DE1775136A1

DE1775136A1 - Befestigungsglied

Info

Publication number: DE1775136A1
Application number: DE19681775136
Authority: DE
Inventors: Tritt Paul Gene
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1967-08-01
Filing date: 1968-07-09
Publication date: 1971-05-27
Also published as: GB1244034A; FR1581751A; US3443473A; NL6810765A

Description

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'j.¹ he B.j?¹. Goodrich Company
Akron, Ohio, V.St.A.

Befestigungsglied

Die Erfindung betrifft ein Befestigungsglied und inabesondere einen verbesserten Hohlniet, der vornehmlich bei Iagenfürmigen Konstruktionen verwendbar ist.

Geschichtete Täfelungen mit zwei Metall- oder Glasfaserverkleidungen, die mit den gegenüberliegenden Flächen eines dickeren, festen ochaumkorpers verbunden sind, werden für die Bildung von bänden und Böden von Flugzeuginnenräumen verwendet. Diese Täfelungen erfordern zahlreiche üefestigungsglieder, um eine Befestigung von Teilen an den Täfelungen oder von. den Täfelungen selbst an Bauteilen zu ermöglichen. λ

Juin bekannter Typ eines Hohlniets ist ein zweiteiliges, dehnbares Befestigungsglied. Diese Befest:gungsglieder haben allgemein eine ?lanschhülse und einen Einsatz mit einem Außendurchmesser, der größer als der Innendurchmesser der Hülse ist. Diese Art Glieder wird angebracht, indem die Hülse in eine Bohrung im //erkatück gesetzt wird, wobei der Flanschkopf bündig an dem Werkstück anliegt. Dann wird der "Kinsatz in daa flanschlose Ende der Hülse gezogen, um diese:·! hülsenende auszudehnen. L)Le Ausdehnung der Hülse läßt das Werkstück zwischen dem Flanschkopf auf

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der einen Seite und der aufgetriebenen Hülse auf der andern Seite eingespannt werden.

Eine zweite Art von Nieten, die der vorliegenden Erfindung näherkommt, ist ein einteiliger Stauchniet wie der in dem USA-Patent 2 188 422 beschriebene. Diese einteiligen Niete haben im allgemeinen einen mit einem Flansch versehenen, rohrförmigen Körper mit einem dünnen, runden V/and-

P teil, der nach außen zusammenklappbar ist, wenn der riiet unter axialen Druck gesetzt wird. Das Zusammendrücken des dünnen Wandteils bewirkt eine Materialausbauchung mit einem Durchmesser, der größer als der ursprüngliche Durchmesser des rohrförmigen Körpers ist. Bin typischer, zusammendrückbarer Niet wird angebracht, indem sein rohrförmiger Körper in eine Bohrung in dem Werkstück geschoben wird, bis sich der Flansch an das Werkstück legt. Der dünne, runde, zusammendrückbare Abschnitt des rohrförmigen Körpers ist dazu bestimmt, an der Rückseite des Werkstücks zu sitzen, wenn der Met vollständig eingeführt ist. Der Flanschkopf des Niets wird dann gegen das V/erk-

" stück gehalten, während ein Stauchwerkzeug einen axialen Druck auf den rohrförmigen Körper ausübt. Diese Axialkraft ließ den schwächeren, dünnen, runden Abschnitt sich außen an der Seite des Werkstücks ohne Flansch konzentrisch zusammendrücken und die runde Materialausbauchung biihdin. Infolgedessen wird der Niet an dem Werkstück von dem Flansch auf der einen Seite und dem zusammengedrückten Material auf der gegenüberliegenden Seite gehalten.

Sowohl der zweiteilige, dehnbare als auch der einteilige zusammendrückbare Niet bieten ein ausgezeichnetes Mittel

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für ein schnelles und geeignetes Anbringen von Befestigungsrliedern an. einem starren Yierkstück oder einer Anzahl starrer 'Jerkstücke. Jedoch haben diese bekannten Befestigungsmittel noch nicht die voll befriedigende Form eines Befestigungsglieds für schichtenförmige oder .;abenkonstruktionen.

