WO2022189107A1 - Herzstück und verfahren zur herstellung von flügelschienen für ein herzstück - Google Patents

Herzstück und verfahren zur herstellung von flügelschienen für ein herzstück Download PDF

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WO2022189107A1
WO2022189107A1 PCT/EP2022/053769 EP2022053769W WO2022189107A1 WO 2022189107 A1 WO2022189107 A1 WO 2022189107A1 EP 2022053769 W EP2022053769 W EP 2022053769W WO 2022189107 A1 WO2022189107 A1 WO 2022189107A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
frog
wing rail
area
point
section
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/053769
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Schmock
Stefan Schmedders
Johannes Rohlmann
Original Assignee
voestalpine Turnout Technology Germany GmbH
Voestalpine Railway Systems GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by voestalpine Turnout Technology Germany GmbH, Voestalpine Railway Systems GmbH filed Critical voestalpine Turnout Technology Germany GmbH
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Priority to CA3206574A priority patent/CA3206574A1/en
Priority to US18/263,237 priority patent/US20240110339A1/en
Priority to EP22706044.9A priority patent/EP4278041A1/de
Publication of WO2022189107A1 publication Critical patent/WO2022189107A1/de

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B7/00—Switches; Crossings
    • E01B7/10—Frogs
    • E01B7/14—Frogs with movable parts

Definitions

  • the invention relates to a frog, comprising a frog point that is movably arranged between wing rails, with a wheel overrun area running in the area of the frog point,
  • a frog as part of a switch enables the transition between crossing tracks.
  • An essential property of a spring-loaded frog point is that the running edge is closed so that the wheel is always guided and carried in the relevant area.
  • the frog point is applied positively and positively against the respective wing rail by means of locking elements.
  • operating rods which are connected to the point of the frog in order to move it and to apply it to one of the wing rails, are based on a point drive.
  • the wing rails are usually rolled standard rails from standard profiles such as 60E1. As a result, due to the standard cross-section and the dependency on the rail materials, the constructive possibilities with regard to the design of the wing rails are limited.
  • Frogs with resiliently movable frog points can be found, for example, in EP 1 455 016 A2 or EP 1 455 017 A2.
  • frogs with a rigid frog point there are also frogs with a rigid frog point, i.e. a frog point that cannot be adjusted to the wing rails.
  • the present invention is based on the object of further developing a frog with a movable frog point in such a way that an almost optimal geometric design in the overflow area between the wing rails and the frog point is made possible.
  • the comfort when driving through the frog should also be increased, in particular shocks should be avoided or reduced.
  • each wing rail has, separately from the frog point, a section that runs at least over the length of the wheel overrun area and is made from a forged block.
  • a frog is made available in which a section of the wing rails in the area of the wheel overrun is replaced by a pre-forged steel block that has been machined.
  • the wing rails of movable frogs basically consist of a rolled standard profile over their entire length, which results in restrictions with regard to geometric properties.
  • the section made from the forged block is connected, in particular by flash butt welding, to sections of control rails which run in front of and behind the section consisting of the forged steel block.
  • the separately manufactured section has a length between
  • the material used for the section is steel with a tensile strength Rm of 1175 MPa ⁇ Rm ⁇ 1500 MPa, an elongation at break A of 9% ⁇ A ⁇ 12% and a Brinell hardness HBW of 350 HB ⁇ HBW ⁇ 500 HB. Chrombainitic steel is mentioned as an example.
  • a forged block which can also be referred to as a slab
  • the wing rail section is produced by machining
  • critical internal stresses that occur when using standard rails due to bending or buckling are avoided.
  • the frog tip itself can also consist of a material with the aforementioned material characteristics, in particular it can also be a forged component, the overflow area has a high level of resistance, with the result that wear is low.
  • the mass of the section ie the wing rail block
  • the cross-sections can be selected in such a way that if, for example, openings such as bores are to be provided in order to pass elements such as locking rods and tester rods through them to adjust the crossing point, a weakening does not occur to the extent that that - as in the prior art - additional measures must be taken to achieve the required strength, as is the case with control rails, in the webs holes for adjusting rods are introduced. For example, the edge of the opening is strengthened.
  • the invention is therefore also characterized in that it has a rail head, a rail foot and a section of a through-opening for a rod element, such as a locking bar or tester bar, which has a web extending between these, the web of the wing rail section being thick at least in the area of the through-opening D with D>30 mm, in particular D>40 mm, particularly preferably 40 mm ⁇ D ⁇ 60 mm, very particularly preferably 45 mm ⁇ D ⁇ 50 mm. having.
  • the contact surface of the tip area of the frog point on the wing rail section is a section of an area running back to its running edge, such as a chamfer, in the flank of the wing rail section.
  • the practical frog point which is lowered and approached from the side, begins in the recessed area. A rolling of a wheel on the top does not happen yet.
  • the practical frog point is the beginning of the frog point, from which point on the frog point is or can be used as a lateral guide. From the beginning of the practical frog point, the frog point has a technical function. Lateral forces can be absorbed. In front of the practical frog point, this function is not performed by the remaining area of the frog point, which extends to the free end of the frog point.
  • the contact surface between the wing rail section and the movable frog point can be designed specifically by milling on the block in such a way that the shortest possible running edge interruption is produced without having to consider a dependency on the rail profile.
  • the area moment of inertia does not change by more than ⁇ 20%, preferably by no more than ⁇ 10%. This applies both to a force application from the flank (area moment of inertia ly) and to a force acting in the direction of the top surface (area moment of inertia Ix).
  • the same or essentially the same moment of inertia that results from the teaching according to the invention is basically present in the area that extends between the practical frog point and the region in which the frog point extends from solves the section, so is spaced from the section.
  • the length LT of the region with the same or essentially the same moment of inertia is preferably 250 mm ⁇ LT ⁇ 9,000 mm.
  • the wing rail section is machined out of the block, in particular by milling, in such a way that areas in which deviations from the basic geometry are formed, such as in the case of a superelevation or a recessed area in which the tip of the frog point is embedded in the case of a non-positive connection with the wing rail section , Additional masses remain or are removed in areas adjacent to this, which correspond to those that result from the geometry changes.
  • the recessed area in relation to the running edge which is formed on the basis of the teaching according to the invention, results in a further advantage of the teaching according to the invention, which should be emphasized, in relation to the tip of the crossing point in its initial area.
  • the crossing point at the beginning of the practical crossing point in which the crossing point is approached from the side and which is lowered, so that a wheel does not roll off on the upper side in this area, a Having a width of 8 mm to 12 mm, whereas in the prior art, widths of usually less than 5 mm are made possible.
  • the top surface is the surface that develops in the running surface of the frog point, which is limited by the flanks.
  • the width of the head face is defined by the
  • the running edge is that line in the longitudinal direction of the crossing point which runs parallel to and below the common running surface tangent at a distance.
  • the common runway tangent is a straight line tangent to the runways of both rails of the track.
  • the distance is usually 14 mm, but it can also assume values of 10 mm to 16 mm (depending on the railway operator or set of rules).
  • the head surface has a plateau-like course, i.e. it runs horizontally or is slightly curved in relation to the horizontal.
  • an elevation can be worked out by machining the block.
  • first spacer elements - also called lining pieces - from the block.
  • the first lining pieces be worked out of the blocks integrally with the wing rail sections, each of which has a recess, with the recesses merging into one another in assembled wing rail sections to form an open chamber in which the front free end, i.e. the foremost area of the crossing point, is arranged adjustably.
  • This area is not used and is hereinafter referred to as the nose.
  • the frog point has an in particular cuboid base body with a point body that extends from this and has a triangular cross-section, and that the width B of the base body in the overflow area is B>60 mm, in particular B>70 mm, preferably 75 mm ⁇ B ⁇ 85mm
  • the base body transitions into the tip body, with the tip body being able to have a width BS in the transition area to the base body with 40 mm ⁇ BS ⁇ 60 mm, preferably 45 ⁇ BS ⁇ 55 mm.
  • the frog point In the area of the practical point, the frog point consists of the base body and the point body, which is laterally delimited by the flanks that can be approached and limit the plateau-like upper side (head surface) of the front end of the practical frog point.
  • the block as the starting material can be used to work out the desired structural designs and thus the geometries of the section, there is the possibility that the distance between the running edge and the surface of the web running on the running edge side is larger compared to a standard rail profile, so that more space is available and thus the W erk published trademark extends with its base body to a greater extent in the area below the rail head when the frog point is attached, i.e. the base body can be made wider than is the case when using standard rail profiles. Regardless of this, the required strength is given because the web area of the wing rail section can be made thick enough.
  • the invention therefore provides in particular that the web of the wing rail section in the overflow area has a thickness D with D>30 mm, in particular D>40 mm, particularly preferably 40 mm ⁇ D ⁇ 60 mm, very particularly preferably 45 mm ⁇ D ⁇ 50 mm. having.
  • an optimal geometry including the elevation of the wheel tread, can be precisely milled into the block with tight tolerances without having to use the additional complex bending and grinding processes required by the prior art.
  • the Manufacturing process not dependent on the large tolerances of the rolled profile used in standard rails.
  • Cants themselves are known to prevent the wheel from lowering at the transition from frog block to wing rail and vice versa, if the upper edge of the wing rail and frog tip area were at the same level in the transition area, due to the conical profile of the vehicle wheels and the geometric course the wing rail to the outside of the track.
  • the superelevation is produced by underlaying or lining under the wing rail and bending it. According to the invention, this is not necessary since the elevation is machined out of the block, so that the underside of the wing rail section runs in a two-dimensional plane over its entire length.
  • the sections can be braced against one another via lining pieces machined integrally from the block, which can be connected to one another via high-strength screw connections.
  • the invention for the production of wing rails for a frog with a movable frog point is also characterized in that the wing rail sections are supported against one another outside the frog point via second lining pieces machined integrally with the wing rails from the block.
  • at least one section of each wing rail is manufactured from a forged block of steel by machining, with an integral elevation of the upper edge of the rail being able to be machined in an area in which the frog tip rests against the wing rail section.
  • the invention provides that an anti-lift device is formed integrally in first lining pieces, via which the wing rails are supported against one another. It is also provided that a recess is machined in the block to form a contact surface for the point of the frog.
  • the wing rail section be machined out of the block in such a way that areas in which the geometry of the wing rail section deviates from its basic geometry, such as elevation or an area set back in relation to the running edge, corresponding to the material mass resulting from the change in geometry , Mass of material in an adjacent area in the wing rail section is removed from the block or remains in addition to the basic geometry such that the moment of inertia of the wing rail section remains unchanged or substantially unchanged.
  • wing rail sections from a forged block, as can be gathered from EP 3 312 341 B1.
  • corresponding wing rail sections are intended for frogs with a rigid frog point.
  • the frog construction with the section present in the respective wing rail which consists of a forged block and is arranged within the overflow area between the wing rail and frog point, with each block being manufactured separately, i.e.
  • Typical dynamic axle loads are between 30 t and 40 t.
