专利名称：用于紧固轨道车辆钢轨的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于紧固钢轨的系统，它包括轨枕、角形导板、弹性部件和夹紧部件，所述轨枕具有确定用于支承钢轨轨底的支承面，该支承面在其平行于待固定在其上的钢轨的纵长延伸的侧面上分别过渡到一个相对于支承面位于更高的整平面；所述角形导板分别具有中心段和在中心段上成形的、从其底面向下指向的支承段，在中心段的底面上构成支撑面，通过该支撑面可以将角形导板安置到相应配属于它的轨枕整平面上，该支承段在系统完成装配时跨接钢轨轨底与整平面之间的自由空间；所述弹性部件可以安置到角形板上并且分别具有两个固定臂，通过该固定臂在系统完成装配时将固定力施加到钢轨上；所述夹紧部件在系统完成装配时将夹紧力施加在弹性部件上。
背景技术：
用于轨道车辆的钢轨一般具有轨底，通过它使钢轨竖立在相应的基础上；在轨底上构成的小厚度的轨腹和由轨腹支承的轨头，在其顶面上构成用于轨道车辆轮子的滚动面。在驶过这种钢轨时，不仅由轨道车辆的重量产生高负荷，而且钢轨也处于高的动态作用力下，它们由于速度产生，轨道车辆以这个速度驶过钢轨。因为在驶过时作用于钢轨上的作用力在驶过的瞬间导致钢轨明显变形，因此这样设计钢轨的造型和材料，使得钢轨在长的使用时期上也可以承受这种变形。但是为此钢轨必须在驶过的瞬间也可以在其固定区域内变形和活动。
为了实现这一点，需要一种紧固系统，它一方面在垂直方向这样弹性地固定住钢轨，使得保证其可靠地固定在轨枕上的同时存在足够的挠性。另一方面，所使用的紧固系统必须可以接收高的侧向力，它们由轨道车辆在驶过时传递到钢轨上。
由安装指导“钢轨紧固系统W14”已知一种在实践中经常使用并竟验证满足上面概括要求的紧固系统，它已经由本申请人例如在URL“http://www.vossloh-rail-systems.de”中公开。
W14-钢轨紧固系统以混凝土轨枕为基础，在混凝土轨枕中形成用于各待固定轨枕的轨底的支承面。在待固定轨枕的纵向上观察，支承面在整个轨枕上延伸，而其横向于轨枕纵长测量的宽度基本等于轨底的宽度。在其两个窄面上支承面分别过渡到设置在相同水平如支承面上的整平面。在其背离支承面的窄面上，平行于待固定钢轨的纵长在轨枕上延伸的沟槽分别连接在整平面上，该沟槽具有基本V形的横截面。
附加地在中心位置，一个用于榫钉或类似部件的凹座成形到整平面中，在榫钉中可以旋进夹紧螺栓。
为了固定钢轨，在钢轨的整平面上分别安置所谓的“角形导板(Winkelfuehrungsplatte)”。这个由于重量原因通常由高强度塑料材料制成的角形导板具有中心段，在其底面上构成支撑面，通过该支撑面使角形导板安置到从相应配属于它的轨枕整平面上。
在用于系统W14的角形导板的情况中，在中心段上成形支承段，它从角形导板底面上的支撑面开始向下延伸并且其形状适配于在轨枕中成形的沟槽的形状。在装配位置，每个角形导板通过其支承段形状锁合地安置在相应配属于它的沟槽里面。而角形导板通过其与支承段对置的侧面顶靠在待固定钢轨的轨底上。由钢轨传递到角形导板上的侧向力可以由角形导板接收并且传导到轨枕。在此，该角形导板的支承通过背离钢轨的各沟槽侧面实现。
为了使在行驶运行中来自钢轨的侧向力可靠地传递到沟槽的相关侧面上，该角形导板必须具有足够的厚度和形状刚性。这个要求的结果是，在已知的紧固系统中使用的角形导板，尽管它们由塑料制成的这种情况，也具有明显的重量。用于其加工所使用的塑料本身也必须能承受足够大且持久的负荷。
在已知的钢轨紧固系统中，为了防止钢轨抬起通常使用弹性部件，它们由弹簧钢制成。在钢轨紧固系统W14中，作为弹性部件使用所谓的“夹紧卡子”，它们由棒钢弯曲而成。这些夹紧卡子W形地构成并且通过其中间段夹紧在角形导板上。为此，在角形导板中构成通孔，用于夹紧各夹紧卡子的夹紧螺栓可以穿过该通孔旋到相应地嵌入轨枕中的榫钉里面。
在结束装配以后，在这个状态中相对于轨枕夹紧的夹紧卡子通过其离开中间段的固定臂顶靠在待固定钢轨的轨底上。该固定臂这样将弹性力传递到钢轨轨底上，使得一方面足够强，以防止钢轨过度抬起，但是另一方面也是这样弹性的，使得钢轨在通过轨道车辆驶过时可以足够地沿垂直方向上下活动。通过这种方式使钢轨可靠地固定并且尽管如此可以补偿其由于轨道车辆的重量和行驶运动引起的变形。
为了可以持久且可靠地传递用于紧固钢轨所需的弹性力，在紧固系统W14和类似构造的系统中使用的夹紧卡子分别具有复杂的形状。因此通常U形的中间段的侧腿在其端部上相互间收缩地这样弯曲，使得在其间保留的间距小于用于夹紧所述夹紧卡子使用的夹紧螺栓的直径。通过这种方式使中间段在装配位置防丢失地包缠夹紧螺栓。
紧接着这样构成的狭窄位置，中间段的侧腿在向下和向外导引的弯曲中相应过渡到扭转段，它在继续的走向中直线地弯曲。在夹紧卡子的两个扭转段上，在继续弯曲中分别连接一个固定臂，它在卡子的未夹紧状态下描绘一个在侧视图中围拢约160°的凸面。通过这种方式，固定臂的自由端在夹紧卡子预装配在角形导板上的情况下位于中间段水平的下方。
通过继续弯曲，固定臂的自由端分别过渡到一个弯曲部，它在俯视图中基本与夹紧卡子的中间段成直角地取向。在此，在中间段与固定臂末端上的弯曲部之间的自由间距小于夹紧卡子的最小直径。通过这种方式保证，收集在较大容器中的夹紧卡子不相互钩住。
上述形式的夹紧卡子尤其在这种处于混合运行的铁路线路区段中已经证实是可靠的，即这种线路区段不仅行驶高速火车，而且行驶重负荷火车。但其结果是，夹紧卡子在一定的使用时间过后疲劳并且必须更换。此外，其加工由于复杂的造型是相对耗费的。
