DE1575287A1

DE1575287A1 - Befestigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE1575287A1
Application number: DE19671575287
Authority: DE
Inventors: Salz Robert Brunner
Original assignee: SALZ ROBERT BRUNNER
Current assignee: SALZ ROBERT BRUNNER
Priority date: 1966-06-20
Filing date: 1967-06-19
Publication date: 1970-01-02
Also published as: US3329057A

Description

DIPL.-INO. FIANZ WIIDIIMANN - _r . MnHTANWALT. 2 HAMBURG 13 ^vt \ tfrj r ο Q 7 INNOCENTIASTKASSE 30 I 9 / V4V /

. TELEFON 4521»

S. 67 054 Wdm/Je

Robert Brunner Salz

Menlo Park /Calif.

(V.St.A.)

Befestigungsvorrichtung

Pur diese Anmeldung wird die Priorität aus der entsprechenden US-Anmeldung vom 2o. Juni 1966 (Serial No. 55ß,7o7) in Anspruch genommen. I

Die Erfindung bezieht sich auf eine Befestigungsvorrichturl insbesondere eine Schraubbefestigung, bestehend aus einer Kopfschraube mit einer bestimmten Bolzenlänge und einer mit Angriff smöglichkei ten für einen Schraubenschlüssel od. dgl. versehenen Mutter.

Die Erfindung, pjeht aus von dem Gedanken, eine Befestigungsvorrichtung der genannten Art zu schaffen, die möglichst einfach'ausgebildet 1st und auf einfache Ueise das Anziehen der Mutter gegen den Kopf des Schraubenbolzens von, einer Sei-

te her gestattet, d.h. die Kopfschraube soll während des An- i Ziehens der ilutter an ihrem freien auf der gleichen-Seite der Schraubbefestigung wie die Mutter zugänglichen Ende gegen ' Drehung festgehalten vier den können.

?ür derartige Befestigungseinrichtungen, im folgenden auch "Blind"-Schraubbefestigungen genannt, gibt es die verschiedensten Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere in solchen j

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BADORfQfNAi, ·-:.■

Fällen, wo der ;'ο7_;_? des Schraubbolzens nur .lit Hilfe einer zweiten Person oder χ£?» überhaupt nicht erreichbar ist.

Andere Anv/endungsnoglidikeiten sind solche, bei denen ein Bolzenkopf ain besonders niedriges Profil bdsr eine besondere von der üblichen Vierkant- oder .'iechskantschraubenkopf form abweichende Fora auf v/eist; beispielsweise in Bereichen, bei denen der freie ?aun nur ~erin~ i3t oder in Rillen, wo der Solzsnkopf eine platte Oberfläche aufweisen soll, w'irde eine vor.i freien Ende des Bolzens her zu befestigende Schraubverbindung die iiotwendi^keit einer SchlüsselansatzflRche an Bolzenkopf vermeiden.

Ein besonders :;ichticer^Tcrzu^ dor Verwendung von 3efestijungsvorrichtungen, die von dar freien Seite des Schraubenbolzens allein her angezogen v/erden können, liegt auf dem GEbiet der Wirtschaftlichkeit, einnal wegen der Verkleinerung des Bedarfs an ^:Ionta,~epersonal, wodurch die Monta3ekosten herabgesetzt werden, dann aber auch durch die Verwendbarkeit von bolzen, die auf der Kopfseite keine Schlüsselansatzflachen zu haben brauchen, wodurch die Herstellungskosten vermindert werden. Das ^iIt besonders in Veründun^ mit den eine besonders hohe Festigkeit erfordernden Verschraubungen vorfabrizierter Stahlgebäude, Brücken, Sendetürmen und dgl., v/o die Kosten für das ;Ionta~epersonal und die Befestigungsvorrichtung selbst erheblich inn Gewicht j . fallen. Die Anwendung einer Verschraubung, die allein von vorderen Ende des Schraubbolzens angezogen v/erden kann, würde den zweiten Mann entbehrlich machen, der sonst den

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Kopf eines üblichen Schraubbolzens festhalten nuß, während die Mutter angezogen wird.

PÜr manche Anwendungen können sowohl die Kosten des Bolzens als auch sein Gewicht besonders klein behalten werden, ohne daß dadurch die Spannung vermindert wird, welche die Befestigungsvorrichtung normal und sicher auf die zu verbindenden Teile ausübt. Bolzen, die von ihrem freien Ende aus beim Ansiehen der 'utter «-ehalten werden können, können gecebenenfalls einen kleineren Durchmesser haben als solche, die von ihrar "onfseite aus T-ehr-.lten ::«irdan, ohne daß ihre zulässi-;« Tiaannpruchun" vermindert *.^Tird, da sie nicht das normalerweise mit der Befestigung einer üblichen Schraubenverbindun^ nit 3olzen und "''lter auftretende Dreh- oder Tor^sionsr.orant aus3uh:.lten brauchen. Sin Bolzen, der von seinen fr^isn ¹^n da p.ua °e st -ehalten -rerden kann, braucht nur die Scher- und Z!ubeans;?ruc"iun~ aufzunehmen. Daher können Bolzen nit kleinerer. Durchmesser oder eine Zahl von Bolzen nit normal v: Durclnaaer benutzt "'erden, u^vl die gleiche zulässige lear.spruchun·^ zu er-eb?n.

3ei den m'?ir-f?n er ;·^;!ΐΓΛ?η An'-.*en-"lu3i~":'*ⁱ'.ll?n 3rfordert 'Ue ',^Tirtsch?ftlich":3it -:i3 3-3nutsun^f·; .ichn-^ll ::ir':en'Ter automatischer *ionta *ewerkzeu:-*e '.'ie SchlaTc'il-'l-s^l, "utteraufschraubgräten nit 'Iotorantrieb oder Irland eine andere Art pneunatiscli oder elektrisch betriebener Ilonta^evrerkzeu'-=. Demgemäß nu3 eine von freien linde des "chraubbolzens aus anziehbare 3chraubbef<>stii:unr,, um in Hineile·: auf ihre Wirtschaftlichkeit !-rauchbar zu s-?in, sich "Mr die An^-rendm~7 in

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Verbindung nit solchen automatischen "fonta<?ewerkzeupen eignen, os sind bisher keine "Blind"-.^c;chraubbefesti.<rungen be-

kannt, die in Verbindung nit automatischen i-ontagewerkzeugen verwendbar sind.

I'2in weiterer "iesichtspunkt ist der, daß die Industrienoraen und staatlichen Vorscnriften (Bauvorschriften) in jezu;- auf das Kleimtnaii des aus den Vorderende der Mutter herausra^enden Bolzenendes nach den Anziehen streng eingehalten v/erden nüssen und da°j jede Verringerung der Festigkeit des Bolzens aufgrund der zum Festhalten des Bolzens Se sen Drehung angewendeten ilittel vermieden v/erden muß. Bisher war keine "Blind"-Verschraubung bekannt, die diesen 'Forderungen entspräche; tatsächlich gab es überhaupt noch keine IlomvorSchriften für solche Verschraubungen.

Eine der Eigentümlichkeiten der bisher bekannten "Blind"-Verschraubungen bestand darin, daß das Profil des vorderen Bolzenendes verschieden war von demjenigen eines normalen Bolzens und da'i die Herstellungskosten eines solchen Bolzens bedeutend höher waren als die eines gewöhnlichen Bolzens.'