üin I^vangel dieser bekannten Befestigungsglieder liegt darin, daß keins die tiittel für eine pfeilerartige Abstüt- ' M sung gegenüberliegender Verkleidungen bei einer mehrschichtigen Bauweise bietet. 'Während die bekannten Befest igungsglieder einer trennung der Konstruktion Widerstand leisten, widerstehen sie nur wenig komprimierenden Kräften, die bei einer mehrschichtigen 3auweise auftreten können.

Uin weiterer Nachteil der bekannten Befestigungsglieder ist der, daß sie die gegenüberliegende Verkleidung der mehrschichtigen Bauart nicht wirkungsvoll erfassen. Deshalb können die Befestigungsglieder keinen genügenden Widerstand gegen Verdrehen und Abscheren leisten. Außerdem unterwirft die mangelnde Fähigkeit dieser Befestigungsglieder, die Verkleidungen mehrschichtiger Konstruktionen fest zu erfassen, beim Anbringen das eingesetzte Befestigungsglied einem merklichen Zurückschnellen durch die Verkleidungen der Konstruktionen. Diese Tatsache ist bei Jchichtbauweisen mit G-lasfaserverkleidungen von großer Bedeutung, bei welchen die Rückschnelleigenschaften der Glasfasern äußerst störend wirken.

Das bisherige Einsetzen eines einstückigen, zusammendrückbaren Befestigungsglieds in einer Lehrschichtkonstruktion

erfordert das vorgerige Kräuseln einer Verkleidung, um das bündige Anbringen des Kopfes vor dem Stauchen des Befestigungsglieds zu sichern. Die sich zusammendrückende und wölbende V.^rand des bekannten, einstückigen, zusammendrückbaren Befestigungsglieds vermindert die Anwendbarkeit dieser Befestigungsglieder in Fällen, in denen ein bündiges Anbringen auf beiden Seiten einer Mehrschichtkonstruktion gewünscht wird, weil das Ausbauchen des Materials üblicherweise außerhalb der Wände der Konstruktion erfolgt.

Nach dem Einsetzen des verbesserten Hohlniets gemäß der Erfindung in eine Mehrschichtkonstruktion bewirkt er eine ausgesprochene Pfeilerabstützung zwischen den gegenüberliegenden Verkleidungen der Schichtbauweise. Dieses Merkmal verringert wesentlich eine nachfolgende Verformung der Schichtbauweise, die auftreten könnte, wenn die Konstruktion an einem zweiten Glied oder ein zweites Glied an einer Mehrschichtkonstruktion befestigt wird. Außerdem wirkt diese Pfeilerabstützung im Sinne einer Verstärkung der nicht abgestützten Teile der Flächen auf der Mehrschichtkonstruktion und verringert damit die Wirkung zusammendrückender Kräfte auf den gesamten bauteil.

Das verbesserte Befestigungsglied gemäß der Erfindung bewirkt weiter ein einwandfreies Erfassen einer oder beider Verkleidungen außen an der Mehrschichtkonstruktion. Wenn das Befestigungsglied an der äußeren Verkleidung der Konstruktion angebracht wird, wird es zu einem drehbeständigen Zubehör in der Mehrschichtkonstruktion mit das Drehmoment aufnehmenden Eigenschaften. Daher können äußere Gegenstände ohne weiteres an der Mehrschichtkonstruktion

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mittels eines Befestigungsglieds mit Gewinde ,";emäß der Erfindung angebracht werden.

Das angebrachte Befestigungsglied verleiht außerdem der Konstruktion eine ausgezeichnete Festigkeit gegenüber Scherkräften, welche zwischen den Schichten oder zwischen den Schichten und einem zweiten,angefügten Bauteil auftreten können.

