DE10341349A1

DE10341349A1 - Connecting system for two hollow profiles or welded box profiles with identical outer areas comprising projections matching shape of support elements

Info

Publication number: DE10341349A1
Application number: DE2003141349
Authority: DE
Inventors: Stefan Wanczura
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2003-09-08
Publication date: 2005-03-31

Abstract

Each of the profiles (1, 2) is provided with a rigid outer cast or forged outer end welded, glued, or soldered to the edge of the profile (7, 10). Both ends are positioned beside each other and can be joined with a two rivets (17, 18) inserted into bores (15) leading through both of the ends. Cup-shaped support elements (19) are positioned under each of the rivet heads (22), accommodating projections (16) in the shape of truncated cones protruding from the outer areas.

Description

Die Erfindung betrifft eine feste Verbindung der Stirnseiten von zwei Hohlprofilen oder zwei geschweißten Kastenprofilträgern mit gleicher Anschluss-Querschnittsform und gleicher Lage der Biegeachsen.The The invention relates to a fixed connection of the end faces of two Hollow profiles or two welded Box section beams with the same connection cross-sectional shape and the same position of the bending axes.

Eine Verbindung dieser Art wird beispielsweise im Behälterbau oder im Waggonbau benötigt. Hier kommt es häufig vor, dass Hohlprofile (oder geschweißte Kastenprofilträger) an ihren Stirnseiten fest und dauerhaft miteinander verbunden werden müssen. Im vorliegenden Fall wird davon ausgegangen, dass ein Verschweißen der beiden Stirnseiten der miteinander zu verbindenden Hohlprofile nicht in Betracht kommt.A Connection of this kind is needed, for example, in tank construction or wagon construction. Here it happens often before that hollow sections (or welded box section beams) to their faces must be firmly and permanently connected to each other. in the In the present case, it is assumed that welding of the two end faces of the hollow sections to be joined together not comes into consideration.

Daraus ergibt sich die Aufgabe der Erfindung, eine feste und dauerhafte Verbindung zu schaffen, die allenfalls bei Reparaturen gelöst werden muss. Die Verbindung soll platzsparend und dazu geeignet sein, große axiale Zugkräfte sicher zu übertragen. Von noch größerer Bedeutung aber ist, dass die Verbindung auch große Biegemomente übertragen kann. Schließlich soll die Verbindung einfach in Ihrem Aufbau sowie leicht und kostengünstig realisierbar sein, speziell durch eine Vorzentrierung bei der Montage. Es wird angestrebt, die Verbindung weitgehend aus Normteilen erstellen zu können.from that results in the object of the invention, a solid and lasting To create a connection that can be solved at best during repairs got to. The compound should save space and be suitable for large axial tensile forces safe to transfer. Of even greater importance but is that the compound also transmit large bending moments can. After all The connection should be easy to implement in your design as well as easy and inexpensive be, especially by pre-centering during assembly. It will The aim is to create the connection largely from standard parts can.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Verbindung gelöst, bei welcher die Hohlprofile an ihren zu verbindenden Stirnseiten jeweils mit einem formsteifen Endstück versehen sind, die an ihren einander zugewandten Seiten jeweils kongruente Flächenabschnitte, Ausnehmungen und Vorsprünge aufweisen, wobei parallel zu einer der beiden Biegeachsen und jeweils in einem Abstand dazu die Ausnehmungen beider Endstücke zwei durchgehende Bohrungen bilden, deren beide äußere Enden jeweils von kegelstumpfförmigen, sich über einen Halbkreis erstreckenden Vorsprüngen der Endstücke umgeben werden, wobei in den Bohrungen jeweils ein Zuganker gelagert ist, dessen äußere Enden sich über Formscheiben auf den äußeren Flanken der Vorsprünge abstützen, während die zwischen den Bohrungen und den dazu parallelen äußeren Rändern gelegenen äußeren Flächenabschnitte der Endstücke unter der Spannung der Zuganker eng aufeinander gepresst werden.According to the invention this Problem solved by a compound in which the hollow profiles their front sides to be joined in each case with a dimensionally stable tail are provided, which on their sides facing each other congruent surface sections, Have recesses and projections, being parallel to one of the two bending axes and each in one Distance to the recesses of both end pieces two through holes form, whose two outer ends each of frustoconical, over surrounding a semicircle extending projections of the end pieces, wherein in the bores in each case a tie rod is mounted, the outer ends over molding discs on the outer flanks the projections support, while the outer surface sections located between the holes and the outer edges parallel thereto the tails under the tension of the tie rods are pressed tightly together.