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Verwendung von "Blind"-Verschraubungen kommt zur C-eltung in Verbindung mit überbemessenen Bohrungen, bei denen die Höflichkeit einer Seitenverschiebuncskontrolle während des Pestdrehens sehr erwünscht ist und bei denen das Festhalten des Schraubbolzens von dessen vorderem Ende aus eine seitliche Zentrierung und axiale Ausrichtung mit den Außenflächen der miteinander zu verschraubenden Teile ^evrährleistet. Bei Benutzung eines normalen Bolzens, der an seinem Kopf gehalten wird, während

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die !!utter gedreht wird, ergibt die Anwendung entgegen^ssetzter Drehmomente an den beiden Bolzenenden eine besonders große' Fehlausrichtung mit dem Ergebnis, daß die'Beanspruchung nicht gleichmäßig auf die Gewindegänge verteilt wird, Wenn die Mutter festgeschraubt wird,während der Bolzen an seinem vorderen Ende festgehalten wird, kann der Bolzen richtig zentriert werden, während die Ilutter zur satten Anlage kommt und danach wird das zun Anziehen erforderliche Drehmoment auf die Achse ausgeübt, die den Bolzen freien Drehung festhält, 30 daß sowohl eine seitliche als auch eine axiale Ausrichtung geschaffen ^T.-iird.

Die Erfindung bezweckt daher hauptsächlich eine Schraubbefestigungsvorrichtung zur Einführung durch miteinander ausgerichtete Bohrungen in einem oder mehreren Bauteilen zu schaffen, die einen Bolzenkopf aufweist, der eine Anlagefläche quer zur Bolzenachse hat und der einen Oberfläche eines der Bauteile der Gesamtanordnung benachbart ist, wobei der Bolzen gegen Drehung von seinem freien Ende aus festgehalten wird, während die Mutter darauf angezogen wird.

Durch die Erfindung wird eine "Blind"-Schraubbefestigung geschaffen, die sich für Anwendungsfälle eignet, bei denen der ßolzehkopf nicht erreichbar bzw, der Raum nicht· ausreichend ist, um den Bolzenkopf mit einem Schraubenschlüssel od. dgl. anzufassen.

Durch die Erfindung wird ferner eine im Vergleich zu den üblichen Schraubbefestigungen besonders wirtschaftliche Schraubbefestigungsvorrichtung geschaffen, die zugleich eine besondere Unfallsicherheit gewährleistet, zumal alle Befesti-

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gungsarbeiten von der gleichen Seite aus durch einen einzigen Arbeiter durchgeführt werden können.

Die neue Schraubbefestigungsvorrichtung kann ferner angezogen werden, ohne daß ihr Bolzen den Torsionsbeanspruchungen ausgesetzt ist, die normalerweise mit dem Anziehen von Schraubenbolzen vom Bolzenkopf aus ausgesetzt sind und die daher ohne Einbuße an Festigkeit zu erleiden einen kleineren Durchmesser haben können.

Die Schraubbefestigung gemäß der Erfindung hat weiterhin den Vorteil, daß sie von der Seite des freien Bolzenendes aus mit einem automatischen Montagewerkzeug, wie z.B. einem Schlagschlüssel oder einem Mutteraufschraubgerät mit Motorantrieb angezogen werden" kann.

Zumindest zwei Herstellerbetriebe sowohl automatischer als auch von Hand zu betätigender Werkzeuge dieser Art haben neuerdings unter Anleitung des Erfinders automatische sowie von Hand zu drehende Werkzeuge entwickelt, die für Schraubverbindungen gemäß der vorliegenden Erfindung besonders geeignet und nunmehr im Handel erhältlich sind. Es handelt sich um die Betriebe der B.K. Sweeney Mfg. Co., Denver, Colorado und der Ingersoll-Rand Co. in Hew York, M.Y., welche die Vorrichtungen unter der Handelsbezeichnung "N-DRIV" vertreiben.

Eine Schraubbefestigungsvorrichtung gemäß der Erfindung hat einen Bolsen, dessen vorderes Ende das gleiche Profil hat wie ein gewöhnlicher Bolzenj die an der Endfläche des vorderen Bolzenendes vorzusehenden Einrichtungen zum Werkzeugangriff können praktisch ohne zusätzliche Herstellungs- . kosten auf Schraubenautomaten hergestellt werden.

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Die Erfindung betrifft eine ^ltBlind"-Schraubbefestigungsvorrichtung, die den üblichen Industrienormen, Bauvorschriften und anderen behördlichen Regelungen entspricht, die heute auf normale Schraubbefestigungen, die vom Bolzenkopf aus angezogen werden, anwenbar sind.

Eine solche Schraubbefestigung erfordert ferner weder einen Eingriff in das vordere Bolzenende innerhalb der Mutter, nachdem diese angezogen worden ist, noch die Verlängerung des vorderen Bolzenendes, um den Bolzen festzuhalten. Mit anderen V/orten, die Schraubbefestigungsvorrichtung kann In der gleichen Weise dimensioniert und gestaltet sein wie eine gewöhnliche Schraubbolzenverbindung; sie bringt vreder irgendwelche Verluste an Festigkeit mit sich, noch erfordert sie eine Verlängerung des freien Bolzenendes.

Bei einer Schraubbefestigung nach der Erfidung hat der Bolzen den Vorzug einer besonderen Wirtschaftlichkeit bei seiner Herstellung und bei seiner Montage. Ferner besitzt er eine größere Zugfestigkeit beim Anziehen der Schraubverbindung und weiterhin kann er bei überbemessenen Bohrungen seitlich und axial ausgerichtet werden, um eine bessere Belastungsvertelluner auf alle Gewindegänge zu erhalten.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Bolzens der Kopfschraube mit Angriffsmöglichkelten für ein Werkzeug, Insbesondere mit einem Schlitz zum Ansetzen eines Schraubenziehers versehen ist. Es können also eine Vielzahl von Schraubbefestlgungsvorrichtungen mit vorbestimmter Gewindelänge und -durchmesser, zusammen mit den zugehörigen Muttern bereitgehalten werden. Die Mutter wird

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jeweils auf den Bolzen mit mechanischen Werkzeugen aufgeschraubt, wobei das vordere Ende des Bolzens festgehalten , wird und der Bolzenkopf nicht festgehalten zuverden braucht. Jeder in einen bestimmten Größenbereich fallende Schraubenbolzen ist mit einer speziell bemessenen Ausnehmung für den Werkzeugangriff in der Vorderseite des freien Bolzenendes versehen, welcher der jeweiligen Bolzengröße entspricht, so daß ein entsprechend geformtes Werkzeugende von vorbestimmten Abmessungen in die Ausnehmung am Bolzende eingreifen kann, um die Drehung oder seitliche Bewegung des Bolzens zu verhindern, während die Hutter aufgeschraubt und festgezogen wird. Zu der mechanischen Ilontageeinrichtung gehören vorzugsweise Kraftdrehschlüssel, bei denen ein entsprechend geformtes Haltestück sich durch den Antriebsmechanismus und seinen Sockel hindurch erstreckt, um in die entsprechende Werkzeugausnehmung am Bolzen einzugreifen. Das Haltestück bleibt ortsfest und hält dadurch den Bolzen gegen Drehung fest, während der Sockel sich dreht, um die Mutter anzuziehen. Diese mechanische Einrichtung ist anwendbar auf spezielle Adaptoren zum Gebrauch in Verbindung mit normalen Kraftschlüsseleinrichtungen sowie mit normalen Handschlüsseln od. dgl., die m±i Werkzeughaltestücken modifiziert sind, welches sich durch den Sockelantrieb sowie den Sockel hindurch erstrecken, um in die Werkzeugausnehmung am Bolzenende einzugreifen. Die Werkzeughaltestücke sind federbelastet oder durch Luft gesteuert^ um einen wirksamein Eingriff in die Werkzeugausnehraung am Bolzen während des Festschraubvorgann-es zu gewähr leisten.

