专利名称：弹性弹条扣件以及借助其的轨道固定的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的弹性弹条扣件以及包括这种弹条扣件的轨道固定装置。用于轨道固定的弹条扣件是早就已知的，并在广泛使用中证明了其价值。弹性弹条扣件通过道钉锚固在轨枕上从而压紧在轨脚上，例如在DE 32 43 895 Al所描述的那样。 弹条扣件在此可能已经在轨枕工厂中预组装好，并且可以从其预组装位置通过旋转180° 进入将轨道以预定方式扣紧(夹紧)在线路上的组装位置。弹条扣件包括弧形中央部以及与该中央部连接的两条腿。在组装位置，弧形中央部和与其连接的两条腿环绕用于固定至轨枕的道钉。轨道的弹性固定受到连接至内腿(其压紧在轨脚上)的弹条扣件部的影响。 除了弹性弹条扣件，轨道固定装置还包括引导板，其安放在轨枕上位于轨脚两侧，并且其轮廓表面匹配于弹性弹条扣件，从而来自轨道的力可以被引导至轨枕。由于在线路施工中在预组装框架内自动化程度提高，因此研制出另一种轨道固定，其不再需要从其预组装位置旋转进入组装位置，但是可以水平平行于轨道地位移。在DE 33 34 119 C2中说明了这种弹条扣件。这种弹条扣件与匹配于该弹条扣件的引导板协同配合，以便将所出现的力引向轨枕。EP 1 246 970 Bl公开了一种弹性弹条扣件，其构成为避免多个结构相同的弹条扣件在存储箱内相互勾连。这些措施也旨在于轨枕工厂内在预组装期间增加线路施工的自动化程度。然而，在具有预组装轨道固定装置的轨枕上的线路安装中还是会出现问题。通常， 沉重的轨道在其下放到位于两个轨道固定装置之间的轨槽中之前，不会被足够高地抬起。对于这种情况，图6示出了目前工艺水平的一个例子。其中示出了轨枕10，轨槽 24 (其紧靠预组装的轨道固定装置)以及弹条扣件30，其安放在引导角板18上，并且在未通过道钉M施加负载的情况下预装配在轨枕上，其中，道钉M头部沈支承在弹条扣件30 上。现在，如果轨道32在轨道安装期间没有足够高地升起，则轨道32将支承在道钉M 头部沈上，参见图6。如果轨道接下来继续朝向轨槽14方向运动(通过箭头A表示)，则由于轨道很大的重量而带动了道钉M，并导致其弯曲。换而言之，由于轨道支承在道钉上的重量很大，因此由其造成的摩擦力变得很大，以至于道钉头部无法在轨脚下滑动，而是朝向运动方向A弯曲。其结果是，在随后安装轨道固定装置时，不得不拧出弯曲的道钉，并代之以新的道钉，这耗费时间而且费用不菲；但最主要是在自动化轨道安装的过程中造成了严重问题。现有的铺轨机通常没有设定用于充分地抬升轨道，以便可靠地避免轨道支承在道钉上。
发明内容
本发明的任务在于提供一种弹性弹条扣件和利用这种弹条扣件的轨道固定装置， 其在组装工作方面具有改进的特性。
该任务通过具有权利要求1特征的用于轨道固定的弹性弹条扣件的装置来实现。 具有本发明弹条扣件的轨道固定装置是由权利要求10的特征来限定的。其余权利要求规定了有利的实施方式。根据本发明的用于轨道固定的弹性弹条扣件是由弹簧钢制成的，该弹性弹条扣件包括中央环，其具有通过弧形中央部连接的两个内腿；和环形部(凸耳)，其连接至所述中央环的所述内腿并且朝向所述弹条扣件的自由端延伸。所述弹条扣件的环形部被构造成， 在未加载状态下各个所述环形部均具有超出所述中央环的位于所述两个内腿区域内的顶面至少20mm、优选大约24mm的最大高度。中央环的顶面被定义为贯穿通过内腿的面向上方的表面(道钉头部安放于其上)。因此，中央环的顶面对弹条扣件内腿有影响，正如道钉的头部。本发明旨在如此配置连接至中央环两条内腿的弹性弹条扣件的环形部，以使它们在未加载的情况下高于如前所述的中央环顶面至少20mm的高度，在预组装状态下其相当于高于未加载状态下的大约7至8mm的高度H，这是因为在未加载状态下，道钉通过这种措施弹性下压中央环。因此，在预组装状态下，环形部的高度远高于道钉的位于内腿上方的道钉头部的支承面；在预组装状态下，与组装的道钉头部就已经得到保护；于是现在轨道支承在预组装状态的弹条扣件上的情况不会出现在道钉区域内，但是会出现在弹条扣件环形部的区域中。通过调整环形部的外曲率使其略微超出道钉头部的纵向延伸，从而可以避免道钉弯曲。同时，弹条扣件的环形部被如此配置，以使其不再具有任何的台阶状过渡区，并且可以充当斜坡，以便在该斜坡上将轨道引向轨槽。道钉头部没有精确定义，除了关注其尺寸之外。然而，为了保证装配过程中的功能性，应当遵循道钉头部的通常最小尺寸。因此，所提供的道钉头部小于30mm是不适当的，应当根据本发明的环形部尺寸并且顾及到内腿。由于现有的铺轨机通常未被设置为能够充分抬起轨道，因此优选的是，在两条内腿区域中的中央环顶面之上的环形部最大高度不超过大约42mm。过大的最大高度对于现有铺轨机的不利之处在于，其无法充分抬起轨道，通常可能不得不在通过弹条扣件形成的斜面上朝向轨槽方向推动轨道。因此，中央环顶面之上的最大高度有利于将所需的抬升工作控制在较低程度上，同时保证了所期望的对道钉的保护，该道钉通常采用的头部高度大约为 40mmο根据优选实施方式，这些内腿基本彼此平行地延伸。这允许在水平方向和直立方向这两个方向上相对轨道从其预组装位置到组装位置移动弹性弹条扣件，并且使用该弹条扣件来代替需要通过旋转180°从其预组装位置到组装位置以便按照预定方式将轨道扣紧在线路上的弹条扣件。最后，由于内腿平行引导而没有中央环的缩窄，因此有利于自动化预组装。优选的是，在道钉支承区域中，在组装位置在顶侧给内腿提供截平部(平坦部)， 该道钉将弹条扣件固定在装配位置中。这种截平部允许道钉头部可能支承在整个表面上， 因此避免了在局部压力(应力)很大的位置处，道钉头部出现不希望的变形。为了在固定道钉后，有利地将作用于中央环的力传递给待固定的轨脚，有利的是通过尾部支承弧将环形部连接至内腿，其中，环形部构成为在组装位置在水平方向上和直立方向上均具有弧形段。在两个方向上的弧形段允许将所需的弯曲和扭矩良好地朝向安放在轨脚上的弹条扣件自由端传递。根据一个特别优选的实施方式，在张紧力(扣压力)处于IOkN至15kN之间，优选约为12. 5kN的情况下，弹条扣件的疲劳极限大于3百万次荷载循环(载荷反向)，优选大于 5百万次荷载循环。通过这种方式，该轨道固定装置的装配工作和维护工作都被降至最低。 在弹条扣件的普通张力情况下和在至少为2. 2kN的振幅(振动幅度)情况下的有利的高疲劳极限有助于弹条扣件(其作为轨道固定装置中承受应力最高的部件)的事实上无限的疲劳极限。弹条扣件振动幅度的疲劳极限至少为2. 2mm,因此满足了牢靠的轨道固定的精确需要。优选的是，弹条扣件被如此配置，即尾部支承弧如此构成，以使在内腿和环形部上与之平行的切平面之间的距离D为D彡50mm，优选为D彡60mm。处于在水平方向上延伸离开内腿最远处的环形部和内腿不处于一个水平面中。因此定义了在内腿和与之平行的切平面之间的距离，因为这是扭转路径的重要距离。