(57)【要約】本発明は、軌条車両用のレールを下におさえる引張クランプ（１；１０１）及びその上に構築される固定点に関する。引張クランプが、２つの脚部（４、５；１０４、１０５）を備える中央部（２、１０２）と、脚部と接続されて横方向外側に導かれ、下側に支持ゾーン（１０、１１；１１０，１１１）を備える２つのトーション部（８、９；１０８、１０９）と、トーション部と接続された２つの支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）と、を備える。支持アームが、引張クランプの前側（Ｖ）に向かって延在し、ばね部（１４、１５；１１４、１１５）、及び支持ゾーン（１０、１１；１１０、１１１）を有する支持部（１８、１８；１１８、１１９）を備える。支持ゾーンを用いて、支持アームが使用中に、レールの脚部上に支持される。本発明により、支持部は、引張クランプの中央部に対して横方向外側に向き、支持アームの支持ゾーン（２０、２１；１２０、１２１）の中心を、支持アームに関連するトーション部（８、９；１０８、１０９）の支持ゾーン（１０、１１；１１０、１１１）の中心（Ｚ１０、Ｚ１１；Ｚ１１０、Ｚ１１１）とそれぞれ接続する直線（Ｇ１、Ｇ２）は、引張クランプの後側（Ｒ）に位置する領域で交差する。これによって、引張クランプの固有振動数を、実際に発生する励起振動数の外側にまで高める。このようにして、最適化された耐久性が保証される。【選択図】図１
2019535933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脚部と、前記脚部上に屹立するレール腹部と、前記レール腹部によって支承されたレール頭部と、を備える軌条車両用のレールを弾性的に下に押さえる引張クランプであって、
−２本の脚部（４、５；１０４、１０５）及び前記脚部（４、５；１０４、１０５）を相互に接続する基部（３；１０３）を備えるループ状の中央部（２；１０２）であって、前記基部（３；１０３）の自由正面は前側（Ｖ）に向き、前記中央部（２；１０２）の自由上側は前記引張クランプ（１；１０１）の上側（Ｏ）に向き、そして前記中央部の前記脚部（４、５；１０４、１０５）が、前記脚部（４、５；１０４、１０５）の前記基部（３；１０３）から離れた端部で、前記引張クランプ（１；１０１）の後側（Ｒ）に向く中央部（２；１０２）と、
−２つのトーション部（８、９；１０８、１０９）であって、前記トーション部（８、９；１０８、１０９）のうちの１つのトーション部は、それぞれ、前記中央部（２；１０２）の前記脚部（４、５；１０４、１０５）のうちの１つの脚部における、前記基部（３；１０３）と反対側の端部と接続され、前記トーション部（８、９；１０８、１０９）がそれぞれ、前記トーション部（８、９；１０８、１０９）に関連する各脚部（４、５；１０４、１０５）から横方向外側に導かれ、前記トーション部（８、９；１０８、１０９）の下側に支持ゾーン（１０、１１；１１０、１１１）を備え、前記支持ゾーン（１０、１１；１１０、１１１）を用いて、前記引張クランプ（１；１０１）が使用中に、前記引張クランプ（１；１０１）を支承する部品上で支持されるトーション部と、
−２つの支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）であって、前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）のうちの１つの支持アームは、それぞれ、前記トーション部（８、９；１０８、１０９）のうちの１つのトーション部における、前記中央部（２；１０２）の関連する前記脚部（４、５；１０４、１０５）と反対側の端部と接続され、前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）が、前記引張クランプ（１；１０１）の前側（Ｖ）の方向に延在し、前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）がそれぞれ、前記引張クランプ（１；１０１）の上側（Ｏ）に向かってカーブするばね部（１４、１５；１１４、１１５）及び隣接する支持部（１８、１９；１１８、１１９）を備え、前記支持部（１８、１９；１１８、１１９）が前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）の自由端部で終端し、前記支持部（１８、１９；１１８、１１９）が下側に支持ゾーン（１０、１１；１１０、１１１）を備え、前記支持ゾーン（１０、１１；１１０、１１１）を用いて、各前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）が使用中に、固定されるべきレールの脚部上に支持される支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）と、を備える引張クランプ（１；１０１）において、
前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）の前記支持部（１８、１９；１１８、１１９）が、それぞれ、前記引張クランプ（１；１０１）の前記中央部（２；１０２）に対して横方向外側に向き、前記引張クランプ（１；１０１）を上方からの平面図で見ると、前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）の前記支持ゾーン（２０、２１；１２０、１２１）の中心を、各前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）に関連する前記トーション部（８、９；１０８、１０９）の前記支持ゾーン（１０、１１；１１０、１１）の中心（Ｚ１０、Ｚ１１；Ｚ１１０、Ｚ１１１）とそれぞれ接続する直線（Ｇ１、Ｇ２）は、前記引張クランプ（１；１０１）の後側（Ｒ）に位置する領域で交差することを特徴とする引張クランプ（１；１０１）。
【請求項２】
