DE2435075A1

DE2435075A1 - Umbiegeverbindung und herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE2435075A1
Application number: DE2435075A
Authority: DE
Inventors: Howard C Gebhart; Nick Tichy; Lawrance W Wightman
Original assignee: Emerson Electric Co
Current assignee: Emerson Electric Co
Priority date: 1973-11-12
Filing date: 1974-07-17
Publication date: 1975-05-15
Also published as: CA1019027A; JPS5078751A; US3867047A; GB1438880A; FR2250914A1

Description

E 514-

, PATENTANWÄLTE
Dr.-Ing. HANS R¹JSCHKE Dipl.-«ng- ÖL·¹.- ;.;LCHKE Dipl.-lng.HANo L.Ki-oCKKE

1 BERLIN 33 Auguste-Viktoria-Straße 65

Emerson Electric Go., St.Louis / Missouri (V.St.v.A.)

Umbiegeverbindung und Herstellungsverfahren

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Metallverbindungen und insbesondere eine durch. Umbiegen hergestellte Verbindung zwischen zwei Bauteilen. Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einer offene Heizwendeln aufweisenden Heizeinheit ausführlich beschrieben wird, so ist für Sachkundige die Anwendung der Erfindung für andere Zwecke und Sachgebiete naheliegend.

Heizeinheiten mit offenen Heizwendeln sind im allgemeinen mit einem Rahmen ausgestattet, der eine Anzahl von Heizwendeln trägt. Die Heizwendeln werden mit einer elektrischen Stromquelle verbunden und sind vom Rahmen durch geeignete Isoliermittel isoliert. Der Rahmen wird im allgemeinen so ausgestaltet, dass er Heizwendeln in mehreren Ebenen tragen kann. Wegen der im Betrieb erzeugten Hitze muss der Rahmen aus einem hitzefesten Material hergestellt werden. Obwohl für diesen Zweck verschiedene Werkstoffe verwendet werden können, so ist im allgemeinen genügend

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starkes Metallblech geeignet, da es weniger kostet als andere, für diesen Zweck geeignete Werkstoffe. Die Konstruktion des Rahmens wird dadurch kompliziert, da zwischen den einzelnen Bauteilen eine verhältnismäßig große Anzahl von Verbindungen hergestellt werden muss. Es war bisher üblich, die verschiedenen Bauteile des Rahmens durch Zusammenschweißen oder mittels Meten mit einander zu verbinden. Dies ist jedoch.ein zeitraubendes und unwirtschaftliches Fertigungsverfahren, und die betreffende Industrie hat lange Zeit nach einem Fertigungsverfahren gesucht, das automatisiert werden kann. Bei der Herstellung solcher Verbindungen wurden bisher abgebogene Zungen benutzt. Bei diesem Verfahren werden an einem ersten Bauteil Metallzungen vorgesehen., die durch Öffnungen an einem zweiten Bauteil hindurchgesteckt werden, die danach zum Herstellen der Verbindung umgebogen werden. Die Herstellung solcher Verbindung auf die beschriebene Weise war jedoch unzulässig bei der Fertigung von Heizelementen mit offenen Heizwendeln, da diese Verbindungen sich mit der Zeit lockerten. Dies ist eine Folge des Umstandes, weil eine abgeboge-

be

ne Zunge, sondersdann, wenn diese aus Metall besteht, nach bekannten physikalischen Gesetzen in die ursprüngliche gestreckte Form zurückzukehren sucht. Da die abgebogene Zunge über die Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht ist, so kann die Zunge offensichtlich nicht in den ursprünglichen Zustand zurückkehren; jedoch ist diese Tendenz genügend stark, um die Verbindung locker werden zu lassen, welcher Vorgang natürlich unzulässig ist.

Die Erfindung nutzt die Tendenz des Metalls aus, die ursprüngliche Form wieder anzunehmen, welche Tendenz bei Abbiegeverbindungen zwischen Bauteilen bisher als Mangel angesehen wurde. Die Erfindung sieht eine einfache, sichere, billige und leicht zu automatisierende Abbiegeverbindung vor, die die konstruktive Steife zwischen Bauteilen aufrechterhält, ohne dass eine Schweißung oder nieten benutzt zu werden brauchen.