  • the value of the dynamic axle load results from the static axle load multiplied by a factor that depends on the speed. Eg at a speed of At 250 km/h the factor is 1.675 and at a speed of 350 km/h the factor is 1.79
  • Fig. 1 shows a section of a site plan of a switch with a spring-loaded crossing point
  • Fig. 3 shows a section along the line A-A in Fig. 1,
  • Fig. 4 is a section along line B-B in Fig. 1
  • Fig. 5 is a section along line C-C in Fig. 1
  • Fig. 6 shows a section along the line S-S in Fig. 1,
  • Fig. 7 shows a detail X of Fig. 1,
  • FIG. 8 shows a section along the line Y-Y in FIG. 7
  • FIG. 9 shows a representation corresponding to FIG. 8 with additional material present on the back of the jaw
  • Fig. 11 is a schematic representation of a frog area chs in plan view and Fig. 12 Schematic representations of blocks from which wing rail sections are machined.
  • the frog 10 is one with a resiliently movable frog tip 12 which is mounted on sliding chairs 14 between wing rails 16, 18 is adjustable.
  • the wing rails 16, 18 have a section 20, 22 of a length L in the overflow area between the crossing point 12 and the wing rails 16, 18, which is produced by machining a forged steel block.
  • the length of the section 20, 22 can, for. B. between 1500 mm and 12000 mm, without this resulting in a restriction of the teaching of the invention.
  • the length of the respective section 20, 22 machined from a separate block is marked with L.
  • control rails In front of and behind the section 20, 22, this is connected to control rails, in particular by flash butt welding.
  • the forged block is made of steel with a tensile strength Rm with 1175 MPa ⁇ Rm ⁇ 1500 MPa, an elongation at break A with 9% ⁇ A ⁇ 12% and a hardness HBW with 350 HB ⁇ HBW ⁇ 500 HB.
  • Chrombainitic steel is mentioned as an example.
  • the frog point 12 can be made of the same material, which can be applied to one of the sections 20, 22 via switch drives, so that the desired track can be driven on in the switch.
  • sections 20, 22 are machined from a forged billet, also known as a slab. Milling should be mentioned here in particular. Blocks 126, 128 are shown purely in principle in FIG. The wing rail sections 20, 22 are worked out of these.
  • lining pieces 32 , 34 are machined integrally from the block together with the wing rail section 20 , 22 and are connected to one another via a high-strength screw connection 36 .
  • the lining pieces 32, 34 have recesses 38, 40, which are rectangular in section, merging into one another and into which a positive-locking element 37 is inserted, through which the screw 36 passes.
  • the form-fitting element 37 is used for position positioning, screw relief and to absorb rail longitudinal forces.
  • the sections 20, 22 each have a foot section 42, 44 which are fixed on a ribbed plate 46 or other suitable base via clamps 48, 50.
  • An elastic intermediate layer 52 can be arranged between the foot 42, 44 and the ribbed plate 46.
  • the section A-A is spaced from the frog point 12, in front of it.
  • a section C-C in the area of the frog point 12 can be seen in FIG.
  • the base body 54 is slidably supported (slide chair 14) as is well known.
  • the head 62, 64 merges into the foot 42, 44 via a web 66, 68, as is the case with conventional constructions.
  • the profile 70, 72 of a control rail such as e.g. B. 60E1 profile (formerly UEC 60), drawn, from the usually by buckling and bending the wing rails are made in a frog area.
  • the distance between the mutually facing inner surfaces 74, 76 of the webs 66, 68 of the sections 20, 22 is greater than that of the standard rails, so that as a result more space is available for the frog point 12 with the result that the width B of the base body 54 can be greater than in frogs in which the wing rails are made entirely of standard rails.
  • the width B of the base 54 may be 50% greater than the width of the base of frog points extending between wing rails made from rule rails.
  • the width B of the base body 54 in the front tip area i.e. in the area in which the first contact of the frog tip 12 with the flank 58 or 60 occurs, can be greater than 60 mm, preferably greater than 70 mm, a particularly preferred range between 75 mm and 85 mm.
  • the wing rail sections 20, 22 are machined from a block of steel, the cross-sectional areas are larger than that of rule rails, as FIG. 5 illustrates. In this way, higher moments of inertia can be achieved, with the result that lower bending stresses occur. A better adaptation to dynamic loads can take place.
  • Corresponding blocks can each have cross-sectional areas of 16000 mm 2 to 40000 mm 2 , a cuboid shape with a height H between 160 mm and 200 mm and a width B between 100 mm and 200 mm being mentioned in particular.
  • the length depends on that of the section 20, 22 to be formed, ie in particular between 1.2 m and 15 m.
  • the material used for the section is steel with a tensile strength Rm of 1175 MPa ⁇ Rm ⁇ 1500 MPa, an elongation at break A of 9% ⁇ A ⁇ 12% and a Brinell hardness
  • HBW with 350 HB ⁇ HBW ⁇ 480 HB are used.
  • Chrombainitic steel is mentioned as an example.
  • Examples are moments of inertia ly between 200 cm 4 and 1130 cm 4 and Ix between 1700 cm 4 and 5300 cm 4 with a cross-sectional area in the range of 6500 mm 2 and 15000 mm 2 .
  • the force acts from the side, i.e. from the flank, on section 20, 22, and when calculating the area moment of inertia Ix, the force acts in the direction of the top surface 57 on section 20, 22.
  • the calculation is carried out using Software.
  • an optimal geometry can be achieved precisely with narrow tolerances, in particular by milling, in the wheel overrun area, such as in particular an elevation of the wheel tread or mounts for the frog tip by milling, in particular a small Deviation of the basic course between the running edge of the wing rail section 20, 22 and the running edge of the crossing point 12 following the course of the course, as is explained with reference to FIG.
  • FIG. 7 shows a detail X′ of FIG. 1 which relates to the area of the frog point 12 in its point 112 on which the frog point 12 rests on the flank 60 of the section 22 .
  • the frog point 12 In this area, in which the frog point 12 is on its upper side, i.e. in the area where the vertex runs, the frog point 12 is plateau-like and has a width H, which at the beginning of the point, i.e. the practical frog point in the range between 8 mm and 12 mm.
  • the width is made possible because a milling 80 runs in the flank 60, so that the running edge 82 in its front area 84 runs offset inwards to the running edge 85 of the section 22, which defines the basic course.
  • the point 112 of the frog point 12 is located in this recessed area, which has been worked out by the milling 80, and is thus protected.
  • the running edge 82 runs as an extension of the running edge 85 of the section 22 than in the basic course.
  • the length E can be between 80 mm and 150 mm, in particular in the range of 100 mm.
  • the running edge has a kink where it merges into the basic course.
  • the plateau-like area at the beginning of the peak is identified by reference number 57 in FIG.
  • the width between flanks 58 and 61 i.e. the width of the plateau-like area on top of the tip body 56, is between 8 mm and 12 mm.
  • the angle a of the flank 58 or 61 to the vertical (line 63) is between 10° and 20°.
  • the width H of the frog point 12 is the width of the head area and is defined by the extension of the right and left flanks 58, 61 up to the level of the running edge 157.
  • the running edge is that line in the longitudinal direction of the frog point 12 which z. B. runs according to the standard of Deutsche Bahn AG 14 mm below the apex of the head surface.
  • the width of the tip body 56 increases from the start of the tip, as a comparison of the contours 65, 67, 69 shows.
  • the contour 69 corresponds to the cross section of the frog point 12 in the area in which the running edge of the frog point 12 or 56 corresponds to the basic course of the running edge, i.e. that of section 22. The same applies to section 20.
  • Bottom surface of section 22 has.
  • the upper edge of the frog point 12 is illustrated by the line 90 .
  • the course of the upper edge of the rails outside of the superelevation is symbolized by the line 92.
  • the section S-S (Fig. 6) is made in the area where the sections 20, 22 have openings 94, 96 through which are traversed locking rods 100, 102 connected to a switch mechanism around the frog point 12 to be frictionally applied to the section 22 or the section 24.
  • FIG. 10 also shows that frog point 12 consists of base body 54 and point body 56 .
  • the separation is symbolized by a broken line 71 .
  • the base body 54 has in the embodiment in Transition area to the tip body 56 bevels 73, 75 on. To this
  • Bevels 73, 75 are followed by a concavely shaped region 77, 79 of the tip body 56.
  • the width BS of the tip body 56 in the line of intersection (71) to the base body 54 is 40 mm ⁇ BS ⁇ 60 mm, preferably 45 mm ⁇ BS ⁇ 55 mm, in order to name examples of values to be emphasized.
  • Section B-B in FIG. 4 is a longitudinal section in the region of nose 104 of frog point 12, which passes forward of point 112 and extends into a chamber 106 machined from a liner 108, which in turn is machined integrally with section 20 the block has been made.
  • a corresponding piece of lining extends from the section 22 which also has a recess corresponding to the recesses 106 which merges flush into the recess 106 .
  • the lug 104 can be moved when the frog point 12 is adjusted, which ensures that the frog point 12 cannot be lifted impermissibly, since the movement of the lug 106 is limited in its vertical movement by the section 110 delimiting the recess 106 on the head side is.
  • the dimensions of the nose 104 and the recess 106 are matched to one another in such a way that the frog tip 12 can be adjusted essentially without friction.
  • the sections 20, 22 are connected via the lining pieces 108 via high-strength screws.
  • 4 shows a screw element 136, which is surrounded by a sleeve 114 and passes through a corresponding bore in the lining pieces 108, as has been explained in connection with FIG.
  • FIG. 11 again shows characteristic values of the sections 20, 22 according to the invention. So the length LA of the section 20, 22 in the range between
  • the section 20, 22 extends in front of the practical frog point 112 in the direction of the free end of the frog point 112 (weld seams 113, 115) over a length LV that can be between 600 mm and 1,800 mm. Behind the practical frog point 112, i.e. towards the root of the tongue, the section 20, 22 extends to welds 117, 119 over a length LT + LS of approximately 850 mm to 10,200 mm.
  • the wheel overrun area in which the wheel load is carried essentially equally by both the frog point 12 and the section 22 or 20, has a distance LU from the practical frog point 112, preferably with 200 mm ⁇ LU ⁇ 3,000 mm.
  • the wheel overrun area 123 is not punctiform, but an area due to the sinking of the section 22 or the frog tip 12 .
  • the top surface of the frog point 12 has a width of about 30 mm to 55 mm
  • the length LT of the section 20, 22 in which there is the same or essentially the same area moment of inertia.
  • the length LT is in the range between 250 mm and 9,000 mm and extends between the practical frog point 112 and the area in which the frog point 12 detaches from the section 20 or 22, ie is at a distance from it.
  • this area is identified by reference number 121 and is shown as a line.
  • the section 20, 22 extends beyond this point (distance LS), preferably over two further threshold fields.
  • the distance LS is preferably between 600 mm and 1,200 mm.
  • the distance LN between the practical frog point 112 and the front free end of the frog point 12 is shown in FIG. 11 .
  • the distance LN is preferably 100 mm to 500 mm.
  • the front free end of frog point 12 is the free end of nose 104 described in connection with Fig. 4.