請求項１に記載の引張クランプであって、前記引張クランプ（１;１０１）を平面図で見ると、前記直線（Ｇ１、Ｇ２）の間に、少なくとも６０度の、特に少なくとも９０度の角度（β２）が囲まれていることを特徴とする引張クランプ（１；１０１）。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の引張クランプであって、前記引張クランプ（１；１０１）を平面図で見ると、前記直線（Ｇ１、Ｇ２）の間に囲まれる前記角度（β２）が、最大で１２０度であることを特徴とする引張クランプ（１；１０１）。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の引張クランプであって、前記引張クランプ（１；１０１）を平面図で見ると、前記支持アーム（１２、１３）が、それぞれ、前記支持アーム（１２、１３）に関連する前記トーション部（８、９）から開始して、前記中央部（２）から離れて外側に延在することを特徴とする引張クランプ（１）。
【請求項５】
請求項１〜３の何れか一項に記載の引張クランプであって、前記引張クランプ（１０１）を平面図で見ると、前記支持アーム（１１２、１１３）が、それぞれ、前記支持アーム（１１２、１１３）に関連する前記トーション部（１０８、１０９）から開始して、前記中央部（１０２）の前記基部（１０３）の方向で内側に延在することを特徴とする引張クランプ（１０１）。
【請求項６】
請求項５に記載の引張クランプであって、前記支持アーム（１１２、１１３）が、前記支持アーム（１１２、１１３）のばね部（１１４、１１５）の長さの少なくとも部分に亘って、直線で延在することを特徴とする引張クランプ。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の引張クランプであって、前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）において、前記ばね部（１４、１５；１１４、１１５）が、それぞれ、連続的なカーブで、関連する前記支持部（１８、１９；１１８、１１９）に合流することを特徴とする引張クランプ。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載の引張クランプであって、前記引張クランプ（１；１０１）を平面図で見ると、前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）の前記支持ゾーン（２０、２１；１２０、１２１）が、前記引張クランプ（１；１０１）の前側（Ｖ）の方向に、前記中央部（２；１０２）の前記基部（３；１０３）の自由正面に対して突出することを特徴とする引張クランプ（１；１０１）。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の引張クランプであって、前記引張クランプ（１；１０１）の対称軸（Ｓ）に平行に測定される間隔ＡＳは、前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）の前記支持ゾーン（２０、２１；１２０、１２１）の中心と、前記直線（Ｇ１、Ｇ２）の交点（ＳＧ）との間隔であり、前記直線（Ｇ１、Ｇ２）が、それぞれ、前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）の前記支持ゾーン（２０、２１；１２０、１２１）の中心を、各前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）に関連する前記トーション部（８、９；１０８、１０９）の前記支持ゾーン（１０、１１；１１０、１１１）の前記中心（Ｚ１０、Ｚ１１；Ｚ１１０、Ｚ１１１）と接続し、また、同様に前記対称軸（Ｓ）に平行に測定される間隔ＡＧは、前記支持アームの前記支持ゾーン（２０、２１；１２０、１２１）と前記トーション部（８、９；１０８、１０９）の前記支持ゾーン（１０、１１；１１０、１１１）の前記中心（Ｚ１０、Ｚ１１；Ｚ１１０，Ｚ１１１）との間隔であり、
１．２×ＡＧ≦ＡＳ≦１．８ＡＧ
が適用されることを特徴とする引張クランプ（１；１０１）。
【請求項１０】
請求項７に記載の引張クランプであって、前記間隔ＡＧ及び前記間隔ＡＳに、
１．３×ＡＧ≦ＡＳ≦１．７ＡＧ
が適用されることを特徴とする引張クランプ。
【請求項１１】
脚部と、前記脚部上に屹立するレール腹部と、前記レール腹部によって支承されたレール頭部と、を備える軌条車両用のレールが基礎上に固定される固定点であって、前記固定点が、前記レールの前記脚部の側方エッジ部に作用するガイドプレートを備え、前記ガイドプレートが前記レールを横方向に導き、また前記固定点が前記ガイドプレート上に配置された引張クランプを備え、前記引張クランプが、前記引張クランプの支持アームの自由支持部で、前記レールの前記脚部上で支持され、弾性的に下に押さえる力を前記レール上に加え、前記引張クランプ（１；１０１）が請求項１〜１０の何れか一項に従って設計されることを特徴とする固定点。
【請求項１２】
請求項１１に記載の固定点であって、前記固定点が、枕木ねじ又は枕木ボルト等の引張要素を備え、前記引張要素を用いて、前記引張クランプ（１、１０１）が基礎に対して締め付けられることを特徴とする固定点。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の固定点であって、絶縁要素が、前記引張クランプ（１；１０１）の前記支持アーム（１２、１３；１１２、１１３）の前記支持部（１８、１９；１１８、１１９）と前記レールの前記脚部との間に配置され、前記絶縁要素が、前記引張クランプ（１；１０１）を前記レールの前記脚部に対して電気的に絶縁し、減衰材料又は弾性的に降伏する材料を少なくとも部分的に備えることを特徴とする固定点。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軌条車両用のレールを固定する引張クランプに関する。
【０００２】
さらに本発明は、軌条車両用のレールが基礎に固定される固定点に関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明による固定点が確立される基礎は、典型的には、コンクリート又はそれと類似の固体材料製の枕木又はプレートである。しかしながら、本発明による固定点は、基礎として機能する従来の木製枕木の上にも取り付けることができる。
【０００４】
本発明によって改良された部品及び固定点を用いて固定されるレールは、通常、レール脚部と、レール脚部上に屹立するレール腹部と、レール腹部によって支承されたレール頭部と、を備える。
【０００５】
