CH190488A - Mit Ausnehmungen versehenes Konstruktionselement. - Google Patents

Description

  mit Ausnehmungen versehenes Konstruktionselement.    Die bei Maschinen- und Bauteilen aller  Art vielfach notwendige Anordnung von  Ausnehmungen, Bohrlöchern und dergleichen  wirkt sich bei Beanspruchung :der Bauteile  durch äussere Kräfte nicht nur durch die  hierdurch bedingte Querschnittsverringerung  nachteilhaft aus, sondern besonders auch  deshalb, weil der durch die Ausnehmungen  aus seinem normalen Verlauf     abgelenkte     Kraftfluss sich nicht gleichmässig über den  verbleibenden     Querschnitt        aufteilt,    sondern  in der unmittelbaren Umgebung der     Aus-          nehmungen    erhöhte     Beanspruchung    des       Materials    bedingt.

   Es     konnte    festgestellt  werden, dass Ausnehmungen mit länglichem  (elliptischem, ovalem)     Querschnitt,    deren  Querschnittslängsachse in der Richtung des  Kraftflusses verläuft, geringere Ungleich  mässigkeiten in der Spannungsverteilung zur  Folge haben, wie Ausnehmungen mit kreis  rundem oder quer zur Kraftlinienrichtung  sich erstreckendem     Querschnitt.    Nun ist  aber insbesondere     .die    kreisrunde Form der  Ausnehmungen teils aus herstellungstech-    nischen Gründen, teils wegen einer etwa ge  forderten gelenkigen     Beweglichkeit    der in  den Ausnehmungen befestigten weiteren  Bauteile sehr bevorzugt oder gar nicht zu  umgehen.

   Zweck der     Erfindung        ist        es    nun,  bei     Konstruktionselementen    aller Art, durch       entsprechende    Ausbildung der     Wandteile    in  der Umgebung von Ausnehmungen eine  ähnlich günstige Ablenkung des Kraftflus  sei und Aufteilung der Spannungen in den  durch die Ausnehmungen geschwächten       Querschnitten    zu erhalte, wie sie bei in der  Kraftlinienrichtung angeordneten Lang  löchern     auftritt.    Im wesentlichen besteht die  Erfindung darin,

   dass die von Zug- oder       Druckkräften    beanspruchten Wände des  Konstruktionselementes in der     Richtung    des  Kraftflusses liegende Unterbrechungen auf  weisen, .die durch ihre Formgebung geeignet  sind, den Kraftfluss allmählich aus dem Be  reich der Ausnehmung abzulenken und da  durch eine Anhäufung der     Kraftlinien    in  der unmittelbaren Umgebung der     Ausneh-          mung    und eine übermässige Haterialbean-      spruchung an dieser Stelle zu verhindern.

    Konstruktionsteile mit mehreren in der  Richtung des     Kraftflusses    hintereinander  liegenden Ausnehmungen sind bereits be  kannt, :doch ist bei den bekannten     Konstruk-          tionsteilen    die gegenseitige Zuordnung und  Formgebung der Ausnehmungen nicht ge  eignet, den erfindungsgemässen Effekt zu  erzielen.  



  In der Zeichnung ist der Gegenstand der  Erfindung in     beispielsweisen    Ausführungs  formen dargestellt. Die Fig. 1, 2 und 3 zei  gen stabförmige, durchlochte Konstruktions  elemente mit erfindungsgemäss angeordneten  Materialunterbrechungen in .der Umgebung  der Ausnehmungen samt dem 'Kraftlinien  verlauf innerhalb des     Stabes    bei Zugbean  spruchung in der Längsrichtung. Fig. 4  stellt zum Vergleich den Kraftlinienverlauf  in einem gleichbeanspruchten,     lediglich    mit  einem Rundloch     versehenen    Stab dar.

   Die  Fig. 5 und 6 zeigen das augenförmig erwei  terte Ende eines auf Zug     beanspruchten     Stabes mit und ohne .der erfindungsgemässen  Ausbildung zur allmählichen     Ablenkung        :des     Kraftflusses.    Im .Stab 1 (Fig. 1) ist eine kreisrunde  Ausnehmung 2 eingebohrt, die beispiels  weise zur Befestigung irgend eines weiteren  Konstruktionselementes dienen kann, ohne  dass über :den Befestigungsbolzen bedeuten  dere Kräfte     übertragen    werden. In der  Längsrichtung des     .Stabes    ist     beiderseits    der       Bohrung    2 je .ein Schlitz 3 in den Stab einge  schnitten.

