DE2214025A1 - Loesbare schnellverbindung - Google Patents

Description

Patentanwalt Dipl.-!n$. Έ. Saur

5 Köln, H-sjtcrrcoljernring84
Telefon 2t4339

Köln, den 16.3.1972

Hr 307

Patentanmeldung

des Herrn

Prof.Dipl.-Ing.Eduard Herbert,675 Kaiserslautern, Dresdener Str.4

"Lösbare Schnellverbindung" ·

Die Erfindung betrifft eine lösbare Schnellverbindung zum Verbinden von Teilen, insbesondere zum Verbinden der aneinanderstoßenden Enden der Gurte zweier in Gurtrichtung aneinanderstoßender Fachwerkkonstruktionen.

Bei Fachwerkkonstruktionen, die infolge eines häufigen Ortswechsels bzw. Wechsels des Einsatzortes oft transportiert werden müssen, wie z.B.bei Auslegern von Autokranen sowie bei Masten und Auslegern von Baukranen, besteht seit langem

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die Forderung nach einer schnell montier- und lösbaren Verbindung der einzelnen Fachwerkschüsse, weil diese Phase der Montage einer zusammenklappbaren Fachwerkkonstruktion einen wesentlichen Teil der Gesamtzeit der Montage bzw. Demontage in Anspruch nimmt.

Zum Verbinden der Längsabschnitte einzelner Fachwerkteile einer Fachwerkkonstruktion werden die aneinanderstoßenden Enden der Fachwerkgurte miteinander verbunden. Die klassische Gurtverbindung besteht aus an den Gurtenden angeschraubten Laschen. Diese Verbindung ist die aufwendigste bezüglich des Zeitaufwandes. Normalerweise ist diese Verbindung auf Fachwerkkonstruktionen beschränkt, deren Gurte aus einfachen Winkelprofilen bestehen; sie ist jedoch auch bei rohrförmigen Gurten durch Anschweißen von Laschen möglich. Bei sachgemäßer Ausführung ist der Laschenstoß an sich betriebsfest.

Die Zahl der einzubringenden Verbindungsmittel und damit die Montagezeit kann dadurch vermindert werden, daß anstelle von Schrauben Bolzen größeren Durchmessers und anstelle der Laschen Vierkant- bzw. Rundstähle verwendet werden. An sich

ist diese Verbindungsart bezüglich der Betriebsfestigkeit dem Laschenstoß gegenüber beinahe gleichwertig zu beurteilen,

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Bei der Montage ergeben sich jedoch insofern Schwierigkeiten, als der anzubauende Fachwerkschuß an drei bzw. vier Stellen, je nach der Anzahl der vorhandenen Fachwerkgurte, gleichzeitig eingefädelt und dann in Richtung der Gurte bewegt werden muß, bevor die Bolzen eingeschlagen werden können. Dabei ist ein Verklemmen der zusammenzufügenden Teile praktisch nicht zu vermeiden. Bei der Demontage ergeben sich die gleichen Schwierigkeiten. Bei der Fertigung muß ein hohes Genauigkeitsmaß bezüglich der geometrischen Lage der einzelnen Gurte eines Fachwerkschußes beachtet werden und für die Montage und Demontage ist ein Hebezeug unerläßlich. Vergrößert man dagegen das Spiel zwischen Gurt und Vollquerschnitt, so sinkt die Betriebsfestigkeit mit zunehmendem Spiel sehr schnell ab.

Eine folgerichtige Weiterführung der vorhergehenden Verbindung ist die, die Zahl der Bolzen auf einen einzigen zu vermindern. Dabei sind an einem Ende des Fachwerkschußes zwei Bleche mit fluchtenden Löchern vorzusehen, zwischen denen ein gelochter Vorsprung eines am benachbarten Ende des anderen. Schußes befestigten Bleches zu liegen kommt. Wenn alle drei Löcher fluchten, kann der Bolzen eingeschlagen werden. Die Nachteile dieser Verbindung sind einmal dadurch gegeben, daß es meist . auch unter Einsatz von Material höherer Festigkeit für die Bleche nicht möglich ist, über die Verbindung die Gurtkräfte

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voll zu übertragen, insbesondere wenn die Forderung gestellt wird, daß die Verbindung nicht erheblich über den Gurtquerschnitt hinausragen soll. Desweiteren ist die Betriebsfestigkeit dieser Verbindung niedrig und schließlich stellt sich die Forderung der geometrischen Genauigkeit wie bei der vorhergegangenen Lösung.

