DE2233311B2 - Zweiteiliges Verbindungselement - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein zweiteiliges Verbindungselement zum Verbinden von Werkstücken mit zueinander ausgerichteten öffnungen, mit einer rohrförmigen Hülse mit einem vergrößerten mit einer Fläche an einer Seite des Werkstückes in Eingriff bringbaren Kopf und einem sich durcii die öffnungen und über die gegenüberliegende Fläche an der anderen Seite der Werkstücke hinaus erstreckenden Hülsenschaft, mit einem Bolzen mit Kopf, welcher mit dem äußeren dem vergrößerten Kopf abgewandten Ende des Hülsenschaftes in Eingriff bringbar ist, wobei sich der Bolzenschaft durch die Hülse und über deren Kopf hinaus erstreckt und einen zur Eingriffnahme mit einem eine axiale Kraft zwischen Bolzen und Hülse aufbringenden Werkzeug geeigneten Abschnitt sowie eine Sollbruchstelle aufweist, die den schwächsten Teil des Bolzcnschaftes bildet und zwischen dem Kopf des Bolzens eine solche Abmessung hat, daß er das äußere Ende der Hüise überragt und an seiner Unterseite mit einer konkav gewölbten ringförmigen Fläche versehen ist, um beim Anziehen des Verbindungselementes das äußere Ende der Hülse nach außen zu verformen.

Vorzugsweise eignen sich derartige zweiteilige Verbindungselemente zur Anwendung an großen Transportbehältern, da der Kopf der rohrförmigen Hülse sehr flach ist und somit im wesentlichen bündig mit der Innenwandung des Behälters abschließend angeordnet werden kann, während der Kopf des Bolzens in einem solchen Falle auf der Außenseite des Behälters angeordnet werden kann, wobei jede Manipulation am Bolzenkopf zu einer Zerstörung des Verbindungselementes führt und deshalb sofort sichtbar ist.

Zweiteilige Verbindungselemente der eingangs beschriebenen Art sind beispielsweise aus der US-PS 35 15 419 bereits bekannt. Bei derartigen Verbindungselementen wird der sich über die Werkstückoberfläche hinaus erstreckende freie Teil des Hülsenschaftes von der konkav gewölbten ringförmigen Fläche an der Unterseite des Bolzenkopfes nach außen umgebogen und auf der Werkstückoberfläche angepreßt. Auf diese Weise werden die auf die Verbindung wirkenden Kräfte im wesentlichen von der rohrförmigen Hülse übernommen. Sofern die zueinander ausgerichteten öffnungen im Werkstück für die rohrförmige Hülse innerhalb vorgegebener enger Toleranzen gefertigt sind, gräbt sich der Bolzenschaft in die Innenfläche der Hülsenbohrung ein. so daß der Bolzenkopf eine mittragende Funktion für die Verbindung der Werkstücke übernimmt. Dieses Mittragen des Bolzens ist jedoch abhängig von der Toleranz, mit der die öffnungen im Werkstück für die rohrförmige Hülse gefertigt sind. Werden diese Öffnungen nur geringfügig größer hergestellt als vorgeschrieben, läßt sich der Bolzen ohne Schwierigkeiten aus der Bohrung der Hülse herausziehen. Damit geht zum einen die tragende Wirkung des Bolzens für die Verbindung verloren, zum anderen wird durch die rohrförmige Hülse ein Durchgang von der einen zur anderen Workstückseite geschaffen, der insbesondere bei Anwendung derartiger Verbindungselemente bei Behältern unerwünscht ist.

Aus der US-PS 34 64 310 ist ein zweiteiliges Verbindungselement bekannt, bei dem das freie, über die Werkstückoberfläche hinausragende Hülsenende durch den Kopf nach innen gerollt wird. Diese Verbindung hat den Nachteil, daß sich der Kopf leicht entfernen läßt, da es zum Aufbiegen der nach innen gerollten Bereiche der Hülse keines großen Kraftaufwandes bedarf.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein zweiteiliges Verbindungselement der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß unabhängig von den Toleranzen der öffnungen in dem Werkstück für die Hülse eine sichere Befestigung des Bolzens an der Hülse gewährleistet ist.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der die Hülse radial überragende Teil des Kopfes im Bereich der konkav gewölbten Unterseite zur Ausbildung einer hinterschnittenen Hohlkehle so weit nach innen eingerollt ist, daß sich dessen ringförmige, freie Kante zum Bolzenschaft hin erstreckt.

