DE3200878C2 - Verbindung zweier in einem Winkel zueinander angeordneter Hohlprofile - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Verbinden zweier in einem Winkel zueinander angeordneter dünnwandiger Hohlprofile, und zwar eines Anschlußprofils (1) und eines anzuschließenden Profils (2). Die Verbindung der beiden Hohlprofile geschieht mit einer quer durch das Anschlußprofil durch Schlitze (3) in das Innere des anzuschließenden Profils (1) einschiebbaren Einsteckklammer (4), die durch ein zwischen die freien Schenkel der Klammer (4) einzuklemmendes Klemmelement (10) in ihrer Lage fixiert wird. Klammer, Einsteckelement und Hohlprofile können miteinander verklebt werden, so daß sich eine starre Verbindung der beiden Hohlprofile mit guten Festigkeitseigenschaften ergibt. Der Hohlquerschnitt des Anschlußprofiles (1) bleibt durch diese Verbindungsart frei zugänglich.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung zweier in einem Winkel zueinander angeordneter Hohlprofi-Ie gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus dem DE-GM 19 00 738 ist eine derartige Verbindung für zwei Vierkantrohre bekannt Ein U-förmiges Halteteil umfaßt die der Anschlußstelle des zweiten, anzuschließenden Vierkantrohres gegenüberliegende Stirnseite des ersten Vierkantrohres sowie die daran angrenzenden Seitenwände. Das mit einem Absatz an das Halteteil sich anschließende Einsteckteil wird bündig in das anzuschließende zweite Vierkantrohr eingesteckt und dort mittels zweier aufeinander gleitender so Keile verklemmt, die von außen durch eine Stellschraube zu verstellen sind.

Bei dieser Verbindung wird ein wesentlicher Teil bei Verdrehungen der beiden Vierkantrohre gegeneinander auftretenden Kräfte auch durch die Stellschraube aufgenommen, insbesondere, wenn die Anlagefläche des mit dieser Schraube verbundenen Keiles an der Abschlußwand des Einsteckteiles nicht maßgerecht anliegt.

Hier kann ein Spiel innerhalb der Verbindung auftreten.

Bei dieser bekannten Verbindung umfaßt wie erwähnt, das U-förmige Halteteil das erste Vierkantrohr längs dreier Seiten. Durch die bei der Klemmverbindung auftretenden Zugkräfte wirken auf die äußeren Ecken bzw. Kanten des ersten Vierkantrohres Kräfte, die in Richtung etwa auf den Mittelpunkt dieses hohlen Vierkantrohres weisen, insbesondere dann, wenn als Material für die Vierkantrohre faserverstärkte Werkstoffe mit bestimmten Wickelwinkeln verwendet werden, sind diese Kräfte ungünstig, da sie nicht in Richtung der höchsten Festigkeit dieser Werkstoffe liegen, die von der Faserrichtung abhängt.

Aus der DE-OS 31 02 618 ist eine Verbindung zwischen Metailrohren bekannt, bei der an einem Rohr eine U-förmige Einsteckklammer verschraubt wird, auf die das andere Rohr geschoben wird. Die Schenkel der Einsteckklammer werden dann durch Schrauben gespreizt und gegen die Innenflächen des aufgeschobenen Rohres gedruckt und halten dieses in der gewünschten festen Winkellage. Ein Schwachpunkt einer solchen Verbindung ist die Schraubverbindung zwischen der U-förmigen Einsteckklammer und dem Metalirohr, auf die alle Biegekräfte einwirken. Bei ständiger Belastung können die Schrauben ausreißen oder zumindest so gelockert werden, daß die Steifigkeit der Verbindung nicht mehr gewährleistet ist. Diese bekannte Verbindung kann nicht aus faserverstärkten Werkstoffen hergestellt werden, da diese durch Schraubverbindungen geschwächt werden.

Aus der GB-PS 8 91 400 ist eine Verbindung zwischen zwei Hohlrohren bekannt, bei der das eine Hohlrohr ein Verbindungsteil in Form eines Schlitzrohres aufweist das in das andere Rohr eingeschoben und durch einen schraubbetätigten Teil bis zur Anlage an die Innenflächen des aufgeschobenen Rohres auseinandergespreizt wird. Eine solche Verbindung ist nur als Eckverbindung verwendbar und setzt ein relativ aufwendiges Verbindungselement zwischen den beiden zu verbindenden Metallrohren voraus.