提供大扭转路径是有利的，因为扭转路径与弹簧材料刚性配合，以便提供轨道固定的所需特点。然而，除了距离D和弹条扣件弹簧刚性之外，环形部的几何形状本身也是公决条件。因此优选的是，弹条扣件的环形部在俯视图中呈弧形，所述环形部的正割线S基本平行于内腿的延伸。另外优选的是，在中央环的弧形中央部和弹条扣件的自由端之间的自由距离小于在弹条扣件自由端区域内的弹簧钢的直径。通过这种措施，由于阻止了弹条扣件在存储箱内相互勾连，因此能够简单地预组装弹条扣件。因此，在预组装时可以自动地从存储箱中取出各个弹条扣件。甚至在手动预组装时，各个弹条扣件的取出也具有弹条扣件不会相互勾连的优点，这种相互勾连必须要彼此分开。然而，仅通过定义自由端和中央环的弧形中央部之间的距离，几个弹条扣件相互勾连的危险仍然没有排除，这是因为两个弹条扣件的卡住可以出现在任何位置，由于在环形部和中央部之间的缩窄可以设置在始自自由端的一个距离处，而且还要考虑到，一连串复杂动作可能会导致相同结构的弹条扣件相互卡住。然而， 卡住的危险大体上通过上述措施得以减少。两个弹条扣件之间偶尔出现的楔入或卡住是没有损害的，只要其不会导致形成不得不耗费精力地彼此分开的“长链”。根据本发明的轨道固定装置具有根据本发明的弹条扣件以及道钉，该道钉具有道钉头部，该道钉头部被配置用于安放在中央环的内腿上。在此，道钉头部和弹条扣件具有这样的尺寸，即在轨道固定的预组装状态下，道钉头部没有张紧力地支承在内腿上，该道钉头部不会超出环形部的最大高度。由于在中央环两侧存在两个环形部，道钉头部因此在中央环区域内得到保护，而不会受损。在组 装位置，弹条扣件安放在轨脚顶面上，并且在轨枕上通过引导角板定位在轨枕顶面的凹口中。该措施旨在将出现在轨道区域中的横向力经由尽量大的面积传递至轨枕。但是同时，道钉再次得到保护，防止出现过度的弯曲或者剪切应力。
从附图中所示的优选实施方式的下列详细描述中将清楚根据发明的弹性弹条扣件以及有利地与该弹条扣件结合使用的轨道固定装置的更多优点和特征。图1示出根据发明的弹条扣件的立体图；图2示出根据本发明的弹条扣件的与之相关的侧视图3示出根据本发明的弹条扣件的俯视图；图如示出处于预组装位置和组装位置的利用根据本发明的弹条扣件的示例性轨道固定；图4b示出在安装轨道期间处于组装位置的根据本发明的轨道固定装置的剖视图；图5示出根据本发明的弹条扣件的弹簧位移与力的曲线图；图6按照图4的图示方式示出在安装轨道期间的传统轨道固定装置。
具体实施例方式为便于参考，在下列附图中利用相同的附图标记表示弹条扣件的相同或相似的部件和部分。图1所示的弹条扣件40包括连接至中央部44的两个环形部(凸耳)42，该中央部 44大体上由通过弧形中央部48连接的两个内腿46形成。如可从图3中获知的，具体地， 这些内腿大体上互相平行。在预组装状态和组装状态下，在内腿46之间存在道钉(图1至图3未示出)，其中，由于内腿46的平行布置，该弹条扣件可以沿内腿纵向相对于道钉位移。 这样，能通过位移运动将弹条扣件从预组装位置带到组装位置。为此位移是必需的，因为当处于预组装位置时弹条扣件没有延伸到轨槽的区域中，而当处于组装位置时，弹条扣件的自由端50停靠在轨脚上。从图3可见，内腿46具有在至环形部42的过渡区中彼此相向的弯曲部57，在组装位置所述过渡区远离轨脚，通过该弯曲部在预组装位置中避免了弹条扣件脱落，这是因为道钉不能从内腿46之间的区域朝向弯曲部57滑出。