Der verbesserte Niet ermöglicht ein glattes Anbringen des ^ nietförmigen Befestigungsglieds an einer oder beiden Flächen der Mehr-schichtkonstruktion ohne Ansenken oder Kräuseln dieser Flächen vor dem Stauchen des Niets.

Erfindungsgemäß werden die erwähnten erfinderischen Merkmale von einem einstückigen Hohlniet mit rohrförmigen Schaft- und Kopfteilen und einer dünnen, runden Stauchzone verwirklicht. Die Stauchzogne des Befestigungsglieds besitzt einen Wandteil mit konzentrisch zunehmender Wandstärke von einem dünnen Wandteil bis zum Nietkopf. Die Stauchzone ist für die axiale Verschiebung des vorstehenden Kopfs in den Sitz in einer Mehrschichtkonstruktion λ geeignet, um die Stauchzone zur Bildung eines i^aterialflusses von sich wölbendem Material unmittelbar unter einer der Verkleidungen der Mehrschichtkonstruktion zu veranlassen·

Die nachfolgende Beschreibung erläutert zusammen mit der Zeichnung drei Ausführungen des nietförmigen Befestigungsglieds entsprechende der Erfindung. In der Zeichnung ist

Fig. 1 ein Schnitt durch einen Einstufenniet in einer Mehrschichtkonatruktion unmittelbar vor dam Einsetzen oder Stauchen,

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Pig. 2 ein Schnitt durch den Einstufenniet der Pig. 1 in seiner eingesetzten oder gestauchten Lage,

Pig. 3 ein Schnitt durch einen Zweistufenniet vor dem Einsetzen oder Stauchen in einer zweiten Mehrschichtkonstruktion,

Fig. 4 ein Schnitt durch den Niet der Pig. 3 in seiner

eingesetzten oder gestauchten Lage und

^ Fig. 5 eine dritte Art eines Zweistufenniets mit Gewin-

de, der in seiner Einsatz- oder Stauchlage in einer Mehrschichtkonstruktion gezeigt ist.

In Fig. 1 ist das Befestigungsglied 10 in einer mehrschichtigen Füllung 11 gezeigt, die zwei Aluminiumverkleidungen 12 und 14 hat, welche mit den gegenüberliegenden Flächen eines festen Vinylschaumkörpers 16 verbunden sind.

Der Niet 10 hat einen rohrförmigen Körper 18 und einen Planschkopf 20. Die Unterseite des Kopfs 20 ist vorteilhaft glockenförmig, um ein glattes Versenken des Kopfs 20 beim Einsetzen zu erzielen. Die Bohrung des Befestigungs- ^ glieds 10 hat einen zweifach angesenkten Teil, der einen Absatz 22 bildet. Der dünne V/andteil des Befestigungeglieds 10 zwischen dem Absatzteil 22 under Unterseite des Kopfs 20 wird im allgemeinen als die Stauch- oder Zusammendrückzone A des Niets bezeichnet.

Der Innendurchmesser des Niets 10 dieser dünnen Wandstauchzone A ist gleichbleibend. Der Außendurchmesser des Niets 10 in dieser Stauchzone A hat jedoch einen allgemein gleichmäßigen, dünnen Viand teil 26 unmittelbar an dem Absatz 22. Der Außendurchmesser des übrigen Teils der Stauchzone A nimmt konzentrisch allmählich von dem gleichmäßigen, dün nen Wandteii 26 zu und bildet den allmählich dicker werden-

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den, verstärkten Randteil 28 der Stauchzone A.