Allen oben geschilderten Verbindungen ist gemeinsam, daß ihre Bolzen auf Abscherung beansprucht sind. Eine weitere Gruppe von Verbindungen ist die, bei welchen Schrauben auf Zug beansprucht sind.

An erster Stelle ist hier die Ausführung zu nennen, bei der die Gurtprofile an ihren Enden durch senkrecht zur Gurtachse angeschweißte Platten abgeschlossen sind. Die Platten der beiden benachbarten Fachwerkschußenden werden wie bei Rohrleitungsverbindungen gegeneinander gelegt und durch Schrauben verbunden. Dabei sind Schrauben höherer Festigkeit zu verwenden, die vorgespannt werden müssen, wenn eine größere Betriebsfestigkeit erreicht werden soll. Während die hochfest vorgespannte Schrauben selbst in bdannter Weise jeder Forderung auf Betriebsfestigkeit gerecht werden können, begrenzt hier die Schweißverbindung der Kopfplatten mit den Gurtenden die Betriebsfestigkeit, besonders bei Einsatz von Versteifungen und Eckblechen. Flanschverbindungen werden

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bei Mastverbindungen im Zusammenhang mit dem am Mast auf- und abfahrenden Montagekäfig bzw. Kletterteil außerdem als sehr störend empfunden.

Es wurden daher für aus einem Winkelprofil bestehende Fachwerkgurte Stahlgußstücke bzw. Schmiedestücke entwickelt, die eine oder auch mehrere Bohrungen aufweisen. Diese vorgefertigten Stücke werden jeweils zwischen die, beiden Schenkel der Winkelprofile eingeschweißt, so daß die Bohrungen in Gurtrichtung fluchten. Es werden hochfeste Schrauben eingeführt, die vorgespannt werden. Es ist naturgemäß nicht möglich, die Zentrallängsachse der Verbindungssehrauben mit dem Schwerpunkt des Winkelprofils nur Deckung zu bringen. Durch das dadurch entstehende Biegemoment auf die Gurtprofilwinkel ist die Betriebsfestigkeit bei voller Beanspruchung der Gurtverbindung auf Normalkraft begrenzt, es sei denn, daß das Biegemoment durch eine Zusatzkonstruktion von den Gurten weitgehend ferngehalten wird.

Als weitere bekannte Verbindungsart von rohr- oder kastenförmigen Gurtprofilen ist noch die zu erwähnen, bei der pilzartige Drehteile in die Gurtprofilenden eingeschweißt sind. Der Teller des Pilzes ist an seiner Stirnseite eben, an der Stielseite kegelförmig gedreht'. Die aneinander stoßenden Stirnflächen der Pilze benachbarter Gürtenden werden gegen-

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einander gelegt und die Pilzteller werden durch zwei Halbschalen umschlossen, die innen entsprechend der Neigung der kegelmantelförmigen Umfangsfläche der Pilzteller ausgedreht sind. Die beiden Halbschalen werden durch Schrauben gegeneinander gebogen, wobei durch die Keilwirkung an den schrägen Pilztellerteilen eine über den Tellerumfang ungleichmäßige Vospannung erzeugt wird. Diese begrenzt die Betriebsfestigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lösbare Verbindung zum Verbinden von Teilen, insbesondere zum Verbinden der aneinanderstoßenden Enden der Gurte zweier in Gurtrichtung aneinanderstoßender Fachwerkkonstruktionen zu schaffen, wobei die Verbindung die Ausnutzung der möglichen Gurtkraft gestattet, betriebsfest ist und insbesondere schnell hergestellt und wieder gelöst werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch zwei je an den miteinander zu verbindenden Enden befestigte Klötze, von deren aneinanderstoßenden, zueinander parallelen Stoßflächen sich je eine mit einer Hinterschneidung versehene Ausnehmung in das Klotzinnere erstreckt, wobei in die zwei sich spiegelbildlich gegenüberliegenden Ausnehmungen ein diesen entsprechend geformtes und diese ausfüllendes einstückiges

Kupplungeteil eingeschoben ist.

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht die Ausnehmung jedes der beiden Klötze aus einer quer durch den Klotz verlaufenden Bohrung, die über einen, in der Ebene der Bohrungsachse liegenden Schlitz von einer geringeren Breite als der Bohrungsdurchmesser mit der Klotzstoßfläche verbunden ist. Der Schlitz jeder der beiden Klötze und damit das eingeschobene Kupplungsteil liegen vorzugsweise senkrecht zur Klotzstoßfläche, damit auf das Kupplungsteil keine Eiegekräfte einwirken können. Dadurch, daß die Klotzbohrungen hinterschnitten sind, werden nach dem Einschieben des entsprechend geformten einstückigen Kupplungsteils die beiden Klötze und damit die beiden zu verbindenden Teile aneinander gehalten,.ohne daß Schrauben oder sonstige Befestigungsmittel erforderlich wären. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das einstückige Kupplungsteil im Querschnitt hanteiförmig, d.h. am Kopf und Fuß weist es je ein den Bohrungen beider Klötze entsprechendes Rundprofil auf, welche beide durch einen den Klotzschlitzen entsprechenden Steg miteinander verbunden sind. Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung verjüngen sich die beiden Rundprofile des Kupplungsteil nach einer Seite keilförmig zueinander, so daß das seitlich eingetriebene keilförmige Kupplungsteil wie eine Dehnschraube vorgespannt wird.

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Die erfindungsgemäße Verbindung ist äußerst schnell herzustellen und wieder zu lösen, weil lediglich das einzige Kupplungsteil in die Ausnehmungen der beiden Klötze eingeschoben werden muß. Zum Lösen der Verbindung muß das eingeschobene Kupplungsteil lediglich wieder herausgeschoben werden. Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Schnellverbindung zum Verbinden von irgendwelchen zwei Teilen geeignet, die fluchtend aneinanderstoßen.

Die Erfindung und deren weiteren Vorteile werden an Hand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die Seitenansicht eines Baukrans, dessen Mast und Ausleger aus einzelnen Fachwerkteilen zusammengesetzt sind;

Fig. 2 ausschnittsweise in vergrößerter Darstellung die Verbindungsstelle zweier aneinanderstoßender Enden zweier Fachwerkteile des Baukranmastes nach Fig. 1, wobei diese Verbindung durch die erfindungsgemäße lösbare Schnellverbindung hergestellt ist;

Fig. 3 die Ansicht auf ein an einem Gurtende befestigtes oberes Klotzteil der erfindungsgemaßen Verbindung;

Fig. 4 die Seitenansicht der Fig. 3 von links gesehen;

Fig. 5 die Ansicht auf die Breitseite des Kupplungsteils in keilförmiger Ausbildung;

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Fig. 6 die Ansicht auf das Teil der Fig. 5 von links ge-,

sehen;
Fig. 7 das Kupplungsteil der Fig. 5 und 6 in perspektivischer

Darstellung;
Fig. 8 die Ansicht auf die vollständige erfindungsgemäße

Schnellverbindung im geschlossenen Zustand und Fig. 9 in perspektivischer Darstellung den unteren Verbindungsklotz der Fig. 8.

Fig. 1 zeigt einen Baukran mit einem Mast 10 und mit einem Ausleger 11. So der Mast und auch der Ausleger, sind aus einzelnen Fachwerkteilen (Fachwerkschüssen) zusammengesetzt. Die einzelnen Längsteilstücke des Mastes 10 sowie des Auslegers 11 des beweglichen Baukrans müssen an den verschiedenen Stoßstellen 12 schnell montierbar und wieder lösbar sein.

