DE3875372T2

DE3875372T2 - Pendelstabvorrichtung mit stuetzkrage.

Info

Publication number: DE3875372T2
Application number: DE8888200866T
Authority: DE
Inventors: Peter S Richards
Original assignee: Progressive Fastening Inc
Current assignee: Progressive Fastening Inc
Priority date: 1987-05-06
Filing date: 1988-05-03
Publication date: 1993-05-19
Anticipated expiration: 2008-05-04
Also published as: US4735390A; EP0290097A3; EP0290097A2; DE3875372D1; EP0290097B1; CA1296158C; FI882067A7; FI882067A0; ATE81716T1; JPS63308207A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Schraubverbindung zwischen zwei Bauteilen, und im Einzelnen eine Schraubverbindungskonstruktion zwischen einem Schraubbolzen, der von einer Überbaustruktur herabhängt, und dem Endabschnitt einer länglichen Tragstrebe, und eine einfache Struktur und Anordnung zum Verspannen der Schraubverbindung zur Erhöhung deren Fähigkeit, seitlichen Kräften zu widerstehen, die auf die Tragstrebe einwirken, und zu deren Schutz gegen Stoßbelastungen und Vibrationen.

Stand der Technik

Die Erfindung wurde als ein Teil eines Vorhabens gemacht, eine verbesserte Montagestruktur für einen hängenden Gegenstand (z.B. eine Leuchtenhalterung) zu schaffen. Es wird angenommen, daß die Verbindungskonstruktion gemäß der Erfindung allgemeine Nützlichkeit hat. Jedoch ist es erwiesen, daß sie eine besondere Anwendung für das Verbinden des oberen Endes einer Tragstrebe für eine Leuchtenhalterung mit einer Deckenstruktur in einem Schiff findet.
Der Schiffbau erfolgt in Stufen. Sehr oft ist ein Bauteil installiert und dann wird festgestellt, daß das Bauteil entfernt werden muß, um entweder ein anderes Bauteil zu montieren oder eine andere Stufe des Schiffbaus durchzuführen. Leuchtenhalterungen müssen an der Deckenkonstruktion sicher befestigt werden und dies geschah in der Vergangenheit durch Anschweißen des oberen Endes der Tragstrebenbauteile an eine Deckenmetallstruktur und anschließendes Anschweißen von Querstreben an das untere Ende der Tragstreben und anschließendes Verbolzen der Leuchtenhalterungen mit den Querstreben. Wenn eine Befestigungsstruktur in dieser Weise montiert wurde, konnte sie nur durch Zerstörung, wie unter Verwendung eines Schneidbrenners wieder entfernt werden. Die Erfindung sucht daher eine Befestigungsstruktur zu schaffen, welche ein einfaches Montieren und Demontieren der Tragstrebe und der Deckenstruktur erlaubt, so daß, falls das Abmontieren der Tragstrebe erforderlich wird, dies ohne Zerstörung dieses Bauteils erfolgen kann, so daß dieses Bauteil wiederverwendet werden kann. Die Erfindung sucht außerdem eine Befestigungsstruktur zu schaffen, welche ein einfaches Absenken oder Anheben einer Leuchtenhalterung oder eines vergleichbaren Gegenstandes erlaubt, indem die Befestigungsstruktur lediglich auseinandergenommen und dann mit einer längeren oder kürzeren Tragstrebe wieder zusammengebaut zu werden braucht.
Aus der CH-A-380907 ist einen Verbindungskonstruktion für ein Möbelstück, d.i. einen Tisch bekannt, die eine Stahlrohr- Stützstrebe mit einer an ihrem oberen Ende befestigten Mutter, ein auf dem oberen Ende des Rohres abgestütztes pilzförmiges Bauteil und einen Schraubbolzen aufweist, der von dem Oberteil des Tisches herabhängt. Wenn die Tragstrebe durch Aufschrauben auf den Schraubbolzen mit dem Oberteil des Tisches verbunden wird, wird das pilzförmige Bauteil elastisch verformt, wodurch eine feste Verbindung entsteht.

