DE102005008497A1 - Rivet arrangement for joining two metal sheets used in production of train parts, comprising ductile sleeve with conical inner surface - Google Patents

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Abstract

The connection between the two metal sheets (1,2) is subject to strong forces acting on the area. Bores (1a,2a) are provided at both sheets (1,2) for the insertion of a ductile cylindrical sleeve (4) with a conical inner surface (4a). A rivet or a flange bolt (3) with a conical outer surface (5) is guided through the sleeve (4) and either compressed with a suitable tool in the case of a rivet or with a nut (3a) to be added.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindung von zwei einander überlappenden Blechen durch Nieten oder Schrauben, wobei die Bleche Bestandteile einer hoch beanspruchten Baustruktur sind, beispielsweise des Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges, und jeweils eine Bohrung für den Niet oder die Schraube aufweisen.The The invention relates to a compound of two overlapping ones Sheet metal by riveting or screwing, whereby the sheets are components a highly stressed building structure, such as the car body a rail vehicle, and in each case a bore for the rivet or have the screw.

Eine rationelle Fertigungsmethode liegt darin, für die Niete oder Schrauben erforderliche Bohrungen gesondert in jedem der Bleche durch Laserschneidtechnik zu erzeugen. Dadurch kann zwar eine gute Genauigkeit hinsichtlich der Durchmesser der Bohrungen und der Lochbilder erreicht werden, wobei allerdings ein gewisser Versatz der Bohrungen in den Blechen nicht auszuschließen ist. Im übrigen besteht aufgrund von Toleranzen zwischen der jeweiligen Bohrung und dem Niet- oder Schraubenschaft ein Fügespiel in einer Größenordnung von beispielsweise 0,1 bis 0,3 mm. Versatz und Fügespiel haben zur Folge, dass die Bleche unter Belastung mit Scherkräften bereits bei einem relativ niedrigen, durch die maximale Vorspannkraft von Niet oder Schraube in Kombination mit dem Reibbeiwert begrenzten Kraftniveau zueinander rutschen bis der Niet oder die Schraube einseitig in der Bohrung des jeweiligen Bleches anliegt. Dieses Rutschen kann bei Einwirken einer Wechselbelastung in Zug- und Druckrichtung zu einem Lockern des Nietes oder der Schraube sowie zu einem Verziehen der Baustruktur führen.A rational manufacturing method lies in it, for rivets or screws required holes separately in each of the sheets by laser cutting technique to create. As a result, although a good accuracy in terms the diameter of the holes and the hole patterns are achieved, wherein However, a certain offset of the holes in the sheets not excluded is. Otherwise it exists due to tolerances between the respective bore and the Rivet or screw shank a joining game in an order of magnitude from, for example, 0.1 to 0.3 mm. Offset and joining play result in that the sheets under load with shear forces already at a relative low, due to the maximum preload force of rivet or screw in combination with the friction coefficient limited strength level to each other Slip until the rivet or screw on one side in the hole of the respective sheet is applied. This slides can be applied an alternating load in tension and compression direction to a loosening of the rivet or the screw and lead to a distortion of the building structure.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung der gattungsgemäßen Art auf möglichst einfache Weise so auszubilden, dass bei einfacher und schneller Montierbarkeit hohe Kräfte ohne Rutschbewegungen der Bleche übertragen werden können.Of the Invention is therefore based on the object, a compound of generic type on preferably simple way to train so that easier and faster Mountable high forces can be transferred without sliding movements of the sheets.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in die Bohrungen der beiden Bleche eine duktile zylindrische Hülse mit konischer Innenbohrung eingesetzt ist, wobei die Hülse durch den Setzvorgang des Nietes bzw. den Anziehvorgang der Schraube im Zusammenwirken mit einem Außenkonus derart plastisch verformt wird, dass ein Versatz und Durchmesserunterschied der Bohrungen ausgeglichen ist.These Task is inventively characterized solved, that in the holes of the two sheets a ductile cylindrical Sleeve with conical inner bore is inserted, wherein the sleeve through the Setting operation of the rivet or the tightening process of the screw in cooperation with an outer cone is plastically deformed such that an offset and difference in diameter the holes is balanced.

