Befestigungsvorrichtung für mehrere sich überlappende Elemente Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrich tung für mehrere sich überlappende Elemente, in deren überlappendem Teil durchgehende kegelige konzentrische Bohrungen vorgesehen sind. Sie be zweckt, die sich überlappenden Elemente, z. B. Ble che oder Platten, sowohl zusammenzuspannen als auch ein relatives Gleiten derselben zu verhindern.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Schraube mit einem über seine volle Länge kegeligen Schaft, wobei die Durchmesser der Wand des kegeligen Schaftes grösser sind als die anfänglichen entspre chenden Durchmesser der konzentrischen Bohrun gen, einen mit dem breiteren Ende des Schaftes aus einem Stück bestehenden Kopf und einen mit dem engeren Ende des Schaftes aus einem Stück be stehenden Befestigungsabschnitt, welch letzterer keine Abmessung aufweist, die grösser ist als der Durch messer des engeren Endes des Schaftes, und ein Befestigungsorgan, das mit dem Befestigungsabschnitt in Eingriff gebracht werden kann,
um die Schraube unter Spannung zu setzen und die erwähnten Ele mente zwischen dem Kopf und dem erwähnten Or gan nach dem Einsetzen des Schaftes durch die Bohrungen zusammenzuspannen, wobei der Kopf der Schraube zum Aufsitzen auf einer Aussenfläche des einen der erwähnten Elemente durch das Befesti gungsorgan gezogen werden kann und der Schaft eine gleichmässige Druckkraft gegen die Wände der konzentrischen Bohrungen über deren volle Länge ausübt und der Grad des gegen die Wände ausge übten Druckes durch das Aufsitzen des Kopfes gegen die erwähnte Aussenfläche des einen Elementes begrenzt ist, dass ferner die obere Grenze des Unter schiedes zwischen den erwähnten Durchmessern der art ist,
dass der Grad des durch den Schaft auf die Wände der konzentrischen Bohrungen ausgeübten Druckes, wenn der Kopf gegen eines der erwähnten Elemente aufsitzt, unterhalb der Elastizitätsgrenze des ganzen beanspruchten Materials der Wände liegt und die untere Grenze des Unterschiedes zwischen den erwähnten Durchmessern 0,0254 mm beträgt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der beiliegenden Zeichnung einer Aus führungsform des Erfindungsgegenstandes näher be schrieben, und zwar zeigen: Fig. 1 eine Ansicht im senkrechten Schnitt, wel che zwei Bleche oder Platten, die in der erfindungs gemässen Weise aneinander befestigt werden sollen, und den stufenweisen Zusammenbau der kegelig aus gebildeten Befestigungsvorrichtung zeigt, Fig. 2 eine Teilansicht in Draufsicht der mitein ander vereinigten Platten der Fig. 1 nach der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht im senkrechten Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2, welche eine kegelige Siche rungsschraube voll eingebaut zeigt, Fig.4 eine Endansicht nach der Linie 4-4 in Fig. 1, welche die verformte dreieckige Gestalt des einen Endes der Mutter vor dem vollen Aufschrauben auf die Schraube zeigt, Fig.5 eine Schnittansicht einer anderen Ver bindung, welche einen überstehenden Kopf auf der kegeligen Schraube zur Verwendung beim Einbau von einer Innenseite und die Art und Weise zeigt,
in welcher ein Anziehwerkzeug in enger Lage zu den Teilen der Verbindung benutzt werden kann, und Fig. 6 eine Seitenansicht, welche die Art und Weise zeigt, in welcher die Mutter sich Oberflächen anpasst, die zur normalen Mutterauflagefläche ver jüngt oder konkav sind.
Bei der in Fig. 1-4 gezeigten Ausführungsform ist die kegelige Befestigungsschraube 10 in verschiedenen Stufen zur Befestigung von zwei Platten 11 und 12 aneinander über eine Länge dieser Platten gezeigt. Die Befestigung der beiden Platten 11 und 12 stellt eine einfache Anwendungsform für die kegeligen Befestigungsbolzen dar. Es können natürlich auch weitere Platten oder zu verbindende Elemente in der gleicher. Weise aneinander befestigt werden.
