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Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckverteilungsplatte, die in das erste Ende einer Gurtbandschlaufe aus flexiblem, textilem Material eingebettet ist, wobei die Druckverteilungsplatte wenigstens eine Bohrung aufweist, gegenüber der jeweils Öffnungen in den beiden Hälften der Gurtbandschlaufe angeordnet sind und wobei jeweils Nieten oder Schrauben durch beide Öffnungen und die Bohrung hindurch geführt sind und mit einem Stahlblechstreifen oder einem anderen Metallteil verbunden sind und wobei das zweite Ende der Gurtbandschlaufe um den Tragbügel einer Rolle oder einer anderen Baugruppe herum geführt ist.
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Auf aktuellem Stand der Technik ist eine Gurtschlaufe als eine sehr zugfeste und zugleich flexible Anbindung von Metallteilen bekannt. Die
DE 20 2006 010 513 U1 beschreibt, dass ein Hebelspanner mit einer zu spannenden Plane eines Lkw durch zwei Schrauben verbunden werden kann, indem diese Schrauben jeweils durch eine Bohrung in einem flachen Teil des Hebelspanners und durch eine Öffnung in der Plane hindurch gesteckt und mit einer Mutter verschraubt werden. Der wesentliche Nachteil ist, dass sich die Schraube vorrangig an dem Rand der Öffnung in der Plane abstützt, obwohl dieser Bereich durch das Einbringen der Öffnung in das textile Gewebe der Plane deutlich geschwächt ist.
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Wenn die Plane durch gelockerte und umher fliegende Ladung des Lkw stark belastet wird, denn reißt der vorgeschwächte Rand der Öffnung in der Plane weiter ein und der Hebelspanner fällt ab.
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Als Alternative schlägt die
DE 20 2006 010 513 U1 ein Gurtband vor, das um einen Tragbügel des Hebelspanners herum geschlungen wird. Die beiden Enden des Gurtbandes bilden miteinander eine Gurtschlaufe, die auf der Plane aufgenäht wird. Durch die großflächige Vernähung verteilt sich die Zugkraft auf einen großen Bereich der Plane und ist dadurch sehr hoch belastbar.
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Wenn eine solche Gurtschlaufe einen Tragbügel mit einem anderen Metallteil verbinden soll, ist ein großflächiges Vernähen mit dem Metallteil praktisch kaum möglich. Die
DE 20 2013 004 812 U1 beschreibt stattdessen die zuvor schon genannte Schraubverbindung. Um deren Nachteil der Überlastung des Randes der Öffnung im textilen Gewebe des Gurtbandes zu vermeiden, wird in die Schlaufe des Gurtbandes eine Metallplatte eingeschoben. Durch Öffnungen in der Metallplatte sowie durch Öffnungen im Gurtband hindurch wird eine Schraube geführt und mit dem anzubindenden Metallteil verschraubt. Sie soll eine größere Belastung auf die gesamte Breite des Gurtbandes verteilen.
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Diese Metallplatte wird jedoch nur als ein Rechteck grob skizziert. Nachteiliger Weise fehlen jegliche Hinweise darauf, wie diese Platte im Einzelnen beschaffen sein soll und wie sie im Detail mit der Gurtschlaufe zu verbinden ist, damit das Ziel einer gleichmäßigen Verteilung der Zugkraft auf das Gurtband der Schlaufe tatsächlich erreicht wird. Ein weitere Einschränkung ist, dass eine absolut gleichmäßige Verteilung des maximal möglichen Spitzenwertes der Zugkraft über die gesamte Breite des Gurtbandes hinweg nur dann sinnvoll ist, wenn das Gurtband auch tatsächlich über seine gesamte Breite hinweg gleichmäßig belastbar ist.
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Auf diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, für einen Metallgegenstand, dessen Andruckfläche über eine oder mehrere Schrauben mit einer Metallplatte verbunden ist, die in eine Gurtbandschlaufe eingelegt ist, eine Ausführung dieser Metallplatte und des Gurtbandes zu finden, die eine Zugkraft zwischen dem Metallgegenstand und der Gurtbandschlaufe besonders gleichmäßig auf das Gurtband in seiner gesamten Breite verteilt, sofern das Gurtband auch über seine gesamte Breite hinweg gleichmäßig belastbar ist. Damit soll erreicht werden, dass das Gurtband gegenüber dem Spitzenwert der maximal zulässigen Zugbelastung eine größere Reserve als bisher aufweist, also höher belastbar ist. Oder dass das Gurtband für eine vorgegebene Zugbelastung leichter dimensioniert werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform, bei der in der Nähe der vom Gurtband umschlungenen Kante über die Breite des Gurtbandes hinweg Bereiche identifizierbar sind, deren Belastbarkeit vermindert ist, soll die maximale Belastbarkeit des Gurtbandes dadurch gesteigert werden, dass eine entsprechende Variation der Metallplatte die Zugkräfte im Verhältnis der maximal möglichen Zugbelastung eines jeden Teilbereiches über die Breite des Gurtbandes verteilt.