Insbesondere ist vorgesehen, dass der Abstand der beiden zylindrischen Bohrungen zum nächstgelegen dazu parallelen äußeren Rand des Endstücks so gering wie möglich gehalten ist. Hierdurch ergibt sich ein möglichst großer Abstand der Längsachsen der Zuganker zur Biegelinie des Hohlprofils, wodurch große Biegemomente übertragen werden können, ohne dass die Verbindung auseinandergeht.Especially It is envisaged that the distance between the two cylindrical holes to the nearest parallel outer edge of the tail as low as possible is held. This results in the largest possible distance between the longitudinal axes the tie rod to the bending line of the hollow profile, whereby large bending moments are transmitted can, without the connection diverge.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Durchmesser der beiden Bohrungen geringfügig größer als der Durchmesser des jeweiligen Zugankers. Auf diese Weise wird der Zuganker in der jeweiligen Bohrung reibungsfrei gelagert, so dass die im Zuganker herrschenden Vorspannkräfte verlustfrei auf die dafür vorgesehenen tragenden Flächen übertragen werden können.To a further advantageous embodiment, the diameter of both holes slightly greater than the diameter of the respective tie rod. In this way, the Tie rods stored in the respective bore friction, so that the prestressing forces prevailing in the tie rod lossless on the designated transferring bearing surfaces can be.

Als Zuganker sind beispielsweise Schraubenbolzen mit Mutter oder Niete vorgesehen. Weiterhin ist vorgesehen, dass auf den zwischen den Bohrungen gelegenen Flächenabschnitten der Endstücke unter der Vorspannung der Zuganker ein geringes Spiel vorliegt. Auf diese Weise werden nahezu ausschließlich jene Flächenabschnitte unter die Vorspannung der Zuganker gestellt, die sich zwischen den Bohrungen und den benachbarten Rändern der Endstücke befinden. Die Folge davon ist, dass die Verbindung auch unter hohen Biegemomenten noch atmen kann.When Tie rods are, for example, bolts with nut or rivet intended. Furthermore, it is envisaged that on the between the Drilled surface sections the tails under the bias of the tie rods a slight clearance is present. In this way, almost exclusively those surface sections placed under the bias of the tie rods, which are between the Holes and adjacent edges the tails are located. The consequence of this is that the connection is also high Bending moments can still breathe.

Das Endstück kann beispielsweise als Schmiedestück ausgeführt sein. Noch preisgünstiger, genauer und fertigungstechnisch günstiger aber ist eine Ausführung des Endstücks als Feingussteil. Bei Ausbildung als Feingussteil werden die geforderten Genauigkeiten mit ausreichender Sicherheit erreicht. Auch ist es mit den modernen Techniken möglich, zwischen dem Endstück und dem Hohlprofil eine einwandfreie, hochbelastbare Schweißverbindung, Lötverbindung oder Klebeverbindung herzustellen.The tail may for example be designed as a forging. Even cheaper, more accurate and manufacturing technology cheaper but is an execution of the tail as a precision casting. When trained as precision casting the required Accuracy achieved with sufficient certainty. It is too possible with modern techniques between the tail and the hollow profile a perfect, heavy duty welded joint, solder joint or adhesive bond.

