DE69707693T2 - Verfahren zum anbringen einer konsole oder ähnliches an einen träger und träger - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausbilden einer Halterung für ein Befestigungselement an einem Träger, und auf einen Träger.
Stand der Technik I
• Eine Befestigung von Komponenten an einer lasttragenden Trägerstruktur bedeutet oft, daß der Träger der Wirkung relativ großer Kräfte ausgesetzt ist und daher eine starke und stabile Befestigung notwendig ist. Dies tritt oft in Schwerfahrzeugen wie z.B. Bussen auf, in denen verschiedene Komponenten an Trägern befestigt werden müssen, die einen Teil der lasttragenden Karosseriestruktur des Fahrzeugs bilden.
• Es ist relativ einfach, an Trägern mit I-Querschnitt oder U-Querschnitt Halterungen durch Bohren von Löchern in den Trägern auszubilden, in die Schrauben eingepreßt gedrückt oder manchmal unter Verwendung von Sicherungsmuttern fest eingeschraubt werden.
• An Hohlträgern, üblicherweise Rechteckträgern, ist es schwieriger, einfache Halterungen auszubilden, da diese Träger relativ geringe Wandstärken aufweisen, die keine großen Klemmkräfte ertragen. Wird ein solcher Träger großen Klemmkräften ausgesetzt, kann dies leicht den ganzen Träger einknicken lassen. Eine Methode, eine Halterung an einem solchen Träger anzuordnen, besteht darin, eine Spannschelle um den Träger herum anzuordnen, so daß sie die eigentliche Halterung bildet; falls aber die Spannschelle mit zu großer Kraft angezogen wird, kann sie leicht den ganzen Träger am Halterungspunkt verengen bzw. einschnüren. Ein weiterer Nachteil ist, daß es schwierig ist, die Halterung an einer vorbestimmten Stelle anzuordnen, ohne zu speziellen Anordnungen für diesen Zweck zu greifen.
• Ein anderes üblicherweise verwendetes Verfahren ist, zwei zueinander konzentrische Löcher in gegenüberliegenden Seiten des Trägers zu bohren, gefolgt von einem Einsetzen einer Hülse durch die Löcher und deren Festschweißen an beiden Wänden des Trägers. Eine Schraube oder dergleichen kann dann eingepreßt oder manchmal unter Verwendung von Sicherungsmuttern eingeschraubt werden. Wieder gibt es hier eine ungünstige Übertragung von Kräften auf den Rechteckträger, da Biegespannungen in den Wänden des Trägers leicht in einem Bereich auftreten können, wo sie relativ schwach sind.
• Lies bedeutet, es ist ein Verfahren zum Ausbilden einer Halterung für ein Befestigungselement (wie eine Schraube) an einem Träger bekannt, der Wände aufweist, die einen Innenraum umgeben, wobei zumindest eine Wand eine im wesentlichen ebene Außenfläche aufweist, welches umfaßt: als erster Schritt wird ein Teil des Trägers entfernt, so daß eine Öffnung zum Innenraum geschaffen, als zweiter Schritt wird eine Hülse in der Öffnung angeordnet, so daß die letztgenannte senkrecht zur Längsrichtung des Trägers liegt, und als dritter Schritt wird die Hülse am Träger durch Schweißen befestigt, wonach das Befestigungselement in der Hülse befestigt werden kann.
• Aus dem Stand der Technik ist auch ein Träger mit Wänden bekannt, die einen Innenraum umgeben, wobei zumindest eine Wand eine im wesentlichen ebene Außenfläche aufweist, mit einer Hülse, die an einer Öffnung anliegt, so daß die Mittelachse der Hülse senkrecht zur Längsrichtung des Trägers liegt, die Hülse am Träger durch Schweißen befestigt wird und die Hülse eine Halterung für ein Befestigungselement, vorzugsweise eine Schraube, bildet.
• Eine alternative Lösung ist, die Hülse an nur einem Ende anzuschweißen und das andere Ende an die Innenseite der gegenüberliegenden Wand des Trägers stoßen zu lassen; dies kann aber zu Fertigungsproblemen führen, da es schwierig ist zu prüfen, daß die Hülse nicht schräg oder nicht weit genug eingesetzt wurde, um an die gegenüberliegende Wand stoßen, was vom Standpunkt der Kraftübertragung aus zu weniger günstigen Befestigungen führen kann.