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Als Lösung der Grundaufgabe lehrt die Erfindung, dass die Öffnungen in den beiden Hälften der Gurtbandschlaufe oval geformt sind, wobei die Ovale in Längsrichtung der Gurtbandschlaufe ausgerichtet sind und an der Druckverteilungsplatte die Kante, die sich in das erste Ende der Gurtbandschlaufe einschmiegt, eine stetig verlaufende, konvex geformte Oberfläche aufweist, die stetig in die Oberflächen der beiden angrenzenden Großflächen der Druckverteilungsplatte übergeht.
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Es ist seit Jahrhunderten bekannt, dass in einem Riemen, der über eine drehbar gelagerte Rollen umgelenkt wird, in den beiden Teilen des Riemens zu beiden Seiten der Rolle die Zugkraft nahezu gleich ist. Lediglich der Widerstand der Rolle macht eine geringe Differenz aus.
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Diese Erfahrung überträgt die Erfindung auf die Aufgabe der gleichmäßigen Verteilung der Zugkraft in einer Gurtbandschlaufe. Wenn die Umlenkung des Gurtbandes so um die untere Kante der Druckverteilungsplatte herum läuft wie ein Flachriemen auf seiner Umlenkrolle, dann ist die Zugkraft in beiden Hälften der Gurtbandschlaufe praktisch gleich. Um den Reibungswiderstand des Gurtbandes auf der Kante möglichst gering zu halten, fordert die Erfindung, dass die Oberfläche dieser Kante frei von Knicken, Stufen oder Rissen sein soll. Ausgeschlossen ist, dass die Flächen durch Rinnen, Gruben oder Grate unterbrochen wird, die z.B. beim Ausschneiden der Druckverteilungsplatte aus einer größeren Platte durch Brennschneiden oder Sägen entstehen.
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Die entsprechende geometrische Definition ist ein „stetiger Verlauf“ einer konvex geformten Oberfläche. Die Eigenschaft „konvex“ beschreibt, dass die Kante „bucklig“ geformt ist, also nach außen hin gewölbt. Die gleiche Forderung eines stetigen Verlaufs gilt auch für den Übergang der Kantenfläche zu den beiden angrenzenden Großflächen der Druckplatte.
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Die Beweglichkeit des Gurtbandes wird durch ein elliptisches oder ovales Profil der Kante weiter gesteigert. Aber die ideale Form dieser Kante ist ein halbkreisförmiges Profil, weil dann die innere Reibung des Gurtbandes bei seinem Übergang von einer Graden in die Krümmung um die Kante herum am geringsten ist.
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Die Reibungsverluste des Gurtbandes werden weiter reduziert, wenn wenigstens die Oberflächen der Kanten und möglichst auch die angrenzenden Großflächen zumindest geglättet sind. Eine Politur dieser Flächen wäre ideal.
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Es ist Teil der Aufgabenstellung der Erfindung, dass durch die Öffnungen im Gurtband Nieten oder Schrauben hindurchgesteckt werden. Die Erfindung formt diese Öffnungen als Oval, weil dadurch die Spitzenbelastbarkeit des Gurtbandes gesteigert wird, wie im Folgenden nachgewiesen wird. Weil Nieten und Schrauben nahezu ausnahmslos im Querschnitt rund sind, ergibt sich daraus, dass der Durchmesser der Nieten oder Schrauben auch die Breite der ovalen Öffnungen ist. Die Länge des Ovals ist größer als die Breite. Zwischen einem oder beiden Endbereichen des Ovals und dem kreisförmigen Querschnitt der Schraube entstehen also ein oder zwei Bereiche, die nur für das Hindurchstecken der Schraube als eigentlich nicht erforderlich erscheinen. Oder in anderen Worten: Das Oval ist nur für das Hindurchstecken der Schraube zu groß.
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Es überrascht zunächst, das Ziel einer möglichst hohen Belastbarkeit des Gurtbandes damit erreichen zu wollen, dass Öffnungen, die das Gurtband ja grundsätzlich schwächen, noch zusätzlich vergrößert werden. Dieser scheinbare Widerspruch löst sich jedoch auf, wenn die Struktur des Gurtbandes in der Nähe der Öffnung und ihr Verhalten bei Spitzenbelastung genauer beschrieben wird. Zuerst wird der Stand der Technik mit einer - prinzipiell naheliegenden - kreisförmigen Öffnung erläutert und dann mit der erfindungsgemäß ovalen Öffnung verglichen.
