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Formschlüssige Verbindung Die Erfindung befaßt sich mit einer formschlüssigen
Verbindung zwischen zwei übereinander schiebbaren Teilen.
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Es ist bekannt, zylindrische Hohlteile wie Ober- und Unterteil eines
Gehäuses oder Rohr und Muffe in einem gewissen Bereich übereiiiander zu schieben
und mittels eines Aufscbraub- oder Bajonettverschlusses zu verbinden. Je nach dem
Werkstoff der miteinander zu verbindenden Teile und ihrem lIerstellungsverfahren
kann es aber beträchtliche Schwierigkeiten bereiten, das dazu erforderliche Gewinde
bzw. die Nuten und Nocken Sür den Bajonettverschluß herzustellen. Bei Teilen geringer
Wanddicke besteht darüber hinaus das Problem, daß zur Vermeidung einer nachteiligen
Wandschwächung durch das llerausarbeiten des Gewin des, der Nut od.dgl. aus der
Wandung diese formschlüssi.gen Verbindungen mit sehr geringen radialen Abmessungen
hergestellt werden müssen und daher hinsichtlich der erreichbaren Festigkeit nicht
zufriedenstellen. Zwar ist es bei dünnwandigen Hülsen grundsätzlich auch möglich,
das Gewinde nicht nur auf der Innen-oder Außenseite der Hülse anzuordnen, sondern
die Hülsenwand in ihrer gesamten Dicke zu einem groben Gewinde mit ents#rechenden
radialen Abmessungen zu verformen. Jedoch ist dieses Vorgehen dann nicht möglich,
wenn man aus räumlichen Gründen an geringe Wanddicken gebunden ist und daher auch
im Verbindungsbe reich keine "künstlichen" Wandverdiclr gen hinnehmen kann.
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Es ist ferner bekannt, aufeinander geschobene zylindrische Außen und
Innenteile mittels längs des Umfangs gleichmäßig verteilt angeordneter radialer
Stifte oder Schrauben zu verbinden. Auch hier besteht aber der Nachteil, daß bei
Teilen geringer Wanddicke
die Festigkeit dieser Formschlußverbindungen
unbefriedigend ist, da die Stifte bzw. Schrauben infolge ihrer geringen Länge nur
unzureichend in den Wandungen gehalten und geführt sind und nur dementsprechend
geringe Kräfte von einem Teil auf das andere Teil übertragen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil bei einer
formschlüssigen Verbindung zwischen zwei übereinander schiebbaren Teilen zu vermeiden,
d.h. die Verbindung so auszubilden, daß der Aufwand für ihre spanlose und/oder zerspanende
Formgebung, insbesondere bei einer Massenfertigung, vergleichsweise gering ist und
ihre Festigkeit auch bei geringer Wanddicke des einen oder auch beider miteinander
zu verbindenden Teile möglichst groß ist. Dabei handelt es sich insbesondere um
zylindrische Teile, die zum Verbinden ineinanderschiebbar sind.