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ist ein Verbindungselement geschaffen, bei dem das freie Ende des Hülsenschaftes mit dem Bolzenkopf formschlüssig verbunden ist. Beim Zusammenfügen der beiden Teile des Verbindungselementes wird nämlich das freie Ende des Hülsenschaftes durch die hinterschnittene Hohlkehle am Bolzenkopf zunächst nach außen und dann in

Richtung des Bolzenschaftes hin wieder nach innen gerollt. Auf diese Weise entsteht am freien Ende der rohrförr.-^;gen Hülse ein wulstartiger Kragen, der die hinterschnittene Hohlkehle am Bolzenkopf vollkommen ausfüllt und somit eine absolut sichere Verbindung zwisehen der Hülse und dem Bolzen gewähr eistet. Diese Verbindung ist unabhängig von irgendwelchen Einflußgrößen, wie beispielsweise der Toleranz der .zueinander ausgerichteten öffnungen im Werkstück.

Versuche haben ergeben, daß durch die erp.ndungsgemäße Verbindung Kräfte in der Größenordnung zwischen 635 und 688 kp übertragen werden können. Vergleichbare Verbindungselemente der bekannten Art sind selbst bei genaue·· Einhaltung der vorgeschriebenen Toleranzen für die öffnungen im Werkstück lediglieh in der Lage, Kräfte in der Größenordnung von 159 bis !81 kp zu übertragen.

Zur Unterstützung des Einrollvorganges ist es zweckmäßig, daß der Bolzenschaft zur Schwächung der rohrförmigen Hülse im Verformungsbereich mit in Längsrichtung verlaufenden Riffelungen nahe seinem Kopf versehen ist. Durch die Schwächung treten beim Einrollvorgang Längsrisse im Verformungsbereich der Hülse auf. die sicherstellen, daß das eingerollte freie Ende der Hülse die hinterschnittene Hohlkehle des Boizenkopfes voll ausfüllt.

Wird das erfindungsgemäße Verbindungselement als Verschlußelement verwendet, ist es zweckmäßig, nahe der Hohlkehle am Bolzenschaft einen Gummidichtring derart anzuordnen, daß dieser innerhalb des in der Höhlung des Bolzenkopfes eingerollten Hülsenendes dichtend eingelagert wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen auseinandergezogenen Aufriß eines erfindungsgemäßen Aüsführungsbeispiels mit Bolzen und Hülse, wobei ein O-förmiger Dichtungsring im Querschnitt gezeigt ist,

F i g. 2 einen der F i g. 1 ähnlichen Querschnitt mit der Darstellung der durch eine öffnung in einer Behälterwandung eingesetzten Hülse,

F 1 ti. 3 und 4 eine der F i g. 2 ähnliche Ansicht mit der 'arstellung des in das Hülsenende eingesetzten Bolzens in einer Zwischenstellung,

F i g. 5 und 6 eine der F i g. 3 ähnliche Ansicht mit der Darstellung des endgültig zusammengesetzten Verbindungselementes, jeweils für die Verbindung eines Werkstückes mit dünnem bzw. dickem Wandaufbau,

F i g. 7 eine Stirnansicht der Hülse mit teilweise eingerolltem freiem Hülsenende bei entferntem Bolzen,

F i g. 8 eine der F i g. 1 ähnliche Ansicht mit der Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

F i g. 9 eine der F i g. 2 ähnliche Ansicht mit der Darstellung dieses weiteren Ausführungsbeispieis,

F i g. 10 und 11 den F i g. 3 und 4 entsprechende Ansichten und

F i g. 12 und 13 Darstellungen des endgültig zusammengesetzten Verbindungselementes, entsprechend den F i g. 5 und 6.

