DE2160422A1

DE2160422A1 - Hoch beanspruchbare Befestigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2160422A1
Application number: DE19712160422
Authority: DE
Inventors: Jacques Suresnes Layeillon (Frankreich)
Original assignee: Simmonds SA
Current assignee: Simmonds SA
Priority date: 1970-12-30
Filing date: 1971-12-06
Publication date: 1972-07-27
Also published as: FR2119873A1; GB1341459A; FR2119873B1

Description

YD/K&T/UMfi/19.880
30„11„ 1971

SIMMONDS S.A.

"Hoch beanspruchbare Befestigungsvorrichtung,"

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine hoch beanspruchbare Befestigungsvorrichtung und betrifft insbesondere einen Bolzen, welcher die Verbindung von den im Flugzeugbau verwendeten Blechen, Platten od. dgl_o ermöglicht„

Man hat schon eine gewisse Anzahl von Befestigungsbolzen zur Verbindung von Blechen z.B„ für den Bau von JTugzeugzellen vorge-

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schlagen«, Der Entwurf bsw. die S eh. a if uii^ dorartigsr 3.:\Γο ':tiöun.': t;-bolzen soll demzufolge besonders sorgfältig aufgearbeitet- werdyn_o

. Es handelt sich nänüich upi die Erzielung einer beinahe idealen Übertragung der Abscherbeanspruchungen durch die Befestigungen, ix: der -Ilechverbindung. Die hergestellte Verbindung soll ausserdem sehr wenig ermüdbar sein und die zu dieser Befestigung dienenden .Bolzen niiasen billig, sowie leicht und schnell einsetabar sein, inden eie jedoch der Verbindung die erforderlichen Festigkeitsmerkmale verleihen, vrie es bei dem Plugzeugbau unentbehrlich und grundlegend ist₀

So wird zur Zeit der ΐ/iderstand derartiger Verbindungen gc-.-_,ori Ermüdung dadurch verbessert, dass örtlich im Ijci-eich der Befestigung eine doppelte Verdichtung der verbundenen Bleche gewährleistet ist, und zwar

- eine im wesentlichen senkrechte Verdichtung der aufeinanderliegender! Bleche, wie sie üblicherweise durch eine Schrauben- Kutter-Verbindung gewährleistet ist, und

— eine radiale Verdichtung der Bleche · im Bereich der BefestigungsiOcher, in welche die·Schrauben eingesetzt sind, wobei die Schäfte der Schrauben mit dem Blech eine Einheit bilden und in ihm durch Presssitz verankert sind.,

Zur Erzielung dieser doppelten Verdichtung, hat man bis jetzt Schrauben verwendet, welche einen glatten und kegelförmigen Abschnitt bzwo Schaft aufweisen, dessen Ende mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Mutter versehen ist. Derartige Befestigungsvorrichtungen sind im Handel unter der Bezeichnung "Tapper Lok" bekannt.

Diese Befestigungsvorrichtungen weisen verschiedene IJachteile aufo

Tatsächlich, vor deren Einsatz, müssen die zu verbindenden Bleche vorher mit Nadeln, Stiften od. dgl. gehalten werden, um sie danach mit Hilfe einer Reibahle leicht kegelförmig auszubohren, wobei die .hergestellte Bohrung eine gleiche bzw_o entsprechende Konusdorn wie der Schraubenschaft aufweist _o Die Schraube wird dann eingepresst oder eingetrieben bis der Schraubenkopf mit dem oberen Blech zur Anlage kommt, damit die senkrechte und radiale Verdichtung der verbundenen Bleche gex/ährleistet ist, bevor die Verbindung durch Aufschrauben einer Mutter am Ende der aus dem unteren Blech hinausragenden Sehraube beendet wird.

Diese anscheinend sehr vorteilhafte Lösung erweist sich jedoch sehr teuer bei dem Einbau, da die kegelförmige Bohrung in den Blechen mit grosser Genauigkeit ausgeführt werden soll» Man hat tatsächlich

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festgestellt, dass diese Lösung unwirksam wird, wenn die Bohrung nicht einwandfrei irt. Uegen des Aufwandes und der Schwierigkeiten "bei deren Einsatz,sind diese Befestigungsvorrichtungen s chi ievj si ich nicht vorteilhaft, wenn sie für grosae Serienherstellung eingesetzt werden sollen_o

Die vorliegende Erfindung hat sich sum Ziel gesetzt, die vorgenannten !Tachteile zu "beheben.