由FR 26 34 801 A1已知开头所述形式的钢轨紧固系统。这种已知的紧固系统也以混凝土轨枕为基础，在轨枕中成形一个横向于待固定钢轨的纵长延伸的支承面。但是与上述的W14紧固系统不同，在此该支承面宽于钢轨轨底的宽度。在其平行于待固定钢轨的纵长延伸的窄侧面上，支承面分别以一个台阶过渡到整平面，它相对于支承面的水平比支承面处于更高。在此，在台阶区域，构成基本垂直于支承面的承力面。也在钢轨装配以后保持空出的在钢轨轨底与两个台阶之间的区域中，分别使用于榫钉的凹座成形在支承面里面，在榫钉中能够旋进夹紧螺栓。
为了固定钢轨，在由FR 26 34 801 A1已知的系统中同样设有角形导板。这个在俯视图中直角构成的角形导板具有中心段，在其一个窄面上成形一个从中心段开始向下延伸的支承段。在背离支承段的侧面的拐角区域内，在平面构成的角形导板顶面上分别附加地成形一个导向段。两个导向段通过其自由端突出于中心段。最后，在角形导板中在中心位置成形一个通孔，在角形导板安置在轨枕上的情况下，夹紧螺栓可以穿过该通孔旋进在轨枕中相应存在的榫钉里面。
作为弹性部件，在由FR 26 34 801 A1已知的紧固系统中使用两个不同长度的扁平的板件，它们按照板簧的形式起作用。
在由FR 26 34 801 A1已知的系统的完成装配的状态中，分别一个角形导板配合于一个在钢轨侧面支承面区域内空出的空间里面。在此，角形导板跨接钢轨轨底与台阶之间的间距，由此使其支承段通过其接触面分别顶靠在配属于它的轨枕承力面上，而中心段通过其背离支承段的侧面侧向顶靠在钢轨轨底上。在此，角形导板的导向段位于钢轨轨底上，由此使角形导板只在其支承段区域内竖立在支承面上。
角形导板的顶面在这种安装状态下比轨枕相应整平面的水平位于略微更深/低。在角形导板的顶面上，较长的那个弹性部件相应这样地取向，使得它通过其一个端部支承在钢轨轨底上并且通过其另一端部支承在整平面上。在较长的弹性部件上设置较短的元件。两个弹性部件分别通过用作夹紧部件的夹紧螺栓被夹紧，夹紧螺栓穿过弹性部件并且穿过相应角形导板旋进轨枕里面。因此，板状的弹性部件按照板簧的形式将所需的弹性固定力施加到钢轨轨底上。
由FR 26 34 801 A1已知类型的这种钢轨紧固装置在仅仅以高速运行的路段范围使用。对于钢轨在此产生的负荷和变形，已知系统的弹性是足够的。但是对于在混合负荷运行中运行的路段，已经证实这种已知的系统不是足够持久的。尤其是该系统的总弹性不足以保证，在重负荷运行中钢轨在具有足够大固定力的同时具有足够的运动性。
除了上述的现有技术以外，由实践中已知一种紧固系统，其中使用一种上述形式的以标记“夹紧卡子SKL2”提供的弹性部件。这种夹紧卡子具有U形的中间段，其侧腿平行地延伸并且在其端部上分别以一个连续的、无转折点的且向外导引的弯曲相应地过渡到一个相应的固定臂。每个固定臂在这个夹紧卡子上从携带它的直线构成的侧腿端部开始弯曲约185°，因此其自由端分别倾斜于相关的侧腿取向并且固定臂的假想延长线在俯视图中相交一个点，该点远位于中心段以外。
在此，固定臂的曲率半径正好对应于这个半径，U形中间段通过该半径在其侧腿之间弯曲。因此分别由固定臂包围的部分圆的直径等于中间段各侧腿之间的净宽度。因为中间段各侧腿的长度同时基本相当于其间净宽度的两倍，因此固定臂的自由端在俯视图中基本设置在固定臂连接在携带它的侧腿上的位置的高度上。在此，固定臂，在其装配位置观察，在由其所描绘的弯曲的约一半后向下倾斜地取向。
为了借助于上述的SKL2-夹紧卡子固定钢轨，一个所谓的“筋板”装配在轨枕上。这个筋板具有平行于钢轨纵长取向的筋肋。在待固定的钢轨定位以后，将已知的夹紧卡子通过其中间段这样安置到筋肋上，使得其弧形的、连接中间段侧腿的分段背离钢轨地顶靠在筋肋上，而固定臂的自由端竖立在钢轨轨底上。然后借助于压板和夹紧螺栓使夹紧卡子相对于筋板夹紧，因此它通过其固定臂将所需的弹性固定力施加到钢轨轨底上。
在实际使用中，已知的夹紧卡子的长侧腿承受弯曲和扭转负荷。这种混合负荷导致已知卡子的有限耐久性。此外，相对较短的固定臂也与中间段的长侧腿组合在尤其是在重负荷或高速运行中所需的大固定力的情况下不具有足够弹性的挠曲性，以便在可靠固定的同时持久地保证钢轨在垂直方向上所需的活动性。
发明内容
由上述现有技术出发提出本发明的目的是，创建一种用于紧固钢轨的可经济地加工的系统，它除了其各单个部件的改善的持久承载性和延长的使用寿命以外，还能够在最佳的弹性特性同时施加大的固定力。
由上述的现有技术出发，这个目的通过开头所述形式的系统得以实现，它按照本发明的特征是，在系统装配完成时，由夹紧部件施加的夹紧力的作用轴线穿过整平面。
在按照本发明的系统中，与现有技术不同，在运行中由钢轨施加的侧向力从角形导板在一个位置传导到轨枕，该位置处在用于夹紧弹性部件的夹紧部件固定在相应轨枕上的区域之前。这导致夹紧部件本身基本没有侧向力。对于角形导板的各部分同样适用，这些部分位于支承面到整平面的过渡的边界对面。因此它们可以特别容易地实现。因为角形导板在靠放于整平面上的区域内不必传递侧向力，它可以不受限制地这样构成，使得它具有对于分别支承在其上的弹性部件的最佳导向特性。因为由于按照本发明的力传导也使在弹性部件与角形导板、夹紧部件与角形导板以及角形导板与轨枕之间的侧向相对运动降低到最小，也使角形导板和轨枕的磨蚀最小化。
这样其结果是提供一种在其功能、其重量和其部件使用寿命上最佳的钢轨紧固系统供使用，它能够以降低的成本制造，同时具有最佳的使用特性。
基于本发明系统的工作原理在实践中例如可以由此实现，即，采用轨枕，它具有确定用于支承钢轨轨底的支承面，该支承面在其平行于待固定在其上的钢轨的纵长延伸的侧面上相应过渡到一个相对于支承面位于更高的整平面，其中每个整平面分别配设一个用于紧固夹紧部件的成形件，在装配钢轨时夹紧部件用夹紧力夹紧地固定把固定力施加到钢轨上的弹性部件，并且每个成形件相对于支承面与配属于它的整平面之间的过渡分别向相关整平面的方向这样与支承面间隔距离地设置，使得在夹紧部件固定在轨枕上时，由夹紧部件产生的夹紧力的作用轴线透穿配属于相应成形件的整平面。