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Diese mechanischen Einrichtungen'bieten den Vorteil, das Drehmoment und die Beanspruchung des Bolzens mit einer größeren Genauigkeit zu beherrschen,als wenn der Bolzen gegen Drehung vom Bolzenkopf aus festgehalten würde. Dies erklärt sich durch die Tatsache, daß das Pesthalten des Bolzens gegen Drehung und das gleichzeitige Pestschrauben der Mutter in demselben begrenzten Bereich vor sich gehen und die Beziehung beider mit größerer Genauigkeit gemessen und beherrscht werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert:

Pig. 1 ist eine Seitenansicht einer Schraubbefestigungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Ilutter zum Pestklemmen zweier Bauelemente, die im Querschnitt dargestellt sind, Fig. 2 ist eine Ansicht von Pig. I,

Fig. 3 ist eine vergrößerte Seitenansicht des vorderen Endes eines Schraubbefestigungsbolzens, ähnlich wie der von Pig. I,

Fig. ¹J ist eine Endansicht der Vorrichtung nach Fig. 3» Fig. 5 ist ein Querschnitt längs der Linie 5-5 von Fig. 4, Fig. 6 ist eine Tabelle wichtiger statischer Werte und Beziehungen für die neue Befestigungsvorrichtung und deren Ausnehmung für den Werkzeugangriff, Fig. 7 ist ein Kurvenbild experimentell ermittelter kritischer Abmessungen der Größt- und Kleinstbreiten für werkzeugausnehmungen sowie der größten

Werkzeugausnehmungstiefen für das jeweilige 9GS881/0751

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mittlere obere Haltemoment, das im allgemeinen durch die militärischen !formen und die Industrienormen für verschiedene Bolzendurchmesser gefordert itfird,

Fig. 8 ist ein aus Fig. 7 hergeleitetes Kurvenbild, das die Beziehung der experimentell abgeleiteten Größt- und Xleinswerkzeugausnehmungsbrelten und der größten Werkzeugausnehmungstiefen zu den Bolzendurchmessern zeigt,
Fig. 9 ist eine Endansicht (ähnlich wie Fig. 4) einer

weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung, Fig.Io ist eine Schnittdarstellung längs der Linie lo-lo

von Fig. 9 und
Fig.11 und 12 sind Endansichten von Ausführungsformen mit verschiedenen Anzahlen von Werkzeugausnehmungen, die an vorderen Ende des Schraubbolzens einer Befestigungsvorrichtung genäiib der Erfindung vorgesehen sein können.

Die in Fig. 1 und 2 der Zeichnungen dargestellte Schraubbefestigungsvorrichtung Io gemäß der Erfindung weist einen Bolzenkopf 14 und ein mit Gewinde versehenes vorderes Bolzenende 12 mit einer Einrichtung 22 für den Werkzeugangriff in der Endfläche 3o des vorderen Bolzenendes auf. Der Bolzenkopf hat in diesem Falle die übliche Ausbildung als Sechskant; er kann aber auch irgendeine sonstige Form, Dicke oder Gestaltung haben und er braucht auch keine Schlüsselangriffsflächen wie sie der Sechskant bietet, muß aber eine Ausbildung haben, die eine Anlagefläche vorzugsweise quer zur Achse des Bolzens

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aufweist, damit er gegen eine Fläche des einen der Bauelemente der Anordnung, in Verbindung mit welcher der Bolzen verwendet wird, angelegt werden kann. Der Bolzenschaft Io geht durch eine öffnung 17 eines Bauelementes 16 und eine öffnung 19 eines zweiten Bauelementes 18 hindurch, und auf sein vorderes Ende 12 ist eine Mutter 2o aufgeschraubt und fest angezogen, um die beiden Bauelenente aneinander zu befestigen. Die Befestigungsvorrichtung Io ist axial mit den öffnungen ausgerichtet. Die öffnungen 17 und 19 können überbemessen sein.

In den Fig. 3, 4 und 5 ist das vordere Ende 12 des Schraubenbolzens stark vergrößert dargestellt. Die Werkzeugangriffsmöglichkeit hat hier die Form einer schlitzartigen Ausnehmung in der findfläche 3o. Das vordere Bolzenende 12 ist ferner nit einem abgeschrägten Teil 32 versehen, der am Gewinde beginnt und in der Endfläche 3o endigt. Fig. 3 zeigt auch die Ilutter 2o in gestrichelter Darstellung, und zwar in ihrer angezogenen Stellung, bei der das freie Bolzenende um ein vorbestlmntes lündestnaß über die .'utter hinausreicht, wie dies den genau definierten Grenzen und Erfordernissen entspricht, die durch die Industrienormen und behördlichen Vorschriften festgelegt werden. Z.B. wird durch die "formen für eine Schraubverbindung von hoher Festigkeit sownl durch das Research Council on Riveted and Bolted Structural joints der Engineering Foundation als auch durch The Industrial Fastener Institute, die Forderung aufgestellt, daß für eine Schraubverbindung mit Mutter uid Bolzen, wenn die Mutter fest auf dem Bolzen angezogen ist, ein Ilindestrnaß von 1 1/2 Gewindegängen der Grobgeuindereihe plus der Endabschrägung oder 909881/0751

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2 1/2 Gewfodegänge der Peingewindereihe plus der Endabschrägung über den letzten Gewindegang der Mutter hinausragen soll.

Versuche, insbesondere freie Drehmomentprüfungen (free torque testing), ergänzt durch axiale Belastung, und Prüfungen mit beschleunigter Vibration (accelerated vibration tests) während des Anziehens der butter haben schlüssig die Wichtigkeit einer Begrenzung der VJerkzeugausnehmungstiefen gezeigt; die Ausnehmung darf sich in den Bolzen hinein nicht bis unter die fest angezogene Mutter erstrecken, da, wenn die Ausnehmung tiefer reicht, wenn die Mutter fest angezogen ist, die Anordnung in unzulässiger V/eise geschwächt wird und daher nicht zugelassen werden kann. Die Spalten B und D der Tabelle von Fig. 6 geben jeweils die axialen Abmessungen von 11/2 Gewindegängen der Grobreihe und von 2 1/2 Gewindegängen der Feinreihe für die verschiedenen ilenndurchmesser von Bolzen der Spalte A an. naturgemäß kann die axiale Länge der Abschrägung ziemlich stark schwanken, sie kann sogar gleich Null sein, wie es häufig der Fall ist, so daß der Grenzwert der gesamten Vierkzeugsausnehmungstiefe am Bolzen größer sein kann. Tatsächlich ist· der Grenzwert der 'Jerkzeugausnehxiungstiefe das in den Spalten 3 oder C verzeichnete Haß zuzüglich der axialen Länge der Abschrägung. Der Grenzwert der VJerkzeugausnehmungstiefe am Bolzen ist von den normen abgeleitet und die Erfordernisse für das Haltedrehmoment sind dabei nicht berücksichtigt. Würden die ilornen geändert auf beispielsweise ein Mindestmaß des freien Bolzenüberstandes über die Mutter von fünf Gewindegängen, dann würde die Tiefe der Ausnehmung nur be-

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grenzt sein durch das erforderliche Haltedrehmoment, das in Spalte I der Tabelle von Pig. 6 angegeben ist. Die Forderung, daß die Ausnehmung sich nicht in demjenigen Teil des Bolzens unterhalb der fest angezogenen Ilutter hineinerstreckt, wird hier als Grenzwert der Ausnehmungstiefe zum Unterschied von den Größtwerten der Ausnehmungstiefen bezeichnet, die auf dem erforderlichen Haltedrehmoment beruhen.

Die Kurven in Pig. 7 zeigen graphisch die experimentell ermittelten Kleinst- und Größtabmessungen der Ausnehmung, die erforderlich sind, um das notwendige und angegebene Haltedrehmoment für die gewöhnlich benutzten Bolzenprößen gemäß Spalte A von Pig. 6 zu bestimmen. Ss wurden etwa 27oo Bolzen benutzt, um die Versuchsergebnisse, die in den Kurven von Fig. 7 zusammengefaßt sind, zu erhalten. Ihr Gewicht betrug etwa 130 kg (400 lbs.) und es wurden etwa 5oo Werkzeugstücke (tool bits, Drehstähle, Schraubenzieher) benutzt. Ein Ergebnis dieser Versuche bestand darin, daß für alle Bolzengrößen und deren erforderlichen Haltedrehmomente die Tiefe D der Werkzeugausnehmung des Bolzens gleich oder größer sein muß als die Werkzeugausnehmungsbreite W des Bolzens. Wenn diesen Forderungen nicht entsprochen wird, so bleibt das Haltestück des Werkzeugs nicht im richtigen Eingriff in der Werkzeugausnehmung des Bolzens, während die Mutter fest angezogen wird.