Fig. 2 zeigt vergrößert die Verbindung zweier Mastschüsse des Mastes 10 des Krans. der Fig. 1, Bei der Montage müssen jeweils die aneinanderstoßenden Enden,18, 19 der Gurte zweier in Gurtrichtung aneinanderstoßender Fachwerkkonstruktionen miteinander fest verbunden werden. .

Nach den Figuren 2 und 8 besteht die erfindungsgemäße Schnellverbindung zum Verbinden aneinanderstoßender Gurt-

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enden 18, 19 aus zwei Klötzen 16 und 17 in Gestalt von Vierkantstählen, von denen je einer an den zu verbindenden Gurtenden 18 und 19 befestigt wird, beispielsweise durch Schweißung. Von den aneinanderstoßenden, zueinander parallelen Stoßflächen 20 und 21 erstreckt sich je eine mit einer Hinterschneidung versehene Ausnehmung'in das Klotzinnere, wobei in die zwei sich spiegelbildlich gegenüberliegenden Ausnehmungen ein diesen entsprechend geformtes und diese ausfüllendes einstückiges Kupplungsteil 22 eingeschoben ist. Nach den Figuren 3 und 4 hat der am Gurtende 18 befestigte Klotz 16 eine unter dem Winkel "£- zu seiner Stoßfläche 20 geneigte Bohrung 23, die durch einen schmäleren Schlitz 24 mit der Stoßfläche ver-

bunden ist. Der Schlitz 24 liegt dabei in der Ebene der Bohrungsachse und seine Breite ist geringer als der Durchmesser der Bohrung 23. Der die Stoßfläche 20 mit der Bohrung 23 verbindende Schlitz 24 liegt senkrecht zur Stoßfläche des Klotzes. In analoger Weise hat auch der untere Klotz 17, wie insbesondere in Fig. 9 zu sehen, eine unter dem Winkel ^ zu seiner Stoßfläche 21 geneigte Bohrung 25 _t die durch einen schmäleren Schlitz 26 mit der Stoßfläche 21 verbunden ist. Die Bohrungen und Schlitze erzeugen in den Klötzen 16 und 17 die Ausnehmungen zum seitlichen Einschieben des Kupplungsteils

Wie insbesondere aus den Fig. 6 und 7 hervorgeht, ist das einstückige Kupplungsteil 22 im Querschnitt hanteiförmig, d.h.

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es weist am Kopf und Fuß je ein den Bohrungen 23 und 25 beider Klötze 16 und 17 etwa entsprechendes Rundprofil 27 und 28 auf, welche beide durch einen den Klotzschliten 24 und 26 entsprechenden Steg 29 miteinander verbunden sind. Die beiden Rundprofile 27 und 28 haben nach Fig. 5 einen Neigungswinkel Γ gegenüber der waagerechten Symmetrieachse. Dieser Winkel ist mit dem Winkel ot der Klotzbohrungen so abgestimmt, daß in dem Kupplungsteil 22 eine gleichmäßige Vorspannung entsteht, wenn die schmalere Seite des Kupplungs-· ceils mit den Klötzen bündig ist. Die Rundprofile 27, 28 des Kupplungsteils 22 verjüngen sich also zu einer Seite hin symmetrisch keilförmig.

Es versteht sich, daß die schrägen Bohrungen 23 und 25 der Klötze 16 und 17 sowie die entsprechenden Rundprofile 27 und 28 des hanteiförmigen Kupplungsteils 22 nicht unbedingt einen kreisrunden Querschnitt haben müssen. So kann der Querschnitt dieser Teile auch oval, rechteckig oder dgl. sein, so daß das Kupplungsteil auch eine hammerartige Form haben kann. ·

Die Stoßfläche 20 .des oberen Klotzes 16 ist mit einer Bohrung 30 versehen, während die Stoßfläche 21 des unteren Klotzes 17 mit der Bohrung 31 versehen ist. Beide Bohrungen 3O und 31

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liegen in Richtung der auftretenden Normalkräfte verlaufend sich fluchtend gegenüber, wobei in die eine der beiden Bohrungen, im Ausführungsbeispiel in die Bohrung 31 des unteren Klotzes 17 ein über die zugehörige Klotzstoßfläche 21 vorspringender und in die andere Bohrung 30 des oberen Klotzes 16 hineinragender Stift 32.eingesetzt ist. Dieser Stift zentriert beide miteinander zu verbindenden Klötze.