此外，截平部(平坦部)52可以设置在内腿上，道钉(未示出)的头部可能在中间垫有垫圈的情况下停靠在该截平部52上。在组装时，通过接合在道钉头部上的驱动器或扭矩扳手，将道钉拧入按照已知方式已经装配在枕木中的塑料锚固件中，直到形成所需的张紧力。环形部42连接在与弧形中央部48相反的内腿46 —侧，其中该环形部依次包括尾部支承弧M、外腿56和互相对准的自由端50。如从图2和图3的对比中具体可见，环形部42的外腿56在竖向观察和水平反向观察中都是弧形的。图3示出了图1所示的弹条扣件的俯视图。如从图1和图3可见，环形部42的外腿56具有弧形构造，并且被形成为使得环形部形成弧形(若从上方观察)，该外腿56的正割线(secant)大体上平行于内腿46的延伸部(路线)。该弧形延伸部是尽可能一致的，以便一致地朝向弹条扣件的这些自由端50传递力和弯矩。如从图2可见，在弹条扣件的松弛状态下，外腿56的最大高度H比内腿的高度高出24mm的量H。优选地，该高度差在20mm到30mm之间的范围内，大约是25mm。如此定义该高度差，即，在弹条扣件的松弛状态下，在图2中通过E1表示的水平面被限定在彼此对称布置的这些环形部42的最高高度区域内。另外，平面氏被定义为以相同方式水平放置，并且处于在预组装位置道钉所停靠的内腿46位置处。在两个平面E1和氏之间的距离构成了至少为20mm的高度差H。如此选择该高度差，以使在图如的预组装状态下高于道钉头部的高度，或者若使用了垫片，则高于垫片和道钉头部的总高度。通过预先设定该高度差，可以确保在组装期间当铺设轨道时不会损坏道钉，这将结合图4b进行解释说明。然而，必须要考虑的是，在预组装状态下，弹条扣件的内腿被道钉向下拉紧，并且该弹条扣件已经弹性变形了。在预组装状态下，高度H大约增大了 8mm。根据本发明的弹条扣件是利用弹簧钢制成的，并且横截面基本呈圆形。为了避免两个相同的弹条扣件互相勾连，弹条扣件的自由端50与中段44的弧形中央部48保持一段距离，该距离小于制造弹条扣件的弹簧钢的直径，该弹条扣件是通过在一个或多个冷变形步骤中折弯而得到的。该自由距离无法从任何一个附图中确定，这是因为只有平行于在自由端和弧形中央部之间的自由距离的平面延伸的视图才可以没有变形地表示正确的三维关系。如图3所示，在内腿纵轴线和切向平面&(其与平行于该内腿的外腿的中轴线相交)之间的最大水平距离D为D彡50mm,并且优选的是D彡60mm,从而可以确保大的扭转路径。这种几何形状尤其在困难路段使用弹条扣件时有利，例如在上坡区域由于轨道车辆车轮拖行而出现高频振动，这会导致轨道沿纵向运动，而不论是否正确固定了弹条扣件。提供更大的扭转部增大了轨道连接的疲劳极限，这是因为不仅增大了环形部的可扭转部分， 而且朝向轨道方向的弯曲半径也相对增大了。在张紧力在IOkN至15kN之间，优选约为12. 5kN的情况下，本发明弹条扣件的疲劳极限大于3百万次荷载循环，优选大于5百万次荷载循环。因此，通过选择适当的弹簧钢 (如38 Si 7)以及通过设计弹条扣件的形状这两个方面，能够确保得到所期望的高疲劳极限，同时具有高的张紧力。与本发明弹条扣件造型有关的高疲劳极限允许采用少量装配工作的轨道固定装置。首先，由于在铺设轨道时避免了道钉的弯曲，因此避免了预组装之后的额外的组装工作。另外，由于疲劳极限极高，避免了轨道固定在其达到最大寿命之后的重新安装。最后， 由于弹条扣件的造型设计在水平延展上具有非常大的弧D，因此避免了在困难路段的不小心脱离，或者至少减少了对轨道固定装置的再次上紧或重新调整的需要。