用于紧固轨条的装置 【技术领域】
本发明涉及一种用来将轨条紧固到底材上的装置，所述底材在待紧固轨条的至少一侧上具有向上突起的抵靠表面。
背景技术
例如从文献WO-A-98/32832中可以得知这样一种轨条扣件，这种轨条扣件包括一个肋板，在所述肋板的上表面上设置有两个平行的肋状突起，两肋状突起之间容放轨条翼缘。通过张紧夹将所述轨条翼缘保持在肋板上。在肋板下方有一个或多个中间板，所述中间板中的一个或多个被设置用来抑制振动。一个或多个压紧构件延伸通过肋板和中间板，以将该肋板紧固至底材，并且/或者承受沿轮缘方向作用于轨条上的水平力。下文中，这些指向轨道内部的水平力将称作“指向内侧的水平力”。与之相比，在传统的轨条扣件中，指向轨条外侧的水平力，即那些例如当轮缘开始在轨条上运行时作用于轨条上的力，由所述底材的堤形部分缓冲，肋板通过其外边缘抵靠所述堤形部分。在肋板的外缘和堤形部分之间，设置有一个塑性材料制成的间隔构件，所述间隔构件呈C形地与肋板的外缘接合。该间隔构件具有一个基部，该基部设置在一个间隙内，所述间隙位于底材的抵靠表面和肋板抵靠边缘正对该抵靠表面的部分之间。一个上翼部和一个下翼部从该基部延伸至基部的相同侧，所述翼部基本平行，其中，上翼部接合于肋板的上侧，而下翼部接合于肋板底侧。
从DE 298 15 364 U1中可以获知一种轨条扣件，其中，底材的抵靠表面在肋板的两侧伸出。
在两种公知的轨条扣件中，间隔构件以一定公差绕肋板接合。换句话说，两个翼部之间的距离要大于肋板在其对应抵靠边缘部分的厚度。当轨条车辆在轨条扣件上方经过时，由于下方的中间板弹性地变形，则负载导致肋板的上下移动。由于肋板与间隔构件接触，在间隔构件上也施加有力。这些力可以导致间隔构件的纵向移位。所述轨条扣件理想地功能需要间隔构件始终精确地定位，即使有力沿纵向作用于轨条扣件。因此，通过这种轨条扣件，在间隔构件和将肋板保持在底材上的压紧构件之间作用有一个形状配合连接。
【发明内容】
本发明的一个目的是提供一个轨条扣件，其中，以一种简单的方式承受横向于轨条延伸方向作用的水平力。
根据本发明，通过一种将轨条紧固到底材上的装置来实现该目的，所述底材在待紧固轨条的至少一侧上具有突起的抵靠表面，该装置具有权利要求1的特征。本发明的各个改进的特征在从属权利要求中描述。
根据本发明，间隔构件与肋板和/或靠近间隔构件设置的压紧构件具有形状配合连接，从而防止间隔构件沿其纵向的不期望的移动。这样，间隔构件由轨条扣件的构件固定。因此，不需要单独的固定构件。这样，可以低成本地实现并因此低成本地安装由本发明所提供的防止纵向位移的固定安装。
在本发明的一个优选实施例中，设置间隔构件与至少一个轴环衬套配合，并且间隔构件与轴环衬套形成一个形状配合连接装置。当压紧构件被设计成一个锚固至底材内并且延伸通过中间板和肋板并且包括一个螺母的螺栓时，所述轴环衬套为轨条扣件中的一个典型构件。轴环衬套具有一个环绕呈套管形式的螺栓的环部。一个凸缘部分从该环部径向向外突出，沿肋板的通孔边缘支撑在肋板的上侧上。该环状凸缘插入一个形成于间隔构件上翼部的自由端内的边缘凹部中。适当地，该边缘凹部形成为圆形，其半径与轴环衬套的凸缘部分的外半径对应，即与该外半径相同或略大。由于环形凸缘插入间隔构件的边缘凹部且轴环衬套被固定不动地设置在肋板上，因此环形凸缘形成一个止挡部，限制间隔构件的纵向位移。从而，轴环衬套和间隔构件之间的接合以一种简单的方式实现了形状配合连接，用于固定间隔构件，防止其不期望的纵向移位。
间隔构件的两个翼部可以具有相同或不同的宽度。有利地，上翼部比下翼部略宽，因此与下翼部延伸越过肋板下侧的距离相比较，上翼部延伸越过肋板上侧的距离更远。如果在肋板的抵靠边缘部分区域中设置不止一个压紧构件，那么间隔构件的上翼部包括与这些压紧构件的轴环衬套相应的边缘凹部。所述间隔构件本身可由塑性材料制造，并且作为注塑部件或挤压部件而生产并对上翼部进行后续加工以形成边缘凹部。
