DE19824937A1 - Non-positive and positive connection between two components, in particular connection between two components of different materials - Google Patents

Non-positive and positive connection between two components, in particular connection between two components of different materials

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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. DOLLAR A 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.The invention relates to a non-positive and positive connection between two components consisting of a support part (1) and an add-on part (2), releasable fastening means (3) and at least one pressure distribution piece (4), the add-on part (2) on the support part (1) by means of the part of the fastening means (screw 3a) penetrating the carrier part (1) and the pressure distribution piece (4) arranged behind it and the associated holding part of the fastening means (nut 3b). DOLLAR A To ensure that the connection maintains the imprinted preload with minimal settlement losses over the entire service life of the add-on parts and that automatic unwanted loosening of an add-on part is prevented with great certainty in normal operation, the / the pressure distribution piece (s) (4) with the support part (1) welded. The object of the invention is particularly improved if the pressure distribution piece (s) (4) is / are welded to the carrier part (1) under tension after the application of a provided pretensioning force with the aid of the releasable fastening means (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere Verbindung zwischen zwei Bauteilen unterschiedlichen Werkstoffs.The invention relates to a non-positive and positive connection between two Components, in particular connection between two different components Material.

Die betriebssichere Herstellung einer kraft- und formschlüssige Verbindung zwi­ schen zwei Bauteilen bei betriebsbedingt auftretenden dynamischen Kräften stellt ein Problem dar, insbesondere, wenn zwei Bauteile aus unterschiedlichen Werk­ stoffen, z. B. ein Gelenk oder Kupplungsbock aus Stahlguß an ein Strangpreßprofil aus einer Aluminiumlegierung, verbunden werden müssen, was im Schienenfahr­ zeugbau oft verwirklicht werden muß.The reliable production of a positive and positive connection between two components with dynamic forces arising from operation a problem, especially when two components from different factories fabrics, e.g. B. a hinge or coupling bracket made of cast steel to an extruded profile made of an aluminum alloy, must be connected, what in rail travel Witness construction often has to be realized.

Die Verbindung muß bei Fahrzeugen, insbesondere bei hochbelasteten Schienen­ fahrzeugen 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.The connection must be in vehicles, especially in highly loaded rails 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.

Es ist bekannt, eine Verbindung mit geeigneten Schrauben derart vorzuspannen, daß deren Vorspannung über die gesamte Lebensdauer weitgehend aufrechterhal­ ten wird. Als geeignete Schrauben sind z. B. Dehnschrauben aus der DIN 267 be­ kannt. Bei Werkstoffen geringerer Festigkeit als Stahl, z. B. bei Aluminiumlegierun­ gen ist es aber oft schwierig, die notwendigen Kräfte auf den Bauteilen abzusetzen und abzutragen.It is known to pretension a connection with suitable screws in such a way that their pretension is largely maintained over the entire service life will. Suitable screws are z. B. expansion screws from DIN 267 be knows. For materials with lower strength than steel, e.g. B. with aluminum alloy However, it is often difficult to apply the necessary forces to the components and remove.

