DE3033909A1

DE3033909A1 - Verbindungselement

Info

Publication number: DE3033909A1
Application number: DE19803033909
Authority: DE
Inventors: Ludwig 8761 Mönchberg Kraemer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-09-09
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1982-03-25
Also published as: DE3033909C2; FR2489902A1; ZA815788B; JPS5773214A; IT8168179A0; GB2083586A

Description

Beseht reibung

Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement der im Oberbegriff des Hauptanspruchs angegebenen Art.

Bei einem aus der US-PS 39 15 053 bekannten Verbindungselement nehmen die zur Spannungsaufnahme und zum Ausfüllen durch den verformten Schließring bestimmten Schließrillen vom Bolzenkopf weg stufenweise in der Tiefe und gleichzeitig in der Breite zu. Zwischen dem ersten Schaftabschnitt und dem zweiten Schaftabschnitt ist an einer bestimmten Stelle eine Sollbruchstelle als Einschnürung ausgebildet, deren Innendurchmesser kleiner ist, als der kleinste Innendurchmesser aller Schließrillen. An dieser Sollbruchstelle reißt der Bolzenschaft immer ab. Zum Anbringen des Verbindungselementes wird der Bolzen zunächst durch fluchtende Bohrungen zweier miteinander zu verbindender Bauteile gesteckt, bis der Bolzenschaft mit dem ersten Schaftabschnitt und dem zweiten Schaftabschnitt über die Oberfläche der Bauteile vorsteht. Dann wird der Schließring übergeschoben, bis er an der Bauteiloberfläche anliegt. Mit dem Setzwerkzeug wird der zweite Schaftabschnitt, , der in üblicher V/eise strukturiert ist, ergriffen, während die Verformungshülse an der dem Kopf abgewandten Stirnseite des Schließringes angesetzt wird. Unter allmählichem Steigern des Zuges am Bolzenschaft wird die Verformungshülse so über den Schließring geschoben, daß sie dessen Material allmählich über die gesamte Schließringlänge in die Schließrillen hinein preßt. Der Bolzenschaft wird unter eine vorbestimmte Zugspannung gesetzt, wobei nach dem ersten radialen Anpressen des Schließringes an den Schaft dann über die gesamt Verformung des Schließringes der Schließring als Widerlager für die aufgebrachte Zugkraft dient. Sobald die

Verformung des Schließringes abgeschlossen ist, reißt bei einer weiteren Steigerung der Zugkraft der Bolzenschaft an der Sollbruchstelle ab. Das Setzwerkzeug mit dem abgerissenen Schaftteil wird dann entfernt. Abgesehen davon, daß die Ausbildung der Sollbruchstelle einen zusätzlichen Aufwand bei der Herstellung des Bolzens bedingt, liegt ein großer Nachteil bei dem bekannten Verbindungselement darin, daß die Bolzenlänge auf die Dicke der zu verbindenden Bauteile abgestimmt sein muß. D.h., je nach Dicke der zu verbindenden Bauteile muß jeweils ein Bolzen mit einem anderen, längeren oder kürzeren Bolzenabschnitt verwendet werden, da es wünschenswert ist, daß das abgebrochene Ende des Schaftes nicht zu weit über den verformten Schließring übersteht .oder gar - bei einer dickeren BauteilVerbindung - innerhalb des Schließringes liegt, wodurch dieser nicht über seine volle, vorbestimmte Länge zum Tragen käme. Ungünstig ist ferner, daß - falls der Schließring an der Sichtseite der Bauteilverbindung liegt - die scharfkantige oder gezackte Bruchstelle des Schaftes über den Schließring übersteht und eine akute Verletzungsgefahr bedingt.