本明細書における課題の種類の固定点、又は本明細書における課題の部品を備える、そうした固定点を製造するためシステムは、多くの変形形態で知られている。そうしたシステムの例は、例えばURL http://www.vossloh-fastening-systems.com/de/produkte_2015/anwendungsbereiche/conventional_rail/conventional_rail_1.htmlを経由してダウンロード可能な、本出願人の公開する以下のパンフレットに提示されている。「System W 41 U - highly elastic rail fastening, highly elastic rail fastening for conventional and high speed - the universal solution for ballasted track with grooveless concrete sleepers」2014年09版、「System W 21 - highly elastic rail fastening for conventional and high speed - the modern solution for ballasted track with grooveless concrete sleepers」2015年02版、又は「System 300 Highly elastic rail fastening for conventional and high speed - the proven solution for slab tracks」2015年02版、である。
【０００６】
既知のレール固定システム（例えば、国際公開特許第2006/005543号及び以下に引用する他の特許公報を参照）及びそれらに従って製造されるレールの固定点は、典型的に、それら組み立てる部品として、それぞれ以下を備える。レールを横方向にガイドするために装備されたガイドプレート（例えば、国際公開特許第2010/091725号を参照）、ガイドプレート上に配置するために装備されたＷ字型の引張クランプ（例えば、国際公開特許第2012/059374号を参照）、及び引張クランプを基礎に対して締め付けるために（例えば、国際公開特許第2006/005543号を参照）装備された引張要素（例えば、国際公開特許第2014/029705号を参照）である。
【０００７】
レール固定システムのこれらの基本部品と共に、補完素子をそれぞれ使用してもよい。補完素子は、例えば、基礎の上のレール高さを調整するため、又は軌条車両がレール上を通過する際に発生する負荷を広範囲に分散させるために使用する任意の支持プレート（例えば、国際公開特許第2011/110456号を参照）、レール又はシステムの他のプレート状部品の下に同様に敷設され、システムによって形成される各固定点において重力の方向に所定のレール可撓性を確保する弾性中間層（例えば、国際公開特許第2005/010277号を参照）、及び典型的にばね要素と固定されるレール脚部との間に配置され、基礎に対して最適な電気的絶縁を確保する絶縁要素（例えば、国際公開特許第2015/051841号を参照）である。
【０００８】
Ｗ字型又はω字型の引張クランプは、通常、ワンピース型であり、ばね用鋼線から一回で曲げられている。この場合、これらは通常、Ｖ字型またはＵ字型の中央部を備える。中央部が、相互に平行に整列する２本の脚部を備える。これらの脚部が、これら脚部の間に空間を画定する。この空間を介して、典型的に枕木ねじ又はボルトである各引張手段が、その軸を用いて基礎内へ導かれている。脚部は通常、一方の端部で、基部を介して相互に接続されている。基部は引張クランプの、レールに関連する前側に向いている。これに対して、中央部の脚部の他方の端部には、通常、トーション部がそれぞれ形成されている。トーション部は、中央部の関連するそれぞれの脚部から横方向外側に向けて延在する。
【０００９】
この場合、トーション部は引張クランプの下側の方向に曲げられている。そのため、ばね要素は使用中に、トーション部の領域において、各トーション領域に形成された支持ゾーン内で、支持面上で支持され得る。支持面は、ばね要素を支承する部品、例えばガイドプレートの、上側に構成されている。トーション部は、中央部とは反対側の端部で、通常、各支持アームと合流する。支持アームは、側面図で見ると、典型的に引張クラン部の上部方向に弧状にカーブし、上方からの平面図で見ると、固定されるべきレールの前側の方向に整列している。支持アームの自由端部は、典型的に中央部の方向を示す。引張クランプは使用中に、これらの端部で、固定されるべきレールの脚部上に支持されている。
【００１０】
端部の下側には、支持ゾーンが形成されている。端部は使用中に、支持ゾーンで、レールの脚部上に支持されている。実際に知られている引張クランプの場合、支持アームの支持ゾーン及びトーション部の支持ゾーンは、通常、引張クランプの対称軸と実質的に平行に整列する直線上に配置されている。
【００１１】
実際に使用され、「Skl15」という呼称の、上述の引張クランプの例は、上述のパンフレット「System 300 highly elastic rail fastening for conventional and high speed - the proven solution for slab tracks」に記載されている。
【００１２】
弾性的な可撓性、及びそれに伴って支持アームを介してレール上に働く下に押さえる力は、支持アームの形状および支持アームの端部の形状および整列状態を介して、実際に使用する際に発生する要件及び応力に対して適合させることができる。同様に、トーション部及び中央部の形状、並びに中央部とトーション部との間及びトーション部と支持アームとの間に存在し得る移行部の形状は、引張クランプのばね挙動に影響することができる。
【００１３】
ガイドプレートは、通常、その上側にフォーム要素を備える。フォーム要素上で、各ガイドプレート上に配置されるべきばね要素が、使用中に、実際に発生する負荷のもとでさえ、その位置を保持するよう導かれている。この目的のために、例えば、ばね要素のトーション部が使用中に着座する溝状の凹部、又は中央ウェブを、ガイドプレートの上側に形成することができる。ガイドプレート上には、中央ループが導かれ、支持されている。
【００１４】
引張クランプの寿命は、引張クランプの振動挙動に決定的に左右されることが分かっている。引張クランプは、通常、複数の固有振動数を有することが知られている。
【００１５】