  • the invention is characterized by a frog 10, comprising at least rail head 62, 64 and web 66, 68 having wing rails 16, 18 and a movably arranged frog point 12 between the wing rails, with a wheel overrun area between the frog point and the wing in the area of the frog point rail runs, the wing rails being releasably connected to one another and each wing rail separate from the crossing point at least over the length of the wheel run-out area or consists of a wing rail portion extending from a forged billet.
  • the frog is also characterized by the fact that the area moments of inertia I x , I y in cross sections running perpendicular to the longitudinal axis of the wing rail sections are the same or essentially the same, at least in the area of the contact surface of the frog point on the wing rail section, by a maximum of ⁇ 20%, in particular a maximum of ⁇ 10%, deviate from each other. Furthermore, the invention is characterized in that corresponding to the mass of material in a region of the wing rail section 20, 22, which results in the region from a change in geometry from the basic geometry of the wing rail section, a mass of material corresponding to the change in geometry is removed or remains to achieve this the same or substantially the same area moment of inertia.
  • the invention is also characterized in that the contact surface of the tip area of the frog point 12 on the wing rail section 20, 22 is a section of an area 80 running back to its running edge, such as milling, in the flank 60 of the wing rail section, with preferably corresponding to the mass of the Formation of the recessed area 80 removed material on the side of the wing rail section 20, 22 facing away from the frog point in particular more material remains on the wing rail section.
  • the frog according to the invention is characterized in that the running edge course of the frog point 12, starting at a distance E from the practical frog point 112, transitions into the basic course predetermined by the running edge of the section 20, 22 with 80 mm ⁇ E ⁇ 150 mm.
  • a frog with anti-lift protection extending from the wing rail 16, 18, in which the frontmost area 104 of the frog point 12 is adjustably arranged, is characterized in that the anti-lift protection is machined integrally from the block.
  • the frog is also characterized in that the anti-lift device is integrally formed in first lining pieces 108, via which the wing rail sections 20, 22 are supported and connected to one another.
  • the invention is also characterized in that the first lining pieces 108 are machined out of the blocks integrally with the wing rail sections 20, 22, each of which has a recess 106, with the wing rail sections being assembled the recesses merge into one another to form an open chamber in which the foremost area 104 of the crossing point 12 is arranged to be adjustable.
  • the frog according to the invention is also characterized in that the frog point 12 has a cuboid base body (54), in particular, with a point body 56 that is triangular in section and extends therefrom, and that the width B of the base body is B>60 mm, in particular B>70 mm, preferably 75mm ⁇ W ⁇ 85mm.
  • the frog with at least one through-opening in the web 66, 68 of the wing rail 16, 18 for a rod element 100, 102, such as a locking rod or tester rod, is characterized in that the web 66, 68 of the wing rail section 20, 22 at least in the area of the Through opening 96, 98 has a thickness D with D>30 mm, in particular D>40 mm, particularly preferably 40 mm ⁇ D ⁇ 60 mm, very particularly preferably 45 mm ⁇ D ⁇ 50 mm.
  • the frog is distinguished by the fact that in the transition area between the frog tip 12 and the wing rail section 20, 22, an elevation is worked out by machining the block.
  • the frog is also distinguished by the fact that the wing rail sections 20, 22 are supported against one another outside the frog point 12 via second lining pieces 32, 34 which are machined integrally with the wing rails from the block.
  • the invention is further characterized in that the wing rail section 20, 22 is machined out of the block in such a way that areas in which the geometry of the wing rail section deviates from its basic geometry, such as superelevation or in Area 80 that is set back in relation to the running edge 85, corresponding to the mass of material that results from the change in geometry, material mass in an adjacent area in the wing rail section is removed or remains in addition to the basic geometry.
  • the invention is also characterized by a method for producing wing rails 16, 18 for a frog 10 with a movable frog point 12, which is characterized in that at least one section 20, 22 of each wing rail 16, 18 is made from a forged steel block by machining is, wherein an elevation of the wheel running surface is worked out integrally in an area in which the frog tip 12 rests on the wing rail section 20, 22.
  • the method according to the invention is characterized in that an anti-lift device for the frog tip 12 is machined integrally with the wing rail section 20, 22 from the block.
  • the method according to the invention is also characterized in that in the flank 58, 60 of the wing rail section 20, 22 running on the frog tip side, a region 80 with a contact surface for the frog tip 12, 112, which is set back in relation to the basic course of the running edge 85, is machined out of the block.
  • the method according to the invention is characterized in that the wing rail section 20, 22 is machined out of the block in such a way that areas in which the geometry of the wing rail section deviates from its basic geometry, such as elevation or area 80 set back in relation to the running edge 85, correspondingly the material mass resulting from the geometry change, material mass in an adjacent area in the wing rail section is removed or remains in addition to the basic geometry, so that the moment of inertia of the wing rail section remains unchanged or essentially unchanged.
  • the method according to the invention is also characterized in that the wing rail section 20, 22 is machined out of the block in such a way that the area moments of inertia in cross sections running perpendicular to the longitudinal axis of the wing rail section are at least in the area of the contact surface of the frog tip 12 on the wing rail section are the same or essentially the same, deviate from each other by a maximum of ⁇ 20%, in particular by a maximum of ⁇ 10%.

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Abstract

Herzstück (10) und Verfahren zur Herstellung eines solchen, umfassend zumindest jeweils einen Schienenkopf (62, 64) und ein Schienensteg (66, 68) aufweisende Flügelschienen (16, 18) sowie eine zwischen den Flügelschienen beweglich angeordnete Herzstückspitze (12), wobei im Bereich der Herzstückspitze ein Radüberlaufbereich zwischen der Herzstückspitze und der Flügelschiene verläuft, an der die Herzstückspitze anliegt. Jede Flügelschiene (16, 18) weist separat von der Herzstückspitze (12) einen sich zumindest über die Länge des Radüberlaufbereichs erstreckenden Abschnitt (20, 22) auf, der aus einem geschmiedeten Block hergestellt ist.

Description

Beschreibung Herzstück und Verfahren zur Herstellung von Flügelschienen für ein Herzstück
Die Erfindung bezieht sich auf ein Herzstück, umfassend zwischen Flügelschienen beweglich angeordnete Herzstückspitze, wobei im Bereich der Herzstückspitze ein Radüberlaufbereich verläuft,
Ein Herzstück als Teil einer Weiche ermöglicht den Übergang zwischen kreuzenden Gleisen. Eine wesentliche Eigenschaft einer federnd beweglichen Herzstückspitze besteht darin, dass die Fahrkante geschlossen wird, damit das Rad im betreffenden Bereich stets geführt und getragen wird. Dabei wird die Herzstückspitze durch V erschlusselemente kraft- und formschlüssig gegen die jeweilige Flügelschiene angelegt. Hierzu gehen von einem Weichenantrieb Stellstangen aus, die mit der Herzstückspitze verbunden sind, um diese zu bewegen und an eine der Flügelschienen anzulegen.
Bei den Flügelschienen handelt es sich üblicherweise um gewalzte Regelschienen aus Regelprofilen wie 60E1. Hierdurch bedingt ist aufgrund des Normenquerschnitts und der Abhängigkeit von den Schienenwerkstoffen die konstruktive Möglichkeit hinsichtlich der Gestaltung der Flügelschienen begrenzt.
Herzstücke mit federnd beweglichen Herzstückspitzen sind z.B. der EP 1 455 016 A2 oder der EP 1 455 017 A2 zu entnehmen.
Neben federnd beweglichen Herzstückspitzen gibt es auch Herzstücke mit starrer Herzstückspitze, also einer Herzstückspitze, die nicht zu den Flügelschienen verstellbar ist. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herzstück mit beweglicher Herzstückspitze derart weiterzubilden, dass eine nahezu optimale geometrische Gestaltung im Überlaufbereich zwischen den Flügelschienen und der Herzstückspitze ermöglicht wird. Auch soll der Komfort beim Durchfahren des Herzstückes erhöht werden, insbesondere Stöße vermieden bzw. reduziert werden.
Der Verschleiß und die Belastung der im Herzstück zum Einsatz gelangenden Bauteile soll im Vergleich zum Stand der Technik verringert werden.
Zur Lösung einer oder mehrerer dieser Aspekte sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass jede Flügelschiene separat von der Herzstückspitze einen sich zumindest über die Länge des Radüberlaufbereichs verlaufenden Abschnitt aufweist, der jeweils aus einem geschmiedeten Block hergestellt ist.
Erfindungsgemäß wird ein Herzstück zur Verfügung gestellt, bei dem im Bereich des Radüberlaufs ein Abschnitt der Flügelschienen durch einen vorgeschmiedeten Stahlblock ersetzt wird, der spanend bearbeitet worden ist. Nach dem Stand der Technik bestehen die Flügelschienen von beweglichen Herzstücken über ihre gesamte Länge grundsätzlich aus einem gewalzten Regelprofil, wodurch sich Einschränkungen in Bezug auf Geometrieeigenschaften ergeben.
Der aus dem geschmiedeten Block hergestellte Abschnitt wird insbesondere im Abbrennstump f- S chweiß verfahren mit Abschnitten von Regelschienen verbunden, die vor und hinter dem aus dem geschmiedeten Stahlblock bestehenden Abschnitt verlaufen.
Wesentlicher Vorteil des Blockabschnitts in der jeweiligen Flügelschiene ist darin zu sehen, dass dieser Bereich bezüglich der geometrischen Gestaltung und des verwendeten Werkstoffs im Vergleich zum Stand der Technik freier konstruiert werden kann; denn das nach dem Stand der Technik zum Einsatz gelangende Regelprofil ist durch seinen N ormquerschnitt und seine Abhängigkeit von begrenzten Schienenwerkstoffen in seinen konstruktiven Möglichkeiten begrenzt.
Im Vergleich zu Regelschienenprofilen kann ein höheres Trägheits- und Widerstandsmoment erzielt werden, so dass geringere Biegespannungen auftreten. Insbesondere ist vorgesehen, dass der separat hergestellte Abschnit eine Länge zwischen
1,2 m und 12 m aufweist, ohne dass hierdurch eine Einschränkung der erfindungsgemäßen Lehre erfolgen soll. Als Material für den Abschnitt kommen Stähle mit einer Zugfestigkeit Rm mit 1175 MPa ≤ Rm ≤ 1500 MPa, einer Bruchdehnung A mit 9 % ≤ A ≤ 12 % und einer Brinell-Härte HBW mit 350 HB ≤ HBW ≤ 500 HB zum Einsatz. Beispielhaft sei chrombainitischer Stahl genannt. Die Brinellhärte wird gemessen mit einem Kugeldurchmesser von d=2,5 mm, einer Prüfkraft F= 1,839 kN und einer Einwirkdauer von 10-15 s .
Dadurch, dass ein geschmiedeter Block, der auch als Bramme bezeichnet werden kann, benutzt und der Flügelschienenabschnitt durch spanende Bearbeitung hergestellt wird, ist eine hohe Genauigkeit im Hinblick auf geometrische Anforderungen gegeben. Gleichzeitig werden kritische Eigenspannungen vermieden, die bei der Verwendung von Regelschienen durch Biegen bzw. Knicken auftreten.