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Bei einer Zugbelastung des Gurtbandes wirken die Zugkräfte zuerst auf die Kettfäden ein. Weil diese flexibel und elastisch sind, dehnen sie sich aus. Dem entsprechend längen sich die durchlaufenden Kettfäden zu beiden Seiten der Öffnung. Aber durch das Einbringen der Öffnungen in das Gurtband werden sowohl die angrenzenden Schussfäden wie auch die zuvor noch durchlaufenden Kettfäden des Gewebes durchtrennt und verlieren einen Teil ihres Rückhalts im Gewebe. Diejenigen Teile der durchtrennten Kett- und Schussfäden, die durch die Zugkräfte von der Öffnung weggezogen werden, verlieren daraufhin den Kontakt zu der Oberfläche der Schraube. Die Öffnung im Gurtband vergrößert sich in diese Richtung.
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Auf der gegenüberliegenden Seite dieser Vergrößerung befinden sich die anderen Teile der Kettfäden, die beim Einbringen der Öffnung abgetrennt worden sind. Entsprechend der großen Dehnungsbewegung des Gurtbandes müssten sie sich eigentlich „geradeaus“ noch näher an die Schraube heran schieben. Weil sie aber bereits im unbelasteten Ruhezustand gegen die Schraube stoßen, ist eine Bewegung nur in der großen Zugrichtung des Gurtbandes nicht möglich. Sie werden jedoch durch die kreuzenden und ebenfalls durchschnittenen Schussfäden in seitliche Richtung abgelenkt, weil diese von den benachbarten, weiter durchlaufenden Kettfäden mitgezogen werden.
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Diese Kettfäden sind aber durch ihre hohe Belastung so straff gespannt, dass sie fast gar nicht zur Seite hin ausweichen können, um den Endabschnitten der mitgezerrten, durchtrennten Kett- und Schussfäden Platz zu bieten. Die Folge davon ist, dass der Bereich dieser Endabschnitte von den auf sie lastenden Kräften zusammengestaucht und zusammengepresst wird, sich also nach oben und nach unten hin aufwölben müsste. Wofür aber kein Raum vorhanden ist, weil die Druckverteilungsplatte und die gegenüberliegende Unterlegscheibe bzw. der Blechstreifen praktisch kaum verformbar sind.
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Die Folge des Gegendrucks ist, dass sich die Endbereiche der durchtrennten Kett- und Schussfäden zwischen den angrenzenden Metallflächen verklemmen und verkeilen. Sie können der gesamten Dehnungsbewegung des Gurtbandes also nicht mehr folgen. Sie sind jedoch über die Schussfäden, die seitlich aus diesem verkeilten Bereich herausragen, mit den angrenzenden, durchlaufenden Kettfäden verbunden und hindern diese daran, sich entsprechend der Gesamtkraft auszudehnen. Obwohl diese Längung den betroffenen Kettfäden nicht erspart bleiben kann, denn sie werden im weiteren Verlauf des Gurtbandes unweigerlich mitgezogen.
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Daraus resultiert für die durchgehenden Kettfäden neben der Öffnung ein kritischer Bereich mit überproportional hoher Dehnung, also eine Zugbelastung, die höher ist für den übrigen Bereich des Gurtbandes. Wenn das gesamte Gurtband mit der maximal möglichen Zugkraft belastet wird, ist in diesem kritischen Teilbereich die Reißgrenze bereits überschritten. Der Riss dieser Kettfäden zieht in einer Kettenreaktion das Reißen weiter Kettfäden nach sich. Letztendlich reißt das gesamte Gurtband.
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Dieser nachteilige Effekt tritt schon im Normalfall einer kreisförmigen Öffnung auf, die korrekt um die Schraube herum zentriert ist, so dass das Gurtband im Bereich der Verschraubung gleichmäßig an der Druckverteilungsplatte und an der Unterlegscheibe bzw. dem Stahlstreifen anliegt. Der Effekt wird verstärkt, wenn durch Ungenauigkeiten beim Verschrauben von Gurtband und Druckverteilungsplatte die kreisförmige Öffnung im Gurtband gegenüber der Bohrung in der Druckverteilungsplatte etwas verschoben ist, sodass ein sichelförmiger Randbereich des elastischen Gurtbandes in die Bohrung hinein ragt. Wenn dieser Randbereich beim Einstecken der Schraube einfach zur Seite gedrängt wird, dann wird das Gurtband dort zusammen geschoben und verdichtet, oder im Extremfall sogar aufgefaltet.
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In diesem (Un-)Fall geht dem vorbeschriebenen, nachteiligen Effekt eine zusätzliche Schwächung voraus. Direkt neben diesen winzigen, verdichteten Abschnitten innerhalb des sichelförmig gestauchten und gequetschten Randbereiches des Gurtbandes bilden sich korrespondierend ebenso winzige gelockerte Abschnitte mit einer reduzierten Reibung zwischen den Fäden aus. Nachteiliger Weise können dann einzelne, durchschnittene Enden der Kettfäden aus dem Verband des Gewebes herausgleiten und schwächen so den Abschnitt. In Folge dieser Schwächung steigt die Belastung des benachbarten, noch intakten Gewebeabschnittes. Bei Spitzenbelastungen im Bereich des möglichen Grenzwertes kann das zum verfrühten Riss eines Kettfadens und in einer Kettenreaktion zum Riss des gesamten Gurtbandes führen.
