Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleisbremselement, insbesondere in Verbindung mit Gleisbremsprellböcken, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Gleisbremselement der eingangs genannten Art ist aus der DE 24 53 223 bekanntgeworden. Die im Querschnitt annähernd C-förmigen Klemmplatten werden oberhalb des Schienenkopfes mit Hilfe von Spannbolzen zusammengepreßt. Im unteren Bereich weisen die Klemmplatten winkelförmige Reibelemente auf, die aus einem geeigneten Reibmaterial, zum Beispiel Bronze, bestehen. Die Reibelemente legen sich gegen die Unterseite und die Seitenflächen des Schienenkopfes. Auf dem Schienenkopf stützt sich ein sogenanntes Futterstück ab, das ebenfalls aus reibendem Material besteht und das an seiner Oberseite Schrägflächen aufweist, mit denen der obere Schenkel der Klemmplatten in Eingriff steht. Bei einer Zugspannung in den Spannschrauben wird über Keilwirkung eine Druck- und Zugkraft auf die Reibelemente ausgeübt, so daß eine entsprechende Reibkraft am Schienenkopf entsteht.
Aus der DE 834 572 oder der DE 34 22 230 sind Modifikationen eines derart beschriebenen Bremselements bekanntgeworden.
Von dem Reibungskoeffizienten abgesehen, ist die Bremswirkung eines derartigen Gleisbremselements abhängig von der Kraft, mit der die Reibelemente gegen den Schienenkopf gepreßt werden. Diese Kraft wird über den Spannbolzen eingeleitet, wobei zwischen dem Spannbolzen und einer Klemmplatte ein Doppelfederring angeordnet ist. Die einzige Möglichkeit, die Preßkraft vorzugeben, besteht in der Messung des Drehmoments, mit dem die Spannbolzen festgezogen werden. Zwischen dem gemessenen Drehmoment und der tatsächlich ausgeübten Preßkraft bestehen jedoch keine definierten Beziehungen, da das gemessene Drehmoment auch von anderen Größen abhängt, wie zum Beispiel der Reibung des Spannbolzengewindes oder der Reibung des Schraubenkopfes an der Feder usw. Kommt es zu einem Verschleiß des Reibelements, wird der verminderte Abstand zwischen den Klemmplatten durch die Schraubenfeder ausgeglichen. Hat die Feder ein ungünstiges Kraft-Weg-Verhalten, was bei den verwendeten normalerweise der Fall ist, führt der Verschleiß zu einer signifikant verringerten Preßkraft.
Der eigentliche Bremseffekt durch das Gleisbremselement erfolgt durch das Verschieben des Gleisbremselements am Schienenkopf, zum Beispiel durch einen Prellbock, der entweder relativ lose auf den Schienen aufsteht oder in dem Gleisbremselemente integriert sind. Bevor es jedoch dazu kommt, muß die Haftreibung überwunden werden, die theoretisch mindestens doppelt so groß wie die Gleitreibung ist, im praktischen Fall jedoch viel höher sein kann aufgrund der witterungsbedingten Korrosion von Schiene und bremsenden Teilen des Gleisbremselements. Für die erste Aufprallphase wirkt daher das Gleisbremselement wie ein starres Hindernis, das sich erst nach Überwindung der Haftreibung in Bewegung setzt. Dies wirkt sich in einem nicht unerheblichen Stoß auf das auffahrende Fahrzeug aus. Die beschriebene Haftreibung führt zu einem außerordentlich hohen, nicht mehr zulässigen Wert, wenn mehrere Gleisbremselemente Stoß an Stoß hintereinander angeordnet werden. Daher ist es in der Praxis üblich, die Gleisbremselemente in Abständen anzuordnen, damit bei einem Auffahrvorgang die Haftreibung der einzelnen Gleisbremselemente nacheinander überwunden wird.