Aus der DS-OS 21 51 847 ist ebenfalls ein Verbindungselement der eingangs genannten Art bekannt, bei dem die Schließrillen auf dem ersten Schaftabschnitt gleiche Tiefe und gleiche Breite sowie gleiche Zwischenabstände aufweisen. Vor der Sollbruchstelle zum zweiten Schaftabschnitt ist eine zusätzliche, umlaufende Nut angeformt, die das Abreißen an der Sollbruchstelle dahingehend günstig beeinflußen soll, daß auch ohne eine vorhergehende Wärmebehandlung des Bolzens ein sauberer und

BAD ORIGINAL

* - ΜΗ AA

0 * Λ '

glatter Bruch erfolgt. Die zusätzliche Nut ist tiefer als die Schließrillen und die Sollbruchstelle und wird. heim Verformen des Schließringes mit ausgefüllt. Da der Bolzenschaft immer an der Sollbruchstelle abreißt, ist es auch bei diesem Verbindungselement nachteilig, daß für jeweils eine Dicke der Bauteilverbindung ein eigener Bolzen zur Verfügung stehen muß. Entsprechend aufwendig ist die Lagerhaltung für den Verarbeiter solcher Verbindungselemente. Nachteilig ist auch, daß die zwar glatte Bruchstelle immer außerhalb des Schließringes zu liegen kommt und deshalb ein optisch unschönes Bild vermittelt bzw. eine akute Verletzungsgefahr bedingt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement der eingangs genannten Art zu schaffen, das für verschiedene Dicken von Bauteilsverbindungen universell einsetz bar ist, wobei die Bruchstelle des Schaftes unabhängig von der jeweiligen Dicke der Bauteilverbindung unmittelbar hinter der den Kopf abgewandten Stirnseite des Schließringes oder sogar in diesem versenkt zu liegen kommt, wobei in letzterem Fall die vorbestimmte Schließlänge des Schließringes voll genutzt sein soll.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst.

Mit Ausnahme der ersten, dem Bolzenkopf benachbarten ■ Schließrille, dient jede Schließrille als mögliche Bruchstelle für den Schaft, an der dieser abreißt, wenn die Verformung des Schließringes abgeschlossen ist. Unabhängig von der Dicke der Bauteilver-

bindung reißt der Schaft jeweils im Bereich der Schließrille, die der dem Bolzenkopf abgewandten Stirnseite des Schließringes benachbart ist. Erreicht wird dies durch die stufenweise Abnahme der radialen Tiefe der Schließrillen, und zwar in Richtung vom Bolzenkopf weg. Wenn nämlich gegen Ende der Verformung des Schließringes noch mehrere Schließrillen frei bleiben, reißt der Bolzenschaft an dem Querschnitt, der die geringste Querschnittsfläche aufweist. Infolge der vom Bolzenkopf weg abnehmenden, radialen Tiefe der Schließrillen befindet sich die kleinste und außerhalb des Schließringes vorliegende Querschnittsfläche im Bereich der Schließrille, die dem Schließring am nächsten liegt. Bei den weiteren, freien Schließrillen ist die Querschnittsfläche des Schaftes je\feils größer. Die innerhalb des Schließringes von dessen verformten Material ausgefüllten Schließringe definieren zwar Schaftabschnitte mit noch kleineren Querschnittsflächen, jedoch werden diese nicht mit einer so großen Zugspannung beaufschlagt,-wie die kleinste Querschnittsxläche im Bereich der ersten freien Schließrille außerhalb des Schließringes, denn die Verformungshülse stützt sich in überwiegendem Maß auf dem verformten Schließring ab, bzw. die Zugkraft wird über die 3reite der in die Schließrillen hineingepreßten Wulste übertragen, so daß die Zugspannung zwischen dem Zugteil und der Yerformungshülse in der kleinsten Querschnittsfläche des Schaftes, jedoch außerhalb des Schließringes, wirkt.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung geht aus Unteranspruch 2 hervor. Derart geformte Schließrillen lassen sich einfach und exakt herstellen. Das beim Verformen des Schließringes in die Schließrillen fließende Material füllt diese gleichmäßig und vollständig aus.

