Spindelstütze

Die Erfindung betrifft eine aus zwei zueinander teleskopartig verschieblichen Rohren bestehende Spindelstütze mit an einem Innenrohr ausgebildetem Außengewinde, auf welchem eine Stellmutter läuft, wobei das Außengewinde aufgerollt ist.

Derartig ausgebildete Spindelstützen sind aus der Praxis bekannt, wobei ein Innenrohr mit einem langen Außengewinde und einer darauf laufenden Mutter, geeigneterweise einer sogenannten Wirbelmutter, versehen ist. Die Verstellung der Länge der Spindelstütze erfolgt über das Gewinde. Um die Wirbelmutter schnell nachstellen zu können, wird meist ein doppelgängiges Trapez- oder Rundgewinde verwendet. Man ist in der Regel bestrebt, den Biegewiderstand von Außen- und Innenrohr so abzustimmen, daß er annähernd gleich ist. Bei möglichst geringem Eigengewicht soll eine höchstmögliche Tragfähigkeit erreicht werden. Da das Innenrohr aufgrund seines kleineren Durchmessers grundsätzlich ein geringeres Widerstandsmoment gegen Biegung besitzt, wird zum Festigkeitsausgleich bei dem Innenrohr ein abweichender Werkstoffkennwert hinsichtlich der zulässigen Fließspannung verwendet. Man kann die zulässige Fließspannung entweder durch einen Werkstoff mit insgesamt höherer Festigkeit erreichen oder durch eine Kaltverfestigung beim Gewinderollen. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß sich im Gewindegrund eine geringere Wandstärke des Innenrohres im Vergleich zur Ausgangswandstärke ergibt. Dies führt grundsätzlich wieder zu einer Schwächung des Innenrohres.

Zum allgemeinen Stand der Technik wird im übrigen noch auf das deutsche Patent DE-A-34 45 657 verwiesen. Hier handelt es sich um ein an einem Außenrohr angeordnetes Gewinde, wobei zur Erzielung einer fertigkeitsmäßig vorteilhaften Ausgestaltung zunächst eine Aufweitung des Außenrohres vorgenommen wurde und sodann im Zuge des Gewindewalzens wiederum ein Stauchen.

Ausgehend von dem vorgeschriebenen Stand der Technik stellt sich der Erfindung die Aufgabe, eine Spindelstütze mit den eingangs vorausgesetzten Merkmale so auszugestalten und weiterzubilden, daß bei möglichst hoher Tragfähigkeit und Festigkeit sowie Sicherheit gegen Ausknicken eine gebrauchsgünstige Gestaltung gegeben ist.

Diese Aufgabe ist bei der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Hierbei ist darauf abgestellt, daß das Innenrohr dünnwandig ausgebildet ist und, daß bei einer Öffnung der Gewindeflanken unter einem Winkel von ca. 80-90° eine Gewindetiefe annähernd gleich der Restwandstärke im Gewindegrund ist, bei einer insgesamt etwa trapezförmigen Ausbildung des Gewindes. Es ist hiermit eine sehr gute Ausnutzung des Werkstoffes erzielt. Die projizierte Gewindefläche, die Gewindetiefe, entspricht etwa dem tragenden Querschnitt, der Restwandstärke. Im Zusammenhang mit der Ausgestaltung als Trapezgewinde und der Gewindetiefe, die annähernd der Restwandstärke im Gewindegrund entspricht, ist es möglich, ein solches Gewinde bei einem relativ dünnwandigen Rohr aufzurollen, bei dem gleichwohl die erforderliche Festigkeit gegeben ist bzw. - da bei einem trapezartigen Gewinde beim Aufrollen der Gewindekopf aus der Außenwand gebildet ist - ergibt sich, daß aufgrund der Forderung, daß die Gewindetiefe etwa der Restwandstärke entspricht, die Wandung des Rohres durch das Rollen im Gewindegrund am stärksten verformt ist, was einer entsprechend hohen Verfestigung zwischen den Gewindeköpfen entspricht. Gerade dort ist aber auch die größte Belastung zu erwarten. Die angegebenen Flankenwinkel ermöglichen die Auswahl eines sehr schlanken Rohres, ohne daß die notwendige Festigkeit, insbesondere im Hinblick auf die auch wesentliche Scherfestigkeit, hierdurch unterschritten würde. Die Öffnung der Gewindeflanken unter einem Winkel von 80 bis 90° ergibt zwangsläufig - ausgehend von einer gegebenen Gewindekopfbreite - eine vergleichsweise große, einem Gewindegang zugeordnete Scherfläche. Zudem ist nach wie vor auch eine gute Schraubbarkeit gegeben. Überdies erweist sich die Gewindeausbildung auch hinsichtlich Verschmutzungen, insbesondere Betonverschmutzungen, als überraschend vorteilhaft. Derartige Verschmutzungen haften weit weniger gut an dem Gewinde. Sie lassen sich jedenfalls sehr leicht lösen. Bedingt durch die günstigen geometrischen Verhältnisse des Gewindes wird auch eine hohe Dauerfestigkeit des Innenrohres erzielt. Wesentlich ist auch, daß das Gewinde praktisch über die gesamte Länge des Innenrohres ausgebildet ist. Die Kerbspannungen sind sehr gering. Die Gewindeflanken des Gewindetales besitzen bei dem angegebenen Öffnungswinkel einen Flankenwinkel von ca. 40° - 45°. Gleichwohl wird aber eine hohe Kaltverfestigung beim Aufrollen des Gewindes erreicht. Die Kaltverfestigung beträgt etwa 30 %. Weiterhin ist das Innenrohr bevorzugt sehr dünnwandig ausgebildet. Vorzugsweise in einem Verhältnis von Durchmesser zu Wandstärke von etwa 18. Die relativ hohe Kaltverfestigung ermöglicht es, das geringere Widerstandsmoment des Innenrohres durch eine größere zulässige Spannung auszugleichen. Der Steigungswinkel des Gewindes liegt vorteilhafterweise an der Grenze der Selbsthemmung. Bedingt durch diesen bei ca. 6° liegenden Steigungswinkel ist kein weiteres Hemmelement oder ähnliches zum Absichern der Wirbelmutter erforderlich. Die angegebenen Verhältnisse ermöglichen es auch, daß das Innenrohr aus einem üblichen Baustahl besteht, beispielsweise einem ST 37. Speziell wird hier ein ST 37-2 bevorzugt eingesetzt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend anhand eines zeichnerisch veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

