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Die Erfindung betrifft ein System zum Befestigen einer Schiene auf einem festen Untergrund, der typischerweise durch eine Betonschwelle oder Betonplatte gebildet ist. Solche Systeme sollen kostengünstig herstellbar sein, auf einfache Weise montiert werden können und gleichzeitig über eine möglichst lange Zeit eine sichere Funktion gewährleisten.
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Aus der Praxis ist ein unter der Bezeichnung ”ECF” angebotenes Schienenbefestigungssystem bekannt, bei dem die Schiene auf der Aufstandfläche einer aus Stahl bestehenden Unterlegplatte steht. An ihren in Längsrichtung der zu befestigenden Schiene ausgerichteten Längsseiten ist die Aufstandfläche durch jeweils eine Rippe begrenzt, an der im fertig montierten Zustand der Schienenfuß seitlich geführt ist. Zusätzlich dient die Rippe als Lager für eine Spannschraube, die mit ihrem Schraubenkopf in einer in die Rippe eingeformten Aufnahme formschlüssig sitzt und mit ihrem Schaft von der Oberseite der Unterlegplatte wegweisend die Mittelschlaufe einer W-förmigen Spannklemme durchgreift. Mittels einer auf die Spannschraube geschraubten Mutter wird dann die Spannklemme so gegen die Unterlegplatte verspannt, dass über die freien Enden der Federarme der Spannklemme eine ausreichende Niederhaltekraft auf die jeweilige Seite des Schienenfußes ausgeübt wird.
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Eine ausreichende Nachgiebigkeit einer durch das System ECF gebildeten Schienenbefestigung beim Überfahren durch ein Schienenfahrzeug wird dabei durch eine elastische Zwischenlage gewährleistet, die zwischen der Unterlegplatte und einer auf dem jeweiligen festen Untergrund liegenden Tragplatte angeordnet wird.
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Um eine Anpassung der Position der Schiene an die jeweils geforderte Spurweite zu ermöglichen, ist bei dem ECF-System in die seitlich über die Aufstandfläche hinausstehenden Bereiche der Unterlegplatte jeweils eine von ihrer Oberseite zu ihrer Unterseite führende Hülsenöffnung eingeformt, in der eine als Niederhalterhülse ausgebildete Exzenterhülse sitzt. Die Exzenterhülse weist dabei an ihrem in Montagestellung oberen Ende einen Vorsprung in Form eines um die Umfangsfläche der Hülse umlaufenden Kragens auf, der in Montagestellung auf der Oberseite der Unterlegplatte aufliegt. Gleichzeitig ist die zwischen der Unterseite des Kragenvorsprungs und dem in Montagestellung unteren Ende der Exzenterhülse verbleibende Höhe so bemessen, dass im fertig montierten Zustand die Hülse auf der Traglatte steht. Durch die Hülsenöffnung der Exzenterhülse ist dabei eine Schraube gesteckt, die in einen in den festen Untergrund eingelassenen Dübel verschraubt ist und so eine Drehachse für die Hülse bildet. Durch diese Konstruktion wird einerseits erreicht, dass die Unterlegplatte über die als Niederhalter wirkende Exzenterhülse mit einer definierten Niederhaltekraft gegen den festen Untergrund verspannt ist. Andererseits lässt sich die Lage der Unterlegplatte und mit ihr die auf ihr stehende Schiene durch eine Verdrehung der Exzenterhülse quer zur Längserstreckung der Schiene ausgerichtet verschieben, um die Position der Schiene an die geforderte Spurweite anzupassen.
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Nachteilig an dem bekannten ECF-System zur Befestigung einer Schiene ist, dass die Unterlegplatte ein hohes Gewicht aufweist und auch die Freiheit bei ihrer Gestaltung durch den für ihre Herstellung verwendeten Stahlwerkstoff begrenzt ist.
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Um die Nachteile von aus Stahl bestehenden Unterlegplatten der voranstehend erläuterten Art zu vermeiden, ist vorgeschlagen worden, solche Unterlegplatten aus Kunststoff zu fertigen. Ein Beispiel für eine derartige Unterlegplatte ist in der
EP 1 950 347 A2 gezeigt. Die darin beschriebene Unterlegplatte weist auf ihrer dem festen Untergrund zugeordneten Unterseite eine Aussteifungsstruktur auf, die aus einander kreuzenden Rippen gebildet ist, welche zwischen sich jeweils ungefüllte Ausnehmungen begrenzen. Zusätzlich sind in die Unterlegplatte Durchgangsöffnungen eingeformt, durch die von der Unterseite der Unterlegplatte her eine als Spannschraube dienende konventionell geformte Sechskantschraube gesteckt werden kann, um eine Spannklemme gegen die Unterlegplatte zu verspannen. Für den Schraubenkopf der Spannschraube ist dabei eine in die Unterseite der Unterlegplatte eingeformte, ebenfalls sechskantförmig ausgebildete Aufnahme vorgesehen, in der der Schraubenkopf im fertig montierten Zustand formschlüssig sitzt.
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Die aus der
EP 1 950 347 A2 bekannte, aus Kunststoff bestehende Unterlegplatte ist dazu bestimmt, unmittelbar auf den jeweiligen festen Untergrund aufgelegt zu werden. Um einen ausreichend festen Halt zu ermöglichen, ist die bekannte Unterlegplatte an ihren Schmalseiten mit jeweils drei Durchgangsöffnungen versehen, durch die jeweils eine in den festen Untergrund einschraubbare Befestigungsschraube gesteckt wird. Weder eine Spurweitenanpassung noch eine elastische Lagerung der Schiene sind dabei vorgesehen.
