DE19824937A1

DE19824937A1 - Kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere Verbindung zwischen zwei Bauteilen unterschiedlichen Werkstoffs

Info

Publication number: DE19824937A1
Application number: DE19824937A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Schranz; Wolfgang Runge; Rudolf Ehrenreich
Original assignee: Alstom LHB GmbH
Current assignee: Alstom Transport Deutschland GmbH
Priority date: 1998-06-04
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 1999-12-09
Also published as: DE59914204D1; HU9901837D0; CZ9902007A3; HU225143B1; ES2281152T3; HUP9901837A3; PL333522A1; ATE354508T1; DK0962372T3; HUP9901837A2; EP0962372A1; EP0962372B1; CZ297613B6

Abstract

Die Erfindung betrifft eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen bestehend aus einem Trägerteil (1) und einem Anbauteil (2), lösbaren Befestigungsmitteln (3) sowie mindestens einem Druckverteilstück (4), wobei das Anbauteil (2) am Trägerteil (1) mittels der das Trägerteil (1) und das hinter ihm angeordnete Druckverteilstück (4) durchdringenden Teils der Befestigungsmittel (Schraube 3a) sowie des zugeordneten, haltenden Teils des Befestigungsmittels (Mutter 3b) befestigt ist. DOLLAR A Damit die Verbindung möglichst über die gesamte Lebensdauer der Anbauteile die aufgeprägte Vorspannung bei minimalen Setzungsverlusten beibehält und eine selbsttätige ungewollte Lockerung eines Anbauteils im normalen Betrieb mit hoher Sicherheit verhindert wird, ist/sind das/die Druckverteilstück/e (4) mit dem Trägerteil (1) verschweißt. Der Erfindungsgegenstand wird insbesondere dann noch verbessert, wenn das/die Druckverteilstück/e (4) nach Aufbringen einer vorgesehenen Vorspannkraft mit Hilfe der lösbaren Befestigungsmittel (3) mit dem Trägerteil (1) unter Spannung verschweißt wird/werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere Verbindung zwischen zwei Bauteilen unterschiedlichen Werkstoffs.

Die betriebssichere Herstellung einer kraft- und formschlüssige Verbindung zwi schen zwei Bauteilen bei betriebsbedingt auftretenden dynamischen Kräften stellt ein Problem dar, insbesondere, wenn zwei Bauteile aus unterschiedlichen Werk stoffen, z. B. ein Gelenk oder Kupplungsbock aus Stahlguß an ein Strangpreßprofil aus einer Aluminiumlegierung, verbunden werden müssen, was im Schienenfahr zeugbau oft verwirklicht werden muß.

Die Verbindung muß bei Fahrzeugen, insbesondere bei hochbelasteten Schienen fahrzeugen den betriebsbedingten, dynamischen Kräften, z. B. beim Bremsen ebenso wie den erheblich höheren Kräften eines Auflaufstoßes und Anfahren an einer sicherheitsrelevanten Stelle im Zugverband genügen.

Es ist bekannt, eine Verbindung mit geeigneten Schrauben derart vorzuspannen, daß deren Vorspannung über die gesamte Lebensdauer weitgehend aufrechterhal ten wird. Als geeignete Schrauben sind z. B. Dehnschrauben aus der DIN 267 be kannt. Bei Werkstoffen geringerer Festigkeit als Stahl, z. B. bei Aluminiumlegierun gen ist es aber oft schwierig, die notwendigen Kräfte auf den Bauteilen abzusetzen und abzutragen.