Da die Herzstückspitze selbst gleichfalls aus einem Material zuvor genannter W erkstoffkennwerte bestehen kann, insbesondere auch ein geschmiedetes Bauteil sein kann, weist der Überlaufbereich eine hohe Widerstandfähigkeit auf mit der Folge, dass der Verschleiß gering ist.
Dadurch, dass durch spanende Bearbeitung des Blockes gewünschte konstruktive Gestaltungen erzielbar sind, kann die Masse des Abschnitts, also Flügelschienenblocks, gezielt an die dynamischen Beanspruchungen angepasst werden, die sich z.B. aus charakteristischem Fahrzeugverhalten oder F ahrzeuggeschwindigkeiten ergeben. Die Querschnitte können im Vergleich zu Regelschienen derart gewählt werden, dass dann, wenn z.B. Durchbrechungen, wie Bohrungen, vorzusehen sind, um durch diese zum Verstellen der Herzstückspitze hindurchzuführende Elemente, wie Verschlussstangen und Prüferstangen, zu führen, eine Schwächung nicht in dem Umfang erfolgt, dass - wie beim Stand der Technik - zusätzliche Maßnahmen zu treffen sind, um die erforderliche Festigkeit zu erzielen, wie dies bei Regelschienen der Fall ist, in deren Stegen Bohrungen für Stellstangen eingebracht sind. So werden z.B. Randverfestigungen der Öffnung durchgeführt. Die Erfindung zeichnet sich daher auch dadurch aus, dass der einen Schienenkopf, einen Schienenfuß und einen zwischen diesen sich erstreckenden Steg aufweisende Abschnitt einer Durchgangsöffhung für ein Stangenelement, wie Verschlussstange oder Prüferstange, aufweist, wobei der Steg des Flügelschienenabschnitts zumindest im Bereich der Durchgangsöffhung eine Dicke D mit D > 30 mm, insbesondere D > 40 mm, besonders bevorzugt 40 mm ≤ D ≤ 60 mm, ganz besonderes bevorzugt 45 mm ≤ D ≤ 50 mm. aufweist.
Besonders hervorzuheben ist, dass Anlagefläche vom Spitzenbereich der Herzstückspitze an dem Flügelschienenabschnitt Abschnitt eines zu dessen Fahrkante zurückversetzt verlaufenden Bereichs, wie Einffäsung, in der Flanke des Flügelschienenabschnitts ist.
In dem zurückversetzten Bereich beginnt die praktische Herzstückspitze, die abgesenkt ist und seitlich angefahren wird. Ein Abrollen eines Rades auf der Oberseite erfolgt noch nicht.
Die praktische Herzstückspitze ist der Beginn der Herzstückspitze, von der an die Herzstückspitze als seitliche Führung benutzt wird oder werden kann. Von Beginn der praktischen Herzstückspitze übt die Herzstückspitze eine spurtechnische Funktion aus. Seitliche Kräfte können aufgenommen werden. Vor der praktischen Herzstückspitze wird diese Funktion von dem noch vorhandenen Bereich der Herzstückspitze nicht ausgeübt, der sich bis zum freien Ende der Herzstückspitze hin erstreckt.
Erfindungsgemäß kann gezielt durch Fräsen am Block die Anlagefläche zwischen Flügelschienenabschnitt und beweglicher Herzstückspitze so gestaltet werden, dass eine möglichst kurze F ahrkantenunterbrechung hergestellt wird, ohne dass eine Abhängigkeit zum Schienenprofil zu berücksichtigen ist.
Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass entsprechend der Masse des zur Bildung des zurückversetzten Bereichs abgetragenen Materials auf insbesondere herzstückspitzenabgewandter Seite des Flügelschienenabschnitts mehr Material an dem Flügelschienenabschnitt verbleibt. „Mehr Material“ weist dabei eine Masse auf, die der des abgetragenen Materials zur Bildung des zurückversetzten Bereichs entspricht. Somit erfolgt durch den herausgearbeiteten eine Stufe bildenden Abschnitt aus dem Block eine Änderung des Trägheitsmoments nicht oder im Wesentlichen nicht.
Im Wesentlichen bedeutet, dass sich das Flächenträgheitsmoment nicht mehr als ± 20 %, vorzugsweise nicht mehr als ± 10 % ändert. Dies gilt sowohl bei einer Krafteinleitung von der Flanke her (Flächenträgheitsmoment ly) als auch bei einer Krafteinwirkung in Richtung der Kopffläche (Flächenträgheitsmoment Ix).
Das aufgrund der erfmdungsgemäßen Lehre sich ergebende gleiche oder im Wesentlichen gleiche Trägheitsmoment unabhängig von Geometrieänderungen im Abschnitt der Flügelschiene liegt nach einem hervorzuhebenden Merkmal der Erfindung grundsätzlich in dem Bereich vor, der sich zwischen der praktischen Herzstückspitze und der Region erstreckt, in der sich die Herzstückspitze von dem Abschnitt löst, also zu dem Abschnitt beabstandet ist. Die Länge LT des Bereichs gleichen bzw. im Wesentlichen gleichen T rägheitsmoments beträgt vorzugsweise 250 mm ≤ LT ≤ 9.000 mm. Mit anderen Worten wird der Flügelschienenabschnitt aus dem Block derart insbesondere durch Fräsen herausgearbeitet, dass Bereiche, in denen von der Grundgeometrie Abweichungen ausgebildet werden, wie bei einer Überhöhung oder einem zurückversetzten Bereich, in dem die Spitze der Herzstückspitze bei kraftschlüssiger Verbindung mit dem Flügelschienenabschnitt eingelassen wird, in hierzu benachbarten Bereichen zusätzliche Massen verbleiben bzw. entfernt werden, die denen entsprechen, die sich durch die Geometrieverlaufsänderungen ergeben.
Durch den zurückversetzt verlaufenden Bereich in Bezug auf die Fahrkante, die aufgrund der erfmdungsgemäßen Lehre ausgebildet wird, ergibt sich ein weiterer hervorzuhebender Vorteil der erfmdungsgemäßen Lehre in Bezug auf die Spitze der Herzstückspitze in ihrem Anfangsbereich. So kann die Herzstückspitze im Beginn der praktischen Herzstückspitze, in dem Herzstückspitze seitlich angefahren wird und der abgesenkt ist, so dass in diesem Bereich ein Abrollen eines Rades auf der Oberseite nicht erfolgt, in ihrer Kopffläche eine Breite von 8 mm bis 12 mm aufweisen, wohingegen im Stand der Technik Breiten von üblicherweise unter 5 mm ermöglicht werden.
Kopffläche ist dabei die Fläche, die sich in der Fahrfläche der Herzstückspitze entwickelt, die von den Flanken begrenzt ist. Die Breite der Kopffläche wird definiert durch die
Verlängerung der rechten und linken Flanke bis hin zur Höhe der Fahrkante. Die Fahrkante ist diejenige Linie in Längsrichtung der Herzstückspitze, welche parallel zu und unterhalb der gemeinsamen F ahrflächentangente mit einem Abstand verläuft. Die gemeinsame Fahrflächentangente ist eine Gerade, die tangential zu den Fahrflächen beider Schienen des Gleises verläuft.
Der Abstand beträgt in der Regel 14 mm, er kann aber auch Werte von 10 mm bis 16 mm annehmen (abhängig vom Bahnbetreiber bzw. Regelwerk).
Bei der zuvor angegebenen Breite von 8 mm bis 12 mm ist der Abstand 14 mm benutzt worden.
In diesem Bereich weist die Kopffläche einen plateauartigen Verlauf auf, verläuft also horizontal oder leicht gekrümmt in Bezug auf die Horizontale.
Insbesondere ist auch vorgesehen, dass im Übergangsbereich zwischen Herzstückspitze und Flügelschienenabschnitt in diesem eine Überhöhung durch spanendes Bearbeiten des Blocks herausgearbeitet werden kann ist.
Hervorzuheben ist insbesondere, dass integral in ersten Abstandselementen - auch Futterstücke genannt - aus dem Block eine Abhebesicherung für die Herzstückspitze herausgearbeitet wird.
Hierzu wird insbesondere vorgeschlagen, dass integral mit den Flügelschienenabschnitten die ersten Futterstücke aus den Blöcken herausgearbeitet sind, die jeweils eine Aussparung auf weisen, wobei bei zusammengesetzten Flügelschienenab schnitten die Aussparungen zur Ausbildung einer offenen Kammer ineinander übergehen, in der das vordere freie Ende, also der vorderste Bereich der Herzstückspitze, verstellbar angeordnet ist. Dieser Bereich wird nicht befahren und nachstehend als Nase bezeichnet. In Weiterbildung sieht die Erfindung vor, dass die Herzstückspitze einen insbesondere quaderförmigen Basiskörper mit von diesem ausgehenden im Schnitt dreieckformigen Spitzenkörper aufweist, und dass Breite B des Basiskörpers im Überlaufbereich beträgt B > 60 mm, insbesondere B > 70 mm, bevorzugt 75 mm ≤B ≤ 85 mm.
Der Grundkörper geht in den Spitzenkörper über, wobei der Spitzenkörper eine Breite BS im Übergangsbereich zum Basiskörper aufweisen kann mit 40 mm ≤ BS ≤ 60 mm, vorzugweise 45 ≤ BS ≤ 55 mm.
Die Herzstückspitze setzt sich im Bereich der praktischen Spitze aus dem Basiskörper und dem Spitzenkörper zusammen, der seitlich von den Flanken begrenzt ist, die angefahren werden können und die plateauartig verlaufende Oberseite (Kopffläche) des vorderen Endes der praktischen Herzstückspitze begrenzen.
Da durch den Block als Ausgangsmaterial gewünschte konstruktive Gestaltungen und damit Geometrien des Abschnitts herausgearbeitet werden können, besteht die Möglichkeit, dass der Abstand zwischen Fahrkante und fahrkantenseitig verlaufender Fläche des Stegs im Vergleich zu einem Regelschienenprofil größer ist, so dass mehr Raum zur Verfügung steht und sich somit die W erkstückspitze mit ihrem Basiskörper im größeren Umfang in dem Bereich unterhalb des Schienenkopfs bei angeschlagener Herzstückspitze erstreckt, also der Basiskörper breiter ausgebildet sein kann als das bei Verwendung von Regelschienenprofilen der Fall ist. Ungeachtet dessen ist die erforderliche Festigkeit gegeben, da der Stegbereich des Flügelschienenabschnitts entsprechend dick ausgebildet werden kann. Daher sieht die Erfindung insbesondere vor, dass der Steg des Flügelschienenabschnitts im Überlaufbereich eine Dicke D mit D > 30 mm, insbesondere D > 40 mm, besonders bevorzugt 40 mm ≤ D ≤ 60 mm, ganz besonders bevorzugt 45 mm ≤ D ≤ 50 mm. aufweist.
Es kann für den Radüberlauf eine optimale Geometrie einschließlich der Überhöhung der Radlauffläche präzise in engen Toleranzen in den Block gefräst werden, ohne dass die nach dem Stand der Technik erforderlichen zusätzlichen aufwendigen Biege- und S chleifverfahren angewendet werden müssen. Im Vergleich zum Stand der Technik ist der Herstellprozess nicht von den großen Toleranzen des bei Regelschienen zum Einsatz gelangenden Walzprofils abhängig.