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Diesen Effekten tritt die Erfindung erfolgreich entgegen, indem sie die nach dem Stand der Technik kreisförmige Öffnung im Gurtband nur in Richtung der Kettfäden sichelförmig erweitert, so dass daraus ein Oval wird. Dank der ovalen Vergrößerung der Öffnung wird im Vergleich zu der ursprünglichen Kreisform kein einziger der durchgehenden Kettfäden durchtrennt.
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Damit beim Verschrauben geringe Verschiebungen der Öffnung im Gurtband gegenüber der Bohrung in der Druckverteilungsplatte folgenlos bleiben, wird die kreisförmige Öffnung sowohl an der in Zugrichtung weisenden Seite als auch an der gegenüberliegenden Seite jeweils sichelförmig zu einem Oval erweitert. Bei korrekter Montage ist dann die Schraube in der Mitte des Ovals angeordnet.
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Wenn die erfinderische Gurtbandschlaufe mit Zugkräften nahe dem für das Gurtmaterial zulässigen Spitzenwert belastet wird, dann werden sich dennoch keine Verdichtungen oder Auffaltungen des Gurtbandes im Bereich der Druckverteilungsplatte bilden. Die aus solch komprimierten gefalteten Bereichen entstehenden, vorzeitigen Risse des Gurtbandes nahe der Höchstbelastung werden vermieden.
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Die vorgenannten Ausführungen beziehen sich auf die gemäß der Erfindung ovalen Öffnungen im Gurtband und die dazu benachbarten Bereiche des Gurtbandes. Davon sind - wie beschrieben - die beiden Bereiche in Längsrichtung des Gurtbandes durch das Abtrennen der Kettfäden zur Erstellung der Öffnungen geschwächt. Diese Bereiche sind etwa dreieckig und in der Nähe der Öffnung am breitesten und in zunehmender Entfernung davon immer schmaler, weil über diese Entfernung hinweg jeder Schussfaden, der die abgetrennten Kettfäden kreuzt und umschlingt, dadurch dem Kettfaden einen Teil seiner durch das Abtrennen verlorenen Spannbarkeit wieder „zurück“ gibt, so dass er in einer bestimmten Entfernung ebenso viel Spannkraft aufbringen kann, wie die nicht durchtrennten, anderen Kettfäden.
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In der Praxis wird diese volle Spannkraft der abgetrennten Kettfäden typischerweise in einer Entfernung von den Öffnungen entsprechend etwa der fünffachen Breite des Ovals wieder erreicht sein. Wenn die Öffnungen im Gurtband und damit die Bohrungen in der Druckverteilungsplatte in geringerem Abstand zu deren Kante angeordnet sind, dann ergeben sich dadurch an der Kante über die Breite des Gurtbandes hinweg Bereiche, deren Belastbarkeit vermindert ist.
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Wenn bei dieser Konfiguration die gesamte, auf das Gurtband wirkende Zugkraft gleichmäßig über die Kante der Druckverteilungsplatte hinweg aufgeteilt werden würde, dann würden diese dreieckigen, geschwächten Gurtbereich zu einer Sollbruchstelle, an der das Gurtband bereits reißt, obwohl in der Nachbarschaft Bereiche mit durchlaufenden und daher höher belastbaren Kettfäden vorhanden sind, deren Belastungsreserve aber ungenutzt ist.
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Als Abhilfe schlägt die Erfindung vor, dass die prinzipiell geschwächten Bereiche nur mit einem entsprechend geringeren Anteil an der gesamten Zugkraft belastet wird. Das wird erreicht indem die Kante der Druckverteilungsplatte in diesem Bereich einen etwas geringeren Abstand zu den Bohrungen hat. Um das zu erreichen, darf sich der Verlauf der Kante jedoch keinesfalls scharfkantig und unstetig ändern. Vielmehr muss der Übergang in einem sich stetig ändernden Verlauf erreicht werden.
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Das wird durch eine wellenförmige Einbuchtung erreicht. Je nach dem Abstand der Bohrung zur Kante und in Abhängigkeit von der jeweiligen Stärke und dem jeweiligen Material des Gurtbandes wird diese Welle in der Praxis eine gesamte Länge von etwa der doppelten Breite des Ovals haben. Ebenfalls von den Eigenschaften des Gurtbandes hängt die maximale Auslenkung dieser Wellenform ab. In der Praxis kann es Anwendungen eines relativ sehr kräftigen Gurtbandes geben, bei denen die Auslenkung dieser Welle nur im Millimeterbereich liegt und daher beim ersten Hinsehen gar nicht erkennbar ist.