在这样构成的轨枕中，把用于夹紧所使用弹性部件需要的夹紧力在轨枕位置上导入，该位置位于支承面到整平面的过渡的边界对面。因此，在轨枕上设置的用于紧固夹紧部件的位置至少位于支承面与整平面之间的过渡的边界上，而且是轴线不穿过支承面延伸而是首先穿过整平面延伸，由夹紧部件施加或承受的力沿该轴线作用。这样布置这种轨枕，使得夹紧弹性部件的作用力，从支承面起观看，在表面后面导入到轨枕里面，该表面在向整平面的过渡的区域侧向限定支承面。由此能够使设置用于侧面支承钢轨的角形板支承在过渡区域内，而使用于夹紧弹性部件所使用的部件不承受负荷。
与此相关，可以由此实现在运行中由钢轨发出的侧向力特别好地传导到轨枕中，使支承面与各整平面之间的过渡部台阶形地构成。为此可以使在向整平面的过渡的区域中分别侧向限定支承面的承力面这样取向，使得在侧面与支承面之间形成的角度为75°至105°，尤其是85°至95°。
优选使用的轨枕的整平面的造型通常取决于用于紧固钢轨所使用的角形导板、配属的弹性部件和用于夹紧弹性部件的夹紧部件的形状。与此相关，一个特别简单的结构是，使支承面和整平面定位在相互平行设置的平面里面。
从整平面起下降地构成所述背离支承面的、邻近整平面的表面中至少之一，由此可以防止水聚积在轨枕上。在此有利的是，邻近整平面的表面无台阶地过渡到整平面，由此可以使落在整平面上的雨水无阻碍地流出。
在按照本发明的系统中使用的轨枕优选由混凝土材料制成，它可经济地供使用并且具有用于承受作用力所需的强度。也可以选择使轨枕由适合的塑料或由塑料和混凝土产生的混合材料制成。此外，混凝土材料可以含有强化成分如碳素纤维、玻璃纤维或类似成分。
作为用于固定夹紧部件的成形件，可以在按照本发明的系统中使用的上述形式的轨枕中成形一个孔，在其中例如可以安装用于作为夹紧部件的螺栓的榫钉。对于夹紧部件在轨枕上的固定，也可以选择使用鱼尾板、卡箍、销子、凸耳或者类似部件或者采用其它方式，它们接收用于夹紧弹性部件所需的作用力。
在按照本发明的紧固系统中优选使用的角形导板的特征是，该角形导板具有中心段、在中心段上从其底面向下指向地成形的支承段和在中心段中成形的用于夹紧部件的通孔；在所述中心段的底面上构成接触面，通过它可使角形导板安置在轨枕的整平面上；所述支承段具有在装配位置用于贴靠到钢轨上的第一接触面和与第一接触面对置的第二接触面，它在装配位置顶靠在轨枕上；所述通孔的透穿中心段的中心轴线在支承段以外并靠近支承段的第二接触面延伸。
这种角形导板的造型能够使角形导板这样进行装配，使得在运行中由待固定钢轨出发的侧向力仅仅通过支承段传递到轨枕上，轨枕支承钢轨和用于使钢轨固定所使用的部件。为了实现这一点，按照本发明该支承段在一个位置成形到角形导板的中心段上，该位置在角形导板的装配状态相对于待固定钢轨位于角形导板通孔的穿过中心段导引的中心轴线的前面。而角形导板的中心段保持基本完全没有侧向力。该中心段仅仅用于导引弹性部件，该弹性部件可以装配在角形导板上并且它施加用于使钢轨在垂直方向上固定所需的固定力。为了可靠地固定和导引弹性部件，在中心段区域内只需少的材料量，因此这样的角形导板与已知的、满足相应功能范围的角形导板相比具有明显更轻的重量。
这样构成的角形导板伴随着以上述方式实现的材料节省具有更长的使用寿命。这一点同样由此实现，只有支承段经受由钢轨直接出发的作用力，而中心段仅仅基本通过作用在弹性部件上的夹紧力而承受负荷。由此，在各种情况下只在小的范围中产生如其在现有技术中不可避免的混合负荷，从而尤其使由于角形导板与轨枕之间的相对运动引起的磨蚀降低到最小。
如果在支承面与角形导板的第二接触面之间形成的角度为75°至120°，尤其是100°至115°，则能够在传递来自钢轨的作用力时实现特别好的特性。
对于角形导板的其余特征的补充，使所述中心段在其与底面对置的顶面上具有成形件，用于导引可安置在角形导板上的用于把固定力施加到轨枕上的弹性部件，由此还能够实现更好地防止要装配在角形导板上的弹性部件的旋转、滑移或扩张。这些弹性部件可以例如以连接在中心段上的侧腿形式构成，侧腿遵循待固定在角形导板上的相应弹性部件的形状。
为了改善角形导板的绝缘性，可以在角形导板的底面上成形至少部分地围绕通孔边缘的凸缘。这个凸缘在角形导板装配时位于轨枕的相应空隙里面，用于夹紧各弹性部件所使用的夹紧部件也嵌接到该空隙中。
不仅为了改善弹性部件在夹紧状态下的导向而且为了防止聚积在角形导板上的水分进入通孔区域，可以有利地在配属于中心段顶面的边缘区域为通孔配设从顶面突出的凸缘。在此，这个凸缘也优选围绕通孔的边缘。
中心段的宽度设计得窄于支承段的宽度，由此可以进一步减轻重量。
在按照本发明的系统中使用的角形导板优选由塑料制成。但是也可以使用其它材料，如金属或类似材料，如果在运行中产生的作用力需要这样的话。
特别适合于在按照本发明的紧固系统中应用的弹性部件的特征是，所述弹性部件具有U形的中间段，其侧腿相应过渡到一个固定臂，固定臂从分别配属于它们的中间段侧腿出发沿侧向离开地以连续且无折转地延伸的、大于180°包围的弯曲部弯曲，其半径总是大于在中间段的各侧腿之间的净宽度的一半。这样的弹性部件的特征首先是，其固定臂以连续的、具有总是同一曲率的弯曲部从弹性部件的U形中间段出发。在此，固定臂弯曲的半径大到使由固定臂相应围限的空间的净宽度大于侧腿相互间的间距。通过这个造型，在弯曲的固定臂区域提供大的长度供使用，通过该长度使固定臂是弹性挠曲的。在此，以大半径弯曲的固定臂形状使得固定臂在夹紧状态下基本仅仅承受扭转。因为中间段的每个侧腿的长度与相应连接在其上的固定臂的长度同时是短的，这些侧腿在完成的装配状态也只承受不重要的弯曲负荷。因此避免了影响弯曲疲劳强度的混合负荷，因此这种弹性部件可具有比已知的弹性部件显著更长的使用寿命。