Überhöhungen selbst sind bekannt, um zu vermeiden, dass beim Übergang von Herzstückblock zu Flügelschiene und umgekehrt ein Absenken des Rades erfolgt, wenn Schienenoberkante von Flügelschiene und Herzstückspitzenbereich im Übergangsbereich auf gleichem Niveau verlaufen würden, und zwar aufgrund des konischen Profils der Fahrzeugräder und des geometrischen Verlaufs der Flügel schiene nach gleisaußen. Nach dem Stand der Technik wird die Überhöhung durch Unterlagen oder Unterfütterungen unter der Flügelschiene und Biegen dieser hergestellt. Dies ist erfmdungsgemäß nicht erforderlich, da die Überhöhung aus dem Block herausgearbeitet wird, so dass die Unterseite des Flügelschienenabschnitts über ihre gesamte Länge in einer zweidimensionalen Ebene verläuft.
Außerhalb der Herzstückspitze können sich die Abschnitte gegeneinander über integral aus dem Block herausgearbeitete Futterstücke abstützen, die über hochfeste Schraubverbindungen miteinander verbunden sein können. Auch zeichnet sich die Erfindung zur Herstellung von Flügelschienen für ein Herzstück mit beweglicher Herzstückspitze dadurch aus, dass sich die Flügelschienenabschnitte außerhalb der Herzstückspitze über integral mit den Flügelschienen aus dem Block herausgearbeitete zweite Futterstücke gegeneinander abstützen. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass zumindest ein Abschnitt einer jeden Flügelschiene aus einem geschmiedeten Stahlblock durch spanendes Bearbeiten hergestellt wird, wobei integral eine Überhöhung der S chienenoberkante in einem Bereich herausgearbeitet werden kann, in dem die Herzstückspitze an dem Flügelschienenabschnitt anliegt. Bevorzugterweise sieht die Erfindung vor, dass eine Abhebesicherung integral in ersten Futterstücken ausgebildet wird, über die die Flügelschienen gegeneinander abgestützt werden. Auch ist vorgesehen, dass in dem Block eine Aussparung zur Bildung einer Anlagefläche der Herzstückspitze herausgearbeitet wird.
Ferner ist vorgesehen, dass in herzstückspitzenseitig verlaufender Flanke des Flügelschienenabschnitts ein in Bezug auf den Grundverlauf der Fahrkante zurückversetzter Bereich mit einer Anlagefläche für die Herzstückspitze aus dem Block herausgearbeitet wird.
Gleichfalls eigenerfinderisch wird vorgeschlagen, dass der Flügelschienenabschnitt aus dem Block derart herausgearbeitet wird, dass Bereiche, in denen die Geometrie des Flügelschienenabschnitts von dessen Grundgeometrie abweicht, wie Überhöhung oder in Bezug auf die Fahrkante zurückversetzter Bereich, entsprechend der Materialmasse, die sich aus der Geometrieverlaufsänderung ergibt, Materialmasse in einem benachbarten Bereich in dem Flügelschienenabschnitt von dem Block abgetragen oder zusätzlich zur Grundgeometrie verbleibt, so dass das Trägheitsmoment des Flügelschienenabschnitts unverändert oder im Wesentlichen unverändert bleibt.
Zwar ist es bekannt, Flügelschienenabschnitte aus einem geschmiedeten Block herzustellen, wie dies der EP 3 312 341 Bl zu entnehmen ist. Allerdings sind entsprechende Flügelschienenabschnitte für Herzstücke mit starrer Herzstückspitze bestimmt. Probleme hinsichtlich oder Ausbildung von Durchbrechungen zur Durchführung von Stellelementen oder Dimensionierung der Herzstückspitze, um eine hinreichende Festigkeit insbesondere bei hohen dynamischen Kräften zu erzielen, bestehen nicht. Erfindungsgemäß ist die Herzstückkonstruktion mit dem in der jeweiligen Flügelschiene vorhandenen Abschnitt, der aus einem geschmiedeten Block besteht und innerhalb des Überlaufbereichs zwischen Flügelschiene und Herzstückspitze angeordnet ist, wobei jeder Block separat hergestellt wird, also in Bezug auf die Herzstückspitze ein separates Bauteil ist, insbesondere in einem Gleis eingebaut, in dem hohe dynamische Achslasten aufzunehmen sind, also in Gleisen, die für F ahrzeuggeschwindigkeiten von 250 km/h und mehr ausgelegt werden. Typische dynamische Achslasten liegen zwischen 30 t und 40 t. Der Wert der dynamischen Achslast ergibt sich aus der statischen Achslast multipliziert mit einem Faktor, der geschwindigkeitsabhängig ist. Z. B. bei einer Geschwindigkeit von 250 km/h beträgt der Faktor 1 ,675 und bei einer Geschwindigkeit von 350 km/h beträgt der Faktor 1,79
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausfiihrungsbeispielen.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt eines Lageplans einer Weiche mit federbeweglicher Herzstückspitze,
Fig. 2 einen Verlauf einer Überhöhung im Bereich des Herzstückspitzenbereichs,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Fig. 1, Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie C-C in Fig. 1,
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie S-S in Fig. 1,
Fig. 7 ein Detail X der Fig. 1 ,
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie Y-Y in Fig. 7, Fig. 9 eine der Fig. 8 entsprechende Darstellung mit backenrückseitig vorhandenem zusätzlichen Material,
Fig. 10 Entwicklung der Herzstückspitze von der unmittelbaren Spitze bis zu dem Punkt, in dem die Fahrkante der Spitze dem Grundverlauf folgt,
Fig. 11 eine Prinzipdarstellung eines Herzstückberei chs in Draufsicht und Fig. 12 Prinzipdarstellungen von Blöcken, aus denen Flügelschienenabschnitte herausgearbeitet werden.
Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lehre eines Herzstücks mit beweglicher Herzstückspitze anhand der Figuren erläutert, wobei grundsätzlich für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
Bei dem Herzstück 10 handelt es sich um ein solches mit federnd beweglicher Herzstückspitze 12 die auf Gleit stühlen 14 gelagert zwischen Flügel schienen 16, 18 verstellbar ist. Dabei weisen die Flügelschienen 16, 18 entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre im Überlaufbereich zwischen Herzstückspitze 12 und den Flügelschienen 16, 18 einen Abschnitt 20, 22 einer Länge L auf, der jeweils durch spanendes Bearbeiten eines geschmiedeten Stahlblocks hergestellt ist. Die Länge des Abschnitts 20, 22 kann z. B. zwischen 1500 mm und 12000 mm liegen, ohne dass hierdurch eine Einschränkung der erfindungsgemäßen Lehre erfolgt. In der Fig. 1 ist die Länge des jeweiligen jeweils aus einem gesonderten Block herausgearbeiteten Abschnitts 20, 22 mit L gekennzeichnet.
Vor und hinter dem Abschnitt 20, 22 ist dieser mit Regelschienen insbesondere durch Abbrennstumpfschweißen verbunden.
Der geschmiedete Block ist aus Stahl mit einer Zugfestigkeit Rm mit 1175 MPa ≤ Rm ≤ 1500 MPa, einer Bruchdehnung A mit 9 % ≤ A ≤ 12 % und einer Härte HBW mit 350 HB ≤ HBW ≤ 500 HB hergestellt werden. Beispielhaft sei chrombainiti scher Stahl genannt. Die Brinellhärte HBW wird gemessen mit einem Kugeldurchmesser von d=2,5 mm, einer Prüfkraft F= 1,839 kN und einer Einwirkdauer von 10 s -15 s.
Aus einem gleichen Material kann die Herzstückspitze 12 hergestellt sein, die über Weichenantriebe wahlweise an einen der Abschnitte 20, 22 angelegt wird, damit in der Weiche das gewünschte Gleis befahren werden kann. Wie die Herzstückspitze 12 werden die Abschnitte 20, 22 durch spanende Bearbeitung aus einem geschmiedeten Block, der auch als Bramme bezeichnet wird, herausgearb eitet. Dabei ist insbesondere Fräsen zu nennen. In Fig. 12 sind rein prinzipiell Blöcke 126, 128 dargestellt. Aus diesen werden die Flügelschienenabschnitte 20, 22 herausgearbeitet.
Aus der S chnittdarstellung A-A in Fig. 3 ist erkennbar, dass integral aus dem Block zusammen mit dem Flügelschienenabschnitt 20, 22 Futterstücke 32, 34 herausgearbeitet sind, die über eine hochfeste Schraub Verbindung 36 miteinander verbunden sind. Die Futterstücke 32, 34 weisen ineinander übergehende im Schnitt rechteckförmige Aussparungen 38, 40 auf, in die ein Formschlusselement 37 eingesetzt ist, das von der Schraube 36 durchsetzt ist.
Das Formschlusselement 37 dient als Lagepositionierung, Schraubenentlastung und dazu, Schienenlängskräfte aufzunehmen.
Die Abschnitte 20, 22 weisen jeweils einen Fußabschnitt 42, 44 auf, die auf einer Rippenplatte 46 oder sonstige geeignete Unterlage über Spannklemmen 48, 50 fixiert sind. Zwischen dem Fuß 42, 44 und der Rippenplatte 46 kann eine elastische Zwischenlage 52 angeordnet sein. Insoweit wird auf hinreichend bekannte Konstruktionen verwiesen. Im Übrigen sind die zeichnerischen Darstellungen insoweit selbsterklärend.
Der Schnitt A-A liegt beabstandet zur Herzstückspitze 12, und zwar vor dieser. Ein Schnitt C-C im Bereich der Herzstückspitze 12 ist der Fig. 5 zu entnehmen. Man erkennt die Abschnitte 20, 22 mit der zwischen diesen verstellbarer Herzstückspitze 12, die aus einem Basiskörper 54 und einem von diesem ausgehenden Spitzenkörper 56 besteht, der sich zu seinem freien Ende verjüngt und mit einer Seite an der Flanke 58 bzw. 60 des Kopfes 62 bzw. 64 des aus dem geschmiedeten Block herausgearbeiteten Abschnitts 20, 22 kraftflüssig anliegt, wenn die Weiche durchfahren werden soll. Der Basiskörper 54 ist bekanntermaßen gleitend abgestützt (Gleitstuhl 14).
Der Kopf 62, 64 geht über einen Steg 66, 68 in den Fuß 42, 44 über, wie dies bei üblichen Konstruktionen der Fall ist.
In der Schnittdarstellung C-C ist in strich-punkt-linierter Darstellung auch das Profil 70, 72 einer Regelschiene, wie z. B. 60E1 Profil (vormals UEC 60), eingezeichnet, aus der üblicherweise durch Knicken und Biegen die Flügelschienen in einem Herzstückbereich hergestellt werden.
Aus der zeichnerischen Darstellung ist erkennbar, dass der Abstand zwischen den aneinander zugewandten Innenflächen 74, 76 der Stege 66, 68 der Abschnitte 20, 22 größer als der der Regelschienen ist, so dass infolgedessen mehr Raum für die Herzstückspitze 12 mit der Folge zur Verfügung steht, dass die Breite B des Basiskörpers 54 größer als bei Herzstücken ausgebildet sein kann, bei denen die Flügelschienen vollständig aus Regelschienen hergestellt werden.