実際に使用する際に、引張クランプは、引張クランプによって下に押さえられたレール上を列車が通過すると、励起されて振動する。レール上又は軌条車両の車輪上で故障が周期的に繰り返し発生すると、共振ピークに至る可能性がある。これらが引張クランプの固有振動数のうちの１つに近い場合、特に引張クランプの支持アームの領域において、振動振幅が劇的に増加する。その結果、典型的に、引張クランプのトーション部の領域又は支持アームからトーション部への移行領域において発生する破損に起因して、引張クランプにおいて、次期尚早で突然の不具合が発生する。
【００１６】
雑誌「EI - Der Eisenbahningenieur、2016年8月刊、25頁以下に掲載されたMaximilian Steigerによる記事では、レール固定具の動的挙動の最適化に関する研究が報告されている。これらの研究の結果として、共振のためにレール固定が破損することを回避する３つの対策が提案されている。
【００１７】
提案された対策のうちの第１の対策は、引張クランプに振動を減衰する追加素子を配置することを含む。これらは、例えば、ディスク状又はチューブ状の追加素子であり、特に支持アームの領域に配置されるべきである。しかしながら、研究によれば、そうした振動アブソーバは、非常に効果的である一方、破損の恐れがある。そのために記事は、そうしたアブソーバの実際の使用可能性には疑問がある、と結論づけている。
【００１８】
記事は、第２の対策として、各ガイドプレート上の引張クランプ用に装備された支持面の拡大を提案している。従ってこのように調査は、支持が拡大することで、引張クランプの固有振動数を、実際に典型的に励起される範囲外にまで増加可能であることを示している。しかしながら実際には、ガイドプレートによって横方向にガイドされ、引張クランプによって下に押さえられたレール上を通過する際に、不可避に発生するレールの水平方向及び垂直方向への動きの結果として、引張クランプ及びガイドプレートが必然的に相対移動することが問題、と証明されている。これらの動きが、拡大された支持体の領域において摩耗を増加させる。この摩耗によって、支持体全体を拡大するという提案の実現可能性について、疑問が呈される。
【００１９】
第３の対策として、引張クランプ自体のジオメトリの変更が、最終的に記事で提案された。この対策は又、引張クランプの固有振動数を、実際に発生する励起の範囲外にまで高めることを目的としている。支持アームの形状、及び支持アームの、いわゆる支持アームの「傾斜軸」までの間隔は、重要な設計上の特徴、として認識されている。この文脈では、支持アームの傾斜軸として、直線が指定されている。この線は、各支持アームが使用中に、その自由端部で、レール脚部上に支持されているゾーンの中心と、各支持アームがその他方の端部でガイドプレート上に支持されているゾーンの中心と、を相互に接続する。このゾーンは、典型的に、各支持アームに割り当てられたトーション部の領域にある。支持アームの記載の弧の傾斜軸までの間隔を低減することによって、例えばガイドプレート上の弧の高さを低下することによって、今度は固有振動数が十分に増加されるであろう。
【００２０】
しかしながら、ジオメトリを低減すること、特に支持アームの弧の高さの低減には、弾性特性の根本的な変化が伴う。これによって、引張クランプはもはやそれぞれの目的のために最適に使用可能でなくなる、又は引張クランプの弾性挙動に関して課された要件を最適に満たすこができなくなる、という可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】国際公開特許第2006/005543号
【特許文献２】国際公開特許第2010/091725号
【特許文献３】国際公開特許第2012/059374号
【特許文献４】国際公開特許第2014/029705号
【特許文献５】国際公開特許第2011/110456号
【特許文献６】国際公開特許第2005/010277号
【特許文献７】国際公開特許第2015/051841号
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】″System W 41 U - Highly elastic rail fastening for conventional rail and high speed - the universal solution for ballasted track with grooveless concrete sleepers」2014年09版″、［online］、インターネット〈URL：http://www.vossloh-fastening-systems.com/de/produkte_2015/anwendungsbereiche/conventional_rail/conventional_rail_1.html〉
【非特許文献２】″System W 21 - Highly elastic rail fastening for high speed and conventional rail - the modern solution for ballasted track with concrete sleepers」2015年02版″、［online］、インターネット〈URL：http://www.vossloh-fastening-systems.com/de/produkte_2015/anwendungsbereiche/conventional_rail/conventional_rail_1.html〉
【非特許文献３】″System 300 Highly elastic rail fastening for conventional and high speed - the proven solution for slab tracks」2015年02版″、［online］、インターネット〈URL：http://www.vossloh-fastening-systems.com/de/produkte_2015/anwendungsbereiche/conventional_rail/conventional_rail_1.html〉
【非特許文献４】Maximilian Steiger、“EI - Der Eisenbahningenieur、2016年8月”、p.25
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
このような背景に対して、部品から形成されるシステム及び個々の部品の寿命を最長化することを目的として、レールの固定点用の個々の部品又は相互作用する複数の部品を設計する実際的な方策を特定する、という課題が発生した。
