DE2339337C2 - Verbindung für die Rohre von Rahmengestellen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Verbindung von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art, wie sie durch die DT-OS 1 650 951 bekanntgeworden ist. Bei dieser bekannten Verbindung liegen die Keile in entsprechenden Nuten des in das Rohr hineinragenden Zapfens des Verbindungsstückes. Sie stehen mit ihren Enden über die Enden des Zapfens über und stehen mit ihren überstehenden Enden mit einer Platte in Verbindung, an der sie entweder anliegen oder mit der sie zu einem einstückigen Bauteil verbunden sind. Die Platte kann mittels einer den Zapfen durchsetzenden Spannschraube gegen das Stirnende des Zapfens gezogen werden, wodurch die Keile in die Nuten des Zapfens hinein und zugleich gegen die Wände des Rohres gedrückt werden.

Es ist ersichtlich, daß die bekannte Verbindung einen komplizierten Aufbau hat und auch komplizierte Mon-Ugevorgänge erfordert, weil das Verbindungsstück zusammen mit der Platte und der Soannschraube vormontiert, mit Sorgfalt in das angrenzende Rohr eingeführt und endlich die Schraube angezogen werden muß Besonders kompliziert wird die Anordnung bei Eckverbindungen, weil sich dort die Schrauben nicht überschneiden dürfen, andererseits aber in der Achse der Zapfen liegen müssen, damit ein gleichmäßiges Anziehen gewährleistet ist- Infolgedessen muß bei Eckverbindungen das Verbindungsstück als kompliziert gestalteter Hohlkörper ausgebildet sein.

Andere bekannte Verbindungen machen von nachgiebigen Teilen Gebrauch, um die Fertigungstoleranzen der Zapfen und der zu verbindenden Rohre auszugleichen. So ist aus der GB-PS 1 123 613 eine Verbindung bekannt, bei der als Kltmmstücke Schwerspannstifte, also geschlitzte Federösen. Verwendung finden die sich parallel zu den Zapfen des Verbindungsstückes erstrecken und vorzugsweise in entsprechende Hohlkehlen an diesen Zapfen eingelegt sind. Aus der FR-PS 2 089 676 ist eine Verbindung bekannt, die von Schrägflächen Gebrauch macht, an denen Stege angebracht sind, die beim Zusammenfügen der Teile verformt weiden können. Außerdem sind dort nicht nur die Zapfen, sondern auch die Innenflächen der Rohre mit Stegen oder sonstigen Gegenflächen für die Zapfen versehen, die es unmöglich machen, für die Herstellung von Rah mengestellen handelsübliche Rohre zu verwenden Hierin liegt ein wesentlicher Nachteil, der die praktische Anwendung solcher Verbindungen wenigstens im großen Maßstab ausschließt. Im übrigen hat die Anwendung nachgiebiger Teile den Nachteil, daß sie niehl nur zum Ausgleich von Toleranzen nachgiebig sind sondern auch unter der Belastung der Eckverbindung im Gebrauch nachgeben können, so daß die Festigkeit einer solchen Eckverbindung in erheblichem Maß begrenzt und nicht die für alle Zwecke erwünschte Stabi lität erreichbar ist.

Es ist von der Anmelderin auch vorgeschlagen worden, an Stelle elastischer Stifte Metallstifte mit vollem Querschnitt zu verwenden und den Durchmesser der Stifte so auszuwählen, daß ein Preßsitz mit der gewünschten Festigkeit entsteht, jedoch ist die Arbeit des Auswählens der Stifte für die serienmäßige Herstellung solcher Verbindungen bei den erheblichen Schwankungen, die die Abmessungen handelsüblicher Rohre aufweisen dürfen, relativ mühsam und zeitraubend. Es isi auch der Vorschlag gemacht worden, die Stifte zu wellen, so daß sie nur an den Scheitelpunkten der Wellen tragen und Raum vorhanden ist, um überschüssiges Material beim Zusammenpressen der Rohre und Zapfen zu verdrängen, jedoch kann auch auf diese Weise das Problem der erheblichen Toleranzen handelsüblicher Rohre nicht voll beseitigt werden, weil das Aus maß der Deformierung der gewellten Metallstifte und infolgedessen die Festigkeit der Verbindung von dem Abstand zwischen den Zapfen und den Rohren abhängt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht dann, Verbindun gen der in Frage stehenden Art so weit zu verbessern daß ohne besonderen Aufwand und Ausgleich üblicher Maßtoleranzen eine stets gleiche, optimale Pressung erzielt wird.