Die Breite B des Basiskörpers 54 kann 50% größer als die Breite des Basiskörpers von Herzstückspitzen sein, die sich zwischen aus Regelschienen hergestellten Flügelschienen erstrecken. Insbesondere kann die Breite B des Basiskörpers 54 im vorderen Spitzenbereich, also in dem Bereich, in dem der erste Kontakt der Herzstückspitze 12 mit der Flanke 58 oder 60 erfolgt, größer als 60 mm, vorzugsweise größer als 70 mm sein, besonders bevorzugter Bereich zwischen 75 mm und 85 mm liegen.
Da die Flügelschienenabschnitte 20, 22 aus einem Stahlblock herausgearbeitet sind, sind die Querschnittsflächen größer als die von Regel schienen, wie die Fig. 5 verdeutlicht. Somit können höhere Trägheitsmomente erreicht werden mit der Folge, dass geringere Biegespannungen auftreten. Eine bessere Anpassung an dynamische Belastungen kann erfolgen.
Ungeachtet des vergrößerten Abstands zwischen den Innenflächen 74, 76 der Flügelschienenabschnitte 20, 22 weisen diese hinreichend Masse auf, um den dynamischen Beanspruchungen, die auf Grund der die Weiche durchfahrenden Züge auftreten, zu genügen; denn erfindungsgemäß wird als Ausgangsmaterial für die Abschnitte 20, 22 ein Block benutzt, der entsprechend große Abmessungen aufweist, um die Abschnitte 20, 22 durch spanende Bearbeitung herauszuarbeiten.
Entsprechende Blöcke können jeweils Querschnittsflächen von 16000 mm2 bis 40000 mm2 aufweisen, wobei insbesondere eine Quaderform mit einer Höhe H zwischen 160 mm und 200 mm und einer Breite B zwischen 100 mm und 200 mm zu nennen sind. Die Länge hängt von der des auszubildenden Abschnitts 20, 22 ab, also insbesondere zwischen 1,2 m und 15 m.
Als Material für den Abschnitt kommen Stähle mit einer Zugfestigkeit Rm mit 1175 MPa ≤ Rm ≤ 1500 MPa, einer Bruchdehnung A mit 9 % ≤ A ≤ 12 % und einer Brinellhärte
HBW mit 350 HB ≤ HBW ≤ 480 HB zum Einsatz. Beispielhaft sei chrombainitischer Stahl genannt. Die Brinellhärte HBW wird gemessen mit einem Kugeldurchmesser von d=2,5 mm, einer Prüfkraft F= 1,839 kN und einer Einwirkdauer von 10 s - 15 s. Ein Herausarbeiten kann dabei derart erfolgen, dass die Flächenträgheitsmomente senkrecht zur Längsachse der Abschnitte 20, 22 über die gesamte Länge, zumindest aber in dem Bereich, in dem die Herzstückspitze 12 an den Abschnitten 20, 22, also an den Flanken 58, 60 anliegt, gleich oder im Wesentlichen gleich sind oder maximal 20 %, vorzugsweise maximal 10 %, voneinander abweichen.
Beispielhaft sind Flächenträgheitsmomente ly zwischen 200 cm4 und 1130 cm4 und Ix zwischen 1700 cm4 und 5300 cm4 bei einer Querschnittsfläche im Bereich von 6500 mm2 und 15000 mm2 zu nennen. Bei der Berechnung des Flächenträgheitsmoments ly wirkt die Kraft von der Seite, also von der Flanke her auf den Abschnitt 20, 22 und bei der Berechnung des Flächenträgheitsmoments Ix wirkt die Kraft in Richtung der Kopffläche 57 auf den Abschnitt 20, 22. Die Berechnung erfolgt mittels Software.
Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass in den Bereichen, in denen konstruktionsbedingt (Überhöhung, zurückversetzter Bereich oder auch Durchgangsöffhungen für Gestänge) Materialanhäufungen oder -abtragungen erfolgt sind, wie dies nachstehend erläutert wird, entsprechende Materialmassen in anderen Bereichen abgetragen bzw. stehen gelassen worden.
Dadurch, dass die Abschnitte 20, 22 aus einem Block herausgearbeitet sind, kann präzise in engen Toleranzen, insbesondere durch Fräsen, im Radüberlaufbereich eine optimale Geometrie erreicht werden, wie insbesondere eine Überhöhung der Radlauffläche oder Aufnahmen für die Herzstückspitze durch Einfräsungen, um insbesondere eine geringe Abweichung des Grundverlaufs zwischen Fahrkante des Flügelschienenabschnitts 20, 22 und dem Grandverlauf folgender Fahrkante der Herzstückspitze 12 zu erreichen, wie dies anhand der Fig. 7 erläutert wird.
So ist der Fig. 7 ein Detail X' der Fig. 1 zu entnehmen, das sich auf den Bereich der Herzstückspitze 12 in seiner Spitze 112 bezieht, an dem die Herzstückspitze 12 an der Flanke 60 des Abschnitts 22 anliegt.
In diesem Bereich, in dem die Herzstückspitze 12 in ihrer Oberseite, also in dem Bereich, wo der Scheitelpunkt verläuft, ist die Herzstückspitze 12 plateauartig ausgebildet und weist eine Breite H auf, die am Anfang der Spitze, d.h. der praktischen Herzstückspitze im Bereich zwischen 8 mm und 12 mm liegt. Die Breite wird ermöglicht, da in der Flanke 60 eine Einfräsung 80 verläuft, so dass die Fahrkante 82 in ihrem vorderen Bereich 84 nach innen versetzt zu der Fahrkante 85 des Abschnitts 22 verläuft, die den Grundverlauf vorgibt. In diesem zurückversetzten Bereich, der durch die Einfräsung 80 herausgearbeitet worden ist, liegt die Spitze 112 der Herzstückspitze 12 und ist somit geschützt. Nach einer Länge E verläuft die Fahrkante 82 in Verlängerung der Fahrkante 85 des Abschnits 22, als in dem Grundverlauf. Die Länge E kann zwischen 80 mm und 150 mm liegen, insbesondere im Bereich von 100 mm. Die Fahrkante weist dort, wo diese in den Grundverlauf übergeht, quasi einen Knick auf.
Man erkennt, dass ein Freiraum 86 vor der Spitze 112 der Herzstückspitze 12 in der Einfräsung 80 vorhanden ist. Dieser Freiraum 86 ist erforderlich, damit bei Wärmeausdehnung der Herzstückspitze 112 in der Ausfräsung bleibt. Dass die Herzstückspitze 12 kopfseitig in ihrem vorderen anfahrbaren Bereich plateauartig verläuft, ergibt sich auch aus der Fig. 10, in der die Entwicklung des Herzstückspitzenkörpers 56 unmittelbar an der Spitze beginnend bis zu dem Punkt dargestellt ist, in dem der Verlauf der Fahrkante der Spitze 12 dem Grundverlauf der Fahrkante entspricht, also dem Verlauf der Fahrkante des Abschnitts 22 außerhalb der Einfräsung.
Der plateauartige Bereich am Beginn der Spitze ist in Fig. 10 mit dem Bezugszeichen 57 gekennzeichnet. Die Breite zwischen den Flanken 58 und 61, also die Breite des plateauartigen Bereichs auf der Oberseite des Spitzenkörpers 56, liegt zwischen 8 mm und 12 mm.
Der Winkel a der Flanke 58 bzw. 61 zur Vertikalen (Linie 63) liegt zwischen 10° und 20°.
Die Breite H der Herzstückspitze 12 ist die Breite der Kopffläche und wird definiert durch die Verlängerung der rechten und der linken Flanke 58, 61 bis zur Höhe der Fahrkante 157. Die Fahrkante ist diejenige Linie in Längsrichtung der Herzstückspitze 12, die z. B. entsprechend der Norm der Deutschen Bahn AG 14 mm unterhalb des Scheitelpunkts der Kopffläche verläuft.
Man erkennt aus der zeichnerischen Darstellung, dass die Breite des Spitzenkörpers 56 vom Beginn der Spitze ausgehend zunimmt, wie ein Vergleich der Konturen 65, 67, 69 ergibt. Die Kontur 69 entspricht dem Querschnitt der Herzstückspitze 12 in dem Bereich, in dem die Fahrkante der Herzstückspitze 12 bzw. 56 dem Grundverlauf der Fahrkante entspricht, also dem des Abschnitts 22. Entsprechendes gilt für den Abschnitt 20.
Der Fig. 10 ist auch die V erlaufsänderung der Flügelschiene und damit des Abschnitts 20 zu entnehmen.
Die Masse des durch die Ausfräsung herausgearbeiteten Materials wird sodann auf der gegenüberliegenden Seite des Abschnitts 22 belassen, wodurch sich eine geringe Geometrieänderung des Abschnitts 22 im Vergleich zu seinem Grundverlauf ergibt, so dass dem Grunde nach ungeachtet der Einffäsung 80 ein gleiches Flächenträgheitsmoment vorliegt.
Eine gleiche Vorgehensweise erfolgt in Bezug auf die üblicherweise vorhandene Erhöhung, die nach dem Stand der Technik durch Unterfütterung und Biegen der Flügelschiene ausgebildet wird.
Demgegenüber ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Überhöhung des Abschnitts 22 und damit auch des Abschnitts 24 durch Fräsen aus dem Block hergestellt wird, um beim Durchfahren des Übergangs Absenkungen eines Rades zu vermeiden. Eine diesbezügliche Erhöhung ist in Fig. 2 dargestellt. Die durchgezogene Linie 88 ist die Schienenoberkante des Abschnits 22, also die Linie, in dem die Oberseite maximalen Abstand zur
Bodenfläche des Abschnitts 22 aufweist. Durch die Linie 90 ist die Oberkante der Herzstückspitze 12 verdeutlicht. Der Verlauf der Schienenoberkante außerhalb der Überhöhung ist durch die Linie 92 symbolisiert.
Entsprechend dem im Bereich der Überhöhung vorhandenen zusätzlichen Material, also deren Masse, wird in einem benachbarten Bereich in dem Abschnitt 22 Material entfernt, so dass sich in Querschnittsbereichen gleiche Massen wie in den angrenzenden Bereichen und somit gleiche Flächenträgheitsmomente ergeben,
Der Schnitt S-S (Fig. 6) erfolgt in dem Bereich, in dem die Abschnitte 20, 22 Durchbrechungen bzw. Bohrungen 94, 96 auf weisen, die von Verschluss Stangen 100, 102 durchsetzt sind, die mit einem Weichenantrieb verbunden sind, um die Herzstückspitze 12 kraftschlüssig an dem Abschnitt 22 oder dem Abschnitt 24 anliegen zu lassen.
