DE1911296U - Ankerelement fuer die aufnahme von befestigungsschrauben oder nieten und den einsatz in schichtvertbundleichtbauplatten. - Google Patents

Description

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DR. ING. H. NEGENDANK

PATENTANWALT

IiIEKBQ 36 · NEUER WALL 41» · FERNHTTF 36 74 28 TTND 36 41 15 TEIjEGRAMM-ABTSOHRIPT : ITEQEDAPATENT

E 26 O58/39a Gbm

9. Dezember 1964-

Frederick W. Rohe

Ankerelernent für die Aufnahme von Befestigungsschrauben oder Nieten und den Einsatz in Schichtverbundleichtbauplatten

Me Neuerung bezieht sich auf Ankerelemente zum Einsatz in Schichtverbundleichtbauplatten, an denen weitere

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Teile oder Schrauben durch Nieten befestigt werden sollen·

Bei im Flugzeugbau zur Verwendung kommenden Innenwänden ist es bekannt, diese Wände aus zwei aus Blech bestehenden Hautplatten mit einem zwischen diesen Hautplatten liegenden Kern herzustellen, wobei der Kern verhältnismäßig weich und auch zerbrechlich ist, so daß eine unmittelbare Schraubverbindung in dem Kern keinen ausreichenden Halt ergeben würde.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Anker element zu schaffen, das sowohl in zur Anwendung kommenden Schichtverbundleichtbauplatten eingesetzt werden kann, als auch die Möglichkeit der Anbringung von Schrauben oder Nieten in diesen Verankerungselementen gibt.

Diese Aufgabe ist gemäß der Neuerung durch ein Ankerelement gelöst worden, das aus einem zylindrischen Körper

besteht, der mit einem zentrischen Loch und mindestens an seinem oberen Ende mit einem flanschartigen Kopf versehen sowie an seinem äußeren Ende mit einem oder mehreren Absätzen und/oder Eingnuten ausgebildet ist. Das zentrische Loch kann als Sachloch mit einem

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Gewindeabsatz oder auch als drehende Bohrung mit Innengewinde ausgebildet sein. Der flanschartige Kopf am oberen Ende des zylindrischen Körpers i-st am Umfangsrand mit einem oder mehreren Yerankerungszähnen versehen, die als spitze radiale Dorne ausgebildet sind. Sie können aber auch als niedrige radiale Vorsprünge mit geradem oder kreisbogenförmigem Außenrand ausgebildet sein.

Gemäß der !Teuerung kann der flanschartige Kopf als mit dem zylindrischen Körper durch Bördelung, Schweißung, Nut oder Feder oder dergl. verbindbare Scheibe ausgestaltet sein, wobei er mit eine nach unten weisenden Absatz versehen ist. In dem freien Flanschumfang des flanschartigen Kopfes ist mindestens ein Loch vorgesehen.

Die durch die Eingnuten auf dem Umfang des zylind-risehen Körpers gebildeten Stege sind an ihrem Umfang geriffelt, gezahnt oder in anderer Weise aufgerauht.

Bei einem Einsatz des Ankerelementes in ein Loch einer Schichtverbundleichtbauplatte endet das untere Ende bzw. der untere Kopf des zylindrischen Körpers in einem Abstand von der Innenseite der unteren Hautplatte der Schichtverbundplatte, und die äußere Fläche des oberen Kopfes liegt bündig mit der Oberfläche der oberen Hautplatte. Die Länge des zylindrischen Körpers kann aber auch gleich der Stärke der Schichtverbundplatte sein, so daß das untere

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Ende des zylindrischen Körpers mit der äußeren Oberfläche der unteren Hautplatte abschließt.

Das Ankerelement in dem Loch der Schichtverbundleichtbauplatte ist nach dem Einsatz in diese Platte,mit einer Vergußmasse aus verhältnismäßig starrem plastischem Material umgeben, wobei dieses Material sich in eine radiale Bohrung des zylindrischen Körpers eindrückt und so zur Sicherung des Ankerelementes beiträgt.