   Die Schlitze verlaufen nach einem  gegen :die kreisförmige Bohrung offenen,  nach der entgegengesetzten Seite sich all  mählich verjüngenden Halboval. Die brei  teste Stelle des durch einen Schlitz .3 gebil  deten Halbovals ist in der     Richtung    normal  zur Stabachse gemessen kleiner oder höch  stens gleich dem Durchmesser der Bohrung  2. Die     Herstellung    :der Schlitze 3 kann vor  teilhaft von kleinen Bohrungen 4 am Ende  der Schlitze ausgehend durch Schneiden  mittels einer Säge oder eines Schneidbren  ners erfolgen.    An     Stelle    der ovalen     Schlitze    können  auch beiderseits der Ausnehmung 2 weitere  kleinere Ausnehmungen angeordnet sein  (Fig. 2).

   Diese werden am einfachsten von  kreisrunden Bohrlöchern 5 gebildet, können  aber auch eine dem     gewünschten    Kraft  linienbedarf mehr sich anpassende ovale oder  halbovale Form haben, was     insbesondere    bei  den am weitesten von der Ausnehmung 2 ab  liegenden Löchern 6 zu empfehlen ist. Die  Weite der Ausnehmungen 5, 6, nimmt mit       zunehmender    Entfernung von der zu  schützenden Hauptausnehmung 2 ab. Die       einfachste    Lösung vom herstellungstech  nischen     Standpunkt    aus ergibt sich,     wenn     vor und hinter der Ausnehmung 2 nur je  ein kreisrundes Bohrloch 7 von kleinerem  Durchmesser angeordnet wird (Fig.3).

   Die  Bohrlöcher vor und hinter der Ausnehmung  2 können     untereinander        und    mit der     Haupt-          ausnehmung    2 durch     einen    Längsschlitz     ver-          bunden,    werden. Auch ein Längsschlitz allein  vor bezw. hinter der Ausnehmung 2 ange  ordnet, bedingt eine Erhöhung der Bean  spruchungsfähigkeit im Sinne der Erfin  dung.  



  Werden die dargestellten Stäbe auf Zug  beansprucht, dann ergeben sich die einge  zeichneten Kraftflussbilder, welchen zu ent  nehmen ist, dass die Kraftlinien durch .die  Schlitze bezw. die Löcher 5, 6, 7 ganz all  mählich abgelenkt werden, so dass sie sich  in dem gefährdeten     Querschnitt    neben der  Hauptausnehmung 2 ziemlich .gleichmässig  verteilen. In     F.ig.4    ist zum     Vergleich    der       Kraftlinienverlauf    in einem durchlochten  Stab     dargestellt,    der die erfindungsgemässe       Ausbildung    zum Schutze     .des    gefährdeten       Querschnittes    nicht zeigt.

   Hier werden die  Kraftlinien erst unmittelbar an der     Aus-          nehmung    2 abgelenkt und liegen daher in  der Umgebung der     Ausnehmung    wesentlich  dichter aneinander wie im übrigen Teil des  Stabes. Der Stab wird daher an den Stel  len 8 :der Lochwandung eine erhöhte Bean  spruchung aufweisen. Die erfindungsgemäss       ausgebildeten    Stäbe, welche eine gleich  mässige Beanspruchung des gefährdeten      Querschnittes an den Ausnehmungen zeigen,  sind deshalb     widerstandsfähiger    und haben  eine höhere Zerreissfestigkeit. Dasselbe     Bild     erhöhter Widerstandsfähigkeit ergibt sich  natürlich auch bei Beanspruchung der Stäbe  auf Druck.  