在按照本发明的系统中优选使用的弹性部件具有比现有技术改善的功能可靠性。因此由于其固定臂的宽泛长度可以毫无问题地这样装配这种弹性部件的中间段，使得它形成防止弹性部件在实际的安装中产生的作用力下倾翻。
上述弹性部件的另一优点是，用于其制造所需的材料量降低到最少。因此也使这种弹性部件的重量与已知的相同通过能力的弹性部件相比明显降低。
在俯视图中观看平行于弹性部件的各侧腿测量的、由固定臂围成的区域的长度分别大于配属于各固定臂的中间段侧腿的长度，由此使弹性最佳化，通过该弹性使弹性部件能够给出由其产生的固定力。这个结构还能够实现简化弹性部件装配，因为可以通过简单的方式将固定臂安置在待固定的钢轨轨底上，同时提供足够的空间用于固定中间段。相同的目的也用于这样实现固定臂的弯曲，使其自由端直接指向中间段。
按照有利的扩展结构，在按照本发明的紧固系统中使用的弹性部件的固定臂的弯曲部在俯视图中观看分别描绘至少一个部分圆。在这种造型中保证，在弹性臂的整个长度上接近相同地分布弹性臂的扭转负荷，由此不仅在弹性特性方面而且在弯曲疲劳强度方面都存在最佳的特性。这一点尤其适用于所述部分圆的圆周至少为具有同一直径的整圆的圆周的70％的情况。与此相关，由固定臂分别描绘的部分圆的直径与棒钢直径的比例为3至8，由此能够进一步提高弹性特性。
所述固定臂的弯曲部分别描绘至少一个部分椭圆，由此也可以构成对于其装配具有减小的空间需求同时最轻重量但良好弹性特性的弹性部件。为了保证这样成形的固定臂的最佳弹性特性，有利地是，在这种情况下所述部分椭圆的圆周至少为具有相同轴长的整椭圆的圆周的70％。补充地可以使由固定臂分别描绘的部分椭圆的轴长值与棒钢的直径的比例为3至8，以实现进一步改善的部分椭圆形成形的固定臂的特性。这一点也可以由此得到支持，使所述部分椭圆的一个轴长与另一轴长的比例为0.5至2。
按照另一不仅在加工工艺上而且在实际使用中都特别有利的变型，在未夹紧弹性部件时，从侧面观看，中间段在第一平面中延伸而固定臂在相对于第一平面倾斜的第二平面中延伸。在此，与现有技术不同，中间段和固定臂都不隆起地构成。取而代之，中间段和固定臂分别在一个平面中延伸，因此它们在侧视图中分别具有直线的走向。在此，分别存在的固定臂和中间段的平面相互间倾斜地设置，由此使固定臂与中间段在侧视图中观看在其间形成一个角度。在弹性部件夹紧时中间段和固定臂相互间运动，由此使在其各平面之间形成的角度减小。在此，当在弹性部件未夹紧时在各平面之间形成的角度为5°至40°时达到最好的效果。
所述固定臂的自由端与中间段的自由间距大于弹性部件的最粗直径，由此可以进一步节省材料。这个措施源自这种认识，与在现有技术中不同，假设在实践中不要求防止收集在容器中的弹性部件链接和钩卡，而是使通过这种方式减轻的重量显著更多。
如果所述固定臂弯曲部的半径大于中间段侧腿长度的一半，则能够在良好的功能性和少的空间需求的情况下实现在按照本发明的系统中使用的上述形式的弹性部件的特别良好的装配性。在该尺寸设计中保证，固定臂的自由端分别终结在U形中间段的弯曲的分段的高度上。将由弹性部件产生的固定力传递到相应钢轨轨底上的相关自由端可以以简单的方式分别敷设在相应钢轨轨底上。同时可以靠近待固定的钢轨地装配用于夹紧弹性部件的并且直接作用于中间段上的夹紧部件。
由下面对于实施例的描述给出按照本发明的紧固系统和其各个组成部分的其它有利扩展结构。为此参阅附图，在附图中简示出图1a以局部俯视图示出一个用于固定钢轨的轨枕；图1b以局部侧视图示出按照图1a的轨枕；图2a以俯视图示出用于固定钢轨所使用的角形导板；图2b以正视图示出角形导板；图2c以侧视图示出角形导板；图3a以俯视图示出用于紧固钢轨所使用的夹紧卡子；
图3b以正视图示出夹紧卡子；图3c以侧视图示出夹紧卡子；图3d以立体图示出夹紧卡子；图4a以俯视图示出用于紧固钢轨的系统；图4b以侧视图示出该系统。
具体实施例方式
所述轨枕1由混凝土材料制成。它具有一种基本形状，该基本形状本身由在现有技术中已经使用的混凝土轨枕已知。与此相应，该轨枕1在其侧面端部区域具有两个固定区2，其中在这里只示出一个固定区。所述固定区2用于固定钢轨S。
为此，在每个固定区2中构成一个支承面3，在完成装配时待固定的钢轨S的轨底Sf支承在该支承面上。
支承面3的横向于待装配在轨枕1上的钢轨S的纵长L测量的宽度B大于钢轨S的轨底Sf的宽度Bsf。该支承面3在其侧面的、平行于纵长L延伸的端部上分别以台阶形构成的过渡部5、6过渡到各整平面7、8，该整平面在轨枕1安装于装配位置时相对于支承面3的水平比支承面3位于更高处。
所述整平面7、8平面地构成并且在其背离支承面的边缘7a、7b、7c上分别无台阶地过渡到在侧向且沿轨枕1的宽度方向下降的排流面9、10、11。因此使落到整平面7、8和固定在其上的部件上的雨水可以无阻碍地流出并且渗入轨枕1的周围。
所述过渡部5、6台阶形地构成，由此在相应整平面7、8与支承面3之间分别构成一个承力面12、13。该承力面12、13基本垂直于支承面3取向，因此支承面3与相应承力面12、13形成约90°的角度。