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Vor dem Hintergrund des voranstehend beschriebenen Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein System zum Befestigen einer Schiene und eine Schienenbefestigung zu schaffen, die bei einfacher Montage eine weitgehende Freiheit bei der Herstellung der benötigten Bauelemente erlauben und gleichzeitig einen hohen Gebrauchswert besitzen.
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Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch ein gemäß Anspruch 1 ausgebildetes System zum Befestigen einer Schiene auf einem festen Untergrund und eine Befestigung für eine Schiene gelöst worden, die unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems hergestellt ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Systems sind in den auf Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend erläutert.
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Ein erfindungsgemäßes Schienenbefestigungssystem umfasst demnach eine aus einem Kunststoffmaterial gefertigte Unterlegplatte. Durch die Herstellung der Unterlegplatte aus Kunststoff wird einerseits eine deutliche Gewichtsersparnis gegenüber den bekannten, aus Stahl oder Gusseisen bestehenden Unterlegplatten erzielt. Zusätzlich erlaubt es die Verwendung von Kunststoff auf einfache Weise, an der Unterlegplatte Formen auszubilden, die sich mit Stahl oder ähnlichen Werkstoffen nicht abbilden lassen.
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Für die Erfindung von besonderer Bedeutung ist auch, dass die aus Kunststoff gefertigte Unterlegplatte im montierten Zustand auf einer zwischen der Unterlegplatte und dem festen Untergrund angeordneten Zwischenlage steht. Dies erlaubt es, die Elastizität einer vergleichbar großvolumigen Zwischenlage für eine möglichst genau vorausbestimmbare Nachgiebigkeit der mit dem erfindungsgemäßen System bewerkstelligten Befestigung beim Überfahren durch ein Schienenfahrzeug zu nutzen.
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Um zum einen eine möglichst gleichmäßige Abstützung der Schiene auf dem festen Untergrund zu gewährleisten, zum anderen jedoch auch den abrasiven Verschleiß der elastischen Zwischenlage zu minimieren, ist bei einem erfindungsgemäßen Befestigungssystem zusätzlich eine zwischen der Zwischenlage und dem festen Untergrund anzuordnende Tragplatte vorgesehen. Diese kann erforderlichenfalls aus vergleichbar dünnem Stahlblech oder aus einem ausreichend festen Kunststoff bestehen.
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Zusätzlich gehört zu einem erfindungsgemäßen System ein Federelement, das in an sich bekannter Weise die zum Niederhalten der zu befestigenden Schiene erforderliche Federkraft aufbringt. Zum Verspannen des Federelements ist dabei, wie ebenfalls üblich, eine Spannschraube zum Verspannen des Federelements gegen die Unterlegplatte vorgesehen.
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Schließlich umfasst das erfindungsgemäße System auch noch mindestens ein Befestigungselement zum Befestigen der Unterlegplatte an dem festen Untergrund, wobei üblicherweise mindestens zwei oder vier solcher Befestigungselemente benötigt werden, um eine erfindungsgemäß gebildete Schienenbefestigung auf dem jeweiligen festen Untergrund ausreichend sicher zu verankern.
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Durch die erfindungsgemäße Kombination einer aus Kunststoff hergestellten Unterlegplatte mit einer sie tragenden elastischen Lage steht somit ein Schienenbefestigungssystem beziehungsweise eine entsprechend zusammengesetzte Befestigung einer Schiene zur Verfügung, die aufgrund des minimierten Gewichts ihrer Einzelteile, insbesondere ihrer Unterlegplatte, nicht nur auf besonders einfache Weise montiert werden kann, sondern auch ein den praktischen Anforderungen besonders gut gerecht werdendes nachgiebiges Verhalten beim Überfahren durch ein Schienenfahrzeug zeigt.
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In die Unterlegplatte kann mindestens eine von ihrer Oberseite zu ihrer Unterseite führende Hülsenöffnung für eine Niederhalterhülse eingeformt sein, in der eine Niederhalterhülse mit Schiebesitz steckt, deren Höhe größer als die Dicke der Unterlegplatte im Bereich der ihr zugeordneten Hülsenöffnung ist und die einen von ihrer Umfangsfläche abstehenden Vorsprung aufweist, der im fertig montierten Zustand auf der Oberseite der Unterlegplatte aufliegt, wobei in diesem Fall dann das Befestigungselement dazu vorgesehen ist, durch die Hülsenöffnung der Niederhalterhülse gesteckt zu werden. Die in die Hülsenöffnung gesteckte Niederhalterhülse bewirkt bei dieser Ausgestaltung vergleichbar mit dem eingangs erläuterten Stand der Technik, dass die Unterlegplatte nur mit einer vorgegebenen Maximalkraft belastet wird. Auf diese Weise wird sicher verhindert, dass die aus Kunststoff bestehende Unterlegplatte durch Montagefehler beschädigt wird. Gleichzeitig gewährleistet die Hülse, dass die elastische Zwischenlage durch das Befestigungselement nur so weit zusammengerückt wird, wie es für einen sicheren Halt erforderlich ist. Die geforderte Elastizität der elastischen Zwischenlage steht damit auch im fertig montierten Zustand sicher zur Verfügung. Der Schiebesitz der Hülse in der ihr zugeordneten Öffnung der Unterlegplatte stellt dabei sicher, dass die Unterlegplatte jeder in Folge der Belastungen beim Überfahren eintretenden Kompression oder Expansion der Zwischenlage ungehindert folgen kann.