Da die Stege 66, 68 der Abschnitte 20, 22 im Vergleich zu denen von Regelschienen relativ dick sind, bedarf es einer Nachbearbeitung der Bohrungen 96, 98 z.B. in ihren Randbereichen nicht, um die erforderliche Festigkeit zu erreichen. Im Übrigen wird die Masse, die durch Bohrungen 96, 98 entfernt werden, grundsätzlich auch durch Überstand in den Abschnitten 20, 22 vom Material ausgeglichen, so dass sich dem Grunde nach gleiche Flächenträgheitsmomente ergeben, wenngleich diese in den unmittelbaren Schnittflächen der Bohrungen 96, 98 geringer als in den angrenzenden Bereichen liegen können, ohne dass hierdurch die erfindungsgemäße Lehre verlassen wird. Ein entsprechender Überstand ist der Fig. 9 zu entnehmen, die dem Schnitt 6 entspricht, jedoch das Merkmal rein prinzipiell verdeutlicht, dass die Menge an Material, die durch Ausbilden der Durchgangsöffhung 96, 98 entfernt worden ist, an der Rückseite der Abschnitte 20, 22 beim Fräsen im Vergleich zu dem üblichen Profil verlauf belassen worden ist. Dieser Überstand ist mit dem Bezugszeichen 122, 124 in der Fig. 9 gekennzeichnet.
In der Fig. 10 wird des Weiteren verdeutlicht, dass die Herzstückspitze 12 aus dem Basiskörper 54 und dem Spitzenkörper 56 besteht. Die Trennung ist durch eine gestrichelte Linie 71 symbolisiert. Der Basiskörper 54 weist im Ausführungsbeispiel im Übergangsbereich zu dem Spitzenkörper 56 Abschrägungen 73, 75 auf. An diese
Abschrägungen 73, 75 schließt sich ein konkav geformter Beriech 77, 79 des Spitzenkörpers 56 an. Die Breite BS des Spitzenkörpers 56 in der Schnittlinie (71) zu dem Basiskörper 54 beträgt 40 mm ≤ BS ≤ 60 mm, vorzugsweise 45 mm ≤ BS ≤ 55 mm auf, um beispielhaft hervorzuhebende Werte zu nennen.
Der Schnitt B-B in Fig. 4 ist ein Längsschnitt im Bereich der Nase 104 der Herzstückspitze 12, die vor der Spitze 112 verläuft und sich in einer Kammer 106 erstreckt, die aus einem Futterstück 108 herausgearbeitet ist, das seinerseits integral mit dem Abschnitt 20 spanend aus dem Block hergestellt worden ist.
Ein entsprechendes Futterstück geht von dem Abschnitt 22 aus, das ebenfalls eine der Aussparungen 106 entsprechende Aussparung besitzt, die bündig in die Aussparung 106 übergeht. In dem so gebildeten Freiraum ist die Nase 104 beim Verstellen der Herzstückspitze 12 bewegbar, wodurch sichergestellt ist, dass die Herzstückspitze 12 nicht unzulässig angehoben werden kann, da die Bewegung der Nase 106 durch den die Aussparung 106 kopfseitig begrenzenden Abschnitt 110 in ihrer vertikalen Bewegung begrenzt ist. Dabei sind die Abmessungen der Nase 104 und der Aussparung 106 derart aufeinander abgestimmt, dass im Wesentlichen ein reibungsfreies Verstellen der Herzstückspitze 12 ermöglicht wird.
Über die Futterstücke 108 werden die Abschnitte 20, 22 über hochfeste Schrauben verbunden. In der Fig. 4 erkennt man ein Schraubelement 136, das von einer Hülse 114 umgeben ist und eine entsprechende Bohrung in den Futterstücken 108 durchsetzt, wie dies im Zusammenhang mit der Fig. 3 erläutert worden ist.
Der Fig. 11 sind noch einmal charakteristische Werte der erfmdungsgemäßen Abschnitte 20, 22 zu entnehmen. So kann die Länge LA des Abschnitts 20, 22 im Bereich zwischen
1.450 mm und 12.000 mm liegen. Der Abschnitt 20, 22 erstreckt sich dabei vor der praktischen Herzstückspitze 112 in Richtung des freien Endes der Herzstückspitze 112 (Schweißnähte 113, 115) über eine Länge LV, die zwischen 600 mm und 1.800 mm liegen kann. Hinter der praktischen Herzstückspitze 112, also in Richtung der Zungenwurzel, erstreckt sich der Abschnitt 20, 22 bis zu Schweißnähten 117, 119 über eine Länge LT + LS von in etwa 850 mm bis 10.200 mm.
Der Radüberlaufbereich, in dem die Radlast im Wesentlichen gleichermaßen sowohl von der Herzstückspitze 12 als auch und dem Abschnitt 22 bzw. 20 abgetragen wird, weist zur praktischen Herzstückspitze 112 einen Abstand LU vorzugsweise mit 200 mm ≤ LU ≤ 3.000 mm auf. Der Radüberlaufbereich 123 ist nicht punktuell, sondern aufgrund der Einsenkung des Abschnitts 22 bzw. der Herzstückspitze 12 ein Bereich. In diesem weist die Kopffläche der Herzstückspitze 12 eine Breite von etwa 30 mm bis 55 mm auf
Eingezeichnet ist auch die Länge LT des Abschnitts 20, 22, in dem ein gleiches oder im Wesentlichen gleiches Flächenträgheitsmoment herrscht. Die Länge LT beläuft sich im Bereich zwischen 250 mm und 9.000 mm und erstreckt sich zwischen der praktischen Herzstückspitze 112 und dem Bereich, in dem sich die Herzstückspitze 12 von dem Abschnitt 20 bzw. 22 löst, also zu diesem beabstandet ist. In der Fig. 11 ist dieser Bereich mit dem Bezugszeichen 121 gekennzeichnet und als Linie dargestellt.
Der Abschnitt 20, 22 erstreckt sich über diesen Punkt hinaus (Abstand LS), vorzugsweise über zwei weitere Schwellenfelder. Der Abstand LS beläuft sich vorzugsweise zwischen 600 mm und 1.200 mm.
Des Weiteren ist aus der Fig. 11 der Abstand LN zwischen der praktischen Herzstückspitze 112 und dem vorderen freien Ende der Herzstückspitze 12 eingezeichnet. Der Abstand LN beläuft sich auf vorzugsweise 100 mm bis 500 mm. Das vordere feie Ende der Herzstückspitze 12 ist das freie Ende der im Zusammenhang mit der in Fig. 4 beschriebenen Nase 104.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Herzstück 10, umfassend zumindest Schienenkopf 62, 64 und -steg 66, 68 aufweisende Flügelschienen 16, 18 sowie eine zwischen den Flügelschienen beweglich angeordnete Herzstückspitze 12, wobei im Bereich der Herzstückspitze ein Radüberlaufbereich zwischen der Herzstückspitze und der Flügel schiene verläuft, wobei die Flügelschienen lösbar miteinander verbunden sind und jede Flügelschiene separat von der Herzstückspitze einen sich zumindest über die Länge des Radüberlaufbereichs sich erstreckenden Flügelschienenabschnitt aufweist oder aus einem solchen besteht, der aus einem geschmiedeten Block hergestellt ist.
Das Herzstück zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Flächenträgheitsmomente Ix, Iy in senkrecht zur Längsachse der Flügelschienenabschnitte verlaufenden Querschnitten zumindest im Bereich der Anlagefläche der Herzstückspitze an dem Flügelschienenabschnitt gleich oder im Wesentlichen gleich sind, maximal um ± 20 %, insbesondere maximal um ± 10 %, voneinander abweichen. Ferner zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass entsprechend der Materialmasse in einem Bereich des Flügelschienenabschnitts 20, 22, der sich in dem Bereich durch eine Änderung der Geometrie von der Grundgeometrie des Flügelschienenabschnitts ergibt, im Bereich der Geometrieänderung entsprechende Materialmasse abgetragen ist oder verbleibt zur Erzielung des gleichen oder im Wesentlichen gleichen Flächenträgheitsmoments.
Auch zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass Anlagefläche vom Spitzenbereich der Herzstückspitze 12 an dem Flügelschienenabschnitt 20, 22 ein Abschnitt eines zu dessen Fahrkante zurückversetzt verlaufenden Bereichs 80, wie Einfräsung, in der Flanke 60 des Flügelschienenabschnitts ist, wobei vorzugsweise entsprechend der Masse des zur Bildung des zurückversetzten Bereichs 80 abgetragenen Materials auf insbesondere herzstückspitzenabgewandter Seite des Flügelschienenabschnitts 20, 22 mehr Material an dem Flügelschienenabschnitt verbleibt.
Das erfindungsgemäße Herzstück zeichnet sich dadurch aus, dass F ahrkantenverlauf der Herzstückspitze 12 in einem Abstand E von der praktischen Herzstückspitze 112 ausgehend in den durch die Fahrkante des Abschnitts 20, 22 vorgegebenen Grundverlauf übergeht mit 80 mm ≤ E ≤ 150 mm.
Ein Herzstück mit von der Flügelschiene 16, 18 ausgehender Abhebesi cherung, in der vorderster Bereich 104 der Herzstückspitze 12 verstellbar angeordnet ist, zeichnet sich dadurch aus, dass die Abhebesicherung integral aus dem Block herausgearbeitet ist. Ferner zeichnet sich das Herzstück dadurch aus, dass die Abhebesicherung integral in ersten Futterstücken 108 ausgebildet ist, über die die Flügelschienenabschnitte 20, 22 gegeneinander abgestützt und verbunden sind.
Auch zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass integral mit den Flügelschienenabschnitten 20, 22 die ersten Futterstücke 108 aus den Blöcken herausgearbeitet sind, die jeweils eine Aussparung 106 aufweisen, wobei bei zusammengesetzten Flügelschienenabschnitten die Aussparungen zur Ausbildung einer offenen Kammer ineinander übergehen, in der der vorderste Bereich 104 der Herzstückspitze 12 verstellbar angeordnet ist.
Das erfindungsgemäße Herzstück zeichnet sich auch dadurch aus, dass die Herzstückspitze 12 einen insbesondere quaderförmigen Basiskörper (54) mit von diesem ausgehenden im Schnitt dreieckförmigen Spitzenkörper 56 aufweist, und dass Breite B des Basiskörpers B > 60 mm beträgt, insbesondere B > 70 mm, bevorzugt 75 mm ≤ B ≤ 85 mm.
Das Herzstück mit zumindest eine in dem Steg 66, 68 der Flügelschiene 16, 18 vorhandene Durchgangsöffnung für ein Stangenelement 100, 102, wie Verschlussstange oder Prüferstange, zeichnet sich dadurch aus, dass der Steg 66, 68 des Flügelschienenabschnitts 20, 22 zumindest im Bereich der Durchgangsöffnung 96, 98 eine Dicke D mit D > 30 mm, insbesondere D > 40 mm, besonders bevorzugt 40 mm ≤ D ≤ 60 mm, ganz besonderes bevorzugt 45 mm ≤ D ≤ 50 mm, aufweist.
Ferner zeichnet sich das Herzstück dadurch aus, dass im Übergangsbereich zwischen Herzstückspitze 12 und Flügelschienenabschnitt 20, 22 in diesem eine Überhöhung durch spanendes Bearbeiten des Blocks herausgearbeitet ist.
Auch zeichnet sich das Herzstück dadurch aus, dass sich die Flügelschienenabschnitte 20, 22 außerhalb der Herzstückspitze 12 über integral mit den Flügelschienen aus dem Block herausgearbeitete zweite Futterstücke 32, 34 gegeneinander abstützen.
