-
Verbindung von Werkstoffteilen zu Rahmen
Der Vorteil der Anwendung
von Kunstharzen für die Verbindung von Metallen u. dg]. liegt bekanntlich nicht
nur darin, daß niedere Verarl>eitungstemperaturen eine schonende IBehandlung
der Werkstoffe gewährleisten und damit die Güte der eingesetzten Werkstoffe in den
meisten Fällen erhalten bleibt, sondern vor allem auch in der Anwendung besonders
rationeller Fertigungsmethoden. Dieser Umstand erschließt insbesondere der Serienherstellung
viele Möglichkeiten, trotz des verhältnismäßig hohen Preises dieser Bindemittel.
-
Es ist bekannt, zwei Venbindungsverfahren zusammen an einer Verbindungsstelle
zur Anwendung zu bringen, z. B. durch Adhäsion und Keilwirkung, durch Schrumpfwirkung
und Schweißverbindung, durch Schweiß- und Klebeverbindung.
-
Damit soll erreicht werden, die Festigkeit der einen Verbindungsart
durch die der anderen Verbindungsart zu erhöhen.
-
Der Erfindungsgedanke bezieht sich nicht auf eine einzelne Verbindungsstelle,
sondern auf Konstruktionen, die aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind, deren
einzelne Teile verschiedenartigen bzw. verschieden hohen Belastungen ausgesetzt
sind. Verwendet man beim Zusammenbau einer solchen Konstruktion an allen Veibindungsstellen
ein und dasselbe Verbindungsmittel, so muß die Qualität dieses Bindemittels so gewählt
sein, daß die am stärksten beanspruchte Verbindungsstelle dieser Konstruktion den
Beanspruchungen mit der geforderten Sicherheit gewachsen ist. Die Festigkeit an
den minder beanspruchten Verbindungen ist damit je nach den auftretenden Beanspruchungen
mehr oder weniger weit über das erforderliche Maß gesteigert. Dies kann in gewissen
Grenzen durch konstruktive Änderung der Verbindung, durch entsprechende Verkleinerung
der Verbindungsflächen u. a. angeglichen werden. Oft-
mais erfordern
derartige NIaBnahmel1 keine Verlwilligung, sondern, z. P>. für Serienfertigung,
eine Verteuerung der Vorbereitung bzw. Herstellung dieser Verbindungen.
-
Der Erfindungsgedanke geht davon aus, entsprechend der günstigsten
Fertigungsfolge und Fertigungsart am besten geeignete Bindemittel zu verwenden,
um damit die Unterschiede der verschiedenartigen Bindemittelqualitäten in ihrem
Festigkeitsverhalten, in der Verarbeitung und nicht zuletzt im Preis zu nutzen.
Es ist bekannt und üblich, sich den Festigkeitsansprüchen in bezug auf die Verbindungsart
durch Variation der Größe der Verbindungsflächen möglichst anzupassen. Zahlreiche
Versuche und Prüfungen der in Betracht kommenden Umstände haben ergeben, daß man
aber vor allem dann zu einer befriedigenden Lösung des Problems der Verbindung von
Werkstoffteilen zu einem Rahmen kommt, wenn an jeder einzelnen Verbindungsstelle
Art und Höhe der in der Praxis auftretenden Beanspruchungen bzw. der zu übertragenden
Kräfte festgestellt werden und darauf die Wahl der zu verbindenden Bindemittel unter
Berücksichtigung des Fertigungsablaufes abgestimmt wird.
-
Somit entsteht in bezug auf die Verwendung der Bindemittel ein Rahmen,
dessen Teile wenigstens mit zwei verschiedenen Bindemittelarten verbunden sind.
Es wird allerdings, vor alllem in der Serienfertigung, nicht angebracht sein, zu
viel Bindemittelarten an einer Konstruktion vorzusehen, z. B. wegen der Lagerhaltung,
der verschiedenen Behandlungsweise und des Aufwandes bei der Fertigung. Demnach
wären etwa zumindest jeweils für die Verbindungen einer Baugruppe einer derartigen
Konstruktion nicht mehr als zwei bis drei Bindemittelsorten bzw. Verb indungsverfahren
anzuwenden, bestenfalls wären jedoch möglichst die Baugruppen so zusammenzustellen,
daß sich nur die Baugruppen untereinander oder besser nur einige der Baugruppen
untereinander oder deren Verbindung miteinander in der Wahl des Bindemittels unterscheilden.
Es ist zur Vereinfachung einer solchen Herstellungsweise anzustreben, möglichst
den Herstellungsablauf so zu legen, daß gleichzeitig bzw. hintereinander möglichst
Verbindungen mit gleichen oder gleichartigen B,indemitteln bearbeitet bzw. fertiggestellt
werden.
-
Die Verwirklichung des Erfindungsgedankens läßt für die Praxis z.
B. einen Fahrradrahmen entstehen, bei dem die Art der Verbindungen und die Auswahl
des Bindemittels insbesondere die Auswahl des Kunstharzbindemittels den jeweiligen
Höchstbeanspruchungen der Verbindungsstellen angepaßt ist, indem die zum Hinterbau
führenden Muffenverbindungen z.B. am Tretlagergehäuse ein Bindemittel geringerer
Festigkeit als die anderen Verbindungsstellen zugewiesen erhalten.
