EP2478154B1

EP2478154B1 - System zum Befestigen einer Schiene

Info

Publication number: EP2478154B1
Application number: EP10754322.5A
Authority: EP
Inventors: Winfried BÖSTERLING; Lutz Rademacher; Adrian Bednarczyk
Original assignee: Vossloh Werke GmbH
Current assignee: Vossloh Werke GmbH
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2016-01-27
Anticipated expiration: 2030-09-14
Also published as: TWI513876B; US9139959B2; EP2478154A1; PL2478154T3; AR085879A1; DE202009013569U1; UY32887A; TW201116665A; CN102498245A; WO2011032932A1; DE102009041112A1; ES2566541T3; DE102009041112B4; US20120187206A1; CN102498245B

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Befestigen einer Schiene auf einem Untergrund.
Bei der Befestigung von Schienen, die mit geringeren Lasten und Geschwindigkeiten befahren werden, wie es beispielsweise bei Straßenbahnen der Fall ist, stehen einerseits ein möglichst geringer Verschleiß und andererseits der Fahrkomfort sowie die Minimierung von Schallemissionen im Vordergrund. Gleichzeitig sollen solche Befestigungen einfach montierbar und kostengünstig herstellbar sein.
Bei in der Praxis eingesetzten Schienenbefestigungen werden diese Anforderungen dadurch erfüllt, dass die Schienen auf einem festen, beispielsweise einer Betonschwelle oder einem aus Beton gefertigten Einzelstützpunkt gebildeten Untergrund montiert werden, wobei zwischen dem Schienenfuß und dem festen Untergrund eine elastische Schicht mit definierter Nachgiebigkeit angeordnet wird. Die Nachgiebigkeit der elastischen Schicht wird dabei so gewählt, dass die Schiene beim Überfahren im Bereich der jeweiligen Befestigung dasselbe Verhalten zeigt, wie in dem von ihr frei überspannten, nicht unterstützten Bereich zwischen zwei Befestigungen. Der Schienenbefestigung kommt bei solchen Befestigungen die Aufgabe zu, die Lage der Schiene in horizontaler Querrichtung zu ihrer Längserstreckung zu sichern und ein Abheben der Schiene in vertikaler Richtung von der elastischen Lage zu verhindern.
Bei einem aus der DE 198 48 928 A1 bekannten Schienenbefestigungssystem steht die Schiene ein einem den Schienenfuß seitlich übergreifenden, im Wesentlichen C-förmigen elastischen Lagerprofil, das auf einer aus Beton bestehenden Schwelle liegt. Durch diese Anordnung soll ein geräuscharmer, gedämpfter Lauf der Straßenbahn auf der Schiene gewährleistet sein. Zum Niederhalten der Schiene werden Klemmprofile verwendet, die mittels jeweils einer in die Schwelle eingeschraubten Befestigungsschraube fixiert werden. Die Klemmprofile weisen dabei einen auf der Schwelle abgestützten Befestigungsabschnitt auf, an den ein Vorsprung angeformt ist, der im Montagezustand auf die freie Oberseite des Schienenfußes drückt. Um gleichzeitig eine Spurweitenanpassung zu ermöglichen, sind bei dem bekannten System zusätzlich trapezförmige, an seitlichen Spurkanten der Schienenauflager der Schwelle verschiebbare Spurprofile vorgesehen, die zur Schienenlängsrichtung parallele Langlöcher für die Befestigungsschrauben aufweisen. Die Spurprofile bilden auf diese Weise eine in horizontaler Richtung verstellbare Querführung der jeweils zugeordneten Schiene.
Ein anderes System für die Befestigung einer Schiene auf Schwellen ist aus der DE 28 10 618 B1 bekannt. Dieses bekannte System umfasst eine Führungsplatte, die eine Auflagefläche, mit der sie in Montagestellung auf dem Untergrund abgestützt ist, eine dem Schienenfuß der zu befestigenden Schiene zugeordnete Anlagefläche und eine von ihrer Oberseite zu ihrer Auflagefläche führende Durchgangsöffnung aufweist. Darüber hinaus ist auch bei diesem bekannten System ein durch die Durchgangsöffnung der Führungsplatte steckbares und in dem Untergrund befestigbares Spannelement vorgesehen. Schließlich gehört zu diesem bekannten System auch ein Federelement, das aus einem Federdraht gebogen ist und eine Mittelschlaufe mit parallel verlaufenden Schenkeln sowie davon abgehende Stützabschnitte aufweist. Diese Stützabschnitte sind ausgehend vom jeweils zugeordneten Schenkel der Mittelschlaufe nach außen gebogen und mit ihrem jeweiligen freien Ende im fertig montierten Zustand gegen den Fuß der zu befestigenden Schiene abgestützt. Auf diese Weise wirken die Schenkel des Federelements jeweils als Torsionsabschnitt, der in Montagestellung eine direkt auf den Schienenfuß gerichtete elastische Rückstellkraft ausübt, durch die die zu befestigende Schiene elastisch gegen die jeweilige Schwelle gedrückt wird.
Ein mit dem voranstehend beschriebenen System vergleichbares System zum Befestigen einer Schiene auf einem festen Untergrund ist aus der WO 2006/061234 A1 bekannt. Auch dieses System umfasst eine Führungsplatte, die eine Auflagefläche, mit der sie in Montagestellung auf dem Untergrund abgestützt ist, eine dem Schienenfuß der zu befestigenden Schiene zugeordnete Anlagefläche und eine von ihrer Oberseite zu ihrer Auflagefläche führende Durchgangsöffnung aufweist. Durch die Durchgangsöffnung ist ebenfalls ein Spannelement gesteckt, das an dem Untergrund befestigt und über das in Montagestellung ein aus einem Federdraht gebogenes Federelement gespannt ist. Das Federelement weist auch in diesem Fall eine Mittelschlaufe mit parallel verlaufenden Schenkeln sowie davon abgehende Stützabschnitte auf. Diese Stützabschnitte sind ausgehend vom jeweils zugeordneten Schenkel der Mittelschlaufe zunächst nach außen gebogen und dann in einem Bogenzug so wieder zurück in Richtung der Mittelschlaufe gebogen, dass sie mit ihrem jeweiligen freien Ende im fertig montierten Zustand gegen den Fuß der zu befestigenden Schiene abgestützt sind. Auch beim aus der WO 2006/061234 A1 bekannten Stand der Technik wirkt somit in Montagestellung das Federelement mit seinem freien Ende direkt auf den Fuß der zu befestigenden Schiene.
Als problematisch hat sich im praktischen Einsatz von Schienenbefestigungen der voranstehend erläuterten Art erwiesen, dass sich die Befestigungsschrauben lockern, so dass die Befestigung bereits nach vergleichbar kurzer Einsatzdauer gewartet werden muss.
Vor diesem Hintergrund bestand die von der Erfindung zu lösende Aufgabe darin, ein System für die Befestigung einer Schiene zu schaffen, das nicht nur einfach zu montieren ist, sondern gleichzeitig über eine verlängerte Einsatzdauer auch einen sicheren Halt der Schiene gewährleistet.
Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe in Bezug auf das System durch ein gemäß Anspruch 1 gestaltetes System zur Schienenbefestigung gelöst worden. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems sind in den auf Anspruch 1 rückbezogenen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßes System zum Befestigen einer Schiene auf einem Untergrund, der insbesondere durch eine aus Beton oder einem vergleichbar festen Material erzeugte Schwelle oder einen entsprechenden Einzelstützpunkt gebildet sein kann, umfasst eine Führungsplatte, ein Befestigungselement und ein Federelement.