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Zu den technischen Merkmalen, die mit dieser Schrift beschrieben und umfasst werden, zählt neben der ovalen Form der Öffnung im Gurtband auch eine ovale Form der Bohrung in der Druckverteilungsplatte, unabhängig davon, dass die Einbringung eines solchen Ovals in eine Metallplatte als Fräsen bezeichnet wird. Wenn dieses Oval in Längsrichtung des Gurtbandes orientiert ist, dann kann die korrespondierende Öffnung im Gurtband sehr schmal dimensioniert werden, so dass dafür nur relativ wenige Kettfäden durchtrennt werden müssen. Dieser Zugewinn an Festigkeit kann so hoch sein, dass er womöglich den Mehraufwand rechtfertigt, anstelle einer Niete oder einer Schraube eine Lasche durch Gurtband und Druckverteilungsplatte hindurch zu schieben und auf beiden Seiten zu befestigen.
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Im Vergleich dazu erfordert die eingangs sehr ausführlich beschriebene Ausführungsvariante mit ovalen Öffnungen im Gurtband, dazu korrespondierenden Bohrungen in der Druckverteilungsplatte und einer stetig gekrümmten Kante dieser Platte gegenüber dem vorbekannten Stand der Technik nur einen geringen Mehraufwand. Dieser Mehraufwand relativiert sich weiter durch die sehr hohen Stückzahlen z.B. durch die etwa 50 Stück Gurtbandschlaufen im Side-Curtain eines Lkw-Aufliegers. In Deutschland könnte pro Jahr eine Stückzahl von bis zu 50.000 Side-Curtains erreichbar sein, was einer Jahresstückzahl von 2,5 Mio. entspricht. Auf diese sehr hohen Stückzahlen verteilen sich die - sehr niedrigen - Kosten für erforderliche Änderungen an den Fertigungseinrichtungen, so dass der Mehraufwand pro Stück nur marginal ist. Dem steht ein nennenswerter Gewinn an Sicherheit gegenüber.
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Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden. Dieses soll die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung:
- 1: Schnitte durch eine Gurtbandschlaufe 2, die einen Tragbügel 5 mit einem Stahlblechstreifen 3 und einer Plane 6 verbindet, die z.B. ein Side-Curtain im Aufbau eines Lkws ist.
- 2a und 2b: Schematischer Verlauf der Kett- und SchussFäden einer Gurtbandschlaufe 2 im Bereich einer kreisförmigen Öffnung 22 gemäß dem bekannten Stand der Technik in einer Anordnung gemäß 1.
- 2a ohne Belastung, 2b unter extrem hoher Belastung,.
- 3a und 3b: Schematischer Verlauf der Kett- und SchussFäden einer Gurtbandschlaufe 2 im Bereich einer ovalen Öffnung 22 gemäß der Erfindung in einer Anordnung gemäß 1.
- 3a Ohne Belastung, 3b unter extremhoher Belastung,
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In der 1 wird die Erfindung anhand einer Sicherheitskonstruktion an der seitlichen Plane 6 eines Lkw-Aufbaus erläutert. Diese Konstruktion soll eine sich lösende Ladung auf dem Lkw zurück halten, die - noch während der Fahrt - auf die Plane 6 und den zur Verstärkung damit verbundenen Stahlblechstreifen 3 aufprallt. Die Kraft dieses Aufpralls wird vom Stahlstreifen 3 und der Plane 6 an ihrem jeweils unteren Ende über - hier nicht dargestellte - Spannhebel in den Aufbau des Lkws abgeleitet. Die oberen Enden des Stahlstreifens 3 und der Plane 6 sind über die Schrauben 4 mit der Druckverteilungsplatte 1 verschraubt. Letztere schmiegt sich in die Innenseite des zweiten Endes 23 der Gurtbandschlaufe 2. Die Gurtbandschlaufe 2 überträgt mit ihrem oberen Ende 21 die Zugkraft des Aufpralls auf den Tragbügel 5, welcher der untere Teil eines - hier ebenfalls nicht weiter dargestellten - Rollwagens ist, der in eine Schiene an der Oberkante des Lkw-Aufbaus eingehängt ist.
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Alle hier genannten Elemente sind also kettenartig miteinander verbunden, um die Aufprallkraft der im Unfall sich lösenden Ladung in den Aufbau des Lkw abzuleiten und so zu verhindern, dass die Ladung auf die Straße stürzt und sekundäre Unfälle verursacht. Als Glied dieser Kette muss auch die Gurtbandschlaufe 2 die Aufprallkraft übertragen, obwohl sie durch die beiden Öffnungen 22 geschwächt ist.
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Die 1 zeigt die Gurtbandschlaufe 2 in dreidimensionaler Darstellung mit mehrfachen zeichnerischen Einschnitten. Mit zwei horizontalen Zeichnungsschnitten sind große Teile aus der Mitte der Gurtbandschlaufe 2 heraus geschnitten. Dadurch können das erste Ende 21 und das zweite Ende 23 der in der Praxis meist viel längeren Gurtbandschlaufe 2 zeichnerisch sehr nahe aneinander gerückt werden, so dass gut sichtbar ist, wie das Gurtband in einer ovalen Schlaufe oben um den Tragbügel 5 und unten um die Druckverteilungsplatte 1 herum läuft.