Die Erfindung sieht eine bessere Verbindung zwischen zwei Bauteilen und ein Verfahren zum Herstellen solcher Verbindungen vor.

Die erfindungsgemäße VerbinsL-ag weist auf ein erstes

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Konstruktionsglied mit mindestens zwei auf Abstand stehenden öffnungen, wobei der Bezirk zwischen den Öffnungen ein Federfeld "bildet, und ein zweites Konstruktionsglied mit zwei abzubiegenden Zungen und mit mindestens einem Federhebel, welche Zungen durch die Öffnungen am ersten Glied hindurchgeführt und gegen das erste Glied abgebogen werden, welches Federfeld in einer Sichtung versetzt angeordnet ist, die entgegengesetzt zur Richtung der Abbiegung ist, wobei das Federfeld am Federhebel so anliegt, dass die Elastizität des Materials des Federfeldes bewirkt, dass das Federfeld eine Restkraft auf den Federhebel nach der Herstellung der Verbindung ausübt.

Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Verbindung vor, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein erstes Konstruktionsglied mit mindestens zwei Zungen und mit einem Federhebel vorgesehen wird, dass ein zweites Konstruktionsglied mit mindestens zwei auf Abstand stehenden Öffnungen zur Aufnahme der Zungen vorgesehen wird, dass der Bezirk zwischen den Öffnungen ein Federfeld bildet, dass die Zungen des ersten Gliedes in die öffnungen des zweiten Gliedes eingesetzt werden, dass die Zungen gegen das zweite Glied abgebogen werden, während der Federhebel mit dem Federfeld in Berührung gehalten wird, und dass das Federfeld in einer Richtung versetzt wird, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in der die Zungen abgebogen werden, während der Federhebel und das Federfeld mit einander in Berührung gehalten werden.

Unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens TraTim zwischen zwei Konstruktionsgliedern eine federnde feste Verbindung hergestellt werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist ein erstes Glied von zwei Konstruktionsgliedern mit zwei umlegbaren Zungen und einem hebelartigen Mittel ausgestaltet, während das zweite Konstruktionsglied mit zwei auf Abstand stehenden Öffnungen zur Aufnahme der Zungen versehen ist. Der zwischen den Öffnungen gelegene Bezirk bildet ein Federfeld.Die Zungen werden durch die Öffnungen hindurchgeführt, und unter Ausübung einer ersten. Kraft werden die Zungen umgebogen, so dass sie am zweiten Glied anliegen. In einer zur ersten Kraft entgegengesetzten Richtung wird eine zweite Kraft ausgeübt, wobei das Federfeld in der zur

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Zungenumbiegung entgegengesetzten Richtung durchgebogen wird, während das hebelartige Mittel am Federfeld anliegend festgehalten wird, !fach beendeter Ausübung der Kraft sucht das Federfeid in die ursprüngliche Lage zurückzukehren, wirkt mit dem hebelartigen Mittel zusammen und übt auf die umgebogene Zunge eine Kraft aus, die die beiden Konstruktionsglieder fest zusammenhalt.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist die

Fig.1 ein Ausschnitt aus einer schaubildlichen Darstellung einer Heizeinheit mit offener Heizwendel, die einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zusammengesetzten Rahmen aufweist,

Fig.2 eine schaubildliche Darstellung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Konstruktionsglieder vor dem Zusammensetzen,

Fig«3 eine Draufsicht auf eine nach der Erfindung hergestellte Verbindung,

Fig.4 eine Unteransicht, die die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindung zeigt,

Fig.5 ein Ausschnitt aus einer schaubildlichen Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer federnden festen Verbindung nach der Erfindung und die

Fig.6 eine Draufsicht auf die mit dem Konstruktionsglied nach der Fig.5 hergestellten Verbindung.

