a holding arm 12,13 is connected in each case.
  • the holding arms 12,13 are curved arched in the area of their spring sections 14,15 each in the direction of the top O of the tension clamp 1 and extend starting from the respective torsion 8,9 in the direction of the front V of
  • the holding arms 12,13 each terminate in a subsequent to their respective spring portion 14,15 support portion 18,19, with the holding arm 12,13 in use on the foot of the not shown here, in the respective rail fastening point sits to be fastened rail.
  • the underside U of the tension clamp 1 associated underside of the support portions 18,19 are at the ends 16,17 of the support arms 12,13 respectively punctiform support zones 20,21 formed.
  • the support sections 18, 19 are, in a jump-free curve, starting from the respective spring section 14, 15, pointing away from the middle section 2, pointing laterally outward, so that they are tangential to a plane parallel to the section
  • Connecting line G aligned straight are nestled.
  • the length of the support arms 12,13 is dimensioned so that the punctiform Support zones 20,21 seen in plan view from above (Fig. 1) in the direction of the front V of the tension clamp 1 in front of the base portion 3 of
  • connecting lines G1, G2 which on the one hand (connecting line G1) the center Z10 of the support zone 10 of the torsion 8 with the punctiform and thus even its center representing support zone 20 of the connected to the torsion 8 and 12 on the other hand (connecting line G2) the center Z11 of the support zone 11 of the Torsionsabitess 9 with the punctiform and thus also their own center representing support zone 21 of the
  • Torsionsabites 9 connected holding arms 13 connect, with respect to the symmetry axis S of the tension clamp 1 at an acute angle ß1 arranged and include between them an angle ß2 of about 70 °. Accordingly, when viewed in plan view from above (FIG. 1), they intersect in a point of intersection SG located behind the rear side R of the tension clamp 1.
  • the distance AS measured parallel to the axis of symmetry S between the punctiform, itself forming their center support zones 20,21 of the holding arms 12,13 on the one hand and the intersection SG on the other hand corresponds approximately to 1, 5 times the measured also parallel to the axis of symmetry S distance AG of point-shaped support zones 20,21 from the centers Z10, Z11 of the support zones 10,11 of the torsion sections 8,9.
  • the distance AG for example, at about 100 mm and the distance AS are about 150 mm, wherein the distance AS can also be varied in the range of, for example, 130 mm to 170 mm, if this in terms of setting the Natural frequencies or due to structural conditions is appropriate.
  • tension clamp 1 with respect to a conventionally shaped, shown in Figures 4 and 5 tension clamp 101st has at least 50% increased natural frequencies. These are so high that even under unfavorable conditions of use, as may be the case, for example, in tunnels or on bridges, there is no excitation of the tension clamp 1 in the range of its natural frequencies.
  • tension clamp 01 has a U-shaped central portion 02 with mutually parallel legs, each in a laterally outwardly away from the central portion 102 and bent to the bottom U of the tension clamp 101 Pass over torsion section 108, 109.
  • the torsion sections 108, 109 also have a support zone on their underside, with which they sit on the guide plate 100 in use.
  • stops 126,127 are in the region of the greatest height of the respective spring portion 114,115 of Clamp 101 arranged and carry at its free end face in each case a U-shaped receptacle 128,129, whose dimensions are dimensioned so that the respective spring portion 114,115 in the event that it comes into contact with the associated stop 126,127, positively in the respective receptacle 128,129 sitting.
  • a U-shaped receptacle 128,129 To dampen the contact is the
  • the height position of the receptacles 128, 129 is selected such that the spring sections 114, 115 can perform the resilient movements required during normal operation, but are supported in the receptacles 128, 129 in the event of an excessive excitation beyond that which is expected during normal operation.
  • the tension clamp 01 is seated in each case in a depression 130, 311 formed in the contact surface 125 of the guide plate 100.
  • the recesses 130,131 are formed in elevations 132,133 formed on the contact surface 125. Their size, thickness and height is designed so that the arc length BL, via which a contact between the respective
  • Torsionsabites 108,109 and the guide plate 100 is substantially larger than the approximately point-like contact between the
  • Torsionsabitesen 108,109 would be, if this on a flat

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spannklemme zum Niederhalten einer Schiene für Schienenfahrzeuge. Die Spannklemme umfasst einen Mittelabschnitt (2) mit zwei Schenkeln (4, 5), zwei an die Schenkel (4, 5) des Mittelabschnitts (2) angeschlossene Torsionsabschnitte (8, 9), die seitlich nach außen wegführen und an ihrer Unterseite eine Stützzone (10, 11) aufweisen, mit der die Spannklemme (1) im Gebrauch auf dem sie tragenden Bauteil abgestützt ist, und zwei Haltearme (12,13), die an die Torsionsabschnitte (8, 9) angeschlossen sind. Die Haltearme (12, 13) verlaufen zur Vorderseite (V) der Spannklemme (1) und haben einen Federabschnitt (14,15) sowie einen Stützabschnitt (18,19), der eine Stützzone (10,11 ) besitzt, mit der sie sich im Gebrauch auf dem Fuß der Schiene abstützen. Erfindungsgemäß sind dadurch, dass die Stützabschnitte (18,19) der Haltearme (12,13) in Bezug auf den Mittelabschnitt (2) der Spannklemme (1) seitlich so nach außen weisen, dass sich die Geraden (G1, G2), die jeweils das Zentrum der Stützzonen (20, 21) der Haltearme (12, 13) mit dem Zentrum (Z10, Z11) der Stützzone (10, 11) des dem Haltearm (12, 13) zugeordneten Torsionsabschnitts (8, 9) verbinden, in einem auf der Rückseite (R) der Spannklemme (1) gelegenen Bereich schneiden, die Eigenfrequenzen der Spannklemme so erhöht, dass sie außerhalb der in der Praxis auftretenden Anregerfrequenzen liegen. Auf diese Weise ist eine optimierte Dauerhaltbarkeit gesichert. Die Erfindung betrifft auch eine Führungsplatte, die so ausgestaltet ist, dass sie eine auf ihr montierte Spannklemme bei Anregung im Bereich ihrer Eigenfrequenz gegen Bruch schützt, sowie einen auf einer erfindungsgemäßen Spannklemme oder einer erfindungsgemäßen Führungsplatte aufbauenden Schienenbefestigungspunkt.

Description

Spannklemme, Führungsplatte und Befestigungspunkt zum Befestigen einer Schiene auf einem Untergrund
Die Erfindung betrifft eine Spannklemme und eine Führungsplatte zum
Befestigen einer Schiene für Schienenfahrzeuge.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Befestigungspunkt, in dem eine Schiene für ein Schienenfahrzeug auf einem Untergrund befestigt ist.
Bei dem Untergrund, auf dem ein erfindungsgemäßer Befestigungspunkt errichtet ist, handelt es sich typischerweise um eine Schwelle oder eine Platte, die aus einem festen Werkstoff, wie Beton oder desgleichen, gefertigt ist. Der erfindungsgemäße Befestigungspunkt kann jedoch auch auf konventionellen, als Untergrund dienenden Holzschwellen montiert sein.
Die mittels der durch die Erfindung verbesserten Komponenten und
Befestigungspunkte befestigten Schienen weisen üblicherweise einen
Schienenfuß, einen auf dem Schienenfuß stehenden Schienensteg und einen vom Schienensteg getragenen Schienenkopf auf.
