EP0962372A1 - Kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere Verbindung zwischen zwei Bauteilen unterschiedlichen Wekstoffes - Google Patents

Kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere Verbindung zwischen zwei Bauteilen unterschiedlichen Wekstoffes Download PDF

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EP0962372A1
EP0962372A1 EP99110501A EP99110501A EP0962372A1 EP 0962372 A1 EP0962372 A1 EP 0962372A1 EP 99110501 A EP99110501 A EP 99110501A EP 99110501 A EP99110501 A EP 99110501A EP 0962372 A1 EP0962372 A1 EP 0962372A1
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positive
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pressure distribution
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positive connection
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Gottfried Dipl.-Ing. Schranz
Rudolf Ehrenreich
Wolfgang Dipl.-Ing. Runge
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Alstom LHB GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D3/00—Wagons or vans
    • B61D3/10—Articulated vehicles

Definitions

  • the invention relates to a non-positive and positive connection between two Components, in particular connection between two different components Material
  • connection must be in vehicles, especially in heavily loaded rail vehicles the operational, dynamic forces, e.g. B. when braking as well as the considerably higher forces of an impact impact and starting a safety-relevant point in the train association is sufficient.
  • Suitable screws are z. B. expansion screws known from DIN 267.
  • DIN 267 For materials with lower strength than steel, e.g. B. in aluminum alloys however, it is often difficult to apply the necessary forces to the components and query.
  • the invention is therefore based on the object of a generic connection to improve so that this connection as possible over the entire life of the add-on parts, the imprinted preload with minimal settlement losses maintains and an automatic, unwanted loosening one with the connection attached attachment is prevented in normal operation with high security.
  • the non-positive and positive connection between two components consists of a carrier part 1, an attachment 2, releasable fasteners 3 and at least one pressure distributor 4.
  • the pressure distributor 4 used in the singular, although there may be more than one.
  • the Attachment 2 is on the carrier part 1 by means of the carrier part 1 and behind it arranged pressure distribution piece 4 penetrate part of the fastening means 3, in particular screw 3a, and the associated holding part of the Fastening means, in particular nut 3b, attached.
  • the pressure distribution piece 4 is welded to the carrier part 1. It is for the introduction of voltage and durability of the screw connection is particularly advantageous if that Pressure distribution piece 4 only after application of an intended preload with the help the releasable fastening means 3 welded to the support part 1 under tension becomes.
  • the pressure distribution piece 4 distributes the forces from the pretensioning of the fastening means 3 and from operational stress on neighboring components. After the welds have been produced, the releasable fastening means 3 loosened and disassembled, the welds 8 for this state Pressure distribution piece 4 proportional tensions - from the withdrawal of the preload forces - receive.
  • the carrier part 1 is designed as a hollow or hollow chamber profile, which has webs 5, in the immediate vicinity of the releasable fastening means (3) and parallel to the Shank of the penetrating fastener (screw 3a) are arranged.
  • the arrangement of the webs 5 in the immediate vicinity of the releasable fastening means 3 cause increased stiffness of the profiles in this area and allow the application of higher preload forces.
  • the pressure distribution piece 4 consists of at least in the welding zone Material that can be welded to the carrier part 1. It is preferable to use a similar one Material used.
  • the pressure distribution piece 4 can further stiffening webs 6 to increase the rigidity exhibit.
  • the pressure distribution piece 4 is pot-shaped. It has circumferential stiffening webs 6 in the edge area.
  • a pressure piece 7 in particular from the Steel, arranged.
  • attachment 2 consists of higher strength material than the carrier part 1. This is the case if steel parts e.g. B. joints and / or coupling brackets on aluminum structures resilient and must be securely fastened.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
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  • Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen bestehend aus einem Trägerteil (1) und einem Anbauteil (2), lösbaren Befestigungsmitteln (3) sowie mindestens einem Druckverteilstück (4), wobei das Anbauteil (2) am Trägerteil (1) mittels der das Trägerteil (1) und das hinter ihm angeordnete Druckverteilstück (4) durchdringenden Teils der Befestigungsmittel (Schraube 3a) sowie des zugeordneten, haltenden Teils des Befestigungsmittels (Mutter 3b) befestigt ist. Damit die Verbindung möglichst über die gesamte Lebensdauer der Anbauteile die aufgeprägte Vorspannung bei minimalen Setzungsverlusten beibehält und eine selbsttätige ungewollte Lockerung eines Anbauteils im normalen Betrieb mit hoher Sicherheit verhindert wird, ist/sind das/die) Druckverteilstück/e (4) mit dem Trägerteil (1) verschweißt. Der Erfindungsgegenstand wird insbesondere dann noch verbessert, wenn das/die Druckverteilstück/e (4) nach Aufbringen einer vorgesehenen Vorspannkraft mit Hilfe der lösbaren Befestigungsmittel (3) mit dem Trägerteil (1) unter Spannung verschweißt wird/werden. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere Verbindung zwischen zwei Bauteilen unterschiedlichen Werkstoffs
Die betriebssichere Herstellung einer kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen bei betriebsbedingt auftretenden dynamischen Kräften stellt ein Problem dar, insbesondere, wenn zwei Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen, z. B. ein Gelenk oder Kupplungsbock aus Stahlguß an ein Strangpreßprofil aus einer Aluminiumlegierung, verbunden werden müssen, was im Schienenfahrzeugbau oft verwirklicht werden muß.