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Grundsätzlich eignet sich ein erfindungsgemäßes System genauso wie der Stand der Technik für eine mit Hilfe einer Exzenterhülse bewerkstelligte Spurweitenanpassung. Um diese Möglichkeit zu nutzen, kann die Niederhalterhülse als Exzenterhülse ausgebildet sein. Um dabei eine besonders einfache, den sich auf der Baustelle jeweils stellenden rauen Bedingungen gerecht werdende Kontrolle der jeweils vorgenommenen Verstellung zu ermöglichen, können an der Hülsenöffnung Rastmarken ausgebildet sein, die unter Berücksichtigung der Exzentrizität der Drehachse der Exzenterhülse in Bezug auf die zentrale Längsachse der Hülsenöffnung derart beabstandet zueinander angeordnet sind, dass bei einer Drehverstellung der Exzenterhülse um ihre Drehachse in der Hülsenöffnung durch die Rastmarken Drehpositionen der Exzenterhülse definiert sind, die einer schrittweisen Lageänderung der Unterlegplatte um einen definierten Betrag entsprechen. Indem die Niederhalterhülse ein zu den Rastmarken der Hülsenöffnung kompatibles Formelement aufweist, über das die in die ihr zugeordnete Hülsenöffnung eingesetzte Niederhalterhülse formschlüssig mit jeweils einer der Rastmarken der Hülsenöffnung verkoppelt ist, lässt sich die Lage der Unterlegplatte problemlos in einer für den Monteur ohne weiteres nachvollziehbaren Weise so verstellen, dass eine optimal maßgerechte Spurweitenanpassung ohne aufwändige Messungen erzielt wird.
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Die die jeweilige Drehstellung der Exzenterhülse festlegende Verrastung der Exzenterhülse mit der Unterlegplatte kann mittels eines an der Exzenterhülse ausgebildeten, zu der Form der Rastmarke kompatiblen Formelements erfolgen. Abhängig von der Anordnung des betreffenden Formelements und der Gestalt der Exzenterhülse können die Rastmarken beispielsweise in Form von in den die Hülsenöffnung umgebenden Randbereich der Oberseite der Unterlegplatte eingeformt sein. Dies kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn die Exzenterhülse als Niederhalterhülse ausgebildet ist, die an ihrer Umfangsfläche einen Vorsprung trägt, der im fertig montierten Zustand auf der Oberseite der Unterlegplatte aufliegt. Eine besonders sichere und verschleißsichere Fixierung ergibt sich allerdings dann, wenn die Rastmarken in die Umfangswand der Hülsenöffnung eingeformt sind.
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Unabhängig davon, wo sie angeordnet sind, können die Rastmarken als nutenförmige Ausnehmungen ausgebildet sein.
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Die Anordnung der Rastmarken kann einem bestimmten für den jeweiligen Anwendungsfall günstigen Muster folgen. So kann es unter bestimmten Umständen zweckmäßig sein, wenn die durch den Abstand zwischen zwei Rastmarken festgelegte Schrittweite der Lageänderung von Rastmarke zu Rastmarke einer bestimmten Funktion folgend zunimmt. Eine für den Monteur besonders einfach nachvollziehbare und vielseitige Verstellbarkeit ergibt sich jedoch dann, wenn die Winkelabstände zwischen zueinander benachbarten Rastmarken jeweils derart bemessen sind, dass mit jeder Drehverstellung der in der Hülsenöffnung sitzenden Exzenterhülse eine betragsmäßig gleiche Lageänderung der Unterlegplatte einhergeht.
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Ebenso trägt es zur Vereinfachung der Handhabung bei, wenn eine der Rastmarken als ”Nulllage” definiert ist, die bei der Montage einer unter Verwendung der Unterlegplatte gebildeten Befestigung einer Schiene den Ausgangspunkt für die Lageänderung der Unterlegplatte bildet.
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Zur Gewichtsersparnis und zur Erhöhung ihrer Steifigkeit trägt es auch bei, wenn in die dem festen Untergrund zugeordnete Unterseite der Unterlegplatte eine Aussteifungsstruktur eingeformt ist, die durch Rippen und zwischen ihnen vorhandene Vertiefungen gebildet ist. Dabei lässt sich dadurch, dass mindestens eine ausreichende Zahl, insbesondere alle Vertiefungen der Aussteifungsstruktur mit einem Füllstoff geschlossen sind, der Gefahr vorbeugen, dass sich unter Last die Aussteifungsstruktur in die elastische Zwischenlage drückt und diese nachhaltig beschädigt. ”Geschlossen” meint in diesem Zusammenhang jede Art von Füllung der Vertiefungen, durch die sichergestellt ist, dass bei dem fertig montiertem System im Fall der Belastung durch ein den durch das System gebildeten Befestigungspunkt überfahrendes Schienenfahrzeug die Rippen der Unterlegplatte sich allenfalls nur so gering in die elastische Zwischenlage eindrücken, dass es zu keiner bleibenden Beschädigung kommt.
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Abhängig von der Empfindlichkeit und Tragfähigkeit der elastischen Lage, auf die die Unterlegplatte aufgelegt werden soll, kann es zweckmäßig sein, lediglich einen Teil der Vertiefungen mit Füllstoff zu füllen. So bietet es sich in Fällen, in denen die Vertiefungen regelmäßig angeordnet sind, an, zwischen zwei gefüllten Vertiefungen eine oder mehrere ungefüllt zu belassen, wenn dadurch die für ein dauerhaftes elastisches Verhalten der elastischen Zwischenlage vorgegebene zulässige Flächenbelastung unter Last nicht überschritten wird. Eine besonders einfache Fertigung und besonders sichere Funktion ergibt sich allerdings dann, wenn alle Vertiefungen der Aussteifungsstruktur einer erfindungsgemäßen Unterlegplatte mit Formstoff gefüllt sind.