Schrauben langer Klemmlänge reduzieren die unvermeidlichen Setzungsverluste und damit den Verlust der Vorspannkraft. Derartige Schrauben, auch als Dehn schrauben sind z. B. aus der DE 39 18 300 A1 bekannt. Hier wird eine Radsatzfüh rung für Drehgestelle für Schienenfahrzeuge gezeigt. Mittels einer Dehnschraube sind die beiden Federblattlenker am Achslagergehäuse befestigt und die Gum mizwischenlagen exakt vorspannbar. Durch entsprechend gewählte Vorspannung der Dehnschraube ist die horizontale Längssteifigkeit der Gummizwischenlagen 7 genau einstellbar. Auch wird eine Druckplatte (Zahnplatte) gezeigt, die zwischen dem Kopf der Mutter und einem Federblattlenker angeordnet ist. Nach dem Lösen der Schraubverbindung ist die aufgebrachte Vorspannung auch zwischen Druck platte und Federblattlenker weggenommen. Trotz Zahnplatte und insbesondere bei glatten Druckplatten, wie z. B. beim Anschluß des Kupplungsbocks beim ICE und ICE 2 an ein Aluminiumstrangpreßprofil verwendet, mindern auch kleine Querver schiebungen zwischen Druckplatte und Trägerteil die Qualität der Verbindung hin sichtlich einer möglichst über die gesamte Betriebsdauer aufrechtzuhaltenden Vor spannkraft, insbesondere auch bei Wechselbeanspruchungen in allen 3 Achsen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Verbindung derart zu verbessern, daß diese Verbindung möglichst über die gesamte Lebens dauer der Anbauteile die aufgeprägte Vorspannung bei minimalen Setzungsverlu sten beibehält und eine selbsttätige, ungewollte Lockerung eines mit der Verbindung befestigten Anbauteiles im normalen Betrieb mit hoher Sicherheit verhindert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale der form- und kraftschlüssigen Verbindung gelöst.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen be schrieben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Verbindung zwischen einem Aluminiumstrangpreß profil-Untergestell eines Schienenfahrzeuges und einem Gelenkbock in Sei tenansicht;

Fig. 2 die Verbindung gemäß Fig. 1 in Draufsicht.

Die erfindungsgemäße kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bautei len besteht aus einem Trägerteil 1, einem Anbauteil 2, lösbaren Befestigungsmitteln 53 sowie mindestens einem Druckverteilstück 4. Im folgenden wird das Druckverteil stück 4 in der Einzahl verwendet, obwohl es auch mehrere sein können. Das Anbauteil 2 ist am Trägerteil 1 mittels der das Trägerteil 1 und das hinter ihm angeordnete Druckverteilstück 4 durchdringen Teils der Befestigungsmittel 3, insbesondere Schraube 3a, sowie des zugeordneten, haltenden Teils der Befestigungsmittels, insbesondere Mutter 3b, befestigt. Das Druckverteilstück 4 ist mit dem Trägerteil 1 verschweißt. Dabei ist es für die Spannungseinbringung und Haltbarkeit der Schraubverbindung besonders vorteilhaft, wenn das Druckverteilstück 4 erst nach Aufbringen einer vorgesehenen Vorspannkraft mit Hilfe der lösbaren Befestigungsmittel 3 mit dem Trägerteil 1 unter Spannung verschweißt wird. Das Druckverteilstück 4 verteilt die Kräfte aus der Vorspannung der Befesti gungsmittel 3 und aus der betrieblichen Beanspruchung auf benachbarte Bauteile. Nach der Herstellung der Schweißnähte können die lösbaren Befestigungsmittel 3 gelöst und demontiert werden, wobei für diesen Zustand die Schweißnähte 8 am Druckverteilstück 4 anteilige Spannungen - aus der Rücknahme der Vorspannkräfte - erhalten.

Bei der Montage der vorgesehenen Bauteile, z. B. Gelenk, Kupplung etc. durch die lösbaren Befestigungsmittel 3 mit der planmäßig aufzubringenden Vorspannkraft werden die Spannungen in den Schweißnähten 8 wieder entsprechend vermindert. Dadurch erreichen die Schweißnähte 8 am Druckstück 4 ein hohes Potential an er tragbaren Spannungen aus betrieblichen Beanspruchungen.

Das Trägerteil 1 ist als Hohl- bzw. Hohlkammerprofil ausgebildet, das Stege 5 auf weist, die in unmittelbarer Nahe der lösbaren Befestigungsmittel (3) und parallel zum Schaft des durchdringenden Befestigungsmittels (Schraube 3a) angeordnet sind. Die Anordnung der Stege 5 in der unmittelbaren Nähe des lösbaren Befestigungs mittels 3 bewirken eine erhöhte Steifigkeit der Profile in diesem Bereich und ermög lichen das Aufbringen von höheren Vorspannkräften.

