DE2158175A1

DE2158175A1 - Dübel für Schichtverbundplatten

Info

Publication number: DE2158175A1
Application number: DE19712158175
Authority: DE
Inventors: James F. La Palma Calif. Charles (V.St.A.)
Original assignee: Shur-Lok Corp., Santa Ana, Calif. (V.St.A.)
Priority date: 1970-11-27
Filing date: 1971-11-24
Publication date: 1972-05-31
Also published as: US3678535A; FR2116086A5; JPS505325B1; IT941314B; GB1299410A; BE775875A

Description

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SHUR-LOK CORPORATION München is · mozahtsth. 23

1300 East Normandy Place

Santa Ana, California

HAMBURG, 19. NOV. 1971

92711 /USA

Dübel für Schichtverbundplatten

Die Erfindung betrifft einen Dübel, der in ein Durchgangsloch einer aus zwei Außenhäuten und einem dazwischen eingeschlossenen Kern geringer Dichte bestehenden Schichtverbundplatte einsdzbar ist, bestehend aus zwei ineinandergreifenden und miteinander kuppelbaren Hülsen, die an einem Ende einen radialen, an den Außenplatten angreifenden Kopfflansch aufweisen.

Derartige Dübel sind allgemein bekannt und werden vielfach verwendet. Ein solcher Dübel ist in der USA-Patentschrift 2 700 172 beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Dübel dieser Art zu schaffen, der einen größeren Scherbelastungswiderstand aufweist.

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Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste Hülse als Abstandshalter dient und an dem dem Kopf gegenüberliegenden Ende eine Aufbohrung sowie eine durch eine Ansenkung gebildete spitzwinklige Lippe aufweist, und daß die zweite Hülse als Stopfen dient, dessen dem Kopf gegenüberliegendes Ende eine in die Ansenkung der ersten Hülse einführbare äußere konische Anfasung aufweist, und daß der Außendurchmesser der zweiten Hülse um soviel größer als der Durchmesser der Aufbohrung der ersten Hülse ist, daß die Wandung der Aufbohrung te im Einpressen der zweiten Hülse über die elastische Grenze hinaus in ihren plastischen Verformungsbereich aufgeweitet und die Lippe um die zwischen der Ansenkung und der Aufbohrung gebildete ringförmige Kante nach einwärts gedreht wird.

Zweckmäßig sollte des Verhältnis der Wanddicke der zweiten Hülse zur Wanddicke der ersten Hülse nicht kleiner als 1,25 : 1 sein. Bevorzugt wird ein Verhältnis von etwa 1,0 :

Gemäß der Erfindung ist der Außenradius der zweiten Hülse um mehr als die halbe Wanddicke der Aufbohrung der ersten Hülse größer als der Radius der Aufbohrung. Bei der bevorzugten Auführungsform ist der Außenradius der zweiten Hülse um etwa 6096 größer als der Radius der Aufbohrung der ersten Hülse.

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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Lippe der ersten Hülse bei eingepreßter zweiter Hülse is wesentlichen an deren Außenumfang anliegt.

In vorteilhafter Weise sieht die Erfindung vor, daß die Länge der ersten Hülse so bemessen ist, daß die Spitze der Lippe eine Klemmverbindung alt der Innenfläche der Außenhaut bildet, anaer der Kopf der zweiten Hülse anliegt. Hierbei kann bei der Bildung der Kleeaverbindung die Spitze der Lippe in das Loch der Außenhaut gedrückt werden.

Gemäß der Erfindung kann die erste Hülse aus einer nichteisenhaltigen Metallegierung bestehen, die einen Elastizitätsmodul von etwa 126 290 kg/cm aufweist. Die erste Hülse kann aber auch aus einem amorphen Material bestehen, das einen Elastizitätsmodul in der Größenordnung zwischen 12 500 und 91 390 kg/cm² aufweist.

Sin Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung soll nunmehr anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen auseinandergezogenen axialen Schnitt eines Dübels gemäß der Erfindungj

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Fig. 2 einen axialen Schnitt des in einer Schichtverbundplatte befestigten Dübels;

Fig. 3 einen axialen Teilschnitt eines Kupplungsabschnitts des Dübels in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 einen Axialteilschnitt eines Kupplungsabschnitts des Dübels in etwas abgewandelter Form; und

- Fig. 5 eine Draufsicht der als Abstandshalter dienenden Hülse.

Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, besteht der Dübel gemäß der Erfindung aus zwei Hülsen, die nachfolgend als erste Hut se A, die als Abstandshalter dient, und als zweite Hülse B bezeichnet werden. Zusammengebaut erstreckt sich der Dübel duish eine leichte Schichtverbundplatte C, die zybL parallele Außenhäute 9 und 10 aufweist, die aus verschiedenen , sehr dünnen Materialien (z.B. Aluminium, glasfaserverstärkter Kunststoff oder zusammengesetzte verschiedene Fasermaterialien) bestehen können. Die Außenhäute 9 und 10 skid mit den gegenüberliegenden Seiten eines eine geringe Dichte aufweisenden Kernes 11 verbunden, der gewöhnlich aus wabenförmigen Zellen oder Kunststoff schaum besteht. Der Dübel wird in ein Loch 12 eingebaut, das in die Schichtverbundplatte gebohrt ist.

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Die erste Hülse A weist vor dem Zusammenbau (Fig. 1) einen flachen, flanschartigen Kopf 15 und einen zylindrischen, rohrförmigen Schaft 16 auf, der sich vom Kopf 15 erstreckt. Durch eine Aufbohrung 18 an dem dem Kopf gegenüberliegenden Ende ist ein verhältnismäßig dünnwandiger Abschnitt 17 gebildet, wobei dünn eine Ansenkung 20 von weniger als 45° (vorzugsweise etwa 30°) eine ringförmige Lippe 19 gebildet ist, die die zylindrische Außenfläche des Abschnitts 17 schneidet. f

Die erste Hülse A besteht aus einem zähen, verformbaren Material, wie z.B. nichteisenhaltige Legierungen (z.B. Aluminium usw.) oder amorphen Materialien (z.B. Kunststoff auf Acryl-Polykarbonat, Polypropylenbasis usw. und/oder verstärkten Zusammensetzungen dieser Materialien). Das beim Ausführungsbeispiel gewählte Material hat einen Elastizitätsmodul bis zu 26 290 kg/cm bei nichteisenhaltigen Legierungen, während der Elastizitätsmodul bei amorphen Materialien, z.B. Kunst-

? i stoff, in der Größenordnung zwischen 12 500 und 91 390 kg/cm liegt.

Die zweite Hülse B weist einen Aachen, flanschförmigen Kopf 20 auf, an den sich ein zylindrischer, rohrförmiger Stopfen einteilig anschließt. Das dem Kopf 25 gegenüberliegende Ende

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des Stopfens 26 hat eine äußere konische Anfasung 27, die in die Ansenkung 17 eintreten kann. Der Außendurchmesser des Stopfens 26 ist größer als der Duidimesser der Aufbohrung 18, und zwar um die ha.be Wanddicke des Abschnitts 17 der ersten Hülse. Wenn während des Zusammenbaus des Dübels der Stopfen 26 in den Abschnitt 17 eingepreßt wird (und zwar so, daß er nicht einwärts gestaucht werden kann), wird der Abschnitt 17 um sine halbe Wanddicke aufgeweitet. Wenn beispielsweise der Außendurchmesser des rohrförmigen Teils 16 und des Abschnitts 17 der ersten Hülse A in der Größenordnung zwischen 7,72 und 7,80 mm und der Durchmesser der Aufbohrung 18 in der Größenordnung zwischen 6,45 und 6,53 und die Wanddicke des Abschnitts 17 in der Größenordnung von 0,6 bis 0,67 mm liegen und der Außendurchmesser des Stopfens 26 der zweiten Hülse B etwa 7,2 bis 7,34 mm beträgt, liegt der sich überschneidende Sitz (größerer Radius des Stopfens als der Radius der Aufbohrung) in der Größenordnung von 0,36 bis 0,43 mm, also 60 bis 64# der Wanddicke der Aufbohung.

Das Verhältnis der Wanddicke des Stopfenabschnitts 26 der zweiten Hülse B zu der Wanddicke des Abschnitts 17 der ersten Htlse A liegt in der Größenordnung von 1,25 I 1 oder größer, wobei ein bevorzugtes Verhältnis 1,8 j 1 beträgt.

Der Winkel der Anfasung 27, den sie mit der Achse des Stopfens 26 einschließt, ist kleiner als 30°, vorzugsweise 24 - 26°,

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wobei ein optimaler Winkel 25° beträgt. An der Spitze hat die Anfasung 27 einen Außendurhmesser, der nur etwas kleiner als der Innendurchmesser der Aufbohrung 1ß ist. Wenn beispielsweise der Außendurchmesser der Stopfenspitze (*15 bis 6,48 mm beträgt, liegt der Innendurchmesser der Aufbohrung 18 zwischen 6,45 bis 6,53 mm.

Die Ansenkung 20 am Ende des Abschnitts 17 schließt mit der Achse der ersten Hülse A einen Winkel von etwa 60° ein. * Demgemäß hat die Lippe 19 des Abschnitts 17 einen Querschnittswinkel von etwa 30°. Die ringförmige Kante 21, die zwischen der Ansekung 20 und der Aufbohrung 18 gebildet ist, greift an der konischen Fläche der Anfasung 27 an und bildet ein Schwenklager, um das sich die Lippe 19 nach einwärts dreht, wenn der Abschnitt 17 um die konische Anfasung 27 herum aufgeweitet wird. Bei der zunehmenden Aufweitung des Abschnitts 17 überschreitet er seine elastische Grenze und tritt in den Bereich der plastischen Verformung ein, in der eine Verbindung der Wand des Abschnitts 17 auftritt, f wobei die Lippe 19 des Abschnitts 17 einwärts um den Stopfenteil 26 der zweiten Hülse gedreht wird, bis sie schließlich in Klemmverbindung gegen die Außenhaut 10 gedruckt ist. Der Abschnitt 17 entwickelt hierbei während der Aufweitung eine unterschiedliche Wanddicke, wobei die Außenfcait 10 zwischen der Spitze der Lippe 19 und dem gegen-

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üherliegenden Kopf 25 der zweiten Hülse B eingeklemmt wird. Diese Klemmverbindung scheint ein wesentlicher Faktor bei der beträchtlichen Verbesserung des Scherbelastungswiderstandes zu sein, der mit dem Erfindungsgegenstand gegenüber den bekanten Dübeln erreicht wird. Wie Versuche gezeigt haben, ist der Scherbelastungswiderstand der erfindungsgemäß ausgebildeten Dübel 3056 größer als der erwartete Scherbelastungswiderstand.