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Abhängig von der Belastbarkeit des Füllstoffs kann es dabei ausreichen, wenn er als dünne Schicht lediglich nach Art eines Deckels die jeweilige Vertiefung an ihrer der Unterseite zugeordneten Öffnung verschließt. In diesem Fall kann es sich bei dem Füllstoff beispielsweise um eine ausreichend starke Folie oder Platte handeln, die die Öffnung der jeweiligen Vertiefung verschließt.
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Soll jedoch eine besonders belastbare Füllung der Vertiefungen erreicht werden oder Füllstoff zusätzlich zur Schalldämmung beitragen oder eine andere zusätzliche Funktion übernehmen, kann es ebenso zweckmäßig sein, die Vertiefungen vollständig mit dem Füllstoff zu füllen oder jeweils so viel Füllstoff in die Vertiefungen zu geben, dass der Füllstoff über die die jeweilige Vertiefung begrenzenden Rippen hinaussteht. Gerade in letzterem Fall ist besonders sicher gewährleistet, dass es im praktischen Einsatz zu keiner Beschädigung der elastischen Zwischenlage durch die Rippen kommt.
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In jedem Fall kann die Füllung mit dem Füllstoff beispielsweise nach der Herstellung der Unterlegplatte in einem separaten Arbeitsschritt in die jeweilige Vertiefung eingebracht werden. Dazu kann der Füllstoff in die Vertiefungen im fließfähigen Zustand eingespritzt oder als vorgefertigtes Formelement eingesetzt werden.
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Als Kunststoff für die Herstellung der Unterlegplatte kommt beispielsweise glasfaserverstärktes Polyamid in Frage. Als Füllstoff eignet sich dagegen beispielsweise unverstärktes Polyamid.
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Ein übermäßiges Zusammendrücken der elastischen Zwischenlage bei Belastung kann auch dadurch verhindert werden, dass an der Unterseite der Unterlegplatte an ihrer Unterseite mindestens ein von der Unterseite weg weisender, als Anschlag dienender Vorsprung ausgebildet ist, durch den bei fertig montiertem System der Weg begrenzt ist, um den die Unterlegplatte bei Überfahren der Schiene durch ein Schienenfahrzeug in Folge der Elastizität der elastischen Zwischenlage einsinkt. Der betreffende Vorsprung kann dabei nach Art einer Schürze in Richtung des jeweiligen festen Untergrunds vorstehend um die Unterlegplatte umlaufen, so dass unabhängig von ihrer jeweiligen Bewegung allseitig ein Anschlag für die Absenkbewegung der Unterlegplatte gewährleistet ist. Ein solcher umlaufender Vorsprung hat den zusätzlichen Vorteil, dass er die elastische Zwischenlage gegen Verschmutzung und Nässe schützt. Genauso ist es jedoch selbstverständlich auch denkbar, an bestimmten Punkten jeweils einen separaten Vorsprung für denselben Zweck vorzusehen.
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Alternativ oder ergänzend kann die voranstehend beschriebene Funktion eines an der Unterlegplatte ausgebildeten Vorsprungs auch ein an der Tragplatte ausgebildeter Vorsprung übernehmen, der im montierten Zustand der Tragplatte in Richtung der Unterlegplatte weist und durch den bei fertig montiertem System der Weg begrenzt ist, um den die Unterlegplatte beim Überfahren der Schiene durch ein Schienenfahrzeug in Folge der Elastizität der elastischen Zwischenlage einsinkt. Gleichzeitig kann bei entsprechender Formgebung durch den Vorsprung der Tragplatte eine Aufnahme für die elastische Zwischenlage gebildet sein. Dies gilt insbesondere dann, wenn sich der betreffende Vorsprung zumindest über eine ausreichende Teillänge des Umfangs der Zwischenlage entlang ihres Randes erstreckt oder eine ausreichende Zahl von separaten Vorsprüngen an der Tragplatte angeordnet ist, die die Position der Zwischenlage festlegen.
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Die Verspannung des jeweils zum Niederhalten der Schiene benötigten Federelements kann auch bei einem erfindungsgemäßen System dadurch erfolgen, dass in die Unterlegplatte eine von der Oberseite zur Unterseite der Unterlegplatte führende Durchgangsöffnung eingeformt ist, durch die von der Unterseite her die Spannschraube steckbar ist.
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Um dabei einerseits auf einfache Weise einen sicheren Halt der Spannschraube während des Verspannens des Federelements zu gewährleisten und andererseits die elastische Zwischenlage nicht durch einen über die Unterseite der Unterlegplatte hinausstehenden Schraubenkopf zu belasten, kann auch an der Unterseite einer erfindungsgemäß ausgebildeten Unterlegplatte im Bereich der Mündung der Durchgangsöffnung eine Aufnahme eingeformt sein, in der im fertig montierten Zustand der vielkantige, insbesondere sechskantige Schraubenkopf der Spannschraube sitzt.
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Damit die mit ihrem Schraubenkopf in der Aufnahme sitzende Spannschraube auch den hohen Drehmomenten, die beim Verspannen des jeweiligen Federelements auftreten können, standhalten kann, ohne dass dazu gesonderte Metallelemente oder desgleichen in die aus Kunststoff bestehende Unterlegplatte eingesetzt werden müssen, schlägt die Erfindung gemäß einer weiteren für die Praxis wichtigen Ausgestaltung vor, dass jeder Seitenfläche des Schraubenkopfes eine an der Umfangswand der Aufnahme ausgebildete Anlagefläche zugeordnet ist. Diese Anlagefläche erstreckt sich dabei über eine Teillänge der jeweils zugeordneten Seitenfläche des Schraubenkopfes, so dass die betreffenden Seitenflächen des Schraubenkopfes im Montagezustand an der ihnen jeweils zugeordneten Anlagefläche flächig abgestützt sind.