Die kegelige Schraube 10 ist mit einem kegeligen Kopf 13 versehen, der von einer Aussenkung 14 der Platte 11 aufgenommen wird, wenn die Schraube voll eingesetzt ist, damit eine strömungsgünstig bündige Fläche für die Platte 11 erhalten wird. Der Kegel winkel am Kopf 13 beträgt vorzugsweise etwa 100 . Das andere Ende 15 der Schraube 10 weist einen geraden Gewindebereich 16 auf und trägt eine Si cherungsmutter 17. Die Seite 18 der Schraube 10 hat eine gleichmässige Verjüngung je Längeneinheit, wobei die Verjüngung zwischen den entgegengesetz ten Seiten der Schraube etwa 0,5080 mm je 25,4 mm beträgt. Diese Verjüngung kann unabhängig von der Länge oder Grösse der Schraube die gleiche bleiben.
Ferner ist die Verjüngung je Längeneinheit der Flä chen 19 und 20, die die Schraubenbohrung 21 in den Platten 11 und 12 bilden, die gleiche wie die Verjüngung der Schraube. Wenn die Schraube voll in die durch die Flächen 19 und 20 (siehe Fig. 3) gebildete Bohrung eingesetzt ist, besteht ein geringes Übermass zwischen der Schraubenoberfläche 18 und den Flächen 19 und 20.
Dieses übermass liegt vor zugsweise im Bereich von 0,0254 mm-0,1143 mm bei allen Durchmessern über die Länge der Schraube, wobei zu erwähnen ist, dass, je grösser das übermass ist, desto grösser die für das Einziehen der Schraube in die Schraubenbohrung 21 der Platten erforderliche Kraft ist. Die gerändelte Mutter 17 kann anfänglich ein kurzes Stück auf der Gewindefläche 16 ohne die Verwendung eines Anziehwerkzeuges aufgeschraubt werden.
Der obere Endteil 22 der Mutter 17 ist jedoch annähernd dreieckig verformt, um ein Fest klemmen des Gewindes der Mutter mit dem Ge winde der Gewindefläche 16 bei der weiteren Dre hung der Mutter zu bewirken. Diese Klemm- oder Sicherungswirkung ergibt sich aus der Verformung des oberen Teils der Mutter in die kreisförmige Gestalt der Gewindefläche 16 an der Schraube und wird dadurch ermöglicht, dass die Mutter auf einen geringfügig niedrigeren Spannungswert vergütet wor den ist als die Schraube. Hierbei ist zu erwähnen, dass vor dem Verformen des oberen Endteiles der Mutter der Durchmesser und die Steigung der Ge windegänge der Mutter denjenigen des Gewinde bereiches 16 entsprechen.
Ferner enthält der untere Teil 23 der Mutter eine Aussenkung 24, in welcher sich keine Muttergewindegänge befinden.
In Fig. 1 sind die kegeligen Schrauben und Si- cherungsmuttern in verschiedenen Stufen des Zu sammenbaus mit Bezug auf die verschiedenen Schrau benbohrungen 21 in den Platten 11 und 12, welche die Verbindung bilden, gezeigt. In der Stufe A ist die Schraube 10 fest in die Bohrung 21 eingepresst worden und erstreckt sich, wie ersichtlich, der Ge windebereich 16 von geringfügig verringertem Durch- messer durch die Bohrung 21 ohne Kontakt mit der Fläche 20.
In der Stufe A ,stehen ausreichend Ge windegänge für den Eingriff mit dem Gewinde der Mutter 17 an derem unteren Teil 23 zur Verfügung, und kann die Mutter von Hand festgezogen werden, bis der untere Teil 23 der Mutter an der Fläche der Platte 12 zur Anlage kommt. Hierauf kann jeder geeignete Drehmomentschlüssel bzw. ein kraftgetrie benes Werkzeug an der geriffelten Fläche 25 der Mutter angesetzt werden, und das auf die Mutter ausgeübte Drehmoment hat zur Folge, dass die Schraube 10 durch die Bohrung 21 gezogen wird.