【００２４】
この課題を達成するために、本発明は、概して請求項１及び７に開示する引張クランプ又はガイドプレートの特定の設計を提案する。これら設計の方策は、それぞれ単独で、すなわち他の方策から隔離されて、上記の課題の解決策を提供し、従ってシステム全体、特にはこのシステムに取り付けられた引張クランプにおいて振動挙動を改善する。言うまでもなく、本明細書中で本発明により提案する対策は、最適な効果を発現させるために、随意に相互に組み合わせることができる。
【００２５】
本発明の有利な実施形態は、従属請求項において定義され、本発明の一般的概念と同様に、その詳細を以下に説明する。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
従って、本発明による固定点は、本発明により設計された引張クランプ又は本発明により設計されたガイドプレートが、固定点に取り付けられることを特徴とする。また、言うまでもなく、本発明による引張クランプ及び本発明によるガイドプレートは、それぞれ個別に振動挙動を著しく改善させるため、互いに対する代替物として使用できる。しかしながら、引張クランプ及びガイドプレートは、相互に組み合わされて使用される際に最適な結果をもたらす。
【００２７】
従って、本発明にとって不可欠であり、本明細書中で取り組む課題を考慮すると特に効果的な引張クランプ自体の振動挙動を改善させる方策は、引張クランプの各支持アームにおいて、各アームが使用中にレール脚部上で支持されるゾーンをシフトし、実際に使用する際にもはや振動励起を引き起こさない領域に固有振動数を移動させるものである。
【００２８】
この目的のために、本発明は、脚部と、脚部上に屹立するレール腹部と、レール腹部によって支承されたレール頭部と、を備える軌条車両用のレールを弾性的に下に押さえる引張クランプを提案する。引張クランプが、従来のように以下を備える。
−２本の脚部及び脚部を相互に接続する基部を備えるループ状の中央部であって、基部の自由正面は前側に向き、中央部の自由上側は引張クランプの上側に向き、そして中央部の脚部は、脚部の基部から離れた端部で、引張クランプの後側に向く中央部と、
−２つのトーション部であって、トーション部のうちの１つのトーション部は、それぞれ、中央部の脚部のうちの１つの脚部における、基部と反対側の端部と接続され、トーション部がそれぞれ、トーション部に関連する各脚部から横方向外側に導かれ、トーション部の下側に支持ゾーンを備え、支持ゾーンを用いて、引張クランプが使用中に、引張クランプを支承する部品上で支持されるトーション部と、
−２つの支持アームであって、支持アームのうちの１つの支持アームは、それぞれ、トーション部のうちの１つのトーション部における、中央部の関連する脚部と反対側の端部と接続され、支持アームが、引張クランプの前側の方向に延在し、支持アームがそれぞれ、引張クランプの上側に向かってカーブするばね部及び隣接する支持部を備え、支持部が支持アームの自由端部で終端し、この支持部が下側に支持ゾーンを備え、支持ゾーンを用いて、各支持アームが使用中に、固定されるべきレールの脚部上に支持される支持アームと、である。
【００２９】
本発明により、支持アームの支持部は、それぞれ、引張クランプの中央部に対して横方向外側に向く。引張クランプを平面図で見ると、支持アームの支持ゾーンの中心を、各支持アームに関連するトーション部の支持ゾーンの中心とそれぞれ接続する直線は、引張クランプの後側に位置する領域で交差する。
【００３０】
驚くべきことに、支持アームの支持部の支持ゾーン、及び各支持アームが接続されたトーション部の支持ゾーンが、もはや引張クランプの対称軸に平行な線上でなく、対称軸と共に鋭角をなす、引張クランプの後側の方向に走る直線上にある本発明による引張クランプにおいては、引張クランプの固有振動数を、実際の使用中に発生する励起振動数の著しい外側にまで効果的に高めることができると示された。この本発明によって、引張クランプの弾性挙動を著しく変化させることなく、引張クランプの耐久性が著しく改善される。従って本発明は、レール固定システムの部品の根本的な再設計を必要とせずに、これまで実地で遭遇していた課題を解決するものである。
【００３１】
もちろん本発明は、先行技術において引張クランプの最適化された動的挙動に関して提案された対策（例えば、上述のMaximilian Steigerによる記事を参照されたい）が、本発明による引張クランプにおいても実行され、本発明による設計に基づいて、更に最適化された振動挙動を達成することを排除するものではない。これらには特に、支持アームの曲がりの高さが、引張クランプが取り付けられている支持面上で低減され、また使用中に支持アームの支持部がレール脚部上に着座する支持ゾーンが、拡大されることが含まれる。
【００３２】
引張クランプを平面図で見ると、各関連する支持部の支持ゾーン及びトーション部の支持ゾーンの中心を通る直線は、引張クランプの固有振動数と起こりうる励起振動数との間で最大限に可能な間隔を確立するために、好適には、少なくとも６０度の角度、特に６０度を超える角度、又は少なくとも９０度の角度、特に９０度を超える角度を囲む。引張クランプの弾性作用に関して、引張クランプを平面図で見ると、直線の間の角度が、最大で１２０度、特に１２０度未満であることが、有利だと判明した。
【００３３】
支持アームの選択された配向は、任意の設計要素として、本発明による引張クランプの固有振動数をシフトさせるため寄与することができる。固有振動数の所望されるシフトに関して、引張クランプを平面図で見ると、支持アームが、支持アームに関連するトーション部から、中央部から外側に延在することが、好都合であり得る。他の場合では、驚くべきことに、引張クランプをこの場合も平面図で見て、支持アームが、支持アームに関連するトーション部から、中央部の基部の方向で内側に延在する場合に、固有振動数のシフトが最適である、と示された。これは特に、引張クランプを同様に平面図で見ると、支持アームが、支持アームのばね部の長さの少なくとも部分に亘って、直線で延在する場合に当てはまる。引張クランプの振動挙動に関して、この設計により、中央部の脚部から、脚部に接続されたトーション部への移行部において、またトーション部から、トーション部に接続された支持アームへの移行部において、それぞれ、有利な半径を生じさせることが可能となる。