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Gleichzeitig sind bei dieser Ausgestaltung der Erfindung die Anlagenflächen der Umfangswand beabstandet zueinander angeordnet, so dass zwischen zwei benachbarten Anlageflächen jeweils eine Ausnehmung in die Umfangswand der Aufnahme eingeformt sein kann, in deren Bereich im fertig montierten Zustand kein Kontakt zwischen dem Schraubenkopf und der Umfangswand der Aufnahme besteht. Durch eine solche Gestaltung der Aufnahme wird erreicht, dass auch unter Drehmomentbelastung zwischen den die Belastung aufnehmenden Abschnitten der Aufnahme eine Flächenberührung besteht, über die die aufzunehmenden Kräfte vergleichbar großflächig in die die Aufnahme umgebenden Abschnitte der Unterlegplatte geleitet werden.
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Auf diese Weise werden Belastungsspitzen verhindert, die bei konventionell gestalteten Aufnahmen auftreten, deren Form glatt der Form des von ihnen aufzunehmenden Schraubenkopfes entspricht. Dort ergibt sich regelmäßig aufgrund des unvermeidbaren Spiels, mit dem der Schraubenkopf in der zugeordneten Aufnahme sitzt, an den Kanten zwischen den Seitenflächen des Schraubenkopfes ein schmaler, linienförmiger Kontaktbereich, auf den die gesamte Belastung konzentriert wird. Diese Kraftkonzentration kann so hoch werden, dass sich der Schraubenkopf in das die Aufnahme umgebende Material einarbeitet und der sichere Halt des Schraubenkopfes nicht mehr gewährleistet ist. Durch die erfindungsgemäß erreichte flächige Abstützung der Seitenflächen des Schraubenkopfes tritt diese Gefahr nicht mehr auf.
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Die in einem erfindungsgemäßen System vorgesehene Unterlegplatte kann nach dem Vorbild des Standes der Technik auf ihrer Oberseite eine Standfläche für die zu befestigende Schiene aufweisen, die an ihren in Längsrichtung der zu befestigenden Schiene ausgerichteten Längsseiten durch jeweils eine Stützschulter begrenzt ist. Um dabei Toleranzen der Breite des Schienenfußes ausgleichen zu können oder eine zusätzliche Verstellbarkeit der Spurweite zu ermöglichen, kann mindestens ein Adapterstück vorgesehen sein, um einen im Montagezustand zwischen dem Fuß der zu befestigenden Schiene und der jeweiligen Stützschulter bestehenden Abstand zu überbrücken. Für eine einfache und betriebssichere lagerichtige Befestigung des Adapterstücks kann dabei an der Unterlegplatte ein Formelement vorgesehen sein, dass in Kombination mit einem an dem Adapterstück ausgebildeten komplementären Formelement einen formschlüssigen Halt des Adapterstückes an der Unterlegplatte gewährleistet.
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Um die zu befestigende Schiene auf besonders einfach zu montierende und gleichzeitig wirksame Weise auch gegenüber der Unterlegplatte federnd elastisch abzustützen, kann auf der an der Unterlegplatte vorhandenen Stützfläche eine elastische Zwischenlage aufgetragen sein. Dazu kann beispielsweise eine Schicht aus einem elastischen Formstoff auf die Stützfläche aufgespritzt werden.
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Eine weitere Minimierung des Gewichts der Unterlegplatte kann dadurch erreicht werden, dass die Unterlegplatte in Draufsicht betrachtet im Bereich der Standfläche eine Einschnürung aufweist. Die Unterlegplatte weist bei dieser Ausgestaltung in ihren in Montagestellung seitlich über die Schiene hinausstehenden Abschnitten eine größere in Längsrichtung der Schiene gemessene Breite auf als in dem Bereich, der sich unter dem Schienenfuß befindet. Auf diese Weise wird nicht nur zusätzlich Gewicht eingespart, sondern die breiteren seitlichen Abschnitte tragen auch zu einer optimierten Abstützung der Schiene gegen die beim Überfahren wirkenden Querkräfte bei.
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Die Montage des erfindungsgemäßen Systems kann dadurch vereinfacht werden, dass mindestens eine Klammer vorgesehen ist, die für die Montage ein aus der Unterlegplatte, der darunter liegenden Zwischenplatte und der unter der Zwischenplatte liegenden Tragplatte gebildetes Paket in vormontierter Stellung zusammenhält.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein System zum Befestigen einer Schiene in einer Explosionsdarstellung;
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2 das System in fertig montierter Stellung in Draufsicht;
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3 das System in fertig montierter Stellung in einer in Längsrichtung der Schiene betrachteten seitlichen Ansicht;
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4 das System in fertig montierter Stellung in einer seitlichen perspektivischen Ansicht;
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5 eine Unterlegplatte mit zugeordneten Exzenterhülsen in einer perspektivischen Ansicht von oben;
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6 die Unterlegplatte mit darin eingesetzten Exzenterhülsen in einer perspektivischen Ansicht von unten;
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7 eine Exzenterhülse in einer perspektivischen Ansicht;
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8 einen ersten vergrößerten Ausschnitt der Unterlegplatte in einer perspektivischen Ansicht von unten;
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9 einen zweiten vergrößerten Ausschnitt der Unterlegplatte in einer perspektivischen Ansicht von unten.