  Auch bei unmittelbarer Übertragung der  Stabkräfte auf einen in der Ausnehmung 2  gelagerten Bolzen kann insbesondere bei  Zugkräften die neue Ausgestaltung des Sta  bes in der Umgebung der Ausnehmung mit  Vorteil angewendet werden. So zeigt Fig. 5  einen an dem Bolzen 9 gelagerten, auf     Zug          beanspruchten    Augenstab, der vor der  Lagerausnehmung einen länglichen, halb  oval verlaufenden Schlitz 10 hat. Das Bild  der Kraftlinienverteilung zeigt in     Gegen-          Überstellung    zu dem in Fig. 6 dargestellten  Kraftflussverlauf in einem gewöhnlichen  Augenstab die     vorteilhafte    Wirkung der  erfindungsgemässen Massnahme.  



  Um zu vermeiden, dass die Begrenzungs  flächen der Schlitze und Hilfsbohrungen  dem Rostangriff ausgesetzt sind, empfiehlt  es sich, Schlitze bezw. Bohrungen mit Kitt,  Lot oder ähnlichen Füllstoffen auszufüllen.  Verwendet man als     Füllmittel    für die Hilfs  schlitze und -bohrungen ein Material, das  geeignet ist     Druckkräfte    zu übertragen, .das  sich aber dabei nicht festhaftend mit .den  Stabwänden verbindet, so dass über die aus  gefüllten Bohrungen keine Zugspannungen  verlaufen können, dann eignen     sich    die er  findungsgemäss ausgestalteten Bauteile auch  für wechselnde Zug- und     Druckübertragung     auf den in der Ausnehmung 2 gelagerten  Bolzen,     wie    sie z.

   B. an den Lagerköpfen  von Schubstangen auftritt. Unter Umständen  kann es auch vorteilhaft sein das Stabmate  rial zwischen den Schlitzen 3, 10 und der  Hauptausnehmung 2 zu entfernen und durch  eingepresste Einsatzstücke aus anderem       Material    zu ersetzen. In Weiterverfolgung  dieses Konstruktionsprinzipes ist es auch  möglich, in den Stab ein     ovales    Einsatzstück  einzupressen und erst in dieses die     Ausneh-          mung    2 einzubohren.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Mit Ausnehmungen versehenes Kon struktionselement, dadurch gekennzeichnet, dass die von Zug- oder Druckkräften bean spruchten Wände des Konstruktionselemen tes in der Umgebung solcher Ausnehmungen in der Richtung es Kraftflusses liegende Unterbrechungen aufweisen, die durch ihre Formgebung ,geeignet sind, den Kraftfluss allmählich aus dem Bereich der Ausnehmung abzulenken und dadurch eine Anhäufung ,der Kraftlinien in der unmittelbaren Um gebung der Ausnehmung und eine über mässige Materialbeanspruchung an --diesen Stellen zu verhindern. UNTERANSPRÜCHE: 1.

   Mit Ausnehmungen versehenes Konstruk tionselement nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass ,die den Kraft fluss ablenkenden Wandunterbrechungen durch Schlitze gebildet sind, die nach einem, gegen .die Ausnehmung hin offe nen, nach der andern Seite zu sich ver jüngenden Halboval verlaufen. 2. Mit Ausnehmungen versehenes Konstruk tionselement nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die den Kraft fluss ablenkenden Wandunterbrechungen bei jeder Ausnehmung durch eine Anzahl von in der Richtung .des Kraftflusses auf einanderfolgenden Bohrlöchern gebildet sind, deren Weite mit der Entfernung von dem zu schützenden Querschnitt ab nimmt. 3.

   Mit Ausnehmungen versehenes Konstruk tionselement nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass von den den Kraftfluss ablenkenden Wandunterbre chungen bei jeder Ausnehmung je vor bezw. hinter der zu sohützenden Aus nehmung nur eine einzige Unterbrechung angeordnet und durch ein Bohrloch gebil det ist,. dessen Weite kleiner ist als jene der A snehmung. 4.

   Mit Ausnehmungen versehenes Konstruk- tionselement nach Patentanspruch, da- ,durch gekennzeichnet, dass die gen Kraft- fluss ablenkenden Wandunterbrechung n mit einem vor Rostangriff schützenden Material ausgefüllt sind. 5. Mit Ausnehmungen versehenes Konstruk tionselement nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die den Kraft fluss ablenkenden Wandunterbrechungen mit einem, zur Übertragung von Druck kräften hinlänglich festen Material aus gefüllt sind, das mit den Wänden der Bauteile keine festhaftende Verbindung eingeht.