Durch diese Bauweise in Verbindung mit Schrauben großer Klemmlänge, insbeson dere mit Dehnelementen (Dehnschrauben) werden im Betriebsfall die Setztungsempfindlichkeit und damit die Vorspannkraftverluste reduziert. Die Verbindung ist haltbarer, insbesondere bei hohen betrieblichen Beanspruchungen.

Das Druckverteilstück 4 besteht mindestens in der Schweißzone aus einem Werkstoff, der mit dem Trägerteil 1 verschweißbar ist. Vorzugsweise wird ein artglei cher Werkstoff verwendet.

Das Druckverteilstück 4 kann weitere Versteifungsstege 6 zur Erhöhung der Steifig keit aufweisen.

Das Druckverteilstück 4 ist in einer bevorzugten Ausführungsform topfartig ausgebil det. Es weist dabei umlaufende Versteifungsstege 6 im Randbereich auf.

Zwischen dem Druckverteilstück 4 und dem zugeordneten, krafteinleitenden Ende des lösbaren Befestigungsmittels (3) ist ein Druckstück 7, insbesondere aus dem Werkstoff Stahl, angeordnet.

Besonders vorteilhaft ist der Gegenstand der Erfindung anzuwenden, wenn das An bauteil 2 aus höherfestem Werkstoff als das Trägerteil 1 besteht. Dies ist der Fall, wenn Stahlteile z. B. Gelenke und/oder Kupplungsböcke an Aluminiumkon struktionen belastbar und betriebssicher befestigt werden müssen.

Bezugszeichenliste

1

Trägerteil

2

Anbauteil

3

lösbares Befestigungsmittel

3

a Schraube

3

b Mutter

4

Druckverteilstück

5

Steg

6

Versteifungssteg

7

Druckstück

8

Schweißnaht

Claims

1. Kraft- und formschlüssige Verbindung zwischen zwei Bauteilen, insbesondere Verbindung zwischen zwei Bauteilen unterschiedlichen Werkstoffs, beste hend aus einem Trägerteil (1), einem Anbauteil (2), lösbaren Befestigungsmit teln (3) sowie mindestens einem Druckverteilstück (4), wobei das Anbauteil (2) am Trägerteil (1) mittels der das Trägerteil (1) und das hinter ihm ange ordnete Druckverteilstück (4) durchdringenden Teils der Befestigungsmittel (Schraube 3a) sowie des zugeordneten, haltenden Teils des Befestigungsmit tels (Mutter 3b) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das/die Druck verteilstück/e (4) mit dem Trägerteil (2) verschweißt (Schweißnaht 8) wird/werden.

2. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das/die Druckverteilstück(e) (4) nach Aufbringen einer vorge sehenen Verspannkraft, mit Hilfe der lösbaren Befestigungsmittel (3), mit dem Trägerteil (1) unter Spannung verschweißt wird/werden.

3. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Trägerteil (1) als Hohl- bzw. als Hohlkammerprofil ausgebildet ist und in unmittelbarer Nähe der lösbaren Befestigungsmittel (3) parallel zum Schaft des durchdringenden Befestigungsmittels (Schraube 3a), Stege (5) angeordnet sind.

4. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß das Anbauteil (2) aus höherfestem Werkstoff als das Trägerteil (1) besteht.

5. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die lösbaren Befestigungsmittel (3) durch Schraube (3a) und Mutter (3b) gebildet sind.

6. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß das durchdringende Befestigungsmittel (Schraube 3a) als Dehnelement, insbesondere als Dehnschraube ausgebildet ist.

7. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß das durchdringende Befestigungsmittel (Schraube 3a) eine große Klemmlänge aufweist.

8. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß das Druckverteilstück (4) mindestens an der Schweißzone aus einem Werkstoff besteht, der mit dem Trägerteil (1) ver schweißbar ist und vorzugsweise ein artgleicher Werkstoff ist.

9. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Druckverteilstück (4) Versteifungsstege (6) aufweist.

10. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß das Druckverteilstück (4) topfartig ausgebildet ist, d. h. umlaufende Versteifungsstege (6) im Randbereich aufweist.

11. Kraft- und formschlüssige Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckverteilstück (4) und dem zugeordneten, krafteinleitenden Ende des lösbaren Befestigungsmittels (3) ein Druckstück (7), insbesondere aus dem Werkstoff Stahl, angeordnet ist.