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Die Teile können aber auch eine andere geometrische Form haben, sofern
ihre gegenseitige Zuordnung nur so ist, daß sie zum Verbinden übereinander zu schieben,
d.h. in tangentialer Richtung der einander zuzukehrenden Flächen zu verschieben
sind. Beispielsweise kann es sich also auch um zwei ebene Platten handeln, die bedingt
durch aus anderen Gründen erforderliche seitliche Führungen im Verbindungsbereich
nicht einfach aufeinander gelegt, d.h. beispielsweise senkrecht zu ihren Flächen
aufeinander zu bewegt werden können, sondern nur in Richtung der Plattenebenen relativ
zueinander verschiebbar sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, die formschlüssige
Verbindung wie im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben auszubilden. Damit ist in
vorteilhafter Weise das Verbindungselement mit seinem Steg zuverlässig zwischen
den beiden Teilen geführt und gehalten, so daß sein in die Ausnehmung des zweiten
Teiles eingreifender seitlich abstehender Vorsprung auch dann eine einwandfreie
formschlüssige Verbindung mit dem zweiten Teil ermöglicht, wenn dieses Teil dünnwandig
bis sehr dünnwandig und der Vorsprung dementsprechend kurz ist. Die Ausnehmung des
ersten Teiles ist mit einer solchen Tiefe ausgebildet, daß das Verbindungselement
mit Steg und Vorsprung in ihr hinreichend
versenkt anordbar ist,
um das übereinanderschieben der beiden Teile durch das Verbindungselement nicht
unerwünscht zu behindern. Der Eingriff des Verbindungselementes mit dem zweiten
Teil kann beispielsweise nach dem Ubereinanderschieben beider Teile dadurch erreicht
werden, daß auf der vom zweiten Teil abgewandten Seite des Verbindungselementes
ein Distanzkeil in die Ausnehmung des ersten Teiles hineingetrieben wird, welcher
das Verbindungselement aus der Ausnehmung heraus bis zur Anlage am zweiten Teil
drUckt und dabei den Vorsprung in die Ausnehmung des zweiten Teils hineinschiebt.
Der Distanzkeil kann sichbei einer durchgehenden Ausnehmung des ersten Teiles, das
beispielsweise als rohr- oder hülsenförmiges Innenteil ausgebildet ist, nach innen
z.B. an einem in das erste Teil eingesetzten Stützrohr oder einem anderen hinreichend
festen Körper abstützen.
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Das erfindungsgemäße Verbindungselement und die beiden zugehörigen
Ausnehmungen in den miteinander zu verbindenden Teilen sind bei einer Serienfertigung
durch Schmieden, Pressen, Stanzen od.dgl. mit vergleichsweise geringem Aufwand herstellbar.
Die Anzahl der Verbindungselemente für die beiden miteinander zu verbindenden Teile
richtet sich nach der geforderten Festigkeit und kann beispielsweise bei Rohren
zwischen zwei und sechs betragen, die längs des Umfangs gleichmäßig verteilt angeordnet
sind. Sie kann aber ohne weiteres auch größer sein, wenn beispielsweise Rohre sehr
großen Durchmessers und dementsprechend großen Umfangs miteinander zu verbinden
sind.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, das Verbindungselement
gemäß Anspruch 2 anzuordnen. Bei auf axialen Zug oder Druck beanspruchten Rohrverbindungen
erstreckt sich dann der Steg des Verbindungselementes in Längsrichtung. Damit wird
über den Steg des Verbindungselementes eine besonders günstige Kraftübertragung
zwischen den beiden Teilen erreicht.
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Das Verbindungselement kann grundsätzlich mit seinem Steg so zwischen
den beiden Teilen eingeklemmt werden, daß es die auf seinen mit dem zweiten Teil
formschlüssig verbundenen Vorsprung
einwirkenden Kräfte sicher zwischen
den beiden Teilen überträgt.
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Zweckmäßiger ist es jedoch, wenn sich das Verbindungselement mit wenigstens
einem Ende an der Wand der Ausnehmung des ersten Teiles in Richtung der vom einem
auf das andere Teil zu übertragenden Kraft abstützt. Gemäß einem weiteren im Anspruch
3 angegebenen.Vorschlag der Erfindung ist das Verbindungselement in der Ausnehmung
des ersten Teiles vorteilhaft so angeordnet, daß es sich zumindest unter Belastung
der miteinander verbundenen Teile wenigstens mit seinem vorsprungseitigen Ende in
dieser abstützt, um eine möglichst direkte Kraftübertragung zwischen dem ersten
Teil und dem Vorsprung zu erreichen.