Die Verbindung muß bei Fahrzeugen, insbesondere bei hochbelasteten Schienenfahrzeugen den betriebsbedingten, dynamischen Kräften, z. B. beim Bremsen ebenso wie den erheblich höheren Kräften eines Auflaufstoßes und Anfahren an einer sicherheitsrelevanten Stelle im Zugverband genügen.
Es ist bekannt, eine Verbindung mit geeigneten Schrauben derart vorzuspannen, daß deren Vorspannung über die gesamte Lebensdauerweitgehend aufrechterhalten wird. Als geeignete Schrauben sind z. B. Dehnschrauben aus der DIN 267 bekannt. Bei Werkstoffen geringerer Festigkeit als Stahl, z. B. bei Aluminiumlegierungen ist es aber oft schwierig, die notwendigen Kräfte auf den Bauteilen abzusetzen und abzufragen.
Schrauben langer Klemmlänge reduzieren die unvermeidlichen Setzungsverluste und damit den Verlust der Vorspannkraft. Derartige Schrauben, auch als Dehnschrauben sind z. B. aus der DE 39 18 300 A1 bekannt. Hier wird eine Radsatzführung für Drehgestelle für Schienenfahrzeuge gezeigt. Mittels einer Dehnschraube sind die beiden Federblattlenker am Achslagergehäuse befestigt und die Gummizwischenlagen exakt vorspannbar. Durch entsprechend gewählte Vorspannung der Dehnschraube ist die horizontale Längssteifigkeit der Gummizwischenlagen 7 genau einstellbar. Auch wird eine Druckplatte (Zahnplatte) gezeigt, die zwischen dem Kopf der Mutter und einem Federblattlenker angeordnet ist. Nach dem Lösen der Schraubverbindung ist die aufgebrachte Vorspannung auch zwischen Druckplatte und Federblattlenker weggenommen. Trotz Zahnplatte und insbesondere bei glatten Druckplatten, wie z. B. beim Anschluß des Kupplungsbocks beim ICE und ICE 2 an ein Aluminiumstrangpreßprofil verwendet, mindern auch kleine Querverschiebungen zwischen Druckplatte und Trägerteil die Qualität der Verbindung hinsichtlich einer möglichst über die gesamte Betriebsdauer aufrechtzuhaltenden Vorspannkraft, insbesondere auch bei Wechselbeanspruchungen in allen 3 Achsen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Verbindung derart zu verbessern, daß diese Verbindung möglichst über die gesamte Lebensdauer der Anbauteile die aufgeprägte Vorspannung bei minimalen Setzungsverlusten beibehält und eine selbsttätige, ungewollte Lockerung eines mit der Verbindung befestigten Anbauteiles im normalen Betrieb mit hoher Sicherheit verhindert wird.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale der form- und kraftschlüssigen Verbindung gelöst.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1
eine erfindungsgemäße Verbindung zwischen einem Aluminiumstrangpreßprofil-Untergestell eines Schienenfahrzeuges und einem Gelenkbock in Seitenansicht;
Fig. 2
die Verbindung gemäß Fig. 1 in Draufsicht.
Die erfindungsgemäße kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen besteht aus einem Trägerteil 1, einem Anbauteil 2, lösbaren Befestigungsmitteln 3 sowie mindestens einem Druckverteilstück 4. Im folgenden wird das Druckverteilstück 4 in der Einzahl verwendet, obwohl es auch mehrere sein können. Das Anbauteil 2 ist am Trägerteil 1 mittels der das Trägerteil 1 und das hinter ihm angeordnete Druckverteilstück 4 durchdringen Teils der Befestigungsmittel 3, insbesondere Schraube 3a, sowie des zugeordneten, haltenden Teils der Befestigungsmittels, insbesondere Mutter 3b, befestigt. Das Druckverteilstück 4 ist mit dem Trägerteil 1 verschweißt. Dabei ist es für die Spannungse4inbringung undHaltbarkeit der Schraubverbindung besonders vorteilhaft, wenn das Druckverteilstück 4 erst nach Aufbringen einer vorgesehenen Vorspannkraft mit Hilfe der lösbaren Befestigungsmittel 3 mit dem Trägerteil 1 unter Spannung verschweißt wird. Das Druckverteilstück 4 verteilt die Kräfte aus der Vorspannung der Befestigungsmittel 3 und aus der betrieblichen Beanspruchung auf benachbarte Bauteile. Nach der Herstellung der Schweißnähte können die lösbaren Befestigungsmittel 3 gelöst und demontiert werden, wobei für diesen Zustand die Schweißnähte 8 am Druckverteilstück 4 anteilige Spannungen - aus der Rücknahme der Vorspannkräfte - erhalten.
Bei der Montage der vorgesehenen Bauteile, z. B. Gelenk, Kupplung etc. durch die lösbaren Befestigungsmittel 3 mit der planmäßig aufzubringenden Vorspannkraft werden die Spannungen in den Schweißnähten 8 wieder entsprechend vermindert. Dadurch erreichen die Schweißnähte 8 am Druckstück 4 ein hohes Potential an ertragbaren Spannungen aus betrieblichen Beanspruchungen.
Das Trägerteil 1 ist als Hohl- bzw. Hohlkammerprofil ausgebildet, das Stege 5 aufweist, die in unmittelbarer Nähe der lösbaren Befestigungsmittel (3) und parallel zum Schaft des durchdringenden Befestigungsmittels (Schraube 3a) angeordnet sind. Die Anordnung der Stege 5 in der unmittelbaren Nähe des lösbaren Befestigungsmittels 3 bewirken eine erhöhte Steifigkeit der Profile in diesem Bereich und ermöglichen das Aufbringen von höheren Vorspannkräften.
Durch diese Bauweise in Verbindung mit Schrauben großer Klemmlänge, insbesondere mit Dehnelementen (Dehnschrauben) werden im Betriebsfall die Setztungsempfindlichkeit und damit die Vorspannkraftverluste reduziert. Die Verbindung ist haltbarer, insbesondere bei hohen betrieblichen Beanspruchungen.
Das Druckverteilstück 4 besteht mindestens in der Schweißzone aus einem Werkstoff, der mit dem Trägerteil 1 verschweißbar ist. Vorzugsweise wird ein artgleicher Werkstoff verwendet.
Das Druckverteilstück 4 kann weitere Versteifungsstege 6 zur Erhöhung der Steifigkeit aufweisen.
Das Druckverteilstück 4 ist in einer bevorzugten Ausführungsform topfartig ausgebildet. Es weist dabei umlaufende Versteifungsstege 6 im Randbereich auf.
Zwischen dem Druckverteilstück 4 und dem zugeordneten, krafteinleitenden Ende des lösbaren Befestigungsmittels (3) ist ein Druckstück 7, insbesondere aus dem Werkstoff Stahl, angeordnet.
Besonders vorteilhaft ist der Gegenstand der Erfindung anzuwenden, wenn das Anbauteil 2 aus höherfestem Werkstoff als das Trägerteil 1 besteht. Dies ist der Fall, wenn Stahlteile z. B. Gelenke und/oder Kupplungsböcke an Aluminiumkonstruktionen belastbar und betriebssicher befestigt werden müssen.
Bezugsziffern
1
Trägerteil
2
Anbauteil
3
lösbares Befestigungsmittel
3a
Schraube
3b
Mutter
4
Druckverteilstück
5
Steg
6
Versteifungssteg
7
Druckstück
8
Schweißnaht

