DE3119503A1

DE3119503A1 - "blindbefestiger mit verformbarer festklemmeinrichtung"

Info

Publication number: DE3119503A1
Application number: DE19813119503
Authority: DE
Inventors: George Orange Calif. Siebol
Original assignee: Olympic Fastening Systems Inc
Current assignee: Olympic Fastening Systems Inc
Priority date: 1980-05-19
Filing date: 1981-05-15
Publication date: 1982-02-18
Also published as: FR2489446A1; US4407619A; FR2489446B1; JPS579313A; IT8121799A0; DE3119503C2; IT1136612B

Description

Blindbefestiger mit verformbarer Pestklemmeinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft Blindbefestiger zum Verbinden von aufeinandergelegten Werkstücken und typischerweise von zwei flachen Blechen, zu denen Zugang nur von einer Seite her besteht. Diejenige Seite, von der her der Befestiger gesetzt wird, wird als Vorder-, Außen- oder Zugangsseite bezeichnet, die andere als Rück-,Innen- oder Blindseite.

Ein Blindbefestiger der allgemeinen Art, um die es bei der vorliegenden Erfindung geht,ist in der ÜS-PS 3 285 121 offenbart. Dieser Befestiger weist eine Hülse mit einem Kopf auf, die man auf einen langgestreckten und speziell geformten Setzstift aufsetzt, der einen über das mit dem Kopf versehene Zugriffsende der Hülse vorstehenden Zugabschnitt und einen Spreiz- und Sperrkopf aufweist, der aus dem gegenüberliegenden, nicht mit einem Kopf versehenen Hülsenende vorsteht. Der Spreiz- und Sperrkopf hat einen Spreizabschnitt mit einer umlaufenden Spreizschulter am Hülsenende, die so bemessen ist, daß sie in die Hülse im Werkstück eindringen kann, sowie eine Verjüngung, die die Größe des Kopfes außerhalb des Spreizabschnitts vergrößert.

Nachdem der Befestiger locker in die ausgerichteten Löcher

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j in den Werkstücken geschoben worden ist, und aus letzteren hervorragt, zieht man den Setzstift von der Zugriffsseite des

Werkstücks her, während der Kopf auf der Zugriffsseite der Hülse auf den Werkstücken festgehalten wird, so daß der Spreiz-

j und Sperrkopf in den Blind- bzw. Endabschnitt der Hülse einj dringt. Die Spreizschulter erzeugt in der Hülse eine Expansionswelle, spannt die Werkstücke aufeinander fest und dehnt dann die Hülse so aus, daß sie sich fest an die Innenfläche der Löcher in. den Werkstücken anlegt, während die Verjüngung den Blind- bzw. Endabschnitt der Hülse zu einem kolbenförmigen Kopf auf der Blindseite der Werkstücke aufspreizt. Schließlich legt die Spreizschulter sich an einen Anschlag innerhalb der Hülse an, so daß der Zugabschnitt an einer Sollbruchnut im wesentlichen bündig abreißt, während eine Sperreinrichtung zwischen dem Stift und der Hülse gesetzt wird, um den Niet in der Sollage zu halten.

Die vorgenannte allgemeine Beschreibung gilt für eine Vielzahl von bekannten Blindbefestigern in Nietform; andere Beispiele sind in den US-PSn 3 073 205, 3 377 908 und 4 012 gezeigt. Eine weitere Kategorie der Blindbefestiger sind die Blindbolzen, die den Blindnieten ähnlich, aber gewöhnlich größer als diese sind ; ihre Setzstifte werden in ihre Hülsen eingeschraubt. Für ihre Ausdehnköpfe gelten die gleichen allgemeinen Konstruktionsprinzipien.

Die Festigkeit und die Dauerstandfestigkeit von mit diesen Verbindern hergestellten Verbindungen hängen teilweise von der Zug- und Scherfestigkeit der Befestiger und teilweise von dem Anpreßdruck der Teile sowie der Größe der Auflagefläche zwischen dem Hülsenkopf auf der Blindseite und dem Werkstück beim Setzen des Befestigers ab. Um eine verhältnismäßig große Auflagefläche zu erreichen, aber Dickenunterschiede der Werkstücke innerhalb der erforderlichen Toleranzen zuzulassen und ein Trennen der Werkstücke zu vermeiden, führt

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man die Spreizköpfe vieler Blindbefestiger so fließfähig aus, daß sie sich beim Einziehen in die Hülsen und in die Löcher in den Werkstücken strecken, oder man schwächt sie vom blindseitigen Ende aus, so daß sich die größeren Endabschnitte der Köpfe kontrolliert verformen, wie in der US-PS 4 137 817 beschrieben.