Weitere Eigenschaften und Vorteile der Neuerung gehen aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, durch eine bevorzugte Form eines Ankerelementes,

Fig. 2 eine Endansicht des Kopfes des Ankerelementes nach Pig. 1,

Hg· 3 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt durch eine abgewandelte Form eines Ankerelementes,

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Teil einer Schichtverbundleichtbauplatte, bei der eine abgewandelte Form eines Ankerelementes zur Anwendung kommt,

Fig· 5 eine Endansicht der abgewandelten Form des Ankerelementes nach der Fig. 4-,

Fig· 6 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, ' einer anderen abgewandelten Form eines Ankerelementes,

Fig. 7 eine Endansicht des Ankerelementes nach Fig. 6,

Fig. 8 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, bei Darstellung einer weiteren abgewandelten Form eines Ankerelementes,

Fig· 9 eine Endansicht einer weiteren abgewandelten Form eines Ankerelementes bei Anordnung in einer Platte,

Fig. 10 eine Teilendansicht einer anderen abgewandelten Form eines Ankerelementes beim Einsatz in e^iner Platte in stark vergrößertem Maßstab,

Fig. 11 einen Teilaxialschnitt des Ankerelementes nach Fig. 10, und

Fig. 12 eine Teilendansicht einer anderen abgewandelten Form eines Ankerelementes bei Anordnung in einer Platte.

Der Einsatz besteht in seiner bevorzugten Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 aus einem rohrförmigen Körper 20, welcher gemäß der Darstellung eine zylindrische lorm hat, einem Kopf 21 in Form eines angeformten platten, kreisförmigen radialen Flansches auf dem einen Ende des Körpers 20, sowie einem Terankerungskopf 22 mit kleinerem Durchmesser in Form eines angeformten radialen Flansches am anderen Ende des Körpers 20. Der Körper 20 besitzt eine als Sack-

loch ausgebildete Bohrung 23_} welche vorzugsweise wenigstens
über einen Teil ihrer Länge ein Innengewinde 24 aufweist und deren Boden durch einen Mittelteil 25 des Verankerungskopfes 22 gebildet ist·

Infolge des Innengewindes 24 wirkt der Einsatzkörper 20
als Mutter zur Aufnahme einer Schraube, die durch den Kopf 21
hindurch eingesetzt wird, und der Körper 20 ist mit einer Schraubensicherung versehen, welche in der besonderen Ausführungsform
der Neuerung, die in Fig. 1 gezeigt ist, in einer radial nach
innen gerichten Verformung besteht. Diese Verformung besteht in
einer Verminderung der Stärke des Halses 26 in einem mittleren Bereich des Körpers 20, wobei der Hals von einer äußeren, ringförmige; Nut in den Körper 20 begrenzt wird.

Vorzugsweise besitzt der Verankerungskopf 22 eine nicht
kreisförmige Umfangslinie, welche verschiedene Gestalten aufweisen kann und bei der Ausführungsform der Fig. 1 eine oder mehrere Flächen 27 besitzt, welche einen im übrigen kreisförmigen Umfang
unterbrechen. So kann z.B. der Verankerungskopf 22 zwei diametral
gegenüberliegende Flächen 27 und zwei dazwischenliegende kreisförmige Abschnitte auf seinem Umfang aufweisen. Die Flächen 27 bilden einen Schließeingriff mit einer Vergußmasse 17, um den Einsatz
in einer Platte gegenüber einer Drehung in Abhängigkeit von den
daran aufgebrachten Drehmomenten zu sichern, die während des Einsetzens und der Entfernung von Schrauben auftreten.

