DE10342553B4

DE10342553B4 - Verbindungselement zwischen den Enden zweier Profilrohre

Info

Publication number: DE10342553B4
Application number: DE2003142553
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. Altenburg; Andreas Huepperling
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2003-09-15
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2023-09-16
Also published as: DE10342553A1

Abstract

Verbindungselement zwischen den Enden zweier Profilrohre (1, 2), dadurch gekennzeichnet, dass innenliegende, mittels einer Gewindespindel (3) gegenläufig bewegbare Spannmuttern (4) in Kupplungselemente (5), die an den Profilrohren (1, 2) befestigt sind, derart eingreifen, dass in einer ersten Biegerichtung eine formschlüssige und in einer um 90° versetzten zweiten Biegerichtung eine kraftschlüssige Verbindung besteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zwischen den Enden zweier Profilrohre.
Eine Verbindung von zwei Profilrohren wird beispielsweise im Behälterbau oder im Schienenfahrzeugbau benötigt. Hier kommt es häufig vor, dass die beiden Profilrohre 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 Profilrohre nicht in Betracht kommt.

Durch die WO 97/43 157 A1 ist eine Verbindung zwischen zwei modularen Bauteilen (1) bekannt. Durch Zusammenfügen und Verbinden von zumindest zwei solcher Bauteile (1) im Bereich einer Trennfuge (4) können insbesondere Großkarosserien hergestellt werden. Jedes Bauteil (1) enthält eine Außenhaut tragende Spantprofile (2) und rechtwinklig zu diesen angeordnete Randprofile (3). Am Ende jedes Spantprofils (2) ist ein so genannter Spantfuß (5) angeschweißt, der seitliche Flansche (7) aufweist und an diesen Flanschen (7) bevorzugt durch Nieten am jeweils zugehörigen Randprofil (3) befestigt ist. Das Verbinden der Bauteile (1) erfolgt über die paarigen Spantfüße (5) in der Trennfuge (4) mittels eines axial spannbaren Verbindungselements (10) – beispielsweise ein Schließringbolzen mit aufpressbarem Schließring -, das in aus Halbschalen gebildete Durchführungen (9) der Spantfüße (5) eingelegt wird. Das Verbindungselement (10) wirkt mit Spannstücken (11) und Formschlusselementen (14) zusammen, die die Trennfuge (4) überbrücken und beim axialen Spannen des Verbindungselements (10) sehr hohe Anpresskräfte in der Trennfuge (4) erzeugen, die zur Übertragung der im Betrieb zu erwartenden Kräfte und Momente ausreichen. Das Verbindungselement (10) selbst bleibt in radialer Richtung beanspruchungsfrei.