Insbesondere dort, wo auf geringes Gewicht der durch die Verbindung hergestellten Konstruktion geachtet werden muß, sind die Verbindungsstellen zwischen den Hohlprofilen und zwischen diesen einzelnen Verbindungselementen kritische Punkte. So werden z. B. Rahmen von großflächigen Paneelen für Sonnenzellengeneratoren in der Raumfahrt aus dünnwandigen Hohlprofilen aus Faserwerkstoffen, z. B. harzgetränkten Kohlefasern, zusammengesetzt Die Wandstärke dieser Hohlprofile ist dabei nur gering, so daß durch die Verbindung Kräfte bei Verbiegungen der aufgebauten konstruktion unbedingt so aufgenommen werden müssen, daß eine Beschädigung oder Verschlechterung der Verbindung nicht eintritt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung der in Rede stehenden Art so auszugestalten, daß sie besser für die Verbindung von Profilen aus Materialien wie faserverstärkten Werkstoffen geeignet ist ohne daß unzulässige Belastungen auftreten oder die Verbindung nicht hinreichend sicher ist,

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Gemäß diesen Merkmalen durchdringen die U-Schenkel des Halteteils das Innere des ersten Profils und liegen mit ihrer Außenseite am Inneren der Seitenwände dieses Hohlprofils an. Zugkräfte bei der endgültigen Klemmung zwischen den beiden Profilen wirken dann

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nicht mehr auf die äußeren Ecken bzw. Kanten dieses Hohlprofils, was insbesondere günstig für Profile aus faserverstärkten Werkstoffen ist Über das sich an das U-förmige Halteteil anschließende Einsteckteil, das sich konisch verjüngt, und durch den Keil flächig gegen die Innenwände des zweiten Profiles gepreßt wird, werden die Klemmkräfte auf großen Flächen verteilt, so daß auch dünnwandige Rohre aus faserverstärkten Werkstoffen sicher gehalten werden.

Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 2 kann der Keil auf einfache Weise mit einem Stellelement, z. B. einem Faden oder einem Hakel von außen in die Verbindung geklemmt werden.

Um die Klemmverbindung zu sichern, können gemäß Anspruch 3 die Einzelteile der Verbindung untereinander und mit den Hohlprofilen verklebt werdea

Bei der Verbindung gemäß der Erfindung bleibt der Hohlquerschnitt des ersten Profiles von außen frei zugänglich. In diesem Hohiprofil kann dann z. B. bei den erwähnten Paneelen für Sonnenzellengeneratoren Ausrüstungsgegenstände, so z. B. Elemente zur Krafteinleitung, zur Regelung der Stromversorgung usw. eingebaut werden.

Das Gewicht der Verbindung ist trotz hoher Sicherheit nur gering. Auch dies ist ein Vorteil dann, wenn diese Verbindung für großflächige und möglichst leichtgewichtige Paneele von Sonnenzellengeneratoren verwendet werden soll.

Außerdem ist die Verbindung ohne Zerstörung der Hohlprofile wieder demontierbar, auch dann, wenn gemaß Anspruch 3 eine Verklebung vorgesehen ist. Die Verklebung kann durch Erwärmung der Verbindung gelöst werden, ohne daß die teuren Hohlprofile aus faserverstärkten Werkstoffen beschädigt oder zerstört werden.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung stellt dar

Fig.! einen Querschnitt durch eine rechtwinklige Verbindung zweier Kastenhohlprofile;

Fig.2 einen Schnitt durch die Verbindung in Fig. 1 längs der Linie U-II;

F i g. 3 eine Ansicht einer Einsteckklammer für eine Verbindung;

Fig. 4 eine Vorderansicht der in Fig. 3 gezeigten Einsteckklammer;

F i g. 5 eine Ansicht eines Keiles für eine Verbindung;

Fig.6 eine Vorderansicht des in Fig.5 gezeigten Keiles.