Die Erfindung

In grundsätzlicher Ausführungsform weist die Verbindungskonstruktion gemäß der Erfindung ein Deckenteil, ein Stangenteil, das von dem Deckenteil herabhängt und ein oberes Ende, das an dem Deckenteil angeschlossen ist, und einen Schraubabschnitt aufweist, eine längliche Tragstrebe mit einem oberen rohrförmigen Abschnitt und einem oberen Ende und einem Einsatz, der in dem rohrförmigen Abschnitt festgelegt ist und eine Längs-Schraubbohrung zum Schraubeingriff mit dem Gewinde des Stangenteils zur Ausbildung einer Schraubverbindung aufweist, ein Spannteil an dem oberen Abschnitt der Tragstrebe, wobei das Spannteil ein schmales unteres Ende, ein breites beres Ende, eine Öffnung an seinem schmalen Ende, durch welche der obere Abschnitt der Tragstrebe ragt, und eine ringförmige Wand zwischen dem oberen und dem unteren Ende aufweist, und das untere Ende des Spannteils an der Tragstrebe an einer Stelle anschließende Mittel auf, die axial im Abstand von dem oberen Ende der Tragstrebe angeordnet ist, wobei das Spannteil an seinem oberen Ende einen ringförmigen Rand aufweist, der im Durchmesser wesentlich größer als die Tragstrebe ist und der für einen Druckkontakt mit dem Deckenteil bei auf dem Stangenteil angebrachter Tragstrebe und festgezogener Schraubverbindung positioniert ist, wobei das obere Ende der Tragstrebe axial nach innen von dem ringförmigen Rand an dem oberen Ende des Spannteils im Abstand angeordnet ist und das obere Ende des Stangenteils an das Deckenteil angeschweißt ist und eine Kehlnaht das obere Ende des Stangenteils umgibt und die Tragstrebe einen Ringrand an ihrem oberen Ende aufweist, der mit der Kehlnaht beim Drehen der Tragstrebe zum Festziehen der Schraubverbindung zwischen dem Einsatz und dem Stangenteil in Kontakt gelangt, wobei die Kehlnaht aus härterem Material ist als das obere Ende der Tragstrebe.
Fressen tritt auf an der Stelle des Kontaktes zwischen der Kehlnaht und dem oberen Ende der Tragstrebe, derart daß Metall verformt wird und ein enger Sitz zwischen dem oberen Ende der Tragstrebe und der Rehlnaht zustandekoinmt. Dieser enge Sitz dient zum seitlichen Verspannen des oberen Endes der Tragstrebe, so daß der Tendenz widerstanden wird, daß die Tragstrebe in ihrer Position um ihre Verbindung mit dem unteren Ende des Spannteils aufgrund von Seitenkräften gedreht wird, die auf die Tragstrebe unterhalb des Spannteils einwirken.
Die Verwendung des Spannteils unter Druck als "Vorspannung" der Verbindung stellt einen wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung dar. Der Vorspannungsdruck absorbiert Stoßbelastungsspitzen und verschiedene Arten von Vibrationen. Mit anderen Worten wird das herabhängende Bauteil durch die Verwendung eines vorgespannten Spannteils gegen Beschädigungsfehler aufgrund von Stoßbelastungsspitzen geschützt. Das Spannteil ist auch federnd nachgiebig genug, strukturelle Vibrationen zu absorbieren. Derartige Vibrationen werden absorbiert und daher nicht auf das herabhängende Bauteil übertragen.
Ein wichtiges Merkmal der Tragstreben-Verbindungskonstruktion liegt darin, daß die Höhe der Vorspannung des Spannteils durch die Auswahl des Durchmessers seines oberen Endes gesteuert werden kann. Wie ersichtlich führt das Drehen der Tragstrebe das Abstützen des ringförmigen Randes des Spannteils gegen das Deckenteil herbei. Die Tragstrebe kann gedreht werden, bis der Druck, der von dem oberen Ende des Spannteils gegen das Deckenteil ausgeübt wird, ein Weiterdrehen mit Muskelkraft verhindert. Der Widerstand gegen ein Weiterdrehen signalisiert einen Haltepunkt gegen das Weiterdrehen.