Das Hohlprofil kann sowohl aus Stahl, Aluminium, Titan oder auch aus einem anderen metallischem Werkstoff, aber auch aus Kunststoff hergestellt sein. Für eine Ausführung in Kunststoff gelten die vorstehenden Ausführungen analog, in diesem Falle würde beispielsweise das Endstück ebenfalls aus einem Kunststoff hergestellt sein, der sich mit dem Hohlprofil mühelos verbinden lässt.The Hollow profile can be made of steel, aluminum, titanium or even another metallic material, but also made of plastic be. For an execution in plastic, the above statements apply analogously, in this case for example the tail also be made of a plastic that deals with the Hollow profile effortless connect.

Im weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, das in der Zeichnung prinzipartig dargestellt ist. Es zeigenin the Further, the invention will be described in more detail with reference to an exemplary embodiment, which is shown in principle in the drawing. Show it

1 eine Verbindung von zwei Hohlprofilen in einer Seitenansicht, 1 a connection of two hollow profiles in a side view,

2 die Draufsicht zu 1, 2 the top view too 1 .

3 die Stirnansicht zu 1, 3 the front view too 1 .

4 den Schnitt entlang der Linie A-A in 3, 4 the section along the line AA in 3 .

5 den Schnitt entlang der Linie B-B in 3, 5 the section along the line BB in 3 .

6 eine perspektivische Ansicht eines Endstücks im größeren Maßstab. 6 a perspective view of an end piece in a larger scale.

Die beiden Hohlprofile 1 und 2 haben dieselbe Höhe 3 und dieselbe Breite 4. Bei identischer Raumlage haben beide Hohlprofile 1 und 2 die horizontale Biegeachse 5 und die vertikale Biegeachse 6 gemeinsam. An der Stirnseite 7 des Hohlprofils 1 ist ein erstes formsteifes Endstück 8 befestigt, dem ein zweites formsteifes Endstück 9 gegenüberliegt, welches mit der Stirnseite 10 des Hohlprofils 2 fest verbunden ist. Die beiden Endstücke 8 und 9 sind in ihren Abmessungen und in ihrer Konfiguration völlig identisch.The two hollow profiles 1 and 2 have the same height 3 and the same width 4 , With identical spatial position, both hollow profiles 1 and 2 the horizontal bending axis 5 and the vertical bending axis 6 together. At the front 7 of the hollow profile 1 is a first dimensionally stable tail 8th attached, which is a second dimensionally rigid tail 9 opposite, which with the front side 10 of the hollow profile 2 is firmly connected. The two tails 8th and 9 are completely identical in their dimensions and in their configuration.

Wie aus der 6 erkennbar ist, haben die beiden Endstücke 8 und 9 zueinander kongruente Ausnehmungen 11 und 12, äußere Flächenabschnitte 13 und 14 und kegelstumpfförmige Vorsprünge 16. Die vier kegelstumpfförmigen Vorsprünge 16 erstrecken sich jeweils in einem Halbkreis und begrenzen die Ausnehmungen 11 und 12 an je einem Ende. Im zusammengebauten Zustand bilden die beiden Ausnehmungen 11 und 12 jeweils durchgehende Bohrungen 15 (siehe 5), in welchen jeweils ein Zuganker 17 und 18 gelagert ist. Im vorliegenden Beispiel sind die beiden Zuganker 17 und 18, wie erkennbar, als Niet ausgebildet. Die Zuganker 17 und 18 stützen sich mit ihren äußeren Enden auf Formscheiben 19 ab. Die Formscheiben 19 haben auf ihren jeweils den Vorsprüngen 16 der Endstücke 8 und 9 zugewandten inneren Seiten kegelstumpfförmige Ausnehmungen 20. Damit liegen sie auf den äußeren Flanken der kegelstumpfförmigen Vorsprünge 16 beider Endstücke 8 und 9 zugleich auf. Auf ihren äußeren Seiten 21 sind die Formscheiben 19 plan, sodass dort die Nietköpfe 22 der Zuganker 17 und 18 satt zur Auflage kommen.Like from the 6 recognizable, the two tails have 8th and 9 mutually congruent recesses 11 and 12 , outer surface sections 13 and 14 and frusto-conical protrusions 16 , The four frustoconical protrusions 16 each extend in a semicircle and limit the recesses 11 and 12 at one end each. When assembled, the two recesses form 11 and 12 each through holes 15 (please refer 5 ), in each of which a tie rod 17 and 18 is stored. In the present example, the two tie rods 17 and 18 , as recognizable, designed as a rivet. The tie rods 17 and 18 support themselves with their outer ends on shaped disks 19 from. The shape wheels 19 have on their respective projections 16 the tails 8th and 9 facing inner sides frusto-conical recesses 20 , So they lie on the outer edges of the frustoconical projections 16 both tails 8th and 9 at the same time. On their outer sides 21 are the shape wheels 19 plan, so there the rivet heads 22 the tie rod 17 and 18 get enough to rest.