Die Führungsplatte dient einerseits als Führung der Schiene in horizontaler Richtung. Andererseits bildet sie in Kombination mit dem Federelement in Montagestellung einen Anschlag für Bewegungen der Schiene in vertikaler Richtung.
Die Führungsplatte weist eine Auflagefläche auf, mit der sie in Montagestellung auf dem Untergrund abgestützt ist. Dabei kann die Führungsplatte entweder direkt auf dem Untergrund aufliegen oder es kann, sofern sich dies als erforderlich erweist, zwischen dem Untergrund und der Führungsplatte eine weitere Lage vorhanden sein, die beispielsweise einer elastischen Abstützung oder einem Schutz vor Verschleiß dient.
Für die seitliche, horizontale Führung der Schiene besitzt die Führungsplatte zudem eine Anlagefläche, an der in Montagestellung der Schienenfuß mit seiner Längsseite anliegt.
Schließlich ist in die Führungsplatte eines erfindungsgemäßen Systems auch noch eine von ihrer Oberseite zu ihrer Auflagefläche führende Durchgangsöffnung für ein Spannelement eingeformt, das durch die Durchgangsöffnung der Führungsplatte gesteckt wird, um in dem Untergrund befestigt zu werden.
Das Spannelement dient zum Spannen eines aus einem Federdraht gebogenen Federelements, das in Montagestellung eine elastische Niederhaltekraft auf die Führungsplatte aufbringt. Gleichzeitig wirkt das Federelement nach Art eines Anschlags, durch das die Vertikalbewegungen begrenzt sind, die die Schiene beim Überfahren durch ein Schienenfahrzeug ausführt.
Um diese Doppelfunktion zu erfüllen, weist das Federelement mindestens einen Torsionsabschnitt auf, an dessen einem Ende ein gegenüber dem Torsionsabschnitt abgewinkelt ausgerichteter erster Stützabschnitt und an dessen anderem Ende ein von dem Torsionsabschnitt abgebogener weiterer Stützabschnitt ausgebildet ist. Die Länge und die Winkelstellung des ersten Stützabschnitts in Bezug auf den Torsionsabschnitt sind dabei derart bemessen, dass in Montagestellung der erste Stützabschnitt des Federelements auf einer zugeordneten Stützfläche an der Oberseite der Führungsplatte abgestützt und das Federelement mittels des Spannelements gegen den Untergrund so verspannt ist, dass der Torsionsabschnitt eine elastische Rückstellkraft ausübt. Dementsprechend weist der erste Stützabschnitt bei entspanntem Federelement in radialer Richtung unter einem Winkel so von dem Torsionsabschnitt weg, dass er im verspannten Zustand ein Moment auf den Torsionsabschnitt ausübt, durch das der Torsionsabschnitt tordiert wird. Gleichzeitig ist die Länge des Torsionsabschnitts des Federelements so bemessen, dass der Torsionsabschnitt in Montagestellung mit seinem dem weiteren Stützabschnitt zugeordneten Ende über die Anlagefläche der Führungsplatte in Richtung der Schiene hinaus steht.
Auf diese Weise besitzt der Torsionsabschnitt eine ausreichende Länge, um im Montagezustand die erforderliche Elastizität, mit der die Führungsplatte niedergehalten wird, zu gewährleisten. Der zweite an den Torsionsabschnitt angeschlossene Stützabschnitt ist dazu so geformt, dass er in Montagestellung ebenfalls an der Führungsplatte abgestützt ist und ein Gegenlager für die Torsion des Torsionsabschnitts bildet.
Gleichzeitig bildet der über die Anlagefläche der Führungsplatte hinaus stehende Abschnitt des Torsionsabschnitts als Unterstützung einen Anschlag für die vertikalen Bewegungen der Schiene.
Durch die erfindungsgemäße Formgebung von Führungsplatte und Federelement wird somit eine in vertikaler, senkrecht zu dem jeweiligen Untergrund gerichteter Richtung elastisch nachgiebige Abstützung des Schienenfußes erreicht, bei der die auf den Schienenfuß ausgeübten Niederhaltekräfte alleine durch die Kraft bestimmt werden, mit der der über den Schienenfuß hinausstehende weitere Stützabschnitt auf den Schienenfuß drückt. Auf diese Weise ist es bei einem erfindungsgemäßen System ohne weiteres möglich, die Form der Führungsplatte und die Anordnung des Federelements so aufeinander abzustimmen, dass im unbelasteten Montagezustand allenfalls minimale, insbesondere keine Niederhaltekräfte auf den Schienenfuß ausgeübt werden.
Letzteres erweist sich dann als besonders zweckmäßig, wenn zwischen dem Schienenfuß und dem festen Untergrund eine elastische Zwischenlage eingebaut ist, die eine definierte Nachgiebigkeit der Schiene beim Überfahren der jeweiligen Befestigung gewährleistet. Zu diesem Zweck kann bei einer erfindungsgemäßen Befestigung bzw. einem erfindungsgemäßen System der Abstand der dem Schienenfuß der zu befestigenden Schiene zugeordneten Unterseite des Vorsprungs von der Aufstandfläche der Führungsplatte im Wesentlichen gleich dem Abstand der freien Oberfläche des Schienenfußes zur Oberfläche des festen Untergrundes sein.
Um die elektrische Isolierung des üblicherweise aus einem leitfähigen Federstahl gefertigten Federelements gegenüber der zu befestigenden Schiene zu gewährleisten, kann ein aus einem nicht leitenden Werkstoff bestehendes Isolatorelement vorgesehen sein, das bei aus einem erfindungsgemäßen System fertig montierten Befestigungspunkt zwischen dem Schienenfuß und dem über den Schienenfuß hinausstehenden Bereich des Federelements angeordnet ist. Um die Montage dieses Isolierelements zu erleichtern, kann das Isolierelement mit mindestens einer Rasteinrichtung versehen sein, über die es an dem ihm zugeordneten Bereich des Federelements verrastbar ist.
Die erfindungsgemäß geringen Niederhaltekräfte, die von dem Federelement im Montagezustand bei unbelasteter Schiene auf den Schienenfuß ausgeübt werden, können dadurch auf besonders einfache Weise exakt dosiert werden, dass an die Führungsplatte mindestens ein über die Anlagefläche in Richtung der zugeordneten Schiene hinausragender Vorsprung angeformt ist. Dieser ist dann so geformt und angeordnet, dass er in Montagestellung über die freie Oberseite des Schienenfußes ragt, insbesondere mit geringer oder gar keiner Niederhaltekraft auf ihr aufliegt, und als solcher den Anschlag für die vertikalen Bewegungen der Schiene bildet. Im Fall, dass die Führungsplatte aus einem nicht leitenden Material besteht, dient der Vorsprung gleichzeitig als Isolator, der das Federelement gegen den Schienenfuß isoliert. Um bei zu großen Vertikalbewegungen der Schiene Beschädigungen von der Führungsplatte fernzuhalten, kann im Bereich des Übergangs vom Vorsprung zu der Führungsplatte eine Sollbruchstelle vorgesehen sein. Nach Bruch der Sollbruchstelle dient der Vorsprung weiterhin als Isolator und stellt nach wie vor sicher, dass die von dem Federelement aufgebrachten Niederhaltekräfte großflächig auf den Schienenfuß verteilt werden.