• Eine solche Kraftübertragung ist natürlich in Anwendungen unerwünscht, in denen die Verbindung großen Lasten ausgesetzt ist, wie bei Befestigungen von schweren Komponenten in einer Vibrationen ausgesetzten Umgebung, z.B. in Schwerfahrzeugen.
Aufgaben der Erfindung
• Eine Aufgabe der Erfindung ist, das Verfahren nach dem Stand der Technik zum Ausbilden einer Halterung für ein Befestigungselement an einem Träger zu verbessern, welches Verfahren eine relativ kostengünstige, einfache und sichere Methode zum Ausbilden einer Halterung schafft, die vom Standpunkt der Kraftübertragung aus günstig ist, stabil ist und die oben erwähnten Nachteile nicht aufweist. Die Halterung muß auch an einer vorbestimmten Stelle auf dem Träger angeordnet werden können.
• Dementsprechend anfaßt das Verfahren gemäß der Erfindung die Merkmale, die in dem unabhängigen Anspruch 1 angegeben sind. Das Entfernen eines Teils des Trägers und Festschweißen einer Hülse in die resultierende Aussparung machen es möglich, daß eine Schraube oder ein ähnliches Befestigungselement mit seiner Mittelachse in der Flächenebene des Trägers angeordnet wird. Dies bedeutet, daß die Wände des Trägers ohne die Gefahr eines Einknickens des Trägers die Kräfte von der Schraube aufnehmen können.
• Die Patentansprüche 2-4 geben vorteilhafte detaillierte Ausführungsformen des Verfahrens an, die unter anderem die Verwendung eines Rechteckträgers und Verfahren zum Anordnen mehrerer Halterungen auf dem gleichen Träger einschließen.
• Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, einen Träger auszubilden, der eine Halterung mit den oben erwähnten Eigenschaften und Vorteilen bildet.
• Dementsprechend ist der Träger gemäß der Erfindung durch die im unabhängigen Ansprüch 5 angegebenen Merkmale definiert.
• Die Patentansprüche 6-10 geben vorteilhafte detaillierte Ausführungsformen an, die unter anderem die Verwendung eines Rechteckträgers und Träger mit mehreren Halterungen auf dem selben Träger einschließen.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die beiliegende Beschreibung einer Ausführungsform mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen angegeben.
Zeichnungsliste
• Fig. 1 zeigt einen Querschnitt I-I nach Fig. 2 eines Rechteckträgers.
• Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Trägers nach Fig. 1.
• Fig. 3 zeigt eine Draufsicht des Trägers nach Fig. 1.
• Fig. 4 zeigt einen Querschnitt IV-IV nach Fig. 5 des Trägers, nachdem die Halterung angeordnet worden ist.
• Fig. 5 zeigt eine Ansicht nach Fig. 2, nachdem die Halterung angeordnet worden ist.
• Fig. 6 zeigt ein Ansicht nach Fig. 3, nachdem die Halterung angeordnet worden ist.
Beschreibung einer Ausführungsform
• Der in den Zeichnungen dargestellte Träger kann z.B. einen Teil eines lasttragenden Rahmens oder einer Karosserie für ein Schwerfahrzeug z.B. einen Bus bilden, worin man Komponenten durch Schraubverbindungen befestigen möchte. Der Träger ist ein Rechteckträger 1, der vier Wände 2-5 aufweist, die einen Innenraum 6 umgeben. Jede Wand 2-5 hat im wesentlichen ebene Außenflächen 7-10 und Innenflächen.
• Der Träger muß mit Halterungen für Schrauben versehen werden. Das Verfahren gemäß der Erfindung, um den Träger 1 mit solchen Halterungen zu versehen, wird im folgenden beschrieben. Die Zeichnungen zeigen einen Abschnitt des zwei Halterungen enthaltenden Trägers.
• Als erster Schritt wird vorzugsweise durch Fräsen oder ein anderes schneidendes Zerspanen ein Fragment eines Trägers 1 entfernt, um eine Öffnung 11 zum Innenraum 6 auszubilden. Die Öffnung 11 besteht aus einem transversalen Segment 12 über den Träger 1, d.h. über die gesamte Breite einer ersten Wand 2 (siehe Fig. 3). Das weggeschnittene Fragment enthält auch Teile der benachbarten Wände 3, 5, so daß halbkreisförmige Aussparungen 13, 14 in den letztgenannten ausgebildet werden (Fig. 2).