Zur Lösung der Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäße Verbindung wird eine definierte Pressung der Keile erzielt, onne daß von Spannplatten oder Spannschrauben Gebrauch gemaehl werden muß. die eine solche Eckverbindung verteuern

die Montage komplizieren und insbesondere zu einer komplizierten Gestaltung des Verbindungsstückes führen. Der Ausgleich der Toleranzen geschieht dadurch, daß die Keile in bezug auf den Zapfen und das Rohrende keine definierte Lage einnehmen, sondern die Lage der Keile in Längsrichtung des Zapfens von dem Abstand der Rohrwand vom Zapfen bestimmt ist, so daß der Keil stets eine solche Stellung einnehmen wird, in der die gewünschte Anpreßkraft erzielt wird Diese Anpreßkraft ergibt sich aus der Kraft, die zum Abscheren der an den Enden der Keile angebrachten Schernasen erforderlich ist Die Keile behalten so lange ihre Ausgangsstellung bei, in der sie mit ihren Schernasen am Rohrende anliegen, bis durch das Zusammenwirken der Schrägflächen die Anpreßkraft und die Reibung zwischen dem Zapfen und den Keilen so groß geworden ist, daß die beim weiteren Einpressen des Zapfens auf die Keile ausgeübte Axialkraft die zum Abscheren der Schernasen erforderliche Kraft überschreitet. Beim weiteren Einpressen des Zapfens werden dann die Keile von dem Zapfen innerhalb des Rohres mitgenommen, ohne daß sich die Keile wieder lockern, bis das Rohr beispielsweise an einer Schulter des Verbindungsstückes zur Anlage kommt und damit die Verbindung hergestellt ist Durch die Bemessung der Schernasen kann die gewünschte Anpreßkraft in relativ engen Grenzen eingehalten werden.

Die erfindungsgemäße Verbindung kann im Prinzip für alle Rohrquerschnitte Anwendung finden, also beispielsweise auch für runde oder ovale Rohre. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist jedoch die Verbindung von polygonalen Rohren von Rahmengestellen.

Als für die Aufgabenlösung vorteilhafte Weiterbildung können weitere Gestaltungsmerkmale den Unteransprüchen 2 bis 5 entnommen werden. Die Anbringung der Keile an den Ecken des Zapfens bei polygonalen Rohren hat den Vorteil, daß die Pressung in Bereichen stattfindet in denen die Rohre besonders stabil sind, und daß eine genau zentrische und winkelgerechte Verbindung der Rohre gewährleistet ist.

Eine Neigung der Anlageflächen zur Achse des Zapfens von etwa 1° ist zum Erzielen hoher Flächendrücke u I damit einer guten Festigkeit der Verbindung besonders vorteilhaft.

Die Verbindung der je einem Zapfen zugeordneten Keile an ihren in das Rohr hineinragenden Enden zu einer Baueinheit macht es möglich, diese Baueinheit als ganzes in das Ende eines anzubringenden Rohres einzustecken. Dadurch wird die Montage der Verbindung erleichtert. Die vorgesehene Nachgiebigkeit der Verbindung gewährleistet, daß sich die Keile ungehindert an die Innenwand des Rohres anlegen können. Werden die nachgiebigen Mittel von einem zerbrechbaren Boden gebildet, kann die Baueinheit beisnielsweise aus Zinndruckguß als Spritzgußteil hergestellt werden.

Die erfindungsgemäße Verbindung kann grundsätzlich überall dort Anwendung finden, wo eine Verbindung zwischen einem Bauteil und einem Rohr hergestellt werden soll. Weist das Verbindungsstück mehrere Zapfen auf, so kann es zur Verbindung mehrerer Rohre dienen. Eine bevorzugte Art der Anwendung ist die Verbindung der Rohre von Rahmengestellen.

Die erfindungsgemäße Verbindung kann bei Rohren mit beliebigem Querschnitt verwendet werden, weil das Vorhandensein irgendwelcher Ecken für die Verpressung mittels der Keile nicht erforderlich ist. Es ist auch bei prismatischen Rohren nicht unbedingt erforderlich, die Keile in deren Ecken anzuordnen, obwohl eine solche Anordnung zu besonders stabilen Verbindungen führt In jedem Fall kommt es nur darauf an, die Außenfläche der Keile an die Form der Innenfläche des Rohres anzupassen, um eine möglichst großflächige Anlage

der Keile nicht nur an der Anlagefläche des Zapfens, sondern auch an der Innenfläche des Rohres zu erzielen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 Abschnitte der Teile einer Verbindung in Seitenansicht bzw. im Längsschnitt vor ihrer Vereinigung, F i g. 2 einen Längsschnitt durch die in F i g. 1 dargestellten Teile nach ihrem Zusammenstecken,

is F i g. 3 einen Schnitt ähnlich F i g. 2 durch die fertiggestellte Verbindung,

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV durch die Anordnung nach F i g. 2,
F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie V-V durch die Anordnung nach F i g. 2 und

F i g. 6 die perspektivische Darstellung einer Eckverbindung mit auseinandergezogenen Teilen.