Befestigungspunkte der hier in Rede stehenden Art bzw. die hier in Rede stehenden Bauteile umfassende Systeme zur Herstellung von solchen
Befestigungspunkten sind in vielen Varianten bekannt. Beispiele für derartige
Systeme sind in den von der Anmelderin veröffentlichten Broschüren dargestellt, die beispielsweise unter der URL http://www.vossloh-fastening- systems.com/de/produkte_2015/anwendungsbereiche/
conventional rail/conventional rail 1.html zum Download bereitstehen. Beispielhaft zu nennen ist hier die Broschüre "System W 41 U - Hochelastische Schienenbefestigung, Hochelastische Schienenbefestigung für
Hochgeschwindigkeit und Vollbahn - die universelle Lösung für den
Schotteroberbau mit sickenloser Betonschwelle", Stand 09/2014, oder die Broschüre " System W 21 - Hochelastische Schienenbefestigung für
Hochgeschwindigkeit und Vollbahn - die moderne Lösung für den
Schotteroberbau mit Betonschwelle", Stand 02/2015.
Die bekannten Schienenbefestigungssysteme (siehe beispielsweise auch WO 2006/005543 A1 und die anderen nachfolgend genannten
Patentveröffentlichungen) und daraus hergestellten
Schienenbefestigungspunkte umfassen demnach als Bauteile, aus denen sie zusammengestellt sind, jeweils typischerweise eine Führungsplatte (siehe beispielsweise WO 2010/091725 A1 ), die zum seitlichen Führen der Schiene vorgesehen ist, eine W-förmige zur Platzierung auf der Führungsplatte vorgesehene Spannklemme (siehe beispielsweise WO 2012/059374 A1 ) und ein Spannelement (siehe beispielsweise WO 2014/029705 A1 ), das zum
Verspannen der Spannklemme gegen den Untergrund vorgesehen ist (siehe beispielsweise WO 2006/005543 A1 ).
Zu diesen Grundbestandteilen von Schienenbefestigungssystemen können jeweils optional Unterlegplatten (siehe beispielsweise WO 2011/110456 A1 ), die zur Einstellung der Höhe der Schiene über dem Untergrund oder zum
großflächigen Verteilen der beim Überfahren der Schiene durch ein
Schienenfahrzeug auftretenden Belastungen verwendet werden, elastische Zwischenlagen (siehe beispielsweise WO 2005/010277 A1 ), die ebenfalls unter die Schiene oder die anderen plattenförmigen Bauteile des Systems gelegt werden, um eine bestimmte Nachgiebigkeit der Schiene im jeweils aus dem System gebildeten Befestigungspunkt in Schwerkraftrichtung zu gewährleisten, und Isolatorelemente (siehe beispielsweise WO 2015/051 841 A1 ) ergänzt werden, die typischerweise zwischen das Federelement und den Fuß der zu befestigenden Schiene gelegt wird, um eine optimierte elektrische Isolierung gegen den Untergrund zu gewährleisten.
Die W- oder ω-förmigen Spannklemmen sind in der Regel einstückig und in einem Zug aus einem Federstahldraht gebogen. Dabei weisen sie einen üblicherweise V- oder U-förmigen Mittelabschnitt auf, der zwei parallel zueinander ausgerichtete Schenkel aufweist. Diese Schenkel begrenzen zwischen sich einen Freiraum, durch den das jeweilige Spannmittel,
typischerweise eine Schwellenschraube oder ein Schraubenbolzen, mit seinem Schaft in den Untergrund geführt ist. An ihrem einen Ende sind die Schenkel üblicherweise über einen Basisabschnitt miteinander verbunden, der zur der Schiene zugeordneten Vorderseite der Spannklemme weist. An das jeweils andere Ende der Schenkel des Mittelabschnitts ist dagegen typischerweise jeweils ein Torsionsabschnitt angeformt, der seitlich nach außen gerichtet vom jeweils zugeordneten Schenkel des Mittelabschnitts abgeht.
Die Torsionsabschnitte sind dabei so in Richtung der Unterseite der
Spannklemme gebogen geformt, dass das Federelement im Gebrauch im Bereich der Torsionsabschnitte in einer am jeweiligen Torsionsabschnitt ausgebildeten Stützzone auf einer Aufstandfläche abgestützt werden kann, die an der Oberseite des das Federelement tragenden Bauteils, beispielsweise einer Führungsplatte, ausgebildet ist. An ihrem vom Mittelabschnitt
abgewandten Ende gehen die Torsionsabschnitte üblicherweise in jeweils einen Haltearm über, der in seitlicher Ansicht gesehen typischerweise bogenförmig in Richtung der Oberseite der Spannklemme gewölbt ist und in Draufsicht gesehen in Richtung der Vorderseite der zu befestigenden Schiene gerichtet ist. Die freien Endabschnitte der Haltearme weisen dabei typischerweise in
Richtung des Mittelabschnitts. Mit diesen Endabschnitten ist die Spannklemme im Gebrauch auf dem Fuß der zu befestigenden Schiene abgestützt.
An der Unterseite der Endabschnitte sind Stützzonen ausgebildet, mit denen die Endabschnitte im Gebrauch auf dem Schienenfuß aufliegen. Die Stützzonen der Haltearme und der Torsionsabschnitte liegen bei den aus der Praxis bekannten Spannklemmen regelmäßig auf einer Geraden, die im Wesentlichen parallel zur Symmetrieachse der Spannklemme ausgerichtet ist.
Über die Gestalt der Haltearme sowie die Form und Ausrichtung ihrer
Endabschnitte kann die federnde Nachgiebigkeit und damit einhergehend die über die Haltearme auf die Schiene ausgeübte Niederhaltekraft an die
Anforderungen und Belastungen angepasst werden, die sich im praktischen Gebrauch ergeben. In gleicher weise kann das Federverhalten der
Spannklemme durch die Formgebung der Torsionsabschnitte und des
Mittelabschnitts sowie der zwischen dem Mittelabschnitt und den
Torsionsabschnitten sowie zwischen den Torsionsabschnitten und den
Haltearmen gegebenenfalls vorhandenen Übergangsabschnitte beeinflusst werden.
Die Führungsplatten weisen üblicherweise an ihrer Oberseite Formelemente auf, an denen das auf der jeweiligen Führungsplatte anzuordnende
Federelement so geführt ist, dass es im Gebrauch seine Position auch unter den in der Praxis auftretenden Belastungen beibehält. Beispielsweise können hierzu kehlenartige Vertiefungen, in denen im Gebrauch die Torsionsabschnitte des Federelements sitzen, oder ein Mittelsteg an der Oberseite der
Führungsplatte ausgebildet sein, an dem die Mittelschlaufe geführt und abgestützt ist.
Es hat sich herausgestellt, dass die Lebensdauer von Spannklemmen entscheidend von ihrem Schwingungsverhalten abhängt. Dabei ist bekannt, dass Spannklemmen in der Regel mehrere Eigenfrequenzen besitzen.
Im praktischen Gebrauch werden die Spannklemmen zu Schwingungen angeregt, wenn ein Zug die mittels der Spannklemmen niedergehaltene
Schiene überfährt. Periodisch sich wiederholende Fehler an der Schiene oder an den Rädern der Schienenfahrzeuge können hier zu Resonanzüberhöhungen führen. Liegen diese nahe einer der Eigenfrequenzen der Spannklemme, so kommt es zu einem dramatischen Anstieg der Schwingungsamplitude insbesondere im Bereich der Haltearme der Spannklemme. Die Folge ist ein vorzeitiges, plötzliches Versagen der Spannklemme durch einen Bruch, der sich typischerweise im Bereich ihrer Torsionsabschnitte oder im Übergangsbereich der Haltearme zu den Torsionsabschnitten ereignet.