Zur Montage der erfindungsgemäßen Schnellverbindung werden die beiden Klötze 16 und 17 mittels des Stiftes 32 in ihre zueinander planmäßige Lage gebracht, so daß die Bohrungen den spitzen Winkel -zueinander bilden. Dann wird das von der Seite betrachtet trapezförmige Kupplungsteil 22 mit seiner breiteren Seite 33 auf der Seite der Klötze 16 und 17 in die Ausnehmungen eingeführt, auf welcher die Bohrungen 23 und 25 den kleineren Abstand voneinander haben. In Fig. 8 ist dies die linke Seite der beiden Klötze. Das keilförmige Kupplungsteil 22wird dann durch Hammerschläge in Richtung des Pfeiles 34 soweit in die Ausnehmungen der Klötze 16 und eingetrieben, bis die schmalere Seite 35 des Kupplungsteils bündig mit der Seitenfläche beider Klötze abschließt. Diese nunmehr glatte Fläche muß bei den Mast- bzw. Auslegerstücken außen liegen, um ein ungehindertes überfahren der Stoßstelle durch einen Montagekäfig oder die Katze zu ermöglichen. Demgemäß ragt der vorstehende breitere Teil 33 des Keiles 22 nach

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- 13 innen, wo er nicht stört (vgl. Fig. 2).

Während des Einschiebens des Kupplungsteils 22 in die Klotzausnehmungen rücken die beiden Klötze 16 und 17 in Richtung der Pfeile 36 und 37 immer näher aEammen. Die Länge des keilförmigen Kupplungsteils 22 ist so bemessen, daß die breitere Seitenfläche 33 aus der anderen Seitenfläche beider Klötze herausragt, so daß es möglich wird, durch einfache Hammerschläge auf diese breitere Seitenfläche 33 das Kupplungsteil herauszuschlagen und die erfindungsgemäße Schnellverbindung wieder zu lösen. Der Neigungswinkel ⁰^ der schrägen Bohrungen 23 und 25 sowie der Abstand dieser Bohrungen sind untereinander und zum Neigungswinkel der Rundprofile 27 und 28 des Kupplungsteils 22 so abgestimmt, daß beim Eintreiben des keilförmigen Kupplungsteils in beide Klötze 16 und 17 im Kupplungsteil eine etwa gleichmäßige Vorspannung entsteht, die dann ihre planmäßige Größe erreicht, wenn die schmalere Seitenfläche 35 des Kupplungsteils 22 mit einer Seitenfläche beider Klötze bündig ist. Das keilförmige Kupplungsteil 22 wirkt daher wie eine hochfest vorgespannte Dehnungsschraube. Die erfindungsgemäße Schnellverbindung ist also gegen eine Dauerbruchgefahr gesichert. Der Winkel P der beiden Rundprofile 27 und 28 des Kupplungsteils 22 kann um ein geringes Maß kleiner sein als der Winkel oc der Klotzbohrungen 23 und25. . ;

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Die beiden Klötze 16 und 17 bestehen vorzugsweise aus dem Werkstoff der zu verbindenden Teile 18 und 19, während der Werkstoff des Kupplungsteils 22 eine höhere Festigkeit aufweist. Durch den in der Fuge zwischen den Klötzen 16 und erzeugten Anpreßdruck ist es möglich, infolge der Reibung zwischen den Anpreßflächen 20 und 21 über die erfindungsgemäße Verbindung eine entsprechende Querkraft zu übertragen, wobei der Stift 32 zusätzlich zur Scherfestigkeit beiträgt. Die dauerfeste bzw. betriebsfeste, hochfest vorgespannte Schnellverbindung gemäß der Erfindung ist daher sowohl zur Übertragung von Normalkräften, als auch zur Übertragung von Querkräften geeignet.