Wie aus der 4 ersichtlich ist, haben die beiden Längsachsen 23 und 24 der Zuganker 17 und 18 jeweils einen geringen Abstand 27 zu den benachbarten äußeren Rändern 25 und 26 der Hohlprofile 1 und 2. Daraus resultiert der jeweils größtmögliche Abstand 28 von der Biegelinie 5, sodass große Biegemomente 29 übertragen werden können.Like from the 4 it can be seen, the two longitudinal axes 23 and 24 the tie rod 17 and 18 each a small distance 27 to the neighboring outer edges 25 and 26 the hollow profiles 1 and 2 , This results in the largest possible distance 28 from the bend line 5 so that big bending moments 29 can be transmitted.

Beim Schließen der Verbindung werden die beiden äußeren Flächenabschnitte 13 und 14 des Endstücks 8 fest auf die jeweils dazu kongruenten Flächenabschnitte 14 und 14 des Endstücks 9 gepresst. Es handelt sich somit um tragende Flächenabschnitte.When closing the connection, the two outer surface sections 13 and 14 of the tail 8th firmly on the respective congruent surface sections 14 and 14 of the tail 9 pressed. These are thus carrying surface sections.

Die Ausführung der kegelstumpfförmigen Ausnehmung 20 der Formscheibe 19 und des dazu kongruenten kegelstumpfförmigen Vorsprungs 20 des ersten Endstücks 8 und des zweiten Endstücks 9 kann variieren, sodass sich einmal eine Selbsthemmung und zum anderen eine Nicht-Selbsthemmung der Formscheibe 19, nach Entfernen der Zuganker 17 und 18 sowie des Nietkopfs 22 einstellen lässt.The execution of the frusto-conical recess 20 the shape of the disc 19 and the congruent frusto-conical projection 20 of the first tail 8th and the second end piece 9 can vary, so that once a self-locking and on the other hand, a non-self-locking of the shape of the disc 19 , after removing the tie rods 17 and 18 as well as the rivet head 22 can be set.

Im vorliegenden Fall sind als Zuganker 17 und 18 Niete vorgesehen. An deren Stelle können aber auch Schraubenbolzen und Muttern verwendet werden (nicht gezeigt). Analog zu der hier gezeigten Verbindung, bei der sich die Zuganker 17 und 18 senkrecht zur Biegelinie 5 erstrecken, kann auch eine Verbindung realisiert werden, bei der sich die Zuganker 17 und 18 senkrecht zu der Biegelinie 6 erstrecken. Die vorliegende Verbindung kommt vorwiegend zum Einsatz bei Wagenkästen für Schienenfahrzeuge. Darüber hinaus ist die Verbindung ebenso gut einsetzbar als Schnell-Kuppelelement im Behälter- und Containerbau sowie im allgemeinen Maschinenbau für diverse denkbare Anwendungen.In the present case are as tie rods 17 and 18 Rivets provided. In its place but also bolts and nuts can be used (not shown). Analogous to the connection shown here, in which the tie rods 17 and 18 perpendicular to the bending line 5 extend, also a connection can be realized, in which the tie rods 17 and 18 perpendicular to the bending line 6 extend. The present compound is mainly used in car bodies for rail vehicles. In addition, the compound is as well used as a quick-coupling element in container and container construction and in general engineering for various conceivable applications.