Trotz dieser Verbesserungen, hat man optimale Festigkeitseigenschaften und dichte Verbindungen nicht erreichen können. Daher ist es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Blindbefestiger anzugeben, der wesentlich bessere Verbindungen herzustellen gestattet, indem er die Werkstücke dichter aufeinander spannt und die Löcher in dieser in der fertigen Verbindung wirkungsvoller ausfüllt. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, diese verbesserten Ergebnisse ohne eine Sperrkrone zu erreichen, die von der Zugriffsseite des Nietkopfes aus auswärts vorsteht, so daß die Herstellungskosten des Blindniets nach der vorliegenden Erfindung sich senken lassen und der Niet mit herkömmlichen Werkzeugen gesetzt werden kann.

Die vorliegende Erfindung schafft einen Blindbefestiger der vorgenannten Art mit einer verformbaren Festklemm-Anlageeinrichtung aud dem vorderen Ende des Spreiz- und Sperrkopfes, die dem Einfahren des vorderen Endes in das blindseitige Werkstück kurzzeitig entgegenwirkt und dann nachgibt, während der Kopf in das Werkstück eingezogen wird. Die Festklemm-Anlageeinrichtung erzeugt eine signifikante Zunahme der auf die Werkstücke aufgebrachten effektiven Festklemmkraft und verbessert so dann die Wirkung des Kopfes beim Aufpreizen der Hülse und Festlegen desselben auf den Werkstücken. Zusätzlich trägt die Festklemm-Anlageeinrichtung zur Erzeugung einer großen blindseitigen Auflagefläche bei, indem sie das Ausbeulen des freien Endes der Hülse mit einem

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größeren wirksamen Durchmesser einleitet als sich sonst verwenden ließe.

In der bevorzugten Ausführungsform, die hier zur Erläuterung dargestellt und beschrieben ist, besteht die Festklemm-Anlageeinrichtung aus einer Ringleiste auf dem vorderen Ende des Spreiz- und Sperrkopfes unmittelbar hinter und vorzugsweise in Verlängerung der Spreizschulter mit einer keilförmigen bzw. schräg verlaufenden vorderen Fläche. Die Leiste besteht aus einem verformbaren Material, das hart genug ist, um in das freie Ende der Hülse ein- und durch es hindurchzutreten, ohne die Leiste wesentlich zu verformen, aber auch weich genug, um nachgeben zu können, wenn die Werkstücke fest aufeinandergespannt worden sind, und die Neigung des Kopfes auszugleichen, infolge der Streckung beim Einziehen in die Werkstücke einzuschnüren. Diese Leiste liefert im Effekt einen Materialüberschuß, der den wirksamen Durchmesser des in die Werkstücke eintretenden Kopfteils aufrechterhält, so daß gewährleistet ist, daß in der fertigen Verbindung die Löcher vom Kopf dicht ausgefüllt werden.

Abhängig von der Art der Werkstücke und der für die Hülse und den Setzstift verwendeten Werkstoffe kann man die Klemmleiste unterschiedlich ausbilden. Beispielsweise kann sie einteilig mit dem Rest des Setzstifts und "aus dem gleichen Material wie dieser ausgebildet sein; dieser Aufbau ist bevorzugt. In diesem Fall erfolgt die Verformung vermutlich als Ergebnis eines dem Ziehen von Draht entsprechenden Vorgangs ("wire-drawing") im Leistenbereich. Alternativ kann es sich um einen geformten Teil einer weichen Beschichtung beispielsweise aus Aluminium auf einem härteren Kernmaterial wie beispielsweise Stahl oder einer hochfesten Al-Legierung handeln; derartiges Material ist als aluminiumbeschichteter Draht verfügbar. Bei einem solchen beschichteten Draht erfolgt die Verformung eher als Aufspreizen und Extrudieren der Be-

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schichtung, nicht als Strecken und Durchmesserverringerung, des gesamten Stifts.