Bevorzugte Ausführungsformen der Verbindungskonstruktion gemäß der Erfindung bilden die Gegenstände der abhängigen Ansprüche 2-4.
Andere detailliertere Merkmale der Erfindung sind unten im Zusammenhang mit der Beschreibung der dargestellten Ausführungsform beschrieben.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Gleiche Bezugszahlen werden in den verschiedenen Darstellungen der Zeichnung für gleiche Teile verwendet, und:
Fig. 1 ist eine isomerische Explosionsdarstellung der Verbindungskonstruktion gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ist eine isomerische Ansicht der Tragstrebe im zusammengebauten Zustand, wobei das Spannteil weggelassen ist;
Fig. 3 ist ein Längsschnitt der Verbindungskonstruktion; und
Fig. 4 ein Schnitt im wesentlichen entlang der Linie 4-4 in Fig. 3.
Beste Ausführungsform der Erfindung
Das Bauteil 10 in Fig. 1 ist eine Deckenstruktur, z.B. ein metallisches Deckenpaneel. Ein Stangenteil oder Zapfen 12 ist mit seinem oberen Ende an dem Bauteil 10 festgelegt, wie durch Zapfenschweißen, und hängt von dem Bauteil 10 vertikal herab. Das Stangenteil 12 weist einen Gewindeabschnitt 14 auf.
Eine längliche Tragstrebe 16 ist mit dem Teil 14 verschraubt. Die Tragstrebe 16 weist einen oberen Endabschnitt 18 auf, der rohrförmig ist und in dem ein Einsatz 20 aufgenommen ist. Der Einsatz 20 ist in seiner Lage gegenüber der Tragstrebe 16 festgelegt und weist eine Längs-Gewindebohrung 22, die im Schraubeingriff mit dem Gewinde 14 auf dem Bauteil 12 unter Ausbildung einer Schraubverbindung steht. Das innere Ende des Einsatzes 20 ist abgefast, um dazu beizutragen, den Einsatz 20 in den rohrförmigen Abschnitt zu führen.
Der rohrförmige Abschnitt 18 ist auf den Einsatz 20 aufgeschmiedet. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind sein Teil 24 über dem Einsatz 20 und sein Teil 26 unter dem Einsatz 20 im Durchmesser reduziert, um hierdurch das Bauteil 20 daran zu hindern, sich in dem rohrförmigen Abschnitt 18 nach oben oder unten zu bewegen. Vorzugsweise ist an der Tragstrebe 16 unterhalb des Einsatzes 20 wenigstens ein Paar einander gegenüberliegender Schlüsselflächen 28 ausgebildet. Die dargestellte Ausführungsform weist ein zweites Paar Schlüsselflächen 30 auf.
Gemäß der Erfindung ist an dem oberen Ende der Tragstrebe 16 ein Spannteil 32 vorgesehen. Das Spannteil 32 weist ein unteres Ende 34 mit kleinem Durchmesser und ein oberes Ende 36 mit großem Durchmesser auf. Eine Seitenwand 40 erstreckt sich zwischen den Enden 34, 36. Die Seitenwand 40 nimmt in ihrem Verlauf nach oben von dem unteren Ende 34 zu dem oberen Ende 36 im Durchmesser zu. Das Spannteil 32 kann, wie gezeigt, ein kegeliges Bauteil sein.
Wie gezeigt, weist das schmale Ende 34 des Spannteils 32 eine zentrale Öffnung auf, durch welche sich der obere Abschnitt der Tragstrebe 16 erstreckt. Das Spannteil 32 ist vorzugsweise über die Schweißraupe 38, die sich rings des oberen Endabschnitts 18 des Bauteils 16 erstreckt, radial außerhalb eines Abschnitts des Einsatzes 20 an die Haltestrebe 16 angeschlossen. Die Schweißraupe 38 erstreckt sich zwischen dem schmalen Ende 34 des Spannteils 34 und der Außenfläche des Wandabschnitts 18.