An dem Kopf 21 sind eine oder mehrere kleine radiale Verankerungszähne 29 vorgesehen, die sich auf dem sonst kreisförmigen Um-

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fang des Kopfes befinden. Die Zähne 29 sind in der Höhe etwas grosser als der Zwischenraum zwischen dem Umfang des Kopfes 21 und

Öffnung 16

der/in einer Schichtverbundleichtbauplatte, so daß sie den Öffnungsrand überschneiden und sich darin einbetten, wenn der Einsatz in die Öffnung hineingedrückt wird. Sie sind aber klein genug, um den Öffnungsrand zu durchstechen, ohne eine Verwerfung der Außenhaut 10 der Platte zu verursachen oder sie unter ihre eigene Ebene hinabzudrücken. Wenn beispielsweise der Kopf 21 einen Durchmesser von 12, ^r ₍ mm hat und ein lichter Raum von 0,127 mm zwischen seinem Umfang und dem Rand der öffnung 16 vorhanden ist, dann können die Verankerungszähne 29 eine radiale Höhe von etwa 0,178 mm bis 0,5 nun haben.

Die Verankerungszähne 29 haben vorzugsweise die Form eines Meißels mit einem Umriß in Form von gleichschenkligen Dreiecken wie in Fig. 2 dargestellt - so daß sie in die Öffnung 16 eintreten und dort am Rand der Öffnung nach Art eines Stechwerkzeuges wirken, wobei diese Wirkung durch Verwendung eines verhältnismäßig leichten Endstückes auf dem Kopf bei dessen Hineinschieben in die öffnung erreicht wird.

In dem Kopf 21 befinden sich zwei Löcher 30, von denen eines als Einlaß zum Einspritzen der Vergußmasse 17 durch die Öffnung 16 dient und das andere als Lüftungsöffnung zum Entweichen der Luft aus dem Hohlraum 15 bei ihrer Verdrängung durch die Vergußmasse bei deren Eintritt in den Hohlraum und als Inspektionsöffnung dient.

Mg. 3 zeigt eine Abwandlung des Einsatzes nach den Fig. 1 und 2, wobei der rohrförmige Einsatzkörper 20a eine vergrößerte Schul-

ter 70 niit einer zylindrischen radialen Bohrung aufweist, in der eine Verschlußkugel 71 aus zähem, leicht nachgiebigem plastischem Material, z.B. HyIon, angeordnet ist, und deren inneres Ende vorsteht, um mit dem Schraubgewinde, das in die Bohrung 24a eingeschnitten ist, in Berührung zu kommen. Die Löcher JOa in dem Kopf 21 haben verlängerte Abschnitte 72 in Form von Kanälen in entgegengesetzten Seiten der Schulter 70. Diese Kanäle werden mit Vergußmaterial gefüllt, welches in gehärtetem Zustand Rippen und Keile bildet, welche einen Schließeingriff mit der Schulter 70 bilden, um Belastungen in Porm von Drehmomenten, welchen der Einsatz ausgesetzt sein kann, Widerstand entgegen zu setzen. In diesem Falle kann der Verankerungskopf 22a die Form eines einfachen, koeisf örmigen Flansches haben.

Die Fig. 4 zeigt eine Einsatzbefestigung mit einer Anzahl von abgewandelten Merkmalen, von denen jedes einzelne oder mehrere in die beschriebenen Befestigungen aufgenommen werden kann. Der Kopf 21b ist als getrennter Teil in Form einer Scheibe ausgeführt, die eine versenkte Mitteftbohrung aufweist, in welcher ein Halsabschnitt 75 des rohrförmigen Körpers 20b durch Umhämmern nach außen mit einem konischen Hammerwerkzeug befestigt ist. Der Körper 20b ist ein Abschnitt einer mit Keilnuten versehenen Stange, welche ausgebogen ist, um die gewählte Anzahl mit Umfangsnuten versehener ringförmiger Verankerungsköpfe 76, 77, 78 und 79 in Form von an d.«er Stange angeformten Kragen zurückzulassen, wobei das Vergußmaterial 17 mit den Keilnuten dieser Kragen kämmt, um den Einsatz gegenüber einer Verdrehung zu sichern und die ringförmigen Nuten zwischen den Kragen ausfüllt, um den Einsatz gegenüber einer axialen Verschiebung zu sichern. Diese Form ist besonders geeignet,