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Mit einem weiteren, zeichnerischen Schnitt in Längsrichtung der Gurtbandschlaufe 2 durch eine Schraube 4 hindurch werden die Öffnungen 22 sichtbar, durch welche die Schrauben 4 durch die Gurtbandschleife 2 und durch die Bohrung 11 in der Druckverteilungsplatte 1 hindurch geführt werden.
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In der Praxis bestehen die Gurtbandschlaufen 2 eines Lkw-Aufbaus zumeist aus miteinander verwebten PVC-Fäden, die sich bei Belastung in Längsrichtung ausdehnen, sodass sich die Druckverteilungsplatte 1 und der Tragbügel 5 voneinander entfernen. Besonders interessant für diese Erfindung ist die große Ausdehnung der Gurtbandschlaufe 2 bei maximaler Belastung kurz vor dem Zerreißen. Diese Ausdehnungen sind durch weiße Pfeile auf der zeichnerischen Schnittfläche der Gurtbandschlaufe 2 dargestellt.
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Dieser Ausdehnung wirkt nur wenig entgegen, dass die Gurtbandschlaufe 2 durch die Schraube 4 und deren Mutter 42 seitlich zusammen gepresst wird. Der Kopf der Schraube 4 und - davon getrieben - die linke Unterlegscheibe 41 drückt die linke Hälfte der Gurtbandschlaufe 2 auf die Druckverteilungsplatte 1 auf. Die Mutter 42 drückt auf die rechte Unterlegscheibe 41, die wiederum die Plane 6 und den Stahlblechstreifen 3 auf die Gurtbandschlaufe 2 presst. Dadurch ist auch die rechte Hälfte der Gurtbandschlaufe 2 zwischen Druckverteilungsplatte 1 und Stahlblechstreifen 3 eingezwängt.
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In 1 ist gut erkennbar, wie das Gurtband im Bereich der Öffnungen 22 links und rechts jeweils von Metallflächen eingezwängt ist. Dieser Bereich wird vor und hinter der Ebene der Zeichnung ebenfalls eingeengt, nämlich durch das durchgehende, nicht mehr durch die Öffnung 22 beschädigte Gewebe des Gurtbandes. Dieses Gewebe wird durch seine straffe Spannung härter und beeinflusst dadurch den benachbarten Gurtbandbereich direkt neben der Öffnung 22.
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Die 2a und 2b zeigen einen zeichnerischen Schnitt durch eine Hälfte der Gurtbandschlaufe 2, wobei die Schnittebene senkrecht durch die Schraube 4, parallel zur Druckverteilungsplatte 1 und damit auch parallel zu den Unterlegscheiben 41 und dem Stahlstreifen 3 verläuft. Die Verhältnisse in der linken Gurtbandhälfte gleichen der rechten Gurtbandhälfte. Die 2 beschreiben also das Verhalten beider Hälften der Gurtbandschlaufe 2.
Der Bereich um die Öffnung 22 herum wird nach dem bisherigen Stand der Technik dargestellt, nämlich für eine kreisrunde Öffnung 22, deren Durchmesser der Schraube 4 gleicht. Gezeigt wird nur eine Hälfte des Bereiches, weil die andere Hälfte exakt symmetrisch ist.
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Die 2a zeigt den unbelasteten Zustand. Die Schraube 4 füllt die Öffnung 22 vollständig aus, so dass die Öffnung 22 nicht als solche sichtbar wird. Neben der Schnittfläche der Schraube 4 stellt das Gitter durch senkrechte Linien einige wenige von den sehr zahlreichen, in Zugrichtung des Gurtbandes verlaufenden Kettfäden dar. Die waagerechten Linien sind stellvertretend für die vielen Schussfäden. Über die gesamte Fläche des Gurtbandes hinweg haben die gezeigten Kettfäden ebenso wie die gezeigten Schussfäden den gleichen Abstand zueinander. Das verdeutlicht, dass das Gurtband unbelastet ist, also in allen Teilbereichen die Dichte gleich ist.
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Die 2b zeigt den gleichen Schnitt wie in 2a, jedoch bei sehr hoher Zugbelastung der Kettfäden, die dadurch nach oben hin gezogen worden sind. Am rechten Rand sind zwischen Kett- und Schussfäden nur noch 15 Felder sichtbar, statt 17 wie im unbelasteten Zustand der 2a, was 13% Ausdehnung entspricht. Die Belastung wird auch dadurch erkennbar, dass die Felder zwischen den Kett- und den Schussfäden nicht mehr quadratisch sind, wie in 2a, sondern nach oben hin zu einem Rechteck in die Länge gezogen sind.