【００３４】
本発明による引張クランプの製造可能性及び耐久性の観点から、同様に任意に、支持アームのばね部は、それぞれ、連続的なカーブで、関連する支持部に合流することが有利であると証明された。
【００３５】
以下の特徴は、本発明による引張クランプの耐久性及び最適な弾性挙動に更に寄与できるものである。同様に任意に、引張クランプを平面図で見ると、支持アームの支持ゾーンは、引張クランプの前側の方向に、中央部の基部の自由正面に対して突出する。
【００３６】
本発明に従って形成された引張クランプの振動挙動は、間隔ＡＳ及び間隔ＡＧに対して以下が適用される場合に、実際の条件に特に良好に適合される。引張クランプの対称軸に平行に測定される間隔ＡＳは、支持アームの支持ゾーンの中心と、直線の交点との間隔であり、その直線が、それぞれ、支持アームの支持ゾーンの中心を、各支持アームに関連するトーション部の支持ゾーンの中心と接続する。また、同様に対称軸に平行に測定される間隔ＡＧは、支持アームの支持ゾーンとトーション部の支持ゾーンの中心との間隔である。つまり、
１．２×ＡＧ≦ＡＳ≦１．８ＡＧ。
【００３７】
以下である場合に、特に実用的であると証明されている。つまり、
１．３×ＡＧ≦ＡＳ≦１．７ＡＧ。
【００３８】
上記で説明したように、本発明による固定点において、脚部と、脚部上に屹立するレール腹部と、レール腹部によって支承されたレール頭部と、を備える軌条車両用のレールが基礎上に固定される。固定点が、レールの脚部の側方エッジ部に作用するガイドプレートを備え、ガイドプレートがレールを横方向に導く。また、固定点がガイドプレート上に配置された引張クランプを備える。引張クランプが、引張クランプの支持アームの自由端部で、レールの脚部上で支持され、弾性的に下に押さえる力をレール上に加える。この場合、引張クランプが本発明に従って形成されている。
【００３９】
引張クランプをクランプするために、本発明による固定点は、枕木ねじ又は枕木ボルト等の従来の引張要素を備える。引張要素を用いて、引張クランプが基礎に対して締め付けられる。課題である引張要素は、典型的に、引張クランプの中央部の脚部の間に画定された空間を通って導かれ、下にあるガイドプレートの開口部を通って下の基礎に至り、そこにアンカー固定される。アンカー固定は、同様に従来の方法で、基礎内部に埋め込んだダボ、又は他の適切な固定方法で行うことができる。
【００４０】
本明細書における課題の種類の、レール用の固定点に設置された引張クランプを保護するために、絶縁要素を、引張クランプの支持アームの端部とレール脚部との間に配置してもよい。絶縁要素が、引張クランプをレール脚部に対して電気的に絶縁し、減衰材料又は弾性的に降伏する材料を少なくとも部分的に備える。従って絶縁体は、例えばサンドイッチ要素として形成されてよい。電気的絶縁層は、サンドイッチ要素において減衰層又は弾性層と組み合わされ、引張クランプによって加えられる下に押さえる力に対して十分な耐性を備えつつ、一方では要求される電気的絶縁を達成し、他方ではレールの振動を引張クランプから分離させる。ここで記載した絶縁要素に関する方策は、それ自体が既に、すなわち上述の発明の設計的特徴とは無関係に、本発明によるレールの固定点において使用された引張クランプの耐久性の向上に寄与するものである。しかしながらこの方策は、もちろん、本発明による固定点の設計において特に有利である。
【００４１】
本明細書の課題の種類の固定点において通常使用される他の部品は、弾性中間層である。弾性中間層は、通常、レール脚部と基礎との間に配置され、レールの支持に対して、重力の方向である程度の柔軟性を与える。弾性中間層の減衰挙動を実際に生じる励起振動数に適合させることによって、引張クランプがその固有振動数の範囲で過度な励起を受けることを回避することに、同様に寄与可能である。
【００４２】
本発明を、概略的に例示的な実施形態を示す図面を参照して、以下に詳述する。概略的な図面は、以下を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による引張クランプの平面図である。
【図２】図１の引張クランプの前からの斜視図である。
【図３】図１及び図２の引張クランプの側面図である。
【図４】本発明による第２引張クランプの平面図である。
【図５】図４の引張クランプの前からの斜視図である。
【図６】図４及び図５の引張クランプの後からの斜視図である。
【図７】図４乃至図６の引張クランプの側面図である。
【図８】従来の引張クランプ用と、図４乃至図７に示す引張クランプ用の、力‐経路特性曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
図１乃至図３に示す、本発明による引張クランプ１は、スプリングワイヤからワンピースに曲げられ、円形断面を有する。引張クランプ１がＵ字型の中央部２を備える。中央部２は、カーブされた基部３、及び基部３に接続された直線の脚部４、５を備える。基部３が、引張クランプの前側Ｖに関連する。引張クランプ１の上側Ｏに関連する、中央部２の脚部４、５の上側に、平坦な接触面６、７が備わる。接触面６、７上には、使用中に、（図示されない）枕木ねじが、そのねじ頭を用いて着座し、引張クランプ１を引っ張る引張要素として機能する。
【００４５】
中央部２の脚部４、５は、基部３と反対側であり引張クランプ１の後側Ｒに向く、その端部において、それぞれ、引張クランプ１のトーション部８、９と合流する。トーション部８、９は、それぞれ、引張クランプ１の下側Ｕの方向にカーブし、横方向外側に、関連する各脚部４、５から離れるよう導かれている。トーション部８、９は、それぞれ、下側に支持ゾーン１０、１１を備える。支持ゾーン１０、１１を用いて、トーション部８、９が、使用中にガイドプレートの支持面上に着座する。
【００４６】
支持アーム１２、１３はそれぞれ、トーション部８、９における中央部２から反対側の端部と接続されている。ば支持アーム１２、１３のばね部１４、１５の領域において、支持アーム１２、１３はそれぞれ、引張クランプ１の上側Ｏの方向に弧状にカーブし、各トーション部８、９から引張クランプの前側Ｖの方向に延在するよう設計されている。従って支持アーム１２、１３が、平面図（図１）で見ると、支持ゾーン１０、１１の中心Ｚ１０、Ｚ１１の間の、接続線Ｇに対して平行に測定される支持アーム１２、１３の間隔が、それぞれトーション部８、９から開始して増加するよう配向されている。
【００４７】