-
Festigkeits- und Dauermessungen zeigten, daß bei den in der Praxis
auftretenden Beanspruchungen ein derartiger Rahmen völlig gleichwertig einem Ra'hmen
ist, bei dem in seinen sämtlichen Verhindungsstellen dasselbe Bindemittel der höheren
Festigkeit verwendet wurde. Insbesondere wirkt sich bei derartigen Serienprodukten
mit hoher Auflage eine solche Maßnahme kostenmäßig günstig aus.
-
Wärmeaushärtende Bindemittel ergeben im allgemeinen höhere Festigkeiten
als kaltaushärtende Bindemittel. Nachteilig für die Fertigung erweist sich bei der
Herstellung sperriger Gegenstände, daß die Aushärtung in Ofen bei den langen Belegzeiten,
z. 2. B. etwa 2 Stunden bei 2000 C, unrationell wird, da der Ofenraum nicht ausgenutzt
werden kann. In diesen Fällen wird erfindungsgemäß empfohlen, Baugruppen zu bilden,
und zwar in der Art, daß die Einzelteile der Baugruppen, bei denen entsprechend
hohe Beanspruchungen auftreten, mittels warmaushärtender Bindemittel verbunden und
ausgehärtet werden, während z. B. die anderen Teile oder die Baugruppen untereinander
zu dem fertigen Rahmen mittels bei Normaltemperatur aushärtender Bindemittel zusammengefügt
werden.
-
Der Erfindungsgedanlke führt dazu, einen sehr leichten Rahmen mit
ausreichender Festigkeit, längster Lebensdauer und geringstem Kostenaufwand herzustellen.
Am Beispiel des Fahrradrahmens hat dies zu der folgenden sich bewährenden Ausführungsart
geführt: Es findet zur Verbindung vorwiegend eine Verklebung auf Kunstharzbasis
statt, in Ausnahmefällen indessen dort, wo es die Festigkeitsbeanspruchungen erlauben,
z.B. am Tretlagergehäuse finden übliche Verbindungsarten, wie Schweiß- oder Lötverbindungen,
Anwendung. Da eine ausreichende Muffenlänge für die Kunstharzbindung erforderlich
ist, aber fertigungsmäßig an diesem Bauteil nicht ohne erheblic'hen Mehraufwand
erreicht werden konnte, war es z. B. durch die gewählte Kombination der Verbindungsarten
möglich, bisiher übliche rationell herstellbare Tietlagergehäuse weiterhin zu verwenden.
-
Der Erfindungsgedanke wird noch weiter an einigen Beispielen erläutert.
-
Beispiel I Bei der Herstellung von Sitzgestellen, wie sie im Möbel-
und im Fahrzeugbau Verwendung finden, wird vorgeschlagen, die stark beanspruchten
Seitenteile mit zwei Füßen und je einer Seitenbegrenzung der Rückenlehne mit warmaushärtendem
Bindemittel zusammenzusetzen und auszuhärten. Diese Seitenteile sind in einem entsprechenden
Aushärteofen raumsparend so unterzubringen, daß eine große Anzahl bei jeder Charge
gleichzeitig ausgehärtet werden kann. Mittels Querverbindungsteile werden diese
Seitenteile zu einem Rahmen verbunden, wofür kaltaushärtende Bindemittel verwendet
werden.
-
Beispiel 2 Für die Anfertigung von Gepäckgerüsten, wie sie zur Ablage
von Gepäck in Fahrzeugen, wie Bahn, Omnibussen u. dgl., Verwendung finden, die z.B.
an den Fahrzeugwänden befestigt werden, wird vorgeschlagen, die Bauteile in der
Nähe der
Aufhänge- und Befestigungsstellen, d. h. also diejenigen
Bauteile, die den höchsten Beanspruohungen ausgesetzt sind, mittels warmaushärtender
Bindemittel zusammenzufügen und auszuhärten, während diese Baugruppen durch Formteile
oder direkt mittels kaltaushärtender Bindemittel zum fertigen Rahmen verbunden werden.
-
Beispiel 3 Gepäckgerüst nach Beispiel 2, an dem statt des warmaushärtenden
Bindemittels die Verbindung durch bisher übliche Verfahren, wie Löten oder Schweißen,
vorgenommen wird.
-
Beispiel 4 Fahrradrahmen, bei dem das Steuerkopfrohr, die untere
Steuerkopfmuffe und das untere Rahmenrohr mittels Induktionslötung in einem Arbeitsgang
miteinander verbunden wird, während für die Verbindung der übrigen Rahmenteile warmaushärtende
Bindemittel Verwendung finden.
-
PATENTANSPROCHE: I. Verbindung von Werkstoffteilen zu einem Rahmen,
wie dieser für Fahrräder, Motorfahr räder, Motorroller, Möbelgestelle, Gerüste,
Rohrleitungssysteme u. dgl. Verwendung findet oder zu Baugruppen eines derartigen
Rahmens, der insbesondere unter Verwendung von Bindemitteln, die bei niederen Temperaturen,
etwa unterhalb 200 bis 3000 C, aushärten, z. 13. von Bindemitteln auf Kunstharzbasis
hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Art der Verbindungen bzw. die Auswahl
der verwendeten Bindemittel uneinheitlich ist, wobei das Bindemittel den Beanspruchungen
bzw. den Fertigungs- und Sicherheitsbedingungen an jeder Verbindungsstelle weitgehend
entspricht.