In einem in der Zeitschrift El - Der Eisenbahningenieur, August 2016, Seite 25 ff., veröffentlichten Artikel von Maximilian Steiger wird über Untersuchungen zur Optimierung des dynamischen Verhaltens von Schienenbefestigungen berichtet. Als Ergebnis dieser Untersuchungen sind drei Maßnahmen zur Vermeidung von Schäden an Schienenbefestigungen in Folge von Resonanzen vorgeschlagen worden.
Die erste der vorgeschlagenen Maßnahmen besteht in der Anordnung von schwingungstilgenden Zusatzelementen an der Spannklemme. Diese beispielsweise Scheiben- oder schlauchartigen Zusatzelemente sollen insbesondere im Bereich der Haltearme angeordnet werden. Allerdings hat die Untersuchung auch ergeben, dass solche Schwingungstilger zwar hoch wirksam, aber zerstörungsanfällig sind, so dass der Artikel zu dem Schluss kommt, dass praktische Verwendbarkeit solcher Tilger fraglich ist.
Als zweite Maßnahme ist in dem Artikel eine Vergrößerung der für die
Spannklemme an der jeweiligen Führungsplatte vorgesehenen Auf Standflächen vorgeschlagen worden. So hat die Untersuchung ergeben, dass sich durch vergrößerte Auflagerungen die Eigenfrequenzen der Spannklemmen so weit erhöhen lassen, dass sie außerhalb des Bereichs liegen, in dem es in der Praxis typischerweise zur Anregung kommt. Als problematisch erwiesen sich jedoch in der Praxis die Relativbewegungen, die die Spannklemme und die Führungsplatte beim Überfahren der von der Führungsplatte seitlich geführten und von der Spannklemme niedergehaltenen Schiene in Folge der dabei unvermeidlich in horizontaler und vertikaler auftretenden Bewegungen der Schiene zwangsläufig ausführen. Durch diese Bewegungen kam es im Bereich der verbreiterten Auflager zu verstärktem Verschleiß, der die Machbarkeit der vorgeschlagenen Auflagerverbreiterung insgesamt in Frage stellt.
Als dritte Maßnahme ist in dem Artikel schließlich eine Veränderung der Geometrie der Spannklemme selbst vorgeschlagen worden. Auch diese
Maßnahme zielt darauf ab, die Eigenfrequenz der Spannklemme bis in einen Bereich außerhalb der in der Praxis auftretenden Anregung zu erhöhen. Als kritisches Gestaltungsmerkmal ist dabei die Form der Haltearme und der Abstand der Haltearme zur so genannten "Kippachse" der Haltearme erkannt worden. Als Kippachsen der Haltearme sind in diesem Zusammenhang die Geraden bezeichnet worden, die das Zentrum der Zone, mit dem der jeweilige Haltearm an seinem freien Ende im Gebrauch auf dem Schienenfuß abgestützt ist, und das Zentrum der Zone miteinander verbinden, in dem der jeweilige Haltearm mit seinem anderen Ende auf der Führungsplatte abgestützt ist. Diese Zone liegt typischerweise im Bereich des Torsionsabschnitts, der dem jeweiligen Haltearm zugeordnet ist. Durch eine Reduzierung des Abstands des von den Haltearmen beschriebenen Bogens zu der Kippachse, d.h. einer Verminderung der Höhe des Bogens über der Führungsplatte, konnten wiederum die Eigenfrequenzen ausreichend erhöht werden.
Allerdings geht mit der Verringerung der Geometrie und insbesondere der Bogenhöhe der Haltearme eine grundsätzliche Veränderung der
Federeigenschaften einher. Diese kann so weit gehen, dass die Spannklemme für den jeweiligen Verwendungszweck nicht mehr optimal brauchbar ist oder die an sie hinsichtlich ihres elastischen Verhaltens gestellten Anforderungen nicht mehr optimal erfüllt.
Vor diesem Hintergrund hat sich die Aufgabe gestellt, praxisgerechte
Maßnahmen zur Gestaltung eines einzelnen oder mehrerer miteinander zusammenwirkender Bauteile für einen Schienenbefestigungspunkt mit dem Ziel zu nennen, die Lebensdauer des aus den Bauteilen gebildeten Gesamtsystems oder seiner einzelnen Bauteile zu maximieren.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung die in den Ansprüchen 1 und 7 allgemein angegebenen besonderen Gestaltungen einer Spannklemme oder einer Führungsplatte vor, wobei jede dieser Gestaltungsmaßnahmen für sich, d.h. isoliert von den anderen Maßnahmen die voranstehend angegebene Aufgabe löst und damit zu einer Verbesserung des Schwingungsverhaltens des Gesamtsystems und insbesondere der in diesem System verbauten
Spannklemme führt. Dabei versteht es sich von selbst, dass die hier von der Erfindung vorgeschlagenen Maßnahmen in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden können, um eine optimierte Wirkung zu entfalten.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.
Ein erfindungsgemäßer Befestigungspunkt ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, dass in ihm eine erfindungsgemäß gestaltete Spannklemme oder eine erfindungsgemäß gestaltete Führungsplatte verbaut sind. Auch hier versteht es sich von selbst, dass die erfindungsgemäße Spannklemme und die erfindungsgemäße Führungsplatte jeweils einzeln zu einer deutlichen
Verbesserung des Schwingungsverhaltens führen, also alternativ zueinander eingesetzt werden können, jedoch in Kombination miteinander ein optimales Ergebnis bringen.
Eine für die Erfindung wesentliche und im Hinblick auf die hier behandelte Problematik besonders wirksame Maßnahme zur Verbesserung des
Schwingungsverhaltens der Spannklemme selbst besteht somit darin, bei jedem der Haltearme der Spannklemme die Zone, mit der der betreffende Haltearm im Gebrauch auf dem Schienenfuß aufliegt, so zu verlagern, dass die Eigenfrequenz in einen Bereich verlegt wird, in dem es im praktischen Einsatz nicht mehr zur Schwingungsanregung kommt. Hierzu schlägt die Erfindung eine Spannklemme zum elastischen Niederhalten einer Schiene für Schienenfahrzeuge, die einen Fuß, einen auf dem Fuß stehenden Steg und einen von dem Steg getragenen Schienenkopf umfasst, vor, die in an sich bekannter Weise
- einen schlaufenförmigen Mittelabschnitt, der zwei Schenkel und einen die
Schenkel miteinander verbindenden Basisabschnitt aufweist, wobei die freie Stirnseite des Basisabschnitts zur Vorderseite, die freie Oberseite des
Mittelabschnitts zur Oberseite der Spannklemme und die Schenkel des
Mittelabschnitts mit ihren vom Basisabschnitt abgewandten Enden zur
Rückseite der Spannklemme gewandt sind,
- zwei Torsionsabschnitte, von denen jeweils einer an das von dem
Basisabschnitt abgewandte Ende eines der Schenkel des Mittelabschnitts angeschlossen ist, wobei die Torsionsabschnitte ausgehend von dem ihnen jeweils zugeordneten Schenkel jeweils seitlich nach außen wegführen und an ihrer Unterseite eine Stützzone aufweisen, mit der die Spannklemme im
Gebrauch auf dem sie tragenden Bauteil abgestützt ist, und
- zwei Haltearme, von denen jeweils einer an das vom zugeordneten Schenkel des Mittelabschnitts abgewandte Ende eines der Torsionsabschnitte
angeschlossen ist, wobei die Haltearme in Richtung der Vorderseite der Spannklemme verlaufen und jeweils einen zur Oberseite der Spannklemme hin gewölbten Federabschnitt sowie einen sich daran anschließenden, am freien Ende des Haltearms endenden Stützabschnitt aufweisen, der an seiner Unterseite eine Stützzone besitzt, mit der sich der betreffende Haltearm im Gebrauch auf dem Fuß der zu befestigenden Schiene abstützt.