Bei einem erfindungsgemäßen System begrenzt der mit dem weiteren Stützabschnitt im Montagezustand über den Schienenfuß stehende Bereich des Federelements somit federnd elastisch die Vertikalbewegungen, die die Schiene im Betrieb ausführt, ohne dass dabei im unbelasteten Zustand der Schiene große Niederhaltekräfte auf die Schiene ausgeübt werden. Die Schiene besitzt dementsprechend in vertikaler Richtung einen vergleichbar großen freien Federweg und ist dennoch dagegen gesichert, dass ihre bei Belastung durch ein Schienenfahrzeug ausgelösten Bewegungen zu groß werden.
Im Fall, dass der feste Untergrund durch Schwellen oder Einzelstützpunkte gebildet wird, wird die elastische Lage bevorzugt so ausgelegt, dass die Schiene sich beim Überfahren durch ein Schienenfahrzeug im Bereich der mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Systems gebildeten Befestigung zumindest annähernd genauso absinkt wie in den Bereichen zwischen zwei Schwellen, in denen sie nicht unterstützt ist.
Im Fall, dass die Führungsplatte mit dem voranstehend erläuterten, das Federelement abstützenden Vorsprung versehen ist und der Vorsprung und mit ihm die Führungsplatte in Folge einer in vertikaler Richtung gerichteten Bewegung der Schiene belastet wird, so wird diese Belastung durch das Federelement abgefedert mit der Folge, dass Belastungsstöße von dem Spannelement ferngehalten werden. Auf diese Weise ist die Gefahr, dass sich die durch das Spannelement bewirkte Verspannung der Führungsplatte auf dem festen Untergrund vorzeitig lockert, auf ein Minimum reduziert.
Mit der Erfindung steht somit ein Befestigungssystem zur Verfügung, das mit einer sehr geringen Anzahl von Bauteilen eine dauerhaft sichere Führung einer insbesondere für den Straßenbahnverkehr oder vergleichbare Anwendungen bestimmten Schienen gewährleistet. Die geringe Teilezahl macht das erfindungsgemäße System nicht nur besonders leicht montierbar, sondern erlaubt es auch, ein solches System besonders kostengünstig herzustellen.
Der über die Anlagefläche hinaus stehende Abschnitt des Torsionsabschnitts des Federelements kann als Unterstützung für den durch den optional vorhandenen Vorsprung der Führungsplatte hergestellten Anschlag dann besonders effektiv genutzt werden, wenn in Montagestellung mindestens der weitere Stützabschnitt oder der Torsionsabschnitt auf dem Vorsprung der Führungsplatte aufliegen und der Vorsprung auf seiner freien, von der Aufstandfläche der Führungsplatte abgewandten Oberseite mindestens eine Führung für den weiteren Stützabschnitt oder den Torsionsabschnitt aufweist.
Indem die Führungsplatte auf ihrer der Anlagefläche gegenüberliegenden Seite eine Stützfläche aufweist, deren in ihrer Längsrichtung gedachte Verlängerung die Anlagefläche unter einem spitzen Winkel schneidet, und an dem festen Untergrund eine Schulter ausgebildet ist, an der in Montagestellung die Führungsplatte mit ihrer Stützfläche abgestützt ist, kann auch bei einem erfindungsgemäßen System auf einfache Weise eine Spurweiteneinstellung vorgenommen werden. Dies lässt sich besonders einfach dann durchführen, wenn die Durchgangsöffnung der Führungsplatte als Langloch ausgebildet ist, dessen Längsachse achsparallel zur Längsachse der Stützfläche ausgerichtet ist. Der Lage der Führungsplatte in der der jeweils gewünschten Spurweite entsprechenden Stellung kann dabei dadurch zusätzlich gesichert werden, dass in die Oberseite der Führungsplatte Rastflächen eingeformt sind, so dass in Montagestellung das Federelement in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung der Führungsplatte in Bezug zu dem Spannelement in einer der Rastflächen abgestützt ist.
Die Führungsplatte ist bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise einem Kunststoff, hergestellt. Dies erlaubt nicht nur eine besonders kostengünstige und einfache Herstellung, sondern gestattet auch eine gegenüber dem festen Untergrund insgesamt isolierte Befestigung der Schiene.
Als Spannelement kann eine Schraube verwendet werden, deren Schraubenkopf in Montagestellung auf den Torsionsabschnitt des Federelements wirkt. Genauso können selbstverständlich ein Schraubenbolzen, auf den zum Verspannen des Federelements eine Mutter geschraubt wird, oder ein anderes zum Erzeugen ausreichend hoher Spannkräfte geeignetes Spannelement in einem erfindungsgemäßen System eingesetzt werden.
Eine besonders einfach montierbare und gleichzeitig funktionale Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse des weiteren Stützabschnitts des Federelements in derselben Ebene verläuft wie die Längsachse des Torsionsabschnitts.
Eine im Hinblick auf die federnd elastische Begrenzung der Vertikalbewegungen der Schiene besonders praxisgerechte Ausgestaltung des Federelements ergibt sich dann, wenn das Federelement einen mit Abstand zu dem ersten Torsionsabschnitt angeordneten zweiten Torsionsabschnitt aufweist, der zweite Torsionsabschnitt wie der erste Torsionsabschnitt an seinem einen Ende in einen gegenüber dem zweiten Torsionsabschnitt abgewinkelt ausgerichteten, in Montagestellung eine Torsion des zugeordneten Torsionsabschnitts bewirkenden Stützabschnitt übergeht und der zweite Torsionsabschnitt mit seinem anderen Ende an das von dem ersten Torsionsabschnitt abgewandte Ende des weiteren Stützabschnitts angeschlossen ist.
In diesem Fall weist das Federelement eine Form auf, bei der die Torsionsabschnitte und die daran angeformten Stützabschnitte spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Eine im Hinblick auf den praktischen Einsatz weiter optimierte Ausgestaltung ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass sich die Torsionsabschnitte parallel zueinander erstrecken.
Solange gewährleistet ist, dass sie im Montagezustand ein ausreichendes Torsionsmoment auf den jeweiligen Torsionsabschnitt aufbringen, können die jeweils gegenüber dem zugeordneten Torsionsabschnitt abgewinkelt ausgerichteten Stützabschnitte des Federelements jede beliebige Form haben. Eine platzsparende und gleichzeitig besonders sichere Abstützung der betreffenden Stützabschnitte ergibt sich allerdings dann, wenn sie über einen Winkelbereich von mehr als 90° gebogen sind. In diesem Fall weist das erfindungsgemäß vorgesehene Federelement eine einer klassischen S- bzw. W-förmigen Spannklemme angenäherte Form auf, bei der die Länge der zur zugeordneten Schiene weisenden Federarme jeweils so stark reduziert ist, dass der Schienenfuß nicht von ihnen berührt wird.
Sofern die Schiene über eine elastische Lage auf dem festen Untergrund abgestützt ist, kann es zur Minimierung der Schallemissionen vorteilhaft sein, wenn die elastische Lage mindestens den Schienenfuß und den Schienensteg abdeckt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:

Fig. 1: eine Befestigung einer Straßenbahnschiene in einer Explosionsdarstellung;
Fig. 2: eine für die Befestigung der Straßenbahnschiene verwendete Führungsplatte in perspektivischer Ansicht;
Fig. 3: ein für die Befestigung der Straßenbahnschiene verwendetes Federelement in perspektivischer Ansicht;
Fig. 4: das Federelement gemäß Fig. 3 in Draufsicht;
Fig. 5: das Federelement in einer seitlichen Ansicht;
Fig. 6: das Federelement in einer frontalen Ansicht;
Fig. 7: eine alternative Ausgestaltung einer Schienenbefestigung in einer perspektivischen Darstellung.

Zur Befestigung der nach Art einer Rillenschiene ausgebildeten Schiene S auf einem durch eine Betonschwelle B gebildeten festen Untergrund ist durch zwei gleichartig ausgebildete Systeme S1,S2 hergestellt, die jeweils eine Führungsplatte 1, ein Federelement 2 und als Spannelement eine Spannschraube 3 umfassen.
In die Betonschwelle B ist eine ebene Aufstandfläche 4 eingeformt, die an ihren Längsrändern mit den Längsseiten der Schwelle B zusammenstößt und an ihren Schmalseiten durch jeweils eine Schulter 5,6 begrenzt ist. Die der Aufstandfläche 4 zugeordneten, zueinander parallel verlaufenden Anlageflächen 7,8 der Schultern 5,6 treffen jeweils unter einem spitzen Winkel auf die Längsränder der Aufstandfläche 4, so dass die Aufstandfläche 4 in Draufsicht die Form eines Parallelogramms besitzt.
Die aus einem nicht leitenden, beispielsweise faserverstärkten Kunststoff hergestellte Führungsplatte 1 weist an ihrer Unterseite jeweils eine Auflagefläche 9 auf, mit der sie im Montagezustand auf der Aufstandfläche 4 der Schwelle B liegt. An ihrer dem Schienenfuß F der Schiene S zugeordneten Seite stößt die Auflagefläche 9 auf eine Anlagefläche 10, die annähernd rechtwinklig zu der Auflagefläche 9 ausgerichtet ist. Mit Ausnahme ihrer an die Oberseite 11 der Führungsplatte 1 angrenzenden Eckbereiche und eines ebenfalls an die Oberseite 11 angrenzenden Mittelbereichs erstreckt sich die Anlagefläche 10 dabei über die gesamte Höhe der Führungsplatte 1. In den betreffenden Eckbereichen ist jeweils ein in Richtung des Steges E der Schiene S weisender Vorsprung 12,13 an die Führungsplatte 1 angeformt. Die Vorsprünge 12,13 dienen dabei als zusätzlicher Schutz gegen ein Kippen der Schiene S oder der Führungsplatte 1.
Im mittig zwischen den Vorsprüngen 12,13 angeordneten Mittelbereich der Anlagefläche 10 ein ist U-förmiger Vorsprung 14 an die Führungsplatte 1 einstückig angeformt, der ebenfalls in Richtung des Steges E der Schiene S weist. Die über die Anlagefläche 10 hinaus stehende Länge des Vorsprungs 14 ist dabei deutlich größer als die entsprechende Länge der nach Art von Anschlägen geformten Vorsprünge 12,13. Im Bereich des Übergangs vom Vorsprung 14 zum Hauptkörper der Führungsplatte 1 ist eine sich längs der Anlagefläche 10 erstreckende Sollbruchstelle 27 ausgebildet, an der bei entsprechender Belastung der Vorsprung 14 von der Führungsplatte 1 abbricht.
Der Abstand Av der Unterseite der Vorsprünge 12,13,14 von der Auflagefläche 9 der Führungsplatte 1 ist jeweils mindestens so groß wie der jeweilige Abstand Af der Oberseite 15 des Schienenfußes F zu der Aufstandfläche 4 der Betonschwelle B. Auf diese Weise wird bei fertig montiertem System S1,S2 über den Vorsprung 14 bzw. eine darin geführte Mittelschlaufe des Federelements 2 jeweils allenfalls eine sehr geringe Niederhaltekraft auf den Schienenfuß F ausgeübt.
In die Oberseite des mittleren Vorsprungs 14 ist eine kehlenförmige, der U-Form des Vorsprungs 14 folgende Führungsbahn 16 eingeformt.
Im Bereich des Übergangs des Vorsprungs 14 in den Hauptkörper der Führungsplatte 1 sind zusätzlich kehlenförmige Rastflächen 17 in die Oberseite 11 der Führungsplatte 1 eingeformt, deren Ausrichtung der Ausrichtung der Vorsprünge 12-14 entspricht.
Darüber hinaus ist eine als Langloch ausgebildete Durchgangsöffnung 18 in die Führungsplatte 1 eingeformt, die von der Oberseite 11 zur Auflagefläche 9 der Führungsplatte 1 führt. Die Längsachse L18 der Durchgangsöffnung 18 ist dabei so ausgerichtet, dass sie die Anlagefläche 10 unter einem spitzen Winkel schneidet.
Des Weiteren ist in die Oberseite 11 der Führungsplatte 1 eine sich über die Länge L der Führungsplatte 1 erstreckende streifenförmige Stützfläche 19 eingesenkt.
An der der Anlagefläche 10 gegenüberliegenden Rückseite der Führungsplatte ist schließlich eine weitere Stützfläche 20 ausgebildet, die parallel zur Längsachse L18 der Durchgangsöffnung 18 und im Wesentlichen senkrecht zur Auflagefläche 9 der Führungsplatte 1 ausgerichtet ist. Über die Stützfläche 20 ist die Führungsplatte 1 an der jeweils zugeordneten Anlagefläche 7 bzw. 8 der Schultern 5 bzw. 6 der Betonschwelle 5 abgestützt. Durch Verschieben der jeweiligen Führungsplatte 1 längs der zugeordneten Anlagefläche 7,8 lässt sich dabei die Lage der Schiene in Breitenrichtung BR zwecks Einstellung der Spurweite des Gleises verstellen, zu dem die Schiene S gehört. Der Stellweg dieser Verstellung ist durch die Länge der Durchgangsöffnung 18 begrenzt.
Bei der Spannschraube 3 der Systeme S1,S2 handelt es sich jeweils um eine konventionelle Schwellenschraube. Für ihre Befestigung ist in der Schwelle B jeweils eine Öffnung 21 vorgesehen, in der ein hier nicht dargestellter Kunststoffdübel sitzt.
Das Federelement 2 weist ein spiegelsymmetrische, einem W angenäherte Form auf und umfasst zwei parallel zueinander angeordnete Torsionsabschnitte 22,23, die an ihrem einen Ende jeweils in einen Stützabschnitt 24,25 und an ihrem anderen Ende über einen weiteren Stützabschnitt 26 miteinander verbunden sind. Die erstgenannten Stützabschnitte 24,25 sind dabei jeweils gegenüber dem zugeordneten Torsionsabschnitt 22,23 nach unten abgewinkelt von dem jeweiligen Torsionsabschnitt 22,23 abgebogen und umgreifen jeweils kreisbogenförmig einen Winkelbereich von ca. 180°. Genauso ist auch der die Torsionsabschnitte 22,23 miteinander verbindende Stützabschnitt 26 halbkreisförmig ausgebildet. Jedoch verläuft seine Längsachse L26 in derselben Ebene, wie die Längsachsen L22,L23 der Torsionsabschnitte 22,23, wogegen die Längsachsen L24 und L25 der Stützabschnitte 24,25 die durch die Längsachsen L22,L23 aufgespannte Ebene unter einem spitzen Winkel durchstoßen. Gemeinsam mit den Torsionsabschnitten 22,23 bildet der Stützabschnitt 26 die Mittelschlaufe des Federelements 2.