In Verbindung mit der experimarfcellen Bestimmung der kleinst zulässigen Ausnehmungsbreite D_mln wurde ein Haltestück (Schraubenzieherklinge) mit einer Breite von etwa

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•15-2o % weniger als die Breite der Ausnehmung benutzt, und die Breite (d.h. natürlich auch die Klingenbreite) fortschreitend für jede Bolzengröße vermindert bis die Klinge eine messbare Verzerrung oder Verformung aufwies, wenn das Halten des Bolzens mit dem in Spalte J der Tabelle von Fig. 6 angegebenen Haltedrehmoment erfolgte. Jede Verformung oder Verzerrung xfurde als Anzeichen dafür angesehen, daß der Schlitz eine Klinge von ausreichender Breite, um das erforderliche Haltedrehmoment auszuüben, nicht zu stützen vermochte. Die Ausnehmungsbreite für jede einzelne Bolzengröße, unterhalb deren eine richtig bemessene '.Jerkzeugklinge eine messbare Deformation erfuhr, wurde als Ilindestbreite für die Ausnehmung angesehen und als Kurve Bl in Fig. 7 gegenüber dem jeweiligen Haltedrehmoment aufgetragen.

Die größtzulässige Ausnehmungsbreite D wurde auf

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ähnliche Wete bestimmt, nämlich durch fortschreitendes Vergrößern der Ausnehmungsbreite bis eine messbare Verzerrung oder Verformung des Bolzenendes zu beobachten war. Für diesen Versuch wurde die Ausnehmungstiefe annähernd gleich der Ausnehmungsbreite gehalten. Sine messbare Verformung des Bolzenendes wurde erhalten als Anzeichen dafür,daß das auf beiden Seiten der Ausnehmung verbleibende 'laterial am freien Bolzende unzureichend war, um dem für jede einzelne Bolzengröße erforderlichen Haltedrehmoment zu widerstehen. Die Ausnehmungsbreite für jede einzelne Bolzengröße oberhalb deren das vordere Bolzenende eine messbare Verformung erlitt, wurde als maximal zulässige Ausnehmungsbreite angesehen und als Kurve 82 in Fig. 7 gegenüber dem jeweiligen Haltedrehmoment aufgetragen. 909881/0751,

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Die maximal zulässige Ausnehnunnstiefe D₍ vmrde wiederum in ähnlicher Ueise bestimmt, nämlich durch Vergrößern der Ausnehmungstiefe bis das die Ausnehmun.p-swandunrren bildende Material eine merkliche Verformung aufvißs, ;-rie beispielsv/eise eine GraV-bildunr als Anzeichen dafür, daß das Ilaterial. nicht mehr fähir \/ar, dem f'ir eine bestimmte Bolzen^röSe erforderlichen Haltedrehmoment Widerstand zu leisten. Die Ausnehmungstiefe für jede einzelne Bolzen^röße oberhalb deren das vordere 3olzenende eine merkliehe Grat bildung erlitt, vmrde als maximale Ausnehmun~stiefe angesehen und als Kurve 33 in Fig. 7 gegenüber dem jeweiligen Haitedrehmoment aufgetragen.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die für das Anziehen der ^T!utter durch die .'lormen bestimmten Erfordernisse für verschiedene Bolzenlöten als Bolzenhaltedrehmonent benutzt wurden und daß die erforderlichen Haltedrehmomente nicht linear auf die 3olzengrö3e bezogen sind. In Fig. 7 sind die Nennwerte der Bolzenlöten, die erforderlich vraren, um einem bestimmten Haltedrehmoment Widerstand zu leisten, direkt unterhalb des Ilaltecrehmonentes aufgetragen.

Die experimentell bestimmten Abmessungen der Herkzeu^- ausnehmung aus FIr. 7 wurden in ?i~. ? gegenüber den Bolzendurchmessern aufgetragen, -.iobei der Bolzendurchmesser als Abszisse benutzt vmrde. Ss ist kennzeichnend festzustellen, daß die drei Kurven von Fig. 3, nämlich Si», 32' und 33», die sich jeweils auf die Größttiefen, die Kleinsttiefen und die

Größtbreiten der '.Terkzeu^ausnehmung beziehen, praktisch 909881 /0751

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linear mit dem Bolzendurchmesser verlaufen, so daß die kritischen Abmessungen der Ausnehmung sich als lineare Punktion des Bolzendurchmessers ausdrücken lassen·

Zusätzlich zu der experimentell ermittelten Ausnehmungsabmessung und auf dem Wege der Ergänzung ergibt sich folgendes. Die Werkzeugausnehmung am Bolzen ist im Hinblick auf Zug- und Stoßfestigkeit bemessen. Das Aufschrauben und Anziehen einer Mutter mit einem Schlagschlüssel überträgt die Schlagkräfte auf die in die Bolzenausnehmung eingreifende Werkzeugklinge. Die Seitenwandungen der Ausnehmung werden zu Stoßaufnahmeflächen und müssen in der Lage sein, den Stoßkräften zusätzlich zu den radialen Kräften ohne Verzerrung oder Bruchschaden für den Bolzen zu widerstehen. Sind die Ausnehmungen breiter als angegeben, so ergeben sich Bruch und Verzerrungsschäden, weil weniger Material vorhanden ist, um das Drehmoment aufzunehmen. In ähnlicher V/eise führen größere Ausnehmungstiefen als angegeben zu einer Verbreiterung oder Winkelverzerrung der Ausnehmung am Bolzenende beim maximalen Haltemoment. Andererseits muß je enger der Ausnehmungsschlitz ist die Werkzeugklinge umso schmaler sein, "um injden Schlitz zu passen, so daß sie auch entsprechend schwächer ist.

Daraus erkennt der Sachkundige, daß Werkzeugausnehmungen am Bolzen mit einer größeren Breite und Tiefe sowie entsprechend bemessene Werkzeugklingen das erforderliche Haltedrehmoment aufbringen können. Um aber größere Ausnehmungsabmessungen zu ermöglichen, muß der Bolzendurchmesser größer sein als es normalerweise für einen bestimmten Anwendungszweck

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erforderlich wäre. Ein entsprechendes Beispiel wäre der Gebrauch einer sechskantförmigen oder ähnlich gestalteten Halteklinge und einer entsprechend gestalteten Werkzeugausnehmung. Die größere erforderliche Tiefe und Ausnehmungsfläche schwächt auf diese Weise den normal passenden Bolzendurchmesser für ein bestimmtes Erfordernis, so daß ein Bolzen mit einem größeren Durchmesser benutzt werden muß. Daher würde die Anwendung einer Ausnehmungstiefe über diejenigen hinaus, die in der Tabelle von Fig. 6 angegeben sind im allgemeinen beweisen, daß die fertige Anordnung aus Mutter und' Bolzen nicht brauchbar im Sinne der Normen des Industrial Fastener Institute und anderer Normenvorschriften wäre.

Die Verteidigungsbehörden der Vereinigten Staaten akzeptieren Bolzen mit Werkzeugausnehmungen, welche nicht die begrenzten Ausnehmungstiefen, wie hier angegeben, überschreiten, als Normbolzen, welche den grundlegenden Vorschriften und Baunormen entsprechen. Aus den Spalten I, F und G ist ohne weiteres zu ersehen, daß die Grenztiefen in dem Bereich zwischen Größt- und Kleinstausnehmungstiefe liegen* In dem Code 63^ der U.S. Navy, Bureau of Ships wird hervorgehoben, daß die Tiefe der Werkzeugausnehmung am Bolzen ein kritischer Faktor für die Praxis und die Zulassung ist. Die an Schraubverbindungen mit Bolzen und Mutter zu stellenden Anforderungen

gewinnen hinsichtlich der Bemessungsvorschriften zunehmend ' an Bedeutung.