Vorzugsweise beträgt die Breite des Spannteils 32 an dem oberen Ende 36 das 2,5-3,5fache des Durchmessers der Tragstrebe 16 an deren oberen Ende 40 und das 2,5-3,5fache der Länge des Spannteils 32. Das spezielle Spannteil 32, welches gezeigt ist, weist eine Seitenwand in einem Winkel von etwa 450 relativ zu dem Bauteil 10 auf. Dies ist ein bevorzugter Winkel für ein kegeliges Spannteil. Jedoch kann der Winkel von der einen Ausführungsform zur anderen etwas variieren.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung erstreckt sich das Spannteil 32 axial über die Endfläche 42 der Tragstrebe 16 hinaus, so daß diese Endfläche 42 sich axial im Abstand von dem Bauteil 10 befindet, wenn der obere Rand 36 des Spannteils 32 mit dem Bauteil 10 in Kontakt kommt.
Wie in den Fig. 1, 3 und 4 gezeigt, kann das obere Ende des Bauteils 12 an dem Bauteil 10 über eine Vollkehlnaht 44 angeschlossen sein. Der Innendurchmesser des oberen Endes 42 des Bauteils 16 ist größer als der Durchmesser des Bauteils 12. Jedoch ist er kleiner als der maximale Durchmesser der Schweißnaht, so daß das obere Ende 42 des Bauteils 16 die Schweißnaht 42 berührt, bevor es das Bauteil 10 berührt.
Die Tragstrebe 16 wird angehoben, um ihr offenes oberes Ende in Flucht mit dem Bauteil 12 zu bringen. Dann wird das Bauteil 16 über das Bauteil 12 geschoben, um das Gewinde 14 an das obere Ende der Bohrung 22 zu bringen. Das Bauteil 16 wird dann gedreht, um das Bauteil 20 auf das Bauteil 12 zu schrauben. Anfänglich erfolgt das Drehen manuell. Das Bauteil 16 wird gedreht, bis der obere Rand 36 des Spannteils 32 mit dem Bauteil 10 in Kontakt kommt oder in engem Kontakt steht. Etwa zur gleichen Zeit kommt das obere Ende 42 des rohrförmigen Abschnitts 18 in Kontakt mit der Schweißkehlnaht 44. Das Drehen des Bauteils 16 wird fortgesetzt. Ein Schlüssel kann auf den Schlüsselflächen 28, 30, verwendet werden, falls erforderlich. Wenn das Bauteil 16 gedreht wird, kommt es zum Fressen an der Stelle des Kontaktes des Rohrendes 42 und der Schweißkehlnaht 44. Die Schweißnaht ist härter als das Rohrmaterial und in dieser Weise wird das Rohrmaterial durch Reibung abgenutzt. Ein Spalt zwischen dem Ende 42 und dem Bauteil 10 macht es möglich, den Rand 36 in engen Kontakt mit dem Bauteil 10 zu ziehen. Die Reibabnutzung an dem Ende 42 und der Kehlschweißnaht formt diese Teile, so daß sie eng zusammenpassen. Dieser Sitz dient dazu, das obere Ende 42 des Bauteils 16 gegen seitliche Bewegungen aufgrund einer seitlichen Belastung des Bauteils 16 unterhalb der Schweißnaht 38 zu verspannen. Wie ersichtlich, will eine seitliche Kraft, die auf das Bauteil 16 in irgendeinem merklichen Abstand unterhalb der Schweißverbindung 38 einwirkt, wenn die Verbindung festgezogen ist und das obere Ende 36 des Spannteils 32 eng gegen das Bauteil 10 gezogen ist, das Bauteil 18 um die Schweißverbindung 38 drehen, wodurch Spannungen an dieser Schweißverbindung entstehen. Die enge Zwischenpassung zwischen dem oberen Ende 42 und der Schweißkehlnaht 44 wirkt einer solchen Drehung entgegen und führt zur Entlastung von Spannungen, die andernfalls an der Schweißverbindung 38 auftreten würden.