本轨条扣件的间隔构件可用于仅具有一个突起抵靠表面的底材或者可用于在肋板的两侧上均具有抵靠表面的底材。上翼部和下翼部防止间隔构件沿肋板厚度方向的移动。间隔构件的不期望纵向移位由与肋板和/或压紧构件和/或两部件的形状配合连接方式来阻止。间隔构件沿横向于间隔构件纵向延伸方向的移位也是不可能的，这是因为间隔构件一方面与肋板抵靠，另一方面与底材的抵靠表面抵靠。因此，实现了一个具有间隔构件的整体轨条扣件，其所有的自由度都被固定，以防止超出容许程度的移动。
有关间隔构件沿肋板厚度方向的移动，该间隔构件以小容差环绕接合于肋板的上下侧。而且，应该注意的是，一方面对肋板和间隔构件的材料对，另一方面对间隔构件和底材之间的材料对进行选择，使得肋板和间隔构件之间的摩擦小于间隔构件和底材之间的摩擦。由于抵靠表面也由底材材料制造，因此，小于位于肋板上方或下方的间隙的、朝向间隔构件翼部方向的肋板的上下移动不会造成肋板的上下移动。可以这么说，只有当肋板沿其厚度方向的移动大到使得肋板碰到所述翼部之一时，间隔构件才被肋板带动。不过，由于这被认为是例外情况，因此可以理解为：当肋板作用有正常负载而正常移动时，本间隔构件保持在设定的位置处，如上所述，此间隔构件在沿肋板厚度方向的移动被上述摩擦状况而固定，而在纵向的移位由本发明的形状配合连接而固定。
在本发明的另一个优选实施例中，肋板、所述的至少一个中间板和底材由这样的材料制造，并且/或其彼此接触的表面配置为：指向其内侧方向的、作用于轨条上的力——所述内侧方向指向具有单个轮缘的轮子的轮缘——可以通过肋板和所述至少一个中间板以及所述至少一个中间板和底材之间的摩擦来承受。
根据本发明的该改进，将指向轨道内侧的水平力通过摩擦传入路基。根据本发明，该路基具体为一个混凝土结构，其被设计成一个牢固轨道、一个位于托架板上的直接组装好了的结构、一个混凝土枕木，具体地说是位于牢固轨道内的混凝土浇铸件，或者说是一个例如半枕木的成品混凝土部件，或者简单地为支撑点。
在根据本发明上述改进的轨条扣件中，利用了这一事实：设置在肋板下方的弹性塑料板和硬质塑料板彼此之间的摩擦值，和它们相对于肋板和路基(具体地为一混凝土结构)的摩擦值，是轮子和轨条之间的摩擦系数的数倍。指向轨道内侧及通过轨条扣件而承受的、并且来自轮-轨系统的水平力的值是轮子竖直负载与轮子轨条之间摩擦系数的乘积。对于轮子和轨条之间给定的表面质量，轮子和轨条之间——即钢和钢之间——的摩擦系数介于0.20至0.25之间。在限定轨道车辆的制动距离时，所用的最小值为0.10至0.12。对于通常使用的各材料对而言，钢和用于轨条或肋板下方的塑性材料之间的摩擦系数为0.55至0.75。类似地，对于塑料材料和混凝土(路基)的材料对以及在塑性材料之间，这些摩擦系数值大于0.55。因此，通过一个在下方具有塑料板的轨条扣件，指向轨道内侧的水平力可以通过比由轮-轨系统所施加的指向轨道内侧的水平力大得多的摩擦耗散。轨条扣件下方的材料对的摩擦系数比钢与钢之间的摩擦系数高大约两倍，确保了在各种负载状况下指向轨道内侧的水平负载耗散具有至少双倍的安全性。
上述通过摩擦接合来承受水平力的概念并不适用于指向轨道外侧的负载，这是因为，由于轮子的轮缘抵靠轨条，从而导致指向轨道外侧的水平力要大得多。因此，指向轨道外侧的力必须通过轨条扣件与路基之间的形状配合连接装置来吸收。在本轨条扣件中，这可以通过路基设置在外侧上的一个堤形部分(突出的抵靠表面)来实现，肋板的外边缘直接或间接地通过一个间隔构件抵靠该堤形部分。肋板和路基之间的这种形状配合连接的一种可选方式是：使用例如枕木螺钉或带有凸缘枕木螺钉的紧固构件，沿朝轨条外侧的作用力的方向，轴环衬套结构配合地抵靠在肋板的孔中。