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Das System 1 zum Befestigen einer Schiene S auf einem festen, hier durch eine hier nicht weiter dargestellte Betonschwelle gebildeten Untergrund 2 umfasst eine aus einem Kunststoffmaterial hergestellte Unterlegplatte 3, eine unterhalb der Unterlegplatte 3 anzuordnende Zwischenlage 4 aus einem elastisch nachgiebigen Material, eine unterhalb der Zwischenlage 4 auf dem festen Untergrund 2 anzuordnende Tragplatte 5, vier Exzenterhülsen 6a, 6b, 6c, 6d, denen jeweils eine als Befestigungselement dienende Befestigungsschraube 7a, 7b, 7c, 7d zugeordnet ist, zwei Federelemente 8a, 8b, zwei Adapterstücke 9a, 9b sowie zwei Spannschrauben 10a, 10b.
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Die aus einem Kunststoffmaterial bestehende Unterlegplatte 3 weist eine in Draufsicht gesehen knochenartige, langgestreckte Gestalt auf. Ihre an jeweils eine ihrer Schmalseiten angrenzenden äußeren Bereiche 3a, 3b weisen dabei eine deutlich größere, in Richtung der Längserstreckung L der zu befestigenden Schiene S gemessene Breite B auf, als ihr mittlerer Bereich, wobei die Änderung der Breite B vom schmaleren mittleren Bereich zu den angrenzenden breiten seitlichen Bereichen 3a, 3b einen kontinuierlichen, sprungfreien Verlauf hat.
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In dem mittleren Bereich ist auf der Oberseite O der Unterlegplatte 3 eine sich in Längsrichtung L erstreckende Standfläche 3c eingeformt, die sich über die jeweilige Breite B des mittleren schmaleren Bereichs der Unterlegplatte 3 erstreckt und seitlich zu den Schmalseiten der Unterlegplatte 3 hin durch jeweils eine Schulter 3d, 3e begrenzt ist.
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An den der Standfläche 3c zugeordneten Anlageflächen der Schultern 3d, 3e ist jeweils ein in Richtung der gegenüberliegenden Schulter 3e, 3d vorstehender schwalbenschwanzartiger Vorsprung 3f ausgebildet. Auf diesen kann jeweils eines der Adapterstücke 9a, 9b mit einer komplementär geformten Ausnehmung gesetzt werden, um erforderlichenfalls einen Abstand zwischen dem auf die Standfläche 3c gesetzten Schienenfuß F der Schiene S zu überbrücken und so eine sichere seitliche Führung der Schiene S zu gewährleisten.
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In die Schultern 3d, 3e ist jeweils eng benachbart zur Standfläche 3c und mittig in Bezug auf die Erstreckung der Schulter in Längsrichtung L eine Durchgangsöffnung 3g, 3h eingeformt, die von der Oberseite O zur Unterseite U der Unterlegplatte 3 führt. Durch die Durchgangsöffnungen 3g, 3h ist von der Unterseite U der Unterlegplatte 3 herkommend jeweils eine der nach Art einer konventionellen Sechskantschraube ausgebildeten Spannschrauben 10a, 10b gesteckt. Der Schraubenkopf 10c der Spannschrauben 10a, 10b sitzt dabei jeweils in einer in die Unterseite U der Unterlegplatte 3 eingeformten, im Bereich der Mündung der jeweiligen Durchgangsöffnung 3g, 3h angeordnete Aufnahme 3i, 3j.
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Die Aufnahmen 3i, 3j sind jeweils von einer Umfangswand 3k umgeben, die einstückig mit der Unterlegplatte 3 verbunden ist. An ihren den Aufnahmen 3i, 3j jeweils zugeordneten Umfangsflächen sind an den Umfangswänden 3k jeweils sechs in gleichen Winkelabständen um das Zentrum der jeweiligen Aufnahme 3i, 3j verteilt Anlageflächen 3l ausgebildet, deren in Umfangsrichtung der jeweiligen Aufnahme 3i, 3j gemessene Länge La jeweils weniger als die Hälfte der Länge Ls der Seitenflächen 10d des Schraubenkopfes 10c beträgt. Zwischen zwei benachbarten Anlageflächen 3l ist jeweils eine Ausnehmung 3m in die jeweilige Umfangswand 3k eingeformt, die gegenüber den Anlageflächen 3l in die Umfangswand 3k zurückweichen. Dabei ist angrenzend an die eine die jeweilige Ausnehmung 3m jeweils begrenzenden Anlagefläche 3l jeweils zusätzlich eine nach Art einer Nut ausgebildete Entlastungsausnehmung 3n in die Umfangswand 3k eingeformt, während die Ausnehmung 3m zu der anderen sie begrenzenden Anlagefläche in einen relativ flachen Verlauf übergeht.
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Die regelmäßige Verteilung, die Position und die Abmessungen der Anlageflächen 3l, der Ausnehmungen 3m und der Entlastungsausnehmungen 3n der jeweiligen Aufnahme 3i, 3j sind so gewählt, dass der Schraubenkopf 10c in fertig montierter Position (8) mit seinen Seitenflächen 10d jeweils an einer der Anlageflächen 3l anliegt und jeder zwischen zwei Seitenflächen 10d vorhandenen Kanten 10e des Schraubenkopfes 10c im Bereich einer Entlastungsausnehmung 3n angeordnet ist, ohne Kontakt mit der jeweiligen Umfangswand 3k zu haben.
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Ebenso besteht im Bereich der Ausnehmungen 3m kein Kontakt zwischen dem Schraubenkopf 10c und der jeweiligen Umfangswand 3k, so dass alleine die Anlageflächen 3l die während der Montage und im praktischen Einsatz auf den Schraubenkopf 10c wirkenden Momente aufnehmen. Ein Einschneiden des Schraubenkopfes 10c im Bereich seiner Kanten 10e in das Material der Umfangswand 3k wird auf diese Weise ebenso verhindert wie ihre Zerstörung durch Überlastung.