Der Schienenfuß F und der Steg E der Schiene sind vollständig mit einer Lage G aus einem elastischen Material bedeckt. Dieses gewährleistet bei fertig montierter Befestigung der Schiene S einerseits eine definierte Nachgiebigkeit und andererseits eine minimierte Schallemission beim Überfahren der Schiene S.
Zur Montage der Befestigung wird die Schiene S mit ihrem Schienenfuß F mit der elastischen Lage G bekleideten Schienenfuß auf die Aufstandfläche 4 der Schwelle B gesetzt. Anschließend werden die Führungsplatten 1 der Systeme S1,S2 so positioniert, dass bei ordnungsgemäßer Einhaltung der vorgeschriebenen Spurweite die Schiene S seitlich im Wesentlichen spielfrei zwischen den Schultern 5,6 der Schwelle B geführt ist. Der Schienenfuß F liegt dabei mit seinen Längsseiten an der Anlagefläche 10 der Führungsplatten 1 an. Anschließend werden die Federelemente 2 so auf die Führungsplatten 1 gesetzt, dass ihre freien Stützabschnitte 24,25 auf der Stützfläche 19 der Führungsplatte 1 sitzen. Dabei ist die Länge der Torsionsabschnitte 22,23 des Federelements 1 so gewählt, dass die Torsionsabschnitte 22,23 und der sie miteinander verbindende Stützabschnitt 26 über die Anlagefläche 10 hinaus stehend in der in den Vorsprung 14 eingeformten Führungsbahn 16 geführt sind.
Anschließend wird die jeweilige Spannschraube 3 in die ihr jeweils zugeordnete Öffnung 21 der Schwelle S eingeschraubt, bis über den Schraubenkopf der Spannschraube 3 das jeweilige Federelement 2 soweit gegen die ihm zugeordnete Führungsplatte 1 gedrückt ist, dass über die mit dem Niederdrücken einhergehende Tordierung der Torsionsabschnitte 22,23 eine ausreichende elastische Niederhaltkraft auf die Führungsplatten 1 wirkt. Bewegt sich die Schiene S beim Überfahren durch ein Schienenfahrzeug in vertikaler Richtung senkrecht zur Aufstandfläche 4 und stößt dabei gegen einen der Vorsprünge 12-14, so wird dieser Stoß durch die Federelemente 2 elastisch aufgenommen. Die jeweilige Spannschraube 3 der Systeme S1,S2 wird so vor übermäßigen Stößen geschützt, so dass der Gefahr einer vorzeitigen Lockerung der Befestigung sicher vorgebeugt ist.
Kommt es bei der Montage oder im laufenden praktischen Einsatz zu einer hohen Belastung des Federelements 2, so bricht der Vorsprung 14 an der Sollbruchstelle ab, so dass die Mittelschlaufe des Federelements 2 auf dem Schienenfuß F abgestützt ist. Die Sollbruchstelle gewährleistet somit, dass auch bei einem über die dem Vorsprung 14 eigene Elastizität hinausgehenden Belastung beispielsweise in Folge einer besonders großen Bewegung des Schienenfußes in vertikaler Richtung diese Belastung von der Befestigung der Führungsplatte 1 ferngehalten und federnd abgefangen wird.
In Fig. 7, die eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schienenbefestigung zeigt, sind den bei dieser Befestigung eingesetzten Bauteilen, die auch bei der voranstehend beschriebenen Befestigung eingesetzten Bauteilen verwendet worden sind, dieselben Bezugszeichen zugeordnet worden wie in den Figuren 1 bis 6.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Befestigung der Schiene S sind, wie bei der in Fig. 1 dargestellten Befestigung, zwei Systeme S3,S4 verwendet worden, von denen das eine auf der einen und das andere auf der anderen Seite der Schiene S angeordnet ist. Das auf der linken Seite von Fig. 7 dargestellte System S3 befindet sich in fertig montierter Stellung, während das auf der rechten Seite angeordnete System S4 in Vormontagestellung gezeigt ist.
Die Systeme S3,S4 umfassen jeweils ein Federelement 2, ein als Spannschraube ausgebildetes Spannelement 3, eine Führungsplatte 30 und ein Isolatorelement 31. Im Unterschied zur bei den Systemen S1,S2 vorgesehenen Führungsplatte 1 ist an die Führungsplatte 30 kein mit den Vorsprüngen 12,13 oder 14 vergleichbares Formelement angeformt, so dass die Führungsplatten 30 durch ihre Anlagefläche 10 in Richtung der Schiene S begrenzt sind. Bei den Systemen S3,S4 liegt somit der weitere Stützabschnitt 26 und die dem Stützabschnitt zugeordneten Endbereiche der Torsionsabschnitte 22,23 des jeweiligen Federelements 2 nicht auf einem im Ursprungszustand fest mit der jeweiligen Führungsplatte verbundenen Vorsprung auf, sondern stehen frei über die jeweilige Führungsplatte 30 in Richtung der Schiene S vor. Da jedoch die Torsionsabschnitte 22,23 auch bei dieser Ausgestaltung nach wie vor über den größten Teil ihrer Länge auf der Führungsplatte 30 abgestützt sind, werden auch bei den Systemen S3,S4 im fertig montierten Zustand vom jeweiligen Federelement 2 bei unbelasteter Schiene S nur minimierte Niederhaltekräfte auf den mit der elastischen Lage G bedeckten Schienenfuß F ausgeübt.
Das aus einem nicht leitenden Werkstoff hergestellte Isolatorelement 31 ist zwischen dem Schienenfuß F und dem oberhalb von ihm angeordneten weiteren Stützabschnitt 26 positioniert und mittels einer Rastverbindung 32 unverlierbar, jedoch lösbar mit dem Stützabschnitt 26 verkoppelt. Auf seiner dem Schienenfuß F zugeordneten Seite weist das Isolatorelement 31 eine ebene Auflagefläche auf, über die die von dem Federelement 2 aufgebrachten, geringen Kräfte gleichmäßig verteilt auf die elastische Lage G aufgebracht werden. Die Funktion des Isolatorelements 31 entspricht insoweit der Funktion des bei den Systemen S1,S2 vorgesehenen Vorsprungs 14, nachdem der Vorsprung 14 in Folge eines Bruchs der Sollbruchstelle 27 von der jeweiligen Führungsplatte 1 getrennt worden ist.
Um eine positionsgenaue Vormontage der Systeme S3,S4 zu erleichtern, sind in die von der Anlagefläche 10 abgewandten Seite der Führungsplatten 30 nach oben und zur von der Schiene S abgewandten Seite offene Ausnehmungen 33 eingeformt. In diesen Ausnehmungen 33 sitzen, wie im rechten Teil der Fig. 7 gezeigt, in Vormontagestellung die Enden der ersten Stützabschnitte 24,25 der Federelemente 2.