Wenn die Mutter auf den Bolzen geschraubt wird, müssen eine oder mehrere von folgenden Reibungsvarianten berücksichtigt

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werden: Normale Oberflächenreibung (Plattierung und Beläge, Oberflächenrauhheit, Verbundmaterialhärte, Werkstoffverände- ' rungen, Werkstoffqualitäten, Arten .und Ausführungen von Mutter und Bolzen sowie Kombinationen von Oberflächenbearbeitung und Belägen). Alle normgerechten Klemmmuttern haben veröffentlichte vorherrschende Drehmomente oder Reibungseigenschaften. Es ist auch festgelegt, daß die "natürlichen Drehmomentkoeffizienten" für Bolzen kleinerer Durchmeser höher sind als für größere Abmessungen. Gleichwohl sind diese Unterschiedlichkeiten des "natürlichen Drehmomentkoeffizienten" nicht gleichmäßig wegen der verschiedenen Reibungsvarianten, die vorhanden sein können. ·

In Spalte J der Tabelle von Fig. 6 sind die erforderlichen größten Haltemomente für jeden Bolzendurchmesser angege- ' ben. Das Haltemoment ist definiert als der Betrag der Haltekraft, der erforderlich ist, um den Bolzen beim Festschrauben der Mutter gegen Drehung festzuhalten,und zwar an der Stelle, wo die Reibungskräfte zwischen dem Bolzenkopf und dem angrenzenden Teil den Bolzen spannen. Die in der Tabelle von Fig. 6 angeführten Haltemomente beruhen auf den verfügbaren veröffentlichten Daten von genormten Gegenmuttern, welche den Bundes-, Militär-, ASA-lgormen sowie den britischen Normen entsprechen, soweit diese anwendbar sind. Für alle anderen Reibungsvarianten ist ein lo# iger Toleranzzuschlag vorgesehen. Aus dem Vorstehenden hat sich ergeben, daß die Abmessun-

gen der Breite und Tiefe der Werkzeugausnehmung am Bolzen · und deren Beziehungen für jeweils eine einzige: gerade Aus- ' _:

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nehmung kritisch sind und daß sie in direkter Beziehung stehen zu dem erforderlichen Haltedrehmoment eines jeden Bolzendurchmessers. Das erforderliche Hai te drehmoment ist genauer gesqejb das einheitliche Drehmoment, das durch die Reibung auf den berührten Gewindegängen verursacht wird. Das erforderliche Haltedrehmoment ändert sich mit dem Koeffizienten der Gewindereibung und auch mit dem wirksamen Reibungsradius an den Gewindeflächen. Dieser Radius kann sich ändern vom inneren bis zum äußeren Berührungsradius der Gewindegänge. Er ist speziell bezogen auf den Bolzendurchmesser. Durch wiederholte Versuche wurde bestimmt, daß die Abmessungen der Werkzeugausnehmung für bestimmte Bolzengrößen in direkter Beziehung stehen zum Bolzendurchmesser, um eine entsprechend bemessene Haltewerkzeugklinge aufzunehmen, die das vorgeschriebene Haltemoment an dem Bolzen einhält. Diese Beziehung wurde aus den Kurven von Fig. 8 bestimmt. Sie läßt sich ausdrücken als ein Achtel des Bolzendurchmessers zuzüglich einer Konstanten im Betrage von 0,02 Zoll (siehe Spalte P der Tabelle von Fig. 6).

Die Konstante K im Betrage von 0,02 Zoll läßt sich erklären, indem man das erforderliche Reibungs- und Haltemoment in Betracht zieht; es stellt die Mindestbreite (Dicke) der Werkzeugklinge dar, die ein messbares Haltedrehmoment von 1,153 cmkg (1 inch-pound) oder mehr aufrecht erhält und bei allen Berechnungen als anfänglicher Zusatzfaktor benutzt wird. Die bei diesen Versuchen verwendeten Bolzen waren aus verschiedenen Materialien hergestellt, insbesondere auch aus

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mit Hitze behandelten Stahl mit niederem und hohem Kohlenstoff-

gehalt, mit Hitze behandelten Stahllegierungen und Aluminium, alle in Verbindung mit Stahlbolzen benutzten Muttern hatten etwa 75 % der Härte des Bolzens. Aluminiummuttern besassen 75 % der Härte der Bolzen bis zur gleichen Härte. Die Versuchsergebnisse mit allen benutzten Materialien wiesen eine Toleranz von Io % auf für "alle übrigen Reibungsvarianten".

Die Tabelle von Fig. 6 umfaßt alle Ausnehmungsabmessungen, die auch in Fig. 8 graphisch dargestellt sind. Die Spalte A zeigt den Bolzendurchmesser, die Spalte B das 1 1/2-fache der Steigung eines Grobgewindebolzens und die Spalte C das 2 1/2-fache der Steigung eines Feingewindebolzens. Die Spalte D ist der konstante Faktor, die Spalte E gibt den errechneten Wert von 1/8 des Bolzendurchmessers an. Die Spalten F und G nennen die kleinste und größte Ausnehmungsbreite. Die Spalte H gibt den Bereich der Mindesttiefen an. Die Spalte I nennt die errechneten Größttiefen, die weiter von den begrenzten Ausnehmungstiefen nach Spalte B und C zuzüglich der Abschrägung abhängig sind und die Spalte J ist das erforderliche größte Haltemoment in inchpounds. Die Ausnehmungsmaße sind der Kurve von Fig. 8 zu entnehmen oder können mit Hilfe der folgenden Formeln errechnet werden. Die Tabelle von Fig. 6 verkörpert auch die Zusammenfassung der folgenden Formeln, welche die Verfahren zur Errechnung der Hauptabmaesungen von Werkzeugausnehmungen an Bolzen für alle Bolzendsfächmesser und für Bolzen aus sämtlichen Materialien oder Materialkombinationen

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die geprüft wurden, festlegen.

Die Mindestbreite der Werkzeugausnehmung am Bolzen beträgt 1/8 des Bolzendurchmessers zuzüglich der erwähnten 0,02 Zoll, wie es durch die Kurve 81· angegeben wird. Die größte Breite ist die Mindestbreite zuzüglich 12 % von dieser, wie dies aus der Kurve 83* hervorgeht.

Die Größttiefe der Werkzeugausnehmung am Bolzen ist gleich der Kleinsttiefe der Ausnehmung plus 3o %_t wie dies aus der Kurve 82' hervorgeht. Sie darf aber nicht die Tiefe des 2 1/2-fachen der Steigung für Peingewinde oder-des 1 1/2-fachen der Steigung für Grobgewinde zuzüglich der Abschrägung (der Tiefengrenzwerte der Ausnehmung) überschreiten. Die Mindesttiefe ist gleich der tatsächlichen Ausnehmungs· breite.

Die Kurve von Fig. 8 zeigt einen Vergleich der Tiefe (Kleinst- und Größtwert) der Werkzeugausnehmung am Bolzen mit dem Bolzendurchmesser für das erforderliche Haltemoment. Der Größtwert der Ausnehmungstiefe entspricht annähernd dem zulässigen Größtwert der aus der Gewindesteigung errechneten Tiefe, jedoch ist für größere Bolzen die zulässige Tiefe etxias geringer. Die Mindestbreite der Ausnehmung ist· so angegeben, daß eine Werkzeugschneide von ausreichender Breite, Länge und Festigkeit, das Haltedrehmoment aufzubringen vermag. Die Begrenzung der größten Breite wurde an derjenigen Stelle bestimmt, wo eine messbare Verformung oder Bestätigung am Ende des Bolzens oder an den Ausnehmungen auftrat, so daß die Anordnung weggeworfen werden mußte. Die Breite und damit

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die Festigkeit der Werkzeugschneide muß so gewählt sein, daß sie für mehrere Hundert oder sogar mehrere Tausend Schraubverbindungen ihre Wirksamkeit behält.