In einer alternativen Ausfuhrungsform, die hier gezeigt und beschrieben ist, kann die verformbare Leiste als integraler Teil eines Sperrkragens vorliegen, die über eine Ringnut im Schaft verläuft bzw. in diese hineingedrückt werden kann. Dieser Sperrkragen umgibt den Schaft vor der Sperrnut und ist so angeordnet, daß er sich an das Druckelement des Setzwerkzeugs am Kopf der Niethülse anlegt und auswärts in eine Ausnehmung im Kopf der Niethülse sich ausbeult, um den Schaft

in der Hülse in seiner Sollage fest zu versperren, wenn der Niet vollständig gesetzt worden ist. Diese alternative Anordnung erlaubt, die Blindbefestigungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung ohne aus dem Kopf der Niethülse auswärts vorstehende Sperrkorne herzustellen, so daß die Herstellungskosten des Befestigers gesenkt werden können. Weiterhin kann man diese alternative Anordnung mit beliebigen herkömmlichen

[ Blindnietsetzköpfen setzen, die in der Lage sind, am Schaft zu ziehen und einen Reaktionsdruck auf den Nietkopf auszuüben» so daß ein spezielles Setzwerkzeug entfällt.

; Nach einem allgemeinen Aspekt betrifft die vorliegende Erfin-

ί dung einen Blindbefestiger zum Verbinden aufeinandergelegter j Werkstücke mit ausgerichteten Löchern zur Aufnahme des Befestigers, mit einer rohrförmigen Hülse, die durch die Löcher verläuft und beiderseits aus ihnen vorsteht, einem j Setzstift, der durch die Hülse verläuft und an einem Ende einen Spreizkopf aufweist, der die Hülse an die Innenflächen der Werkstücke aufspreizt, und einer verformbaren Festklemm-Anlageeinrichtung am vorderen Ende des Spreizabschnitts,

die die Hülse außerhalb der Löcher auf eine Größe aufspreizt, ι die größer als der Spreizabschnitt ist und so dem Eintritt \ des Spreizabschnitts in den innerhalb der Werkstücke befind-

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lichen Hülsenteil kurzzeitig entgegenwirkt, so daß die Werkstücke fest aufeinandergespannt werden, während der Spreizkopf in die Hülse eingezogen und dann verformt und in den Raum zwischen dem Spreizkopf und der Hülse gezogen wird, während der Spreizabschnitt in den in den Löchern befindlichen Hülsenteil einfährt.

Andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich im einzelnen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Blindniets mit den neuartigen Merkmalen nach der Erfindung vor dem Setzen. Die im Schnitt gezeigte Hülse sitzt dabei in zwei typischen, ebenfalls geschnitten gezeigten Werkstücken, während der Setzstift im Aufriß, aber mit teilweise weggebrochenem Spreiz- und Sperrkopf und im Schnitt gezeigt ist. Desgleichen ist ein Teil des Zugabschnitts weggelassen, um die Darstellung nicht zu überlasten.

Fig. 2 ist eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung, zeigt jedoch ein teilweise weggebrochenes und geschnittenes Setzwerkzeug, das den Zugteil des Setzstifts erfaßt hat, wobei der Spreiz- und Sperrkopf teilweise in die Hülse eingezogen ist, um den Vorgang des Aufeinanderspannens der Werkstücke zu beginnen.

Fig. 3 entspricht der Fig. 2 und zeigt den Zustand der Teile nach beendetem Festspannvorgang und während der Bildung des blindseitigen Kopfes.

Fig. 4 ist eine der Fig. 3 ähnliche Darstellung und zeigt die fertige Verbindung.

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Fig, 5 ist ein vergrößerter Teillängsschnitt durch den Spreiz- und Sperrkopf und das Hülsenende, wobei die Teile die gleiche Lage wie in Fig. 1 einnehmen.

Fig. 6 ist eine der Fig. 5 ähnliche Darstellung und zeigt den Zustand der Teile in Fig. 2.

Fig. 7 ist eine stark vergrößerte Teilschnittdarstellung der Festklemmleiste.

Fig. 8 ist eine vergrößerte Seitenansicht ähnlich der Fig. 1, zeigt aber einen Blindniet nach einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9 -ist eine der Fig. 3' ähnliche Darstellung, zeigt aber die alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechend Fig. 8 nach dem Aufeinanderspannen der Werkstücke und während der Bildung des blindseitigen Kopfes.

Fig. 1Q ist eine der Fig. 9 entsprechende Darstellung und zeigt die fertige Verbindung, die mit der alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsteht.

