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WO1999037861A1 - Bundschwellenschraube - Google Patents

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WO1999037861A1
WO1999037861A1 PCT/EP1999/000404 EP9900404W WO9937861A1 WO 1999037861 A1 WO1999037861 A1 WO 1999037861A1 EP 9900404 W EP9900404 W EP 9900404W WO 9937861 A1 WO9937861 A1 WO 9937861A1
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collar
thread
screw
cylindrical
sleeper
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PCT/EP1999/000404
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Ulrich E. Kritzler
Walter Von Der Wettern
Original Assignee
Guss-Ring Gmbh & Co. Vertriebs-Kg
Gebr. Von Der Wettern Gmbh
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/62Rail fastenings incorporating resilient supports
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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    • E01B9/00Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/02Fastening rails, tie-plates, or chairs directly on sleepers or foundations; Means therefor
    • E01B9/04Fastening on wooden or concrete sleepers or on masonry without clamp members
    • E01B9/10Screws or bolts for sleepers
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01BPERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/02Fastening rails, tie-plates, or chairs directly on sleepers or foundations; Means therefor
    • E01B9/04Fastening on wooden or concrete sleepers or on masonry without clamp members
    • E01B9/14Plugs, sleeves, thread linings, or other inserts for holes in sleepers
    • E01B9/18Plugs, sleeves, thread linings, or other inserts for holes in sleepers for concrete sleepers

Definitions

  • the present invention relates to a collar tie screw for fastening a rail base on a reinforced concrete support plate and / or reinforced concrete tie.
  • ballast-free superstructure is increasingly being used for high-speed railways, trams and subways, in which the track systems are laid on concrete foundations (concrete slabs, longitudinal concrete beams, concrete sleepers).
  • This ballastless superstructure offers the advantage of a low-maintenance road with high availability.
  • ballastless superstructure with its low-maintenance or maintenance-free route with high availability are undisputed.
  • the present invention has therefore set itself the task of providing a generally usable collar sleeper screw, which is used to fasten the rail support points and is not destroyed by the occurrence of the dynamic stress, but rather absorbs this dynamic stress by shock-absorbing springback.
  • the loads on the train journey are to be absorbed and the reaction forces from the deflection process are to be compensated equally.
  • a collar sleeper screw with a sleeper screw thread at the lower end a central part which is cylindrical or oval and has no thread, an upper part which is cylindrical and has a machine thread, an upper tip which acts as a polygonal head or polygonal imbus is configured, an optionally eccentrically designed plastic collar bushing fitting around the central cylindrical or oval part of the screw, a spiral spring fitting around the cylindrical part of the screw and a stop nut fitting on the machine thread.
  • the sleeper screw thread preferably corresponds to the standard of European railways, but differently dimensioned sleeper screw threads can also be used.
  • the metric thread also preferably corresponds to the standard of the European railways, but other thread designs can also be used here, for example metric and inch threads.
  • the plastic collar bushing can also be designed eccentrically, so that a change in position of the rail support can be brought about by turning.
  • the socket is from one - 4 -
  • the upper tip of the collar tie screw is preferably designed as a hexagon head, but can also be configured as a hexagon headbus.
  • Polygonal heads and polygonal bus tips, for example square heads or square bus tips are possible in principle, but less suitable for practical use and the standard tools available there.
  • the spiral spring is preferably ground at right angles on its top and bottom, so that a full-surface support on the socket on the one hand and the stop nut on the other hand is ensured.
  • the coil spring has the task of applying a defined contact pressure from the collar tie screw via the coil spring and bush to a rail support part to be fastened.
  • the coil spring should never be “clamped” so that it can cushion the dynamic stress during operation.
  • the required and definable contact pressure is applied to the rail support point via the stop nut and the defined spring tension of the spiral spring. Any height adjustment to be carried out on the rail support can be carried out using a longer or shorter spiral spring, without the collar tie screw having to be changed. It is only important to ensure that the contact pressure to be defined is set correctly.
  • the spring is guided over the cylindrical part of the collar sleeper screw without damaging the thread in the upper part of the collar sleeper screw.
  • the coil spring is 5 -
  • the stop nut which has the task of ensuring a defined contact pressure on the coil spring and thus on the collar bushing, is designed in such a way that it cannot come loose by itself. This is preferably done by an inserted plastic ring in the upper part, which is smaller in diameter than the machine thread in the upper part of the collar tie screw. When the nut is screwed onto the collar tie screw, the plastic ring presses into the thread without damaging it. An automatic loosening of the stop nut is not possible even with dynamic loads.
  • stop nut can also be cranked in the upper area and thereby prevented from loosening independently.
  • this configuration has the disadvantage that the threaded part on the collar tie screw is damaged or even destroyed, and thus reuse is no longer possible.
  • the collar tie screw is connected to the substrate by screwing it into a correspondingly prefabricated borehole and / or a corresponding dowel made of plastic or similar suitable materials with synchronous thread or shaft diameters.
  • the new collar sleeper screw is therefore universally applicable and can therefore easily replace types of collar sleeper screws previously used.
  • Figure 1 shows the individual parts in a side view.
  • Figure 2 shows the same parts in an oblique side view.
  • Figure 3 shows the collar tie screw in the installed state. n figures means each
  • the threshold screw thread The middle part, which is cylindrical or oval and has no thread.
  • the upper part which is cylindrical and has a machine thread.
  • An upper tip which is designed as a hexagon.
  • a spiral spring and the stop nut that fits on the machine thread.