最后，通过弹条扣件的造型设计(即，该弹条扣件在中央环的弧形中央部和弹条扣件的自由端之间具有自由距离，所述自由距离小于在弹条扣件自由端区域内的弹簧钢的直径)，实现了又一个组装简化，这是因为在松散散装的包装箱中至少可以显著减少相同弹条扣件的不希望的相互勾连或卡住。所有这些措施互相协同作用，以便通过利用本发明的弹条扣件减少轨道固定装置的总组装工作。图5利用负载位移曲线图着重示出根据本发明的弹条扣件的刚性，该负载位移曲线图是在施加负载和卸载十次时测得的，因此不再受到首次加载情况下出现的沉降现象 (settling phenomena)影响。可以看到，随着负载(通过在纵坐标上标绘的力来表示)增大到略微大于13kN的载荷，弹簧行程达到16. 3mm并且与负载成正比地增大，在此可以根据纵坐标值13kN读出横坐标值。超过约13kN的负载，弹条扣件的中央环将会停靠在轨脚上， 从而弹簧行程不再随着负载增大而相应增大。如图5所示，根据本发明的弹条扣件可以承受高达13kN的极高负载，同时具有很长的弹簧行程。图如和图4b示出根据本发明的弹条扣件，其作为轨道固定的一部分。在此，在图 4b中所有部件形状均有意按照图6目前工艺水平的方式示出，并且强调了根据本发明的弹条扣件40的优点。在图如和图4b中示出具有凹口 12的轨枕10的剖视图，凹口 12在一侧与前述的轨槽14区域汇合，在相反侧具有挡肩16。在凹口 12中并且与挡肩16相接触地使用了引导角板18，该引导角板配合于轨枕的挡肩16和凹口 12的形状。而且，引导角板18 具有槽型凹口 20 ；在组装位置，弹条扣件40利用其尾部支承弧28插入槽型凹口 20中。在轨槽区域中，根据需要可以在固定点的引导角板之间垫设一个或多个弹性中间层22。弹性中间层一方面充当隔离器，另一方面就其余部件而言，以预定方式形成了所期望的轨头垫。弹条扣件40通过道钉M固定到轨枕10，并且相对其扣紧。道钉具有外设螺纹的杆(大致示出轮廓)，并且在轨枕10内固定在锚固配合部(图如和仙未示出)中。而且， 道钉M具有增大的头部沈，其在预组装位置处停放在未扣紧(即未加载)的弹性弹条扣件上(参见图如)，或者拧入轨枕一段，从而其在未加载状态下被布置为与弹条扣件至少相距一小段距离。通过比较在轨枕顶侧上方的弹条扣件40的高度指示可以看出，与图如左侧所示的组装位置相比，图如右侧所示的在预组装位置的弹条扣件明显处于轨枕上方的更高处。 其原因一方面在于，弹条扣件的尾部支承弧观在预组装位置尚未安装在引导角板18的槽形凹口 20中，另一方面在于，在组装位置通过道钉的弹性使得内腿46被弹性向下挤压。参见图4a，道钉的头部沈在尺寸方面适于或者被调整为匹配于弹条扣件，从而头部沈不会向上突出于弹条扣件顶端所限定的平面。如图4b举例示出，当安装到轨槽14中时，轨道32可能未被充分抬升得高于轨道固定装置，从而该轨道支承在该轨道固定装置上。与图6所示的目前工艺水平相比，在根据本发明的轨道固定装置中将弹条扣件40被构成为，使得弹条扣件40的外腿56高于内腿 46，从而轨道重量不会承压在道钉M的头部沈上，因此也不会使道钉弯曲。在此应当提供高度H，从而还考虑到了在铺设沉重的长轨道时出现在外腿56区域中的弹性变形。同时，由于在图如和图4b的竖向剖视图中所示的弧形延伸，外腿56类似于斜面那样，起到在区域60中协助抬升正在安放中的轨道的作用，从而轨道可以被引入到轨槽14 中。
权利要求