BAD ORIGINAL

Jede Schließrille bildet trotzdem eine einwandfreie Sollbruchstelle, sofern sie frei von dem Material des Schließringes ist und dessen dem Kopf abgewandt der Stirnseite benachbart liegt. Die Eundung der Schließrillen vermindert die Kerbwirkung im Bolzenschaft.

Alternativ dazu ist auch eine Ausführungsform denkbar, wie sie aus Unteranspruch 3 hervorgeht. Mit dieser Querschnitt sgestalt der Schließrillen ergibt sich ein besonders einfaches Werkzeug zum Herstellen des Bolzens.

Zweckmäßig ist auch eine Ausführungsform, wie sie Anspruch M- angibt. Der V-förmige Querschnitt begünstigt das Hineinfließen des Werkstoffes des Schließringes in die Schließrillen.

Weitere alternative Ausführungsformen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen 5 und 6 entnehmen. Diese Abstimmung der Breite der Kingstege zwischen den Schließrillen trägt besonderen Anforderungen an das Verbindungselement Eechnung. Das Zusammencpiel zwischen der Tiefe der Schließrillen, ihrer Breite, sowie der Breite der Stege führt zu je nach Anwendungsfall unterschiedlicher Verteilung der Zugspannungen im vom Schließring umfaßten Schaftschnitt.

Eine weitere, zweckmäßige und wichtige Ausführungsform der Erfindung geht aus Anspruch 7 hervor. Aus statischen Gründen ist es wichtig, daß eine vorbestimmte Schließlänge des Schließringes unter allen Umständen zum Tragen kommt. Andererseits wird angestrebt, daß - falls-der Schließring an der Sichtseite einer Bauteilverbindung liegt - die Bruchstelle des Schaftes keine Verletzungsgefahr bedingen kann. Diese beiden Forderungen lassen sich insbesondere vorteilhafter Weise durch die Ansenkung im Schließring erfüllen. Bei der Verformung des Schließringes wird nämlich über die Tiefe der Ansenkung das Material des Schließringes nicht in die dort liegenden

- ίο -

Schließrillen hineingepreßt, sondern läßt diese frei. Infolge der Ausbildung des Verbindungselementes gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches wird dann sichergestellt, daß die mögliche und tatsächliche Sollbruchstelle des Schaftes innerhalb der Ansenkung zu liegen kommt und damit die Bruchstelle des Bolzenschaftes auch in der Ansenkung zu liegen kommt. Das freie Ende des Schließringes ist glatt, so daß hier keine Gefahr besteht, daß man sich verletzen kann.

Hierbei ist es wichtig, wenn die Maßnahmen gemäß Anspruch 8 getroffen sind. Die Schulter bildet eine exakte Übergangsstelle zwischen der vorbestimmten Schließlänge des Schließringes und dem Bereich, in dem die Bruchstelle zu liegen kommt.

Wichtig ist weiterhin, wenn eine Ausführungsform der Erfindung vorliegt, wie sie Anspruch 9 angibt. Mit dieser Mindesttiefe der Ansenkung wird zuverlässig errreicht, daß die Bruchstelle innerhalb des Schließringes bleibt.

Vorteilhaft; ist ferner, wenn die im Anspruch 10 angegebenen ;i=£nahmen verwirklicht sind. Dadurch vereinfacht sich das Aufschieben des Schließringes vor der Herstellung der Verbindung. Indem wird erreicht, daß die anfängliche Zugbelastung am Bolzenschaft zu einen festen Aneinanderpressen der Bauteile im Verbindungsbereich führt und der Bolzenschaft unter eine gewünschte Zugspannung gerät , ehe der Schließring stärker verformt wird und dann die Zugkräfte übernimmt.