Die Erfindung betrifft somit ein eine Führungsplatte 1,30, ein Befestigungselement 3 und ein Federelement 2 umfassendes System S1,S2 für die Befestigung einer Schiene S auf einem festen Untergrund B. Die Führungsplatte 1,30 dient dabei als Führung der Schiene S in horizontaler und als Anschlag für Bewegungen der Schiene S in vertikaler Richtung. Dazu weist die Führungsplatte 1,30 eine Anlagefläche 10 auf, an der in Montagestellung der Schienenfuß F mit seiner Längsseite anliegt. An die Führungsplatte 1,30 ist optional mindestens ein über die Anlagefläche 10 in Richtung der zugeordneten Schiene S hinausragender Vorsprung 14 angeformt, der mit minimierter Niederhaltekraft auf der Schiene S liegt und als solcher den Anschlag für die vertikalen Bewegungen der Schiene S bildet. Das auf der Führungsplatte 1,30 aufliegende Federelement 2 ist so gestaltet und im Montagezustand auf der zugeordneten Führungsplatte 1,30 abgestützt, dass es im Wesentlichen keine Niederhaltekraft auf die Schiene S ausübt, sondern lediglich die Führungsplatte 1,30 elastisch gegen das für ihre Befestigung eingesetztes Spannelement 3 abstützt. Das Federelement 2 weist dazu eine W- oder S-förmige Gestalt auf und ragt mit einem aus den beiden Torsionsabschnitten 22,23 und dem zwischen ihnen liegenden Stützabschnitt 26 Mittelschlaufenabschnitt so weit über den Schienenfuß F, dass der Schienenfuß F, wenn er in vertikaler Richtung von dem festen Untergrund B nach oben wegbewegt wird, von dem Federelement 2 federnd gehalten wird.