Aus GB-A-2 060 095 ist ein Gleisbremselement bekanntgeworden, bei dem Spannplatten, die an der Unterseite mit Reibmaterial versehen sind, einen Schienenkopf untergreifen und mit den oberen Abschnitten gegen ein längliches Halteelement anliegen. Durchgehende Schraubenbolzen verbinden die gegenüberliegenden Spannplatten mit dem Halteelement dazwischen. In beabstandeten Ausnehmungen des Halteelements sind Tellerfederpakete angeordnet, die über Druckscheiben von Schraubenbolzen beaufschlagt sind, die in das Halteelement eingeschraubt sind. Die Tellerfederpakete wirken auf ein längliches Element unterhalb des Halteelements, das auf diese Weise gegen den zugeordneten Schienenkopf angepreßt wird. Das längliche Element bzw. ein entsprechender Einsatz im länglichen Element ist aus geeignetem Reibmaterial.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleisbremselement, insbesondere in Verbindung mit Gleisbremsprellböcken, zu schaffen, das bei gleichen Abmessungen für die verschiedensten Schienentypen geeignet ist und das die Einstellung definierter Bremskräfte erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung stützt sich die Spannvorrichtung über Klötze aus Reibmaterial an der Oberseite des Schienenkopfes ab und übt eine Zugkraft auf die Klemmplatten aus. Die Preßkraft für die Bremsbelagschicht wird daher nicht durch Keilwirkung aufgebracht, sondern, wie an sich bekannt ausschließlich durch Zugkraft an den Klemmplatten. Die Zugkraft wird von Spannbolzen aufgebracht, die auf die Klötze wirken, die auf dem Schienenkopf aufsitzen und aus Reibmaterial bestehen. Die Verstellung des Spannbolzens führt zu einer proportionalen Verstellung der Spannplatten und damit der von der Bremsbelagschicht auf den Schienenkopf ausgeübten Preßkraft. Es ist daher auf diese Weise möglich, zwischen der Preßkraft und der Druckkraft am Schienenkopf eine einfache Beziehung herzustellen, um jeweils die gewünschte Bremskraft einzustellen. Zwar kommt es in den Klemmplatten zu einer Dehnung, wenn große Zugkräfte aufgebracht werden, diese Dehnung ist jedoch im Elastizitätsbereich ebenfalls linear, so daß sich zwischen der Linearität der Spannbolzenverstellung und der Preßkraft am Schienenkopf nichts ändert.
Die erfindungsgemäße Spannvorrichtung läßt sich darüber hinaus so ausführen, daß sie auf jeden beliebigen Schienentyp anwendbar ist.
Die Klötze sind in Ausnehmungen der Futterleiste angeordnet und zwischen Spannbolzen und Klotz ist eine Druckfeder angeordnet. Der Verschleiß des Bremsbelags äußert sich in einem Federweg. Ist erfindungsgemäß eine Tellerfeder bzw. ein Tellerfederpaket als Druckfeder vorgesehen, ergibt sich ein vorteilhaftes Kraft-Weg-Verhalten. Ein mehr oder weniger großer Verschleiß führt daher nur zu einer sehr geringen Verringerung der Preßkraft der Bremsbelagschicht an dem Schienenkopf.
Durch die Erfindung wird darüber hinaus der Vorteil erhalten, daß die Preßkraft über den Weg, den der Spannbolzen zurücklegt, meßbar ist. Dies ist bei der Erfindung dadurch verwirklicht, daß der Spannbolzen hohl ist und sich ein Anzeigedorn durch den Spannbolzen bis zum Klotz erstreckt. Zwischen Spannbolzenkopf und Anzeigedorn kann sich eine Sicherung befinden, die verhindert, daß der Anzeigedorn durch den Spannbolzen hindurchfällt. Die Relativlage von Anzeigedorn und Spannbolzen ist ein Maß für den Weg, den der Spannbolzen beim Festziehen zurücklegt. Er kann außerdem dazu verwendet werden, den Verschleiß anzuzeigen. Wird beispielsweise nach dem ersten Festziehen des Spannbolzens die Position des Anzeigedorns markiert und hat der Anzeigedorn nach einem Bremsvorgang eine demgegenüber veränderte abgesenkte Position, dann ist der Abstand zwischen der Markierung und der abgesenkten Position ein Maß für den Verschleiß der Bremsbelagschicht.