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Durch diese Ausdehnung wird der in Zugrichtung obere Teil des Gurtbandes oberhalb von der Öffnung 22 wegen seiner durchtrennten Kettfäden von der Schraube 4 abgehoben, so dass die nunmehr vergrößerte Öffnung 22 als Sichel sichtbar wird.
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Am rechten Rand des gedehnten Gurtbandes verlaufen die 5 Kettfäden an der rechten Seite weiter geradeaus, jedoch mit einem vergrößerten Abstand der jeweiligen Kreuzungspunkte mit einem Schussfaden. Denn die Kettfäden ziehen die gekreuzten Schussfäden mit nach oben. Auf die gekreuzten Schussfäden wird also eine Zugkraft ausgeübt.
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Wichtig ist, dass diese Zugkraft auch auf diejenigen Schussfäden ausgeübt wird, die durch das Einbringen der Öffnung 22 durchschnitten sind, also an ihrem linken Ende den Rückhalt im Gewebe verloren haben. Diese „freien“ Enden kreuzen sich in der Nähe der Öffnung 22 mit den Kettfäden unterhalb der Öffnung 22, die ebenfalls durch das Einbringen der Öffnung 22 durchschnitten sind und dadurch ebenfalls den Halt an ihrem oberen Ende verloren haben. Der einzige Halt, der diesen durchschnittenen Kettfäden verbleibt, ist die Kreuzung mit den freien Enden der durchschnittenen Schussfäden. Es entsteht ein etwa dreieckiger Gewebebereich aus Kett- und Schussfäden, der weiter eine feste Verbindung in sich behält, aber nur noch an seiner unteren und an seiner rechten Seite mit dem übrigen Gewebe verbunden ist. Dieser Bereich ist in 2b durch eine umlaufende, punktierte Linie und mit einer weißen, geschweiften Klammer gekennzeichnet.
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Die Schussfäden dieses Bereiches sind mit den ungeschnittenen und daher durchgehenden, rechten Kettfäden verbunden und werden deshalb von ihnen mitgezogen. Dadurch üben diese Schussfäden auf den genannten dreieckigen Bereich eine in 2 nach rechts oben wirkende Kraft.
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Der entscheidende Effekt ist, dass diese Kraft die freien Enden der Kett- und der Schussfäden zusammen zieht und dadurch verdichtet. Durch diese Verdichtung wölbt sich der Bereich in Richtung auf den Betrachter der 2b auf. Das Gurtband „verdickt“ sich an dieser Stelle. Die Folge davon ist, dass er sich - für die linke Hälfte der Gurtbandschlaufe 2 - zwischen der Druckverteilungsplatte 1 und der Unterlagscheibe 41 verkeilt und verklemmt. Beziehungsweise für die rechte Hälfte der Gurtbandschlaufe 2 zwischen dem Stahlstreifen 3 und der Gurtbandschlaufe 2.
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Dieser etwa dreieckige Bereich kann sich also trotz der auf ihn wirkenden Zugkräfte nicht mehr weiter bewegen. Als Folge davon werden über die rechts aus diesem Bereich heraus ragenden Schussfäden die damit verbundenen, durchgehenden Kettfäden zurück gehalten. Diese können sich also auf der Höhe der Öffnung 22 nicht so stark ausdehnen, wie es zum Ausgleich der Zugbelastung eigentlich erforderlich wäre. Da die Kettfäden aber in ihrem weiteren Verlauf und mit zunehmendem Abstand zur Öffnung 22 von den kreuzenden Schussfäden mitgezogen werden, entsteht dadurch in der Nähe zur Öffnung 22 ein Bereich mit erhöhter Dehnung. In 2b ist dieser Bereich durch eine Strich-Punkt-Linie gekennzeichnet. Die stark in die Höhe gezogenen Felder zwischen den dort gezeigten Kett- und Schussfäden verdeutlichen die erhöhte Zugbelastung in diesem Bereich.
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Wenn also das Gurtband durch aufprallendes Ladegut mit Zugkräften nahe der möglichen Spitzenwerte belastet wird, dann wird dieser Spitzenwert im vorgenannten Bereich „schräg oberhalb“ der Öffnung 22 überschritten. Der Bereich ist leider eine prinzipielle Sollbruchstelle. Das Gurtband reißt ein. Dadurch verlagert sich die dort eigentlich zu übernehmende Zugbelastung schlagartig auf die benachbarten Teilbereiche des Gurtbandes, die durch diese zusätzlich Bürde dann ebenfalls überlastet werden. In einer Kettenreaktion reißt das gesamte Gurtband. Die Aufgabenstellung der Erfindung fokussiert sich darauf, diese Sollbruchstelle zu vermeiden.