In der Stufe B der Fig. 1 ist die Schraube teilweise durch die Bohrung gezogen gezeigt, während in der Stufe C eine ausreichende Drehung der Mutter aus geführt worden ist, um den Kopf 13 der Schraube 10 in die Aussenkung 14 zu ziehen. Wenn sich die Schraube in der Stufe C befindet, kann ein gegebener Drehmomentbetrag auf die Mutter 17 ausgeübt wer den, um die gewünschte Einspannwirkung zwischen den Platten 11 und 12 zu erzielen. In Fig. 3 sind der Bolzen 10 und die Mutter 17 in voll zusammenge bautem Zustand gezeigt.
Das endgültige Festziehen der Mutter hat zur Folge, dass das verformte obere Ende 22 derselben die kreisförmige Gestalt der Schraube einnimmt, so d'ass eine Reibungssicherung zwischen der Mutter und der Schraube erhalten wird. Wie ferner ersichtlich ist, erstreckt sich die kegelige Schaftfläche 18 der Schraube 10 vollständig durch die beiden Platten 11 und 12 und befindet sich ein Teil der Oberfläche 18 benachbart dem Gewinde bereich 16 innerhalb der Aussenkung 24 der Mutter.
Daher befinden sich keine Gewindegänge der Schraube in Anlage an den die Bohrung 21 bildenden Flächen 19 und 20, so dass eine gleichmässige Konus sicherung erhalten wird. Hierbei ist zu erwähnen, dass die Schrauben 10 in verschiedenen Längen für das Einsetzen in Verbindungen von verschiedener Dicke geliefert werden können und die Aussenkung 24 der Mutter 17 ermöglicht, dass die gewindefreie Fläche 18 an der Aussenfläche der Platte 12 endet oder sich über diese Aussenfläche um den Betrag der Aussenkung der Mutter hinaus erstreckt, wobei je doch eine volle kegelige Einspannlänge aufrechter halten bleibt.
Es kann daher eine einzige Schrauben länge bei Verbindungen verwendet werden, deren Dicke innerhalb eines besonderen Zuwachsbetrages liegt, und die Mutter 17 fest gegen die Fläche der Platte 12 angezogen werden, um eine Einspann wirkung zwischen den Platten zu erzielen.
Beim normalen Zusammenbau wird die Schraube in der Stufe A ausreichend weit in die Platten ein gepresst, um eine Drehung des Bolzens zu verhindern, wenn die Mutter 17 für das Einziehen der Schraube durch die Bohrung 21 festgezogen wird. An der Riffelung 25 der Mutter kann eine beliebige geeignete Art eines Drehmomentschlüssels oder kraftgetrie benen Werkzeuges angesetzt werden, um die Mutter mit einem Drehmoment bis zu einem bestimmten Wert festzuziehen, wobei das Enddrehmoment den Betrag der Einspannwirkung zwischen dem Kopf 13 und der Mutter 17 bestimmt.
Da die Schraube 10 die Neigung haben kann, sich beim Festziehen der Mutter bei dünnen Verbindungen zu drehen, ist im Ende 15 der Schraube 10 eine geriffelte Tasche 26 zur Aufnahme einer geeigneten Vorrichtung für das Festhalten der Schraube während der Drehung der Mutter vorgesehen. Ferner kann bei dünnen Platten mit einem kleinen Auflagebereich zwischen den kege- ligen Flächen die Neigung der Schraube, sich zu drehen, in manchen Fällen dadurch vermieden wer den, dass ein Reinigungsmittel zur Reinigung der kegeligen Flächen vor dem Einsetzen der Schraube verwendet wird, um hierdurch den Reibungseingriff zu erhöhen.