Mit Hilfe der geschaffenen Verbindung sind vorteilhaft aufgrund der Reibungs- und Lochleibungskräfte sehr hohe Betriebskräfte übertragbar. Dabei können weiter günstig die Anzahl der Niete oder Schrauben reduziert und größere Toleranzen bezüglich der Bohrungsabstände und der Bohrungsdurchmesser zugelassen werden. Überdies ist die Montage der Verbindung in der bei bekannten Nieten oder Schrauben gewohnten Weise sehr leicht auszuführen.With Help of the created connection are advantageous due to the Friction and bearing forces very high operating forces transferable. It can further favorable the number of rivets or screws is reduced and larger tolerances in terms of the bore distances and the bore diameter are allowed. Moreover, the assembly of the Connection in the usual in known rivets or screws Very easy to do.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Im weiteren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben, das in der Zeichnung prinzipartig dargestellt ist. Die Zeichnung zeigt zwei Bleche im Bereich einer Verbindung durch eine Schraube, in einem Querschnitt.in the Further, the invention will be described in more detail with reference to an exemplary embodiment, which is shown in principle in the drawing. The drawing shows two sheets in the area of a connection by a screw, in a cross section.

Bei dem Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass zwei zu verbindende, einander überlappende Bleche 1 und 2 von beiden Seiten her zugänglich sind. Diese Bleche 1 und 2 sind Bestandteile einer hoch beanspruchten Baustruktur, beispielsweise des Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges.In the embodiment, it is assumed that two to be joined, overlapping sheets 1 and 2 accessible from both sides. These sheets 1 and 2 are components of a highly stressed building structure, such as the car body of a rail vehicle.

Die Bleche 1 und 2 sind jeweils mit einer Bohrung 1a bzw. 1b für einen Niet oder eine hier gezeigte Flanschschraube 3 aus hochfestem Werkstoff versehen. In diese Bohrungen 1a und 2a ist eine duktile zylindrische Hülse 4 mit konischer Innenbohrung 4a eingesetzt, die mit einem Außenkonus 5 korrespondiert. Wie dargestellt, ist der Außenkonus 4 bevorzugt ein Bestandteil der Flanschschraube 3. Durch den Anziehvorgang der Schraube 3 mit Mutter 3a wird im Zusammenwirken der konischen Innenbohrung 4a mit dem Außenkonus 5 die duktile Hülse 4 plastisch verformt bis ein aus der Zeichnung ersichtlicher Versatz und Durchmesserunterschied der Bohrungen 1a und 1b ausgeglichen ist. Die Hülse 4 wirkt dann als formschlüssiges Element mit einer über Niet oder Schraube erzeugten Vorspannkraft.The sheets 1 and 2 are each with a hole 1a respectively. 1b for a rivet or a flange screw shown here 3 made of high-strength material. In these holes 1a and 2a is a ductile cylindrical sleeve 4 with conical inner bore 4a used, with an outer cone 5 corresponds. As shown, the outer cone is 4 preferably a component of the flange screw 3 , By tightening the screw 3 with Mother 3a is in the interaction of the conical inner bore 4a with the outer cone 5 the ductile sleeve 4 plastically deformed until an apparent from the drawing offset and diameter difference of the holes 1a and 1b is balanced. The sleeve 4 then acts as a positive element with a preload force generated by rivet or screw.

Eine nicht gezeichnete Abwandlung besteht darin, dass der Außenkonus 4 Bestandteil eines Schließringbolzens ist, der über einen Schließring gespannt werden kann. Nach einer anderen Alternative ist der Außenkonus 4 Bestandteil einer separaten, innen zylindrischen Hülse, die von beispielsweise einer kostengünstigen Normschraube, einem Niet oder einem Schließringbolzen durchdrungen wird. Für den Fall, dass die Bleche 1 und 2 nur von einer Seite her zugänglich sind, kann der dargestellte Kopf der Schraube 3 durch ein Gewindeende ersetzt werden, das in einen Halter mit einer Gewindebohrung einzuschrauben ist.An unsigned modification is that the outer cone 4 Part of a locking ring bolt, which can be stretched over a locking ring. Another alternative is the outer cone 4 Part of a separate, inside cylindrical sleeve, which is penetrated by, for example, a low-cost standard screw, a rivet or a lock bolt. In the event that the sheets 1 and 2 accessible only from one side, the head of the screw shown can 3 be replaced by a threaded end which is to be screwed into a holder with a threaded bore.