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um ungewöhnlich hohen Drehmomenfbelastungen und Zugbelastungen standzuhalten. Pig. 4 zeigt ein weiteres abgewandeltes Merkmal in Form einer durchgehenden Bohrung 24b in dem rohrförmigen Körper 20b sowie eines vorspringenden Schwanzendes 783- Diit einer kegelstumpf förmigen Außenfläche mit leichter Schrägung, die in einer kreisförmigen Öffnung 79^ in der Außenhaut 11 angebracht und darin abgedichtet werden kann, um einen abgeschlossenen Boden für den Hohlraum 15 zu bilden und das Vergußmaterial 17 darin zurückzuhalten.

Zwischen dem mit Keilnuten versehenen Halsabschnitt 75 besitzt der rohrförmige Mutternkörper 20b zylindrische Außenflächen. Zwischen den Ankerköpfen 76 und 77 bildet er einen Hals 26 von verminderter Stärke, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Der Ankerkopf 76 bildet eine Schulter, gegen welche der Kopf 21b fest angeordnet werden kann·

Fig. 5 zeigt die Verwendung einer größeren Anzahl von Verankerungszähnen 29c, von denen fünf gezeigt sind. Wo die Anzahl der Zähne erhöht ist, wird die radiale Höhe eines Zahnes vorzugsweise vermindert, so daß das gesamte Volumen der Einbettung der Zähne in den Rand der Öffnung 16 für jede Ausführungsform der Neuerung etwa die gleiche bleibt.

Fig. 6 zeigt eine weitere abgewandelte Form des Einsatzes, in welcher ein getrennter Kopf 2id die Form einer Scheibe hat, deren zylindrische Mittelbohrung auf der zylindrischen Seitenwand des verjüngten Hals^:es 75& anliegt und gegen eine ringförmige Schulter, die durch die Schulter 7Od des rohrförmigen Körpers 2Od gebil-

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det wird, anliegt. Es kann eine Anzahl von ringförmigen Kragen 77cL, ähnlich den Ankerköpfen 77 - 79 der Pig. 4·, zur Anwendung kommen. Fig. 6 zeigt ein weiteres abgewandeltes Merkmal, welches bei jeder der hier gezeigten Ausführungsfoimen zur Anwendung kommen kann und in einer Reihe von Flächen 27d besteht (die z.B. ein Sechseck bildet), die auf einer oder mehreren Seiten des Schulterabschnittes 7Od oder der Kragen 77<i vorgesehen werden können, um einen drehmomentsicheren Schließeingriff mit dem Vergußmaterial zu bilden, wobei ferner ringförmige Nuten zwischen den Kragen 77<1 und der Schulter 7Od vorgesehen werden können, um einen Schließeingriff zum Widerstand gegenüber einer Zugbelastung mit dem Vergußmaterial zu bilden. Pig· 6 zeigt außerdem eine Gewinde verriegelung 713. mit

in der
einer Hylonkugel, ähnlich der/Fig. 6 gezeigten.

Fig. 7 zeigt die Verminderung der Anzahl von drei Verankerungszähnen auf eine geringe Anzahl, wobei auf dem Umfang des Kopfes 2id zwei Verankerungszähne 29d gezeigt sind.

Fig. 8 zeigt eine weiter mögliche Abwandlung des Einsatzes, in welcher der Kopf 21e die Form einer flachen Scheibe mit einer einfachen zylindrischen Mittelöffnung hat, welche die Mündung der mit Gewinde versehenen Bohrung 24e bildet, und ferner eine Stumpfschweißverbindung 80 mit dem viereckigen Ende des Schulterabschnittes 76e des rohrförmigen Körpers 2Oe aufweist. Fig. 11 zeigt auch die Möglichkeit der Benutzung von vier Verankerungs zähnen 29e<>