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Abstract

Die Bundschwellenschraube ist versehen mit einem Schwellenschraubengewinde (1) am unteren Ende, einem mittleren Teil (2) der zylindrisch oder oval ausgestaltet ist und kein Gewinde aufweist, einem oberen Teil (3), der zylindrisch ausgestaltet ist und ein Maschinengewinde aufweist, einer oberen Spitze (4), die als Vielkantkopf oder Vielkantimbus ausgestaltet ist, einer gegebenenfalls exzentrisch ausgestalteten, um den mittleren zylindrischen Teil (2) der Schraube passenden Kunststoffkragenbuchse (5), einer um den zylindrischen oder ovalen Teil der Schraube passenden Spiralfeder (6) und einer auf das Maschinengewinde passenden Stopmutter (7).

Description

Bundschwellenschraube
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Bundschwellenschraube zur Befestigung eines Schienenstützpunktes auf einer Stahlbetontrageplatte und/oder Stahlbetonschwelle.
Im öffentlichen und nichtöffentlichen (beispielsweise Privatbahnen und Hafenbahnen) Schienenverkehr, dem Straßen- und U-Bahnbau und insbesondere beim Ausbau von Hochgeschwindigkeitsverbindun- gen im Bahnverkehr besteht ein großer Bedarf an preiswerten Lösungen für die Befestigung von Schienen. Für Hochgeschwindigkeitsbahnen, Straßen- und U-Bahnen kommt in zunehmendem Maße ein schotterloser Oberbau zur Anwendung, bei dem die Gleisanlagen auf Fundamenten aus Beton (Betontragplatten, Betonlängs- balken, Betonschwellen) verlegt werden. Dieser schotterlose Oberbau (Feste Fahrbahn) bietet den Vorteil eines unterhaltungsarmen Fahrweges mit hoher Verfügbarkeit .
Der Ausbau von Hochgeschwindigkeitsverbindungen im Bahnverkehr bringt es mit sich, daß alle Bahnverwaltungen nach preiswerten Lösungen für schotterlos,en Oberbau suchen. Dabei sind die Vorteile des schotterlosen Oberbaus mit seinem unterhaltsarmen bzw. unterhaltsfreien Fahrweg mit hoher Verfügbarkeit unbestritten.
Bei den Systemen von "Fester Fahrbahn" für Schienenfahrzeuge ist bekannt, daß auf durchgängig bewerten oder unbewerten Tragplatten, Schienen auch direkt, also ohne Zwischenschaltung von Schwellen montiert werden können. Bei diesen bekannten Systemen werden die Schienenbefestigung in einer zweckbezogenen, dafür speziell gefertigten Betonsicke befestigt. Die seitlichen Flanken dieser Sicke übertragen die Seitenführungskräfte aus dem Schienenfuß über die sogenannte Winkelführungsplatte oder ähnliche Elemente in die Betonflanken der Sicke, wodurch eine Aufnahme der Seitenführungskräfte aus der Schiene in den Beton gewährleistet wird. Diese Systeme erfordern einen kosten- und aufwandsbezogenen hohen Aufwand bei der geometriegerechten Fertigung des Stahlbetontragwerkes (Tragplatte/Längsbalken) .
Alle Systeme fester Fahrbahn erfordern eine elastische Lagerung der Schienen auf dem Stützpunkt, wobei eine Federkennziffer cstat von ca. 5 kN/mm bis ca. 40 kN/mm angestrebt wird. Diese elastische Lagerung der Schienen ermöglicht das fahrdynamisch erforderliche Einfedern der Schiene über dem Stützpunkt. Ein Ausfedern ohne stoß- bzw. schlagartige negative Belastung der Stützpunktbefestigung ist bei den bekannten Systemen gar nicht oder mit hohem Kostenaufwand möglich. Als Folge ungenügender Ausfederung sind Schäden an vorgenannten Systemen bekannt .
Stoßdämpfende Rückfederungsmöglichkeit einzelner Bauteilkomponenten der bekannten Schienenstützpunkte sind also nicht möglich. Dies führt infolge der Verwendung von elastomeren Unterlagsplatten zu Beschädigungen des Befestigungspunktes .
Bei anderen bekannten Systemen "Fester Fahrbahn" werden auf horizontal unprofilierte Stahlbetontragplatten Schienenbefestigungen mit ebener Unterfläche unter Zwischenschaltung elastischer und plastischer Kunststoffteile aufgelegt und mit einem Dübelsystem auf der Stahlbetonplatte verschraubt . Auch diese Systeme weisen im allgemeinen keine stoßdämpfende Rückfederungs- möglichkeit auf, die dem Einfederungsverhalten äquivalent sind. Es kann somit zu Beschädigungen des Befestigungspunktes kommen. Eine Ausnahme hiervon bildet das System gemäß der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung 197 02 052.6, bei welchem die Seitenführungskräfte der Schienen und der mit ihnen verbundenen Stahlplatte von einer praktisch senkrechten, außenseitigen Aufkantung des Betonkörpers aufgenommen werden und wobei das Auflagern für die Schienenbefestigung planeben ausge- - 3 -
staltet ist, wobei zwischen der Stahlplatte und der seitlichen Aufkantung eine Kunststoffschicht eingebaut ist, deren Dicke der Feinjustierung der Schiene angepaßt wird.
Die vorliegende Erfindung hat sich somit die Aufgabe gestellt, eine generell einsetzbare Bundschwellenschraube zur Verfügung zu stellen, welche zur Befestigung der Schienenstützpunkte dient und durch Auftreten der dynamischen Beanspruchung nicht zerstört wird, sondern diese dynamische Beanspruchung durch stoßdämpfende Rückfederung abfängt . Insbesondere sollen die Belastungen bei Zugfahrt aufgenommen und gleichermaßen die Reaktionskräf e aus dem Einfederungsvorgang kompensiert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bundschwellenschraube mit einem Schwellenschraubengewinde am unteren Ende, einem mittleren Teil der zylindrisch oder oval ausgestaltet ist und kein Gewinde aufweist, einem oberen Teil, der zylindrisch ausgestaltet ist und ein Maschinengewinde aufweist, einer oberen Spitze, die als Vielkantkopf oder Vielkantimbus ausgestaltet ist, einer gegebenenfalls exzentrisch ausgestalteten, um den mittleren zylindrischen oder ovalen Teil der Schraube passenden Kunststoffkragenbuchse, einer um den zylindrischen Teil der Schraube passenden Spiralfeder und einer auf das Maschinengewinde passenden Stop- mutter .
