DE2537584A1

DE2537584A1 - Selbstkalibrierende befestigungsanordnung

Info

Publication number: DE2537584A1
Application number: DE19752537584
Authority: DE
Inventors: John Howland Ruhl
Original assignee: Huck Manufacturing Co
Current assignee: Huck Manufacturing Co
Priority date: 1974-08-22
Filing date: 1975-08-21
Publication date: 1976-03-04
Also published as: FR2282562B1; DE2537584B2; NL164645C; US3915052A; GB1498838A; DE2537584C3; CA1031611A; JPS5526325B2; IT1041299B; FR2282562A1; NL7509931A; BE832635A; JPS5146657A; NL164645B

Description

IBRLIfI S3 !MÜNCHEN II

Dr. RUSCHKE & PARTNER PATENTANWÄLTE

BERLIN -MÖNCHEN

Qindnte Barite 253758 4^Qud·*·** ■«*>*·· TELEX: 1 «7« TELEX: 522717

Huck Manufacturing Company, Detroit, Michigan, U.St.A.

Selbstkalibrierende Befestigungsanordnung

Die Erfindung betrifft allgemein selbstkalibrierende Befestigungsanordnungen unter Verwendung υοη Räum- oder Aufdrückbalzen ("mandrelizing bolts").

In der Vergangenheit mar einer der wesentlichen Gründe für die Unzufriedenheit mit selbsträumenden Bolzenanordnungen oder selbstkalibrierenden Befestigungs-Anordnungen des Räum- oder des Aufdrücktyps der hohe Kostenantell für das Einsetzen und die mühsame Einziehprozedur; man hat aus diesen Gründen zuweilen auf den Einsatz solcher Elemente vollständig verzichtet. Das Einziehverfahren war unpraktisch, da vor dem Aufsetzen des Hragens der Abhub von den Räumzähnen entfernt werden mußte, Öarnit er sich nicht zwischen dem Kragen und den Sperrnuten festsetzte.

Eb besteht Bedarf an einer selbstkalibrierenden Befestigungsanordnung, die

6(Ri$i07Ö732

sich mit einem einzigen Einzishachritt anbringsn IMBt₁ und zwar insbesondere ohnB irgendwelche Zwischenachritte zur Entfernung von Abhub, üteiterhin ist Brtdünacht, sine BefeatigungBanDrdnung der Räum- und/oder Aufdrückart zu schaffen, die eine spezielle Preßpaaaung zwischen dem Bolzenachaft und der üterkstückbohrung ergibt.

Die vorliegende Erfindung sieht vor eine selbatkalibrierende Bolzen- und Befestigungsanordnung zum Einsetzen in ein üterkstückloch mit einem geringeren Durchmesser als dem des Bolzens, wobei das Befestigungaelement ein Bolzen mit einem Hopf und einem Schaft an einem Ende und einem Ziehteil am anderen Ende, einem genuteten Teil zur Aufnahme eines Kragens sowie Mitteln zur Selbstkallbrierung auf dem Bolzen ist, wobei diese Mittel zur Selbatkalibrierung beim Durchziehen durch das Uerkstückloch das Loch kalibrierend aufweiten können und weiterhin ein Hragen vorgesehen ist, der auf den Bolzen an dem dem Hopf entgegengesetzten Ende desselben aufgesetzt werden kann, wobei wiederum der Schaft des Bolzens einen aalchen Durchmesser gegenüber dem der selbstkalibrlerenden Einrichtung aufweist, daß sich eine Preßpasaung mit dem tJerketückloch ergibt, nachdem die selbstkalibrieranden Mittel durch die Bohrung hindurchge- ' zogen worden sind und der Schaft in die Bohrung eingetreten ist. Der Ausdruck "PreBpassung" soll hier einen Preßsitz de» Schafts in der Uerkstückbahrung, mit dem der Schaft in der Bohrung im wesentlichen festsitzt, bezeichnen.

Vorzugsweise beträgt der DurchmessBruntBrschied zwischen der lüerketückbohrung bei in Preßpaasung in dieser aitzendem Bolzenschaft und dem Durchmesser der Bohrung nach dar Kalibrierung, aber vor der Preßpassung, zwischen etwa o,o3oif8 mm*und etwa o,381 rom Co,oo12 und o,o15 in.). Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung weist dsr Kragen eine Bohrung auf, deren Durchmesser ao geuihlt ist,

609810/0732

daß die Belbatkalibrierenden Mittel auch den Kragen kalibrieren, wobei die Aufuieitung der literkstückbchrung und der Kragenbohrung sich in einem einzigen Schritt erreichen lassen, indem ein Setzwerkzeug auf den Ziehteil des Bolzene Zug ausübt und am Ende des Ziehvorgangs der Kragen fest auf den genuteten Teil des Bolzens aufgedrückt u&rd.

Die hier offenbarte Befestigungsanordnung ist speziell konstruiert, und der Innendurchmesser der üterketückbohrung ist kleiner als die kalibrierenden Abmessungen des Befestigungselemente, mit dem er benutzt wird. Auf diese Weise wird vorzugsweise der Kragen ebenso uiie das eingespannte Werkstück kalibriert· Im Fall deB speziell kalibrierten Kragengliedes, das hierzusammen mit dem speziellen RMumbülzen eingesetzt wird, ISBt sich ein wesentlicher Vorteil dadurch erreichen, daß man den Spezialkragen vor dem Aufsetzen des Ziehwerkzeuges auf das Balzenende aufsetzen kann und sich das Befestigungsaystem in einem einzigen Ziehvorgang fertig montieren läßt.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß, ωεήπ man den speziellen, durch den Bolzen kalibrierten Kragen zusammen mit einem Bolzen mit AufdrUckujulst ("mandrel or ball-aizing fastener*) oder auch mit einem Ausröumbolzen benutzt, der Kragen die Fähigkeit besitzt, während des Kalibriervorgangs gegen die Seite des eingespannten Werkstücks gedrückt zu werden. Dieses Merkmal verhindert die Bildung von Graten ("backside burr") während deB Kalibrierens und ergibt die gewünschte Räumung odar Aufdrückung der Werkstückbohrung, nicht aber ein AuspreßBen des Bahrungsmaterials an der Seite dee Werkstücks. Die neue Befestigungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung ist weiterhin darin vorteilhaft, daß sie sich ala auf Ermüdung dimensionierte ("fatigue-sized") Befestigungsanordnung verwenden läßt, die

609810/0732

sehr wirtschaftlich gesetzt werden kann und eine gleich gute oder bessere Leistung aufweist als andere auf Ermüdung dimensionierte Befestigungssysteme. Ein anderer l/orteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die hier offenbarten selbstkalibrierenden Befestigungselemente die Setzkosten verringern, da sie den Aufwand zur Vorbereitung der Bohrung gering zu halten erlauben. Außerdem bewirken sie engere Toleranzen zwischen Bohrung und Bolzen als sich erreichen lassen würde, wenn man die Bohrung auf eine und die Bolzen auf eine andere Toleranz bearbeitet.

Indem man den Bolzenschaft und die Halibrierelemente zur gleichen Zeit bearbeitet, wird es möglich, die Passungsungenauigkeiten im wesentlichen zu eliminieren und mit der vorliegenden Erfindung so gleichmäßigere Passungen zu erreichen. Nach der vorliegenden Erfindung eingesetzte Aufdrückbolzen weisen zwei weitere V/orteile auf. Ist ein Aufdrückelement etwas größer als dme ursprüngliche Bohrung und der Bolzenschaft auf die gewünschte Preßpassung dimensioniert, liegt der l/orteil gegenüber einem üblichen Befestigungselement ohne Aufdrückelement dahingehend vor, daß bei ersterem die Setzkräfte für die PreßpasBung geringer sind.

Ist das Aufdrückelement erheblich größer als die üterkstückbohrung, läßt es sich zum Haltverformen des eingespannten Werkstücks verwenden, um um die Bohrung herum Restspannungen zu erzeugen, wenn ein Schaft mit dem kalibrierten Bohrungsdurchmesser in dem aufgedrückten Loch verwendet wird. Diese Restdruckspannungen bewirken dann eine Preßpassung und verbessern die Standzeit der Bohrung.

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung

609810/0732

anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine neue, in einem Schritt zu setzende Befestigungsanordnung mit Räumbolzen und Kragen nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine neue, in einem Schritt zu setzende Befestigungsanordnung mit Aufdrückbalzen und Kragen nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 zeigt eine Aufdrück-Räum-Befestigungsanordnung mit Bolzen und Kragen für das Setzen in einem einzigen Schritt nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 a zeigt die Befestigungsanordnung nach einer der Fig. 1, 2 oder 3 nach der Montage;

Fig. if zeigt eine Befestigungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung mit einem Aufdrückelement und einer aufdrückbaren Hülse;

Fig. ka zeigt die Befestigungsanardnung der Fig. 4 nach der Montage;

Fig. 5 zeigt eine Räum-Aufdrück-Befestigungsanordnung mit Hülse nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 zeigt eine Befestigungsanardnung mit Aufdrückhülse nach der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Befestigungsbolzen 1d mit einem Kopf 12, einem Schaft 14, einem Sperrnutabschnitt 16, der Sollbruchstelle 1B, einer Vielzahl νση Räumzähnen 2o und einem Ziehteil 22. Das Befestigungselement ist vor dem Setzvargang dargestellt, anbei der spezielle, auf den Bolzen dimensionierte Kragen 24 an der Fläche 26 des Werkstücks 2g anliegt. Das Befestigungswalement

SG3S1Ü/O732

ist vor dem Setzvorgang· dargestellt, wobei der spezielle, auf den Balzen dimensionierte Kragen 2k an der Fläche 26 des Werkstücks 2d anliegt. Das Befestigunqselement nach Fig. 1 läßt sich in einem einzigen Setzvorqanq ein- und festziehen, wenn man eines der üblichen Setzwerkzeuge - bspui. ein Modell 353 der Fa. Huck - verwendet.

Während die Räumzähne Za des Befestigungsbalzens 1a durch die werkstückbohrung 21 hindurchgezogen werden, räumen sie die werkstückbohrung aus, wobei sie weiterhin abgehobene Späne durch die Bahrung 21 hindurch nach außen ziehen. Danach durchlaufen die Räumzähne den speziell dimensionierten Kragen 2k, um dessen Bohrung 23 auszuräumen, während der Kragen unter der Reaktionskraft des gegen das Werkstück gedrückten Ziehwerkzeuges auf diese aufgedrückt gehalten wird. Folglich werden die Räumspäne durch den Kragen 2k hindurchgezogen, wonach der Kragen 2k in die Sperrnuten 16 eingedrückt uird. Es ist also ersichtlich, daß da die Befestigungsanordnung nach Fig. 1 in einem einzigen Einetzvorgang montiert werden kann, ohne daß man zwischenzeitlich erst die Späne entfernen und dann den Kragen auf den Bolzen aufsetzen muß. Nach der vorliegenden Erfindung erhält man eine Preßpassung innerhalb eines Bereiches van etwa a,a3ak8 mm bis etwa o,381 mm (o,oo12 bis α,α15 in.). Vorzugsweise läßt die Erfindung sich einsetzen zur Erzeugung einer Preßpassung von etwa o,d5oS mm bis etwa a,25k mm (o,od2 bis α,α1 in.).

Die Fig. 2 zeigt eine Befestigungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung entsprechend der Fig. 1, wobei jedoch anstelle der Räumzähne 2o ein Aufdrückujulst Zoo vorliegt. Bei der Anordnung nach der Fig. 2 wird der Aufdrückwulst durch das Werkstück und den Kragen gezagen und kalibriert diese in einem einzigen Schritt, wonach der Kragen 24 fest auf die Sperrnuten 16 auf-

609S10/0732

gedrückt wird. Der Aufdrückwulst 2dd zentriert und/oder kalibriert den Kragen Zk beim Durchlaufen desselben, nachdem er in die Sperrnuten Einqedrückt worden ist. Mit der Anordnung nach der Fig. 2 läßt sich eine Preßpassung innerhalb eines breiten Bereiches von etwa o,o3uhQ mm bis etwa d,301 mm (d,dc12 bis o,o15 in.) Bahrungsdurchmesserdifferenz erreichen, vorzugsweise innerhalb des Bereiches υαπ etwa o,o5a8 bis etuia o,254 mm (o,oo2 bis d,o1 in).

Die Fig. 3 zeigt eine den Fin. 1 und 2 allgemein entsprechende Befestigungsanordnung, bei der der Bolzen 1o jedoch eine erste Reihe von RäumzMhnen aufweist, denen ein Aufdrückwulst 2on folgt. In der Ausführungsfarm nach Fig. 3 werden zunächst die Räumzähne 2o durch die ülerkstückbohrung gezogen und räumen diese auf die gewünschten Abmessungen auf, wonach etwaige Späne von den Räumzähnen in den Kragen Zk hinein und durch ihn hindurchgezogen werden, während die Zähne 2o den Kragen Zk selbst ausräumen.

Danach bewirkt der Aufdrückwulst die endgültige Kalibrierung der Uerkstückbohrung. Weiterhin dient der Aufdrückwulst zum Zentrieren und/oder leichten Kalibrieren des Kragens Zk. Schließlich wird der Kragen Zk auf die Sperrnuten 16 aufgedrückt und der Ziehteil des Bolzens durch den letztenZug des eingesetzten Ziehwerkzeuges an der Sollbruchstelle 18 weggebrochen.

Die Fig. 3a zeigt, wie eine Befestigungsanordnunn nach einer der Fig. 1, 2 oder 3 nach dem Setzen erscheint.

Die Fig. k zeigt ein mit einem einzigen Schritt einzuziehendes Befestigungssystem, bei dem zusätzlich eine Hülse kau verwendet ist. Der Kragen Zk weist

609810/0732

weiterhin eine Vertiefung 25 auf, die einen Eingriff zur anfänglichen Justierung des Befestigungsmaterials auf dem Werkstück 28, 3d gestattet. Bei der BefestigungsanDrdnung nach der Fig. k wird beim Durchziehen des Aufdrückelements 2ao durch die ülerkstückbohrung die Hülse haa kalibriert, die ihrerseits die klerkstückbohrung 21 kalibriert. Die Sperrnuten 16 in Fig. k sind vorzugsweise Ringnuten in üblicher Ausführung, obgleich stattdessen auch schraublinienförmige Gewindegänge eingesetzt werden können. Die Hülse kaa ist in vielen Fällen erwünscht, um ein Aufreiben ("galling") der UlerkBtückbohrung während des Halibriervorgangs zu verhindern.

Die Fig. 4a zeigt die BefestigungsanDrdnung nach Der Fig. k im montierten Zustand.

Die Fig. 5 zeigt eine weitere BefestigungsanDrdnung nach der vorliegenden Erfindung. Bei der Anordnung der Fig. 5 weist der Bolzen 1d einen Zugteil 22 auf, auf den eine Reihe von Räumzähnen 2o folgt, an die sich wiederum ein zylindrischer Abschnitt 5oo anschließt, auf den eine Spalthülse 5o2 aufgesetzt ist. Danach folgen ein Aufdrückwulst 2oo, eine Sollbruchstelle 18, eine Folge von Sperrnuten 16 sowie der Schaft 14 und der Senkkopf 12. Bei dem in einem einzigen Schritt erfolgenden Einziehen und Setzen des Systems nach Fig. 5 werden zunächst die Zähne 2o durch die Ulerkstückbahrung gezogen, räumen diese aus und durchlaufen dann den Kragen, den sie ebenfalls ausräumen, wobei Späne aus der Ulerkstückbohrung durch den Kragen hindurch ausgezogen werden. Danach wird die Hülse 5o2 in die kalibrierte Ulerkstückbohrung eingezogen, gefolgt von dem Aufdrückwulst 2oo, der durch die Hülse 5o2 gezogen wird, um diese und die Ulerkstückbahrung weiter zu kalibrieren. Nachdem der Aufdrückwulst durch die Hülse 5o2 gelaufen ist, setzt der Schaft des BoI-

609810/0732

ζεπξ sich in der Werkstück bohrung fest und ujird der Ziehteil des Bolzens an der Sollbruchstelle 18 wegnebrochen, wonach man den Kragen fest auf die Sperrnutanordnung 1fci aufdrückt. Vorzugsweise liegen hier normale Sperrnuten vor; man kann aber auch Gewindegänge verwenden.