1.一种用于轨道固定的弹簧钢制成的弹性弹条扣件，其包括-中央环(44)，其具有通过弧形中央部08)连接的两个内腿G6)；和-环形部(42)，其连接至所述中央环04)的所述内腿06)并且朝向所述弹条扣件 (40)的自由端(50)延伸，其特征在于，所述环形部0 被构造成，在未加载状态下各个所述环形部均具有超出所述中央环 (44)的位于所述两个内腿G6)区域内的顶面(E2)至少20mm、优选大约24mm的最大高度 (H)。
2.如权利要求1所述的弹性弹条扣件，其特征在于，所述最大高度(H)不高于42mm。
3.如权利要求1或2所述的弹性弹条扣件，其特征在于，所述内腿G6)基本彼此平行地延伸。
4.如前述权利要求之一所述的弹性弹条扣件，其特征在于，所述内腿G6)在组装位置的顶侧在安放接触道钉04)的区域内具有截平部(52)，所述道钉用于将所述弹条扣件00)固定在组装位置。
5.如前述权利要求之一所述的弹性弹条扣件，其特征在于，所述环形部0 通过尾部支承弧G4)与所述内腿G6)连接，并且所述环形部0 被如此形成，以使所述环形部0 在组装位置在水平方向上和竖直方向上均具有弧形段。
6.如前述权利要求之一所述的弹性弹条扣件，其特征在于，在张紧力在IOkN至15kN之间，优选为约12. 5kN的情况下，所述弹条扣件的疲劳极限大于3百万次荷载循环，优选大于5百万次荷载循环。
7.如权利要求5所述的弹性弹条扣件，其特征在于，所述尾部支承弧(54)如此构成，以使在所述内腿G6)和在所述外腿(56) 上的与所述内腿平行的切平面之间的距离D为D彡50mm，优选为D彡60mm。
8.如前述权利要求之一所述的弹性弹条扣件，其特征在于，所述环形部G2)在俯视图中呈弧形，所述环形部的正割线(S)基本平行于所述内腿G6)的延伸。
9.如前述权利要求之一所述的弹性弹条扣件，其特征在于，在所述中央环G4)的所述弧形中央部G8)和所述弹条扣件GO)的所述自由端(50)之间的自由距离小于在所述弹条扣件GO)的所述自由端(50)区域内的弹簧钢的直径。
10.轨道固定装置，其包括-如前述权利要求之一所述的弹条扣件GO)；以及-道钉(M)，其具有道钉头部(26)，所述道钉头部被构成用于安放在所述中央环04) 的所述内腿G6)上；-其中，所述道钉头部06)和所述弹条扣件GO)具有这样的尺寸，以使在所述内腿没有张紧力地停靠在所述道钉头部06)上的轨道固定的预组装状态下，所述道钉头部06) 不高于所述弹条扣件的最大高度。
11.如权利要求10所述的轨道固定装置，其特征在于，在组装位置，所述弹条扣件GO) 支承在轨道(3 的轨脚的顶侧上，并且所述弹条扣件GO)在轨枕(10)上支承在所述轨枕的顶侧的凹口 (12)中。
全文摘要
本发明涉及一种用于轨道固定的弹簧钢制成的弹性弹条扣件，其包括中央环(44)，其具有通过弧形中央部(48)连接的两个内腿(46)；和环形部(42)，其连接至所述中央环(44)的所述内腿(46)并且朝向所述弹条扣件(40)的自由端(50)延伸.所述环形部(42)被构造成，在未加载状态下具有超出所述中央环(44)的位于所述两个内腿(46)区域内的顶面(E2)至少20mm的最大高度(H)。
文档编号E01B9/48GK102272382SQ200980153181
公开日2011年12月7日 申请日期2009年9月2日 优先权日2008年12月29日
发明者F·埃斯凡迪亚里, M·斯特德尔, 温夫莱德·布斯特灵 申请人:佛斯洛威克有限公司