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Die bekannten radialen Stift- oder Schraubverbindungen weisen den
weiteren Nachteil auf, daß ihre Montage unerwünscht aufwendig ist, da die Stifte
oder Schrauben nach dem Ubereinanderschieben der beiden Teile gesondert hineingeschlagen
oder eingeschraubt werden müssen. Dieser Nachteil kann nach einem anderen Vorschlag
der Erfindung vermieden werden, wenn gemäß Anspruch 4 das Verbindungselement durch
das Ubereinanderschieben der beiden Teile sozusagen automatisch in Eingriff mit
dem zweiten Teil gebracht wird. Das Verbindungselement wird dazu mit seinem vom
Vorsprung abgewandten Ende in die Ausnehmung des ersten Teiles hineingedrückt, dadurch
mit dem vorsprungseitigen Ende aus dieser herausgeschwenkt und in die Ausnehmung
des zweiten Teiles hineingedrückt. Die Abmessungen sind dabei vorzugsweise so aufeinander
abgestimmt, daß auf das vom Vorsprung abgewandte Ende des Steges auch dann noch
eine den Vorsprung in das zweite Teil hineinpressende Kraft ausgeübt wird, wenn
beide Teile ihre bestimmungsgemäße verbundene Lage erreicht haben, um sicherzustellen,
daß diese Verbindung durch Einwirkung äußerer Kräfte, beispielsweise Erschütterungen,
nicht ungewollt gelöst wird. Zur Montage dieser Schnappverbindung brauchen die Verbindungselemente
nur in die Ausnehmungen des ersten Teiles eingelegt und dann die beiden Teile übereinander
geschoben zu werden, bis die Vorsprünge in das zweite Teil einschnappen. Das Einlegen
der Verbindungselemente entfällt zudem noch, wenn diese einstückig mit dem ersten
Teil hergestellt werden, beispielsweise dann, wenn
dieses aus Kunststoff
im Spritzverfahren zu fertigen ist.
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Eine vergleichsweise kurze Länge des Verbindungselementes ermöglichst
eine Ausbildung gemäß Anspruch #r, die allerdings beim Zusammenfügen der beiden
Teile einen größeren Kraftaufwand erfordert, so daß sich gegebenenfalls. die Benutzung
einer Presse empfiehlt. Dabei kommt es im allgemeinen im Berührullgsbereich zwischen
dem Verbindungselement und dem zweiten Teil zu einer geringen plastischen Verformung,
welcher eine die Anpressung nach dem Zusammenfügen sicherstellende elastische Deformation
überlagert ist. Sofern zur Erleichterung der Montage der Kraftaufwand für das Zusammenfügen
der beiden Teile möglichst gering sein soll, ist eine Ausbildung des Verbindungselementes
nach Anspruch 6 zweckmäßig. Dieses federnd nachgiebige Verbindungselement weist
jedoch im allgemeinen eine größere Länge auf, um die gleiche Haltekraft, die das
Verbindungselement mit seinem vorsprungseitigen Ende gegen das zweite Teil drückt,
zu erzielen wie bei dem vorgenannten Verbindungselement mit Keilwirkung. Je nach
den Gegebenenheiten des Einzelfalles können auch die Keil-und Federwirkung miteinander
kombiniert werden.
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Als vorteilhaft im Hinblick auf eine geringe Wandschwächung, günstige
Ausbildung des Steges des Verbindungselementes und dessen Verschwenkung und Verschiebung
innerhalb der Ausnehmung des ersten Teiles erweist sich eine Ausbildung gemäß Anspruch
7.
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Diese ist dann besonders einfach zu erreichen, wenn die Ausnehmung
des ersten Teiles entsprechend Anspruch 8 als Tasche ausgebildet wird, deren Boden
schrägt geneigt ist. Die Ausbildung als Tasche hat darüber hinaus den Vorteil, daß
die Wandung des ersten Teiles nicht durchbrochen ist, so daß keine Feuchtigkeit
od.dgl.
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durch sie hindurchdringen kann. Damit ist es auf sehr einfache Weise
möglich, auch Teile geringer Wanddicke nicht nur schnell und problemlos fest miteinander
zu verbinden, sondern diese Verbindung auch noch dicht auszuführen. Zwar ist es
auch bei Stift-oder Schraubverbindungen möglich, zur Vermeidung des Eindringens
von Feuchtigkeit in das Innere eines Behälters od.dgl. die Bohrungen für die Stifte
oder Schrauben als Sacklöcher auszuführen,
jedoch müssen die Stifte
oder Schrauben dann entsprechend kürzer ausgebildet werden, wodurch deren Anwendung
bei Teilen geringer Wanddicke noch fragwürdiger wird.