BEZUGSZEICHEN

1,30	Führungsplatte
2	Federelement
3	Spannschraube (Spannelement)
4	Aufstandfläche der Schwelle B
5,6	Schultern der Schwelle B
7,8	Anlageflächen der Schultern 5,6
9	Auflagefläche der Führungsplatte 1,30
10	Anlagefläche der Führungsplatte 1,30
11	Oberseite der Führungsplatte 1,30
12,13	Vorsprünge der Führungsplatte 1
14	U-förmiger Vorsprung der Führungsplatte 1
15	Oberseite des Schienenfußes F
16	Führungsbahn des Vorsprungs 14
17	Rastflächen der Führungsplatte 1,30
18	Durchgangsöffnung der Führungsplatte 1,30
19	Stützfläche der Führungsplatte 1,30
20	rückwärtige Stützfläche der Führungsplatte 1,30
21	Öffnung der Schwelle
22,23	Torsionsabschnitte des Federelements 3
24,25,26	Stützabschnitte des Federelements 3
27	Sollbruchstelle
30	Führungsplatte
31	Isolatorelement
32	Rastverbindung
33	Ausnehmungen
Av	Abstand der Unterseite der Vorsprünge 12,13,14 von der Auflagefläche 9 der Führungsplatte 1,30
Af	Abstand Af der Oberseite 15 des Schienenfußes F zu der Aufstandfläche 4 der Betonschwelle B
B	Betonschwelle
BR	Breitenrichtung
E	Steg der Schiene S
F	Schienenfuß der Schiene S
G	elastische Lage
L	Länge der Führungsplatte 1,30
L18	Längsachse der Durchgangsöffnung 18
L22,L23	Längsachsen der Torsionsabschnitte 22,23
L26	Längsachse des Stützabschnitts 26
L24,L25	Längsachsen der Stützabschnitte 24,25
S	Schiene
S1, S2	Systeme zur Befestigung der Schiene S

