Vorrichtung zur Schienenbefestigung

Abstract

 Nachgiebige Schienenbefestigung von für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Adhäsionsbahnen, eine Zwangsbahn bildenden Schienen. Die Befestigung enthält auch ein Andrückglied, zwischen das Andrückglied und die Schienensohle und/oder zwischen die Schienensohle und die Abstützvorrichtung ist elastisches und gegebenenfalls elektrisch isolierendes Einsatzmaterial eingefügt. Das Andrückglied ist ein als doppelarmiger Hebel großer Starrheit ausgebildetes Befestigungsglied (1), dessen kürzerer Hebelarm (16) sich auf die Sohle (7c) der Schiene (7), der längere Hebelarm (1a) hingegen auf ein elastisches Kraftspeicherorgan zweckmäßig auf eine Schraubenfeder (2), stützt. Das Befestigungsglied (1) ist durch den in der Abstützvorrichtung verschiebungsfrei befestigten und vorteilhaft die Sohle der Schiene auch seitwärts abstützenden Verankerungskörper (3) durchgezogen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schienenbefestigung zur nachgiebigen Befestigung von den für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Adhäsionsbahnen eine Zwangsbahn bildenden und im allgemeinen Kopf, Steg und Sohle aufweisenden Schienen auf der Schienenabstützvorrichtung oder auf dem Unterbau, welche Befestigung mindestens ein mit der Schienensohle in Kraftverbindung stehendes, die Verdrehung und die Verschiebung der Schiene gleicherweise verhinderndes Abdrückgleid aufweist, und zwischen die Schienensohle, sowie den mit der Schienensohle benachbarten Teil der Abstützvorrichtung oder des Unterbaus und/oder zwischen die Schienensohle, sowie das-Abdrückglied gegebenenfalls Einsatzmaterial, vorteilhaft elastisches und/oder elektrisch isolierendes Einsatzmaterial eingefügt ist.

[0002] Zur Abstützung der die Zwangsbahn von Schienenfahrzeugen bildenden Schienen gibt es prinzipiell zweierlei Möglichkeiten. Bei der einen sind die Schienen durch Langschwellen oder Längsträger, bei der anderen durch transversale Elemente abgestützt. Dementsprechend unterscheiden wir Langschwellen- und ^gurzschwellenoberbauten. Die Querschwellen wurden früher fast ausschließlich aus Holz verfertigt, in den letzten Jahrzehnten sind die zeitgemäßeren Querschwellen schon aus Stahlbeton, beziehungsweise aus Spannstahlbeton hergestellt.

[0003] Zur Befestigung der Schienenstränge auf den Querschwellen sind seit der Urzeit der Eisenbahn bis zu unseren Tagen vielerlei Lösungen entstanden von dem primitivsten Schienennagel angefangen bis zu den neuesten - oft komplizierten und aus vielen Bestandteilen bestehenden - nachgiebigen Schienenbefestigungen.

[0004] In Bezug auf die Befestigung der Schienen auf den Querschwellen werden zahlreiche mechanische, ökonomische Einbau- und Instandhaltungsanforderungen gestellt. Laut der mechanischen Anforderungen soll die Schienenbefestigung entsprechende Anpreßkraft ausüben, in vertikaler Richtung und im Verhältnis zur Gleismitte nachgiebig sein, ferner soll sie gegen die Verdrehung und die longitudinale Verschiebung des Schienenstranges von entsprechender Widerstandsfähigkeit sein.

[0005] Es zählt zu den Bau- und Instandhaltungsanforderungen, daß die Ausführung und Anordnung der Befestigungsglieder einfach, schnell und mechanisierbar sein und keine systematische Überwachung und Beobachtung beanspruchen sollen, ferner, daß einzelne Elemente der Befestigungsglieder auch voneinander unabhängig schnell und leicht ausgetauscht werden können, und so das schnelle Austauschen der Querschwelle und/oder der Schiene sowie die Regelung der Spurweite möglich wird. Es ist weiterhin erwünscht, daß die Schienenbefestigung auf geradlinigen Strecken und in Kurven sowie bei einem spielfreien Oberbau mit Laschen gleicherweise verwendet werden kann, und im Falle ihrer Einfügung in das System der Signalanlagen bzw. Sicherheitseinrichtungen auch ihre elektrisch isolierte Ausbildung möglich ist.