In den Fällen, in welchen die Schraube beim anfänglichen Einsetzen in die Verbindungen eine grosse Auflagefläche hat, besteht eine geringere Neigung der Schraube, sich beim Festziehen der Mutter 17 zu drehen.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Verbindung hat die Schraube 10' einen überstehenden Kopf 13', welcher gegen die Fläche der den einen Teil der Verbindung bildenden Platte 11' aufliegt. Ein winkelig geformtes Element 12' bildet das andere Element der Ver bindung, und beide Elemente werden durch das Fest ziehen der Mutter 17 in der vorangehend beschrie benen Weise zusammengehalten. Das Werkzeug 27 ist ein Beispiel für die Art der Werkzeuge, die für das Festziehen der Mutter 17 verwendet werden können. Das dargestellte Werkzeug weist eine hohle Öffnung 28 mit Vorsprüngen 29 auf, welche mit der Riffelung 25 für das Festziehen der Mutter 17 in Eingriff stehen.
Ferner ist das Werkzeug mit einer Mittelöffnung 30 versehen, durch welche ein weiteres geeignetes Werkzeug, ähnlich einem Kreuzschlitz- schraubenzieher, für den Eingriff mit der geriffelten Tasche 26 eingesetzt und die Schraube während der Drehung der Mutter gehalten werden kann. Hierbei ist zu erwähnen, dass das Werkzeug 27 mit einem Kraftantrieb und einer Drehmomentanzeige- oder einer Drehmomentüberlastkupplungsvorrichtung ver sehen sein kann, um die gewünschte Einspannwirkung zwischen den Platten zu erzielen.
Wie in Fig. 5 ge zeigt, kann der überstehende Kopf 13' für kegelige Schrauben verwendet werden, wenn die Schrauben von innen festgezogen werden müssen und eine strömungsgünstige Bündigkeit nicht erforderlich ist. Ferner können, wie ersichtlich, solche Schrauben in engen Räumen und eng benachbart von abstehenden Teilen einer Verbindung angeordnet werden, ohne dass dadurch der Zusammenbau der Verbindung durch geeignete Werkzeuge beeinträchtigt wird.
Die Schrauben werden vorzugsweise aus einem ge eigneten hochfesten legierten Stahl oder Metall herge stellt, der auf einen Bereich zwischen 119,53 kg/mm2 und 133,59 kg/mm2 oder höher vergütet werden kann, und die Muttern 17 werden ebenfalls aus einem geeigneten hochfesten legierten Stahl oder Metall hergestellt, das auf einen Bereich zwischen 98,43 kg/mm2 und 112,50 kg/mm2 oder anteil- mässig höher vergütet worden ist. Der hochfeste le gierte Stahl wird im angelassenen oder normalisierten Zustand vor der Wärmebehandlung bearbeitet oder kaltgestaucht.
Ein solcher geeigneter Stahl ist der 4140-Chrom-Molybdän-Stahl, der unter der Bezeich nung MIL-S-5626 des National Aircraft Standards Committee geführt ist, jedoch können auch allge mein legierte Stähle, wie Chrom-Nickel-Molybdän- oder Chrom-Vanadium-Stähle verwendet werden. Wenn die Platten 11 und 12 aus Aluminium oder anderen weicheren Metallen hergestellt sind, wird der Bereich des Metalls um die Schraube herum ge quetscht bzw. geknetet, um eine sehr dichte und feste Anlage an der Schraube zu erzielen.
Die gleiche Knetwirkung wird erreicht, wenn die Elemente der Verbindung aus korrosionsbeständigem Stahl herge stellt sind, wenn auch eine gewisse Knetwirkung der Schraube selbst unter dieser Bedingung stattfinden kann. Infolge der Knetwirkung des Metalls werden die Schraubenbohrungen strömungsmitteldicht, so dass die Verbindung für Flüssigkeits- oder Gas speicherkammern verwendet werden können, ohne dass ein Lecken durch die Bohrungen zu befürch ten ist.