In den beiliegenden Zeichnungen sind die einander gleichen oder entsprechenden Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Fig.1 zeigt eine als Ganzes mit 1 bezeichnete Heizeinheit mit offener Heizwendel, welche Einheit aufweist einen Rahmen. 2.mit einer Frontplatte 3» mit einem ersten Paar Seitenechienen 4, mit einem (nicht dargestellten) zweiten Paar Seitenschienen, die jedoch entgegengesetzt zu den dargestellten Seitenschienen 4 gelegen sind, und mit einer Anzahl von quer verlaufenden Wendeltraggliedern 5·

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Wie aus der Fig.1 zu ersehen ist, weist die Heizeinheit 1 mindestens eine Heizwendel 6 auf, die von den Halterungsmitteln 7 getragen wird, von denen eine Anzahl an den Wendeltraggliedern 5 angebracht ist. Die Frontplatte 3 trägt mehrere Regler 8, die mit den betreffenden Enden der Heizwendeln 6 elektrisch verbunden sind, und mit denen die Ausgangsleistung der Heizeinheit eingestellt werden kann. Die Arbeitsweise der Heizeinheit 1, und die Beziehung der elektrischen Bauteile zu einander bildet keinen Teil der Erfindung und wird daher auch nicht weiter beschrieben.

Wie in der Fig_e2 dargestellt, ist jedes Wendeltragglied 5 allgemein rechteckig ausgestaltet und weist einen oberen Teil 9 auf, der sich in den entgegengesetzten und nach unten gerichteten Seitenteilen 10 und 11 fortsetzt. Der obere Teil 9 ist mit einer Öffnung 12 versehen, während der Seitenteil 10 sich in einem nach oben gerichteten Ansatz 13 fortsetzt. Das Glied 5 kann zusammen mit der Öffnung 12 aus einem Metallstreifen ausgestanzt werden, während der Ansatz 13 beim Ausstanzen der öffnung 12 erzeugt werden kann. Danach werden die Seitenteile 10 und 11 durch Abkanten des Metalls hergestellt.

Ein erstes Ende 14 des Gliedes 5 ist mit zwei auf Abstand stehenden Zungen 15 und mit einem Federhebel 16 versehen. Auch in diesem Falle werden die Zungen 15 und der Hebel 16 aus einem Metallstreifen ausgestanzt, wonach der Streifen zu der dargestellten Form abgekantet wird. Das nicht dargestellte, zum Ende 14· entgegengesetzt gelegene Ende ist in der gleichen Weise ausgestaltet wie das Ende 14.

Die Fige2 zeigt eine einzelne Seitenschiene 4, die rechteckig ausgestaltet ist und ein rechtwinklig abgeschnittenes Ende 17 sowie ein vorgeformtes Ende 18 aufweist. Die Schiene 4 ist mit mindestens zwei auf Abstand stehenden Öffnungen 19 versehen. Die Weite der öffnungen 19 und deren Abstand von einander ist so bemessen, dass sie die Zungen 15 des Gliedes 5 im Gleitsitz aufnehmen können. Der Bezirk zwischen den beiden Öffnungen 19 bildet ein Federfeld 20, dessen Zweck später noch erläutert wird. Die Seitenschienen 4 können natürlich mit mehreren Paaren von Öffnungen 19 je nach der Erfordernissen der Fertigung versehen werden.

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Am Ende 18 der Seitenschiene 4 ist eine in der Längserstreckung verlaufende Zunge 21 und zwei L-förmige Teile 22 vorgesehen. Jeder der Teile 22 weist einen eine Zunge 24 bildenden ersten Schenkel 23 und einen einen Hebelarm 26 bildenden Schenkel 25 auf.

An der Frontplatte 3 sind mindestens zwei, im wesentlichen gleiche und auf Abstand stehende Öffnungen 27 in der Nähe einer langgestreckten öffnung 28 vorgesehen. Die Öffnungen 27 und 28 sind zur Aufnahme der Zungen 24 und 21 in losem Sitz bestimmt. Der Bezirk zwischen den Öffnungen 27 und 28 bildet ein Federfeld 29. -

Wie aus den Figuren 3} 4· und 6 zu ersehen ist, können die Zungen 15 des Gliedes 5 in der herkömmlichen Weise in das Paar Öffnungen 19 an der Seitenschiene 4 eingesetzt werden. Danach werden die Zungen 15 unter Ausübung einer Kraft F_D abgebogen,