Claims

System zum Befestigen einer Schiene (S) auf einem Untergrund,
- mit einer Führungsplatte (1,30), die eine Auflagefläche (9), mit der sie in Montagestellung auf dem Untergrund abgestützt ist, eine dem Schienenfuß (F) der zu befestigenden Schiene (S) zugeordnete Anlagefläche (10) und eine von ihrer Oberseite (11) zu ihrer Auflagefläche (9) führende Durchgangsöffnung (18) aufweist,

- mit einem durch die Durchgangsöffnung (18) der Führungsplatte (1,30) steckbaren und in dem Untergrund befestigbaren Spannelement (3) und

- mit einem in Montagestellung mittels des Spannelements (3) gegen den Untergrund verspannten, aus einem Federdraht gebogenen Federelement (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (2)
- mindestens einen in Montagestellung eine elastische Rückstellkraft ausübenden Torsionsabschnitt (22,23) aufweist,
- an dessen einem Ende ein gegenüber dem Torsionsabschnitt (22,23) abgewinkelt ausgerichteter, in Montagestellung auf einer zugeordneten Stützfläche (19) an der Führungsplatte (1,30) abgestützter erster Stützabschnitt (24,25) und

- an dessen anderem Ende ein von dem Torsionsabschnitt (22,23) abgebogener weiterer Stützabschnitt (26) ausgebildet ist,
- der in Montagestellung ebenfalls an der Führungsplatte (1,30) abgestützt ist und ein Gegenlager für die Torsion des Torsionsabschnitts (22,23) bildet,

- wobei der Torsionsabschnitt (22,23) in Montagestellung mit seinem dem weiteren Stützabschnitt (26) zugeordneten Ende über die Anlagefläche (10) der Führungsplatte (1,30) in Richtung der Schiene (S) hinaus steht.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsplatte (1) mindestens einen über die Anlagefläche (10) in Richtung der zugeordneten Schiene (S) hinausragenden Vorsprung (12-14) aufweist, der in Montagestellung über die freie Oberseite (15) des Schienenfußes (F) ragt.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Montagestellung mindestens der weitere Stützabschnitt (26) oder der Torsionsabschnitt (22,23) auf dem Vorsprung (14) der Führungsplatte (1) aufliegen und der Vorsprung (14) auf seiner Oberseite mindestens eine Führung (16) für den weiteren Stützabschnitt (26) oder den Torsionsabschnitt (22,23) aufweist.
System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsplatte (1,30) auf ihrer der Anlagefläche (10) gegenüberliegenden Seite eine Stützfläche (20) aufweist, deren in ihrer Längsrichtung gedachte Verlängerung die Anlagefläche (10) unter einem spitzen Winkel schneidet, und dass an dem festen Untergrund eine Schulter (5,6) ausgebildet ist, an der in Montagestellung die Führungsplatte (1,30) mit ihrer Stützfläche (20) abgestützt ist.
System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsöffnung (18) der Führungsplatte (1,30) als Langloch ausgebildet ist, dessen Längsachse (L18) achsparallel zur Längsachse der Stützfläche (20) ausgerichtet ist.
System nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Oberseite (11) der Führungsplatte (1,30) Rastflächen (17) eingeformt sind und dass in Montagestellung das Federelement (2) in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung der Führungsplatte (1,30) in Bezug auf das Spannelement (3) in einer der Rastflächen (17) abgestützt ist.
System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsplatte (1,30) aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist.
System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (3) eine Schraube ist, deren Schraubenkopf in Montagestellung auf den Torsionsabschnitt (22,23) des Federelements (2) wirkt.
System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (L26) des weiteren Stützabschnitts (26) des Federelements (2) in derselben Ebene verläuft wie die Längsachse (L22,L23) des Torsionsabschnitts (22,23).
System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (2) einen mit Abstand zu dem ersten Torsionsabschnitt (22) angeordneten zweiten Torsionsabschnitt (23) aufweist, dass der zweite Torsionsabschnitt (23) wie der erste Torsionsabschnitt (22) an seinem einen Ende in einen gegenüber dem zweiten Torsionsabschnitt (23) abgewinkelt ausgerichteten, in Montagestellung eine Torsion des zugeordneten Torsionsabschnitts (23) bewirkenden Stützabschnitt (25) übergeht und dass der zweite Torsionsabschnitt (23) mit seinem anderen Ende an das von dem ersten Torsionsabschnitt (22) abgewandte Ende des weiteren Stützabschnitts (26) angeschlossen ist.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Torsionsabschnitte (22,23) parallel zueinander erstrecken.
System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils gegenüber dem zugeordneten Torsionsabschnitt (22,23) abgewinkelt ausgerichtete Stützabschnitt (24,25) über einen Winkelbereich von mehr als 90° gebogen ist.
System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine aus einem festen Material gebildete Schwelle (B) oder Einzelstützpunkt umfasst, die den festen Untergrund bildet.
System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (14) einstückig an die Führungsplatte (1) angeformt ist.
System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Übergangs von dem Vorsprung (14) zum Hauptkörper der Führungsplatte (1) eine Sollbruchstelle (27) ausgebildet ist.