Die vorliegende Erfindung hat also eine hoch beanspruchbare Befestigungsvorrichtung zum Gegenstand, welche für die Verbindung von Blechen, Platten od. d-rlc verwendet wird und eine Schraube mit kegelförmigem Schaft auireit/ü, dessen linde mit einem Gewinde zur Aufnehme einer Kutter versehen ist, wobei diese Befestigungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Muffe mit einer zylinderförmigen, ausscren ZLäche und einer dem Schraubenschaft entsprechend kegelfb'rmig ausgebildeten, inneren Fläche in den Schraubenschaft vorerst eingesetzt und zwischen den Schraubenkopf und die Kutter,bei der Verbindung, zwischengelegt wird«,

Biese Muffe begrenzt dann eine zylinderförmige, äusserc Tragfläche und es genügt demzufolge, entsprechende zylinderförmige und nicht mehr kegelförmige Bohrungen in den Blechen auszuführen,

Gemäss einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung, weist die Muffe eine Schulter an ihrem, dem Schraubenkopf gegenüberliegenden Ends aufο

Gemäss einem weiteren, kennzeichnenden Merkmal der Erfindung ist diese Schulter verformbar ausgebildet„

Durch eine derartige, zwischen dem oberen Blech und dem Schraubenkopf angeordnete, verformbare Schulter, kann bei dem Aufschrauben der Kutter zuerst eine senkrechte Verdichtung der Bleche hergestellt werden, bevor eine radiale Verdichtung dieser Bleche im Bereich der Befestigungsbohrung erfolgt, wobei diese radiale Verdichtung dann ausgeübt wird, wenn der in die 1-Iuffe durch Aufschrauben der Mutter eindringende Schraubenschaft mit der kegelförmig ausgebildeten, inneren Mantelfläche der Muffe zur .Anlage kommt.

Gemäss einem einem weiteren, kennzeichnenden Merkmal der vorliegenden Erfindung, ist die eingesetzte Mutter vorzugsweise eine Sicherheitsmutter mit tiefer, innerer Aushöhlung, wie sie in dem französischen Patent W⁰ 2.071.515 vom 31. Dezember 1969, im Hamen des vorliegenden .Anmelders, beschrieben wurde.

TJm eine einwandfreie Übertragung der Abscherbeanspruchungen durch die Schraube zu ermöglichen, ist es tatsächlich notwendige dass nur

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der glatte Abschnitt der Schraube mit den Blechen in Berührung steht,, Das Gewinde der Schraube muss sich also über die Vianodt krke der -verbundenen Bleche hinaus befinden_o Um jedoch eine einwandfreie Spannung mit Hilfe einer Mutter zu bewerkstelligen,ist eine Mutter mit tiefer, innerer Aushöhlung, wie sie in dem oben erwähnten Patent beschrieben ist, besonders geeignet und erfüllt die gestellten Forderungen.

Gemäss einem anderen Merkmal der Erfindung, besteht die Muffe aus einem verhältnismässig verformbaren Met all_o

Der Aussendurchmesser der Muffe kann sich dadurch bei dem Eindringen des Schraubenschaftes in der Muffe ausdehnen.,

Die erfindungsgemässe Befestigungsvorrichtung kann selbstverständlich eine Schraube mit gefrästem oder nicht gefrästem Kopf je nach den Anforderungen der herzustellenden Verbindung aufweisen,,

Weitere Zwecke, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung W werden deutlicher in der nachstehenden, ausführlichen Beschreibung erläutert werden, welche sich auf die beiliegenden, nur beispielsweise angegebenen, Zeichnungen beziehte

In den Zeichnungen zeigen :

- Figuren 1 und 1a, Ansichten im axialen Schnitt einer Befestigungsvorrichtung zur Verbindung mehrerer Bleche nach der bisher üblichen Technik, wobei die auf Figur 1■dargestellte Vorrichtung eine Schraube mit nicht gefrästem Kopf aufweist, während die Vorrichtung der Figur 1a mit einer Schraube mit gefrästem Kopf versehen ist ;

- Figuren 2 und 2a, Ansichten im axial.cn Schnitt einer erfindungsgemässen Befestigungsvorrichtung zur Verbindung mehrerer Bleche, wobei

fc die Vorrichtung der Figur 2 eine Schraube mit nicht gefrästem Kopf und die Vorrichtung der Figur 2a eine Schraube mit gefrästem Kopf aufweist ; und

- Figuren 3-3a, 4-4a und 5-5a, ebenfalls Ansichten im axialen Schnitt einer erfindungsgemässen Befestigungsvorrichtung, welche eine Muffe mit einer verformbaren Schulter aufweist ; diese Figuren zeigen in der Reihenfolge drei Phasen des Binsatsvorganges der Befestigungsvorrichtung in mehrere Bleche ; die Figuren 5 und 5a lassen die Vorrichtung in Endstellung erkennen, und wie schon erwähnt zeigen .die Figuren 3 bis 5 eine Vorrichtung mit einer Schraube mit nicht ge frästem Kopf, während auf den entsprechenden Figuren 3a bis 5a die Vorrichtung mit einer Schraube mit gefrästem Kopf dargestellt ist.

Die Figuren 1 und 1a lassen eine Befestigungsvorrichtung nach derMs- !Bactedk erkennen. Eine derartige Vorrichtung ist in der

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Lage, verschiedene Bleche bzw. eine Gruppe von Blechen 1, 2 und 3 festzuschrauben, und weist eine Schraube 4 mit glattem und kegelförmigen Schaft 5 auf, die in einer entsprechenden, in den Blechen 1, 2 und 3 ausgeführten kegelförmigen Bohrung 6 eingesetzt wird. Der Schaft 5 der Schraube 4 endet mit einem zylinderförmigen, mit Gewinde versehenen Abschnitt 7» welcher zur Aufnahme einer Mutter 8 vorgesehen ist₀ Schliesslich kann der Kopf 9 der Schraube 4 nicht gefräst (Figur 1) oder gefräst ( Figur 1a)»je nach den Anforderungen der Verbindung sein,und eine Scheibe 15 kann zwischen der Mutter 4 und dem unteren Blech 3 zwischengelegt werden»

Wie oben erwähnt, bevor die eben beschriebene Schraube eingesetzt wird, ist es notwendig, in den Blechen 1,2 und 3 eine genaue kegelförmige Bohrung auszuführen, welche in ihrer Konus-Form dem Schraubenschaft 5 der Schraube 4 entspricht. Danach wird die Schraube j 4 in diese Bohrung mit Hilfe eines Werkzeuges eingepresst, wodurch die Bleche einer radialen Verdichtung ausgesetzij<werden„

G-emäss einer anderen Ausführungsart der vorliegenden Erfindung, und wie es die Figuren 2 und 2a erkennen lassen, wird eine Muffe 10 auf dem Schaft 5 der Schraube 4 eingeschoben» Die Muffe 10 besitzt eine zylinderförmige, äussere Fläche 11, welche eine Trag-bzw. Auflage-Fläche gegen die Bleche bildet, sowie eine kegelförmige, innere Fläche 12₉ welche eine Lauffläche an dem" kegelförmigen Schaft 5 der Schraube 4 bildet.

Dank der erfindungsgemässen Muffe 10, genügt es also, in den Blechen 1, 2 und 3» eine zylinderförmige Bohrung vorzusehen, welche wesentlich leichter und mit weniger Genauigkeit als die kegelförmige Bohrung hergestellt wird, welche bei den in der Technik bisher üb- ' liehen Befestigungsvorrichtungen notwendig war.

Wie es die Figuren 2 und 2a zeigen, weist die Muffe 10 in ihrem oberen Bereich eine nicht verformbare Schulter 13 auf, welche zwischen dem Schraubenkopf 9 und dem oberen Blech 1 gelagert ist.

Der Einsatz und die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung, können auf zwei verschiedenen Wegen durchgeführt werden :

a) Eachdem die Vorrichtung in der in den Blechen vorgesehenen zylinderförmigen Bohrung gelagert ist, wird die Mutter 8 an dem Ende der Schraube 4 aufgeschraubt. Mit dem fortschreitenden Aufschrauben der Mutter 8 wird eine senkrechte und radiale Verdichtung der Bleche allmählich und gleichzeitig ausgeübt,, Mit anderen Worten heisst es, dass die gleichzeitige, senkrechte und radiale Verdichtung ausschliesslich durch das Aufschrauben der Mutter 8 auf den Schraubensohaft 5 der Schraube 4 hervorgerufen wird. _ „

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b) Man kann vorher ein sogenanntes "Anschlagen" bzw. "Eintroibsn" der Schraube 4 durchführen, was nur die radiale Verdichtung dor Bleche zur Folge hat. Fach diesem Vorgang, wird die Kutter 8 an dem Ende der Schraube 4 aufgeschraubt und die Bleche werden dadurch senkrecht verdichtet, indem die durch den vorher ausgeführten ".Anschlag svorgang" bewirkte radiale Verdichtung erhalten bleibt.