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wie in der Fig.5 mit unterbrochenen Linien dargestellt, so dass die Zungen 15 an der Seitenschiene 4 anliegen.» Die endgültige Lage der Zungen 15 ist in der Fig.5 mit unterbrochenen Linien dargestellte Zugleich mit der Ausübung der Kraft F auf die. Zungen 15 wird eine Kraft F, auf den Federhebel 16 des Gliedes 5 ausgeübt, so dass das Federfeld 20 der Seitenschiene 4 nach außen in einer Richtung gedrückt wird, die entgegengesetzt zur Sichtung der Kraft F_Q ist, die auf die Zungen 15 ausgeübt wird. Hierbei wird eine Verbindung zwischen dem Glied 5 und der Seitenschiene hergestellt. Da die Kraft F, auf den Federhebel 16 in dessen Längserstreckung einwirkt, so verbleibt der Hebel 16 am Federfeld anstoßend· Die endgültige Form der hergestellten Verbindung ist aus der Fig.3 zu ersehen.

Wegen der Elastizität des Materials+ das für die verschiedenen Bauteile des Eahmens 2 verwendet wird, suchen die Bauteile nach Aufhebung der Kräfte F und F, in ihre ursprüngliche Form zurückzukehrenβ Diese Tendenz besteht, selbst wenn das Material, wie be:y&en Zungen 15> über die Elastizitätsgrenze hinaus beansprucht wird, und führt zu einer permanenten plastischen Verformung. Bei den nach den bekannten Verfahren hergestellten Zungenverbindungen bewirkte die Elastizität der Zungen 15 eine Lösung des Zusammenhaltes der Bauteile 'ach dem Umbiegen der Zungen,

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wodurch lockere Verbindungen hergestellt wurden. Bei der nach der Erfindung hergestellten Verbindung 50 wird jedoch der Tendenz der Zungen 15 in die ursprüngliche Form zurückzukehren, entgegengewirkt von der Wirkung des Federfeldes 20. Das heißt, das Federfeld 20 sucht ebenfalls in die ursprüngliche Form zurückzukehren. Infolgedessen übt das Feld 20 auf den Federhebel 16 des Gliedes 5 eine Kraft aus_e Die vom Feld 20 auf den Hebel 16 ausgeübte restliche Kraft wirkt der Resttendenz der Zungen 15, in den unverformten Zustand zurückzukehren, entgegen, so dass die Zungen 15 an den Seitenschienen 4 fest anliegend gehalten werden.

Dasselbe Ergebnis wird mit den Ausführungsformen nach den Figuren 4 und 6 erzielt. In diesem Falle wird auf die Zungen 21 und 24 eine Kraft F_ ausgeübt, wobei die Zungen gegen die Front-

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platte 3 abgebogen werden, während auf die Hebelarme 26 eine Kraft F, einwirkt, die das Federfeld 29 in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen sucht. Auch in diesem Falle wird der Tendenz der Zungen 24,in die in der Fig.4 dargestellte ursprüngliche Form zurückzukehren, entgegengewirkt von dem Feldteil 29» der auf den Federhebel 26 einwirkt und die Zungen 24 gegen die Frontplatte 3 zu drücken sucht.

Im Rahmen der beiliegenden Ansprüche sind für Sachkundige zahlreiche Abänderungen naheliegend. Die erfindungsgemäße Verbindung kann außer bei dem oben beschriebenen Heizelement 1 noch bei vielen Metallblechkonstruktionen verwendet werden. Obwohl bei der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform zwei oder drei zungen zum Verbinden von zwei Konstruktionsgliedern mit einander vorgesehen waren, so kann in gewissen Fällen auch eine einzige Zunge für diesen Zweck genügen. Beispielsweise kann, der Ansatz oder die Zunge 13 am Wendeltragglied 5 an einer kreisrunden öffnung 41 an einem zweiten Glied angeordnet werden. Der Ansatz 13 wird danach längs dessen Mittelteiles axial in die öffnung am zweiten Glied hineingestoßen, wobei sich in der Zunge ein V-förmiger oder U-förmiger Falz bildet. Vorausgesetzt, dass der Ansatz 13 langer ist als der Durchmesser der öffnung 41 beträgt, so sucht der Ansatz 13 im gefalzten Zustand eine radial nach außen gerichtete Kraft auszuüben, wobei das Glied 5 am zweiten Glied festgehalten oder verriegelt wird. Diese Ausführung einer

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Verbindung ist bei der Heizeinheit 1 zum Befestigen der Wendeltragmittel 7 SM Tragglied 5 verwendet worden. Diese Abwandlungen stellen jedoch lediglich Ausführungsbeispiele dar.