Wenn die Schraubverbindung 14, 22 festgezogen ist, wird das Spannteil 32 auf Druck beansprucht. Es wirkt im Ergebnis wie eine große Tellerfeder. Dieses Belasten des Bauteils 32 auf Druck dient zum Vorspannen der Verbindung. In einigen Fällen kann eine Schraubverbindung "vorgespannt" werden, indem die Verschraubung festgezogen wird, bis der Schraubbolzen gedehnt wird. Die Verspannen eines Schraubbolzens wirkt zum Vorspannen der Verbindung. Diese Methode kann nicht angewendet werden, wenn die Verbindung einen Stehbolzen enthält, der mit einem Basisteil verschweißt ist. Wenn der Stehbolzen aus härterem Material als das Basisteil ist, würde das Festziehen der Schraubverbindung dazu führen, daß das Basisteil verformt wird, statt daß der Stehbolzen auf Zugspannung gebracht wird. Der Lieferant einer Tragstrebe hat keine Kontrolle über die Aufmachung des Stehbolzens und des Basisteils. Jedoch hat er die Kontrolle über die Konstruktion der Tragstrebe. Die Erfindung dem Lieferanten einer Tragstrebe ein Vorspannen der Schraubverbindung, das stets verläßlich ist.
Die Verwendung des Bauteils 32 in Druckbeanspruchung als "Vorspannung" der Verbindung ist sehr wichtig. Das Vorspannungsdruckteil 32 absorbiert Stoßbelastungsspitzen und verschieden Arten von Vibrationen. Mit anderen Worten wird durch die Verwendung des Vorspannungskegels 32 der Stehbolzen 14 gegen Beschädigungsfehler aufgrund von Stoßbelastungsspitzen geschützt. Das Bauteil 32 ist auch elastisch genug, Strukturvibrationen zu absorbieren. Derartige Vibrationen werden absorbiert und daher nicht auf den Stehbolzen 14 übertragen. Der Stehbolzen 14, die Schweißnaht 44 und die Tragstrebe 16 tragen die Scherkräfte ab. Diese Bauteile weisen ausgezeichnete Fähigkeiten zum Abtragen von Scherbeanspruchungen auf. Der Vorspannungskegel 32 absorbiert die Reißbelastungen.
Ein wichtiges Merkmal der Tragstreben-Verbindungskonstruktion gemäß der Erfindung liegt darin, daß die Höhe der Vorspannung des Kegelbauteils 32 durch die Auswahl des Durchmessers des Endes 36 gesteuert werden kann. Wie ersichtlich, führt das Drehen der Tragstrebe 16 dazu, daß der ringförmige Rand an dem Ende 36 sich gegen das Bauteil 10 abstützt. Das Bauteil 16 kann gedreht werden, bis der Druck des Endes 36 gegen das Bauteil 10 ein Weiterdrehen mit Muskelkraft verhindert, die über einen Schlüssel auf die Schlüsselflächen 28, 30 übertragen wird. Der Widerstand gegen ein Weiterdrehen signalisiert einen Stoppunkt für das Aufbringen von zur Drehung führender Kraft auf das Bauteil 16. Dies erfolgt, bevor das Rohrende 42 stumpf auf dem Bauteil 10 auftrifft.
Das untere Ende der Tragstrebe 16 ist nicht dargestellt. Eine Anzahl unterschiedlicher Gegenstände können an dem unteren Ende der Tragstange festgelegt werden. Beispielsweise kann ein Befestigungsbügel für eine elektrische Leuchte an das untere Ende des Bauteils 16 mittels der Einsatztyp- Verbindungsanordnung angeschlossen werden, die in meiner gleichzeitig anhängigen Anmeldung 811,939 beansprucht ist, die am 20. Dezember 1985 eingereicht wurde und mit Verbindungskonstruktion und Deckengehänge bezeichnet ist.
Gemäß der etablierten Regeln der Patentauslegung wurde die dargestellte und beschriebene Ausführungsform lediglich als Beispiel vorgelegt. Der durch das Patent gegebene Schutzbereich ist durch den Inhalt der folgenden Ansprüche und durch die Lehre von Äquivalenten zu bestimmen.