Die Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, dass der Flügelschienenabschnitt 20, 22 aus dem Block derart herausgearbeitet ist, dass Bereiche, in denen die Geometrie des Flügelschienenabschnitts von dessen Grundgeometrie abweicht, wie Überhöhung oder in Bezug auf die Fahrkante 85 zurückversetzter Bereich 80, entsprechend der Materialmasse, die sich aus der Geometrieverlaufsänderung ergibt, Materialmasse in einem benachbarten Bereich in dem Flügelschi enenabschnitt abgetragen oder zusätzlich zur Grundgeometrie verbleibt.
Ferner zeichnet sich die Erfindung auch durch ein Verfahren zur Herstellung von Flügelschienen 16, 18 für ein Herzstück 10 mit beweglicher Herzstückspitze 12, welches dadurch aus, dass zumindest ein Abschnitt 20, 22 einer jeden Flügelschiene 16, 18 aus einem geschmiedeten Stahlblock durch spanendes Bearbeiten hergestellt wird, wobei integral eine Überhöhung der Radlauffläche in einem Bereich herausgearbeitet wird, in dem die Herzstückspitze 12 an dem Flügelschienenabschnitt 20, 22 anliegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass integral mit dem Flügelschienenabschnitt 20, 22 aus dem Block eine Abheb esicherung für die Herzstückspitze 12 herausgearbeitet wird.
Auch zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, dass in herzstückspitzenseitig verlaufender Flanke 58, 60 des Flügelschienenab Schnitts 20, 22 ein in Bezug auf den Grundverlauf der Fahrkante 85 zurückversetzter Bereich 80 mit einer Anlagefläche für die Herzstückspitze 12, 112 aus dem Block herausgearbeitet wird.
Ferner zeichnet sich das erfindungsgemäß Verfahren dadurch aus, dass der Flügelschienenabschnitt 20, 22 aus dem Block derart herausgearbeitet wird, dass Bereiche, in denen die Geometrie des Flügelschienenabschnitts von dessen Grundgeometrie abweicht, wie Überhöhung oder in Bezug auf die Fahrkante 85 zurückversetzter Bereich 80, entsprechend der Materialmasse, die sich aus der Geometrieverlaufsänderung ergibt, Materialmasse in einem benachbarten Bereich in dem Flügelschienenabschnitt abgetragen oder zusätzlich zur Grundgeometrie verbleibt, so dass das Trägheitsmoment des Flügelschienenabschnitts unverändert oder im Wesentlichen unverändert bleibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich ebenfalls dadurch aus, dass der Flügelschienenabschnitt 20, 22 derart aus dem Block herausgearbeitet wird, dass die Flächenträgheitsmomente in senkrecht zur Längsachse des Flügelschienenabschnitts verlaufenden Querschnitten zumindest im Bereich der Anlagenfläche der Herzstückspitze 12 an dem Flügelschi enenabschnitt gleich oder im Wesentlichen gleich sind, maximal um ± 20 %, insbesondere um maximal ± 10 %, voneinander abweichen.

Claims

Ansprüche Herzstück und Verfahren zur Herstellung von Flügelschienen für ein Herzstück
1. Herzstück (10), umfassend zumindest Schienenkopf (62, 64) und -Steg (66, 68) aufweisende Flügelschienen (16, 18) sowie eine zwischen den Flügelschienen beweglich angeordnete Herzstückspitze (12), wobei im Bereich der Herzstückspitze ein Radüberlaufbereich zwischen der Herzstückspitze und der Flügelschiene verläuft, dadurch gekennzeichnet , dass die Flügelschienen (16, 18) lösbar miteinander verbunden sind, dass jede Flügelschiene (16, 18) separat von der Herzstückspitze (12) einen sich zumindest über Länge des Radüberlaufbereichs sich erstreckenden Flügelschienenabschnitt
(20, 22) aufweist oder aus einem solchen besteht, der aus einem geschmiedeten Block hergestellt ist.
2. Herzstück nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Flächenträgheitsmomente (Ix, Iy) in senkrecht zur Längsachse der Flügelschienenabschnitte (20, 22) verlaufenden Querschnitten zumindest im Bereich der Anlagefläche der Herzstückspitze (12) an dem Flügelschienenabschnitt (20, 22) gleich oder im Wesentlichen gleich sind, maximal um ± 20 %, insbesondere maximal um ±10 %, voneinander abweichen.
3. Herzstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass entsprechend der Materialmasse in einem Bereich des Flügelschienenabschnitts (20, 22), der sich in dem Bereich durch eine
Änderung der Geometrie von der Grundgeometrie des Flügelschienenabschnitts ergibt, im Bereich der Geometrieänderung entsprechende Materialmasse abgetragen ist oder verbleibt zur Erzielung des gleichen oder im Wesentlichen gleichen Flächenträgheitsmoments.
4. Herzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass Anlagefläche vom Spitzenbereich der Herzstückspitze (12) an dem Flügelschienenabschnitt (20, 22) ein Abschnitt eines zu dessen Fahrkante zurückversetzt verlaufenden Bereichs (80), wie Einfräsung, in der Flanke (60) des Flügelschienenabschnitts ist, wobei vorzugsweise entsprechend der Masse des zur Bildung des zurückversetzten Bereichs (80) abgetragenen Materials auf insbesondere herzstückspitzenabgewandter Seite des Flügelschienenabschnitts (20, 22) mehr Material an dem Flügelschienenabschnitt verbleibt. 5. Herzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass F ahrkantenverlauf der Herzstückspitze (12) in einem Abstand E von der praktischen Herzstückspitze (112) ausgehend in den durch die Fahrkante des Abschnitts (20, 22) vorgegebenen Grundverlauf übergeht mit 80 mm ≤ E ≤ 150 mm. 6. Herzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche mit von der Flügelschiene (16, 18) ausgehender Abhebesicherung, in der vorderster Bereich (104) der Herzstückspitze (12) verstellbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Abhebesicherung integral aus dem Block herausgearbeitet ist. 7. Herzstück nach zumindest Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Abhebesicherung integral in ersten Futterstücken (108) ausgebildet ist, über die die Flügelschienenabschnitte (20, 22) gegeneinander abgestützt und verbunden sind. 8. Herzstück nach zumindest einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , dass integral mit den Flügelschienenabschnitten (20, 22) die ersten Futterstücke (108) aus den Blöcken herausgearbeitet sind, die jeweils eine Aussparung (106) aufweisen, wobei bei zusammengesetzten Flügelschienenabschnitten die
Aussparungen zur Ausbildung einer offenen Kammer ineinander übergehen, in der der vorderste Bereich (104) der Herzstückspitze (12) verstellbar angeordnet ist. 9. Herzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Herzstückspitze (12) einen insbesondere quaderförmigen Basiskörper (54) mit von diesem ausgehenden im Schnitt dreieckförmigen Spitzenkörper (56) aufweist, und dass Breite B des Basiskörpers B > 60 mm beträgt, insbesondere B > 70 mm, bevorzugt 75 mm ≤ B ≤ 85 mm.
10. Herzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche mit zumindest eine in dem Steg (66, 68) der Flügelschiene (16, 18) vorhandene
Durchgangsöffnung für ein Stangenelement (100, 102), wie Verschlussstange oder Prüferstange, dadurch gekennzeichnet , dass der Steg (66, 68) des Flügelschienenabschnitts (20, 22) zumindest im Bereich der Durchgangsöffiiung (96, 98) eine Dicke D mit D > 30 mm, insbesondere D > 40 mm, besonders bevorzugt 40 mm ≤ D ≤ 60 mm, ganz besonderes bevorzugt 45 mm ≤D ≤ 50 mm, aufweist.
11. Herzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass im Übergangsbereich zwischen Herzstückspitze (12) und Flügelschienenabschnitt (20, 22) in diesem eine Überhöhung durch spanendes Bearbeiten des Blocks herausgearbeitet ist.
12. Herzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass sich die Flügelschienenabschnitte (20, 22) außerhalb der Herzstückspitze (12) über integral mit den Flügelschienen aus dem Block herausgearbeitete zweite Futterstücke (32, 34) gegeneinander abstützen.
13. Herzstück nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass der Flügelschienenabschnitt (20, 22) aus dem Block derart herausgearbeitet ist, dass Bereiche, in denen die Geometrie des Flügelschienenabschnitts von dessen Grundgeometrie abweicht, wie Überhöhung oder in Bezug auf die Fahrkante (85) zurückversetzter Bereich (80), entsprechend der Materialmasse, die sich aus der Geometrieverlaufsänderung ergibt, Materialmasse in einem benachbarten Bereich in dem Flügelschienenabschnitt abgetragen oder zusätzlich zur Grundgeometrie verbleibt.
14. Verfahren zur Herstellung von Flügelschienen (16, 18) für ein Herzstück (10) mit beweglicher Herzstückspitze (12), dadurch gekennzeichnet , dass zumindest ein Abschnitt (20, 22) einer jeden Flügelschiene (16, 18) aus einem geschmiedeten Stahlblock durch spanendes Bearbeiten hergestellt wird, wobei integral eine Überhöhung der Radlauffläche in einem Bereich herausgearbeitet wird, in dem die Herzstückspitze (12) an dem Flügelschienenabschnitt (20, 22) anliegt. 15. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , dass integral mit dem Flügelschienenabschnitt (20, 22) aus dem Block eine Abhebesicherung für die Herzstückspitze (12) herausgearbeitet wird.
16. V erfahren nach zumindest Anspruch 14 oder 15 , dadurch gekennzei chnet , dass in herzstückspitzenseitig verlaufender Flanke (58, 60) des
Flügelschienenabschnitts (20, 22) ein in Bezug auf den Grundverlauf der Fahrkante (85) zurückversetzter Bereich (80) mit einer Anlagefläche für die Herzstückspitze (12, 112) aus dem Block herausgearbeitet wird.
17. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet , dass der Flügelschienenabschnitt (20, 22) aus dem Block derart herausgearbeitet wird, dass Bereiche, in denen die Geometrie des Flügelschienenabschnitts von dessen Grundgeometrie abweicht, wie Überhöhung oder in Bezug auf die Fahrkante
(85) zurückversetzter Bereich (80), entsprechend der Materialmasse, die sich aus der Geometrieverl aufsänderung ergibt, Materialmasse in einem benachbarten Bereich in dem Flügelschienenabschnitt abgetragen oder zusätzlich zur Grundgeometrie verbleibt, so dass das Trägheitsmoment des Flügelschienenabschnitts unverändert oder im Wesentlichen unverändert bleibt.
18. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet , dass der Flügelschienenabschnitt (20, 22) derart aus dem Block herausgearbeitet wird, dass die Flächenträgheitsmomente in senkrecht zur Längsachse des
Flügelschienenabschnitts verlaufenden Querschnitten zumindest im Bereich der Anlagenfläche der Herzstückspitze (12) an dem Flügelschienenabschnitt gleich oder im Wesentlichen gleich sind, maximal um ± 20 %, insbesondere um maximal ±10 %, voneinander abweichen.
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