Der rohrförmige Körper 18 des IJiets 10 endet in einer Anlage-Endfläche 30. Diese Endfläche 30 legt sich an die nicht außen liegende Seite der unteren Verkleidungsplatte 14 beim Anbringen des Niets 10. Der Durchmesser des engen Bohrungsteils 29 des Niets 10, der in Fig. 1 gezeigt ist, wird von der Größe des Stauchwerkzeugsschafts oder des zu verwendenden, gewünschten Befestigungsteils bestimmte _Λ

Die obere Verkleidung 12 der I-iehrschichtkonstruktion 11 hat eine Öffnung 32. Es hat sich gezeigt, daß die Festlegung eines Durchmessers der Öffnung 32 auf etwa die gleiche Größe wie des größten Durchmessers des schrittweise zunehmenden Viand teils 28 einen ausgezeichneten Materialfluß beim Stauchen des Niets 10 und Ausfüllen der Öffnung 32 nach vollendendem Einsatz ergibt. Der Durchmesser der Öffnung in dem Schaumkörper 16 kann dem der Öffnung 32 in der Verkleidung 12 gleich sein. Die Öffnung 34 in der gegenüberliegenden Verkleidung 14 muß aber einen kleineren Durchmesser als die Öffnung 32 in der Gerkleidung 12 haben. Es ist vorteilhaft, daß der Durchmesser dieser öffnung 34 | gleich dem der Bohrung 29 ist, um eine vollständige Berührung zwischen der Endfläche 30 des Niets 10 und der unteren Verkleidung 14 zu bewerkstelligen.

Die erste Maßnahme beim Einsetzen des Niets 10 in die Schichtkonstruktion 11 ist das Einführen des Niets in die in Fig. 1 gezeigte Stellung. In dieser Stellung ist das jinde 30 des Niets 10 unten an die untere Verkleidungsplatte 14 gelegt, und der Kopf 20 sitzt über der oberen Verkleidungsplatte 12. Die Abmessungen des Niets 10 sind '

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derartig, daß der Mittelteil der Stauchzone A ungefähr in einer Linie mit der Öffnung 32 der oberen Verkleidung 12 liegt.

Ein wesentlicher Unterschied dieser Art Befestigungsglieder 10 gegenüber bekannten, zusammendrlickbaren Befestigungsgliedern besteht darin, daß der Flanschkopf 20 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung vor dem Stauchen Abstand von der oberen Verkleidung 12 hat. Allgemein halten die üblichen Befestigungsglieder den Kopf fest, während der Körper des Befestigungsglieds verschoben wird, um es zu stauchen. Dagegen bleibt der Endteil 30 dieses Niets 10 im wesentlichen stehen, während der Kopf 20 nach unten gezogen und damit das zusammengedrückte Material gezwungen wird, sich unter dei oberen Verkleidung 12 auszubauchen·

Bin Stauchwerkzeug wird benötigt, um das Stauchen des Niets 10 in der Täfelung 11 auszuführen. Diese Stauchwerkzeuge sind ohne weiteres verfügbar und allgemein bekannt, und jede beliebige Zahl von verschiedenen Werkzeugen kann verwendet werden. Doch sollte zu den Grundelementen dieser Werkzeuge ein untererAmboß und ein axial verschiebbarer oberer Amboß gehören. Der untere Amboß wird an die untere Verkleidung 14 gehalten, um das untere finde des Niets 10 zu halten. Ein oberer Amboß wird dann an den Kopf 20 des Niets 10 gesetzt.

Um das Stauchen auszuführen, wird deruntere Amboß festgehalten, während der obere Amboß nach unten in Fig. 1 gezogen wird, wodurch entgegengesetzte Druckkräfte auf den Niet 10 ausgeübt werden. Diese axialen Druckkraft· las sen die dünnwandige Stauchzone A sich nach außen zueammen-