当轨条扣件通过肋板外边缘抵靠在路基的竖直表面(路基的堤形部分)而承受朝向轨道外侧的力时，在轨道的内外侧，该轨条扣件的紧固构件都可以设计得较为简单。这些紧固构件主要具有压紧肋板的功能，所述肋板通过一定的最小张力被压紧在设置于肋板下方的塑性材料板(中间板或校平板)上。这是有利的，因为即使轨条扣件上没有轮轨车辆所产生的竖直负载，通过把肋板压紧在中间或校平板上就可以产生确保其位置所必需的摩擦力。
上述实施例的轨条扣件不仅可以通过摩擦耗散指向轨道内侧的力，而且可以通过摩擦接合吸收沿轨条作用的力。
这样，上述实施例的轨条扣件通过摩擦耗散指向轨道内侧而作用的水平力。这对于轨条扣件的设计而言是一种全新的方法，其优点在于，在轨道内侧，轨条扣件的紧固构件可以制造得较为简单。这样，设置在轨条内侧上的轨条扣件的紧固构件可仅限于压紧部件。因此，轨道内侧不再需要将水平力耗散入路基中的紧固组件。应设计诸如张紧夹、枕木螺钉、弹簧构件之类的紧固构件的尺寸且向其施加偏压，使得轨条扣件压紧在路基上，从而，即使没有轮子施加的负载，也具有传递力所必需的摩擦力。这样，为克服滑动阻力而施加的水平力以及当温度较低时产生于轨道弯曲处的水平力可以通过摩擦耗散，即使轨条上没有负载。
【附图说明】
下面是参考附图对本发明的详细描述。附图中：
图1是一个形成为一个牢固的轨道的路基结构的剖视图，轨道上具有轨条扣件，还示出了滚动于如此固定的轨条上的轮子的轮缘；
图2是由图1右半侧的轨条扣件的放大俯视图；
图3是沿图2俯视图中的线III-III所得轨条扣件的剖视图；
图4是例如可用于图1至图2所示轨条扣件中的肋板的可选实施例。
【具体实施方式】
图1是一剖视图，示出了轨道10在呈混凝土板14形式的牢固轨道12上的固定。所述轨道扣件包括用于条两轨条18的相应轨条扣件16。当轨条车辆(由具有轮缘22的轮子20表示)在轨条18上方进行时，竖直压力以及水平力作用至该轨条上，至于水平力，特别是水平力在轨条扣件16内的耗散将在下面讨论。
通过在图2和图3中以俯视图和剖视图放大示出的轨条扣件16，朝轨道外侧作用(见箭头24)的上述水平力被轨条扣件与混凝土板14之间的形状配合(form-fit)连接吸收，而朝轨道内侧作用(见箭头26)的那些水平力通过摩擦而吸收。朝向轨道外侧的形状配合接合借助于混凝土板14的堤形(banked)边缘而实现，在其外侧具有用于轨条扣件16的朝向内侧的竖直抵靠表面30。为此，轨条扣件16包括一个钢制的肋板32，所述肋板由其外抵靠边缘部分34通过一个塑料的间隔构件36抵靠在抵靠表面30上。下面将进一步说明此间隔构件36。
肋板32在其上侧37包括两个平行的肋状突起38，两肋状突起之间形成有一个容置空间40，用于容放轨条18的翼缘42。在翼缘42的下方，一个由塑性材料制成的中间板44位于轨条18和肋板32之间。当安装至肋板32时，轨条18的轨条顶部46从轨条扣件16向上突起；这里，轨条18借助于张紧弹性夹48而被紧固至肋板32上，通过旋紧螺钉50将张紧弹性夹48压紧在轨条翼缘42上。
肋板32通过其下侧51搁置在一个由基于聚酯弹性材料例如Hytrel(注册商标)的弹塑性材料制成的第一中间板52上。该中间板52用来抑制当车辆在轨条18上滚动时作用于轨条18上的振动和振荡。为调整肋板32位于混凝土板14上方的高度，使用一个或多个由相对硬的塑性材料——例如醋酸乙烯酯(EVA)——制成的校平板54；在示出的轨条扣件16中，示出了两个这样的校平板54。通孔56、58、60贯通肋板32、中间板52以及校平板54直到其下方，所述通孔在所述装置组装好时是对齐的，两个翼缘枕木螺钉62通过所述孔，借助于轴环衬套64支撑于肋板32的上侧。以一种公知的方式，具有螺旋压缩弹簧68的螺母66设置于轴环衬套64和翼缘枕木螺钉62之间。