Erfindungsgemäß weisen nun die Stützabschnitte der Haltearme in Bezug auf den Mittelabschnitt der Spannklemme jeweils seitlich derart nach außen, dass sich in Draufsicht von oben auf die Spannklemme gesehen, die Geraden, die jeweils das Zentrum der Stützzonen der Haltearme mit dem Zentrum der Stützzone des dem jeweiligen Haltearm zugeordneten Torsionsabschnitts verbinden, in einem auf der Rückseite der Spannklemme gelegenen Bereich schneiden.
Überraschend hat sich gezeigt, dass dadurch, dass bei einer erfindungsgemäßen Spannklemme die Stützzonen der Stützabschnitte der Haltearme und des
Torsionsabschnitts, an den der jeweilige Haltearm angeschlossen ist, nicht mehr auf einer Parallelen zur Symmetrieachse der Spannklemme liegen, sondern auf einer Geraden, die mit dieser Symmetrieachse einen spitzen, in Richtung der Rückseite der Spannklemme zulaufenden Winkel einschließt, die Eigenfrequenzen der Spannklemme effektiv so weit erhöht werden können, dass sie deutlich außerhalb der Anregungsfrequenzen liegen, die im praktischen Einsatz auftreten. Durch die Erfindung wird dabei die Dauerhaltbarkeit der Spannklemme deutlich verbessert, ohne dass dies zu einer wesentlichen Änderung des Federverhaltens führt. Die Erfindung beseitigt damit die in der bisherigen Praxis auftretenden Probleme, ohne dass dazu eine grundsätzliche Neuauslegung der Komponenten eines Schienenbefestigungssystems erforderlich ist.
Dabei schließt die Erfindung selbstverständlich nicht aus, dass auch die im Stand der Technik in Bezug auf ein optimiertes dynamisches Verhalten der
Spannklemme vorgeschlagenen Maßnahmen (siehe beispielsweise den oben genannten Artikel von Maximilian Steiger) bei einer erfindungsgemäßen
Spannklemme verwirklicht werden, um aufbauend auf der erfindungsgemäßen Gestaltung ein weiter optimiertes Schwingungsverhalten zu erzielen. Hierzu zählen insbesondere die Verminderung der Höhe der Biegung der Haltearme über der Aufstandfläche, auf der die Spannklemme montiert wird, und die Vergrößerung der Stützzonen, mit denen die Stützabschnitte der Haltearme im Gebrauch auf dem Schienenfuß sitzen.
Der zwischen den durch die Zentren der Stützzonen der einander jeweils zugeordneten Stützabschnitte und Torsionsabschnitte verlaufenden Geraden schließen, in Draufsicht auf die Spannklemme gesehen, vorzugsweise einen Winkel von mindestens 60°, insbesondere mehr als 60°, oder mindestens 90°, insbesondere mehr als 90°, ein, um einen möglichst großen Abstand zwischen den Eigenfrequenzen der Spannklemme und einer möglichen Anregerfrequenz herzustellen. Im Hinblick auf die Federwirkung der Spannklemme hat es sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn der zwischen den Geraden in Draufsicht auf die Spannklemme gesehen eingeschlossene Winkel maximal 120°, insbesondere weniger als 120°, beträgt.
Zur Verlagerung der Eigenfrequenzen einer erfindungsgemäßen Spannklemme kann als optionales Gestaltungselement zusätzlich beitragen, dass die Haltearme, in Draufsicht auf die Spannklemme gesehen, ausgehend vom ihnen zugeordneten Torsionsabschnitt jeweils nach außen vom Mittelabschnitt weggerichtet verlaufen.
Dabei erweist es sich im Hinblick auf die Herstellbarkeit und Dauerhaltbarkeit einer erfindungsgemäßen Spannklemme zudem als vorteilhaft, wenn, ebenfalls optional, der Federabschnitt der Haltearme jeweils in einem sprungfreien Kurvenzug in den zugeordneten Stützabschnitt übergeht.
Zur Dauerhaltbarkeit und zu einem optimalen Federverhalten einer
erfindungsgemäßen Spannklemme kann des weiteren beitragen, wenn, wiederum optional, in Draufsicht auf die Spannklemme gesehen die Stützzonen der
Haltearme, in Bezug auf die freie Stirnseite des Basisabschnitts des
Mittelabschnitts, in Richtung der Vorderseite der Spannklemme vorstehen.
Ein an die sich in der Praxis stellenden Bedingungen besonders gut angepasstes Schwingungsverhalten erfindungsgemäß geformter Spannklemmen stellt sich dann ein, wenn für den parallel zur Symmetrieachse der Spannklemme
gemessenene Abstand AS zwischen dem Zentrum der Stützzonen der Haltearme und dem Schnittpunkt der Geraden, die jeweils das Zentrum der Stützzonen der Haltearme mit dem Zentrum der Stützzone des dem jeweiligen Haltearm
zugeordneten Torsionsabschnitts verbinden, und für den ebenfalls parallel zur Symmetrieachse gemessenene Abstand AG zwischen den Stützzonen der Haltearme und den Zentren der Stützzonen der Torsionsabschnitte gilt: 1 ,2 x AG < AS < 1 ,8 AG.
Dabei hat es sich als besonders praxisgerecht herausgestellt, wenn gilt:
1 ,3 x AG < AS < 1 ,7 AG.
Eine erfindungsgemäße Führungsplatte ist mit Formelementen, also mit baulichen Gestaltungsmerkmalen, versehen, die die Haltearme der im Gebrauch auf der Führungsplatte angeordneten Spannklemme gegen zu große
Schwingungsamplituden schützen, welche im Fall einer Schwinungsanregung im Bereich einer der Eigenfrequenzen der Spannklemme auftreten.
Hierzu ist bei einer erfindungsgemäßen Führungsplatte zum seitlichen Führen einer einen Fuß, einen auf dem Fuß stehenden Steg und einen von dem Steg getragenen Schienenkopf umfassenden Schiene für ein Schienenfahrzeug in einem Schienenbefestigungspunkt, auf der freien Oberseite eine Aufstandfläche für eine auf der Führungsplatte zu positionierende Spannklemme vorgesehen, die in dem Befestigungspunkt zum elastischen Niederhalten der Schiene dient, wobei sie die elastische Niederhaltekraft über zwei Haltearme aufbringt, die im Gebrauch mit ihren freien Endabschnitten auf dem Fuß der im Befestigungspunkt befestigten Schiene abgestützt sind. Erfindungsgemäß sind bei einer derartigen
Führungsplatte auf der Aufstandfläche mindestens zwei Anschläge vorgesehen, die bei auf der Führungsplatte positionierter Spannklemme mindestens die senkrecht zur Aufstandfläche ausgerichteten Bewegungen der Haltearme der Spannklemme begrenzen.
Gerät die Spannklemme im Gebrauch in Eigenfrequenz, so schlägt sie mit ihren Haltearmen gegen die erfindungsgemäß auf der Führungsplatte vorgesehenen Anschläge. Diese verhindern somit auch bei einer konventionellen Spannklemme, deren Eigenfrequenzen keinen ausreichenden Abstand zur Anregungsfrequenz haben, dass die Haltearme zu große Schwingungen ausführen, die andernfalls zum Bruch führen könnten. Um die Haltearme bei einem Kontakt mit den Anschlägen jeweils sicher aufzufangen, können die Anschläge nach Art von Stützen ausgebildet sein, die an ihrer freien Stirnseite jeweils einen kehlenartigen Sitz für den zugeordneten Haltearm der Spannklemme tragen.
Um die mit dem Anschlagen der Haltearme an den Anschlägen einhergehenden Stöße zu dämpfen, können die Anschläge an ihrer freien, dem jeweiligen Haltearm der Spannklemme zugeordneten Stirnseite jeweils ein elastisches, einen Kontakt des zugeordneten Haltearm dämpfendes Material aufweisen.
Auch für eine erfindungsgemäß ausgebildete Führungsplatte gilt
selbstverständlich, dass es zweckmäßig sein kann, an ihr zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Gestaltung die im Stand der Technik vorgeschlagenen Maßnahmen (siehe beispielsweise den oben genannten Artikel von Maximilian Steiger) zur Optimierung des dynamischen Verhaltens zu verwirklichen.
So kann es zur Verschiebung der Eigenfrequenzen einer auf der
erfindungsgemäßen Führungsplatte montierten Spannklemme günstig sein, auch bei einer erfindungsgemäßen Führungsplatte an der Aufstandfläche Vertiefungen zu formen, in denen die Spannklemme im Gebrauch mit jeweils einem Abschnitt abgestützt ist, und die Vertiefungen im Bereich ihrer mit der Spannklemme in Kontakt kommenden Kontaktflächen mit einem dämpfenden oder elastischen Material zu belegen. Dieses Material kann als separat gefertigter Einleger oder als stoffschlüssig an das Material der Führungsplatte angeformter Belag ausgebildet sein.
Ebenso kann es zweckmäßig sein, die Vertiefungen derart an die Form der ihnen jeweils zugeordneten Abschnitte der Spannklemme anzupassen, dass im
Gebrauch der in der jeweiligen Vertiefung sitzende Abschnitt der Spannklemme mindestens über einen Teil seiner Länge formschlüssig dicht an der Kontaktfläche der Vertiefung anliegt, also die Kontaktlänge zwischen Führungsplatte und Spannklemme vergrößert ist. Eine optimierte Wirkung dieser Maßnahme ergibt sich dabei dann, wenn die den Vertiefungen zugeordneten Abschnitte der
Spannklemme Torsionsabschnitte sind, die in einem kontinuierlichen Kurvenzug zur Unterseite der Spannklemme hin gebogen sind, und die Vertiefungen dem Verlauf der Torsionsabschnitte entsprechend bogenförmig geformt sind, so dass die Torsionsabschnitte bei auf der Führungsplatte positionierter Spannklemme über eine Teillänge ihres Bogenverlaufs formschlüssig und dicht anliegend in der zugeordneten Vertiefung sitzen. Genauso kann es sich positiv auf die
Dauerhaltbarkeit einer auf der Führungsplatte angeordneten Spannklemme auswirken, wenn die im Bereich der zum Abstützen der Spannklemme dort vorgesehenen Vertiefungen ein dämpfendes oder elastisch nachgiebiges Material aufweisen. Auch dieses Material kann als separat gefertigter Einleger oder als stoffschlüssig an das Material der Führungsplatte angeformter Belag ausgebildet sein.
Die Führungsplatte ist, wie beim Stand der Technik üblich, vorzugweise einstückig aus einem Kunststoff, insbesondere einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt.
Den voranstehenden Erläuterungen entsprechend weist ein erfindungsgemäßer Befestigungspunkt, in dem eine einen Fuß, einen auf dem Fuß stehenden Steg und einen von dem Steg getragenen Schienenkopf umfassende Schiene für ein Schienenfahrzeug auf einem Untergrund befestigt ist, eine gegen den seitlichen Rand des Fußes der Schiene wirkende Führungsplatte zum seitlichen Führen der Schiene und eine auf der Führungsplatte positionierte Spannklemme auf, die mit den freien Endabschnitten ihrer Haltearme auf dem Fuß der Schiene abgestützt ist, um eine elastische Niederhaltekraft auf die Schiene auszuüben. Die
Spannklemme oder die Führungsplatte sind dabei in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet, wobei auch hier selbstverständlich gilt, dass jeweils nur die
Spannklemme oder nur die Führungsplatte in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet sein können, dass sich aber eine optimale Wirkung ergibt, wenn sowohl die Führungsplatte als auch die Spannklemme den erfindungsgemäßen Maßgaben entspricht. Zum Verspannen der Spannklemme kann ein erfindungsgemäßer
Befestigungspunkt in an sich bekannter Weise ein Spannelement, wie eine
Schwellenschraube oder einen Schwellenbolzen, umfassen, mittels dessen die Spannklemme gegen den Untergrund verspannt ist. Das betreffende
Spannelement wird dabei typischerweise durch den zwischen den Schenkeln des Mittelabschnitts der Spannklemme begrenzten Raum und durch eine darunter vorhandene Öffnung der Führungsplatte bis in den Untergrund geführt, wo es verankert wird. Die Verankerung kann dabei in ebenfalls bekannter Weise mittels eines in den Untergrund eingelassenen Dübels oder durch eine andere geeignete Befestigung erfolgen.
Zum Schutz der in einem Befestigungspunkt für eine Schiene der hier in Rede stehenden Art verbauten Spannklemme kann auch beitragen, dass zwischen den Endabschnitten der Haltearme der Spannklemme und dem Schienenfuß ein Isolierelement angeordnet ist, welches die Spannklemme elektrisch gegenüber dem Schienenfuß isoliert und mindestens abschnittsweise aus einem dämpfenden oder elastisch nachgiebigem Material besteht. So kann der Isolator beispielsweise als Sandwichelement ausgebildet sein, bei dem elektrisch isolierende Schichten mit dämpfenden oder elastischen Schichten kombiniert sind, um bei ausreichender Beständigkeit gegen die von der Spannklemme aufgebrachten Niederhaltekräfte einerseits die geforderte elektrische Isolation und andererseits eine
schwingungsmäßige Trennung der Schiene von der Spannklemme zu erreichen. Die hier genannten, sich auf das Isolierelement beziehenden Maßnahmen tragen schon für sich gesehen, also unabhängig von den voranstehend vorgestellten erfindungsgemäßen Gestaltungsmerkmalen, zur Verbesserung der
Dauerhaltbarkeit der in einem Schienenbefestigungspunkt eingesetzten
Spannklemme bei, wirken sich aber selbstverständlich bei erfindungsgemäßer Gestaltung eines Befestigungspunktes besonders vorteilhaft aus.
Eine weitere Komponente, die in Befestigungspunkten der hier in Rede stehenden Art regelmäßig zum Einsatz kommt, ist eine elastische Zwischenlage, die in der Regel zwischen dem Schienenfuß und dem Untergrund angeordnet wird, um der Abstützung der Schiene eine bestimmte Nachgiebigkeit in Schwerkraftrichtung zu verleihen. Indem das Dämpfungsverhalten der elastischen Zwischenlage an die in der Praxis auftretenden Anregungsfrequenzen angepasst wird, kann ebenfalls dazu beigetragen werden, dass eine übermäßige Anregung der Spannklemme im Bereich ihrer Eigenfrequenzen vermieden wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Spannklemme in Draufsicht von oben;
Fig. 2 die Spannklemme gemäß Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht von ihrer Vorderseite her;
Fig. 3 die Spannklemme gemäß Fig. 1 und 2 in seitlicher Ansicht;
Fig. 4 eine Führungsplatte mit einer darauf angeordneter konventioneller
Spannklemme in einer perspektivischen Ansicht von hinten;
Fig. 5 die Führungsplatte gemäß Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht von vorne.