In Fig. 3 ist eine Werkzeugausnehmung in Form eines Schlitzes 22 in der freien Endfläche 3o des Bolzens dargestellt, dessen im wesentlichen parallele Seitenwände mit 34 und 35 bezeichnet sind, während die Bodenfläche 36 rechteckig ist und mit den Seitenwänden etwa abschließt und in zwei schräg nach oben gehende Endwände 37 und 38 übergeht. Die Abmessungen des Schlitzes 22 und besonders seine Tiefe D und seine Breite ^Ti sind, wie gezeigt wurde, äußerst wichtig in Verbindung mit der Bauweise und Wirkungsweise der Schraubverbindung gemäß der Erfindung, um die angegebenen Aufgaben zu erfüllen.

Die Tiefe D des Schlitzes 22 kann in gewissen Grenzen schwanken, soll aber nicht tiefer sein als notwendig, um die Seitenwände zu bilden, welche für ein flaches klingenartiges Haltewerkzeug, wie es in gestrichelten Linien 39 angedeutet ist, einen sicheren Angriff ermöglichen, um das vordere Bolzenende gegen Drehung festzuhalten.

Die Badenfläche 36 des Schlitzes 22 kann eben ausgeführt sein, um sich dem geraden Ende des eingreifenden klingenartigen Werkzeugs 39 anzupassen. Die Ecken zwischen den Seitfenwänden 34 und 35 und der Bodenfläche 36 brauchen nicht scharf zu sein, sondern können etwas abgerundet·sein, um das Eingreifen eines Schlag- oder PrägeWerkzeugs in die Ausnehmung 22 bei der Herstellung zu erleichtern. Die Fläche 36 braucht

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nicht eben zu sein, sondern kann auf 'ihrer ganzen Länge und auch auf ihrer Breite gekrümmt oder kurvenförmig ausgebildet sein, so daß es sich allgemein dem Ende des eingreifenden klingenartigen Werkzeugs anpaßt. Die Ausnehmung kann U-förmig oder V-förmig gestaltet sein, so daß die größte Tiefe den vorgeschriebenen Grenzwert der Ausnehmungstiefe nicht überschreitet.' Auch in der Längsrichtung kann die Ausnehmung V-förmig gestaltet sein, aber die durchschnittliche Tiefe soll innerhalb des Bereichs der rundest- und Größtausnehmungstiefe liegen, wie sie in der Tabelle von Fig. 6 angegeben ist.

Die Endwände 37 und 38 des Schlitzes 22 sind als nach oben und außen abgeschrägte Verlängerungen der Bodenfläche 36 gestatet. Solche Endwände ergeben eine Zentriervorrichtung in der Ausnehmung 22 für das eingreifende klingenartige Werkzeug 39· Die Endwände 27 und 38 sind zwar nicht unbedingt notwendig für die Ausführung der Erfindung, eine solche Zentriereinrichtung bildet aber eine vorteilhafte Führung für den Haltewerkzeugeingriff, insbesondere in Verbindung mit der Anwendung' schlagartig angesetzter Schlüssel oder Schraubenzieher.

Die nach außen und oben abgeschrägten Verlängerungen der Bodenfläche 36 sind auch vorteilhaft für ein schlagartiges Prägen der Ausnehmung 22. Da die wirtschaftliche Herstellung von Bolzen die Anwendung von Hilfsmitteln einer Massenproduktion erfordert, wie z.B. Schraubenautomaten, kann es vorteilhaft sein, die Ausnehmung 22 gleichzeitig zu prägen,

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wenn die flache Endfläche 36 durch Prägung mittels einer geeigneten Matritze hergestellt wird. Wenn die Prägematrize so geformt ist, daß eine gerade durchgehende Ausnehmung 60 mit einem Paar von Seitenwänden 6¹I und einer Bodenfläche erzeugt wird, wie es in Flg. 8 und 9 gezeigt ist, so kann eine gewisse ^Gra>tbildung auftreten. Bei der Formung der Ausnehmung 22 mit einer gewissen Qualität der Endflächen mögen diese abgeschrägt oder sonstwie gestaltet sein, wird die Gra^bildung während der Prägung des Schlitzes außerordentlich klein gehalten und der abgeschrägte Endteil 32 bleibt praktisch rund.

Die Schlitzlänge L ist definiert als die Länge der Ausnehmung 22, in die das klingenartige Werkzeug 39 eingreifen kann. Wenn Zentriereinrichtungen an beiden Enden des Schlitzes 22 vorgesehen sind, wird die nutzbare Länge L verkleinert. In Fig. 5 ist die Länge L bestimmt durch die des ebenen Bodens 36. Die Länge L soll hinreichend lang sein, so daß der Abstand, auf welchem die Kraft zum Halten des Bolzensgegen Drehung ausgeübt wird, nicht übermäßig groß wird. Da das Haltemoment direkt proportional dem Abstand der Anlegung der Kraft von der Achse des Bolzens Io ist, ist die Kraft pro Längeneinheit umso kleiner je größer L ist. Demgemäß ist eine möglichst große Schlitzlänge erwünscht. Wie ersichtlich, ist die Lage der Werkzeugausnehmung am Bolzen von Wichtigkeit; sie erfordert, daß die Länge der Ausnehmung gegenüber der Bolzenachse zentriert ist, so daß ihre Ausdehnung nach beiden Richtungen von der Mitte aus gleich oder größer

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ist; als 3/8 des Bolzendurchmessers. Die kleinst zulässige Gesamtlänge beträgt 3/^ des Bolzendurchmessers. Die Mindestlänge und die Lage sind kritisch, da ein vollständiger Eingriff des klingenartigen Haltewerkzeugs in die Ausnehmung am Bolzen notwendig ist. Die sich diagonal gegenüberliegenden Seitenränder der Werkzeugklinge müssen die benachbarten flache Wandungen aufweisenden Seiten der Ausnehmung berühren, so daß der beschriebene Radius gleich oder größer ist als 37 1/2 % des Bolzendurchmessers. Dies bezieht sich direkt auf den Wirkungsradius der Reibung an den Gewindeflächen und den Bolzendurchmesser.

Die Breite der Ausnehmung ist gegenüber der Bolzenachse zentriert, so daß die Längsmittellinie der Ausnehmung nicht von der Bolzenachse um mehr als 12 % der Ausnehmungsbreite abweicht. Die maximale Ablenkung der Haltewerkzeugklinge vom Schaft und die Breitentoleranz (Dicke) erfordern eine genaue Zentrierung der Ausnehmung für einen wirksamen Eingriff.

Die Seitenwände der Werkzeugausnehmung am Bolzen sollen parallel zur Bolzenachse sein. Eine maximale Toleranz von 4 nach außen hin ist für jede Seitenwandung zulässig. Es darf also am oberen Ende der Ausnehmung insgesamt eine Ablenkung nach außen von 8° vorhanden sein, v/erden diese Toleranz und die vorstehend genannten Verhältnisse von Breite und Tiefe nicht eingehalten, so behält die Werkzeughalteklinge keinen richtigen Eingriff in der Werkzeugausnehmung . am Bolzen, xrährend das Anziehen der Mutter stattfindet.

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Im Falle nach außen abfallender Seitenwände bezieht sich die Mindest- und Größtbrelte der Ausnehmung auf den Abstand der Seitenwände am Boden der Ausnehmung. Demgemäß ist für abfallende· Seitenwandungen die Ausnehmungsbreite am oberen Ende der Ausnehmung gleich der Breite der Ausnehmung an ihrem Boden plus dem Zweifachen des Produkts der Ausnehmungstiefe und dem Tangenz des Winkels der Seitenwandneigung. Für eine Neigung jeder Seitenwand um 4 , die maximal zulässige Neigung, ist die Ausnehmungsbreite am oberen Ende der Wandung annähernd gleich 1,14 mal der Ausnehmungsbreite am Boden, wobei eine Ausnehmungstiefe vorausgesetzt ist, die annähernd gleich der Ausnehmungsbreite ist.