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falten, wobei die Faltung an dem dünnen Wandteil 26 beginnt. Bei diesem Stauchen des Niets 10 wirkt der Wandteil -28 zunehmender Stärke der Zone A mit der Öffnung 32 der Verkleidung 12 so zusammen, daß gleichzeitig die Umfangsränder der Verkleidung 12 abgebogen und das sich ausbauchende Material der Stauchzone A in eine Lage unmittelbar unter der oberen Verkleidung 12 gelenkt werden. Dieses Zusammendrücken wird weitergeführt, bis der Niet die in Fig. 2 gezeigte Lage völligen Zusammendrückens erreicht, in welcher der Kopf 20 des Niets 10 vollständig in die Verkleidung 12 eingesenkt ist. Gemäß Fig. 2 ist die Stauchzone A nach außen ausgebaucht und bildet unmittelbar unter der oberen Verkleidung 12 einen zunehmenden Materialaußendurchmesser. Das vernietet den Rand der Öff-

nung 32 der oberen Verkleidung zwischen dem sich bauchenden Material und der Unterseite des Kopfs 20. Außerdem erübrigt die sich ergebende Abbiegung der Verkleidung 12 beim Stauchen des Niets 10 jede Notwendigkeit eines vorherigen Kräuseins der Verkleidung. Bs ist ersichtlich, daß dieser eingesetzte Niet 10 nun fest die obere Verkleidung 12 erfaßt und eine pfeilerartige Stütze zwischen den Verkleidungen 12 und 14 in dem vom Niet berührten Bereich gebildet wird.

Fig. 2 zeigt weiter strichpunktiert beispielsweise die Befe stigung eines nicht näher erläuterten Teils 36 an der geschichteten Täfelung 11 durch eine Schraube 38.

Eine zweite Art Befestigungsglieder nach den Grundzügen der Erfindung ist in Fig. 3 und 4 wiedergegeben. Dieses Befestigungsglied 40 hat Einstufen-Stauchelemente ähnlich

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den bei dem Niet 10 beschriebenen und ist in Verbindung mit einer Täfelung 41 gezeigt, die obere und untere Verkleidungen 42 und 44 hat, welche glasfaserverstärkte, mit den gegenüberliegenden Seiten eines Schumkörpers 46 verbundene Epoxyplatten sind.

Der Niet 40 hat einen rohrförmigen Körper 48 mit einem Flanschkopf 50. Der rohrförmige Körper hat eine Stauchzone B und eine Absatzbildung 52. Die Stauchzone B hat weiter einen gleichmäßigen, dünnen Wandteil 56 und einen schrittweise in der Stärke zunehmenden Wandteil 58.

Der Niet 40 hat weiter einen nachbrennerartigen Ansatz 60, der über die untere Verkleidung 44 ragt. Die untere Öffnung 64 in der Verkleidung 44 hat einen größeren Durchmesser, als der Außendurchmesser des nachbrennerartigen Ansatzes 60 ist, um das lockere Einsetzen des Ansatzes 60 in der unteren Verkleidung 44 zu gestatten·

Dieser nachbrennerartige Ansatz 60 ist so gestaltet, daß seine äußeren Enden gespreizt werden können, um das unbedingte Halten der unteren Verkleidung 44 in der in Fig. 4 gezeigten Weise zu sichern.

Das Einsetzen des Niets 40 in die Täfelung 41 wird vorteilhaft gleichzeitig vollzogen, indem die gegenüberliegenden Enden des Niets 40 mit einem geeigneten Druckwerkzeug axial zusammengedrückt werden. Der Niet 40 wird in die [Täfelung 41 mit dem Ende desrohrförmigen Körpers in. Anlage an der Innenfläche der unteren Verkleidung 44 eingesetzt, wie Fig. 4 zeigt. Die relativen Festigkeiten der Stauchzone B und der Enden des Ansatzes 60 werden

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vorteilhaft vorher bestimmt, um sicherzustellen, daß beim Belasten der gegenüberliegenden Enden des Niets 40 das anfängliche Spreizen des Ansatzes 60 einsetzt, ehe der Kopf 50 sich in die obere Verkleidung legt.

Diese Sinsetzarbeit erlaubt dem Ansatz 60 ein bündiges Vernieten der unteren Verkleidung 44 und damit eine vollständige Abstützung des Druckwerkzeugs an der unteren Verkleidung 44. ^

Fig. 4 zeigt ebenfalls beispielsweise die Befestigung eines Trennteils 66 an der Täfelung 41 mittels einer Schraube 68.