• Als nächster Schritt wird eine vorzugsweise zylindrische Hülse 15 mit einem durchgehenden Loch 17 so angebracht, daß die Öffnung 11 vollkommen bedeckt ist (siehe Fig. 5, 6). Die Hülse 15 wird so angeordnet, daß ihre Mittelachse 16 in der gleichen Ebene wie die Außenfläche 7 der ersten Wand 2 liegt. Die Hülse 15 wird dann fest an den Träger 1 geschweißt. Es ist vorteilhaft, wenn die Materialdicke der Hülse 15 in der gleichen Größenordnung wie die der Wand 2 liegt.
• Im Loch 17 der Hülse 15 kann dann eine Schraube befestigt werden. Es ist vorteilhaft, wenn die Komponente, die am Träger befestigt werden soll, mit einem entsprechenden durchgehenden Loch versehen wird. Dies macht es möglich, eine gewöhnliche Schraubverbindung mit Sicherungsmuttern zu verwenden. Dies bedeutet, daß relativ lange Schrauben verwendet werden können, wodurch ermöglicht wird, daß die Schraubverbindung mit entsprechenden großen Klemmkräften festgezogen wird. In alternativen Ausführungsformen kann das Loch 17 ein Innengewinde aufweisen, oder eine Sicherungsmutter kann verwendet werden, und weitere mögliche Alternativen sind, einen Kontaktklebstoff oder einen Preßsitz zu verwenden. Die Hülse 15 kann auch eine andere Form haben.
• Falls man die Komponente in einer vorbestimmten Distanz vom Träger 1 befestigen möchte, kann die Hülse 15 länger als die Breite des Trägers 1 hergestellt sein (siehe Fig. 4, 6), wobei die Komponente an der Endebene 18 der Hülse befestigt werden soll. Dies ist vorteilhaft, um sicherzustellen, daß die Komponente nur an die Hülse 15 und nicht an die Wand 5 des Trägers stößt, wodurch gewährleistet wird, daß die benachbarten Wände 2, 4 nicht der Wirkung irgendwelcher ungünstiger Kräfte ausgesetzt sind, die den Träger verengen bzw. einschnüren könnten.
• Da die Längsachse des Befestigungselements in der gleichen Ebene wie die Außenfläche 7 der Wand 2 angeordnet ist, werden auf die benachbarten Wände 3, 5, welche zur Längsachse des Befestigungselements senkrecht sind, keine Biegespannungen aufgebracht, so daß das Ergebnis eine starke und robuste Lösung ist.
• Die Erfindung ermöglicht auch, Gewindeverbindungen an bestimmten Befestigungspunkten zu verwenden, wo vorher geschweißte Verbindungen verwendet wurden. Dies ist in Anwendungen vorteilhaft, bei denen Komponenten für ein Produkt zur Endmontage an einen anderen Ort für die Endmontage verfrachtet werden, da die Montage einer Gewindeverbindung keine spezielle umfassende Schulung oder komplizierte Montageanlage in Form von Schweißeinheiten erfordert.
• Der Träger muß nicht rechteckig sein, sondern kann mehrere verschiedene Formen aufweisen. Er muß auch nicht in Längsrichtung gleichmäßig sein, und es müssen nicht alle Wände eben sein. Wesentlich dafür, um eine günstige Kraftkonfiguration erreichen zu können, ist, daß die Halterung an einer relativ ebenen Wand oder einem relativ ebenen Segment einer Wand angeordnet ist. Zwei oder mehr Halterungen können natürlich an dem gleichen Träger und an verschiedenen Wänden angeordnet sein. Falls zwei oder mehr Wände genutzt werden, ist es vorteilhaft, daß sie in parallelen Ebenen, z.B. auf gegenüberliegenden Seiten eines Rechteckträgers, liegen; ansonsten treten Kräfte in verschiedenen Richtungen auf, die eine weniger günstige Kraftkonfiguration zur Folge haben. Halterungen können vorteilhafterweise auf gegenüberliegenden Seiten an der gleichen Stelle in der Längsrichtung des Trägers angeordnet werden. Es ist vorteilhaft, an Trägern mit zwei oder mehr Halterungen zuerst alle Öffnungen auszubilden und erst danach die Hülsen zu befestigen. Auch hier sollten zwei oder mehr Halterungen für die gleiche Komponente so angeordnet werden, daß die jeweiligen Endebenen der Hülsen alle in der gleichen Ebene liegen, um eine Befestigungsebene für die Komponente zu bilden.
• Ein mit Halterungen gemäß dem oben beschriebenen Verfahren versehener Träger bildet die Vorrichtung gemäß der Erfindung, deren Merkmale in den Ansprüchen angegeben sind.