支持アーム１２、１３は、その自由端部１６、１７において、それぞれ、支持部１８、１９で終端する。支持部１８、１９が、それぞればね部１４、１５と接続する。支持アーム１２、１３は作動状態において、支持部１８、１９を用いて、レールの各固定点において固定されるべき（図示されない）レールの脚部上に着座する。点状の支持ゾーン２０、２１は、それぞれ、引張クランプ１の下側Ｕに関連する支持部１８、１９の下側で、支持アーム１２、１３の端部１６、１７上でそこに形成されている。
【００４８】
支持部１８、１９は、中央部２から横方向外側に向いて、各ばね部１４、１５から始まる連続的なカーブで、支持部１８、１９が接線方向で、接続線Ｇに平行に配向された直線と一致するよう形成されている。支持アーム１２、１３の長さは、点状の支持ゾーン２０、２１が、平面図（図１）で見ると、引張クランプ１の前側Ｖの方向で、中央部２の基部３の前に位置する寸法である。
【００４９】
支持部１８、１９が外側に向いて配置され、対応して支持アーム１２、１３の点状の支持ゾーン２０，２１が横方向外側に位置しているために、接続線Ｇ１、Ｇ２は、引張クランプ１の対称軸Ｓに対して鋭角β１で配置され、接続線Ｇ１とＧ２の間に、約７０度の角度β２を有する。接続線Ｇ１、Ｇ２は、一方で（接続線Ｇ１）、トーション部８の支持ゾーン１０の中心Ｚ１０を、トーション部８と接続された支持アーム１２の点状の支持ゾーン２０と接続する。従って、点状の支持ゾーン２０はそれ自体が中心を示す。接続線Ｇ１、Ｇ２は、他方で（接続線Ｇ２）、トーション部９の支持ゾーン１１の中心Ｚ１１を、トーション部９と接続された支持アーム１３の点状の支持ゾーン２１と接続する。従って、同様に点状の支持ゾーン２１はそれ自体が中心を示す。従って、平面図（図１）で見ると、接続線Ｇ１及びＧ２は、交点ＳＧで交わる。交点ＳＧは、引張クランプ１の後側Ｒの後ろに位置する。
【００５０】
対称軸Ｓに平行に測定される間隔ＡＳは、それ自体が中心を形成する支持アーム１２、１３の点状の支持ゾーン２０、２１を一方として、交点ＳＧを他方とする間隔ＡＳであり、この場合、間隔ＡＧの約１．５倍に対応する。間隔ＡＧは、同様に対称軸Ｓに平行に測定され、トーション部８，９の支持ゾーン１０、１１の中心Ｚ１０、Ｚ１１から、点状の支持ゾーン２０、２１までの間隔ＡＧである。実際には、例えば、間隔ＡＧは約１００ｍｍであり、間隔ＡＳは１５０ｍｍであってよい。間隔ＡＳは固有振動数設定の観点から又は構造的条件の観点から好都合であれば、例えば、１３０ｍｍ乃至１７０ｍｍの範囲で可変である。
【００５１】
実際の試験により、引張クランプ１は、図４及び図５に示す従来の形状の引張クランプ１０１と比較して、少なくとも５０％高い固有振動数を有することが示された。これらは非常に高いために、例えばトンネル内又は橋梁の上などの場合のように、好ましくない使用条件下であっても、そうした固有振動数の範囲では、引張クランプ１が励起されない。
【００５２】
図４乃至図７に示す、本発明による引張クランプ１０１は、スプリングワイヤからワンピースに曲げられ、円形断面を有する。引張クランプ１０１がＵ字型の中央部１０２を備える。中央部１０２は、カーブされた基部１０３、及び基部１０３に接続された直線の脚部１０４、１０５を備える。基部１０３が、引張クランプ１の前側Ｖに関連する。引張クランプ１０１の上側Ｏに関連する、中央部１０２の脚部１０４、１０５の上側に、平坦な接触面１０６、１０７が備わる。接触面１０６、１０７上には、使用中に、（図示されない）枕木ねじが、そのねじ頭を用いて着座し、引張クランプ１０１を引っ張る引張要素として機能する。
【００５３】
中央部１０２の脚部１０４、１０５は、基部１０３と反対側であり引張クランプ１０１の後側Ｒに向く、その端部において、それぞれ、引張クランプ１０１のトーション部１０８、１０９と合流する。トーション部１０８、１０９は、それぞれ、下側に支持ゾーン１１０、１１１を備える。支持ゾーン１１０、１１１を用いて、トーション部１０８、１０９が、使用中にガイドプレートの支持面上に着座する。
【００５４】
トーション部１０８、１０９は、引張クランプ１０１の下側Ｕの方向にカーブし、横方向外側に、関連する各脚部１０４、１０５から離れるよう導かれている。各トーション部１０８、１０９が、各脚部１０４、１０５から開始して、引張クランプ１におけるよりも狭いカーブで、まず引張クランプ１０１の下側Ｕの方向に延在し、次いで、引張クランプ１上の対応するカーブよりも同様により狭い更なるカーブで、外側の方向に延在する。関連する脚部１０４、１０５から離れて横方向に延在する各トーション部１０８、１０９の領域が、ここに接続する。この領域は、平面図で見ると（図４）、引張クランプ１の対応する領域よりも長い。トーション部１０８、１０９は、更なるカーブ１０８’、１０９’を用いて、トーション部１０８、１０９に接続された各支持アーム１１２、１１３に合流する。その更なるカーブ１０８’、１０９’を、この領域で見ることができる。このカーブ１０８’、１０９’の曲率半径は、平面図で見ると（図４）引張クランプ１の対応するカーブよりも大きく、引張クランプ１におけるよりも大きい角度範囲に亘って延在する。このようにして、引張クランプ１０１の支持アーム１１２、１１３は、関連する各トーション部１０８、１０９との接続部から開始して、引張クランプ１０１の中央部１０２における、自由な突出する基部１０３の方向に向けられる。支持アーム１１２、１１３が、領域１１２’、１１３’を備える。領域１１２’、１１３’において、支持アーム１１２、１１３が、平面図で見ると（図４）直線で形成されている。平面図で見て（図４）、領域１１２’、１１３’の長手方向軸と同軸の直線が領域１１２’、１１３’に配置されると、これらの直線が、引張クランプ１０１の前側Ｖ上で、引張クランプ１０１の対称軸Ｓ上にある点で交差する。同時に、支持アーム１１２、１１３のばね部１１４、１１５の領域において、支持アーム１１２、１１３はそれぞれ、引張クランプ１の上側Ｏの方向に、弧状にカーブするよう設計されている。
【００５５】
支持アーム１１２、１１３は、自由端部１１６、１１７において、それぞれ、支持部１１８、１１９で終端する。支持部１１８、１１９が、それぞれ、ばね部１１４、１１５と接続する。支持アーム１１２、１１３は作動状態において、支持部１１８、１１９を用いて、レールの各固定点において固定されるべき（図示されない）脚部上に着座する。点状の支持ゾーン１２０、１２１は、それぞれ、引張クランプ１０１の下側Ｕに関連する支持部１１８、１１９の下側で、支持アーム１１２、１１３の端部１１６、１１７に形成されている。