在过渡部5、6区域内从整平面7、8起在轨枕5中分别形成一个以孔式沉孔形式构成的成形件14、15，用于固定作为夹紧部件的夹紧螺栓P。在此，相关的成形件14、15以纵长L为基准相对于轨枕1居中定位并且通过其圆周与各承力面12、13相切。但是其纵向轴线A14、A15分别与各整平面7、8错开地设置，因此在完成装配的紧固系统中，与纵向轴线A14、A15重合的由夹紧螺栓P施加或承受的夹紧力F的作用轴线W从支承面3看在各过渡部5、6后面透穿各整平面7、8。为了使夹紧螺栓P能够固定在轨枕1里面，可以在成形件14、15里分别装进一个公知的、在这里未示出的塑料榫钉。同时可以使成形件14、15如同在这里所示的实施例那样以相对于垂直线微小的角度偏移而倾斜地设置，因此其轴线A14、A15在位于远离支承面3下面的、这里未示出的点上相交。这种倾斜的取向使得能够通过用作夹紧部件的夹紧螺栓P以最佳的方式实现，它们施加用于夹紧弹性部件100、101所需的作用力。
以上述方式构成的轨枕1能够使用于夹紧所使用各弹性部件100、101需要的作用力轨枕1的一个位置上导入，该位置位于支承面3到相应整平面7、8的过渡部5、6的边界的对面。与此相应，在轨枕1上规定的用于固定用作夹紧部件的夹紧螺栓P的地点至少位于支承面3与相应整平面7、8之间的过渡部5、6的边界上，而且是由此使轴线W不是首先穿过支承面3，而是首先穿过相应整平面7或8延伸，由夹紧螺栓P施加或承受的作用力沿该轴线起作用。
按照本发明的轨枕1以这种方式这样布置，使得夹紧相应弹性部件100、101的作用力F，从支承面3看，在表面12或13后面导入到轨枕1中，该表面在向整平面7、8的相应过渡部5、6的区域内侧向限定支承面3。通过这种方式，这样调整按照本发明的轨枕1，使得规定用于侧向支承钢轨S的角形板20、21可以支承在过渡部5、6区域内，而在此不会使用于夹紧弹性部件100、101所采用的部件(夹紧螺栓P)承受负荷。
属于紧固系统的角形导板20、21分别具有中心段22，在其底面23上构成支撑面24。在装配钢轨S时各角形导板20、21通过该支撑面24安放到相应配属于它的轨枕1整平面7、8上。
在中心段22上成形一由其底面向下指向的支承段25。在此，支承段25的宽度Bsf远大于在俯视图中相对于支承段25居中定位的中心段22的宽度Bz。
所述支承段25具有一在装配位置用于贴靠在钢轨S上的第一接触面25a和一与第一接触面25a对置的第二接触面25b，它在装配位置顶靠在轨枕1上。在图2a、2b所示的角形导板中，支承段25在各角形导板20、21的整个宽度上延伸。
附加地，在中心段22中成形一个用于相应的作为夹紧部件的夹紧螺栓P的通孔26。在此，角形导板20、21的特殊性是，透穿中心段22的、通孔26中心轴线X在支承段25以外且靠近其第二接触面25b延伸。在此，对应于承力面12、13的取向，第二接触面25b相对于支撑面24这样取向，使得在支撑面24与第二接触面25b之间形成90°的夹角。当然，第二支承面25b和支承面也可以以其它方式相互取向，如果由于轨枕1的相应造型或有利的力流而证明是有利的话。相关的角度最好为110°。
所述角形导板20、21的中心段22在其与底面23对置的顶面27上具有用于导引可安置到相应角形导板20、21上的弹性部件100、101的成形件，用于把固定力H施加到钢轨S上。这些成形件一方面以与弹性部件100、101的直径D相对应地隆起的材料加厚部的形式构成，材料加厚部作为侧腿28、29以圆弧离开同样加厚的、包围通孔26的各角形导板20、21中间部分30。该中间部分30从第一接触面25a出发与支承段25成直角地延伸。
所述侧腿28、29连接在中间部分30的背离支承段25的侧面的拐角区域上。由侧腿28、29和支承段25分别限定的角形导板20、21部段31、32分别以塑料材料薄层充满，由塑料材料制成角形导板20、21。这些薄层是角形导板20、21装配时对于聚积在轨枕1上的水分的屏障。
在其配属于部段31、32的边缘上，板条(Steg)33、34分别成形到侧腿28、29上。这些板条33、34对于设置在各角形导板20、21上的弹性部件100、101起防止旋转、滑移和扩张的作用。为了相同的目的，在中间部分30上构成一围绕通孔26的凸缘35。这个凸缘35附加地保证，聚积在中间部分30上的水不进入通孔26里面。
为了改善角形导板20、21相对于轨枕1的绝缘性，在各角形导板20、21的底面23上成形一至少局部、优选全部地环绕通孔26边缘的凸缘36。
作为用于产生固定力H的弹性部件100、101，在附图所示的钢轨紧固系统中使用两个夹紧卡子，它们具有U形的中间段102，其侧腿103、104分别过渡到固定臂105、106。在此，弹性部件100、101的主要特征是，固定臂105、106从分别配属于它们的中间段102侧腿103或104出发侧向离开地以连续无折转地延伸的、大于180°围成的弯曲部这样多地弯曲，使得其自由端105a、106a指向中间段102的方向。为此，通常需要大于200°的弯曲。因此，在这里所示的实施例中由固定臂105、106的弯曲部围成的角度范围分别为至少270°。
所述固定臂105、106从携带它们的侧腿103、104起以弯曲半径Rb弯曲，该弯曲半径总是大于在侧腿103、104之间的净宽度T的一半。同时固定臂105、106的弯曲这样多地进行，使其自由端105a、106a在俯视图观看(图3a)指向中间段102。在所示实施例中这样设计固定臂105、106的弯曲走向，使固定臂105、106的自由端105a、106a在俯视图中观看基本终结在弯曲的连接段102a的高度上，该连接段使U形中间段102的侧腿103、104相互连接。与此相应在俯视图中观看，平行于各侧腿103、104测量的、由固定臂105、106围限的范围U的长度L1分别大于从属于各固定臂105、106的中间段102侧腿103、104的长度Ls，即固定臂105、106沿着该范围分别侧向延伸。通过这个形状特征的每个细节，在得到最佳装配性的同时实现弹性部件100、101的最佳弹性特性。