Da die Muttern 17 etwas weicher sind als die Schrauben 10, wird durch das Festziehen der Muttern in den Schrauben eher eine Spannung als eine Nei gung zur Verdrehung oder Verwendung erzeugt, wo bei je grösser die auf die Schraube ausgeübte Span nung ist, desto grösser die Einspannwirkung auf die Elemente der Verbindung ist. Da das Übermass vor handen sein muss, bevor die Mutter festgezogen wer den kann, während die Schraube festgehalten wird, ist es unmöglich, die Verschraubung zusammenzubauen, sofern nicht das Übermass tatsächlich besteht.
In den Fällen, in welchen mehrere Platten in einer Ein spannvorrichtung angeordnet sind und getrennt wer den, wenn die kegelige Bohrung 21 gebohrt wird, ent stehen kleinere Bohrungen während des Vorschubes des Bohrers. Diese geringfügig kleineren Bohrun gen beeinträchtigen jedoch nicht das Einsetzen der Schraube 10, da das Metall um die kleineren Boh rungen herum lediglich stärker gefedert ist und eine bessere Abdichtung bildet.
Ferner können, wenn Bohrungen in Platten gebohrt werden, die in Ein spannvorrichtungen gehalten werden, die Bohrungen in den verschiedenen Elementen infolge von Tem peraturveränderungen geringfügig zueinander versetzt werden, jedoch kann das schmälere mit einem Ge winde versehene Ende der Schraube 10 immer ein gesetzt werden und das darauf folgende Festziehen der Schraube hat zur Folge, d'ass sich die Elemente der Verbindung wieder ausfluchten.
Bei der Darstellung in Fig. 6 sind Platten 31 und 32 mit zwei kegeligen Schrauben 10 zusammenge baut gezeigt. Die Platte 32 weist eine kegelige Ober fläche 33 auf, auf der die Mutter 17' aufliegt, und eine konkave Oberfläche 34, gegen die die Mutter 17" anliegt. Diese Oberflächen haben einen Winkel zum unteren Teil der Mutter, wenn dieser untere Teil seine erste Berührung mit diesen Flächen hat. Beim weiteren Festziehen verformen sich jedoch der Körper und die Gewindegänge der Muttern, damit der untere Teil derselben sich den Flächen anpassen kann.
Bei sich verjüngenden Flächen, welche Winkel bis zu etwa 7 mit der zur Schraube senkrechten Ebene bilden, tritt praktisch keine Verformung des Materials der Platte selbst ein. Ferner erfolgt prak tisch keine Verformung der Platte, wenn die Mutter auf einer Viertelzoll-Schraube gegen eine konkave Fläche mit einem Halbmesser von etwa 25 mm festgezogen wird. Bei einer stärkeren Verjüngung oder einem kleinen Halbmesser der anliegenden Oberfläche der Platte ist ein Ansenken der Ober fläche vorzuziehen, um eine gleichmässige Anlage der Mutternfläche zu erzielen.
Durch die Erfindung wird eine sehr feste Ver bindung erhalten, da die konische Passung einen Schlupf verhindert, und eine gute Einspannwirkung wird zwischen den Platten durch die mit einem Ge winde versehene Sicherungsmutter zur Verbesserung der Festigkeit der Verbindung und Erhöhung der Dauerfestigkeit erzielt. Der Festsitz zwischen der Schraube und der Schraubenbohrung ergibt eine strömungsmitteldichte Fläche und die Verformung der Mutter ergibt eine Selbstsperrung, welche das Lockern der Mutter unter Schwingungen verhindert.
Hierbei ist zu erwähnen, dass jede geeignete Ver jüngung für die Schraube 10 und für den für die Schraubenbohrungen 21 benutzten Bohrer verwendet werden kann und dass im allgemeinen die Ver jüngung grösser sein kann, je dünner die Verbindung ist. Ferner können die Schrauben in verschiedenen Grössen hergestellt werden, um die erforderliche Festigkeit für Verbindungen von verschiedener Dicke zu erzielen.