Schrauben langer Klemmlänge reduzieren die unvermeidlichen Setzungsverluste und damit den Verlust der Vorspannkraft. Derartige Schrauben, auch als Dehn­ schrauben sind z. B. aus der DE 39 18 300 A1 bekannt. Hier wird eine Radsatzfüh­ rung für Drehgestelle für Schienenfahrzeuge gezeigt. Mittels einer Dehnschraube sind die beiden Federblattlenker am Achslagergehäuse befestigt und die Gum­ mizwischenlagen 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 Druck­ platte 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 Querver­ schiebungen zwischen Druckplatte und Trägerteil die Qualität der Verbindung hin­ sichtlich einer möglichst über die gesamte Betriebsdauer aufrechtzuhaltenden Vor­ spannkraft, insbesondere auch bei Wechselbeanspruchungen in allen 3 Achsen.Screws with a long clamping length reduce the inevitable settlement losses and thus the loss of preload. Such screws, also as expansion screws are such. B. known from DE 39 18 300 A1. Wheelset guidance for bogies for rail vehicles is shown here. The two spring leaf links are attached to the axle bearing housing by means of an expansion screw and the rubber intermediate layers can be precisely preloaded. The horizontal longitudinal stiffness of the rubber intermediate layers 7 can be precisely adjusted by appropriately selected pretensioning of the expansion screw. A pressure plate (tooth plate) is also shown, which is arranged between the head of the nut and a spring leaf link. After loosening the screw connection, the applied preload is also removed between the pressure plate and spring leaf link. Despite tooth plate and especially with smooth pressure plates, such as. B. when connecting the coupling bracket of the ICE and ICE 2 to an extruded aluminum profile, even small Querver displacements between the pressure plate and the support part reduce the quality of the connection visibly as long as possible over the entire service life before tension, especially with alternating stresses in all 3 axes.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Verbindung derart zu verbessern, daß diese Verbindung möglichst über die gesamte Lebens­ dauer der Anbauteile die aufgeprägte Vorspannung bei minimalen Setzungsverlu­ sten beibehält und eine selbsttätige, ungewollte Lockerung eines mit der Verbindung befestigten Anbauteiles im normalen Betrieb mit hoher Sicherheit verhindert wird.The invention is therefore based on the object of a generic connection to improve in such a way that this connection is possible over the entire life duration of the add-on parts the impressed preload with minimal settlement loss Most maintains and an automatic, unwanted loosening one with the connection attached attachment is prevented in normal operation with high security.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale der form- und kraftschlüssigen Verbindung gelöst.This object is achieved by the features of the form and non-positive connection released.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen be­ schrieben.Expedient developments of the invention are in the dependent claims wrote.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.An embodiment of the invention is below with reference to the Drawing explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Verbindung zwischen einem Aluminiumstrangpreß­ profil-Untergestell eines Schienenfahrzeuges und einem Gelenkbock in Sei­ tenansicht; Fig. 1 shows a connection according to the invention between an aluminum extrusion profile underframe of a rail vehicle and an articulated bracket in Be tenansicht;

Fig. 2 die Verbindung gemäß Fig. 1 in Draufsicht. Fig. 2 shows the connection of FIG. 1 in plan view.

Die erfindungsgemäße kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bautei­ len besteht aus einem Trägerteil 1, einem Anbauteil 2, lösbaren Befestigungsmitteln 53 sowie mindestens einem Druckverteilstück 4. Im folgenden wird das Druckverteil­ stück 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 Befesti­ gungsmittel 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.The non-positive and positive connection between two components len consists of a carrier part 1 , an add-on part 2 , releasable fastening means 53 and at least one pressure distribution piece 4 . In the following the Druckverteil piece 4 is used in the singular, although it can also be several. The attachment 2 is attached to the carrier part 1 by means of which part of the fastening means 3 , in particular screw 3 a, and the associated holding part of the fastening means, in particular nut 3 b, penetrate the carrier part 1 and the pressure distribution element 4 arranged behind it. The pressure distribution piece 4 is welded to the carrier part 1 . It is particularly advantageous for the introduction of tension and durability of the screw connection if the pressure distribution piece 4 is only welded to the support part 1 under tension after the application of a provided pretensioning force using the releasable fastening means 3 . The pressure distribution piece 4 distributes the forces from the bias of the fastening means 3 and from the operational stress on neighboring components. After the production of the weld seams, the releasable fastening means 3 can be loosened and disassembled, with the weld seams 8 receiving stresses on the pressure distribution piece 4 for this state - from the withdrawal of the prestressing forces.

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 er­ tragbaren Spannungen aus betrieblichen Beanspruchungen.When assembling the intended components, e.g. B. joint, coupling, etc. by the releasable fastening means 3 with the biasing force to be applied as planned, the stresses in the weld seams 8 are correspondingly reduced again. As a result, the weld seams 8 on the pressure piece 4 have a high potential of he portable voltages from operational stresses.