显然，肋板32中的通孔56-60，特别是通孔56，为横向于轨条18的延伸方向而延伸的长形孔。这样，作用于轨条扣件16上的水平力不能通过轴环衬套64导入翼缘枕木螺钉62并由其耗散。在这里所描述的轨条扣件16中，由于肋板外边缘34抵靠在混凝土板14的突起28的抵靠表面30上，指向轨道外侧(箭头24)方向的水平力由所述的形状配合接合装置承受，而指向轨道内侧(箭头26)作用的水平力则完全由肋板32以及下方的中间板或校平板52、54与混凝土板14的摩擦接合来承受。
如果设想一下作用在轨条18上朝向轨道内侧的水平力的幅值，则可以发现，这些水平力由具有轮缘的轮子20和轨条18之间的摩擦系数决定。轨条18和轮子20通常由钢制成；根据轮-轨系统所要求的表面质量，能获得0.20至0.25的摩擦系数。通过相应地选取肋板32(通常为钢)以及中间和校平板52、54(通常为不同的塑性材料)的材料，可实现该材料对之间的摩擦系数较钢与钢之间的摩擦系数要大。在牢固轨道上的轨条扣件中，目前用于弹性中间板52(通常为发泡Hytrel)和校平板54(通常为硬塑性材料例如EVA)的材料使得在各种天气以及在轨条扣件16的各种工作状况(温度和湿度)下，摩擦系数都比轮子和轨条之间的摩擦系数要大。试验已经表明，钢质肋板32和由发泡Hytrel制成的弹性中间板52之间的摩擦系数约为0.70，而弹性中间板52和校平板54之间的摩擦系数大于0.40。校平板54彼此间的摩擦系数约为0.50，而校平板54和混凝土板14间的摩擦系数大于0.40。这样，肋板32和混凝土板14之间的材料对的摩擦系数约为轮子和轨条之间摩擦系数的至少两倍。从而可以完全由摩擦接合吸收指向轨道内侧的水平力。
因为在横向于轨条18纵向延伸的方向上，不需要肋板32和将肋板32紧固至混凝土板14的紧固构件(在此为翼缘枕木螺钉62)之间的接触，因此肋板32内的通孔56可以设计成呈长形的孔，如图1至3所示。
图4示出了肋板32’的一个可选实施例，其中，所述通孔56为开口朝向外边缘34和内边缘70的边缘凹部。这使得可对肋板32’进行更大和更宽范围内的横向调整。
参考图2和图3，下面将说明间隔构件36和肋板32之间的配合。从这些附图中可以显见，间隔构件36为一个C形轮廓的构件，其在肋板32的上下侧37、51处接合于抵靠边缘部分34上。从基部72延伸出两个不同宽度和长度的翼部74、76，上翼部74长于下翼部76。上翼部74延伸越过肋板32的上侧37，而下翼部76位于肋板32的下侧51的下方。两平行的翼部74、76之间的距离略大于肋板32在其抵靠边缘部34处的厚度，使得间隔构件36以一定的容差接合于肋板32周围。
从图2的俯视图可以看到，在上翼部74的自由端78设置有一个弧形的圆形的边缘凹部80，从轴环衬套64的套管部分82突出的凸缘部分84突伸入该凹部80。在边缘86和轴环衬套64的凸缘部分84之间有可选择的容差。由于凸缘部分84——在通孔56的边缘区域内轴环衬套64通过该部分搁置在肋板32的上侧37上——被插入到间隔构件36的边缘凹部80内，因此当处于组装状态时，间隔构件36的纵向位移得到了限制。由于当凸缘部分84抵靠在凹部80的边缘86上时所获得的这种形状配合连接，间隔构件36被固定在其安装位置。而且，间隔构件36被保持夹紧在底材14的抵靠表面30和肋板32之间。这里，选择肋板32、间隔构件36和底材14的材料的摩擦系数，使肋板32和间隔构件36之间的摩擦力小于间隔构件36和底材14或堤形边缘28之间的摩擦力。由于车辆在轨条扣件16上滚动时作用于肋板32上的负载，如果肋板32在间隔构件36的翼部74、76内上下移动，则肋板32的抵靠边缘部分34沿间隔构件36的基部72滑动。由于摩擦力已经得到了匹配，这种滑动不会造成间隔构件36的上下移动。只有当肋板32的抵靠边缘部分34与间隔构件36的两个翼部74、76之一接触时，间隔构件36才会移动，从而间隔构件36也跟着移动。由于摩擦力匹配以及轴环衬套64和间隔构件36之间的接合，故而后者在安装状态时保持在相应的期望安装位置处，从而相对于所有可能的移动方向被固定在一定范围内。