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Dementsprechend kann die Unterlegplatte 3 die beim Verspannen der nach Art einer konventionellen, ω-förmigen Spannklemme ausgebildeten Federelemente 8a, 8b auftretenden Drehmomente problemlos aufnehmen. Zum Verspannen der Federelemente 8a, 8b werden diese so auf die Unterlegplatte 3 gesetzt, dass die ihnen jeweils zugeordnete Spannschraube 10a, 10b mit ihrem Gewindeschaft durch die Mittelschlaufe des Federelements 8a bzw. 8b greift und die freien Federarme des Federelements 8a, 8b auf dem Schienenfuß F liegen. Anschließend wird mittels jeweils einer auf den Gewindeschaft aufgeschraubten Mutter 12 die Mittelschlaufe des Federelements 8a, 8b so weit gegen die Unterlegplatte 3 gedrückt, bis eine ausreichende Niederhaltekraft auf den Schienenfuß F ausgeübt wird.
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Im Bereich ihrer Ecken ist in die Unterlegplatte 3 jeweils eine Hülsenöffnung 3o eingeformt, die von der Oberseite O zur Unterseite U der Unterlegplatte 3 führt.
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In jeder der vier Hülsenöffnungen 3o sitzt eine der aus einem in Kombination mit dem Werkstoff der Unterlegplatte 3 gut gleitfähigen und ausreichend festem Material gefertigten Exzenterhülsen 6a–6d. Diese weisen eine Durchgangsöffnung 6e auf, welche exzentrisch zur Mittelachse Me der jeweiligen Exzenterhülse 6a–6d angeordnet ist. An der äußeren Umfangsfläche der Exzenterhülsen 6a–6d ist jeweils ein sich achsparallel zur Mittelachse Me erstreckender, schmaler Rastvorsprung 6f ausgebildet, der sich jeweils über die gesamte Höhe He der Exzenterhülsen 6a–6d erstreckt. Die Exzenterhülsen 6a–6d sind dabei als Niederhalterhülsen ausgebildet, wozu sie an ihrem oberen, der Oberseite O der Unterlegplatte 3 zugeordneten Rand einen nach Art eines Kragens umlaufenden Vorsprung 6g aufweisen. Im fertig montierten Zustand liegt der Vorsprung 6g der Exzenterhülsen 6a–6d auf der Oberseite O der Unterlegplatte 3 auf.
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Die vier Hülsenöffnungen 3o sind jeweils durch eine Umfangswand 3p umgeben, die durch das Kunststoffmaterial der Unterlegplatte 3 gebildet ist. In die Umfangswand 3p sind in unregelmäßigen Winkelabständen α nach Art von Nuten ausgebildete, sich achsparallel zur Mittelachse Mh der jeweiligen Hülsenöffnung 3o erstreckende Rastmarken 3q eingeformt, deren Form komplementär zur Form des an den Exzenterhülsen 6a–6d jeweils ausgebildeten Rastvorsprungs 6f ist.
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Die Rastmarken 3q und die Hülsenöffnungen 3o sind dabei jeweils so gestaltet, dass die ihnen jeweils zugeordnete Exzenterhülse 6a–6d mit ihrem Rastvorsprung 6f mit Schiebesitz formschlüssig so in ihnen geführt ist, dass die Drehstellung der Exzenterhülse 6a–6d in der ihr zugeordneten Hülsenöffnung 3o fixiert ist, gleichzeitig aber eine in Richtung der Mittelachse Me gerichtete Relativbewegung zwischen Unterlegplatte 3 und der jeweiligen Hülse 6a–6d problemlos möglich ist.
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Bei der Montage des Systems 1 wird jeweils eine der Befestigungsschrauben 7a–7d durch die Durchgangsöffnung 6e der jeweiligen Exzenterhülse 6a–6d gesteckt und in einen in den festen Untergrund 2 eingelassenen Kunststoffdübel 11 geschraubt. Auf diese Weise bilden die Befestigungsschrauben 7a–7d jeweils eine Drehachse, um die sich die ihnen zugeordnete Exzenterhülse 6a–6d drehverstellen lässt. Unter Berücksichtigung der Exzentrizität der so geschaffenen Drehachse in Bezug auf die Mittelachse Mh der jeweiligen Hülsenöffnung 3o sind die Winkelabstände α zwischen den Rastmarken 3q so bemessen, dass bei fertig montierter Unterlegplatte 3 mit jeder Drehverstellung zwischen zwei Rastmarken eine quer zur Längserstreckung der Schiene S ausgerichtete Verschiebung der Unterlegplatte 3 um einen betragsmäßig stets gleichen Abstand einhergeht. So können die Winkelabstände α beispielsweise so ausgelegt sein, dass jede Drehverstellung der Exzenterhülsen 6a–6d die Unterlegplatte 3 für eine Spurweitenanpassung um einen Millimeter verschiebt.
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Um den Rand der Unterlegplatte 3 umlaufend ist ein von der Unterseite U wegweisender, schürzenartiger Vorsprung 3r an die Unterlegplatte 3 angeformt. Der Vorsprung 3r dient als Anschlag für die in Richtung des festen Untergrunds 2 gerichteten Bewegungen, die die Unterlegplatte 3 ausführt, wenn die auf ihr stehende Schiene S von einem hier nicht gezeigten Schienenfahrzeug befahren wird.
