EP0962372B1 - 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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EP0962372B1
EP0962372B1 EP99110501A EP99110501A EP0962372B1 EP 0962372 B1 EP0962372 B1 EP 0962372B1 EP 99110501 A EP99110501 A EP 99110501A EP 99110501 A EP99110501 A EP 99110501A EP 0962372 B1 EP0962372 B1 EP 0962372B1
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EP
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pressure distribution
fastening means
distribution piece
carrier part
frictional connection
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EP99110501A
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Gottfried Dipl.-Ing. Schranz
Rudolf Ehrenreich
Wolfgang Dipl.-Ing. Runge
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Alstom Transport Deutschland GmbH
Original Assignee
Alstom LHB GmbH
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Publication date
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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 method for non-positive connection and a frictional connection of two components, in particular connection of two components of different material
  • connection must in vehicles, especially in heavily loaded rail vehicles the operational, dynamic forces, such. B. when braking as well as the significantly higher forces of a collision shock and start at a safety-relevant point in the train suffice.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a method for frictional connection of two components and to improve a compound prepared in such a way that this compound as possible over the entire life of the attachments maintains the impressed bias with minimal settlement losses and an automatic, unwanted loosening of attached to the attachment attachment in normal operation with high security is prevented.
  • the non-positive connection according to the invention between two components consists of a carrier part 1, an attachment 2, releasable attachment means 3 and at least one pressure distribution 4.
  • the pressure distribution 4 is used in the singular, although it may be several.
  • the attachment 2 is on the support part 1 by means of the carrier part 1 and arranged behind it Druckverteil choir 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 particularly advantageous for the voltage input and durability of the screw when the Druckverteil Anlagen 4 is welded only after application of a proposed biasing force by means of the releasable fastening means 3 with the support member 1 under tension.
  • the Druckverteil committee 4 distributes the forces from the bias of the fastener 3 and the operational stress on adjacent components. After the production of the welds, the releasable attachment means 3 can be loosened and disassembled, for which state the welds 8 on the pressure distribution piece 4 proportional stresses - from the withdrawal of the preload forces - received.
  • the support member 1 is formed as a hollow or hollow chamber profile, the webs 5, which are arranged in the immediate vicinity of the releasable fastening means 3 and parallel to the shaft of the penetrating fastening means (screw 3a).
  • the arrangement of the webs 5 in the immediate vicinity of the releasable fastener 3 cause increased stiffness of the profiles in this area and allow the application of higher biasing forces.
  • the pressure distribution piece 4 consists, at least in the welding zone, of a material which can be welded to the carrier part 1. Preferably, a material of the same material is used.
  • the pressure distribution piece 4 may have further stiffening webs 6 for increasing the rigidity.
  • the pressure distribution piece 4 is pot-shaped in a preferred embodiment. It has circumferential stiffening webs 6 in the edge region.
  • a pressure piece 7 in particular made of the material steel.
  • the object of the invention is particularly advantageous if the attachment 2 is made of a material of a higher strength than the carrier part 1. This is the case when steel parts z. B. joints and / or coupling brackets to aluminum structures must be able to be fixed and reliable.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Mutual Connection Of Rods And Tubes (AREA)
  • Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
  • Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
  • Looms (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Seal Device For Vehicle (AREA)
  • Package Frames And Binding Bands (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kraftschlüssigen Verbindung sowie eine kraftschlüssige Verbindung von zwei Bauteilen, insbesondere Verbindung von zwei Bauteilen unterschiedlichen Werkstoffs
  • Die betriebssichere Herstellung einer kraftschlüssigen 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 Lebensdauer weitgehend 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 abzutragen.
  • 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 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
  • Aus der US-A-5,410,847 ist es bekannt, ein Trägerteil an einem stahlummantelten Betonträger über Schraubverbindungen zu befestigen, wobei zwischen Mutterauflage und Mantelfläche des Trägerteils jeweils ein Druckverteilstück angeordnet ist. Die Druckverteilstücke sind als Gegenlager am Trägerteil durch Schweißnähte vor Herstellung der Schraubverbindung fixiert. Da es sich um massive Stahlträger bzw. Stahlwerkstoffe handelt, sind besondere Probleme hinsichtlich der Krafteinleitung und Kraftabsetzung und größere Setzungsverluste bei der Schraubenverbindung bei diesen Verbindungspartnern und einer vorwiegend statischen Beanspruchung nicht zu erwarten. Hinweise zu problematischen Schraubverbindungen zwischen zwei unterschiedlich festen Werkstoffen, z.B. zwischen Stahlwerkstoffen und Aluminiumwerkstoffen, gibt dieses Dokument nicht.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kraftschlüssigen Verbindung von zwei Bauteilen aufzuzeigen sowie eine derart hergestellte Verbindung so 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 für das Verfahren durch die im Anspruch 1 und für die Verbindung durch die im Anspruch 2 angegebenen Merkmale 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 kraftschlüssige 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 Spannungseinbringung und Haltbarkeit 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 Setzungsempfindlichkeit 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 (10)

  1. Verfahren zur kraftschlüssigen Verbindung von zwei Bauteilen, insbesondere zur Verbindung von zwei Bauteilen unterschiedlichen Werkstoffs, bestehend aus einem Trägerteil (1), einem Anbauteil (2), wobei die Verbindung mittels lösbarer Befestigungsmitteln (3) sowie mindestens eines Druckverteistücks (4) erfolgt, wobei das Anbauteil (2) am Trägerteil (1) mittels eines das Trägerteil (1) und das hinter ihm/ihnen angeordnete/n Druckvärteilstück/e (4) durchdringenden Teils (3a) der Befestigungsmittel (3) sowie eines zugeordneten, haltenden Teils (3b) der Befestigungsmittel (3) befestigt ist, wobei das/die Druckverteilstück/e (4) mit dem Trägerteil (1) verschweißt ist/sind und wobei das/die Druckverteilstück/e (4) mit Hilfe der lösbaren Befestigungsmittel (3) mit dem Trägerteil (1) verspannt ist/sind, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Druckverteilstückle (4) erst nach Aufbringen einer vorgesehenen Vorspannkraft mit dem Trägerteil (1) unter Spannung verschweißt wird/werden.
  2. Kraftschlüssige Verbindung von zwei Bauteilen, insbesondere Verbindung von zwei Bauteilen unterschiedlichen Werkstoffs, bestehend aus einem Trägerteil (1), einem Anbauteil (2), welche Verbindung aus lösbaren Befestigungsmitteln (3) sowie mindestens einem Druckverteilstück (4) besteht, wobei das Anbauteil (2) am Trägerteil (1) mittels eines das Trägerteil (1) und das hinter ihm angeordnete Druckverteilstück (4) durchdringenden Teils (3a) der Befestigungsmittel (3) sowie des zugeordneten, haltenden Teils (3b) des Befestigungsmittels (3) befestigt ist, wobei das/die Druckverteitstück/e (4) mit dem Trägerteil (1) verschweißt ist/sind und wobei das/die Druckverteilstückle (4) mit Hilfe der lösbaren Befestigungsmittel mit dem Trägerteil (1) verspannt ist/sind, dadurch gekennzeichnet, dass, das/die Druckverteilstückle (4) nach Aufbringen einer vorgesehenen Vorspannkraft mit dem Trägerteil (1) unter Spannung verschweißt ist/sind und dass das Trägerteil (1) als Hohl- bzw. als Hohlkammerprofil ausgebildet ist, welches Stege (5) aufweist, die in unmittelbarer Nähe der lösbaren Befestigungsmittel (3) parallel zum Schaft des durchdringenden Teils (3a) der Befestigungsmittel (3) angeordnet sind.
  3. Kraftschlüssige Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbauteil (2) aus höherfestem Werkstoff als das Trägerteil (1) besteht.
  4. Kraftschlüssige Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbaren Befestigungsmittel (3) durch Schraube (durchdringender Teil 3a) und Mutter (haltender Teil 3b) gebildet sind.
  5. Kraftschlüssige Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der durchdringende Teil (3a) der Befestigungsmittel (3) als Dehnelement, insbesondere als Dehnschraube ausgebildet ist.
  6. Kraftschlüssige Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der durchdringende Teil (3a) der Befestigungsmittel (3) eine große Klemmlänge aufweist.
  7. Kraftschlüssige Verbindung nach Anspruch 2, 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.
  8. Kraftschlüssige Verbindung nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckverteilstück (4) Versteifungsstege (6) aufweist.
  9. Kraftschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 2 oder 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckverteilstück (4) topfartig ausgebildet ist, d. h. umlaufende Versteifungsstege (6) im Randbereich aufweist.
  10. Kraftschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 2 oder 7 oder 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckverteilstück (4) und dem zugeordneten, krafteinleitenden Ende der lösbaren Befestigungsmittel (3) ein Druckstück (7), insbesondere aus dem Werkstoff Stahl, angeordnet ist.
EP99110501A 1998-06-04 1999-05-31 Kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere Verbindung zwischen zwei Bauteilen unterschiedlichen Wekstoffes Expired - Lifetime EP0962372B1 (de)

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