Die erfindungsgemäße, in den Figuren 1 - 3 dargestellte, aus einem Federdraht mit kreisrundem Querschnitt in einem Stück gebogenen Spannklemme 1 weist einen U-förmigen Mittelabschnitt 2 mit einem der Vorderseite V der
Spannklemme zugeordneten gebogenen Basisabschnitt 3 und daran
angeschlossenen gerade geformten Schenkeln 4,5 auf. An der der Oberseite O der Spannklemme 1 zugeordneten Oberseite der Schenkel 4,5 des
Mittelabschnitts 2 sind abgeflachte Anlageflächen 6,7 vorgesehen, auf denen im Gebrauch eine hier nicht gezeigte, als Spannelement zum Verspannen der Spannklemme 1 dienende Schwellenschraube mit ihrem Schraubenkopf sitzt. An ihren vom Basisabschnitt 3 abgewandten, zur Rückseite R der
Spannklemme 1 weisenden Enden gehen die Schenkel 4,5 des Mittelabschnitts 2 jeweils in einen Torsionsabschnitt 8,9 der Spannklemme 1 über. Die
Torsionsabschnitte 8,9 sind dabei jeweils in Richtung der Unterseite U der Spannklemme 1 gebogen und führen seitlich nach außen gerichtet von dem jeweils zugeordneten Schenkel 4,5 weg. An ihrer Unterseite weisen die
Torsionsabschnitte 8,9 jeweils eine Stützzone 10,11 auf, mit der sie im
Gebrauch auf einer Aufstandfläche einer Führungsplatte sitzen.
An das vom Mittelabschnitt 2 jeweils abgewandte Ende der Torsionsabschnitte 8,9 ist jeweils ein Haltearm 12,13 angeschlossen. Die Haltearme 12,13 sind im Bereich ihrer Federabschnitte 14,15 jeweils in Richtung der Oberseite O der Spannklemme 1 bogenförmig gewölbt ausgebildet und verlaufen ausgehend vom jeweiligen Torsionsabschnitt 8,9 in Richtung der Vorderseite V der
Spannklemme 1. Dabei sind sie so ausgerichtet, dass sich, in Draufsicht von oben gesehen (Fig. 1 ) der parallel zur Verbindungsgeraden G zwischen den Zentren Z10,Z11 der Stützzonen 10,11 gemessene Abstand der Haltearme 2, 3 ausgehend von den Torsionsabschnitten 8,9 jeweils erweitert.
An ihren freien Enden 16,17 enden die Haltearme 12,13 jeweils in einem sich an ihren jeweiligen Federabschnitt 14,15 anschließenden Stützabschnitt 18,19, mit dem der Haltearm 12,13 im Gebrauchszustand auf dem Fuß der hier nicht gezeigten, im jeweiligen Schienenbefestigungspunkt zu befestigenden Schiene sitzt. An der der Unterseite U der Spannklemme 1 zugeordneten Unterseite der Stützabschnitte 18,19 sind dazu an den Enden 16,17 der Haltearme 12,13 jeweils punktförmige Stützzonen 20,21 ausgebildet.
Die Stützabschnitte 18,19 sind in einem sprungfreien Kurvenzug ausgehend vom jeweiligen Federabschnitt 14,15 vom Mittelabschnitt 2 weg seitlich nach außen weisend so geformt, dass sie tangential an eine parallel zur
Verbindungsgeraden G ausgerichteten Gerade angeschmiegt sind. Die Länge der Haltearme 12,13 ist dabei so bemessen, dass die punktförmigen Stützzonen 20,21 in Draufsicht von oben gesehen (Fig. 1 ) in Richtung der Vorderseite V der Spannklemme 1 vor dem Basisabschnitt 3 des
Mittelabschnitts 2 liegen.
Infolge der nach außen weisenden Anordnung der Stützabschnitte 18,19 und der dementsprechend seitlich außen liegenden punktförmigen Stützzonen 20,21 der Haltearme 12,13 sind die Verbindungsgeraden G1 ,G2, welche einerseits (Verbindungsgerade G1) das Zentrum Z10 der Stützzone 10 des Torsionsabschnitts 8 mit der punktförmigen und somit selbst ihr Zentrum darstellenden Stützzone 20 des an den Torsionsabschnitt 8 angeschlossenen Haltearms 12 und andererseits (Verbindungsgerade G2) das Zentrum Z11 der Stützzone 11 des Torsionsabschnitts 9 mit der mit der punktförmigen und somit ebenfalls selbst ihr Zentrum darstellenden Stützzone 21 des an den
Torsionsabschnitt 9 angeschlossenen Haltearms 13 verbinden, in Bezug auf die Symmetrieachse S der Spannklemme 1 unter einem spitzen Winkel ß1 angeordnet und schließen zwischen sich einen Winkel ß2 von ca. 70° ein. Sie schneiden sich dementsprechend in Draufsicht von oben (Fig. 1 ) betrachtet in einem hinter der Rückseite R der Spannklemme 1 liegenden Schnittpunkt SG.
Der parallel zur Symmetrieachse S gemessene Abstand AS zwischen den punktförmigen, selber ihr Zentrum bildenden Stützzonen 20,21 der Haltearme 12,13 einerseits und dem Schnittpunkt SG andererseits entspricht dabei etwa dem 1 ,5-fachen des ebenfalls parallel zur Symmetrieachse S gemessenen Abstands AG der punktförmigen Stützzonen 20,21 von den Zentren Z10,Z11 der Stützzonen 10,11 der Torsionsabschnitte 8,9. In der Praxis kann der Abstand AG beispielsweise bei ca. 100 mm und der Abstand AS bei ca. 150 mm liegen, wobei der Abstand AS auch im Bereich von beispielsweise 130 mm bis 170 mm variiert werden kann, wenn dies im Hinblick auf die Einstellung der Eigenfrequenzen oder aufgrund baulicher Gegebenheiten zweckmäßig ist.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass die Spannklemme 1 gegenüber einer konventionell geformten, in den Figuren 4 und 5 gezeigten Spannklemme 101 um mindestens 50 % erhöhte Eigenfrequenzen aufweist. Diese sind so hoch, dass es auch unter ungünstigen Einsatzbedingungen, wie sie beispielsweise in Tunneln oder auf Brücken gegeben sein können, zu keiner Anregung der Spannklemme 1 im Bereich ihrer Eigenfrequenzen kommt.
Auch die in den Figuren 4 und 5 gezeigte, auf einer Führungsplatte 100 angeordnete Spannklemme 01 weist einen U-förmigen Mittelabschnitt 02 mit parallel zueinander verlaufenden Schenkeln auf, die in jeweils einen seitlich nach außen vom Mittelabschnitt 102 wegführenden und zur Unterseite U der Spannklemme 101 gebogenen Torsionsabschnitt 108,109 übergehen. Auch die Torsionsabschnitte 108,109 weisen an ihrer Unterseite jeweils eine Stützzone auf, mit der sie im Gebrauch auf der Führungsplatte 100 sitzen.