Wenngleich die Seitenwände im Idealfall parallel sein sollen, so darf doch die Ausnehmungsbreite vom einen Ende zum anderen hin innerhalb der Größt- und Kleinstwerte f-'ir die Breite, wie in der Tabelle von Fig. 6 angegeben, etx^as schwanken; das kürzeste Tiefenmaß der Ausnehmungsseitenv/ände muß gleich oder größer sein als der Kleinstwert der Ausnehmungsbreite .

Statt einen einzelnen Schlitz am vorderen Bolzenende zu verwenden, können auch mehrere Schlitze vorgesehen sein. Wie in Fig. 11 angegeben, können zwei Schlitze loo und 1ί>1 in Kreuzform angeordnet sein, und zwar mit oder ohne zentrale Erweiterung Io5, oder es können, vrie in Fi ?r. 12 angegeben, drei Schlitze Io2, Io3 und Io4 in Sternform angeordnet sein, und zwar mit oder ohne Mittenerweiterung Io6.

Eine kreuzförmige Werkzeugausnehmung am Bolzen (Fig. 11)

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wird dadurch hergestellt, daß zwei gerade Werkzeugausnehmungen am Bolzen gebildet werden, so daß die Hittellinien jeder von beiden senkrecht zueinander liegen und sich in der Bolzenmitte schneiden. Die Ausnehmungstiefe muß den Angaben der Tabelle von Fig. 6 entsprechen. Die Ausnehmungsbreite muß gleichfalls den Angaben der Tabelle von Fig. 6 entsprechen mit der Ausnahme, daß sämtliche Werte um 25 % reduziert werden können. Dies ist leichtzu verstehen, da das Werkzeug, das zwei sich kreuzende Klingen auf v/eist, eine geringere Mindestklingendicke erfordert und da das am Bolzenende verbleibende Material weniger ist und infolgedessen eine . geringere Ausnehmungsbreite oder mehr Material erfordert. Ferner sollen die gesamten (kombinierten) Ausnehmungslängen der kreuzförmigen Ausnehmungen gleich dem Bolzendurchnesser und vorzugsweise größer als dieser sein. Schließlich soll jede Ausnehmung auf die Bolzenachse zentriert sein, und zwar sowohl hinsichtlich der Längsausdehnung als auch hinsichtlich der Breite. Hierfür gelten die vorstehend genannten Toleranzen.

« Eine unterbrochene gerade WerkzeugausnehnunK am 3olzen wird dadurch hergestellt, daß eine kreisrunde rinnenförmige konische oder sonstige lüttenausnehmun- wie Io5 oder Io6 im Bereich der Bolzenachse hergestellt wird. Eine solche Hittenausnehmun^ kann entweder in Verbindung mit einer einzigen oder nit mehreren Werkzeugausnehmungen am Bolzen, wie in Fir. 11 und 12 ?9zeic;t, angewendet werden. Eine solche lüttenausnehnunr begünstigt die Zentrierung der Werkzeu~-

if:e, die dann gewöhnlich eine der ^ittenausnehnun- ent-909881/0751

sprechende Mittenverdickung aufweist. Die Mittenausnehmung der unterbrochenen schlitzförmigen Ausnehmungen unterliegt den gleichen Vorschriften für die Tiefenbemessung wie in der Tabelle von Pig. 6 angegeben. Die Mittenausnehmung für einen Schlitz oder ein Kreuz von Schlitzen ist in ihren Außenabmessungen dahingehend beschränkt, daß sie innerhalb eines um die Bolzenachse zentrierten Kreises liegen soll, dessen Radius 1/4 des Nennaußendurchmessers des Bolzens nicht überschreiten soll. Alle übrigen Ausnehmungsabmessungen sollen den Angaben der Tabelle von Fig. 6 entsprechen.

Im Falle einer kreuzförmigen Ausnehmung mit einer zentralen Erweiterung, wie in Pig. 12 gezeigt, soll die Mittenausnehmung etwa 1/4 des normalen Außendurchmessers des Bolzens, der mit einer einzelnen unterbrochenen schlitzförmigen Ausnehmung versehen ist, entsprechen. Ferner soll die Mindestlänge für jede Ausnehmung etwa die Hälfte des ilennwerts des Außendurchmessers .des Bolzens betragen, damit dem Erfordernis genügt wird, daß die kombinierte Länge mindestens gleich dem Bolzendurchmesser ist. Die Mindestausnehmungsbreite solle die Hälfte derjenigen betragen, die für einen einzelnen graden Schlitz angegeben 1st und . die maximale Ausnehrauagsbreite soll etwa 3/4 derjenigen be-

^ tragen, die für eine einzelne gerade Ausnehmung angegeben

oo ist.

-* Bei der praktischen Anwendung wird der Gewindebolzen

° genauso wie ein "Blind"-Bolzen angezogen, d.h. von seinem _^ vorderen freien Ende her. Genauer gesagt, der Bolzen wird gegen Drehung mit einer V/erkzeu^klinge festgehalten, die

1 ς 7 R ? Q 7

Ια die Ausnehmung an seinem vorderen Ende eingreift und die Mutter wird auf den Bolzen wie üblich aufgeschraubt, genauso als wenn der Bolzen von seinem Kopf aus gegen Drehung festgehalten würde.

Die Erfindung betrifft auch das Lockern einer Mutter bzw. das Auseinanderbauen einer Schraubverbindung. Dies geschieht durch die gleichen Hilfsmittel wie das Anziehen der Verbindung mit Ausnahme davon, daß die Nut in Gegenrichtung gedreht wird, während der Bolzen gegen Mitdrehen mit einem klingenartigen Haitewerkzeug festgehalten wird, das in die Vterkzeugausnehmung am Bolzen eingreift. Alle vorstehend beschriebenen mechanischen Einrichtungen sind in gleicher Weise für das Auseinanderbauen einer Schraubverbindung anwendbar.

Es wurde somit eine Schraubverbindung beschrieben, die gegen Drehung vom vorderen Bolzenende aus festgehalten wird, während die Mutter angezogen wird. Das vordere Ende des Bolzens besitzt eine Einrichtung, die das Eingreifen eines Werkzeugs in seine Endfläche ermöglicht, welche im gleichen Arbeitsgang mit der Prägung der Bolzenendfläche hergestellt werden kann. Die Endfläche des vorderen Bolzenende^ hat das gleiche Profil wie ein gewöhnliches Gewindebolzenende. Demgemäß wurde mit der Erfindung eine verbesserte Befestigungseinrichtung geschaffen, die sämtlichen Zwecken' genügt und sämtliche Vorteile bietet, wie sie vorstehend auseinandergesetzt wurden.

Die Möglichkeiten zur Anwendung und Ausführung der Erfindung beschränken sich jedoch nicht auf die hier im einzelnen beschriebenen und dargestellten Besonderheiten. Diese sollen lediglich das Wesen der Erfindung erläutern.

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Claims

Patentansprüche

1. Befestigungsvorrichtung,.bestehend aus. einer Kopfschraube mit einer bestimmten Bolzenlänge und einer mit Angriffsmöglichkeiten für einen Schraubenschlüssel od. dgl. versehenen Mutter, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Bolzens der Kopfschraube mit Angriffsmögliehkeiten für ein VJerkzeug, beispielsweise mit einem Schlitz zum Ansetzen eines Schraubenziehers, versehen ist.

2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der zum Ansetzen eines Schraubenziehers dienenden schlitzförmigen Ausnehmung mit etwa parallelen Seitenwänden in der in das Bolzenende begrenzenden, im wesentlichen ebenen Endwand des Bolzens zwischen dieser Endwand und einer zur Bolzenachse senkrechten redachten Ebene angeordnet ist, die sich 2 1/2 volle ^evrtncieg&np-e (Peingewinde) entfernt von der Endwand des Bol^ihs befindet*

3. Beiestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der schlitzförmigen Ausnehmung zwischen der Endwand und einer gedachten Ebene senkrecht zur Bolzenachse liegt, deren Entfernung von der Endwand 1 1/2 vollen Gewindegangen (Grobgewinde) entspricht.