Fig. 9 zeigt die Verwendung eines einzigen Verankerungszahnes 29f, der in eine Seite des Randes der Öffnung 16 in der Platte 10 eingebettet wird, wobei die diametral gegenüberliegende Seite

des kreisförmigen Kopfes 21f gegen diesen Rand gedrückt ist. Somit werden zwei Punkte eines Halteeingriffes des Kopfes in der Öffnung 16 gebildet, von denen der eine durch den Zahn 29f in s-einer gebohrten Nut in dem Hand und der andere durch den Druckeingriff des zylinderisehen Umfanges des Kopfes 2if gegen den Hand gebildet wird. Ein solcher Druckeingriff bildet eine weniger sichere Befestigung als der Zahn 29f· Außerdem ist der Einsatz leicht exzentrisch in der Öffnung 16. Aus diesen Gründen ist diese Abwandlung der Neuerung weniger günstig als die anderen.

Die Pig. 10 und 11 zeigen eine weitere Abwandlung, bei der einer oder mehrere radiale Verankerungszähne 29g zur Anwendung kommen, die eine verhältnismäßig niedrige radiale Höhe und eine verhältnismäßig große Umfangsbreite im Gegensatz zu den vorher beschriebenen spitzen Zähnen haben. Wie in Fig. 14- gezeigt, sind die Zähne 29g an der Unterseite des Kopfes 21g mit keilförmigen Nuten 85 versehen, welche einen freien Eingang in die Öffnung 16 der Außenhaut gestatten und im Vergleich zu den Zähnen 29 der Fig. 2 bei nur sehr geringer Einkerbung des Randes 16 (in einem Maße, das in einem Bereich von 0,00254 mm bis 0,0254- mm liegt) eine verkeilende Zusammendrückwirkung auf den Hautplattenrand ausübt. Die erwähnte Einkerbung 86 ist in etwas übertriebenem Maße in Fig. 10 gezeigt.

Fir· 12 zeigt eine weitere Abwandlung des radialen Terankerungszahnes 29h, der im großen und ganzen eine Mittelösung zwischen den in Fig. 2 und Fig. 10 dargestellten Formen ist. Der Zahn 29h kann an der Innenseite des Kopfes 21h entweder die in Fig. 11 gezeigten Verkeilungsnuten 85 oder die scharfkantigen viereckigen Enden zum Einkerben des Hautplattenrandes wie die Zähne 29 der

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Fig. 2 aufweisen. Die abgewandelte Form des in Pig. 4 gezeigten Einsatzes kann entweder in Verbindung mit der mit Gewinde versehenen Bohrung 24-b oder mit einer einfachen zylindrischen Bohrung zur Aufnahme eines Bolzens oder einer Niete verwendet werden.

Einer der bedeutendsten Vorteile des Einsatzes sowie seines Einbaues besteht darin, daß er leicht bei senkrechten und oberhalb angeordneten Platten zur Anwendung kommen kann.

Claims (1)

1. 4. Ankerelement nach irgendeinem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß der AnkerkSrper (20) mit mindestens einem radial Torspringenden Ankerring (22, 77, 78, 79) verseilen ist» dessen Umfang Hutungen oder Abfasunge· aufweist,

   5. Ankerelement nach irgendeinem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbohrung (23) als Saekloch mit einem G-ewindeabsatz (24) ausgebildet ist,

   6. Ankerelement nach irgendeinem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbohrung als durchgehende Bohrung mit einem Innengewinde (24b) ausgebildet ist.

   7· Ankerelement nach irgendeinem der Anspräche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Yerankerimgsvorsprung sie spitzer radialer Dorn (29) ausgebildet ist.

   8. Ankerelement nach irgendeinem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verankerungsvorsprung als niedriger flacher Absatz (29g*29h) mit geradem oder kreisbogenförmigem Außenrand ausgebildet ist.

   9· Ankerelement nach irgendeinem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der mansch als eine mit dem Ankerkörper durch Bördelung, Schweißung oder Nut und feder verbindbare Scheibe (21b, 21 d, 21g) ausgebildet ist.

   10. Ankerelement nach irgendeinem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (21g) mit einem nach unten weilenden Absatz versehen ist.