其固定臂105、106的无折转的连续弯曲的造型和同样连续弯曲的、无折转地从中间段102的侧腿103、104向分别配属于它们的固定臂105、106的过渡，支持弹性部件100、101的最佳的弹性特性。因此，固定臂105、106按照(座垫)弹簧的形式起作用，它们极大程度地承受扭转负荷。这种单一的负荷图在提高弹性的同时导致明显提高的持久荷重能力。因此，通过弹性部件100、101的造型和有意识地放弃例如在中间段区域中的收缩或变窄达到，使弹性部件100、101在长的使用时间以后也还能够给出用于紧固钢轨S所需的固定力H。
所述弹性部件100、101优选由棒钢制成。棒钢能够以简单的方式弯曲变形并且在弯曲状态具有良好的弹性特性。
如果固定臂105、106的弯曲部在俯视图中分别描绘一个部分圆，则得到固定臂105、106的特别简单的造型。但对于附图中所示的固定臂105、106，选择一种部分椭圆形的形状，以提供尽可能窄地构造的弹性部件100、101供使用。
与固定臂105、106所具有的形状无关，优选这样设计固定臂，使得由它们描绘的部分图形(部分椭圆、部分圆)的圆周至少为具有相同直径的配属的整图形(整椭圆、整圆)的圆周的70％。这样构成的固定臂105、106具有弹性的挠曲性，借其可以特别可靠地承受在运行中产生的钢轨S的垂直变形。
在所示的实施例中，附加地，由分别描绘固定臂105、106的部分椭圆的轴长L1、L2的平均值与棒钢的直径D的比例(L1+L2)/2∶D为3至8。这种尺寸设计也有益于弹性部件100、101的弹性特性。同样对于固定臂105、106的圆形弯曲部，也使由固定臂105、106分别围成的圆的直径与棒钢直径的比例同样为3至8。
在这里所示的实施例中，由此实现弹性部件100、101的的弹性特性的进一步优化，使由固定臂105、106分别围成的部分椭圆的一个轴长L1与另一轴长L2的比例为0.5至2。
在实施例中使用的弹性部件100、101的已经进一步证实地通过轨枕1的造型与角形导板20、21的组合特别有利的特殊性是，在弹性部件100、101未夹紧时，中间段102的主要部分在第一平面E1中延伸而固定臂105、106的主要部分在相对于第一平面倾斜的第二平面E2中延伸。在此，在各平面E1、E2之间形成的角度α优选为5°至40°(图3c)。
在实施例中与轨枕1组合使用的弹性部件100、101不仅显示出最佳的弹性特性，而且显示出最轻的重量。这一点尤其通过连续进行弯曲来实现，借其使用于加工弹性部件100、101所使用的棒钢的总长度降低到最小。在此，附加的重量减少能够由此实现，使固定臂105、106自由端105a、106a与中间段102的自由间距N分别大于弹性部件100、101的最粗直径D。
为了把钢轨S固定在轨枕1上，由轨枕1、角形导板20、21、弹性部件100、101和作为夹紧部件的夹紧螺栓P构成的和通过弹性的中间层Z补充的紧固系统首先进行预装配。如果钢轨S要以确定的弹性支承在轨枕1的支承面3上，则需要这样的由弹性材料制成的中间层Z。
在预装配时，首先把弹性的中间层Z居中地安放到支承面3上。接着将角形导板20、21通过其支撑面24这样安置到相应配属于它们的整平面7、8上，使得它们通过其支承段25的第二接触面25b顶靠在相应配属于它们的轨枕1承力面12或13上，并且使其通孔26与相应配属于它们的轨枕1成形件14、15对准。
在这样定位的角形导板20、21上分别这样安置一个弹性部件100、101，使得其中间段102的圆部和固定臂105、106的自由端105a、106a指向支承面3的方向。在预装配位置，这样相对于支承面3推上弹性部件100、101，使得固定臂105、106的自由端105a、106a位于各角形导板20、21的支承段25上，并且使在角形导板20、21的各支承段25之间的空间空出，以便可以使待装配的钢轨S的轨底Sf无阻碍地安置在那里。最后，将各夹紧螺栓P旋进到规定用于固定它的轨枕1成形件14、15里面，直到它施加足以使各弹性部件100、101固定在预装配位置的轻夹紧力。由此建立的预装配位置在图4a、4b中对于角形导板20和弹性部件100示出，其中出于清晰的原因在图4a中未示出预装配的夹紧螺栓P。弹性部件101和角形导板21以及配属的夹紧螺栓P以相应的方式预装配。
在预装配以后，将钢轨S安置到位于支承面3上的中间层Z上。在此，该中间层充满在各角形导板20、21之间存在的空间，由此使钢轨通过其轨底Sf的各侧面分别紧密地顶靠在角形导板20、21的支承段25的第一接触面25a上。接着，将弹性部件100、101向钢轨轨底Sf的方向插入，直到其固定臂105、106通过其自由端105a、106a靠放在钢轨轨底Sf上。接着旋紧夹紧螺栓P。通过这种方式使弹性部件100、101的中间段102相对于其固定臂105、106拉紧，直到中间段102靠放在各角形导板20、21的中间部分上。
在这种完成夹紧的状态下，弹性部件100、101的固定臂105、106将用于可靠固定钢轨S以防止在垂直方向过度运动所需的固定力H从对置的各侧面施加到轨底Sf上。在此，它们按照座垫弹簧本的形式基本上仅仅承受扭转负荷。同时其弹性的挠曲性足以能够可靠地补偿钢轨S在运行中不可避免的垂直运动。在运行中产生的侧面导向力K由角形导板20、21的支承段25接收并且通过相应承力面12或13直接传导到轨枕1中。不仅夹紧螺栓P而且角形导板20、21的中心段22都以这种方式保持不受侧向力K，由此也使它们经受小的磨损并具有相应长的使用寿命。
附图标记清单1 轨枕2 固定区3 支承面5、6 过渡部7、8 整平面7a、7b、7c 整平面7的边缘9、10、11 排流面12、13 承力面14、15 用于固定夹紧螺栓P的成形件(沉孔)20、21 角形导板22 角形导板20、21的中心段23 中心段22的底面24 角形导板20、21的支撑面25 支承段25a、25b 支承段的接触面26 通孔27 角形导板20、21的顶面28、29 角形导板20、21的侧腿30 角形导板20、21的中间部分31、32 角形导板20、21的部段33、34 板条35 凸缘36 凸缘100、101 弹性部件102 弹性部件100、101的中间段102a 中间段的弯曲部分103、104 弹性部件100、101的侧腿