Fastening device for several overlapping elements The invention relates to a fastening device for several overlapping elements, in the overlapping part of which continuous conical concentric bores are provided. You be purpose, the overlapping elements such. B. Ble surface or plates, both to clamp together and to prevent relative sliding of the same.
The invention is characterized by a screw with a tapered shank over its full length, the diameter of the wall of the tapered shank being larger than the initial corre sponding diameter of the concentric Bohrun gene, an existing with the wider end of the shank and head one with the narrower end of the shaft in one piece be a fastening portion, which the latter has no dimension that is greater than the diameter of the narrower end of the shaft, and a fastening member which can be brought into engagement with the fastening portion,
to put the screw under tension and clamp the mentioned ele ments between the head and the mentioned Or gan after the insertion of the shaft through the holes, the head of the screw being pulled to sit on an outer surface of one of the mentioned elements through the fastening organ can be and the shaft exerts a uniform compressive force against the walls of the concentric bores over their full length and the degree of pressure exerted against the walls is limited by the seating of the head against the mentioned outer surface of one element, that also the upper limit of the The difference between the mentioned diameters is
that the degree of pressure exerted by the shaft on the walls of the concentric bores when the head rests against one of the mentioned elements is below the elastic limit of the entire stressed material of the walls and the lower limit of the difference between the mentioned diameters is 0.0254 mm amounts.
For a better understanding of the invention, it will be described in more detail with reference to the accompanying drawings of an embodiment of the subject invention, namely: Fig. 1 is a view in vertical section, wel che two sheets or plates to be attached to each other in the fiction, according to manner , and shows the step-by-step assembly of the tapered fastening device, Fig. 2 is a partial plan view of the mitein other combined plates of Fig. 1 along the line 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 is a view in vertical section along the line 3-3 in Fig. 2, which shows a conical hedging screw fully installed, Fig.4 is an end view along the line 4-4 in Fig. 1, which shows the deformed triangular shape of the shows one end of the nut before it is fully screwed onto the screw, Fig. 5 is a sectional view of another connection showing a protruding head on the tapered screw for use in installation from an inside and the manner
in which a tightening tool can be used in close proximity to the parts of the joint; and Fig. 6 is a side view showing the manner in which the nut conforms to surfaces that are tapered or concave from the normal nut support surface.
In the embodiment shown in FIGS. 1-4, the tapered fastening screw 10 is shown in various stages for fastening two plates 11 and 12 to one another over a length of these plates. The fastening of the two plates 11 and 12 represents a simple form of application for the conical fastening bolts. Of course, other plates or elements to be connected can also be used in the same. Way to be attached to each other.
The conical screw 10 is provided with a conical head 13, which is received by a countersink 14 of the plate 11 when the screw is fully inserted, so that a fluidically flush surface for the plate 11 is obtained. The cone angle at the head 13 is preferably about 100. The other end 15 of the screw 10 has a straight thread area 16 and carries a safety nut 17. The side 18 of the screw 10 has a uniform taper per unit of length, the taper between the opposite sides of the screw about 0.5080 mm per 25 .4 mm. This taper can remain the same regardless of the length or size of the screw.
Furthermore, the taper per unit length of the surfaces 19 and 20 that form the screw hole 21 in the plates 11 and 12, the same as the taper of the screw. When the screw is fully inserted into the bore formed by the surfaces 19 and 20 (see FIG. 3), there is a slight excess between the screw surface 18 and the surfaces 19 and 20.
This excess is preferably in the range of 0.0254 mm-0.1143 mm for all diameters over the length of the screw, whereby it should be mentioned that the greater the excess, the greater the need for pulling the screw into the screw hole 21 of the plates is the force required. The knurled nut 17 can initially be screwed a short distance onto the threaded surface 16 without the use of a tightening tool.
The upper end portion 22 of the nut 17 is approximately triangularly deformed to cause a tight clamping of the thread of the nut with the Ge thread of the threaded surface 16 in the further Dre hung of the nut. This clamping or securing effect results from the deformation of the upper part of the nut into the circular shape of the threaded surface 16 on the screw and is made possible by the fact that the nut is tempered to a slightly lower tension value than the screw. It should be mentioned here that the diameter and the pitch of the thread turns of the nut correspond to those of the thread area 16 before the upper end part of the nut is deformed.