Die Sicherung des Anzeigedorns im Spannbolzen verhindert, daß der Anzeigedorn durch den Spannbolzen hindurchfällt, bevor eine Montage erfolgt ist. Ein Preßsitz zwischen Anzeigedorn und Klotz ermöglicht das Festhalten des Klotzes am Spannbolzen vor der endgültigen Montage.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die Futterleiste, der Klotz, das Tellerfederpaket und der Spannbolzen einschließlich Anzeigedorn eine vormontierbare Einheit bilden, die an Ort und Stelle mit Hilfe der Klemmplatten am Schienenkopf montiert wird. Wie schon erwähnt, sorgt der Anzeigedorn dafür, daß der Klotz durch die Verbindung mit dem Anzeigedorn in der Einheit gehalten ist.
Es versteht sich, daß bei einer länglichen Ausbildung des Gleisbremselements die Futterleiste sich über die Länge der Klemmplatten erstrecken kann und mehrere Klötze im Abstand in Ausnehmungen hält, um über die Länge des Gleisbremselements einen gleichmäßigen Andruck der Bremsbelagschicht am Schienenkopf zu erhalten.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die dem Schienenkopf zugekehrte Seite der Bremsleiste im Querschnitt konvex gewölbt. Die konvexe Wölbung der Bremsleiste hat den Vorteil, daß sie mit einer definierten Fläche am Schienenkopf anliegt, und zwar nur an der Unterseite. Dies sorgt ebenfalls für definierte Bremsverhältnisse.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt im Schnitt eine erste Schiene 10 (linke Seite) und eine zweite Schiene 12 (rechte Seite) mit einem Schienenkopf 14 bzw. 16. Für beide Schienenköpfe 14, 16 ist ein identisches Gleisbremselement 18 vorgesehen. In Fig. 2 ist eine dritte Schiene 20 mit einem Schienenkopf 22 gezeigt, für die das identische Gleisbremselement 18 angewendet wird. Es ist daher universal einsetzbar. Es weist auf gegenüberliegenden Seiten des Schienenkopfes Klemmplatten 24, 26 auf, die im Querschnitt annähernd C-förmig und an den Enden durch nach innen stehende Flanschen 80, 82 Abschlüsse bilden. Ein oberer Schenkel 28 bzw. 30 der Klemmplatten 24, 26 übergreift eine Futterleiste 32, die an der Oberseite Dachflächen aufweist. Am unteren Schenkel 34, 36 der Klemmplatten 24, 26 ist eine Bremsbelagschicht 38 bzw. 40 in Form einer Bremsleiste 38 bzw. 40 durch Schrauben befestigt, wie bei 42 angedeutet. In Fig. 1 sind die Schrauben gestrichelt eingezeichnet. Wie zu erkennen, sind die Bremsleisten 38, 40, die aus einem geeigneten Reibmaterial, wie zum Beispiel Bronze, bestehen, an der Außenseite konvex gewölbt und liegen nur an der Unterseite des Schienenkopfes 14, 16 bzw. 22.
Wie in Fig. 2, linke Seite, zu erkennen, weisen die Bremsleisten Bohrungen auf, in die als erhabene Abschnitte stopfenartige Verschleißabschnitte eingesetzt sind. Die im Querschnitt kreisförmigen Verschleißabschnitte weisen an der der Klemmplatte 24 zugekehrten Seite einen Flansch 46 auf, der in einer entsprechenden Ausnehmung oder Ansenkung der Bremsleiste einsitzt. Dadurch sind die Verschleißabschnitte sicher in der Bremsleiste gehalten. Jede Bremsleiste kann in Längsrichtung beabstandet eine Reihe derartiger Verschleißabschnitte aufweisen. Sie bestehen aus einem geeigneten Kunststoffmaterial, beispielsweise Polyamid, das eine relativ hohe Druckfestigkeit aufweist. Sie stehen nur geringfügig über die gewölbte Oberseite der Bremsleisten über (siehe Fig. 1 und rechte Seite Fig. 2), bilden jedoch die einzige Anlagefläche an der Unterseite des Schienenkopfes 14, 16 bzw. 22.