[0006] Die bekannten Schienenbefestigungen genügen einem kleineren oder größeren Teil der oben angeführten Anforderungen. In mehreren Ländern wurden zur Befestigung von besonders tragfähigen und einem regen Verkehr ausgesetzten Gleisen Lösungen mit Spannschrauben angewendet, die zwar sämtlichen mechanischen Anforderungen entsprechen, vom Standpunkt der Bau- und Instandhaltungserfordernisse aus jedoch unvorteilhaft sind. In erster Linie deshalb, weil die AnpreBkraft unter der Einwirkung der sich vielmal wiederholenden Belastung abnimmt, die einzelnen Elemente nachlassen, sich im Verhältnis zueinander möglicherweise verschieben, was zur Folge hat, daß die Befestigungsschrauben ständig nachgespannt werden müssen.

[0007] In der BRD-Patentschrift Nr. 2 250 954 ist eine Schienenbefestigung mittels Federn von Kreisquerschnitt beschrieben. Das Abbinden weist vorteilhafte elastische Eigenschaften auf, doch einerseits benötigt die Befestigungsschraube auch hier Nachspannen, andererseits ist auch der maximale Wert der durch die Schraube entfaltbaren Anpreßkraft verhältnismäßig gering. Ähnliche Erfahrungen wurden auch mit den in den französischen Patentschriften Nr. 2 260 110 und Nr. 2 283 258 beschriebenen Ausführungen gemacht. Bei den letzteren wird die Elastizität des Abbindens mittels einer durch eine Schraube abgedrückten Blattfeder zustande gebracht. Eine andere, relativ vorteilhafte Befestigungsart ist in Großbritannien entwikkelt worden, wo das Abdrücken der Schienensohle mittels einer Schraube von eigenartiger Form erfolgt. Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, daß an je einem Punkt keine größere Anpreßkraft als 1000 kp ausgeübt werden kann, zu dem Abbinden Federstahl in großer Menge verwendet werden muß und deshalb diese Lösung sehr kostspielig ist.

[0008] Eine ähnliche Schienenbefestigung ist auch in der englischen Patentschrift Nr. 1 169 715 erörtert. Das wesentliche dieser Lösung besteht darin, daß die Schienensohle durch eine Blattfeder abgedrückt ist, die als doppelarmiger Hebel ausgebildet und durch einen in die Querschwelle einbetonierten Bügel durchgeführt ist. Die Blattfeder stützt sich sowohl auf die Schienensohle, wie auch auf die Querschwelle mittels Unterlagen aus Kunststoff. Auch hier wird Federstahl in sehr großer Menge benötigt, die erreichbare Anpreßkraft ist jedoch relativ gering.

[0009] Eine im wesentlichen ähnliche Schienenbefestigung ist in der USA Patentschrift Nr. 3 887 128 beschrieben. Auch bei dieser wird eine Blattfeder verwendet, deren Abstützung mittels eines durch die Öffnungen des Verankerungselementes durchgeführten Bolzens erfolgt. Die Nachteile dieser Ausführung sind mit denen der oben angeführten englischen Schienenbefestigung identisch, mit dem Unterschied, daß die konstruktive Gestaltung noch kostspieliger ist.

[0010] Zweck der Erfindung ist, eine Schienenbefestigung zu schaffen, die die vorteilhaften Eigenschaften der früheren nachgiebigen Schienenabbinden beibehält, ihre Nachteile hingegen beseitigt, namentlich die Anwendung von Federn von viel kleinerer Masse als die früheren ermöglicht, die Entfaltung einer großen Anpreßkraft sichert, und die ganze Befestigung einerseits von langer Lebensdauer ist, andererseits keinerlei Instandhaltung beansprucht.

[0011] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß im Gegensatz zu dem früheren nachgiebigen Abbinden derjenige Bestandteil der Befestigung, der auf die Schienensohle die Anpreßkraft ausübt,nicht nachgiebig, sondern starr sein muß, die erforderliche Elastizität jedoch durch die entsprechenden Abstützungsumstände des starren Abdrückelementes zustande gebracht werden kann.

[0012] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Schienenbefestigung zur nachgiebigen Befestigung von den für Schienesfahrzeuge, insbesondere für Adhäsionsbahnen eine Zwangsbahn bildenden und im allgemeinen Kopf, Steg und Sohle aufweisenden Schienen auf der Schienenabstützvorrichtung oder auf dem Unterbau, gelöst, welche Befestigung mindestens ein mit der Schienensohle in Kraftverbindung stehendes, die Verdrehung und die Verschiebung der Schiene gleicherweise verhinderndes Abdrückglied aufweist, zwischen die Schienensohle sowie den mit der Schienensohle benachbarten Teil der Abstützvorrichtung oder des Unterbaus und/oder zwischen die Schienensohle sowie das Abdrückglied gegebenenfalls Einsatzmaterial, vorteilhaft elastisches und/oder elektrisch isolierendes Einsatzmaterial eingefügt ist, und bei welcher das Abdrückglied ein als doppelarmiger Hebel ausgebildetes Befestigungsglied ist, der kürzere Hebelarm des Befestigungsgliedes sich auf die Sohle der Schiene, der längere Hebelarm auf ein den kürzeren Hebelarm auf die Schienensohle drückendes nachgiebiges Kraftspeicherorgan, zweckmäßig eine Schraubenfeder stützt, das Befestigungsglied aber durch einen in der Abstützvorrichtung verschiebungsfrei befestigen und vorteilhaft die Sohle der Schiene auch seitwärts abstützenden Verankerungskörper durchgezogen ist.

[0013] Ein weiteres Kennzeichen der erfindungsgemäßen Schienenbefestigung ist, daß auf dem in Betriebszustand innerhalb des Verankernngskörpers befindlichen Abschnitt des Befestigungsgliedes eine konvexe oder konkave Stützfläche ausgebildet ist.

[0014] Zweckmäßig weist der Verankerungskörper der erfindungsgemäßen Schienenbefestigung eine zum Durchführen des Befestigungsgliedes dienende Öffnung auf, der obere Teil des Inneren der Öffnung ist aber mit einer zum Aufsetzen des Befestigungsgliedes oder irgendeines Servoelementes geeigneten, eine im Vergleich zu dem Verankerungskorper relative Verdrehung des Befestigungsgliedes in der vertikalen Ebene zulassenden Aufnahmefläche versehen.

[0015] Die erfindungsgemäße Schienenbefestigung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß das den längeren Hebelarm des Befestigungsgliedes stützende elastische Kraftspeicherorgan, zweckmäßig eine Schraubenfeder mit einem, ihre Position im Verhältnis zu der Abstützvorrichtung oder dem Unterbau bestimmenden Organ, z. B. mit einem Positionierungsglied, einem Federteller usw. verbunden ist. Die zwischen die Schienensohle und den Verankerungskörper eingefügte Einlage ist ein Zwischenstück von annähernd Z-Quer_ßcbnitt, dessen Steg auf der Sohle der Schiene aufsitzt, während eine seiner Flanschplatten zwischen die Schienensohle und den Verankerungskörper hineinragt.

[0016] Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn bei der erfindungsgemäßen Schienenbefestigung das zwischen die Schienensohle und den mit der Schienensohle benachbarten Teil der Abstützvorrichtung oder des Unterbaus eingefügte Einsatzmaterial eine z. B. aus Holz, Gummi, Kunststoff usw. hergestellte und gegebenenfalls mit einer die Reibung erhöhenden Fläche, z. B. mit Gerippe versehene elastische und/oder elektrisch isolierende Einsatzplatte ist.

[0017] Der größte Vorteil der erfindungsgemäßen Schienenbefestigung besteht darin, daß sie bei vollkommener Verwirklichung der Zielsetzung tatsächlich keine Instandhaltung erfordert, ja sogar kein solches Konstruktionselement besitzt, das späteres Nachstellen oder Nachspannen benötigen würde. Ein weiterer Vorteil ist, daß bei der erfindungsgemäßen Schienenbefestigung - mit den bekannten Befestigungen verglichen - einfache und leicht herstellbare Federn von viel geringerer Abmessung verwendet werden und deshalb die Befestigung billig ist.

[0018] Es ist ferner günstig, daß im Verhältnis zu den anderen nachgiebigen Befestigungen die erfindungsgemäße Schienenbefestigung große Anpreßkraft ausüben kann und ihr Einbau trotzdem schnell und einfach durchführbar ist. Die große Anpreßkraft ergibt sich daraus, daß das Befestigungsglied als doppelarmiger Hebel ausgebildet ist, bei welchem die Abmessung des durch die Federkraft belasteten längeren Hebelarmes im allgemeinen mindestens das zwei- bis dreifache der Länge des die Schienensohle abdrückenden kürzeren Hebelarmes ist.

[0019] Eine aus der konstruktiven Gestaltung folgende technische Mehrwirkung entsteht dadurch, daß sich der Angriffspunkt der Anpreßkraft im Falle eines noch so geringen - um die Sohlenkante eintretenden - Winkelausschlages der Schiene entlang des kürzeren Hebelarmes dem Verankerungskörper, genauer gesagt der Wirkungslinie der bei dem Verankerungskörper entstehenden Reaktionskraft, nähert. Dies hat zur Folge, daß sich das Verhältnis der Hebelarme immer mehr vergrößert, also auch die mit derselben Federkraft ausgeübte Anpreßkraft zunimmt.

[0020] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 das prinzipielle Schema der erfindungsgemäßen Schienenbefestigung

Fig. 2 eine Vorderansicht des Verankerungskörpers.

[0021] Die in der Figur veranschaulichte Schiene 7 bildet die Fahrbahn irgendeiner Adhäsionsbahn und weist der üblichen Gestaltung entsprechend einen Schienenkopf 7a, einen Steg 7b und eine Schienensohle 7c auf. Die letztere liegt nicht unmittelbar, sondern durch Einfügung einer elastischen Einsatzplatte 5 auf einer Abstützvorrichtung 8, z. B. auf einer Querschwelle aus Stahlbeton oder Spannbeton, auf.

[0022] Zum Abdrücken der Sohle 7a der Schiene 7 dient ein als doppelarmiger Hebel ausgebildetes Befestigungsglied 1. Die Längenabmessung "a" des längeren Hebelarmes 1a des Befestigungsgliedes 1 ist mindestens zweimal so groß wie die Länge "b" des kürzeren Hebelarmes 1b. Vom Standpunkt der ausübbaren Anpreßkraft aus ist es vorteilhaft, je größer das Verhältnis a:b ist. Auf solche Weise kann nämlich auch mit einem elastischen Kraftspeicherorgan kleiner Abmessung große Anpreßkraft erzeugt werden.

[0023] Das elastische Kraftspeicherorgan ist zweckmäßig eine Schraubenfeder 2, die in der Nähe des Endes des längeren Hebelarmes 1a des Befestigungsgliedes 1 angeordnet ist. Es besteht die Möglichkeit, die Schraubenfeder in irgendeinem zylindermantelartigen Federgehäuse unterzubringen, um ihren Schutz zu sichern und ihren Einbau zu erleichtern. Es ist auch vorteilhaft, wenn in einem solchen Fall das elastische Kraftspeicherorgan, zweckmäßig die Schraubenfeder 2 auf ein in eine Abstützvorrichtung 8, z. B. in einer Stahlbetonquerschwelle eingebautes und ihre Position im Verhältnis zu der Abstützvorrichtung 8 bestimmendes Organ, im weiteren Positionierungsglied 6,aufgesetzt ist. In einem einfacheren Fall besteht auch die Möglichkeit, das Positionierungsglied 6 zweckmäßig als einen Federteller auszubilden.

[0024] Das Befestigungsglied 1 ist durch eine Öffnung 3a (siehe Fig. 2) eines Verankerungskorpers 3 durchgezogen. Hier ist die Zwischenabstützung des als doppelarmiger Hebel ausgebildeten Befestigungsgliedes 1 angebracht, zu welchem Zweck das Befestigungsglied 1 auf diesem Abschnitt eine Stützfläche 1c aufweist. Diese Stützfläche 1c kann konvex oder konkav sein, und zwar je nachdem, wie die Aufnahmefläche 3b der Öffnung 3a des Verankerungskörpers 3 ausgebildet ist. Die Kraftübertragung kommt nämlich zwischen der Stützfläche 1c und der Aufnahmefläche 3b zustande. In Fig. 1 ist ein Fall veranschaulicht, wo die Stützfläche 1c von konvexer Ausbildung ist und in die konkav ausgeformte Aufnahmefläche 3b einliegt.

[0025] In Fig. 1 ist zwischen dem kürzeren Hebelarm 1b des Befestigungsgliedes 1 und die durch diesen Hebelarm abgedrückte Schienensohle 7c ein Zwischenstück 4 eingefügt. Im Ausführungsbeispiel weist das Zwischenstück 4 einen aus einem Steg 4a sowie den Flanschplatten 4b und 4c bestehenden Z-Querschnitt auf. Der Steg 4a dient zum Aufliegen des kürzeren Hebelarmes 1b des Befestigungsgliedes 1, während die Flanschplatte 4b zwischen die Schienensohle 7c und den Verankerungskörper 3 hineinragt. Das Zwischenstück 4 kann im einfachsten Fall aus elastischem Kunststoff hergestellt sein.

[0026] Aus Fig. 1 - obwohl diese bloß ein prinzipielles Schema darstellt - geht es klar hervor, daß der Verankerungskörper 3 einerseits die Zwischenabstützung des als doppelarmiger Hebel ausgebildeten Befestigungsgliedes 1 bildet, andererseits sowohl die Seitenverschiebung, als auch die auf die Gleismitte vertikale Versehiebung des Befestigungsgliedes 1 verhindert. Überdies verhindert der Verankerungskörper 3 durch das Abstützen der Sohle 7c der Schiene 7 auch die im Verhältnis zur Gleismzttew auftretende Querschiebung der Schiene 7 selbst, und zwar auf Kosten der Verformung der Flanschplatte 4b des Zwischenstückes 4. Die Elastizität der Lagerung der Schiene 7 wird durch die Anwendung der Einsatzplatte 5 erhöht.

[0027] Das Befestigungsglied 1 und der Verankerungskörper 3 sind am einfachsten aus Schmiedestahl zu verfertigen. Das elastische Kraftspeicherorgan ist zweckmäßig darum eine Schraubenfeder 2, damit auch zur Entfaltung einer geringen Kraft ein langer Federweg gehöre.

[0028] Der Zusammenbau der Schienenbefestigung beginnt mit dem Ablegen der Einsatzplatte 5 auf der Abstützvorrichtung 8, im allgemeinen auf der Querschwelle. Hierauf folgt das Verlegen der Schiene 7. Danach wird das Zwischenstück 4 auf die Schienensohle 7c gelegt, und mit Hilfe des Positionierungsgliedes 6 wird das elastische Kraftspeicherorgan, zweckmäßig eine Schraubenfeder 2, angeordnet. Zum Schluß wird das Befestigungsglied 1 von dem elastischen Kraftspeicherorgan her über demselben durch die Öffnung 3a des Verankerungskörpers 3 so lange durchgeschoben, bis in die in dem Verankerungskörper 3 ausgebildete Aufnahmefläche 3b die Stützfläche 1c des Befestigungsgliedes 1 einspringt oder zumindest in wahrnehmbarer Weise sicher einliegt.

[0029] Einzelheiten der erfindungsgemäßen Schienenbefestigung können unter Berücksichtigung der erörterten prinzipiellen Lösung und aufgrund derselben auch auf verschiedene Weise ausgeführt werden. Diese Art der Befestigung kann auf den geradlinigen Strecken, in den Kurven, an den Stationen und Kreuzungskunstbauten der großen Verkehr abwickelnden Eisenbahnlinien gleicherweise verwendet werden. Ihr Einbau geht schnell und leicht vor sich, ist mit geringer Kraftentfaltung durchführbar und erfordert keine Instandhaltung.

Ansprüche

1. Schienenbefestigung zur nachgiebigen Befestigung von den für Schienenfahrzeuge, insbesondere für Adhäsionsbahnen eine Zwangsbahn bildenden und im allgemeinen Kopf, Steg und Sohle aufweisenden Schienen auf der Schienenabstützvorrichtung oder auf dem Unterbau, welche Befestigung mindestens ein mit der Schienensohle in Kraftverbindung stehendes, die Verdrehung und die Verschiebung der Schiene gleicherweise verhinderndes Abdrückglied aufweist, zwischen die Schienensohle sowie den mit der Schienensohle benachbarten Teil der Abstützvorrichtung oder des Unterbaus und/ oder zwischen die Schienensohle sowie das Abdrückglied gegebenenfalls Einsatzmaterial, vorteilhaft elastisches und/oder elektrisch isolierendes Einsatzmaterial eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Abdrückglied ein als doppelarmiger Hebel ausgebildetes Befestigungsglied (1) ist, der kürzere Hebelarm (1b) des Befestigungsgliedes (1) sich auf die Sohle der Schiene (7), der längere Hebelarm (1a) auf ein den kürzeren Hebelarm (1b) auf die Schienensohle (7c) drückendes nachgiebiges Kraftspeicherorgan, zweckmäßig eine Schraubenfeder (2) stützt, das Befestigungsglied (1) aber durch einen in der Abstützvorrichtung (8) verschiebungsfrei befestigten und vorteilhaft die Sohle (7c) der Schiene (7) auch seitwärts abstützenden Verankerungskörper (3) durchgezogen ist.

2. Schienenbefestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß auf dem in Betriebszustand innerhalb des Verankerungskörpers (3) befindlichen Abschnitt des Befestigungsgliedes (1) eine konvexe oder konkave Stützfläche (1c) ausgebildet ist.

3. Schienenbefestigung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Verankerungskörper (3) eine zum Durchgang des Befestigungsgliedes (1) dienende Öffnung (3a) aufweist, der obere Teil des Inneren der Öffnung (3a) aber mit einer zum Aufsetzen des. Befestigungsgliedes (1) oder irgendeines Servoelementes geeigneten, eine im Vergleich zu dem Verankerungskörper (3) relative Verdrehung des Befestigungsgliedes (1) in der vertikalen Ebene zulassenden Aufnahmefläche (3b) versehen ist.

4. Schienenbefestigung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das den längeren Hebelarm (1a) des Befestigungsgliedes (1) stützende elastische Kraftspeicherorgan, zweckmäßig eine Schraubenfeder (2) mit einem, ihre Position im Verhältnis zu der Abstützvorrichtung (8) oder dem Unterbau bestimmenden Organ, z. B. mit einem Positionierungsglied, einem Federteller (6) usw. verbunden ist.

5. Schienenbefestigung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die zwischen die Schienensohle (7c) und den Verankerungskörper (3) eingefügte Einlage ein Zwischenstück (4) von annäherndem Z-Querschnitt ist, dessen Steg (4a) auf der Sohle (7c) der Schiene (7) aufsitzt, während eine seiner Flanschplatten (4b) zwischen die Schienensohle (7c) und den Verankerungskörper (3) hineinragt.

6. Schienenbefestigung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das zwischen die Schienensohle (7c) und den mit der Schienensohle (7c) benachbarten Teil der Abstützvorrichtung (8) oder des Unterbaus eingefügte Einsatzmaterial eine z. B. aus Holz, Gummi, Kunststoff usw. hergestellte und gegebenenfalls mit einer die Reibung erhöhenden Fläche, z. B. mit Gerippe versehene elastische und/ oder elektrisch isolierende Einsatzplatte (5) ist.

Zeichnung