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Die gemäß Anspruch 9 durchgehende Ausnehmung des zweiten Teiles bietet
neben der Ausnutzung der gesamten Wanddicke des zweiten Teiles für den Eingriff
des Vorsprungs der Verbindungselementes, was besonders bei sehr geringen Wanddicken
von Bedeutung ist, den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Schnappverbindung in sehr
einfacher Weise demontierbar ist, indem der Vorsprung des oder der Verbindungselemente
mittels eines seitlich angesetzten Hilfswerkzeuges durch die Ausnehmung des zweiten
Teiles hindurch in die Ausnehmung des ersten Teiles zurückgedrückt und so nach Aufheben
des Formschlusses dann beide Teile auseinander gezogen werden können. Grundsätzlich
kann aber auch bei einer nichtdurchgehenden Ausnehmung des zweiten Teiles die Demontier
barkeit erreicht werden, wenn die beim Auseinanderziehen der beiden Teile sich berührenden
Flächen des Vorsprungs und der Ausnehmung des zweiten Teiles so zueinander geneigt
sind, daß sie aufeinander abgleiten und der Vorsprung dadurch in die Ausnehmung
des ersten Teiles hineingedrückt wird. Allerdings ist dabei dann die Festigkeit
der Verbindung durch die das Auseinanderziehen der Teileermöglichende Kraft begrenzt.
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Sofern separate Verbindungselemente benutzt werden, erweist es sich
zwecks einfacher Montage als vorteilhaft, wenn sie nach Anspruch 10 ohne weitere
Hilfsmittel im ersten Teil fixierbar sind, indem sie einfach in die entsprechend
engen Ausnehmungen des ersten Teiles hineingedrückt werden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in Ausführungsbeispielen gezeigt
und wird anhand dieser nachstehend noch näher erläutert.
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Es zeigen jeweils im Ausschnitt Figur 1 die Schnappverbindung mit
einem Verbindungselement in Keilausführung, Figur 2 die formscjilüssige Verbindung
mit einem Distanzkeil,
Figur 3 die Schnappverbindung mit einem Verbindungselement
in Federausführung Figur 3a eine Ansicht gemäß Pfeil C in Figur 3, Figur 4 die Schnappverbindung
mit einem Verbindungselement in Feder-Keilausführung, Figur 5 eine Variante hierzu,
Figur 6 eine Rohrverbindung mit fester Muffe und Figur 7 eine solche mit separater
Muffe.
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Die Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Schnappverbindung im stark
vergrößerten Maßstab, Das erste Teil 1, hier das zylindrische Unterteil eines Minengehäuses,
weist in seinem oberen Bereich z.B. eine Wanddicke von 3 mm auf. Das über das erste
Teil 1 von oben herabgeschobene zweite Teil 2, das zylindrische Oberteil des Minengehäuses,
hat eine Wanddicke von 1 mm. In dem Teil mit der größeren Wanddicke, dem Teil 1,
ist die das Verbindungselement 3 aufnehmende Ausnehmung 4 ausgebildet. Das in der
Ansicht gezeigte Verbindungselement 3 weist den Steg 5, den nasenartigen Vorsprung
6 und am gegenüberliegenden Stegende die Keilfläche 7 auf. Die Steglänge beträgt
12 mm, die Breite 5 mm.
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Im Teil 2 ist die durchgehende fensterartige Ausnehmung 8 vorgesehen,
in welche der Vorsprung 6 mit Spiel 9 hineinragt und damit die form- und kraftschlüssige
Verbindung herstellt.
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Die Ausnehmung 4 im Teil 1 ist als Tasche, d.h. nicht durchgehend
mit schräg geneigtem Boden 10 ausgebildet. Ihre Tiefe ist so groß, daß der Steg
5 und der Vorsprung 6 des Verbindungselementes 3 bei der Montage so tief in der
Ausnehmung 4 eingebettet werden können, daß das zweite Teil 2 darüber hinweg schiebbar
ist. Dieses drückt dann mit seinem freien unteren Ende gegen die aus der Ausnehmung
4 herausragende Keilfläche 7, gleitet an dieser ab und schwenkt dabei das Verbindungselement
3 mit seinem oberen vorsprungseitigen Ende aus der Ausnehmung 4 seitlich heraus,
wobei das Verbindungselement 3 gleichzeitig geringfügig innerhalb der Ausnehmung
4 nach oben verschoben wird. Der Vorsprung
6 schnappt dadurch in
die Ausnehmung 8 des Teiles 2 ein und wird in dieser Stellung dadurch verriegelt,
daß das Teil 2 mit seinem unteren Ende 11 über die Keilfläche 7 das Verbindungselement
3 gegen den unteren Rand 12 der Ausnehmung 4 preßt, wodurch auf den Vorsprung 6
die Haltekraft A entsprechend dem Pfeil ausgeübt wird. Das Verbindungselement 3
stützt sich dabei gleichzeitig mit seinem oberen Ende am oberen Rand 13 der Ausnehmung
4 ab.
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Zwischen dem oberen Rand des Teils 1, dem Teil 2 und dem in der Ansicht
gezeigten Einsatz 14, der beispielsweise die Sprengladung der Mine enthält, ist
die Ringdichtung 15 eingespannt, die zusammen mit der als Tasche ausgebildeten Ausnehmung
4 sicherstellt, daß die Verbindung der Teile 1 und 2 nicht nur form- und damit auch
kraftschlüssig ist, sondern außerdem auch dicht. Die einzelnen Teile sind leicht
zu montieren und gegebenenfalls auch wieder zu demontieren. Das Teil 1 ist in seinem
unteren Bereich mit einer äußeren Ummantelung 16 umgeben, die mit der erfindungsgemäßen
formschlüssigen Verbindung aber nicht im Zusammenhang steht.
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Die Figuren 2 bis 5 zeigen erfindungsgemäße Verbindungen, die jedoch
nicht so stark vergrößert dargestellt sind wie die in Figur 1. Für die gleichen
Einzelheiten wie in Figur 1 sind die dort eingeführten Bezugszeichen verwendet.
Gemäß Figur 2 wird das Verbindungselement 3 in seiner verriegelnden Stellung, d.h.
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im Eingriff mit der Ausnehmung 8 des Teiles 2 mittels des Distanzkeiles
17, einem Nasenkeil, gehalten, der sich am Boden 10 der Ausnehmung 4 des Teiles
1 abstützt. Zur Montage werden zuerst die Verbindungselemente 3 in die jeweiligen
Ausnehmungen 4 eingelegt, dann das Teil 2 von oben her über das Teil 1 in die gezeigte
Stellung geschoben und anschließend daran von der Unterseite des Teiles 1 her in
die hier offene Ausnehmung 4 der Distanzkeil 17 hineingetrieben, wodurch das Verbindungselement
3 bis zur Anlage am Teil 2 seitlich verschoben und sein Vorsprung 6 in Eingriff
mit der fensterartigen Ausnehmung 8 des Teils 2 kommt. Auch hier liegt das Verbindungselement
3 mit seinemvorsprungseitigen
Ende am oberen Rand 13 der Ausnehmung
4 an. Um bei der Montage die fluchtende Anordnung von Verbindungselement 3 und Ausnehmung
4 zu erleichtern, empfiehlt es sich hier wie auch in anderen Fällen, die Teile 1
und 2 mit einer Zwangsführung in Verschieberichtung zu versehen, beispielsweise
in der Weise, daß ein radialer Stift des Teils 1 in eine flache Nut des Teils 2
eingreift. Da Nut und Stift nur dazu dienen, das orientierte Ubereinanderschieben
der Teile 1 und 2 sicherzustellen und daher praktisch keine Kräfte zu übertragen
haben, bereitet ihre Ausbildung auch bei Teilen geringer bis sehr geringer Wanddicke
keine Schwierigkeiten.
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Die Figur 3 zeigt wieder eine Schnappverbindung, bei welcher der Steg
5 des Verbindungselementes 3 in seinem dem Vorsprung 6 gegenüberliegenden Bereich
wellenlinienförmig gekrümmt und federnd nachgiebig ist. Durch die elastische Deformation
dieses Stegabschnittes im gezeigten verbundenen Zustand der Teile 1 und 2 wird auf
dieses Stegende eine Kraft B ausgeübt, welche in Verbindung mit dem als Drehpunkt
wirkenden Anlagepunkt 18 des Verbindungselementes 3 am Boden 10 die Haltekraft A
für den Vorsprung 6 ergibt. In Figur 3a ist gemäß dem Pfeil C in Figur 3 ein Ausschnitt
des zweiten Teils 2 mit der Ausnehmung 8 gezeigt, in welche der Vorsprung 6 mit
Spiel 9 eingreift. Mit seiner unteren Fläche liegt der Vorsprung 6 an der unteren
Randfläche 19 der Ausnehmung 8 an. Die Randfläche 19 erstreckt sich senkrecht zur
Verschieberichtung der Teile 1 und 2, so daß diese Verbindung nicht einfach durch
Auseinanderziehen der beiden Teile gelöst werden kann, sondern vielmehr noch der
Vorsprung 6 von außen her in die Ausnehmung 4 zurückgedrückt und damit sein Formschluß
mit der Ausnehmung 8 aufgehoben werden muß. Die Ausnehmung 8, von welcher hier sechs
längs des Umfangs des Teils 2 gleichmäßig verteilt angeordnet sind, weist eine Halbkreisform
auf. Sie könnte aber z.B. auch rechteckig, dreieckig oder mit anderer geometrischer
Form ausgebildet sein Ohne Abweichung von der Erfindung kann das Verbindungselement
3 grundsätzlich auch mit mehreren neDeneinander angeordne'en resenertigen T#'#r
sprüngen 6 versehet werden, @elche in @ @@@ @@hende Ausne@@ungen
8
eingreifen.
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Bei den in Figur 4 und 5 gezeigten Schnappverbindungen ist der Steg
5 des Verbindungselementes 3 an seinem vom Vorsprung 6 abgewandten Ende einerseits
mit einer Keilfläche 7 ausgebildet, andererseits aber auch noch innerhalb der Ausnehmung
4 elastisch deformierbar, und zwar gemäß Figur 5 stärker als nach Figur 4, so daß
man die Möglichkeit hat, die Haltekraft A entsprechend den Erfordernissen des jeweiligen
Einzelfalles festzulegen.
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Bei der in Figur 6 gezeigten Rohrverbindung, bei welcher ebenso wie
in Figur 7 die Wanddicke wieder stark vergrößert dargestellt ist, ist das Teil 1
als Muffe ausgebildet, die einstückig am Rohr 20 angeformt ist. Im Teil 1 sind hier
zwei Ausnelmungen 4 mit eingebetteten Verbindungselementen 3 vorgesehen, welche
in die korrespondierenden Ausnehmungen 8 des als Teil 2 wirkenden Rohrendes 21 einrasten,
wenn dieses in die Muffe eingeschoben wird. Die Ringdichtung 15 liegt zwischen dem
Schnappverschluß und dem freien Ende des Rohres 20, also sozusagen auf der Außenseite
der Rohrverbindung. Sie kann entfallen, wenn eine Abdichtung der Verbindung gegenüber
dem Rohrinneren nicht erforderlich ist.
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Gemäß Figur 7 können bei Rohrverbindungen die Verbindungselemente
3 aber auch in einer als Teil 1 wirkenden separaten Muffe 22 angeordnet werden,
die mit dem Rohr 23 bzw. 24 in sehr einfacher Weise dadurch verbindbar ist, daß
sie einfach über die Rohrenden geschoben wird bis die Schnappverschlüsse einrasten.