In Pig. 5 ist ein weiterer, abgeänderter Niet 70 gezeigt, der in völlig gestauchtem oder eingesetztem Zustand in einer Schichttäfelung 72 sitzt. Dieser Niet 70 gleicht dem Niet 40 darin, daß er ein zweistufiges Stauchen braucht, um fest beide Verkleidungen der Mehrschichtkonstruktion zu erfassdn. Der untere Bohrungsteil des Niets 70 hat jedoch Gewinde 74 zur Aufnahme eines G-ewindeniets in der Täfelung 72, um ein nachfolgendes Befestigen eines anderen Teils an der Täfelung 72 zu gestatten. "

Es können noch weitere Abänderungen der Konstruktion im Rahmen der beigefügten Ansprüche vorgenommen werden.

Claims

Ansprüche :

1. Befestigungsglied mit einem rohrförmigen Körper und einem Planschkopf sowie einer ringförmigen Stauchzone, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchzone (A, B) einen dünnen, ringförmigen Wandteil (26, 56) und einen konzentrischen, kegelförmigen Wandteil (28, 58) hat, der sich von dem dünnen Wandteil mit zunehmender Wandstärke erstreckt, wobei die Stauchzone sich in dem dünnen Wandteil beginnend und danach in dem kegelförmigen Wandteil entsprechend dem axialen Zusammendrücken des Befestigungsglieds (10, 40) ausbauchen kann.

2. Befestigungsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsglied (40) zusätzlich eine zweite Stauchzone hat, die sich axial von dem nicht mit einem Flansch versehenen Ende des rohrförmigen Körpers (48) erstreckt und einen dünnen Ringansatz(60) umfaßt, der sich radial spreizen kann, um einen Teil zwischen dem gespreizten Ansatz und dem Ende des rohrförmigen Körpers zu erfassen.

3. Befestigungsglied nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Körper (18, 48) einen Gewindeteil (74) in dem nicht zu stauchenden Teil des Körpers hat.

4. Zusammendrückbares Befestigungsglied mit einem rohrförmigen Körper und einem Planschkopf an dessen einem Ende sowie einer Stauchzone am Umfang nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Stauchzone (A, B) einen ersten Wandteil (26, 56) von allgemein gleicher Wandstärke und einen zweiten Wandteil (28, 58) von schrittweise zunehmender Wandstärke hat, sodaß ein Axialdruck auf das Befestigungsglied (10, 40) ein in dem ersten Wandteil beginnendes Ausbauchen der Stauchzone zur Folge hat.

5. Befestigungsglied, insbesondere für die "Verwendung in Mehrscfaichtkontruktionen mit einer ersten und einer zweiten Verkleidung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stauchzone (A, B) einen ersten, ringförmigen Viandteil geringer Stärke (26, 56) und einen zweiten Wandteil (28, 58) schrittweise zunehmende Stärke hat, der an der Unterseite des Kopfes (20, 50) des Befestigungsglieds endet, und daß die Stauchzone da liegt, wo sie zuerst in der ersten Verkleidung (12, 42) das Stauchen beginnt, derart daß beim axialen Zusammendrücken des Befestigungsglieds sich zuerst der dünne Randteil an der Unterseite der ersten Verkleidung ausbaucht, worauf das Ausbauchen des zweiten Wandteils erfolgt, das den Flanschkopf (20, 50) sich axial zur Verkleidung verschieben läßt, während die Stauchzone eine Materialausbauchung am Umfang an der Unterseite der ersten Verkleidung bildet und damit die erste Verkleidung zwischen dem Flanschkopf und der Materialausbauchung am Umfang einzwängt.

6. Befestigungsglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es eine zweite Stauchzone an seinem nicht mit einem Flansch versehenen Ende hat, welche beim Stauchen das nicht mit einem Flansch versehene Ende des rohrförmigen Körpers (48) mit der zweiten Verkleidung (44) verankert.

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