In F i g. 1 bis 7 ist mit der Bezugsziffer 10 das gesamte Verbindungselement — im folgenden der Einfachheit halber nur Element genannt — und mit der Bezugsziffer 12 der Wandaufbau eines Transportbehälters dargestellt. Dieser Wandaufbau weist eine durchgehende öffnung 13 auf und besteht aus einem Zwischenstück 14 aus Fasermaterial, Holz od. dgl., sowie metallischen Außenteilen 16 und 17. Mit durchgehenden Linien ist dabei ein dünner und mit gestrichenen Linien ein dicker Wandaufbau dargestellt.

Das Element 10 umfaßt einen Bolzen 18 und eine Hülse 19. Die Hülse 19 besitzt einen rohrförmigen Schaft 20 mit einem Kopf 21. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Außendurchmesser des freien Endes der Hülse derart verringert, daß ein abgesetzter Bereich 22 gebildet wird, der in 7 i g. 2 zu erkennen ist.

Die Hülse wird durch die öffnung 13 eingesetzt, die durch die zueinander ausgerichteten öffnungen der Teile 14, 16 und 17 gebildet wird, wobei sich das abgesetzte Ende 22 darüber hinaus erstreckt und die Platte 17 die Außenseite des Behälters darstellt.

Der Bolzen 18 weist einen Kopf 23 und einen Schaft 24 auf. Der Schaft umfaßt einen in Längsrichtung geriffelten Abschnitt 25, welcher nahe der Unterseite des Kopfes 23 zu einem noch zu beschreibenden Zweck speziell ausgebildet ist. Der Bolzen ist weiterhin mit einer Sollbruchstelle 26 sowie mit Zugkerben 27 ausgestattet.

Erfindungsgemäß ist die Unterseite 28 des Kopfes 23 zur Bildung einer hinterschnittenen Hohlkehle so weit nach innen eingerollt, daß sich eine ringförmige freie Kante 29 bildet, die sich /um Schaft des Bolzens hin erstreckt.

Ein O-förmiger Gummiring 31 kann über den Schaft des Bolzens nahe dem Kopf gestreift werden, sofern ein derartiges Dichtungsteil erwünscht ist.

Der Bolzen 18 wird in die rohrförmige Hülse 19 eingesetzt, wobei sich die Zugkerben 27 nach innen über den Kopf 21 der Hülse hinaus erstrecken. Diese Zug- ' kerben erfaßt ein Zugschußgerät bekannter Bauart und zieht den Abschnitt in die Hülse hinein. Die sich in Längsrichtung erstreckenden Riffelungen 25 sind in bezug auf den Innendurchmesser der Hülse 19 so bemessen, daß die geriffelte Fläche mit der Innenfläche der Hülse derart in Eingriff kommt, daß in diesem Abschnitt der Hülse in Längsrichtung verlaufende geschwächte Abschnitte gebildet werden, die beim Verbinden der Teile, wie in F i g. 7 gezeigt, zu in Längsrichtung verlaufenden Rissen 32 führen, welche das Einrollen des freien Endes 22 der Hülse 19 erleichtern.

Beim Verbinden der Teile wird das freie Ende 22 der Hülse 19 in die Hohlkehle 30 des Kopfes eingeführt und dort umgerollt, wie dies in den F i g. 3 bis 6 gezeigt ist. Dabei folgt das freie Ende 22 der Hülse der Unterseite 28 des Kopfes. Dieser Ablauf gilt sowohl für einen dünnen, als auch einen dicken Wandaufbau, so daß stets eine zwangsläufige mechanische Verriegelung zwischen dem Bolzen und der Hülse erzielt wird. Bei einem dünnen Wandaufbau kann nach dem Einrollen der verbliebene Abschnitt der Hülse einen Ringwulst 33 bilden.

Ist das Verbindungselement vollständig zusammengefügt, wie dies in F i g. 5 und 6 gezeigt ist, so wird ein Bruch an der Sollbruchstelle 26 bewirkt, die so angeordnet ist, daß sie innerhalb des Kopfes 21 der Hülse zu liegen kommt.