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In 3a und 3b wird als Lösung dieser Aufgabe die Erweiterung der Öffnung 22 zu einem Oval gezeigt. Das Maß der Verlängerung des kreisförmigen Querschnitts für die Schraube 4 entspricht der bei Grenzbelastung zu erwartenden Verlängerung des Gurtbandes. Prinzipiell ist diese Verlängerung eigentlich nur an der Unterseite der Öffnung 22 erforderlich. Um jedoch mögliche Toleranzen bei der Einbringung der Öffnung 22 sowie der Montage des Gurtbandes auszugleichen, ist im Ausführungsbeispiel der 3a und 3b die Öffnung 22 auch an der Oberseite verlängert.
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Die 3a zeigt den unbelasteten Zustand. Die gleichmäßig quadratischen Felder zwischen Kett- und Schussfäden zeigen an, dass das Gurtband glatt und ohne Falten zwischen den angrenzenden Metallteilen liegt.
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In 3b ist eine Zugkraft auf den Kettfäden kurz vor der möglichen Spitzenbelastung durch Pfeilspitzen an den oberen Enden dargestellt. Das Gurtband ist wie in 2b um etwa 14% auseinander gezogen. In 3b ist sehr deutlich zu erkennen, wie durch die Längung des Gurtbandes sich auch die Öffnung 22 gelängt und nach oben hin verschoben hat. Diese nach oben hin gerichtete Bewegung ist jedoch zum Halten gekommen kurz bevor die Unterkante der ovalen Öffnung die untere Seite der Schraube 4 erreicht hat, weil die Länge des Ovals konstruktiv darauf dimensioniert worden ist.
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Obwohl das Gurtband zwischen Druckverteilungsplatte 1 auf der Innenseite und einer Unterlegscheibe 41 mit seiner linken Hälfte bzw. dem Blechstreifen 3 mit seiner rechten Hälfte eingezwängt ist, ist die Bewegung des Gurtbandes relativ zu diesen beiden Metallteilen nicht eingeschränkt, weil das Gurtband unter der extremen Zugbelastung über seine gesamte Fläche hinweg etwas „dünner“ geworden ist, sich also weniger an den angrenzenden Metallteilen reibt.
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Das steht in einem deutlichen Gegensatz zu der 2b mit einer runden Öffnung 22. Deren Geometrie führt durch den Druck auf den rechten unteren Teil der Oberfläche der Schraube zu einer „Verdickung“ eines Bereiches des Gurtbandes und damit zu dessen Blockade. Was wiederum zu einem prinzipiell überlasteten und daher besonders rissgefährdetem Gurtbandbereich oberhalb der Schraube 4 führt.
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Der Vergleich zwischen den 2b und 3b demonstriert augenfällig den deutlichen Mehrgewinn an Festigkeit durch die Erweiterung der Öffnung 22 von einem Kreis zu einem Oval.
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Neben dem erfinderischen Merkmal der ovalen Öffnungen 22 der Gurtbandschlaufe 2 und der stetig gekrümmten Kante 12 der Druckverteilungsplatte 1 wird in 1 die Ausführungsvariante mit je einer wellenförmigen Einbuchtung 13 der Kante 12 an der Druckverteilungsplatte 1 gezeigt, jeweils korrespondierend zu den beiden dargestellten Schrauben 4.
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Diese Einbuchtungen 13 sind in 1 nicht direkt sichtbar, sondern nur durch die flexible und deshalb ebenfalls eingebuchtete Gurtbandschlaufe 2 erkennbar. Unter dem Schnitt durch die linke Schraube 4 ist nur der aufwärts weisende Teil der linken Einbuchtung 13 sichtbar. Die andere Einbuchtung 13, die der rechten Schraube 4 zugeordnet ist, wäre bei einer senkrechten Blickrichtung auf die Plane 6 senkrecht unterhalb der rechten Schraube 4 zu sehen. Aber wegen der dreidimensionalen Darstellung der 1 hat sie in 1 den scheinbar gleichen Abstand zu den beiden Enden der Schraube 4.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Druckverteilungsplatte
- 11
- Bohrung, in Druckverteilungsplatte 1
- 12
- Kante der Druckverteilungsplatte 1
- 13
- Wellenförmige Einbuchtung in Kante 12
- 2
- Gurtbandschlaufe, umschlingt die Druckverteilungsplatte 1
- 21
- erstes Ende der Gurtbandschlaufe 2
- 22
- Öffnung in der Gurtbandschlaufe 2
- 23
- zweites Ende der Gurtbandschlaufe 2
- 3
- Stahlblechstreifen, mit Druckverteilungsplatte 1 verschraubt
- 4
- Schrauben, durch Öffnungen 22, Bohrung 11 und durch Stahlblechstreifen 3 hindurch geführt
- 41
- Unterlegscheibe, auf Schraube 4
- 42
- Mutter, auf Schraube 4
- 5
- Tragbügel, von Gurtbandschlaufe 2 umschlossen
- 6
- Plane, durch Schraube 4 mit Gurtbandschlaufe 2, Druckverteilungsplatte 1 und Stahlblechstreifen 3 verbunden