Claims (11)

  1. Kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere Verbindung zwischen zwei Bauteilen unterschiedlichen Werkstoffs, bestehend aus einem Trägerteil (1), einem Anbauteil (2), lösbaren Befestigungsmitteln (3) sowie mindestens einem Druckverteilstück (4), wobei das Anbauteil (2) am Trägerteil (1) mittels der das Trägerteil (1) und das hinter ihm angeordnete Druckverteilstück (4) durchdringenden Teils der Befestigungsmittel (Schraube 3a) sowie des zugeordneten, haltenden Teils des Befestigungsmittels (Mutter 3b) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Druckverteilstück/e (4) mit dem Trägerteil (2) verschweißt (Schweißnaht 8) wird/werden.
  2. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Druckverteilstück(e) (4) nach Aufbringen einer vorgesehenen Verspannkraft, mit Hilfe der lösbaren Befestigungsmittel (3), mit dem Trägerteil (1) unter Spannung verschweißt wird/werden.
  3. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerteil (1) als Hohl- bzw. als Hohlkammerprofil ausgebildet ist und in unmittelbarer Nähe der lösbaren Befestigungsmittel (3) parallel zum Schaft des durchdringenden Befestigungsmittels (Schraube 3a), Stege (5) angeordnet sind.
  4. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Anbauteil (2) aus höherfestem Werkstoff als das Trägerteil (1) besteht.
  5. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die lösbaren Befestigungsmittel (3) durch Schraube (3a) und Mutter (3b) gebildet sind.
  6. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das durchdringende Befestigungsmittel (Schraube 3a) als Dehnelement, insbesondere als Dehnschraube ausgebildet ist.
  7. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das durchdringende Befestigungsmittel (Schraube 3a) eine große Klemmlänge aufweist.
  8. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckverteilstück (4) mindestens an der Schweißzone aus einem Werkstoff besteht der mit dem Trägerteil (1) verschweißbar ist und vorzugsweise ein artgleicher Werkstoff ist.
  9. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckverteilstück (4) Versteifungsstege (6) aufweist.
  10. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckverteilstück (4) topfartig ausgebildet ist, d. h. umlaufende Versteifungsstege (6) im Randbereich aufweist.
  11. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckverteilstück (4) und dem zugeordneten, krafteinleitenden Ende des lösbaren Befestigungsmittels (3) ein Druckstück (7), insbesondere aus dem Werkstoff Stahl, angeordnet ist.
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