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

J Umbiegeverbindung, bestehend aus einem ersten Konstruktionsglied, das mit mindestens zwei auf Abstand stehenden öffnungen versehen ist, aus einem zweiten Konstruktionsglied mit einem ersten und einem zweiten Ende, von denen mindestens ein Ende mit zwei abbiegbaren Zungen versehen ist, die durch die öffnungen am ersten Glied hindurchgeführt und gegen das erste Glied umgebogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Bezirk zwischen den genannten öffnungen ein Federfeld bildet, dass das zweite Konstruktionsglied mit mindestens einem Federhebel ausgestaltet ist, dass das Federfeld in einer Sichtung versetzt wird, die entgegengesetzt zur Richtung des Umbiegens ist, dass das Federfeld gegen den Federhebel stößt, so dass die Elastizität des Feldmaterials bewirkt, dass gegen den Federhebel nach der Herstellung der Verbindung eine Restkraft ausgeübt wird.

Umbiegeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umbiegbaren Zungen des zweiten Konstruktionsgliedes ku einander parallel verlaufen, und dass der genannte Federhebel zwischen den genannten Zungen geformt wird.

Umbiegeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Konstruktionsglied an dem einen Ende mit L-förmigen Teilen ausgestaltet ist, von denen jeder Teil einen ersten und einen zweiten Schenkel aufweist, wobei der erste Schenkel desL-förmigen Teiles die umbiegbare Zunge und der zweite Schenkel einen Hebelarm bildet.

Umbiegeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Konstruktionsglied mit drei auf Abstand stehenden öffnungen versehen ist, und dass das .zweite Konstruktionsglied an einem ersten Ende mit zwei L-förmigen Teilen ausgestaltet ist, dass ein erster Schenkel eines jeden der

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L-förmigen Teile ein zungenförmiges Glied bildet, und dass ein zweiter Schenkel eines jeden der L-förmigen Teile einen Hebelarm bildet.

β Umbiege verbindung nach, einem der Ansprüche Λ - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten "beiden Konstruktionsglieder aus Metallblech hergestellt sind.

6· Verfahren zum Herstellen einer Verbindung, wobei ein erstes Konstruktionsglied mit mindestens zwei auf Abstand stehenden Zungen und ein zweites Konstruktionsglied mit mindestens zwei, die Zungen aufnehmenden öffnungen versehen wird, wobei die Zungen des ersten Gliedes in die öffnungen des zweiten Gliedes eingeführt werden, und wobei die Zungen gegen das zweite umgebogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass am genannten zweiten Glied ein Federhebel vorgesehen wird, dass der Federhebel mit dem Bezirk zwischen den genannten beiden Öffnungen in Kontakt gehalten wird, während die Zungen gegen das zweite Glied umgebogen werden, und dass der Bezirk zwischen den genannten beiden Öffnungen in einer Richtung verdrängt wird, die entgegengesetzt zur Umbiegerichtung der Zungen ist, während der Federhebel mit dem Bezirk zwischen den genannten beiden Öffnungen in Eontakt gehalten wird.

7» Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Umbiegen und das Verdrängen gleichzeitig ausgeführt wird.

8β Verfahren nach Anspruch 6 oder 7j dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Konstruktionsglied mit drei öffnungen und das erste Konstruktionsglied mit mindestens zwei L-förmigen Teilen ausgestaltet ist, die an dem einen Ende einen ersten und einen zweiten Schenkal aufweisen, und daas an jedem der L-förmigen Teile ein Schenkel eine Zunge und der andere Schenkel einen Federhebel bildet.

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