Vorzugsweise entspricht das Schwellenschraubengewinde dem Standard europäischer Bahnen, jedoch können auch anders dimensionierte Schwellenschraubengewinde zum Einsatz kommen.
Auch das metrische Gewinde entspricht vorzugsweise dem Standard der europäischen Bahnen, jedoch können auch hier andere Gewindeausführungen zum Einsatz kommen, beispielsweise metrische und Zollgewinde .
Die Kunststoffkragenbuchse kann auch exzentrisch ausgestaltet sein, so daß durch Drehen eine Positionsänderung des Schienenauflagers bewerkstelligt werden kann. Die Buchse ist aus einem - 4 -
Kunststoff hergestellt, welcher in der Lage ist, gegen Gleisströme zu isolieren. Während der Innendurchmesser der Buchse dem Durchmesser des zylindrischen Teils der Bundschwellenschraube entspricht, paßt die Kragenbuchse außen in ein entsprechend vorgefertigtes Bohrloch der Schwelle oder der Schienenauflage. Die obere Spitze der Bundschwellenschraube ist vorzugsweise als Sechskantkopf ausgestaltet, kann aber auch als Sechskantimbus ausgestaltet werden. Vielkantköpfe und Vielkantimbusspitzen, beispielsweise Vierkantköpfe oder Vierkantimbusspitzen sind zwar prinzipiell möglich, aber für die Praxis und die dort zur Verfügung stehenden Standardwerkzeuge weniger geeignet .
Schließlich ist es möglich, anstelle von Vielkantspitzen einen mittleren Teil der Schraube vielkantig auszugestalten. Derartige Bundschwellenschrauben können mit einem entsprechenden Schlüssel angezogen werden.
Die Spiralfeder ist vorzugsweise an ihrer Oberseite und Unterseite rechtwinklig angeschliffen, so daß eine vollflächige Auflage auf der Buchse einerseits und der Stopmutter andererseits gewährleistet ist. Die Spiralfeder hat die Aufgabe einen definierten Anpreßdruck von der Bundschwellenschraube über die Spiralfeder und Buchse auf ein zu befestigendes Schienenauflageteil aufzubringen. Die Spiralfeder sollte keinesfalls auf "Block angespannt" werden, so daß sie die dynamische Beanspruchung im Betrieb abfedern kann. Der benötigte und zu definierende Anpreßdruck wird über die Stopmutter und die definierte Federspannkraft der Spiralfeder auf den Schienenauflagepunkt aufgebracht. Ein gegebenenfalls am Schienenauflager vorzunehmender Höhenausgleich kann erfolgen über eine längere oder kürzere Spiralfeder, ohne daß die Bundschwellenschraube verändert werden muß. Es ist nur darauf zu achten, daß der zu definierende Anpreßdruck richtig eingestellt wird.
Die Feder wird geführt über den zylindrischen Teil der Bundschwellenschraube, ohne dabei das Gewinde im oberen Teil der Bundschwellenschraube zu beschädigen. Die Spiralfeder ist 5 -
vorzugsweise aus einem Federstahl gefertigt wie 38 Si 7.
Die Stopmutter, die die Aufgabe hat einen definierten Anpreßdruck auf die Spiralfeder und somit auf die Kragenbuchse zu gewährleisten, ist so ausgestaltet, daß sie sich nicht von selbst lösen kann. Vorzugsweise erfolgt dies durch einen eingelegten Kunststoffring im oberen Teil, welcher im Durchmesser kleiner ist als das Maschinengewinde im oberen Teil der Bundschwellenschraube. Beim Aufdrehen der Mutter auf die Bundschwellenschraube preßt sich der Kunststoffring in das Gewinde ein ohne dieses zu beschädigen. Ein selbstätiges Lockern der Stopmutter ist aber selbst bei dynamischen Belastungen nicht möglich.
Selbstverständlich kann die Stopmutter auch im oberen Bereich gekröpft sein und dadurch am selbständigen Lösen gehindert werden. Diese Ausgestaltung weist aber den Nachteil auf, daß der Gewindeteil an der Bundschwellenschraube beschädigt oder sogar zerstört wird und somit eine erneute Verwendung nicht mehr ohne weiteres möglich ist.
Die Bundschwellenschraube wird mit dem Untergrund verbunden durch Eindrehen am Vielkantkopf oder Vielkantimbus in ein entsprechend vorgefertigtes Bohrloch und/oder einen entsprechenden Dübel aus Kunststoff oder ähnlich geeigneten Materialien mit synchronen Gewinde- bzw. Schaftdurchmessern. Die neue Bundschwellenschraube ist somit universell einsetzbar und kann daher bisher verwendete Typen von Bundschwellenschrauben problemlos ersetzen.
In den anliegenden Figuren 1, 2 und 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Bundschwellenschraube dargestellt .
Figur 1 zeigt die Einzelteile in der Seitenansicht.
Figur 2 zeigt dieselben Teile in einer schrägen Seitenansicht .
Figur 3 zeigt die Bundschwellenschraube im eingebauten Zustand. n Figuren bedeutet jeweils
Das Schwellenschraubengewinde . Den mittleren Teil , der zylindrisch oder oval ausgestaltet ist und kein Gewinde aufweist . Den oberen Teil , der zylindrisch ausgestaltet ist und ein Maschinengewinde aufweist . Eine obere Spitze , die als Sechskant ausgestaltet ist . Eine Kunststof fkragenbuchse . Eine Spiralfeder und die auf das Maschinengewinde passende Stopmutter . Ein Kunststof fdübel mit synchronem Gewinde wie das Schwel lenschraubengewinde .