Das Trägerteil 1 ist als Hohl- bzw. Hohlkammerprofil ausgebildet, das Stege 5 auf­ weist, die in unmittelbarer Nahe 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 Befestigungs­ mittels 3 bewirken eine erhöhte Steifigkeit der Profile in diesem Bereich und ermög­ lichen das Aufbringen von höheren Vorspannkräften. The carrier part 1 is designed as a hollow or hollow chamber profile which has 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 3 a). The arrangement of the webs 5 in the immediate vicinity of the releasable fastening means 3 increase the rigidity of the profiles in this area and enable the application of higher pretensioning forces.

Durch diese Bauweise in Verbindung mit Schrauben großer Klemmlänge, insbeson­ dere mit Dehnelementen (Dehnschrauben) werden im Betriebsfall die Setztungsempfindlichkeit und damit die Vorspannkraftverluste reduziert. Die Verbindung ist haltbarer, insbesondere bei hohen betrieblichen Beanspruchungen.Due to this design in connection with screws with a large clamping length, in particular those with expansion elements (expansion screws) become the Settlement sensitivity and thus the preload loss is reduced. The Connection is more durable, especially with high operational demands.

Das Druckverteilstück 4 besteht mindestens in der Schweißzone aus einem Werkstoff, der mit dem Trägerteil 1 verschweißbar ist. Vorzugsweise wird ein artglei­ cher Werkstoff verwendet.The pressure distribution piece 4 consists at least in the welding zone of a material that can be welded to the carrier part 1 . An art-like material is preferably used.

Das Druckverteilstück 4 kann weitere Versteifungsstege 6 zur Erhöhung der Steifig­ keit aufweisen.The pressure distribution piece 4 can have further stiffening webs 6 to increase the stiffness speed.

Das Druckverteilstück 4 ist in einer bevorzugten Ausführungsform topfartig ausgebil­ det. Es weist dabei umlaufende Versteifungsstege 6 im Randbereich auf.The pressure distribution piece 4 is ausgebil det pot-like in a preferred embodiment. It has circumferential stiffening webs 6 in the edge area.

Zwischen dem Druckverteilstück 4 und dem zugeordneten, krafteinleitenden Ende des lösbaren Befestigungsmittels (3) ist ein Druckstück 7, insbesondere aus dem Werkstoff Stahl, angeordnet.A pressure piece 7 , in particular made of steel, is arranged between the pressure distribution piece 4 and the associated force-introducing end of the releasable fastening means ( 3 ).

Besonders vorteilhaft ist der Gegenstand der Erfindung anzuwenden, wenn das An­ bauteil 2 aus höherfestem Werkstoff als das Trägerteil 1 besteht. Dies ist der Fall, wenn Stahlteile z. B. Gelenke und/oder Kupplungsböcke an Aluminiumkon­ struktionen belastbar und betriebssicher befestigt werden müssen. The object of the invention is particularly advantageous when the component 2 is made of a higher strength material than the carrier part 1 . This is the case when steel parts e.g. B. joints and / or coupling brackets on aluminum constructions must be resilient and securely fastened.

BezugszeichenlisteReference list

11

Trägerteil
Carrier part

22nd

Anbauteil
Attachment

33rd

lösbares Befestigungsmittel
releasable fastener

33rd

a Schraube
a screw

33rd

b Mutter
b mother

44th

Druckverteilstück
Pressure distribution piece

55

Steg
web

66

Versteifungssteg
Stiffening bar

77

Druckstück
Pressure piece

88th

Schweißnaht
Weld

Claims (11)

1. Kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere Verbindung zwischen zwei Bauteilen unterschiedlichen Werkstoffs, beste­ hend aus einem Trägerteil (1), einem Anbauteil (2), lösbaren Befestigungsmit­ teln (3) sowie mindestens einem Druckverteilstück (4), wobei das Anbauteil (2) am Trägerteil (1) mittels der das Trägerteil (1) und das hinter ihm ange­ ordnete Druckverteilstück (4) durchdringenden Teils der Befestigungsmittel (Schraube 3a) sowie des zugeordneten, haltenden Teils des Befestigungsmit­ tels (Mutter 3b) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Druck­ verteilstück/e (4) mit dem Trägerteil (2) verschweißt (Schweißnaht 8) wird/werden.1. A positive and positive connection between two components, in particular connection between two components of different materials, best consisting of a carrier part ( 1 ), an attachment ( 2 ), releasable fasteners ( 3 ) and at least one pressure distribution piece ( 4 ), the Attachment ( 2 ) on the carrier part ( 1 ) by means of which the carrier part ( 1 ) and the pressure distribution piece arranged behind it ( 4 ) penetrating part of the fastening means (screw 3 a) and the associated holding part of the fastening means (nut 3 b) fastened , characterized in that the pressure distribution piece (s) ( 4 ) is / are welded (weld seam 8 ) to the carrier part ( 2 ). 2. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das/die Druckverteilstück(e) (4) nach Aufbringen einer vorge­ sehenen Verspannkraft, mit Hilfe der lösbaren Befestigungsmittel (3), mit dem Trägerteil (1) unter Spannung verschweißt wird/werden.2. A positive and positive connection according to claim 1, characterized in that the / the pressure distribution piece (s) ( 4 ) after applying a pre-seen clamping force, with the help of the releasable fastening means ( 3 ), with the carrier part ( 1 ) under tension is / are welded. 3. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, 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.3. A positive and positive connection according to claim 1 or 2, characterized in that the carrier part ( 1 ) is designed as a hollow or hollow chamber profile and in the immediate vicinity of the releasable fastening means ( 3 ) parallel to the shaft of the penetrating fastening means (screw 3 a), webs ( 5 ) are arranged. 4. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Anbauteil (2) aus höherfestem Werkstoff als das Trägerteil (1) besteht.4. A positive and positive connection according to one of claims 1 to 3, characterized in that the add-on part ( 2 ) consists of a higher-strength material than the carrier part ( 1 ). 5. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die lösbaren Befestigungsmittel (3) durch Schraube (3a) und Mutter (3b) gebildet sind.5. A positive and positive connection according to one of claims 1 to 4, characterized in that the releasable fastening means ( 3 ) are formed by screw ( 3 a) and nut ( 3 b). 6. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das durchdringende Befestigungsmittel (Schraube 3a) als Dehnelement, insbesondere als Dehnschraube ausgebildet ist.6. A positive and positive connection according to one of claims 1 to 5, characterized in that the penetrating fastening means (screw 3 a) is designed as an expansion element, in particular as an expansion screw. 7. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das durchdringende Befestigungsmittel (Schraube 3a) eine große Klemmlänge aufweist.7. A positive and positive connection according to one of claims 1 to 6, characterized in that the penetrating fastening means (screw 3 a) has a large clamping length. 8. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß das Druckverteilstück (4) mindestens an der Schweißzone aus einem Werkstoff besteht, der mit dem Trägerteil (1) ver­ schweißbar ist und vorzugsweise ein artgleicher Werkstoff ist.8. A positive and positive connection according to one of claims 1 to 7, characterized in that the pressure distribution piece ( 4 ) at least at the welding zone consists of a material which can be welded to the carrier part ( 1 ) and is preferably a similar material . 9. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das Druckverteilstück (4) Versteifungsstege (6) aufweist.9. A positive and positive connection according to one of claims 1 to 8, characterized in that the pressure distribution piece ( 4 ) has stiffening webs ( 6 ). 10. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß das Druckverteilstück (4) topfartig ausgebildet ist, d. h. umlaufende Versteifungsstege (6) im Randbereich aufweist.10. A positive and positive connection according to one of claims 1 to 9, characterized in that the pressure distribution piece ( 4 ) is pot-shaped, ie has circumferential stiffening webs ( 6 ) in the edge region. 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.11. A non-positive and positive connection according to one of claims 1 to 10, characterized in that a pressure piece ( 7 ), in particular made of steel, is arranged between the pressure distribution piece ( 4 ) and the associated force-introducing end of the releasable fastening means ( 3 ) is.
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