【００５６】
支持部１１８、１１９は、中央部１０２から横方向外側に向いて、各ばね部１１４、１１５から始まる連続的なカーブで、支持部１１８、１１９が接線方向で、接続線Ｇに平行に配向された直線と一致するよう形成されている。支持アーム１１２、１１３の長さは、点状の支持ゾーン１２０、１２１が、平面図（図４）で見ると、引張クランプ１０１の前側Ｖの方向で、中央部１０２の基部１０３の前に位置する寸法である。
【００５７】
支持部１１８、１１９が外側に向いて配置され、対応して支持アーム１１２、１１３の点状の支持ゾーン１２０、１２１が横方向外側に位置しているために、接続線Ｇ１、Ｇ２は、引張クランプ１０１の対称軸Ｓに対して鋭角β１で配置され、接続線Ｇ１とＧ２の間に、約６０度の角度β２を有する。接続線Ｇ１、Ｇ２は、一方で（接続線Ｇ１）、トーション部１０８の支持ゾーン１１０の中心Ｚ１１０を、トーション部１０８と接続された支持アーム１１２の点状の支持ゾーン１２０と接続する。従って、点状の支持ゾーン１２０はそれ自体が中心を示す。接続線Ｇ１、Ｇ２は、他方で（接続線Ｇ２）、トーション部１０９の支持ゾーン１１１の中心Ｚ１１１を、トーション部１０９と接続された支持アーム１１３の点状の支持ゾーン１２１と接続する。従って、同様に点状の支持ゾーン１２１はそれ自体が中心を示す。従って、平面図（図４）で見ると、接続線Ｇ１及びＧ２は、交点ＳＧで交わる。交点ＳＧは、引張クランプ１０１の後側Ｒの後ろに位置する。
【００５８】
対称軸Ｓに平行に測定される間隔ＡＳは、それ自体が中心を形成する支持アーム１１２、１１３の点状の支持ゾーン１２０、１２１を一方として、交点ＳＧを他方とする間隔ＡＳであり、この場合、間隔ＡＧの約１．７倍に対応する。間隔ＡＧは、同様に対称軸Ｓに平行に測定され、トーション部１０８、１０９の支持ゾーン１１０、１１１の中心Ｚ１１０、Ｚ１１１から、点状の支持ゾーン１２０、１２１までの間隔ＡＧである。実際には、例えば、間隔ＡＧは約１００ｍｍであり、間隔ＡＳは１５０ｍｍであってよい。間隔ＡＳは固有振動数設定の観点から又は構造的条件の観点から好都合であれば、例えば、１３０ｍｍ乃至１７０ｍｍの範囲で可変である。
【００５９】
実際の試験により、引張クランプ１０１は、「Skl15」という呼称の、上述の、「System 300 Highly elastic rail fastening for conventional and high speed - the proven solution for slab tracks」のパンフレットに記載された、従来の形状の引張クランプ１０１と比較して、５０％高い固有振動数を有することが示された。
【００６０】
試験で決定された２回目の荷重及び除荷の、力‐経路特性曲線を図８に示す。従来の引張クランプSkl15の特性曲線は実線で、また本発明による引張クランプ１０１の特性曲線は、破線で示す。
【００６１】
本発明による引張クランプ１０１の特性曲線は、より平坦な勾配を有すると示された。これは、引張クランプ１０１の耐久性に好ましい効果を有する。この結果、引張クランプ１０１は、従来のSkl15と比較して固有振動数挙動が改善されたのみでなく、耐久性も改善されている。換言すると、本発明による引張クランプ１０１は、従来の引張クランプSkl15よりも著しく高いレベルの変形を許容することができる。
【００６２】
この試験で決定された、従来の引張クランプSkl15及び本発明による引張クランプ１０１に関する、「固有振動数」特性値、垂直方向耐久性、及び引張クランプの特性曲線の勾配は、表１に見ることができる。
【００６３】
固有振動数を決定するために、まず、有限要素法「ＦＥＭ：Finite Element Method」を用いてモード解析を実施した。次いで、得られた結果を、テストスタンド及びプラットフォーム上で実施した測定を用いて検証した。
【００６４】
垂直方向耐久性を、2010年6月のドイツ鉄道（Deutsche Bahn AG）によるDBS918127規格、第５．３章「Vertical Durability」を使用して決定した。
【００６５】
引張クランプ１０１に対して決定した固有振動数は非常に高いために、例えばトンネル内又は橋梁の上などの場合のように、好ましくない使用条件下であっても、その固有振動数の範囲では、引張クランプ１０１が励起されない。
【００６６】
【表１】
2019535933.tif 000003
【符号の説明】
【００６７】
１、１０１  引張クランプ
２、１０２  引張クランプ１、１０１の中央部
３、１０３  中央部２、１０２の基部
４、５、１０４、１０５  中央部２、１０２の脚部
６、７、１０６、１０７  脚部４、５、１０４、１０５の接触面
８、９、１０８、１０９  引張クランプ１、１０１のトーション部
１０８’、１０９’  各支持アーム１１２、１１３とそれに関連するトーション部１０８、１０９との間の移行部におけるカーブ
１０、１１、１１０、１１１  トーション部８、９、１０８、１０９の支持ゾーン
１２、１３、１１２、１１３  引張クランプ１、１０１の支持アーム
１１２’、１１３’  支持アーム１１２、１１３の直線状の領域
１４、１５、１１４、１１５  支持アーム１２、１３、１１２、１１３のばね部
１６、１７、１１６、１１７  支持アーム１２、１３、１１２、１１３の自由端部
１８、１９、１１８、１１９  支持アーム１２、１３、１１２、１１３の支持部
２０、２１、１２０、１２１  点状の支持ゾーン（＝支持ゾーン２０、２１、１２０、１２１の中心）
β１、β２  角度
ＡＧ、ＡＳ  間隔
Ｇ、Ｇ１、Ｇ２  接続する直線
Ｏ  引張クランプ１、１０１の上側
Ｒ  引張クランプ１、１０１の後側
Ｓ  引張クランプ１、１０１の対称軸
ＳＧ  交点
Ｕ  引張クランプ１、１０１の下側
Ｖ  引張クランプ１、１０１の前側
Ｚ１０、Ｚ１１、Ｚ１１０、Ｚ１１１  支持ゾーン１０、１１、１１０、１１１の中心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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2019535933.tif 000013
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