11: erstes Hohlprofilfirst hollow profile
22: zweites Hohlprofilsecond hollow profile
33: Höhe der HohlprofileHeight of the hollow sections
44: Breite der Hohlprofilewidth the hollow profiles
55: horizontale Biegeachsehorizontal bending axis
66: vertikale Biegeachsevertical bending axis
77: Stirnseite des ersten Hohlprofilsfront of the first hollow profile
88th: erstes Endstückfirst tail
99: zweites Endstücksecond tail
1010: Stirnseite des zweiten Hohlprofilsfront of the second hollow profile
1111: Ausnehmungrecess
1212: Ausnehmungrecess
1313: äußerer Flächenabschnittouter surface section
1414: äußerer Flächenabschnittouter surface section
1515: Bohrungdrilling
1616: kegelstumpfförmiger Vorsprungfrustoconical projection
1717: Zugankertie rods
1818: Zugankertie rods
1919: Formscheibeforming wheel
2020: kegelstumpfförmige Ausnehmungfrustoconical recess
2121: äußere Seiteouter side
2222: Nietkopfrivet head
2323: Längsachselongitudinal axis
2424: Längsachselongitudinal axis
2525: äußerer Randouter edge
2626: äußerer Randouter edge
2727: Abstanddistance
2828: größter Abstandbiggest distance
2929: BiegemomentBending moment

Claims

Fixed connection of the end faces of two hollow profiles ( 1 . 2 ) or two welded boxes profile carriers with the same connection cross-sectional shape and the same position of the bending axes ( 5 . 6 ), characterized in that the hollow profiles ( 1 . 2 ) at their end faces ( 7 . 10 ) each with a dimensionally stable end piece ( 8th . 9 ) are provided on their mutually facing sides each congruent surface sections ( 13 . 14 . 15 ), Recesses ( 11 . 12 ) and protrusions ( 16 ), wherein parallel to one of the two bending axes ( 5 . 6 ) and at a distance ( 28 ) to the recesses ( 11 . 12 ) of both end pieces ( 8th . 9 ) two through holes ( 15 ), whose two outer ends are each of frustoconical, extending over a semicircle projections ( 16 ) of the end pieces ( 8th . 9 ), whereby in the holes ( 15 ) one tie rod each ( 17 . 18 ) is mounted, whose outer ends ( 22 ) over forming disks ( 19 ) on the outer flanks of the projections ( 16 ), while those between the holes ( 15 ) and the parallel outer edges ( 25 . 26 ) located outer surface sections ( 13 . 14 ) of the end pieces ( 8th . 9 ) under the tension of the tie rods ( 17 . 18 ) are pressed tightly together.

Connection according to claim 1, characterized in that the distance between the two cylindrical bores ( 15 ) to the nearest parallel outer edge ( 25 . 26 ) of the tail ( 8th . 9 ) is kept as low as possible.

Connection according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter of the two bores ( 15 ) is slightly larger than the diameter of the respective tie rod ( 17 . 18 ).

Connection according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the shaping disk ( 19 ) on the lead ( 16 ) of the end pieces ( 8th . 9 ) facing inside a frusto-conical recess ( 20 ) having.

Connection according to claim 4, characterized in that the shaped disc ( 19 ) on its outside ( 21 ) is flat in the area of the head pad.

Connection according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tie rod ( 17 . 18 ) is formed by a bolt and a nut.

Connection according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tie rod ( 17 . 18 ) by a rivet ( 22 ) is formed.

Connection according to claim 1, characterized in that between the holes ( 15 ) ( 15 ) of the end pieces ( 8th . 9 ) under the tension of the tie rods ( 17 . 18 ) is a small game.

Connection according to claim 1, characterized in that the tail ( 8th . 9 ) is a precision casting, which with the hollow profile ( 1 . 2 ) is permanently connected.

Connection according to claim 9, characterized in that the end piece ( 8th . 9 ) and the hollow profile ( 1 . 2 ) are united by a welded connection, a solder connection or an adhesive connection.