An die Torsionsabschnitte 108, 09 ist dabei ebenso jeweils ein Haltearm 112,113 mit seinem bogenförmig nach oben gewölbten Federabschnitt 114,115 angeschlossen. Im Gegensatz zu der erfindungsgemäßen Spannklemme 1 sind bei der Spannklemme 101 jedoch die an den freien Enden 116,117 der
Haltearme 112,113 endenden Stützabschnitte 118,119 der Spannklemme 101 in Richtung des Mittelabschnitts 102 gebogen, so dass die Enden 6, 17 der Spannklemme 101 gegeneinander gerichtet und die Verbindungsgeraden G1',G2', die jeweils die punktförmigen Stützzonen der Haltearme 112,113 mit dem Zentrum Z110,Z111 der Stützzonen am jeweils zugeordneten
Torsionsabschnitt 108,109 miteinander verbinden, parallel zur Symmetrieachse S' der Spannklemme 101 ausgerichtet sind.
Um auch bei der konventionell geformten Spannklemme 101 eine
Beschädigung in Folge von übermäßigen Schwingungsbewegungen in Folge einer Anregung im Eigenfrequenzbereich zu verhindern, sind auf der an der Oberseite der einstückig aus einem hierzu bewährten Kunststoff geformten Führungsplatte 101 ausgebildeten Aufstandfläche 125 nach Art von Stützen geformte Anschläge 126,127 vorgesehen. Die Anschläge 126,127 sind dabei im Bereich der größten Höhe des jeweiligen Federabschnitts 114,115 der Spannklemme 101 angeordnet und tragen an ihrem freien stirnseitigen Ende jeweils eine U-förmige Aufnahme 128,129, deren Abmessungen so bemessen sind, dass der jeweilige Federabschnitt 114,115 im Fall, dass es zu einem Kontakt mit dem zugeordneten Anschlag 126,127 kommt, formschlüssig in der jeweiligen Aufnahme 128,129 sitzt. Um den Kontakt zu dämpfen, ist die
Aufnahme mit einem stoßdämpfenden Material ausgelegt. Die Höhenposition der Aufnahmen 128,129 ist dabei so gewählt, dass die Federabschnitte 114,115 die bei Normalbetrieb erforderlichen federnden Bewegungen ausführen kann, jedoch bei einer übermäßigen, über die im Normalbetrieb zu erwartenden Bewegungen hinausgehenden Anregung in den Aufnahmen 128,129 abgestützt sind.
Mit den im Bereich ihrer Torsionsabschnitte 108,109 vorgesehenen Stützzonen Z 10,Z1 sitzt die Spannklemme 01 in jeweils einer in die Aufstandfläche 125 der Führungsplatte 100 eingeformten Vertiefung 130,131. Die Vertiefungen 130,131 sind dabei in an die Aufstandsfläche 125 angeformten Erhöhungen 132,133 ausgebildet. Deren Größe, Dicke und Höhe ist so ausgelegt, dass die Bogenlänge BL, über die ein Kontakt zwischen dem jeweiligen
Torsionsabschnitt 108,109 und der Führungsplatte 100 besteht, wesentlich größer ist als der annähernd punktförmige Kontakt, der zwischen den
Torsionsabschnitten 108,109 bestünde, wenn diese auf einer ebenen
Aufstandfläche abgestützt würden. Der Zweck der Ausbildung der Vertiefungen 130,131 in den Erhöhungen 132,133 besteht dabei darin, dass die Position der Torsionsabschnitte 108,109 trotz ihres Sitzes in den Vertiefungen 130,131 in Bezug auf die Aufstandfläche 125 dieselbe ist, wie bei einer Abstützung auf einer ebenen Aufstandfläche 125. Auch die Vertiefungen 130,131 sind mit einem geeigneten dämpfenden Material ausgelegt, um die Schwingungen der Spannklemme 101 zu dämpfen. BEZUGSZEICHEN
1 Spannklemme
2 Mittelabschnitt der Spannklemme 1
3 Basisabschnitt des Mittelabschnitts 2
4,5 Schenkel des Mittelabschnitts 2
6,7 Anlageflächen der Schenkel 4,5
8,9 Torsionsabschnitte der Spannklemme 1
10,11 Stützzonen der Torsionsabschnitte 8,9
12,13 Haltearme der Spannklemme 1
14,15 Federabschnitte der Haltearme 12,13
16,17 freie Enden der Haltearme 12,13
18,19 Stützabschnitte der Haltearme 12,13
20,21 punktförmige Stützzonen (= Zentrum der Stützzonen 20,21 )
G,G1 ,G2 Verbindungsgeraden
Z10,Z11 Zentren der Stützzonen 10,11
ß1 ,ß2 Winkel
S Symmetrieachse der Spannklemme 1
100 Führungsplatte
101 Spannklemme
102 U-förmiger Mittelabschnitt der Spannklemme 101
108,109 Torsionsabschnitte der Spannklemme 101
112,113 Haltearm der Spannklemme 101
114,115 Federabschnitte der Haltearme 112,113
116,117 freie Enden der Haltearme 112,113
118,119 Stützabschnitte der Spannklemme 101
125 Aufstandfläche der Führungsplatte 100
126,127 Anschläge
128,129 U-förmige Aufnahmen (= Sitz)
130,131 Vertiefungen
132,133 Erhöhungen
BL Bogenlänge, über die ein Kontakt zwischen dem jeweiligen
Torsionsabschnitt 108,109 und der Führungsplatte 100 besteht
G1',G2' Verbindungsgeraden
Z 10,Z111 Zentrum der Stützzonen der Torsionsabschnitte 108,109
S' Symmetrieachse der Spannklemme 101
AG, AS Abstände
O Oberseite der Spannklemmen 1 ,101
U Unterseite der Spannklemme 1 ,101
R Rückseite der Spannklemme 1 ,101
SG Schnittpunkt
V Vorderseite der Spannklemme 1 ,101

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Spannklemme zum elastischen Niederhalten einer einen Fuß, einen auf dem Fuß stehenden Steg und einen von dem Steg getragenen
Schienenkopf umfassenden Schiene für Schienenfahrzeuge
- mit einem schlaufenförmigen Mittelabschnitt (2), der zwei Schenkel (4,5) und einen die Schenkel (4,5) miteinander verbindenden Basisabschnitt (3) aufweist, wobei die freie Stirnseite des Basisabschnitts (3) zur Vorderseite (V), die freie Oberseite des Mittelabschnitts (2) zur Oberseite (O) der Spannklemme (1 ) und die Schenkel (4,5) des Mittelabschnitts mit ihren vom Basisabschnitt (3) abgewandten Enden zur Rückseite (R) der Spannklemme (1 ) gewandt sind,
- mit zwei Torsionsabschnitten (8,9), von denen jeweils einer an das von dem Basisabschnitt (3) abgewandte Ende eines der Schenkel (4,5) des Mittelabschnitts (2) angeschlossen ist, wobei die Torsionsabschnitte (8,9) ausgehend von dem ihnen jeweils zugeordneten Schenkel (4,5) jeweils seitlich nach außen wegführen und an ihrer Unterseite eine Stützzone (10,11 ) aufweisen, mit der die Spannklemme (1 ) im Gebrauch auf dem sie tragenden Bauteil abgestützt ist, und
- mit zwei Haltearmen (12,13), von denen jeweils einer an das vom zugeordneten Schenkel (4,5) des Mittelabschnitts (2) abgewandte Ende eines der Torsionsabschnitte (8,9) angeschlossen ist, wobei die Haltearme ( 2,13) in Richtung der Vorderseite (V) der Spannklemme (1 ) verlaufen und jeweils einen zur Oberseite (O) der Spannklemme (1) hin gewölbten Federabschnitt (14,15) sowie einen sich daran anschließenden, am freien Ende des Haitearms (12,13) endenden Stützabschnitt (18,19) aufweisen, der an seiner Unterseite eine Stützzone (10,11) besitzt, mit der sich der betreffende Haitearm im Gebrauch auf dem Fuß der zu befestigenden Schiene abstützt,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stützabschnitte (18,19) der Haltearme (12,13) jeweils in Bezug auf den Mittelabschnitt (2) der Spannklemme (1) seitlich derart nach außen weisen, dass sich in Draufsicht von oben auf die Spannklemme (1) gesehen, die Geraden (G1.G2), die jeweils das Zentrum der Stützzonen (20,21) der Haltearme (12,13) mit dem Zentrum (Z10,Z11) der Stützzone (10,11) des dem jeweiligen Haltearm (12, 3) zugeordneten Torsionsabschnitts (8,9) verbinden, in einem auf der Rückseite (R) der Spannklemme (1) gelegenen Bereich schneiden.