Die in den F i g. 1 bis 5 dargestellte Verbindung umfaßt ein Verbindungsstück 1 mit einem Zapfen 2, der unter Zwischenschaltung von Keilen 3 in ein Rohr 4 eingepreßt werden kann, um die Verbindung zwischen dem Rohr 4 und dem Verbindungsstück 1 herzustellen. Gewöhnlich weist das Verbindungsstück t mehrere Zapfen 2 auf, die gegebenenfalls in verschiedene Richtungen weisen, so daß durch das Verbindungsstück 1 mehrere Rohre miteinander verbunden werden können, wie es die Ausführungsform nach F i g. 6 zeigt. Der Zapfen 2 des Verbindungsstückes I ist an seinen Enden mit Anlageflächen 5 für die Keile 3 versehen, welche die an die Ecken angrenzenden Seitenflächen 6 des Zapfens 2 unter dem gleichen Winkel schneiden, wie es insbesondere die F i g. 4 und 5 deutlich zeigen. Weiterhin sind die Anlageflächen 5 derart zur Achse des Zapfens 6 geneigt, daß sich ihr Abstand von der Achse zum Ende des Zapfens 2 hin vermindert Die Anlageflächen 5 definieren demnach die Seitenflächen einer geraden Pyramide, deren Achse mit der Achse des Zapfens zusammenfällt und die sich in Richtung auf das Ende des Zapfens verjüngt. Der in der Zeichnung stark übertrieben dargestellte Winkel zwischen den Anlageflächen 5 und der Achse des Zapfens beträgt bei praktischen Ausführungsformen der Erfindung etwa 1°. Demnach beträgt dann der Scheitelwinkel der Pyramide etwa 2°.

Die Keile 3 sind etwa so ausgebildet, daß sie den Raum zwischen den Ecken des etwa quadratischen Rohres 4 und den Anlageflächen 5 des Zapfens ausfüllen. Dabei haben die Grundflächen 7 der Keile 3 eine solche Neigung, daß die Außenflächen der Keile an den Innenflächen der Rohre 4 glatt anliegen, wenn die Grundfläche der Keile 7 auf den Anlageflächen 5 des Zapfens aufsitzt. Die Keile 3 sind ferner an ihren Fnden, die dem Verbindungsstück 1 und, nach dem F.infügen in das Rohr 4, dem Rohrende zugewandt sind, mit nach außen ragenden Schernasen 8 versehen, die beim Herstellen der Verbindung an dem Rohrende Anlage finden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, das zur Verbindung von im Querschnitt quadratischen Rohren bestimmt ist, ist jeder Ecke des Rohres ein Keil 3 zugeordnet, so daß vier Keile vorhanden sind. Diese

Keile sind an ihrem in das Rohr hineinragenden Ende durch einen Boden 9 miteinander verbunden, so daß sie zusammen mit dem Boden ein Bauteil bilden, das leicht als Spritzgußteil hergestellt werden kann.

Beim Herstellen der Verbindung werden zunächst die durch den Boden 9 zusammengehaltenen Keile 3 in das Rohr 4 eingeschoben, bis sie mit ihren Schernasen 8 am Ende des Rohres anschlagen, wie es aus F i g. 2 ersichtlich ist, welche die in F i g. 1 dargestellten Bauteile nach dem teilweisen Zusammenfügen in einer gegenüber der Darstellung in F i g. 1 um 45° gedrehten Lage zeigt. Danach wird der Zapfen 2 des Verbindungsstükkes 1 derart in das Rohr 4 eingeführt, daß die Anlageflächen 5 der Zapfen 2 an den Grundflächen der Keile 3 zur Anlage kommen. Durch das Eintreiben des Zapfens 2 werden die Keile 3 fest gegen die Innenseiten des Rohres 4 gepreßt. Die Abmessungen der Keile 3 und des Zapfens 2 sind so gewählt, daß die gewünschte Pressung erreicht wird, bevor der Zapfen 2 gänzlich in das Rohr 4 eingepreßt ist, bevor also das Rohr 4 mit seinem Ende an der Fläche des Verbindungsstückes 1 Anlage findet, von der der Zapfen 2 absteht. Mit zunehmender Pressung werden die auf die Keile 3 wirkenden Kräfte immer größer, die bestrebt sind, die Keile 3 in der Bewegungsrichtung des Zapfens 2 mitzunehmen. Überschreiten diese Mitnahmekräfte die Festigkeit der Schernasen, so werden die Schernasen 8 abgeschert und die Keile 3 beim weiteren Einpressen des Zapfens 2 mitgenommen. Infolgedessen kann durch eine geeignete Bemessung der Schernasen 8 erreicht werden, daß die zwischen dem Zapfen 2 und dem Rohr 4 wirkenden Radialkräfte, die die Festigkeit der Verbindung bestimmen, in einem definierten Bereich liegen, bei dem gewährleistet ist, daß die Verbindung eine optimale Festigkeit aufweist, ohne daß das Rohr 4 beim Herstellen der Verbindung Deformationen erleidet. Gleichzeitig ist gewährleistet, daß alle Keile gleichmäßig auf der ganzen Länge tragen, so daß auch in dieser Hinsicht eine maximale Festigkeit der Verbindung erzielt wird Die Anlage der Keile an den Innenflächen des Rohres < wird durch den Boden 9 nicht behindert, weil diesel Boden so dünn ausgebildet ist, daß er unter dem Einfluf der beim Einpressen des Zapfens 2 ausgeübten Kräfte zerreißt, so daß die Keile 3 unabhängig voneinandei zur Wirkung kommen. Die unabhängige Wirksamkei der Keile ist für eine gleichmäßige Verteilung aller auf tretenden Kräfte wichtig.