105、106 弹性部件100、101的固定臂105a、106a 固定臂105、106的自由端α在平面E1、E2之间形成的角度A14、A15 成形件14、15的纵轴线B 支承面3的宽度Bsf 钢轨S轨底Sf的宽度Bst 支承段25的宽度Bz 支承段25的宽度D 棒钢直径，由该棒钢制成弹性部件100、101E1、E2 平面F 由夹紧螺栓P施加的夹紧力H 由弹性部件100、101施加的固定力K 侧向力L 钢轨S的纵长LL1、L2 分别由固定臂105、106描绘的部分椭圆形的轴长Ls 中间段102的侧腿103、104的长度N 固定臂105、106的自由端105a、106a与中间段102的自由间距P 夹紧螺栓Rb 弯曲半径，固定臂105、106从携带它们的侧腿103、104开始以该半径弯曲T 在侧腿103、104之间的净宽度S 钢轨Sf 钢轨S的轨底U 分别由固定臂105、106限定的范围W 夹紧力F的作用轴线X 通孔26的中心轴线Z 弹性的中间层
权利要求
1.用于紧固钢轨(S)的系统，包括-轨枕(1)，该轨枕具有确定用于支承钢轨(S)轨底(Sf)的支承面(3)，该支承面(3)在其平行于待固定在其上的钢轨(S)的纵长(L)延伸的侧面上相应过渡到一相对于支承面(3)位于更高的整平面(7、8)，-角形导板(20、21)，该角形导板分别具有一中心段(22)和一在中心段(22)上成形的、从其底面(23)向下指向的支承段(25)，在中心段的底面(23)上构成一支撑面(24)，通过该支撑面可以将角形导板(20、21)安置到轨枕(1)的相应配属于它的整平面(7、8)上，该支承段在系统完成装配时跨接钢轨(S)轨底(Sf)与整平面(7、8)之间的自由空间，-弹性部件(100、101)，该弹性部件可以安置到角形板(20、21)上并且分别具有两个固定臂(105、106)，在系统完成装配时通过固定臂将固定力(H)施加到钢轨(S)上，和-夹紧部件(P)，该夹紧部件在系统完成装配时将夹紧力(F)施加到弹性部件(100、101)上，其特征在于，在系统完成装配时，由夹紧部件(P)施加的夹紧力(F)的作用轴线(W)穿过整平面(7、8)。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在轨枕(1)中，为每个整平面(7、8)分别配设用于固定夹紧部件(P)的成形件(14、15)，该夹紧部件在装配钢轨(S)时通过夹紧力(F)夹紧地固定一将固定力(H)施加到钢轨(S)上的弹性部件(100、101)，并且每个成形件(14、15)相对于支承面(3)与配属于它的整平面(7、8)之间的过渡部(5、6)分别向相关整平面(7、8)的方向这样与支承面(3)间隔距离地设置，使得在夹紧部件(P)固定在轨枕(1)上时，由夹紧部件(P)产生的夹紧力(F)的作用轴线(W)透穿配属于相应成形件(14、15)的整平面(7、8)。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，在轨枕(1)中，在支承面(3)与各整平面(7、8)之间的过渡部(5、6)台阶形地构成。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述支承面(3)在侧面分别通过一个承力面(12、13)限定，并且在承力面(12、13)与支承面(3)之间形成的角度为75°至105°，尤其是85°至95°。
5.如权利要求2至4中任一项所述的系统，其特征在于，在轨枕(1)中，支承面(3)和整平面(7、8)定位在相互平行设置的平面内。
6.如权利要求2至4中任一项所述的系统，其特征在于，在轨枕(1)中，背离支承面(3)的、邻近整平面(7、8)的表面(9、10、11)中的至少一个表面从整平面(7、8)起下降地构成。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述邻近整平面(7、8)的表面(9、10、11)无台阶地过渡到整平面(7、8)。
8.如权利要求2至7中任一项所述的系统，其特征在于，所述轨枕(1)由混凝土材料、塑料材料或混合材料制成。
9.如权利要求2至8中任一项所述的系统，其特征在于，作为用于固定夹紧部件(P)的成形件(14、15)，在轨枕(1)的整平面(7、8)中成形一个孔。
10.如上述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述支承段(25)具有一在装配位置用于贴靠到钢轨(S)上的第一接触面(25a)、一与第一接触面(25a)对置的第二接触面(25b)，它在装配位置顶靠在轨枕(1)上，并且具有一在中心段(22)中成形的用于夹紧部件(P)的通孔(26)，该通孔的中心的、透穿中心段(22)的轴线(X)在支承段(25)以外并且靠近其第二接触面(25b)延伸。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，在支撑面(24)与支承段的角形导板(20、21)的第二接触面(25b)之间形成的角度(α)为75°至120°，尤其是100°至115°。
12.如权利要求10或11所述的系统，其特征在于，所述中心段(22)在其与底面(23)对置的顶面(27)上具有成形件(33、34)，用于导引一可安置到角形导板(20、21)上的用于把固定力(H)施加到轨枕(S)上的弹性部件(100、101)。