Spannklemme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen den Geraden (G1 ,G2) in Draufsicht auf die
Spannklemme (1) gesehen eingeschlossene Winkel (ß2) mindestens 60°, insbesondere mindestens 90°, beträgt.
Spannklemme nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen den Geraden (G1 ,G2) in Draufsicht auf die Spannklemme (1) gesehen eingeschlossene Winkel (ß2) höchstens 120° beträgt.
Spannklemme nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltearme (12,13), in Draufsicht auf die Spannklemme (1) gesehen, ausgehend vom ihnen zugeordneten Torsionsabschnitt (8,9) jeweils nach außen vom Mitteiabschnitt (2) weggerichtet verlaufen.
5. Spannklemme nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Haltearmen (12,13) der
Federabschnitt (14,15) jeweils in einem sprungfreien Kurvenzug in den zugeordneten Stützabschnitt (18,19) übergeht.
6. Spannklemme nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Draufsicht auf die Spannklemme (1 ) gesehen die Stützzonen (20,21) der Haltearme (12,13) gegenüber der freien Stirnseite des Basisabschnitts (3) des Mittelabschnitts (2) in Richtung der Vorderseite (V) der Spannklemme ( ) vorstehen.
7. Spannklemme nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den parallel zur Symmetrieachse (S) der Spannklemme (1 ) gemessenene Abstand AS zwischen dem Zentrum der Stützzonen (20,21) der Haltearme (12,13) und dem Schnittpunkt (SG) der Geraden (G1 ,G2), die jeweils das Zentrum der Stützzonen (20,21 ) der Haltearme (12,13) mit dem Zentrum (Z10.Z11) der Stützzone (10,11) des dem jeweiligen Haltearm (12,13) zugeordneten Torsionsabschnitts (8,9) verbinden, und für den ebenfalls parallel zur Symmetrieachse (S) gemessenene Abstand AG zwischen den Stützzonen (20,21) der Haltearme und den Zentren (Z10,Z11) der Stützzonen (10,11) der Torsionsabschnitte (8,9) gilt:
1,2 x AG < AS < 1,8 AG.
8. Spannklemme nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für den Abstand AG und den Abstand AS gilt:
AG < AS < 1,7 AG.
9. Führungsplatte zum seitlichen Führen einer einen Fuß, einen auf dem Fuß stehenden Steg und einen von dem Steg getragenen Schienenkopf umfassenden Schiene für ein Schienenfahrzeug in einem
Schienenbefestigungspunkt, wobei auf der freien Oberseite eine
Aufstandfläche (125) für eine auf der Führungsplatte (100) zu
positionierende Spannklemme (101) vorgesehen ist, die in dem
Befestigungspunkt zum elastischen Niederhalten der Schiene dient, wobei sie die elastische Niederhaltekraft über zwei Haltearme (112,113) aufbringt, die im Gebrauch mit ihren freien Stützabschnitten (118,119) auf dem Fuß der im Befestigungspunkt befestigten Schiene abgestützt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass auf der Aufstandfläche (125) mindestens zwei Anschläge (126,127) vorgesehen sind, die bei auf der Führungsplatte (100) positionierter Spannklemme (101) mindestens die senkrecht zur Aufstandfläche ausgerichteten Bewegungen der Haltearme (112,113) der Spannklemme (101) begrenzen.
10. Führungsplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (126,127) nach Art von Stützen ausgebildet sind, die an ihrer freien Stirnseite jeweils einen kehlenartigen Sitz (128, 129) für den zugeordneten Haltearm (112,113) der Spannklemme (101) tragen.
11. Führungsplatte nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h
gekennzeichnet, dass die Anschläge (126,127) an ihrer freien, dem jeweiligen Haltearm (112,113) der Spannklemme (101) zugeordneten Stirnseite jeweils ein elastisches, einen Kontakt des zugeordneten Haltearm (112,113) dämpfendes Material aufweisen.
12. Führungsplatte nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch
gekennzeichnet, dass an der Aufstandfläche (125) Vertiefungen (130,131) geformt sind, in denen die Spannklemme (101) im Gebrauch mit jeweils einem Abschnitt (108,109) abgestützt ist, und dass die
Vertiefungen (130,131) im Bereich ihrer mit der Spannklemme (101) in Kontakt kommenden Kontaktflächen mit einem dämpfenden oder elastischen Material belegt sind.
13. Führungsplatten nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (130,131) derart an die Form der ihnen jeweils zugeordneten Abschnitte (108,109) der Spannklemme (101) angepasst sind, dass im Gebrauch der in der jeweiligen Vertiefung (130,131) sitzende Abschnitt (108,109) der Spannklemme (101) mindestens über einen Teil (BL) seiner Länge formschlüssig dicht an der Kontaktfläche der Vertiefung (130,131) anliegt.
14. Führungsplatte nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, dass die den Vertiefungen (130,131) zugeordneten Abschnitte der Spannklemme (101) Torsionsabschnitte (108,109) sind, die in einem kontinuierlichen Kurvenzug zur Unterseite (U) der Spannklemme (101) hin gebogen sind, und dass die Vertiefungen (130,131) dem Verlauf der Torsionsabschnitte (108,109) entsprechend bogenförmig geformt sind, so dass die Torsionsabschnitte (108, 09) bei auf der Führungsplatte (100) positionierter Spannklemme (101) über eine Teillänge (BL) ihres Bogenverlaufs formschlüssig und dicht anliegend in der zugeordneten Vertiefung (130,131) sitzen.
15. Befestigungspunkt, in dem eine einen Fuß, einen auf dem Fuß stehenden Steg und einen von dem Steg getragenen Schienenkopf umfassende Schiene für ein Schienenfahrzeug auf einem Untergrund befestigt ist, wobei der Befestigungspunkt eine gegen den seitlichen Rand des Fußes der Schiene wirkende Führungsplatte zum seitlichen Führen der Schiene und eine auf der Führungsplatte positionierte Spannklemme umfasst, die mit den freien Stützabschnitten ihrer Haltearme auf dem Fuß der Schiene abgestützt ist, um eine elastische Niederhaltekraft auf die Schiene auszuüben, dadurch gekennzeichnet, dass die
Führungsplatte (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14 und/oder die Spannklemme (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
16. Befestigungspunkt nach Anspruch 15, dadurch
gekennzeichnet, dass er ein Spannelement, wie eine
Schwellenschraube oder einen Schwellenbolzen, umfasst, mittels dessen die Spannklemme (1,101) gegen den Untergrund verspannt ist.
17. Befestigungspunkt nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stützabschnitten (18,19) der Haltearme (12,13) der Spannklemme (1) und dem Schienenfuß ein Isolierelement angeordnet ist, welches die Spannklemme (1) elektrisch gegenüber dem Schienenfuß isoliert und mindestens abschnittsweise aus einem dämpfenden oder elastisch nachgiebigem Material besteht.
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