Claims (10)

1. Verfahren zum Ausbilden einer Halterung für ein Befestigungselement, vorzugsweise eine Schraube, an einem Träger (1) mit Wänden (2-5), welche einen Innenraum (6) umgeben, wobei zumindest eine Wand (2) eine im wesentlichen ebene Außenfläche (7) aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

als erster Schritt wird ein Teil des Trägers entfernt, so daß eine Öffnung (11) zum Innenraum (6) entlang der gesamten Breite der ebenen Außenfläche (7) geschaffen wird, als zweiter Schritt wird eine Hülse (15) in der Öffnung (11) angeordnet, so daß die letztgenannte bedeckt ist und die Mittelachse (16) der Hülse (15) in im wesentlichen der gleichen Ebene wie die ebene Außenfläche (7) und senkrecht zur Längsrichtung des Trägers liegt, und als dritter Schritt wird die Hülse (15) am Träger (1) durch Schweißen befestigt, wonach das Befestigungselement in der Hülse (15) befestigt werden kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Träger (1) einen im wesentlichen rechtwinkeligen Querschnitt und vier Wände (2 -5) mit im wesentlichen ebenen Außenflächen (7-10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Schritt ein Teil des Trägers so entfernt wird, daß die Öffnung (11) nicht nur aus einem transversalen Segment (12) über die gesamte Breite einer ersten Wand (2), sondern auch aus angrenzenden halbkreisförmigen Aussparungen (13, 14) in den benachbarten Wänden (3, 5) besteht.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernen durch schneidendes Zerspanen, vorzugsweise. Fräsen, erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, wobei zwei oder mehr Halterungen auf einer oder mehr Wänden (2-5) mit ebenen Außenflächen (7-10) angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß als erster Schritt zwei oder mehr Teile des Trägers (1) so entfernt werden, daß Öffnungen (11) zum Innenraum (6) über die gesamte Breite einer oder mehrerer ebener Außenflächen (7-10) vorzugsweise in parallelen Ebenen (7, 9 oder 8, 10) geschaffen werden, als zweiter Schritt je eine Hülse (15) in der jeweiligen Öffnung (11) angeordnet wird, und als dritter Schritt die jeweilige Hülse (15) mit dem Träger (1) durch Schweißen verbunden wird.

5. Träger (1) mit Wänden (2-5), die einen Innenraum (6) umgeben, wobei zumindest eine Wand (2) eine im wesentlichen ebene Außenfläche (7) aufweist, mit einer Hülse (15), die eine Öffnung (11) über die Breite der ebenen Außenfläche (7) bedeckt, so daß die Mittelachse (16) der Hülse (15) in im wesentlichen der gleichen Ebene wie die ebene Außenfläche (7) und senkrecht zur Längsrichtung des Trägers liegt, die Hülse (15) am Träger (1) durch Schweißen befestigt ist und die Hülse (15) eine Halterung für ein Befestigungselement, vorzugsweise eine Schraube, bildet.

6, Träger nach Anspruch 5, wobei der Träger (1) einen im wesentlichen rechtwinkeligen Querschnitt und vier Wände (2- 5) mit im wesentlichen ebenen Außenflächen (7-10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (15) die Öffnung (11) bedeckt, welche nicht nur aus einem transversalen Segment (12) über die gesamte Breite einer ersten Wand (2), sondern auch aus angrenzenden halbkreisförmigen Aussparungen (13, 14) in den benachbarten Wänden (3, 5) besteht.

7. Träger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (15) im wesentlichen die gleiche Materialdicke wie die erste Wand (2) aufweist.

8. Träger nach einem der Ansprüche 6-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (15) eine längere axiale Ausdehnung als die Breite der ersten Wand (2) hat.

9. Träger nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (15) langgestreckt und im wesentlichen zylindrisch ist mit einem durchgehenden Loch (17), um das Befestigungselement aufzunehmen.

10. Träger nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Hülsen (15) in Öffnungen (11) mit ihren jeweiligen Mittelachsen (16) in der gleichen Ebene wie die Außenflächen (7-10) einer oder mehrerer Wände (2-5) angeordnet sind, welche Außenflächen vorzugsweise in parallelen Ebenen (7, 9 oder 8, 10) liegen.