Die Hülse 4 ist so gestaltet, das ihre Höhe T kleiner als die Summe der Blechdicken T1 und T2 ist, wobei die gewünschte Vorspannkraft auf die Bleche 1 und 2 sowie das Verformungsvolumen berücksichtigt werden. Die Duktilität der Hülse 4 sowie der Konuswinkel und der Reibbeiwert zwischen der Flanschschraube 3 und dem Konus 4 ist insbesondere auf die Blechkonstellation, das Toleranzkonzept am Blechfeld und den Werkstoff der Bleche 1 und 2 entsprechend abgestimmt.The sleeve 4 is designed so that its height T is smaller than the sum of the sheet thicknesses T 1 and T 2 , wherein the desired biasing force on the sheets 1 and 2 and the deformation volume are taken into account. The ductility of the sleeve 4 as well as the cone angle and the friction coefficient between the Flange 3 and the cone 4 is in particular on the plate constellation, the tolerance concept on the sheet metal field and the material of the sheets 1 and 2 adjusted accordingly.

Für ein leichteres Lösen der Verbindung kann die zylindrische Hülse 4 mit einem Kragen versehen sein, der das Ansetzen eines Abziehwerkzeuges ermöglicht.For easier release of the connection, the cylindrical sleeve 4 be provided with a collar that allows the attachment of a peeling tool.

11
erstes Blechfirst sheet
1a1a
Bohrungdrilling
22
zweites Blechsecond sheet
2a2a
Bohrungdrilling
33
Schraubescrew
3a3a
Muttermother
44
duktile Hülseductile shell
4a4a
konische Innenbohrungconical internal bore
55
Außenkonusouter cone

Claims (5)

Verbindung von zwei einander überlappenden Blechen (1, 2) durch Nieten oder Schrauben, wobei die Bleche (1, 2) Bestandteile einer hoch beanspruchten Baustruktur sind, beispielsweise des Wagenkastens eines Schienenfahrzeuges, und jeweils eine Bohrung (1a, 1b) für den Niet oder die Schraube (3) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in die Bohrungen (1a, 2a) der beiden Bleche (1, 2) eine duktile zylindrische Hülse (4) mit konischer Innenbohrung (4a) eingesetzt ist, wobei die Hülse (4) durch den Setzvorgang des Nietes bzw. den Anziehvorgang der Schraube (3) im Zusammenwirken mit einem Außenkonus (5) derart plastisch verformt wird, dass ein Versatz und Durchmesserunterschied der Bohrungen (1a, 1b) ausgeglichen ist.Connection of two overlapping sheets ( 1 . 2 ) by riveting or screwing, whereby the sheets ( 1 . 2 ) Are components of a highly stressed building structure, such as the car body of a rail vehicle, and in each case a bore ( 1a . 1b ) for the rivet or the screw ( 3 ), characterized in that in the holes ( 1a . 2a ) of the two sheets ( 1 . 2 ) a ductile cylindrical sleeve ( 4 ) with conical inner bore ( 4a ) is inserted, wherein the sleeve ( 4 ) by the setting process of the rivet or the tightening process of the screw ( 3 ) in cooperation with an outer cone ( 5 ) is plastically deformed such that an offset and difference in diameter of the holes ( 1a . 1b ) is balanced. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkonus (5) Bestandteil der Schraube (3) ist.Connection according to claim 1, characterized in that the outer cone ( 5 ) Part of the screw ( 3 ). Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkonus (5) Bestandteil eines Schließringbolzens ist.Connection according to claim 1, characterized in that the outer cone ( 5 ) Is part of a locking ring bolt. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkonus (5) Bestandteil einer separaten, innen zylindrischen Hülse ist, die mit einer Normschraube oder einem Schließringbolzen zusammenwirkt.Connection according to claim 1, characterized in that the outer cone ( 5 ) Is part of a separate, inside cylindrical sleeve, which cooperates with a standard screw or a lock bolt. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Hülse (4) mit einem Kragen versehen ist, der das Ansetzen eines Abziehwerkzeuges ermöglicht.Connection according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cylindrical sleeve ( 4 ) is provided with a collar which allows the attachment of a peeling tool.
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