Die Fig. S zeigt ein Befestigungssystem, bei dem der Bolzen 1o änen Ziehteil 22, gefolgt von einem Aufdrückwulst 2oo, auf den seinerseits ein Gewindeteil 16 folgt, an den sich der Schaft 14 und der Senkkopf 12 anschließen. Bei dem Befestigungssystem der Fig. S ist eine Hülse 6do vorgesehen. Beim Durchziehen des Bolzens durch die HülBe 6oo kalibriert der Aufdrückwulst 2oo die Hülse Goo, wodurch auch die Werkstückführung auf die gewünschte Abmessung aufgedrückt bzw. kalibriert wird, so daß der Schaft Ik des Bolzens wunschgemäß in die Uerkstückbohrung und die Hülse paßt. Danach wird der Kragen auf die Gewindenuten 1b¹ aufgedrückt, die alternativ anstelle der üben ausgeführten Ringnuten angewendet werden können.

609810/0732

Claims

PatEntansprüchs

M. J Selbstkalibrierende Befestigungsanordnunq zum Ein-

sEtzsn in eine ülerkstückbahrung, deren Durchmesser geringer ist als der des Bolzens der Befestigungeanordnung, ujabEi ein Bolzen mit einem Hopf und Einem Schaft an einem Ende und einsm Ziehteil am anderen Ends sowie einem genuteten Teil zur Befestigung an einem Kragen sowie Mittel zum Selbstkalibrieren die beim Durchziehen des Bolzens durch die Uerkstückbohrung die Bohrung kalibrierend aufweiten können, und wobei weiterhin ein Kragen zum Aufsetzen auf das dem Kopf entgegEngESEtzte Ende des Bolzens vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1a) des Bolzens gegenüber dem Durchmesser der selbstkalibrierenden Mittel (2o; 2oo) einen Durchmesser hat, der eine Preßpassung in der Uerkstückbohrung bewirkt, nachdem die selbst-kalibrierende Einrichtung die Bohrung durchlaufen hat und der Schaft in die Bohrung eingetreten ist.

2. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (22) eins Bohrung mit einem solchen Innendurchmesser aufweist, daß die selbstkalibrierende Einrichtung (2o; 2oo) auch den Kragen (24) kalibriert, wabei die lilerkstückbohrung und die Kragenbohrung jeweils so aufgeweitet werden, daß sie sich in einem einzigen Einziehvorgang mittels eines am Ziehteil des Bolzens angreifenden Ziehwerkzeuges bewerkstelligen lassen, wobei der Kragen am Ende des Einziehvorgangs endgültig auf dem Nutenteil (16) des Bolzens festgelegt wird.

609810/0732

3. Befestigungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der Durchmesser der Werkstückführung mit unter Preßpassung in dieser befindlichem Schaft einerseits und nach dem Kalibrieren, aber vor dem Herstellen der Preßpassunq, andererseits zwischen etua D,c3aifB mm und etiua o,3ö1 mm (c,dd12 und c,o15 in.), liegt.

if. Befestigungsancrdnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen c,d5oS mm und 0,25^t mm (q,dc2 und q,d1 in.) liegt.

5. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1

bis k, dadurch gekennzeichnet, daß die selbstkalibrierende Einrichtung aus einer Reihe van Räumzähnen (2c) besteht.

S. Befestigungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis

k, dadurch gekennzeichnet, daß die selbstkalibrierende Einrichtung ein Aufdrückujulst (2dd) ist.

7. Befestigungsancrdnung nach einem der Ansprüche 1 bis

k, dadurch gekennzeichnet, daß die selbstkalibrierende Einrichtung eine Vielzahl von Räumzähnen (2o), gefolgt von einem Aufdrückuiulst (2ao) aufweist.

S. Befestigungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch

gekennzeichnet, daß eine Aufdrückhülse Ctoo; 5o2; Soo) vorgesehen und so angeordnet ist, daß sie sich am Ende des Einziehvorganges in der ülerkstückbohrung befindet.

609810/0732

9. BefEstigungsanardnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse eine Spalthülse (5o2) und so angeordnet ist, daß sie auf den Aufdrückuulat (2αα) folgt.

1n. Befestigungsanordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutenteil (16) zwischen der selbstkalibriErenden Einrichtung (2a; 2oa) und dem Schaft (14) des Bolzens liegt.

6 0 9810/0732

Leerseite