Beim Einbau des Dübels wird das Loch 12 mit einem nur wenig größeren Durchmesser als der Außendurchmesser der ersten Hülse A durch die Schichtverbundplatte 10 gebohrt, wobei es natürlich wesentlich größer als der Außendurchmesser des Stopfenabschnitts 26 der zweiten Hülse B ist. Der Abschnitt 17 wird auf einen größeren Durchmesser als der des Lochs 12 mit Ausnahme an der Kante der einwärts gedrehten Lippe 19 aufgeweitet, wobei bei einigen Einbauten die Spitze der Lippe 19 in das Loch 12, wie in Fig. 2 gezeigt, eingepreßt wird. Bei anderen Einbauten kann die Lippe 19 an der flachen Innenfläche der Außenhaut 10 anstoßen, ohne in das Loch gepreßt zu sein (Fig. 4). In dieser Hinsicht gestattet die konische Lippe 19 eine gewisse Anpassung an einen begrenzten Bereich der Schichtverbindplattendicke,und zwar dadurch, daß die dünne Kante einwärts verformt werden kann, um in das Loch der Außenhaut einzutreten, wenn die Plattendicke geringer

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als normal sein sollte, wohingegen bei einer dickeren Platte die Kante gegen die Außenhautfläche gedrückt werden kann, um eine Klemmverbindung herzustellen, ohne jedoch in das Loch der Außenhaut eingedrückt zu sein.

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Claims

Patentansprüche ;

^ Dübel, der in ein Durchgangsloch einer aus zwei Außenhäuten und einem dazwischen eingeschlossenen Kern geringer Dichte bestehenden Schichtverbundplatte einsetzbar ist, bestehend aus zwei ineinandergreifenden und miteinander kuppelbaren Hülsen, die an einem Ende einen radialen, an den Außenplatten angreifenden Kopfflansch aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hülse (A) als Abstandshalter dient und an dem den Kopf (15) gegenüberliegenden Ende eine Aufbohrung (18.) sowie eine durch eine Ansenkung (20) gebildete spitzwinklige Lippe (19) aufweist, und daß die zweite Hülse (B) als Stopfen dient, dessen dem Kopf (25) gegenüberliegendes Ende eine in die Ansehung der ersten Hülse einführbare äußere konische Anfasung aufweist, und daß der Außendurchmesser der zweiten Hülse (B) um soviel größer als der Durchmesser der Aufbohrung (18) der ersten Hülse (A) ist, daß die Wandung (17) der Aufbohrung beim Einpressen der zweiten Hülse (B) über die elastische Grenze hinaus in ihren plastischen Verformungsbereich aufgeweitet und die Lippe (19) um die zwischen der Ansehung (20) und der Aufbohung (18) gebildete ringförmige Kante (21) nach einwärts gedreht wird.

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2.) Dübel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Wanddicke der zweiten Hülse (B) zur Wanddicke der ersten Hülse (A) nicht kleiner als 1,25 : 1 ist.
3.) Dübel nach Anspruch 2, dadurch gekennaichnet, daß das Verhältnis etwa 1,8 ι 1 beträgt.
4.) Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenradius der zweiten Hülse (B) um mehr als die halbe Wanddicke der Aufbohung (12) der ersten Hülse (A) größer ist als der Radius der Aufbohrung·
5.) Dübel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenradius der zweiten Hülse (B) um etwa 60# größer ist als der Radius der Auf bohrung (18) der ersten Hülse (A).
6.) Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lippe (19) der ersten aHülse (A) bei eingepreßter zweiter Hülse (B) im wesentlichen an deren | Außenumfang anliegt·
7.) Dübel nach einem cfer Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der ersten Hülse (A) so bemessen ist, daß die Spitze (20) der Lippe (19) eine Klemmverbindung mi der Innenfläche der Außenhaut (10) bildet, an der der Kopf (25) der zweiten Hülse (B) anliegt.

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8.) Dübel nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildung der Klemraverbindung die Spitze (20) der Lippe (19) in das Loch der Außenhaut (10) geduckt \ird.
9.)Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hülse (A) aus einer nicht eisenhaltigen Metallegierung besteht, die einen Elastizitätsmodul von etwa 126 290 kg/cm² aufweist.
10.) Dübel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Hülse (A) aus einem amorphen Material besteht, das einen Elastizitätsmodul in der Größenordnung zwischen 12 500 und 91 390 kg/cm² aufweist.

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