Ein weiterer, wichtiger Gedanke der Erfindung geht aus Anspruch 11 hervor. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei

BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

Π.·) Verbindungselement zum Verbinden von Bauteilen, bestehend aus einem Bolzen mit einem an einer Bauteilseite anlegbaren Eopf und einem durch die Bauteile steckbaren Bolzenschaft, um den ein Schließring mit Innenbohrung verformbar ist, der in verformtem Zustand an einer anderen Bauteilseite anliegt und wenigstens eine umlaufende Schließrille einer Vielzahl von in Schaftlängsrichtung hintereinanderliegenden Schließrillen eines ersten Schaftabschnittes ausfüllt, wobei zum Angriff eines Setzwerkzeuges dem Kopf abgewandt dem ersten Schaftabschnitt ein zweiter Schaftabschnitt folgt, und im Bolzenschaft eine Sollbruchstelle ausgebildet ist,, an der der Bolzenschaft abreißt, wenn mit dem aus einer Verformungshülse für den Schließring und einem Zugteil bestehenden Setzwerkzeug; unter Zug am

Telefon (pee) aaaaea

TELEX OB-aÖ38O

TELEGRAMME MONAPAT

TELEFAX

Bolzenschaft der Schließring in einem vorbestimmten Haß verformt ist, dadurch gekennzeichnet , daß von den Schließrillen (6) am ersten Schaftabschnitt (4-), mit Ausnahme der den Kopf (2) zugewandten ersten Schließrille (6a), jede Schließrille (6b bis 6h) als mögliche Sollbruchstelle für den Bolzenschaft ausge-, bildet ist, in dem die Schließrillen (6) in Richtung vom Kopf (2) weg eine 'stufenweise abnehmende, radiale Tiefe aufweisen.
2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schließrillen (6) mit gleicher Breite (b) und in ihrem Querschnitt U-förmig gestaltet sind, wobei die Krümmung am Eillengrund vorzugsweise halbkreisförmig ist.
3. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schließrillen , ggf. in ihrem Querschnitt halbkreisförmig gestaltet sind,und in ihrer Breite in Richtung vom Bolzenkopf (2) weg stufenweise ab- ζ ζ-, zunehmen.
--. Verbiniungselement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schließrillen im Querschnitt leicht V-förmig geöffnet sind.
J> Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4-, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen den Schließrillen (6) verbleibende Ringstege (18) zueinander die gleiche Breite aufweisen.
6. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite der Ringstege (18) zwischen den Schließrillen (6) in Richtung vom Bolzenkopf weg hin stufenweise zu- oder abnimmt.

BAD ORIGINAL
7· Verbindungselement nacli einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß am dem Bolzenkopf (2) abgewandten Ende des Schließringes (11") eine in ihrem Innendurchmesser (d^) gegenüber dem Durchmesser (d-n) der Innenbohrung (22) vergrößerte und zu dieser koaxiale Ansenkung (24) vorgesehen ist.
8. Verbindungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Ansenkung (24) zylindrisch oder schwach kegelförmig ist, derart, daß im' Übergangsbereich von der Ansenkung (24) zur Innenbohrung (22) eine Schulter (25) gebildet ist.
9. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 7 oder 8₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (T) der Ansenkung (24) zumindest die Hälfte der Breite (b) der die tatsächliche Bruchstelle des Schaftes bildenden Schließrille (6) beträgt.
10. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennz e ichnet, daß der Durchmesser (d-g) der Innenbohrung (22) des Schließringes (11, 11', 11") geringfügig größer ist, als der Außendurchmesser (dg) des Bolzenschaftes bzw. der Kingstege (18).
11. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Breite (b) der Schließrillen (6) von der Güte bzw. den Verformungseigenschaften des Schließringes (11, 11', 11") " abhängig ist.

ORIGINAL [NSPECTED
12. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß die zum Verarbeiten des Verbindungselementes vorgesehene Verformungshiilse (13, 13') des Setzwerkzeuges eine konische Innenbohrung (26, 26')? gegebenenfalls mit einer Anschlagschulter (27) aufweist.