Wie es die Figuren 3 und 5 erkennen lassen, und gemäss einer weiteren AusfUhrungsart der vorliegenden Erfindung kann die -Schulter eine verformbare Schulter 14 sein, welche beim Aufschrauben der Mutter 8 zur senkrechten Verdichtung der Bleche dient, bevor diese Bleche in radialer Dichtung verdichtet werden,,

Wie es die Figuren 3 und 3a deutlicher erkennen lassen, kommt der Schraubenkopf 9 mit der verformbaren Schulter 14 der Muffe 10 ^ zur Anlage, wenn die Mutter 8 aufgeschraubt wird, während ein ge-™ wisses Spiel 16 zwischen den jeweiligen zwei kegelförmigen Flächen des Schraubenschaftes 5 und der Muffe 10 noch besteht_o

Wenn die Mutter 8 weiter aufgeschraubt wird und wie es die Figuren 4 und 4a besser zeigen,drückt der Schraubenkopf 9 die verformbare Schulter 14» welche danach die Bleche 1,2 und 3 in se nie rechter Richtung verdichtet. Wenn der Schaft 5 der Schraube 4 in der kegelförmigen Bohrung der Muffe 10 eine gewisse Eindringtiefe bzw. einen gewissen Eindringweg geleistet hat', d.h.. wenn die Schulter zwischen dem Schraubenkopf 9 und dem oberen Blech 1 einem gewissen Stauchdruck ausgesetzt wurde, kommen die jeweiligen zwei kegelförmigen Flächen der Muffe 10 und des Schraubenschaftes 5 in Berührung, wie es die Figuren 4. und 4a in 17 erkennen lassen,

ψ Wenn diese Berührung bzw. dieser Eontakt gewährleistet ist, wird ! die verformbare Schulter 14 je weiter die Mutter 8 aufgeschraubt wird, weiter gestaucht.· Die Bleche 1, 2 und 3 werden demzufolge in senkrechter Richtung weiter verdichtet, wenn aber die zwei kegelförmigen • Flächen der Muffe und des Schraubenschaftes in Berührung stehen, wirken sie von nun an zusammen, um eine radiale Ausdehnung der Muffe zu bewirken, d.h. um eine radiale Verdichtung der Bleche gleichzeitig mit deren fortschreitender, senkrechter Verdichtung zu gewährleisten,,

Diese gleichzeitige, senkrechte und radiale Verdichtung, die aus dem Bindringen des Schraubenschaftes in'die Muffe zurückzuführen ist, und die Herstellung eines Presssitzes der Muffe la den Blechenermöglicht, erfolgt weiter, bis die verformbare Schulter 14 durch den Schraubenkopf 9 gegen das obere Blech 1 vollkommen gestaucht wird₀ Diese vollkommene Stauchung der Schulter 14 entspricht der gespannten

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Iiidstellung des Bolzens, wobei diese Stellung auf den Figuren 5 und 5a deutlich dargestellt ist.

Mit der auf den Figuren 3 bis 5 dargestellten Befestigungsvorrichtung wird also eine radiale Ausdehnung der Muffe 10 auf den Blechen bewirkt, wobei diese Bleche vorher dank der verformbaren Schulter 14 gegeneinander gepresst werden» Die senkrechte Verdichtung der Bleche sowie danach deren radiale Verdichtung, bei welcher die senkrechte Verdichtung bis zum Ende des Spannvorganges erhalten bleibt, werden daneben ausschliesslich durch die Verschraubung bzw_o das Anziehen der Mutter 8 aufeinander folgend bewirkte

Die Hutter 8 kann vorteilhafterweise eine Sicherheitsmutter mit tiefer, innerer Aushöhlung sein, gemäss dem französischen Patent ΪΡ 2.071.515.

Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsarten beschränkt. So könnte z.B. die Schulter der iluffe eine beliebige Form aufweisen, und zwar eine den Anforderungen der herzustellenden Verbindung angepasste Form.

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Claims

PATE Ij_g J₁J₁ β P R ff G H E

iJ- Hoch beanspruchbare Befestigungsvorrichtung zur Verbindurg von Blechen, Platten od. dgl., welche eine Schraube mit kegelförmigem Schaft aufweist, dessen Ende mit einem Gewinde zur Aufnahme einer Mutter versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Muffe (1O) mit einer zylinderförmigen, äucsoren Fläche (11) und einer dem Schaft (5) der Schraube (4) entsprechend kegelförmig ausgebildeten inneren Fläche (12) vorher in den Schraubenschaft eingesetzt und zwischen den Schraubenkopf (S) und d:r Mutter (8) bei der Verbindunggelagert wird.

2« - Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (1O) mit einer Schulter (13> 14) versehen ist, welche an ihrem, dem Schraubenkopf gegenüberliegenden Ende angeordnet ist ο

5. - Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgenannte -Schulter verformbar isto

4. - Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter an ihrer Auflagefläche eine tiefe, innere Aushöhlung aufweist.

5. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 oder 4» dadurch gekennzeichnet, dass die Muffe (1O) aus einem verhältnismässig verformbaren Metall besteht, wodurch der Auesendurchmesser dieser Muffe durch das Eindringen des Schraubenschaftes in die Muffe, sich aus denen kann«,

60 - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube einen gefrästen oder nicht gefrästen Kopf aufweist_o

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