Furthermore, the lower part 23 of the nut contains a recess 24 in which there are no nut threads.
In FIG. 1, the tapered screws and lock nuts are shown in various stages of assembly with reference to the various screw bores 21 in the plates 11 and 12 which form the connection. In stage A, the screw 10 has been pressed firmly into the bore 21 and, as can be seen, the thread region 16 of slightly reduced diameter extends through the bore 21 without contact with the surface 20.
In stage A, there are enough threads to engage the thread of the nut 17 on the lower part 23 thereof, and the nut can be tightened by hand until the lower part 23 of the nut rests against the surface of the plate 12 comes. Any suitable torque wrench or a Kraftgetrie enclosed tool can then be attached to the corrugated surface 25 of the nut, and the torque exerted on the nut has the consequence that the screw 10 is pulled through the bore 21.
In stage B of FIG. 1, the screw is shown partially pulled through the bore, while in stage C sufficient rotation of the nut has been performed to pull the head 13 of the screw 10 into the recess 14. When the screw is in stage C, a given amount of torque can be applied to the nut 17 in order to achieve the desired clamping effect between the plates 11 and 12. In Fig. 3 the bolt 10 and the nut 17 are shown in a fully assembled state.
The final tightening of the nut has the result that the deformed upper end 22 thereof assumes the circular shape of the screw, so that a frictional lock is obtained between the nut and the screw. As can also be seen, the tapered shank surface 18 of the screw 10 extends completely through the two plates 11 and 12 and part of the surface 18 is adjacent to the thread area 16 within the recess 24 of the nut.
Therefore, there are no threads of the screw in contact with the surfaces 19 and 20 forming the bore 21, so that a uniform cone fuse is obtained. It should be mentioned here that the screws 10 can be supplied in different lengths for insertion in connections of different thicknesses and the countersink 24 of the nut 17 enables the thread-free surface 18 to end on the outer surface of the plate 12 or to wrap around this outer surface extends the amount of the counterbore of the nut, but each time a full tapered clamping length remains upright.
A single screw length can therefore be used in connections whose thickness is within a particular increase, and the nut 17 can be firmly tightened against the surface of the plate 12 in order to achieve a clamping effect between the plates.
During normal assembly, the screw is pressed sufficiently deep into the plates at stage A to prevent the bolt from rotating when the nut 17 is tightened through the bore 21 to pull the screw. On the corrugation 25 of the nut any suitable type of torque wrench or power transmission enclosed tool can be applied to tighten the nut with a torque up to a certain value, the final torque determining the amount of clamping action between the head 13 and the nut 17.
Since the screw 10 may have a tendency to rotate when the nut is tightened on thin connections, a corrugated pocket 26 is provided in the end 15 of the screw 10 to accommodate a suitable device for holding the screw in place while the nut is rotating. Furthermore, in the case of thin plates with a small contact area between the conical surfaces, the tendency of the screw to turn can in some cases be avoided by using a cleaning agent to clean the conical surfaces before the screw is inserted to increase the frictional engagement.
In those cases where the screw has a large bearing surface when it is initially inserted into the connections, there is less tendency for the screw to rotate when the nut 17 is tightened.
In the connection shown in FIG. 5, the screw 10 'has a protruding head 13' which rests against the surface of the plate 11 'forming part of the connection. An angled element 12 'forms the other element of the connection Ver, and both elements are held together by tightening the nut 17 in the manner described above. Tool 27 is an example of the type of tools that can be used to tighten nut 17. The tool shown has a hollow opening 28 with projections 29 which are in engagement with the corrugation 25 for tightening the nut 17.