Die sich über die Länge der Klemmplatten 24, 26 erstreckende Futterleiste 32 hat an der Unterseite drei im Abstand angeordnete kreisförmige Ausnehmungen 48, in denen zylindrische Klötze 50 einsitzen. Sie bestehen aus einem geeigneten Reibmaterial, beispielsweise Bronze. In die Unterseite der Klötze 50 sind stopfenartige Verschleißabschnitte 52 aus einem geeigneten druckfesten Kunststoffmaterial, beispielsweise Polyamid, eingelassen und durch Preßsitz darin gehalten. Außen vorstehende Flansche bilden als erhabene Abschnitte 54 die einzige Anlagefläche der Klötze 50 am Schienenkopf 14, 16 bzw. 22.
Oberhalb der Klötze 50 sitzen in den Ausnehmungen 48 ein Tellerfederpaket als Druckfeder 56 und eine Druckscheibe 58. Auf der Druckscheibe 58 stützt sich ein Spannbolzen 60 ab, dessen Schaft 62 in einer Gewindebohrung der Futterleiste 32 sitzt. Über die Druckscheibe 58 übt der Spannbolzen 60 einen Druck auf den Klotz 50 aus. Da die Futterleiste 32 über Schrauben 64 bzw. 66 mit den Klemmplatten 24, 26 verbunden ist, wird eine Zugkraft auf letztere aufgebracht, die zu einer Preßkraft der Bremsleisten gegen die Unterseite des Schienenkopfes 14, 16 bzw. 22 führt.
Die Spannbolzen 60 sind hohl und nehmen einen Anzeigedorn 66a auf, der bei 68 am unteren Ende im Preßsitz in einer Bohrung des Klotzes 50 einsitzt. Im Bereich des Kopfes 70 des Spannbolzens 60 sorgt eine Sicherung 72 dafür, daß der Anzeigedorn 66 nicht nach unten durch den Spannbolzen 60 fallen kann. Die Sicherung 72 besteht in einem Federring oder dergleichen, der gegen einen Absatz 74 des Spannbolzens 60 anliegt, wenn er eine vorgegebene Strecke nach unten bewegt wird.
Die Schäfte der Gewindebolzen 64, 66 erstrecken sich durch großzügig bemessene Öffnungen 76 der Spannplatten 24, 26.
Futterleiste 32, Spannbolzen 60, Druckscheibe 58, Tellerfederpaket und Klötze 50 bilden eine vormontierte Einheit, bevor das Gleisbremselement 18 am Schienenkopf 14, 16, 22 montiert wird. Die beschriebene Einheit wird auf den Schienenkopf aufgesetzt und es erfolgt das Befestigen der Klemmplatten 24, 26 mit Hilfe der Schrauben 64, 66. Durch Festziehen des Spannbolzens 60 wird, wie beschrieben, eine Preßkraft auf die Klötze 50 und die Bremsleisten aufgebracht, wobei der von dem Spannbolzen 60 zurückgelegte Weg ein Maß für diese Kraft ist. Dieser Weg kann nun durch den Anzeigedorn 66a, der auf dem Klotz 50 aufsitzt, gemessen werden.
Erfolgt nun ein Auffahrvorgang, indem beispielsweise ein von einem Fahrzeug bewegter Gleisbremsprellbock auf einer Seite gegen die Spannplatten 24, 26 andrückt, muß zunächst die Haftreibung überwunden werden. Diese wird jedoch ausschließlich durch die stopfenartigen Verschleißabschnitte bestimmt. Da diese bestimmungsgemäß einen sehr kleinen Reibungskoeffizienten haben, ist die Stoßkraft zum Inbewegungsetzen des Gleisbremselements 18 relativ klein. Eine kurze Reibstrecke genügt jedoch, um den erhabenen Bereich der Verschleißabschnitte abzutragen, so daß die Bremsleisten bzw. der Klotz 50 reibend mit dem Schienenkopf 14, 16 bzw. 22 zusammenwirken.
Nach einem derartigen Bremsvorgang ist es erforderlich, die Verschleißelemente auszutauschen.