DE2313928A1

DE2313928A1 - Zug- und druckverbindungselement

Info

Publication number: DE2313928A1
Application number: DE19732313928
Authority: DE
Inventors: Ernst Schaefer
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1973-03-21
Filing date: 1973-03-21
Publication date: 1974-09-26

Description

Zug- und Druckverbindungselement Die Prfindung bezi@ht sich auf ein Zug- und Druckverbindungselement für V@rbindungen, bei denen die Bolzen für die die Krä@te aufnehmenden Laschen auf Abscheren beansprucht werden.
Bekanntermaßen ergibt sich die Schubspannung Aus der auftretenden Querkraft und dem auf Abscheren beanspruchten Querschnitt. Die zuiässige Spannung richtet sich außerdem noch nach dem verwendeten Material und dem jeweils vtlrherrschenden Belastungsfall. In denjenigen Fällen aber, in denen solche Verbindungen noch die @edingung erfüllen müssen, besonders leicht zu sein, ohne daß die Festigkeit darunter leidet - wie beispielsweise riir Zwecke in der Luft- un<l Raumfahrt - sind die bisherigen Verbindungselemente nicht geeignet. Zwar ist verschiedentlich schon versucht worden, um 1>eispielsweise Schrauben oder Belzen kleineren Durchmessers verwenden zu können, die nicht mehr ausreichende F@sti - vor allem die zulässige Schubspannung - dadurch zu erreichen, dan zwischen Bolzen und den zu verbindenden @@ementen eine Schwerspannhülse eingesetzt wurde. Der Qewichtsgewinn, der durch solche Maßnahmen erzielt wird, ist jedoch relativ gering. Außerdem muß in diesen Fällen beriicksichtigt worden, daß fiir solch Spannhiilsen engtolerierte Bohrungen erforderlich sind und diese Bohrungen natürlich um den Betrag des Spannhülsen-Außendurchmessers gegenüber der genormten Durchgangsbohrung für den verwendeten Bolzen größer sind.
Der Brfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zug- und Druckverbindung zu schaffen, die eine Gewichtsersparnis bei gleichbleibenden Festigkeitsverhältnissen erbringt.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen den Laschen ein Scherring lagert, dessen Mittenradius r1 dem Durchmesser d des Bolzens beziehungsweise der Durchsteck- oder Dehnschraube entspricht. Durch diese Maßnahme ist es nunmehr möglich, bei gleichbleibenden Festigkeitsverhältnissen bezi@hungsweise bei gleichbleibender Kraftaufnahme geringere Bolzen- und/ oder Laschenquerschnitte zu verwenden.
Weiterhin wird v@rgeschlagen, daß der Scherring rechteckigen, runden oder quadratischen Querschni@t aufweist und daß der Scherring in seiner Form entsprechenden Pinstichen lagert. Durch diese Ausgestaltung werden günstige Verhältnissse für die Flächenpressung geschaffen. Außerdem ist di ese Art von @instichen leicht herzustellen.
In einer speziellen Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Scherring an einer Lasche angedreht und in dem Einstich der gegenüberliegenden Lasche lagert. Diese Ausführung wird vorzugsweise bei solchen Verbindungselementen verwendet werden, die schon einer Flächenbearbeitung unterliegen, so daß keine für di e Anbringung des Scherringes beziehungsweise die Ausführung des Lagereinstichs erforderlichen Zusatzarbeiten durchgeführt werden miissen.
Pie erfindung ist an Ausführungsbeispielen besch@i@ben und gezei@hnet. Fs zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels; Fig. 2 einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels; Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Ausfiihrung geman Figur 1, die die Bruchzonen der erfindungsgemäßen und der b i bisherigen Ausbjildungen darstellt.
Die beiden auf Zug oder Druck belasteten Laschen 10, 11 sind miteinander durch eine Druchstecksch@aube 14 und einer Mutter 15 verbunden. Bei der Berechnung dieser Schraube geht man bei der Wahl der zulässigen Spannung - mit Rücksicht auf die große Vorspannkraft - von der zulässigen Streckgrenze aus. Beispieisweise fiir den Werkstoff St. 38.13 ergib@ sich eine zulässige Spannung von 6zul = 525 kg/ cm2, während pmax mit 1000 kg angesetzt wird. Der erforderliche Kernquerschnitt errchnet sich aus der Formel Fk = pmax : 6zul und ergiht eine Schraube, deren Kernquerschnitt annähernd bei demjenigen einer M 18-Schraube mit metrisches Gewinde iegt. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Scherringes 12, dessen Mittenradius r1 dem Durchmesser des Bolzens 14 entspricht, wird hei gleichbleibenden llelastungsverhältnissen ein erbeblich kleinerer Kernquerschnitt beziehungsweise Bolzendurchmesser erforderlich. @in Berechnungsbeispiel soll dies veranschaulichen: Der Bolzen 14 und der um ihn angeordnete Scherring 12 errechnet sich nach der Formel rmin = D/8 . [1+(d/D)2], wobei mit D der Außendurchmesser des Scherringes 12, mit d der Innendurchmesser desselben und mit r der Radius bezeichnet ist. Wählt man einen 3,5 mm starken Scherring, mit einem Mitendurchmesser von 13 mm, so ergibt dies einen Kerndurchmesser des Bolzens beziehungsweise der Schraube ven abgerundet 6 mm, was aufgerundet etwa einer Schraube M 10 entspricht.
Der Scherring 12 kann nun in einer der Laschen angedreht sein, während in der Gegenlasche die entsprechende Lagerfläche eingedreht wird, wie dies die Fig. 2 darstellt. Dies führt zwar zu einem gewissen Bearbeitungsaufwand, hat aber den Vorteil, daß kein gesonderies Bauele@ent, nämlich der Scherring, auf Lager gehalten werden maß. lie Fig. 3 zeigt die lrgebnisse nach Bruchversuchen der bisherigen und der erfindungsgemäßen Ausführungen, wobei letztere strichpunktiert für den obenfalls so gezeicheneien Mittenringdurchmesser dargestellt sind.
Die Kerbwirkung wird durch sogenannte Entlastungskerben herabgosetzt, sie ist - wie Versnche zeigten - auch nicht annähernd se hoch, wie allgemein angenommen bzw. berechnet wird.
- Patentansprüche -

Claims

P a t e n i a s p r ü c h e 1. Zug- und Druckverbindunbgselement für Verbindungen, bei denen die Bolzen für die die kräfte aufnehmenden Laschen auf Abscheren beanspruchi sind dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß zwischen den laschen (10, 11) ein Scherring (12) lagert, dessen Nittenradius (r1) dem Durchmesser (d) des Bolzens (14) beziehungsweise der Durchsteck- oder Dehnschraube entspricht.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch g e k r n n z e i c h -n e t , daß der Scherring (12) rechteckigen, runden oder quadratischen Querschnitt aufweist und in entsprechenden Einstichen (13) lagert.
3. Element nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Scherring (12) an einer lasche (ii) angedreht und in dem Einstich (13) der gegenüberliegenden Lasche (10) lagert.

L e e r s e i t e