Sc¹I ein Dichtring verwendet werden, wie er beispielsweise in Form eines O-förmigen Gummiringes 31 abgebildet ist, so drückt beim Zusammenfügen des Elementes das freie Ende 22 der Hülse den O-Ring durch die Ringöffnung in die Hohlkehle 30. Im folgenden umgreift das freie Ende 22 den O-Ring 31, so daß beim endgültigen Zusammenbau des Verschlusses der O-Ring in dem eingerollten Ende der Hülse zur Bildung

einer Dichtung eingedrückt ist.

In F i g. 8 bis 14 ist eine modifizierte Bauform des erfindungsgemäßen Verschlusses dargestellt. Der O-förmige Dichtungsring ist in dieser Abbildung nicht gezeigt, jedoch kann er bei Bedarf verwendet werden.

Der Bolzen 18 entspricht in den Einzelheiten genau dem bei dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten, d. h. er umfaßt den Kopf 23, den Schaft 24, die in Längsrichtung verlaufenden Riffelungen 25, die Sollbruchstelle 26 und die Zugkerben 27. Die Unterseite 28 des Kopfes ist mit einer hinterschnitlenen Hohlkehle 30 versehen, deren sich nach innen erstreckende ringförmige freie Kante 29 die Hohlkehle

30 begrenzt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Hülse 19 dahingehend verändert, daß ihr Schaft 20 und ihr freies Ende 35 über die gesamte Länge einen gleichmäßigen Innen- und Außendurchunesser aufweisen. Die Wandungsdicke ist somit über die gesamte Länge gleichmäßig. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das freie Ende 35 im Bereich der Querstriche bis zu der Linie 36 weichgeglüht.

Der Zusammen- und Einbau des Verbindungselementes erfolgt in gleicher Weise wie bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zweiteiliges Verbindungselement zum Verbinden von Werkstücken mit zueinander ausgerichteten Öffnungen, mit einer rohrförmigen Hülse mit einem vergrößerten mit einer Fläche an einer Seite des Werkstückes in Eingriff bringbaren Kopf und einem sich durch die Öffnungen und über die gegenüberliegende Fläche an der anderen Seite der Werkstücke hinaus erstreckende Hülsenschaft, mit einem Bolzen mit Kopf, welcher mit dem äußeren dem vergrößerten Kopf abgewandten Ende des Hüisenschaftes in Eingriff bringbar ist, wobei sich der Bolzenschaft durch die Hülse und über deren Kopf hinaus erstreckt und einen zur Eingriffnahme mit einsm eine axiale Kraft zwischen Bolzen und Hülse aufbringenden Werkzeug geeigneten Abschnitt sowie eine Sollbruchstelle aufweist, die den schwächsten Teil des Bolzenschaftes bildet und zwisehen dem Kopf des Bolzens und dem Abschnitt angeordnet ist, wobei der Kopf des Bolzens eine solche Abmessung hat, daß er das äußere Ende der Hülse überragt und an seiner Unterseite mit einer konkav gewölbten ringförmigen Fläche versehen ist, um beim Anziehen des Verbindungselementes das äußere Ende der Hülse nach außen zu verformen, dadurch gekennzeichnet, daß der die Hülse radial überragende Teil des Kopfes im Bereich der konkav gewölbten Unterseite (28) zur Ausbildung einer hinterschnittenen Hohlkehle (30) so weit nach innen eingerollt ist, daß sich dessen ringförmige, freie Kante (29) zum Bolzenschaft (24) hin erstreckt.

2. Verbindungselemeni nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzenschaft (24) zur Schwächung der rohrförmigen Hülse im Verformungsbereich mit in Längsrichtung verlaufenden Riffelungen (25) nahe seinem Kopf (23) versehen ist.

3. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung des Verbindungsflementes als Verschlußelement nahe der Hohlkehle (30) am Bolzenschaft (24) ein Gummidichtring (31) so angeordnet ist, daß er innerhalb des in der Höhlung eingerollten Hulsenendes dichtend einlagbar ist.