4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der schlitzartigen Ausnehmung mindestens gleich der wirksamen Breite der Ausnehmung ist. .

5. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch * gekennzeichnet, daß die Seitenwände der schlitzförmigen Aus-

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nehmung eine !!indestentfernung voneinander haben, die der folgenden Formel entspricht:

l/min = 1/3 D + K, wobei Wmin = llindestbreite der Ausnehmung, am Boden gemessen, D = .Bolzenkörperdurchmesser, K = eine Eonstante im 3etra? von 0,02. ■

6. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Abstand der Seitenvrände der schlitzförmigen Ausnehmung folgender Formel entspricht:

W (max) = 1,12 (1/3D + K), wobei V/ (max) = größte Breite der Ausnehmung,

am Boden gemessen, D = Bolzenkörperdurchnesser K = eine Konstante im 3etrac von 0,o2.

7. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gelcennzeichnet, da^ die Tiefe der Ausnehmung mindestens gleich der Breite der Ausnehmung ist.

8. Befestigungsvorrichtung nach einen der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehr.uncstiefe nicht größer ist als das 2 1/2-fache der Peingewindeganshöhe plus der axialen Länge eines etwaigen ab ge schrägten Teiles syrischen dem letzten Gewindesanr und der Endfläche des Bolzenendes.

9. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5-7j dadurch gekennzeichnet, da3 die Ausnehnun.^stiefe nicht größer ist als das 1 1/2-fache der Grob^evfinde^an^höhe plus der axialen Länge eines etwaigen abgeschrägten Teils zwischen , dem letzten Gewinde sang und der Endfläche des 3olzenendes. '■

10. Befestirungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Entfernung des Bodens der Ausnehmung von der Bolzenendfläche einer Größttiefe nach folgender Formel entspricht:

D (max) =1,3 (l/SD + K), worin D (max) = maximale Tiefe der Ausnehmung, D = Dizenkörperdurchmesser,

K = einer Konstanten im Betrag von 0,02 und daß die Ausnehmung eine Mindesttiefe, die gleich ist der Breite der Ausnehmung, aufweist.

11. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5-lo, dadurch gekennzeichnet, daß die neigung der annähernd parallelen Seitenwände der schlitzartigen Ausnehmung von innen nach außen nicht mehr als 4° beträgt, so daß die Schlitzbreite in Bereich der Endwandunf? nicht mehr beträgt als höchstens 1,1¹I der größten Schlitzbreite W_x, am Boden gemessen.

12. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Seitenwände der Ausnehmung voneinander so weit entfernt sind, daß eine "axirrial-" und riinimalbreite nach folgenden Formeln eingehalten wird:

Vi (min) = 1/3D + K, worin 17 (min) die Kleinstbreite der Ausnehmung, D der Durchmesser des Bolzenkörpers und K eine Punktion des e.rforderlichen Haltedrehr.oments, dessen Wert annähernd 0,02 für ein genormtes erforderliches Haltemoment beträgt und um einen Prozentsatz zu- und abnimmt, der den Prozentsatz nicht überschreitet, um welchen das erforderliche Haltemoment sich von dem genormten Haltemoment unterscheidet, um auf diese './eise es der schlitzartigen Ausnehmung zu ermög-909881/0751

lichen, ein Werkzeugende (Schraubenzieher) aufzunehmen, welches mindestens das angelegte erforderliche Ilaltemoment übertragen kannj und wobei ^T:J (max) = A W (min), worin W (max) die Größtbreite der Ausnehmung, an deren Boden gemessen, und A die Punktion der Scherfestigkeit des Materials ist, aus dem der. Bolzen besteht und deren Wert annähernd 1,12 für ein genormtes 3olzenmaterial hoher Festigkeit beträgt und um einen Prozentsatz zu- bzw. abnimmt, der nicht den Prozentsatz überscWrei- \ tet, um welchen die Scherfestigkeit des Bolzenmaterials sich von dem genormten Bolzenmaterial unterscheidet.

13. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste Tiefe gleich der Breite der Ausnehmung ist.

14. Befestigungsvorrichtung; nach Anspruch 13, dadurch

■ gekennzeichnet, daß die Ausnehmung eine Größttiefe D (max) j gleich 1,3 W (min) hat, worin D (max) die Größttiefe der Ausnehmung, bis zu deren Boden gemessen, 1st»

15. Befestigungsvorrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breitenabmessung der Ausnehmung zwischen einem Mindestwert, der ausreicht, um ein kaltewerkzeug von einer Dicke aufzunehmen, die genügt, um einem bestimmten Haltemoment standzuhalten, und einem Größtwert gewählt ist, bei dem noch genügend Material auf jeder Seite j der Ausnehmung verbleibt, um das Haltemoment aufnehmen,zu können, wobei die Tiefenabmessung zwischen einem Mindestwert, der gleich der Breite der Ausnehmung ist, und einem Größtwert gewählt ist, der nicht die Tiefe überschreitet, bei

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der die Ausnehmung das Haltenoment ohne Gradbildung aushält.

16. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch geekennzeichnet, daß die Endvrand mit zvrei unterbrochenen schlitzartigen Ausnehmungen versehen ist, die rechtwinklig zueinander verlaufen und deren Ilittellinien sich auf der Bolzenachse kreuzen und daß im Bereich der Bolzenachse eine das Schlitzpaar unterbrechende Hittenausbildun^ vorgesehen ist, wobei die Mindestlänge jeder dieser Ausnehmungen gleich der Hälfte des Bolzenkörperdurchmessers und die Größt· länge jeder der beiden Ausnehmungen gleich 3M des Bolzenkörperdurchmessers ist.

17. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der Ausnehmungen ©inen Mindestabstand voneinander haben, der eine Breite nach der folgenden Formel ergibt:

W (min) s 1/2 (1/8D + K), worin Vi (min) = iiindestbreite der schlitzartigen Ausnehmung D = Bolzenkörperdurchmesser und K s. einer Konstanten im Betrag von 0,02.

18. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch· 16 und IT* dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände jeder der Ausnehmungen einen Höchstabstand haben, der eine Breite nach

Ί folgender Formel ergibt: :

W (max) = 3/4 (1/8D + K), worin - ■■ W (max) - Größtbfeeite der Ausnehmung, gemessen an der

Bodenwand
D = Bolzenkörperdurchmesser und ~ ■ \

K * einer Konstaafeen im Betrag von 0,02. 909881707 51

19. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 16, 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, -daß die :^Tindesttiefe der Ausnehmungen gleich der Ausnehmuncrsbreite ist.

20. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 dis Enduandunß mit zv;ei nicht unterbrochenen schiltzartiRen Ausnehmungen versehen ist, die rechtwinklig zueinander verlaufen, sich in Bereich der Achse des Bolzenkörpers schneiden und deren Breite durch folgende Grenzwerte festgelegt ist:

W (max) =1,12 M (nin)

W (min) = 0,34 (1/^D + K), v/orin •i (min) = lindestausnehnun^sbreite an "Joden der Ausnehmung W (max) = Gröiätausnehnungsbreite an I3oden der Ausnehnun^

D = Bolzenkörperdurchr.iesser

K = eine Konstante ir. Bötrar* von ^,02,

wobei die :ilndesttiefe jeder Ausnehmung ~leich der Breite der Ausnehmung ist.

21. 3efestigungsvorrichtuns nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß der "indestbetraf; der zusannsnresetzten Längen der Ausnehmungen rrleich den BolzenkörperdurchrAesser ist. "*

22. 3efestiguno;svorrichtun.r nach Anspruch 21, dadurch ge kennzeichnet, dsua die Ilindestlänsce jedes ochlitzes cl der Hälfte des 3olzenkörperdurchnessers ist.

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