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In den Bereich der Unterseite U, der nicht von den Hülsenöffnungen 3o mit ihrer Umfangswand 3q und auch nicht von den Aufnahmen 3i, 3j eingenommen wird, ist eine Aussteifungsstruktur 3s in die Unterlegplatte 3 eingeformt, die aus einander unter einem rechten Winkel kreuzenden Rippen 3t und zwischen ihnen angeordneten Vertiefungen 3u gebildet sind. Die Vertiefungen 3u sind dabei mit einem leichten, jedoch formstabilen Formstoff T gefüllt. Die Formstofffüllung T schließt im Wesentlichen bündig mit der freien Oberseite der Rippen 3t ab oder steht mit einem Überstand von typischerweise mindestens 2 mm über die Oberseite der Rippen über, so dass keine scharfen Kanten der Rippen 3t mehr hervortreten.
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Um eine elastische Abfederung der Schiene S auch unmittelbar gegenüber der Unterlegplatte 3 zu bewerkstelligen, ist auf die Stützfläche 3c eine elastische Lage 3v aufgespritzt, die aus einem dauerelastischen Kunststoff besteht. Alternativ ist es auch möglich, die elastische Lage 3v durch eine vorgefertigte Platte aus elastischem Material zu bilden, die auf die Stützfläche 3c aufgelegt und mit ihr insbesondere verklebt wird.
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Die elastische Zwischenlage 4 weist in Draufsicht eine Form auf, die der von der Aussteifungsstruktur 3 eingenommenen Fläche entspricht. Dementsprechend deckt die Aussteifungsstruktur 3 im fertig montierten Zustand des Systems 1 die Zwischenlage 4 vollständig ab. Die in den Vertiefungen 3u der Aussteifungsstruktur 3s vorhandene Füllstofffüllung T stellt dabei auch unter der Last eines die Schiene S befahrenden Schienenfahrzeugs sicher, dass die Rippen 3t der Aussteifungsstruktur 3s nicht in die Zwischenlage 4 schneiden. Stattdessen ist die Unterlegplatte 3 stets so großflächig auf der elastischen Zwischenlage 4 abgestützt, dass dauerhaft eine optimale Federwirkung erhalten bleibt.
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Die auf dem festen Untergrund 2 aufliegende dünne Tragplatte 5 dient als Schutz der elastischen Zwischenlage gegen abrasiven Verschleiß sowie Schmutz und gewährleistet eine ebene Auflagefläche. Um die Lage der elastischen Zwischenlage auf der Tragplatte 5 zu sichern, ist auf der der Unterlegplatte 3 zugeordneten Oberseite der Tragplatte 5 durch einen der äußeren Form der elastischen Lage folgenden Vorsprung 5a eine Aufnahme gebildet, in der bei fertig montiertem System 1 die Zwischenlage 4 formschlüssig sitzt. Der Vorsprung 5a dient dabei zusätzlich ebenfalls als Anschlag, durch den die in Richtung des festen Untergrunds 2 gerichteten Bewegungen der Unterlegplatte 3 begrenzt sind und ein übermäßiges Zusammenpressen der elastischen Zwischenlage 4 verhindert wird.
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Die elastische Zwischenlage 4 wird auch dadurch gegen ein zu großes Zusammenpressen bei der Montage geschützt, dass die Höhe He der als Niederhalterhülsen gestalteten und im fertig montierten Zustand auf der Tragplatte 5 stehenden Exzenterhülsen 6a–6d so gewählt ist, dass die Unterlegplatte 3 auch bei fest angezogenen Befestigungsschrauben 7a–7d nur mit einer definierten Kraft gegen die elastische Zwischenlage 4 gepresst wird. Soll die betreffende Kraft sehr gering sein, so wird eine Höhe He der Exzenterhülse gewählt, die der Dicke der Unterlegplatte 3 im Bereich der Hülsenöffnungen 3o zuzüglich der Dicke der elastischen Lage im entspannten Einbauzustand abzüglich der Dicke des Vorsprungs 6g entspricht.
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Bezugszeichenliste
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- α
- Winkelabstände
- 1
- System zum Befestigen einer Schiene S
- 2
- Untergrund
- 3
- Unterlegplatte
- 3a, 3b
- äußere Bereiche der Grundplatte 3
- 3c
- Standfläche der Grundplatte 3
- 3d, 3e
- Schultern der Grundplatte 3
- 3f
- Vorsprung
- 3g, 3h
- Durchgangsöffnungen
- 3i, 3j
- Aufnahmen der Grundplatte 3
- 3k
- Umfangswand
- 3l
- Anlagefläche
- 3m
- Ausnehmung
- 3n
- Entlastungsausnehmung
- 3o
- Hülsenöffnung
- 3p
- Umfangswand
- 3q
- Rastmarke
- 3r
- Vorsprung
- 3s
- Aussteifungsstruktur
- 3t
- Rippe
- 3u
- Vertiefung
- 4
- elastische Zwischenlage
- 5
- Tragplatte
- 5a
- Vorsprung
- 6a–6d
- Exzenterhülsen
- 6e
- Hülsenöffnung
- 6f
- Rastvorsprung
- 6g
- Vorsprung
- 7a–7d
- Befestigungsschrauben
- 8a, 8b
- Federelemente
- 9a, 9b
- Adapterstücke
- 10a, 10b
- Spannschrauben
- 10c
- Schraubenkopf
- 10d
- Seitenfläche des Schraubenkopfes 10c
- 10e
- Kante des Schraubenkopfes 10c
- 11
- Kunststoffdübel
- 12
- Mutter
- B
- jeweilige Breite der Grundplatte 3
- F
- Schienenfuß
- He
- Höhe
- L
- Längsrichtung
- Me
- Mittelachse der jeweiligen Exzenterhülse 6a–6d
- Mh
- Mittelachse der jeweiligen Hülsenöffnung 3o
- O
- Oberseite der Grundplatte 3
- S
- Schiene
- T
- Formstoff
- U
- Unterseite der Grundplatte 3
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1950347 A2 [0006, 0007]