Fig.3 zeigt die Stellung der Teile nach dem voll

ίο ständigen Zusammenpressen von Verbindungsstück 1 und Rohr 4. Wie ersichtlich, nehmen dabei die Keile ': in bezug auf den Zapfen 2 etwa die gleiche Stellung ein wie sie in F i g. 2 veranschaulicht ist, sind jedoch gegen über dem Rohr 4 verschoben, weil sie beim Einpresser des Zapfens 2 über die in F i g. 2 gezeigte Stellung hin aus nach Abscheren der Schernasen 8 mitgenommer worden sind. In den F i g. 2 und 3 ist auch angedeutet wie der Boden 9 des ursprünglichen, die vier Keile ': umfassenden Bauteiles zerrissen ist.

Ein Beispiel für die Eckverbindung eines Rahmenge steiles ist in F i g. 6 veranschaulicht. Wie ersichtlich weist das in F i g. 6 dargestellte Verbindungsstück 11 drei Zapfen 2 auf, die zur Verbindung von senkrech' zueinander stehenden Rohren 4 und 41 dienen. Di« Verbindung zwischen den Zapfen 2 und den Rohren < bzw. 41 erfolgt wiederum mit Keilen 3, die mit schräger Anlageflächen 5 an den Zapfen 2 zusammenwirken. Die Eckverbindung nach Fig.6 hat die Besonderheit, daE das Verbindungsstück 11 die gleichen Querschnittsdi mensionen wie die Zapfen 2 aufweist, so daß es in dit Rohre 4 hineinpaßt. Daher ist das in F i g. 6 senkrech: nach unten weisende Rohr 41 mit Aussparungen 12 ar denjenigen Wänden versehen, aus denen die beiden ir F i g. 6 in der horizontalen Ebene liegenden Zapfen :

herausragen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verbindung für die Rohre von Rahmengestellen mit einem Verbindungsstück, das in die Rohre hineinragende Zapfen aufweist, die mit auf ihrem Umfang verteilten Anlageflächen versehen sind, welche die Seitenflächen einer geraden Pyramide definieren, deren Achse mit der Achse des Zapfens zusammenfällt und die sich in Richtung auf das Ende des Zapfens verjüngt, und mit massiven, unnachgiebigen Keilen, die zwischen die Anlageflächen und die Innenseiten der Rohre gepreßt sind und jeweils eine sich an eine AnlagefJäche des Zapfens abstützende Grundfläche- mit einer zur Neigung der Anlagefläche komplementären Neigung lind eine dem Rohrquerschnitt angepaßte Außenfläche aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Keile (3) an ihrem dem Rohrende zugewandten Ende mit einer nach außen ragenden Schernase (8) versehen sind, die beim Herstellen der Verbindung am Rohrende anliegt und abgeschert wird, sobald die Preßkraft zwischen Zapfen (2) und Rohr (4) ein bestimmtes Maß überschreitet.

2. Verbindung nach Anspruch 1 für polygonale Rohre, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Anlageflächen (5) an den Ecken des Zapfens (2) angebracht sind, in an sich bekannter Weise bis zu den an die Ecken angrenzenden Seitenflächen (6) des Zapfens reichen und diese Seiteriflächen unter dem gleichen Winkel schneiden.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Anlageflächen (5) zur Achse des Zapfens (2) etwa Γ beträgt.

4. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die je einem Zapfen (2) zugeordneten Keile (3) an ihren in das Rohr (4) hineinragenden Enden durch Mittel (9) miteinander verbunden sind, die in neuer Weise nachgiebig sind.

5. Verbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen Mittel ein Boden (9) sind und die Festigkeit dieses Bodens so bemessen ist, daß er beim Herstellen der Verbindung zerbricht.