Furthermore, the tool is provided with a central opening 30 through which another suitable tool, similar to a Phillips screwdriver, can be inserted for engagement with the fluted pocket 26 and the screw can be held while the nut is rotating. It should be mentioned here that the tool 27 can be seen with a power drive and a torque indicator or a torque overload clutch device in order to achieve the desired clamping effect between the plates.
As shown in Fig. 5, the protruding head 13 'can be used for tapered screws when the screws have to be tightened from the inside and a flow-favorable flush is not required. Furthermore, as can be seen, such screws can be arranged in narrow spaces and closely adjacent to protruding parts of a connection without the assembly of the connection being impaired by suitable tools.
The screws are preferably made of a suitable high-strength alloy steel or metal which can be tempered to a range between 119.53 kg / mm2 and 133.59 kg / mm2 or higher, and the nuts 17 are also made of a suitable high-strength made of alloy steel or metal that has been tempered to a range between 98.43 kg / mm2 and 112.50 kg / mm2 or proportionally higher. The high-strength alloy steel is machined or cold forged in the tempered or normalized state before heat treatment.
One such suitable steel is the 4140 chrome-molybdenum steel, which is listed under the designation MIL-S-5626 of the National Aircraft Standards Committee, but generally alloyed steels such as chrome-nickel-molybdenum or chrome can also be used. Vanadium steels are used. If the plates 11 and 12 are made of aluminum or other softer metals, the area of the metal around the screw is squeezed or kneaded in order to achieve a very tight and firm contact with the screw.
The same kneading effect is achieved if the elements of the connection are made of corrosion-resistant steel, although a certain kneading effect of the screw itself can take place under this condition. As a result of the kneading effect of the metal, the screw bores become fluid-tight, so that the connection can be used for liquid or gas storage chambers without the risk of leaking through the bores.
Since the nuts 17 are slightly softer than the screws 10, the tightening of the nuts in the screws creates tension rather than a tendency to twist or use, where the greater the tension exerted on the screw, the greater the tension There is a clamping effect on the elements of the connection. Since the excess must be present before the nut can be tightened while the screw is being held, it is impossible to assemble the fitting unless the excess actually exists.
In the cases in which several plates are arranged in a jig and separated who when the tapered hole 21 is drilled, smaller holes are ent during the advance of the drill. However, these slightly smaller Bohrun conditions do not affect the insertion of the screw 10, since the metal around the smaller bores is only more sprung and forms a better seal.
Furthermore, when holes are drilled in plates that are held in a jigs, the holes in the various elements due to temperature changes are slightly offset from each other, but the narrower threaded end of the screw 10 with a Ge can always be set and the subsequent tightening of the screw causes the elements of the connection to re-align.
In the illustration in Fig. 6 plates 31 and 32 are shown builds together with two tapered screws 10. The plate 32 has a conical surface 33 on which the nut 17 'rests and a concave surface 34 against which the nut 17 "rests. These surfaces are at an angle to the lower part of the nut when this lower part is its first Makes contact with these surfaces, but further tightening will deform the body and threads of the nuts to allow the lower part of them to conform to the surfaces.
In the case of tapered surfaces which form angles of up to approximately 7 with the plane perpendicular to the screw, there is practically no deformation of the material of the plate itself. Furthermore, there is practically no deformation of the plate when the nut is tightened on a quarter-inch screw against a concave surface with a radius of about 25 mm. In the case of a greater taper or a small radius of the adjacent surface of the plate, countersinking of the upper surface is preferable in order to achieve an even contact of the nut surface.
The invention provides a very strong connection, since the conical fit prevents slippage, and a good clamping effect is achieved between the plates through the threaded locknut to improve the strength of the connection and increase fatigue strength. The tight fit between the screw and the screw bore results in a fluid-tight surface and the deformation of the nut results in a self-locking which prevents the nut from loosening under vibrations.
It should be mentioned here that any suitable taper for the screw 10 and for the drill used for the screw holes 21 can be used and that in general the taper can be greater, the thinner the connection. Furthermore, the screws can be manufactured in various sizes in order to achieve the required strength for connections of various thicknesses.