In den Fig. 1 und 2 ist in einem Maßstab 1 ; 1 eine rechtwinklige Verbindung zweier kastenförmiger Hohlprofile dargestellt, und zwar eines ersten Profils 1 und eines anzuschließenden zweiten Profils 2. Die Hohlprofile sind z. B. aus kohlefaserverstärkten Werkstoffen und bilden Teile eines Rahmens für ein großes Sonnenzellenpaneel für einen Satelliten. Durch die offene Stirnfläche des ersten Profils 1 können in dessen Innenraum z. B.Teile von Kraftübertragungselenenten, wie Federn zum Manipulieren des Paneels eingebaut 'verden. Dies ist in den Figuren nicht dargestellt.

Am Ende des ersten Profils 1 sind in dessen Seitenwände direkt anschließend an die obere und untere Deckwand längliche rechteckige Schlitze 3 eingeschnitten, deren Breite etwa der lichten Weite w des anzuschließenden zweiten Profils 2 entspricht. Durch diese jeweils paarweise fluchtenden Schlitze 3 kann eine U-förmige Einsteckklamm^r 4 hindurchgesteckt werden, wie dieses in den F i g. 1 unC2 dargestellt ist.

Die Einsteckklammer ist näher in den F i g. 3 und 4 gezeigt. Die Klammer 4 weist zwei zueinander parallele Schenkel 5 auf, die durch einen im wesentlichen senkrecht zu den Schenkeln verlaufenden U-Steg 6 miteinander verbunden sind. Der Steg 6 und die Schenkel 5 weisen eine Breite auf, die etwa der lichten Weite w des zweiten Hohlprofils 2 entspricht. Die Einsteckklammer 4 ist längs der Schenkel 5 in zwei Bereiche unterteilt, und zwar in ein U-förmiges Haitetei! 7, das sich durch das Anschlußprofil 1 erstreckt, und ein Einsteckteil 8, das in das zweite anzuschließende Hohlprofil 2 eintaucht. Halte- und Einsteckteil sind durch einen Absatz 9 voneinander getrennt. Die Außenflächen von Haiteteil 7 und Einsteckteil 8 sind an den Innenflächen der jeweiligen Hohlprofile angepaßt, d. h. in diesem Falle eben ausgebildet. Das Halteteil 7 hat in diesem Falle konstante Wandstärke, wohingegen sich die Schenke! des Einsteckteils 8 in Richtung auf das freie Ende verjüngen. Diese Verjüngung erfolgt so, daß der Abstand der Außenflächen der sich verjüngenden Schenkel 5 über deren gesamte Länge konstant bleibt und "Lt lichten Höhe h des zweiten anzuschließenden Hohiprofiis 2 entspricht, so daß sich die einander zugewandten Innenflächen der beiden Schenkel 5 in Richtung auf die freien Enden der Schenkel leicht konisch voneinander entfernen.

Zwischen die beiden sich verjüngenden Schenkel des Einsteckteiles 8 wird als Klemmelement ein Keil 10 eingesetzt, der näher in den F i g. 5 und 6 dargestellt ist. Dieser Keil 10 hat im Querschnitt eine Dcppel-T-Form, besteht demnach aus einer oberen und einer unteren Dachfläche 11 sowie einer Verbindungswand 12. Die Länge des Keiles 10 entspricht etwa V3 bis ³/₄ der Länge des Einsteckteils 8 der Einsteckklammer 4. Symmetrisch zu der Längsmittellinie des Keiles 10 verlaufen die Dachflächen 11 leicht konisch, wobei deren Konizität auf diejenige der beiden Schenkel des Einsleckteiles 8 abgestellt ist.

Die formschlüssige Verbindung der beiden Hohlprofile 1 und 2 erfolgt folgendermaßen:

a) ii. das erste Profil werden die erwähnten, paarweise fluchtenden Schlitze 3 entsprechend den Ausmaßen der Einsteckklammer 4 eingesciinittei.;

b) die Einsteckklammer 4 wird anschließend in dem Anschlußprofil 1 und dem zweiten anzuschließenden Hohlprofil 2 eingepaßt und nach Einpassung wieder entfernt;

c) auf die Außenflächen der Schenkel des Halteteils 7 und auf die Innenfläche des U-Steges 6 der Einsteckklammer 4 wird ein Kleber aufgetragen:

d) anschließend wird die Einsteckklammer 4 in das erste Profil 1 eingesetzt:

e) au' beide Seiten der Schenkel des Einsteckteiles 8 wird Kleber aufgetragen;

f) zwischen die Schenkel des Einsteckteiles 8 wird der Keil 10 eingesetzt;

g) das zweite anzuschließende Profil 2 wird auf das vorbereitete F.insteckteil 8 aufgeschoben und gegen das erste Profil 1 gepreßt;

h) der Keil 10 wird mittels eines hier nicht dargestellten Zugfadens oder einer Zugstange bei Festhalten der Hohlprofile und der Einsteckklaoimer 4 in Richtung auf den U-Steg 6 gezogen, Zugfaden bzw. Zugstange greifen in ein Loch 13 in der Verbindungswand des Keiles 10 ein und sind durch fluchtende Bohrungen 14 in den Seitenwänden des ersten Profils 1 und des U-Steges 6 nach außen ge-

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führt;
i) Aushärten des Klebers.

Nach dem Aushärten sind die beiden dünnwandigen Hohlprofüe 1 und 2 fest miteinander verbunden, wobei 5 der Hohlquerschnitt des Anschlußprofils I im wesentlichen frei zugänglich ist. Die beschriebene Verbindung hat. eine hohe Steifigkeil und Festigkeit, ohne daß dadurch das Gewicht der Gesamtstruktur wesentlich erhöht wird. Die Verbindung kann z. B. durch Erwärmen des Verbindungsbereiches wieder gelöst werden, wobei unter Umständen die Klammer und das Klemmelement /.erstört werden müssen. Beides sind jedoch Teile von einfacher und billiger Konstruktion. Die beschriebene Verbindung ist nicht nur bei Hohlprofilen aus faservcr- r. stärkten Werkstoffen, sondern auch bei solchen aus anderen Werkstoffen verwendbar. Auch das Material für Einsteckklammer und Keil ist nicht beschränkt auf faserverstärkte Werkstoffe.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

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1. Verbindung zweier in einem Winkel zueinander angeordneter Hohlprofile, eines ersten Profils und eines an dieses anzuschließenden zweiten Profils, unter Verwendung eines Verbindungselementes, das ein quer zur Längserstreckung des ersten Profils sich über dessen gesamte Tiefe erstreckendes U-förmiges Halteteil, dessen U-Steg an der der Anschlußstelle des zweiten Profils gegenüberliegenden Stirnwand des ersten Profils außen und dessen U-Schenkel an den Seitenwänden des ersten Profils anliegen, und ein sich daran anschließendes, bündig in den Hohlraum des zweiten Profils stirnseitig eingestecktes Einsteckteil aufweist, und unter Verwendung eines im Inneren des Einsteckteiles angeordneten, von außen mittels eines Stellelementes betätigbaren Keiles, mit dem die Verbindung zwischen den beiden Profilen dunrh Klemmung hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die U-Schenkel (7) des Halteteiles (6, 7) das Innere des ersten Profils (1) durchdringen und mit ihrer Außenseite am Inneren der Seitenwände des ersten Profils (1) anliegen, daß das Einsteckteil (8) zwei sich an das Halteteil (6, 7) anschließende, sich im Querschnitt zu ihrem freien Ende verjüngende Schenkel (8) aufweist, und daß der Keil (10) zwei an die Verjüngung der Schenkel (8) des Einsteckteiles angepaßte Keilfläclien (U) aufweist und mit diesen durch Verschiebung in Riehtung der Langsachse des zweiten Profils (2) die Schenkel (8) des Eimtecktei'es flächig gegen die Wände des zweiten Profiles (2) preßt

2. Verbindung nach Anspruc" 1, dadurch gekennzeichnet, daß der U-Steg (6) des Halteteiles (6,7), die anliegende und die dieser gegenüberliegende Stirnwand des ersten Profils (1) fluchtend angeordnete Löcher (15,14) und der Keil (10) damit fluchtend ein Haltemittel (13) für das Stellelement aufweisen.

3. Verbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (10) mit dem Verbindungselement (4) und das Verbindungselement (4) mit den Profilen (1, 2) verklebt sind.

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