13.如权利要求10至12中任一项所述的系统，其特征在于，在角形导板(20、21)的底面(23)上成形一个至少部分地围绕通孔(26)边缘的凸缘(36)。
14.如权利要求10至13中任一项所述的系统，其特征在于，在角形导板(20、21)中，在配属于中心段(22)顶面(27)的边缘的区域内，为通孔(26)配设一从顶面(27)突出的凸缘(35)。
15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述凸缘(35)围绕通孔(26)的边缘延伸。
16.如权利要求10至15中任一项所述的系统，其特征在于，在角形导板(20、21)的中心段(22)上成形在侧面从中心段离开的用于弹性部件(100、101)的导向段(28、29)。
17.如权利要求10至16中任一项所述的系统，其特征在于，所述角形导板(20、21)的中心段(22)的宽度小于支承段(25)的宽度。
18.如权利要求10至17中任一项所述的系统，其特征在于，所述角形导板(20、21)由塑料制成。
19.如上述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述弹性部件(100、101)具有一U形的中间段(102)，其侧腿(103、104)分别过渡到其固定臂(105、106)之一，该固定臂从分别配属于它们的中间段(102)侧腿(103、104)在侧向上离开地以连续且无折转地延伸的、大于180°包围的弯曲部弯曲，该弯曲部的半径(Rb)总是大于在中间段(102)的各侧腿(103、104)之间的净宽度的一半。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，在俯视图中看，由固定臂(105、106)围成的区域(U)的平行于弹性部件(100、101)的各侧腿(103、104)测量的长度(L1)分别大于配属于各固定臂(105、106)的中间段(102)侧腿(103、104)的长度(Ls)。
21.如权利要求19或20中任一项所述的系统，其特征在于，所述固定臂(105、106)的弯曲部这样远地导引，使得固定臂(105、106)的自由端在俯视图中看指向中间段(102)。
22.如权利要求19至21中任一项所述的系统，其特征在于，该弹性部件由棒钢制成。
23.如权利要求19至22中任一项所述的系统，其特征在于，所述固定臂(105、106)的弯曲部在俯视图中看分别描绘至少一个部分圆。
24.如权利要求23所述的系统，其特征在于，所述部分圆的圆周至少为具有同一直径的整圆的圆周的70％。
25.如权利要求23或24所述的系统，其特征在于，由固定臂(105、106)分别描绘的部分圆的直径与棒钢直径(D)的比例为3至8。
26.如权利要求19至23中任一项所述的系统，其特征在于，所述固定臂(105、106)的弯曲部分别描绘至少一个部分椭圆。
27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述部分椭圆的圆周至少为具有相同轴长(L1、L2)的整椭圆的圆周的70％。
28.如权利要求26或27所述的系统，其特征在于，由固定臂(105、106)分别描绘的部分椭圆的轴长(L1、L2)平均值与棒钢的直径(D)的比例为3至8。
29.如权利要求26至28中任一项所述的系统，其特征在于，所述部分椭圆的一个轴长(L1)与另一轴长(L2)的比例为0.5至2。
30.如权利要求19至29中任一项所述的系统，其特征在于，在弹性部件(100、101)未夹紧时，中间段(102)在一个第一平面(E1)中延伸而固定臂(105、106)在相对于第一平面(E1)倾斜的第二平面(E2)中延伸。
31.如权利要求30所述的系统，其特征在于，在各平面之间形成的角度(α)为5°至40°。
32.如权利要求19至31中任一项所述的系统，其特征在于，所述固定臂(105、106)的自由端(105a、106a)与中间段(102)的自由间距(N)大于弹性部件(100、101)的最粗直径(D)。
33.如权利要求19至32中任一项所述的系统，其特征在于，所述固定臂(105、106)的弯曲部的半径(Rb)大于中间段(102)侧腿(103、104)长度的一半。
全文摘要
本发明涉及一种用于紧固钢轨(S)的系统，包括轨枕(1)、角形导板(20、21)、弹性部件(100、101)和夹紧部件(P)，所述轨枕具有确定用于支承钢轨(S)轨底(Sf)的支承面(3)，该支承面(3)在其平行于待固定在其上的钢轨(S)的纵长(L)延伸的侧面上相应地过渡到相对于支承面(3)位于更高的整平面(7、8)，所述角形导板分别具有中心段(22)和在中心段(22)上成形的、从其底面(23)向下指向的支承段(25)，在中心段的底面(23)上构成支撑面(24)，通过该支撑面可以将角形导板(20、21)安置到配属于它的轨枕(1)整平面(7、8)上，该支承段在系统完成装配时跨接钢轨(S)轨底(Sf)与整平面(7、8)之间的自由空间，所述弹性部件可以安置到角形板(20、21)上并且具有两个固定臂(105、106)，在系统完成装配时通过固定臂将固定力(H)施加到钢轨(S)上，所述夹紧部件在系统完成装配时将夹紧力(F)施加到弹性部件(100、101)上。
文档编号E01B9/00GK1985050SQ200580023602
公开日2007年6月20日 申请日期2005年7月8日 优先权日2004年7月13日
发明者威廉·G·豪席尔德, 迪尔克·福德布吕克, 罗兰·布达, 格罗尔德·伯姆, 彼得·范博梅尔, 迪克·布雷塞尔 申请人:沃斯洛工厂有限公司