Der EP 0 173 426 A1 ist eine Verbindung von zwei strebenartigen Bauteilen zu entnehmen, bei der mittels einer Schraubenanordnung erzeugte Axialkräfte in radiale Spannkräfte umgewandelt werden. Die beiden Bauteile weisen an ihren einander zugewandten Enden jeweils einen Ansatz auf, dessen Innenseite halbkreisförmig ausgebildet ist, und umfassen mit diesen Ansätzen einen gemeinsamen Verbindungsbolzen. Die Ansätze sind an ihren Außenseiten mit konischen Flächen (siehe 1a und 2) versehen, auf die innen konische Klemmringe unter Zwischenschaltung von Druckkörpern durch die Schraubenanordnung derart spannbar sind, dass rechtwinklig zur Längsachse des Verbindungsbolzens auftretende Kräfte übertragen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine feste und dauerhafte Verbindung zu schaffen, die allerdings im Falle von Reparaturen leicht gelöst werden kann. Diese Verbindung soll Platz sparend sein und die äußere Kontur der beiden Profilrohre nicht überschreiten. Die Verbindung soll dazu geeignet sein, hohe axiale Zugkräfte und auch große Biegemomente sicher zu übertragen. Schließlich soll die Verbindung einfach in ihrem Aufbau sowie leicht und kostengünstig realisierbar sein, speziell durch eine Vorzentrierung bei dem Zusammenfügen der beiden Profilrohre.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass innenliegende, mittels einer Gewindespindel gegenläufig bewegbare Spannmuttern in Kupplungselemente, die an den Profilrohren befestigt sind, derart eingreifen, dass in einer ersten Biegerichtung eine formschlüssige und in einer um 90° versetzten zweiten Biegerichtung eine kraftschlüssige Verbindung besteht.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile ergeben sich aus Aufgabe und Lösung unmittelbar. Die in den Unteransprüchen angegebenen vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung werden im anschließenden Abschnitt der Beschreibung erläutert.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, das in der Zeichnung prinzipartig dargestellt ist. Es zeigen:
1 ein Verbindungselement und die Enden von zwei Profilrohren in einer noch nicht zusammengefügten Position,
2 das Verbindungselement und die beiden Profilrohre in der zusammengefügten, jedoch noch nicht kraftübertragend montierten Position, in einem Längsschnitt,
3 die montierte kraftübertragende Verbindung der beiden Profilrohre durch das Verbindungselement,
4 einen die 3 ergänzenden Längsschnitt der kraftübertragenden Verbindung.
Die vierkantigen Profilrohre 1 und 2 sind Baustrukturelemente größerer Module, beispielsweise des Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges. In diesem Fall kann das Profilrohr 1 zu einem Dachspriegel gehören, wobei das Profilrohr 2 eine Seitenwandsäule des Wagenkastens bildet. Am Ende der Profilrohre 1 und 2 ist jeweils ein aus Feinguss hergestelltes Kupplungselement 5 durch verzugsarme Laserschweißung 7 angebracht.
Zwei Spannmuttern 4, bei denen es sich ebenfalls um Feingussteile handelt, sind im Ausgangszustand durch eine Gewindespindel 3 mittig zusammengehalten. Die so gebildete Baueinheit 4, 3 wird in eines der Kupplungselemente 5 eingelegt – siehe 1 – und bildet dann eine zentrierende Positioniervorrichtung für das Zusammenfügen der paarigen Kupplung. Diese zusammengefügte Position ist aus 2 ersichtlich. Die zentrierende Funktion erleichtert besonders vorteilhaft das Aufsetzen eines Wagendaches mit einer Vielzahl von Dachspriegeln (Profilrohre 1) auf die in entsprechender Anzahl vorhandenen Seitenwandsäulen (Profilrohre 2) eines Wagenkastens.
Die Gewindespindel 3 ist als Schraube mit einem mittigem Bund 3a sowie einem Rechtsgewinde 3b und einem Linksgewinde 3c ausgebildet, wobei Feingewinde bevorzugt sind. Durch Drehen der Gewindespindel 3 wird eine gegenläufige Bewegung der beiden durch seitliche Nocken 4a in Umfangsrichtung fixierten Spannmuttern 4 erzeugt, bis ihre kegelmantelförmig oder als Kugelkalotte ausgebildeten Flächen mit entsprechenden Flächen der Kupplungselemente 5 in gegenseitigen festen Eingriff gelangen (siehe insbesondere 4). Die Gewindespindel 3 hat an beiden Stirnseiten jeweils einen Innensechskant 3d, so dass die Kupplung der Spannmuttern 4 mit den Kupplungselementen 5 wahlfrei von derjenigen Seite erfolgen kann, die am besten zugänglich ist. Die Spannmuttern 4 greifen derart in die Kupplungselemente 5 ein, dass in einer ersten Biegerichtung eine formschlüssige und in einer um 90° versetzten zweiten Biegerichtung eine kraftschlüssige Verbindung der Profilrohre 1 und 2 besteht. Dabei hat die formschlüssige Verbindung in der ersten Biegerichtung vorteilhaft eine besonderes breite Abstützbasis, die sich bis an die gegenüberliegenden Ränder der beiden Profilrohre 1 und 2 erstreckt, und dadurch die Übertragung hoher Biegemomente erlaubt.
Aus den 2 und 4 ist gut erkennbar, dass die Kupplungselemente 5 jeweils eine mittige Öffnung 5a aufweisen. Diese Öffnungen 5a und in geschlossenem Zustand der Kupplung zwischen den dann in Endstellung befindlichen Spannmuttern 4 entstandene Öffnungen 6 (siehe 4) bilden einen durchgehenden Freiraum für eine Belüftung der Profilrohre 1, 2 und einen Ablauf von Kondenswasser.

1: Profilrohr (Dachspriegel)
2: Profilrohr (Seitenwandsäule)
3: Gewindespindel
3a: mittiger Bund
3b: Rechtsgewinde
3c: Linksgewinde
3d: Innensechskant
4: Spannmutter
4a: Nocken
5: Kupplungselement
5a: mittige Öffnung
6: Öffnung
7: Laserschweißung

Claims

Verbindungselement zwischen den Enden zweier Profilrohre (1, 2), dadurch gekennzeichnet, dass innenliegende, mittels einer Gewindespindel (3) gegenläufig bewegbare Spannmuttern (4) in Kupplungselemente (5), die an den Profilrohren (1, 2) befestigt sind, derart eingreifen, dass in einer ersten Biegerichtung eine formschlüssige und in einer um 90° versetzten zweiten Biegerichtung eine kraftschlüssige Verbindung besteht.
Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in gegenseitigem Eingriff stehenden Flächen der Spannmuttern (4) und der Kupplungselemente (5) kegelmantelförmig oder alternativ als Kugelkalotten ausgebildet sind.
Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im Ausgangszustand mittig zusammengeschraubten und in einem der Kupplungselemente (5) einliegenden Spannmuttern (4) eine zentrierende Positioniervorrichtung für das Montieren der paarigen Kupplung bilden.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindespindel (3) als Schraube mit einem mittigen Bund (3a), einem Rechtsgewinde (3b) und einem Linksgewinde (3c) sowie an beiden Stirnseiten mit einem Innensechskant (3d) ausgebildet ist, so dass das Schließen der Kupplung wahlfrei von beiden Seiten erfolgen kann.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungselemente (5) jeweils eine mittige Öffnung (5a) aufweisen, wobei diese Öffnungen (5a) und in geschlossenem Zustand der Kupplung die zwischen den dann in Endstellung befindlichen Spannmuttern (4) entstandenen Öffnungen (6) einen durchgehenden Freiraum für eine Belüftung und einen Wasserablauf bilden.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmuttern (4) und die Kupplungselemente (5) als einstückige Feingussteile hergestellt sind.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungselemente (5) jeweils mit dem zugehörigen Ende der Profilrohre (1, 2) durch verzugsarme Laserschweißung (7) verbunden sind.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Element beim Aufbau von tragenden Baustrukturen von Schienenfahrzeugen verwendet wird, wobei das eine Profilrohr (1) einen Dachspriegel und das andere Profilrohr (2) eine Seitenwandsäule darstellt.
Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilrohre (1, 2) in entsprechender Anordnung Baustrukturelemente größerer Module bilden.