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Claims (9)

1. - 15 A_n_s_p__r_ü_c_h_e

   l.j Lösbare Schnellverbindung zum Verbinden von Teilen, insbesondere zum Verbinden der aneinanderstoßenden Enden der Gurte zweier in Gürtrichtung aneinanderstoßender Fachwerkkonstruktionen, gekennzeichnet ' durch zwei je an den miteinander zu verbindenden'Enden (18, 19) befestigte Klötze (16, 17), von deren aneinanderstoßenden, zueinander parallelen Stoßflächen (20, 21) sich je eine mit einer Hinterschneidung versehen Ausnehmung in das Klotzinnere erstreckt, wobei in die zwei sich spiegelbildlich gegenüberliegenden Ausnehmungen ein diesen entsprechend geformtes und diese ausfüllendes einstückiges Kupplungsteil (22) eingeschoben ist,
2. 2. Verbindung nach Anspruch 1, d a du r c h gekennzeichnet, daß die Ausnehmung jedes der beiden Klötze aus einer quer durch den Klotz (16. bzw. 17) verlaufenden Bohrung (23 bzw. 25) besteht, die über einen in der Ebene der Bohrungsachse liegenden Schlitz (24 bzw.26)von einer geringeren Breite als der Bohrungsdurchmesser mit der Klotzstoßfläche (20 bzw. 21) verbunden ist.

   ν
3. 3. Verbindung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn ze ichnet, daß das einstückige Kupplungs-

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   teil (22) im Querschnitt hanteiförmig ist, d.h. am Kopf und Fuß je ein den Bohrungen (23, 25) beider Klötze (16, 17) entsprechendes Rundprofil (27, 28) aufweist, welche beide durch einen den Klotzschlitzen (24, 26) entsprechenen Steg (29) miteinander verbunden sind.
4. 4. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Schlitz (24, 26) jeder der beiden Klötze (16, 17) senkrecht zur Klotzstoßfläche (20, 21) liegt.
5. 5. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Bohrung (23, 25) jeder der beiden Klötze unter einem spitzen Winkel ( &C ) zur Klotzstoßfläche (20, 21) verläuft, wobei sich beide Bohrungsachsen und damit beide Rundprofile (27, 28) des Kupplungsteils (22) zu einer Seite hin symmetrisch keilförmig verjüngen.
6. 6. Verbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das eingetriebene keilförmige Kupplungsteil (22), dessen Mittellängsschnitt trapezförmig ist, mit seiner schmaleren Seitenfläche (35) bündig mit der einen Seitenfläche beider Klötze (16, 17) ist, jedoch mit seiner

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   gegenüberliegenden, breiteren Seitenfläche (33) aus der
   anderen Seitenfläche beider Klötze herausragt.
7. 7. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßseiten (20, 21) beider Klötze (16, 17) mit je einer Bohrung (30, 31) ver- , sehen sind, die in Richtung der auftretenden Normalkräfte verlaufens sich fluchtend gegenüberliegen, wobei in einer der beiden Bohrungen (31) ein über die zugehörige Klotzstoßfläche (21) vorspringender und in die andere Bohrung (30) hineinragender Stift (32) eingesetzt ist.
8. 8. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das seitlich eingetriebene keilförmige Kupplungsteil (22) vorgespannt ist und dann
   seine planmäßige Vorspannung erreicht, wenn die schmalere Seite 35 des Kupplungsteiles 22 mit den Klötzen 16 und 17 bündig ist. ·
9. 9. Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Klötze (16, 17) vorzugsweise aus dem Werkstoff der zu verbindenden Teile
   (18, 19) besteht, während der Werkstoff des Kupplungsteils (22) eine höhere Festigkeit aufweist.

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