Claims

1. Verbindungskonstruktion, mit:

einem Überbauteil (10);

einem Stangenteil (12), welches von dem Überbauteil (10) herabhängt und ein oberes Ende, welches an dem Überbauteil (10) angebracht ist, und einen Gewindeabschnitt (14) aufweist;

einer länglichen Tragstrebe (16) mit einem rohrförmigen oberen Abschnitt (18), einem oberen Ende (42) und einem Einsatz (20), der in dem rohrförmigen oberen Abschnitt (18) festgelegt ist und eine Längs-Gewindebohrung (22) zum Schraubeingriff mit dem Gewinde (14) auf dem Stangenteil (12) zur Ausbildung einer Schraubverbindung aufweist;

einem Spannteil (32) an dem oberen Abschnitt (18) der Tragstrebe (16), wobei das Spannteil (32) ein schmales unteres Ende (34), ein breites oberes Ende (36), eine Öffnung in seinem unteren Ende (34), durch welche der obere Abschnitt (18) der Tragstrebe (16) sich erstreckt, und eine ringförmige Wand (40) zwischen dem oberen Ende (36) und dein unteren Ende (34) aufweist; und

das untere Ende (34) des Spannteils (32) mit der Tragstrebe (16) an einer Stelle verbindende Mittel (38), die axial nach unten im Abstand von dem oberen Ende (18) der Tragstrebe (16) angeordnet ist;

wobei das Spannteil (32) einen ringförmigen Rand an seinem oberen Ende aufweist, der im Durchmesser wesentlich größer ist als die Tragstrebe (16), wobei der Rand für einen Druckkontakt mit dem Überbauteil (10) angeordnet ist, wenn die Tragstrebe (16) auf dem Stangenteil (12) angebracht ist und die Schraubverbindung festgezogen ist;

wobei das obere Ende (18) der Tragstrebe (16) axial nach innen im Abstand von dem ringförmigen Rand an dem oberen Ende (36) des Spannteils (32) angeordnet ist; und

wobei das obere Ende des Stangenteils (12) an dem Überbauteil (10) angeschweißt ist und eine Schweißkehlnaht (44) das obere Ende des Stangenteils (12) umgibt und die Tragstrebe (16) eine Ringkante an ihrem oberen Ende (42) aufweist, die zum Angreifen an der Schweißkehlnaht (44) beim Drehen der Tragstrebe (16) zum Festziehen der Schraubverbindung zwischen dem Einsatz (20) und dem Stangenteil (12) angeordnet ist, wobei die Schweißkehlnaht (44) aus härterem Material als das obere Ende (42) der Tragstrebe (16) ist.

2. Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1, bei welcher die Tragstrebe (16) unterhalb des Einsatzes (20) ausgebildete Schlüsselflächen (28, 30) zur Aufnahme der Klauen eines Schlüssels zum Drehen der Tragstrebe (16) aufweist.

3. Verbindungskonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher das Spannteil (32) einen oberen Enddurchmesser zwischen dem 2,5-3,5fachen des Durchmessers der Tragstrebe (16) dort, wo die Tragstrebe (16) an dem schmalen Ende (34) des Spannteils (32) angeschlossen ist.

4. Verbindungskonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Einsatz (20) ein oberes Ende, das axial nach innen bezüglich der Tragstrebe (16) im Abstand von dem oberen Ende (42) der Tragstrebe (16) angeordnet ist, und ein unteres entgegengesetztes Ende (23) aufweist, und bei welcher die Tragstrebe (16) im Durchmesser in Bereichen (24, 26) sowohl über als auch unter dem Einsatz (20) abnimmt, um in dieser Weise den Einsatz (20) in der Tragstrebe (16) an seinem Platz zu halten, und das untere Ende des Spannteils (32) an der Tragstrebe (16) an einer Stelle zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Einsatzes (20) angeschlossen ist.