eine erfindungsgemäße Spindelstütze in Seitenansicht,

Fig. 2

ein mit einem Gewinde versehenes Innenrohr der Spindelstütze,

Fig. 3

eine Detailvergrößerung gemäß III in Figur 1, zur Verdeutlichung des Gewindeprofils, im Längsschnitt und

Fig. 4

eine Darstellung gemäß Figur 1, wobei jedoch das Innenrohr bis zu einem Endanschlag herausgedreht ist, im Teilschnitt.

Die als ganzes mit der Ziffer 1 versehene Spindelstütze besitzt ein Außenrohr 2 und ein Innenrohr 3. Das untere Stirnende des Außenrohres 2 ist mit einer Fußplatte 4 bestückt, während das aus dem Außenrohr 2 herausragende Ende des Innenrohres 3 stirnseitig eine Kopfplatte 5 trägt.

Im oberen Bereich ist das Außenrohr 2 außenwandseitig mit vier, mit gleichem Abstand zueinander angeordneten Sicken 6 versehen. Die innenwandseitigen Erhebungen der Sicken 6 dienen als Endanschlag für das Innenrohr 3.

Das in dem Außenrohr 2 verschiebbar angeordnete Innenrohr 3 besitzt in etwa die gleiche Länge wie das Außenrohr 2. Von der Kopfplatte 5 ausgehend erstreckt sich ein Außengewinde 7 bis in das untere Viertel des Innenrohres 3. In seinem unteren Endbereich ist das Innenrohr 3 zur Ausbildung einer Anschlagschulter 8 aufgeweitet.

Das Innenrohr 3 ist aus Baustahl ST 37-2 hergestellt und sehr dünnwandig ausgebildet, wobei das Verhältnis von Durchmesser zu Wandstärke etwa 18 beträgt.

Das Außengewinde 7 ist auf das Innenrohr 3 aufgerollt. Es handelt sich diesbezüglich um ein doppelgängiges, trapezartiges Gewinde , wobei der Öffnungswinkel Alpha des Gewindetales ca. 90° beträgt (vgl. Figur 3). Dabei ist das Gewinde 7 so gestaltet, daß die Restwandstärke a im Gewindegrund 9 annähernd gleich der Wandstärke des Ausgangsrohres ist. Der Steigungswinkel des Gewindes 7 liegt an der Grenze der Selbsthemmung von ca. 6°. Die Innenwandung des Innenrohres 3 ist durch das Gewinderollen wellenartig verformt, wobei dem Wellenberg der Gewindegrund 9 und dem Wellental der Gewindekopf 10 gegenüber liegt.

Die Gewindetiefe t ist annähernd gleich der Restwandstärke a im Gewindegrund 9. Die Breite b des Gewindekopfes 10 entspricht etwa dem Eineinhalbfachen der Wandstärke a. Es ist damit insgesamt eine optimale Tragfähigkeit erreicht. Nicht nur ist die Gewindetiefe gleich der Restwandstärke im Gewindegrund. Auch ist die Scherfläche der Gewindeflanke auf die Flächenpressung der Gewindeflanke abgestimmt.

Die Länge der gesamten Spindelstütze 1 wird mittels einer Wirbelmutter 11 eingestellt. Diese liegt auf dem oberen Stirnende des Außenrohres 2 auf und ist über Radialstege 12, die sich an der Außenwandung des Außenrohres 2 abstützen, kippsicher gelagert. An der Mantelfläche der Wirbelmutter 11 angeordnete, sich diametral gegenüberliegende Handhaben 13 dienen einem erleichterten Drehen der Wirbelmutter 11.

Zum Verstellen der Länge der Spindelstütze 1 wird die Wirbelmutter 11 gedreht, wobei das Innenrohr 3 sich aus dem bzw. in das Außenrohr 2 bewegt.

Die maximale Länge der Spindelstütze 1 ist wie aus Figur 4 ersichtlich definiert. Bei maximalem Herausdrehen des Innenrohres 3 stützt sich die Anschlagschulter 8 des Innenrohres 3 an den durch die Sicken 6 des Außenrohres 2 gebildeten Anschlagstegen ab. Ein weiteres Herausdrehen des Innenrohres 3 ist nicht möglich.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein. Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen.