DE2106351A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Be festigen von Wabenmatenal - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Be festigen von WabenmatenalInfo
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Description
HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN DIPL.-PHYS. DIPL.-ING.
8 MÜNCHEN 25 · LI POWS KYSTR. 10
Hi-Shear Corporation 9.2.I97I
an-hi-17
Verfahren und Vorrichtung zum Befestigen von Wabenmaterial
Die Erfindung bezieht sioh auf Vorrichtungen zum Befestigen
einer Konstruktion an einem ein Wabenmaterial umfassenden Körper.
Es sind bereits zahlreiche Konstruktionen zum Befestigen von Werkstücken an einem Körper aus Wabenmaterial vorgeschlagen
worden. Ein typischer Wabenmaterialkörper umfaßt einen Kern aus dem eigentlichen Wabenmaterial, der als Schicht zwischen
zwei Deck- oder Hautschiohten angeordnet ist, welche mit dem Wabenmaterial verbunden sind. Solche Wabenmaterialkörper
sind so ausgebildet, daß bei ihnen das Verhältnis zwischen der Festigkeit und dem Gewicht einen optimalen Wert er-.
reicht, und wegen der geringen Festigkeit der Bestandteile dea Wabennjaterialkörpers hat es sich als schwierig erwiesen,
andere Bauteile auf zuverlässige Weise mit Wabenmaterialkör-
•pern zu verbinden. Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe
zugrunde,tBefestigungsmittel zu schaffen, die es ermöglichen,
sowohl Scherkräfte als auch Axialkräfte auf beide Flachmaterialsohic'ten eines Wabenmaterialkörperβ zu übertragen, was
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ORJGlNAL INSPECTED
bis jetzt nicht auf eine zufriedenstellende Weise möglich ist, und die Erfindung bietet den Vorteil, daß die Befestigungsmittel
so ausgebildet sind, daß sie die auf das Y/abenmaterial
aufgebrachte, in axialer Richtung wirkende Quetschkraft begrenzen.
Eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung umfaßt eine Buchse und einen Abstandnalter, die durch eine (gewindeverbindung
miteinander verbunden sind. Hierbei ist die Buchse so ausgebildet, daß sie an einer der Deckschichten des V/abenmaterials
befestigt werden kann, und der Abstandhalter weist eine Anlagefläche z.B. in der Form einer Schulter auf, die zur
Anlage an der Innenfläche des anderen Deckblatts bringbar ist, um dieses Deckblatt zwischen sich und einem an der Befestigungsvorrichtung
angebrachten Werkstück einzuspannen.
Gemäß einem vorzugsweise vorgesehenen, jedoch nicht unbedingt erforderlichen Merkmal der Erfindung umfassen die Befestigungsmittel
zum Verbinden der Buchse mit der zugehörigen Deckschicht einen eine geringere ,Vandstärke aufweisenden Abschnitt
der Buchsenwand, der sich nach außen vorwölben kann, um eine knollenähnliche Form anzunehmen, so daß das Deckblatt
zwischen diesem verformten Abschnitt der Buchse und einem an der Buchse ausgebildeten Kopf eingeklemmt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung v/erden im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben.
Jig. 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
im Augenblick des Anbringens im Längsschnitt.
Fig. 2 ist ein Teilschnitt längs der Linie 2-2 in Fig.1.
Fig. 3 zeigt in einem Längsschnitt eine fertige Verbindung nach der Erfindung.
Fig. 4 bis 9 veranschaulichen die Arbeitsschritte, die beim Montieren der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
nacheinander durchgeführt werden.
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. 10 und 11 zeigen jeweils in einem Längsschnitt eine weitere Auszührungsform der Erfindung während der Montage
bzw. nach der Beendigung der Montage.
In Pig. 1 erkennt man einen Wabenmaterialkörper 20, an dem ein Werkstück befestigt werden soll. Der Körper 20 umfaßt
einen Kern 21, der aus dem eigentlichen Wabenmaterial besteht, das gemäß Pig. 2 Hohlräume 22 aufweist. Mit den beiden Plachseiten
des Kerns 21 sind eine erste Deckschicht 23 und eine zweite Deckschicht 24 fest verbunden, so daß die genannten
Teile eine feste vvabenkonstruktion bilden. Die beiden Deckblätter sind mit gleichachsig angeordneten Offnungen 25 und 26
versehen, und der Kern 21 weist eine damit gleichachsige Öffnung 27 auf, so daß die drei Offnungen eine insgesamt mit 30
bezeichnete Befestigungsvorrichtung nach der Erfindung aufnehmen können. Die Öffnung 25 hat einen größeren Durchmesser als
die Öffnung 26.
Gemäß Pig. 1 umfaßt die Bef estigungsvorriclitung 30 in ihrer bevorzugten Ausfiihrungsform eine Buchse 31 » die an einem
Ende mit einem Senkkopf 32 und nahe diesem Kopf mit einer Ansenkung 33 versehen ist; ferner weist die Buchse einen sich
längs ihrer Achse 34 erstreckenden Kanal 35 auf, der über einen 'Teil seiner Länge mit einem Innengewinde 36 versehen ist.
Bei dem zweiten Bauteil der Befestigungsvorrichtung handelt es sich um einen Abstandhalter 40 mit ei-nem Außengewinde
41 und einem mit dem Kanal 35 der Buchse gleichachsigen Kanal 42, ferner mit einer äußeren Schulter 43» die eine Anlagefläche
44 aufweist, sowie mit einer Verlängerung 45, die einen Schlitz 46 zum Aufnehmen eines Schraubenziehers aufweist. Der
Außendurchmesser der Verlängerung 45 ist etwas kleiner als der Durchmesser der zweiten Öffnung 26 der Deckschicht 24, und der
Außendurchmesser der Schulter 43 und der Lagerfläche 44 ist größer als der Durchmesser der Öffnung 26. Im Bereich der Ansenkung
33 weist die Buchse 31 einen axial zusammendrückbaren Abschnitt 37 auf, der den dünnwandigsten Abschnitt -der Buchse "
bildet und daher wegen seiner geringen Knickfestigkeit einer
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axialen Druckbeanspruchung den geringsten Widerstand entgegensetzt.
In Fig. 3 und 9 ist eine Mutter 50 zur Verwendung in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung,
dargestellt. Diese Muttern, die unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Hi-LoK" erhältlich sind, sind in der U.S.A.Patentschrift
2 940 495 beschrieben. 'Eine solche Mutter umfaßt einen mit einer G-ewindebohrung versehenen Hauptkörper 51, der
mit einem zum Festziehen dienenden Abschnitt 52 durch einen abscherbaren Abschnitt 53 verbunden ist, welcher beim Aufbringen
eines vorbestimmten Drehmoments abgeschert wird, so daß · . sich der zum Festziehen dienende Abschnitt beim Aufbringen
dieses vorbestimmten Drehmoments von dem Hauptkörper der Mutter trennt.
Lie Befestigungsvorrichtung ist dazu bestimmt, in der in Fig. 3 gezeigten Weise eingebaut zu werden, wobei sich ein
Wulst 55 bildet, wenn der dünnwandige Abschnitt 37 der Buchse einer axialen Druckbeanspruchung ausgesetzt wird, so daß ein
Teil des Materials des Kerns 21 so verlagert wird, daß der Rand der Öffnung des oberen Deckblatts 23 zwischen dem Wulst
55 und dem Seniikopf 32 eingeklemmt wird. Gemäß Fig. 3 ist der Abstandhalter 40 unter Benutzung des Schraubenzieheraufnahmeschlitzes
nach unten geschraubt worden, so daß er mit seiner Fläche 44 an der Innenfläche 56 der zweiten Deckschicht 24 anliegt.
Ein Kernbolzen 57 ist in die erwähnten Kanäle so hineingezogen
worden, daß sich sein Kopf am Boden der Ansenkung 33 abstützt, während sein Schaft mit enger Passung durch den Kanal
42 des Abstandhalters 40, durch die zweite Deckschicht 24 und durch eine Öffnung in einem Werkstück 58 ragt; auf das
Außengewinde 59 des Kernbolzens ist die Mutter 50 so aufgeschraubt worden, daß das Werkstück mit dem Kernbolzen fest
verbunden ist, wobei die zweite Deckschicht 24 zwischen dem Y/erkstück 58 und der Schulter 43 des Abstandhalten eingespannt
ist, während die erste Deckschicht zwischen dem Wulst 55 und dem Senkkopf 32 der Buchse 31 eingeklemmt ist.
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Pig. 10 und 11 zeigen eine weitere Aus führung si'orm der
Erfindung in Gestalt einer insgesamt mit 60 bezeichneten Befestigungsvorrichtung
mit einem Halteteil 61 und einer zweiteiligen Buchse, die sich aus zwei Buchsenteilen 62 und 63 zusammensetzt.
Das Halteteil 61 weist eine Ansenkung 64 auf, und das Buchsenteil 63 ist mit einer Gewindebohrung 65 versehen.
Eine nach innen vorspringende Schulter 67 des Buchsenteils 62 stützt sieh an einer Stufe des anderen Buchsenteils 63 ab. Das
Halteteil 61 verspannt die Schulter bzw. den Plansch 67 des Buchsenteils 62 mit der Stufe 68, wenn der Kernbolzen so eingebaut
wird, daß er die beiden Buchsenteile nach dem Einbau fest zusammenhalt. Das Buchsenteil 62 ist mit einem Senkkopf
69 versehen.
Die Befestigungsvorrichtung 60 umfaßt ferner einen Abstandhalter
70 mit einem Außengewinde 71, einem axialen Kanal 72, einer nach außen vorspringenden Schulter 73, einer Anlagefläche
74, einem Ansatz 75 und einem Schlitz 76 zum Aufnahmen
eines Schraubenziehers, so daß dieser Abstandhalter ebenso ausgebildet ist wie der Abstandhalter 40 bei dem zuerst beschriebenen
Ausführungsbeispiel.
Es sei bemerkt, daß der Unterschied der Ausführungsform
nach Pig. 10 und 11 gegenüber derjenigen nach Pig. 1 bis y darin besteht, daß der Wulst 77 an einem Bauteil ausgebildet
wird, das von dem mit dem Gewinde versehenen Bauteil getrennt ist. Die Verbindung zwischen diesen beiden Bauteilen wird
durch den nicht dargestellten Kernbolzen hergestellt. Diese Konstruktion ermöglicht es, die beiden Buchsenteile im Hinblick
auf ihren Verwendungszweck aiis den optimalen Werkstoffen herzustellen, so daß der gewünschte Wulst entsteht, und daß
das mit Gewinde versehene Bauteil die erforderliche Festigkeit erhält.
Da die beiden Befestigungsvorrichtungen 30 und 60 in der gleichen Weise eingebaut werden, dürfte es genügen, nur
den Einbau der Befestigungsvorrichtung nach Pig. 1 bia 3 zu
beschreiben. Der erste beim Einbauen durchzuführende Arbeita-
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schritt ist in Pig. 1 dargestellt, wo man ein ,/erkzeug 80 erkennt,
das einen Amboßabschnitt 81 umfaßt, welcher feat gegen den Senkkopf 32 gepreßt werden kann und einen axialen Kanal
82 aufweist, in dem eine Zugstange 83 verschiebbar gelagert ist. Diese Zugstange wira durch die beiden 'Teile der Befestigungsvorrichtung
geführt, woraufhin die Befestigungsvorrichtung in die Öffnung des Werkstücks eingeführt wird. Nunmehr
wird eine Spannmutter 84 auf das untere Ende der Zugstange 83 aufgeschraubt. Dann wird die Zugstange gegenüber dem Amboß 81
nach oben bewegt, so daß gemäß Mg. 3 der Wulst 55 dadurch entsteht, daß der dünnwandige Abschnitt 37 der Buchse 31 axial
zusammengedrückt wird. Hierauf wird die Mutter 84 entfernt und das Werkzeug aus der Befestigungsvorricntung herausgezogen.
Dann wird ein Schraubenzieher in die Öffnung 26 und in den Aufnahmeschlitz 46 eingeführt, woraufhin der Abstandhalter 40 so
gedreht wird, daß er sich gemäß Pig. 1 und 3 nach unten bewegt, bis seine Anlagefläche 44 zur Anlage an der Innenfläche 56 der
zweiten Deckschicht 24 kommt. Nunmehr wird der Kernbolzen 57 in die Befestigungsvorrichtung eingeführt, das Werkstück 58
wird auf den Kernbolzen aufgeschoben, und die Mutter 50 wird festgezogen, bis der zum Festziehen dienende Abschnitt 52 abgeschert
wird, womit die Montagearbeiten beendet sind.
Es ist nunmehr ersichtlich, daß die erste Deckschicht 23 zwischen dem Wulst 55 und dem Senkkopf 32 eingeklemmt ist, daß
die zweite Deckschicht 24 zwischen der Anlagefläche 44 und dem Werkstück 58 eingespannt ist, und daß zwischen dem i/eri'.stück
und dem Wabenmaterial sowohl axiale Kräfte als auch Scherkräfte vollständig übertragen werden, wobei die Mutter 50 mit
einem vorbestimmten Drehmoment festgezogen und der Kernbolzen 57 einer vorbestimmten axialen Zugvorspannung ausgesetzt ist.
Ferner ist zu bemerken, daß man die Mutter 50 festziehen kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Kernmaterial 21
zerquetscht wird, denn die Gewindeverbindung zwischen der' Buchse 31 und dem Abstandhalter 40 verleiht der Befestigungsvorrichtung
eine ausreichende Starrheit, so daß sie ihre Länge
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selbst dann beibehält, wenn sie axialen Druckkräften ausgesetzt wird, so uaß sie den Kern 21 gegen ein Zusammendrücken
schützt. Außerdem ermöglicht es die Verstellbarkeit der Länge der Befentladungsvorrichtung, eine Befestigungsvorrichtung mit
bestimmten Abmessungen innerhalb eines großen Bereichs der Einspannlänge zu verwenden und sie der jeweils erforderlichen
Einspannlänge anzupassen, wobei die beiden Deckschichten starr miteinander verbunden werden, ohne daß es notwendig ist, das
Kernmaterial 21 durch ein Zusammendrücken zu beschädigen.
Natürlich ist es nicht erforderlich, Muttern zu verwenden,
die das aufbringbare Drehmoment automatisch begrenzen. Vielmehr kann man auch beliebige andere Muttern verwenden, wobei
das aufbringbare Drehmoment begrenzt sein kann oder nicht. Die Befestigungsvorrichtung nach der Erfindung ist jedoch inso- ^l
fern neuartig, als sie längenverstellbar ist, als sie unterschiedliche
axiale Belastungen aufnehmen kann, und als es möglich ist, ein vorbestimmtes Drehmoment aufzubringen, ohne daß
zu befürchten ist, daß das Kernmaterial 21 zerdrückt wird. Bei den bis jetzt bekannten Befestigungsvorrichtungen muß genau
das richtige Drehmoment aufgebracht werden, um zu gewährleisten, daß der V/abenmaterialkörper nicht beschädigt wird.
Die verschiedenen aufeinander folgenden Arbeitsschritte beim Einbauen eier Befestigungsvorrichtung sind mit weiteren
Einzelneiten in Fig. 4 bis 9 dargestellt. Fig. 4 zeigt die vorbereitete Aufnähmeöfinung, wobei die erste Deckschicht 23
mit einer Ansenkung 25 versehen ist. Fig. 5 zeigt die Befesti- jf
gungsvorrichtung, die in die miteinander fluchtenden Öffnungen
so eingeführt worden ist, daß sich der Abstandhalter 40 noch nicht bis zu der zweiten Deckschicht 26 erstreckt. Fig. 6
zeigt die Buchse 31, nachdem der dünnwandige Abschnitt öl
axial gestaucht worden ist, um den Wulst 55 zu erzeugen. In
Figo 7 ist der Abstandhalter 40 so nach unten geschraubt worden,
dai; die Anlagefläche 44 in Berührung mit der Innenfläche ·
56 der zweiten Deckschicht 26 steht. Fig. 8 zeigt die Bßfesti·"-gungsvorrichtung
nach dem Einbauen des Kernbolzens 57. Fig. 9
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veranschaulicht das Anfangsstadium des Pestziehens der Mutter
50, während Pig. 3 den endgültigen Einbauzustand zeigt, nachdem der zum Aufbringen des Drehmoments dienende Abschnitt
52 der Mutter 50 abgeschert worden ist.
Gemäß der vorstehenden Beschreibung sieht die Erfindung eine feste, zweckmäßige und mit geringen Kosten nerstellbare
Vorrichtung zum Befestigen von Yfabenmaterialkorpern" und ein
neuartiges Verfahren vor, das es ermöglicht, ein und dieselbe Befestigungsvorrichtung innerhalb eines großen Bereichs der
Einspannlänge zu verwenden.
Ansprüche: 109835/1095
Claims (10)
- AHSPRÜCHEζ.J Vorrichtung zum Befestigen einer Konstruktion bzw. eines erkstücks an einem Wabenmaterialkorper, dadurch g -e k e η η-.zeichnet , daß der Wabenmaterialkorper (20) einen Kern (21) aus einem Wabenmaterial und zwei äußere Deckschichten (23> 24) umfaßt, die an beiden Flachseiten des Kerns befestigt sind, daß die Befestigungsvorrichtung (30) so ausgebildet ist, daß sie die beiden Deckschichten erfassen und sich zwischen ihnen erstrecken kann, wobei sie an der -einen Deckschicht ν23) befestigt ist und an der anderen Deckschicht (24) anliegt, daß die Befestigungsvorrichtung eine Bucnse (31) und einen Abstandhalter (40) umfaßt, daß die Buchse eine Achse (34) auf ν/eist und mit einem sich längs dieser Achse erstreckenden Innengewinde (36) versehen ist, ferner mit einem einem Ende des Absxandhalters benachbarten Kopf (32) und einem in einem Abstand von dem Kopf angeordneten, axial zusammendrückbaren Abschnitt (37), der den Abschnitt mit der geringsten Knickfestigkeit der Buchse bildet und beim Aufbringen einer axialen Druckkraft so verformt wird, daß er einen nach außen vorspringenden Wulst (55) bildet, um eine Klemmverbindung zwischen der Buchse und der ersten Deckschicht (23) herzustellen, daß der Abstandhalter einen Schaft umfaßt, ferner eine nach außen ragende Schulter (43), einen sich über seine ganze Länge erstreckenden axialen Kanal (42) und ein Außengewinde (41)ι das mit dem Innengewinde der Buchse zusammenarbeiten kann, daß V/erkzeugaufnahmemittel (46) an dem Abstandhalter ausgebildet sind, damit der Abstandhalter mit Hilfe eines Werkzeugs gedreht werden kann, und daß es möglich ist, den A bstandhalter so zu drehen, daß seine Schulter zur Anlüge an der zweiten Deckschicht (24) gebracht wird, nachdem die Buchse fest mit der ersten Deckschicht verbunden worden ist.109835/1095
- 2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Buchse (31) und der .abstandhalter (40) gleichachsig zentrale Kanäle zum Aufnehmen eines einen Schaft umfassenden Kernbolzens (57) auf v/eisen.
- 3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet i daß die Buchse ein erstes Buchsenteil (63) umfaßt, ferner ein rohrförmiges Buchsenteil (62) mit einer nach innen vorspringenden Schulter (67) sowie ein Halteteil (61), das in das zweite Buchsenteil paüt und die Schultor gegen das erste Buchsenteil drückt.
- 4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Teile (61, 62, 63) der Buchse und der Abstandhalter (70) gleichachsige zentrale Kanäle zum Aufnehmen eines-einen Schaft umfassenden Kernbolzens (57) aufweisen.
- 5. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet , daß das rohrförmige Bauteil (62) dem erwähnten Kopf (69) versehen ist.
- 6. Verbindung, umfassend ein mit einer Öffnung versehenes Werkstück, einen Kernbolzen, eine Mutter und eine Vorrichtung zum Befestigen des Werkstacks an einem Y/abenmaterialkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der vVabenmaterialkörper (20) einen Kern (21) umfaßt sowie zwei Deckschichten (23, 24), die an den beiden Plachseiten des Kerns befestigt sind, daß die Befestigungsvorrichtung (30) so ausgebildet ist, daß sie mit den beiden Deckschichten zusammenarbeitet und oich zwischen ihnen erstreckt, daß die Befestigungsvorrichtung an der einen Deckschicht (23) befestigt ist und an der anderen Deckschicht (24) anliegt, daß die Befestigungsvorrichtung eine Buchse (31) und einen Abstandhalter (40) umfaßt, daß die Buchse eine Achse (34) aufweist und mit einem sich in axialer dichtung erstreckenden Innengewinde (36), einem sich über seine ganze Länge erstreckenden axiulun Kanal, einem einem Ende des Abstandhalters benachbarten Kopf (3--) und einem axial109835/1095• -11-zusammendrückbaren Abschnitt (37) versehen ist, der den die geringste Knickfestigkeit aufweisenden Abschnitt der Buchse bildet, durcn einen Abstand von dem Kopf getrennt ist und durch Aufbringen einer axialen Druckkraft so verformt worden ist, daß er einen nach außen vorspringenden vYulst (55) bildet, um eine Klemmverbindung zwischen der Buchse und der ersten Deckschicht (23) herzustellen, daß der Abstandhalter einen Schaft umfaßt, ferner eine nach außen vorspringende Schulter (43), einen sich über die ganze Lange des Abstandhalters erstreckenden axialen Kanal, ein Außengewinde, das in Eingriff mit dem Innengewinde der Buchse steht, sowie Werkzeugaufnahmemittel (46) zum Drenen des Abstandhalters mit Hilfe eines Werkzeugs, daß der Abstandnalter so gedreht worden ist, daß seine Schulter (43) an der zweiten.Deckschicht (24) anliegt, nachdem die Buchse in Eingrifi mit der ersten Deckschicht gebracht worden ist, daß der Kernbolzen (57) durch die erwähnten Kanäle und die Öffnung des Werkstücks (58) ragt, und daß die Mutter (50) festgezogen worden ist, um die genannten Teile in fester Anlage aneinander zu halten.
- 7. Verbindung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ze'ichnet , daß die Buchse ein Schaftteil (63) und ein rohnörmiges Bauteil (62) umfaßt, und daß das rohrförmige Bauteil in Reibungsverbindung mit dem Schaftteil steht und den axial zusammendrückbaren Abschnitt bildet.
- 8. Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das rohrförmige Bauteil (62*) mit dem erwähnten Kopf (69) versehen ist.
- 9. Verfahren zum Verbinden einer mit einem Schaft versehenen Befestigungsvorrichtung und eines Werkstücks mit einer Wabenmaterialkonstruktion, die einen Kern und zwei Deckschichten umfaßt, zwischen denen der Kern angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Wabenmaterialkörper mit' einer Öffnung versehen wird, daß in diese Öffnung eine Befestigungsvorrichtung eingeführt, wird, die zwei durch eine Gewinde-109835/1095verbindung miteinander verbundene Bauteile umfaßt, daß eines dieser Bauteile an einer der Deckschichten dadurch befestigt wird,- daß es durch Aufbringen einer axialen Druckkraft auf Knickung beansprucht und verformt wird, daß das andere Bauteil mittels der Gewindeverbindung gegenüber dem ersten Bauteil so gedreht wird, daß es in Berührung mit der Innenfläche der zweiten Deckschicht gebracht wird, daß ein Werkstück auf einen durch die Befestigungsvorrichtung ragenden Kernbolzen aufgeschoben wird, und daß auf den Kernbolzen eine Mutter aufgeschraubt und festgezogen wird, um das Werkstück in Berührung mit der ζγ/eiten Deckschicht, zu bringen und diese Deckschicht zwischen der Befestigungsvorrichtung und dem Werkstück einzuspannen.
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