Claims

Patentansprüche
1. Bundschwellenschraube mit einem Schwellenschraubengewinde am unteren Ende, einem mittleren Teil der zylindrisch oder oval ausgestaltet ist und kein Gewinde aufweist, einem oberen Teil, der zylindrisch ausgestaltet ist und ein Machinengewinde aufweist, einer oberen Spitze, die als Vielkantkopf oder Vielkantimbus ausgestaltet ist, einer gegebenenfalls exzentrisch ausgestalteten, um den mittleren zylindrischen oder ovalen Teil der Schraube passenden Kunststoffkragenbuchse, einer um den zylindrischen Teil der Schraube passenden Spiralfeder und einer auf das Maschinengewinde passenden Stopmutter.
2. Bundschwellenschraube gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwellenschraubengewinde dem Standard europäischer Bahnen entspricht.
3. Bundschwellenschraube gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinengewinde dem Standard der europäischen Bahnen entspricht .
4. Bundschwellenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kragenbuchse außen in ein entsprechend vorgefertigtes Bohrloch der Schwelle oder das Schienenauflageteil paßt .
5. Bundschwellenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder an ihrer Ober- und/oder Unterseite rechtwinklig angeschliffen ist.
6. Bundschwellenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopmutter im oberen Teil einen Kunststoffring aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Gewindeteil.
7. Bundschwellenschraube gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stopmutter im oberen Bereich gekröpft ist.
PCT/EP1999/000404 1998-01-22 1999-01-22 Bundschwellenschraube WO1999037861A1 (de)

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