Fig. 11 ist eine der Fig. 1 und 8 ähnliche Seitenansicht, zeigt aber einen Blindniet nach einer weiteren alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Wie die Zeichnungen erläuternd darstellen, liegt die Erfindung in einem allgemein mit dem Bezugszeichen 11 bezeichneten Blindniet zum Verbinden zweier Werkstücke, bei denen es sich hier um zwei Bleche 11, 12 handelt, zu denen Zugang

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; nur von einer Seite (der rechten Seite in Fig. 1 bis 4) be-

, steht. Derartige Niete sind jedoch auch für andere Fälle an-

j wendbar, in denen ein schnelles Zusammensetzen von Teilen

j wesentlich ist.

■■ Im allgemeinen weist der Niet 10 eine Kopfhülse 13 und einen

Setzstift 14 auf, die teleskopartig aufeinander- und locker I durch zwei fluchtende Löcher 15, 17 in den Werkstücken einge-I schoben werden. Vor dem Setzen ist der Niet kleiner als die ¹ Löcher. Nach dem Einschieben wird der Niet in den Werkstükj ken gesetzt, indem man den Stift nach rechts zieht und dabei die Hülse auf dem zugriffseitigen Werkstück 11 festhält. Bei ' dieser Bewegung des Setzstifts 14 wird ein allgemein mit 18 : bezeichneter Spreiz- und Sperrkopf in das blindseitige Ende der Hülse 13 hineingezogen, spannt die Werkstücke aufeinander fest, spreizt die Hülse auf und legt sie fest an die Innenflächen der Löcher 15, 17 heran und formt das blindseitige Hülsenende zu einem Kopf 19 (Fig. 4) um, der auf dem blindseitigen Werkstück 12 aufliegt und mit einem vorgeformten : Kopf 20 auf dem entgegengesetzten Ende der Hülse zusammenwirkend die Werkstücke fest aufeinanderspannt.

Während des Festspann- und Kopfbildungsvorgangs legt eine i schräge bzw. verjüngt ausgebildete Schulter 21, die das vorj dere Ende des Spreizkopfes 18 bildet, sich an einen Anschlag in der Hülse an, bei dem es sich hier um eine Schulter 22

; auf der Innenfläche der Hülse handelt, und wird eine Sperreinrichtung gesetzt. Bei der dargestellten Sperreinrichtung

handelt es sich um eine einteilig mit dem Hülsenkopf 20 ausgebildete Krone 23, die in eine Sperrnut 24 im Setzstift ! vor der Anschlagschulter 22 eingedrückt wird. Zu diesem ! Zeitpunkt bricht der Setzstift an einer Schwächungsnut 25 J im wesentlichen bündig mit der Außenfläche des Hülsenkopfes 20 ab (Fig. 4); die Verbindung ist dann fertig.

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Der dargestellte Spreiz- und Sperrkopf 18 ist im wesentlichen herkömmlich ausgestaltet. Im Außendurchmesser ist er kleiner als die Löcher 15, 17 und weitet sich von diesem kleineren Durchmesser am blindseitigen Ende der Hülse am vorlaufenden Ende zu einer Größe auf, die wesentlich größer als das Eülseninnere ist, einschließlich eines von der Spreizschulter 21 gebildeten Spreizteils, geht in einen verhältnismäßig kurzen zylindrischen Teil 27 über, dessen Länge sich nach der Dicke der Werkstücke richtet, für die der Niet ausgelegt ist und der soviel größer als der anfängliche Innendurchmesser der Hülse 13 ist, daß diese ausreichend stark an die Innenflächen der Löcher 15, 17 angedrückt wird. Bei aufgespreizter Hülse entspricht ihr Innendurchmesser im wesentlichen dem Außendurchmesser des Spreizabschnitts.

Hinter dem zylindrischen Abschnitt 27 befinden sich ein Schrägabschnitt 28, mit dem der Kopf vom Spreizabschnitt zum freien blindseitigen Ende des Kopfes hin größer wird, sowie ein kurzer Endabschnitt 29. Eine schwächende Ausnehmung 30 ist im blindseitigen Ende des dargestellten Kopfes ausgebildet, wie sie die US-PS 4 137 817 zeigt, so daß der große Endabschnitt des Kopfes beim Setzen des Niets sich kontrolliert einwärts verformt.

Die dargestellte Hülse 13 ist herkömmlich gestaltet; beim Kopf 20 handelt es sich um einen vorstehenden Kopf, obgleich auch ein (nicht gezeigter) Senkkopf möc-lich wäre. Hinter dem Kopf ist der Hülsenkörper zylindrisch und anfänglich kleiner im Durchmesser als die Löcher 15, 17, so daß sie in die Werkstücke frei eingesetzt werden kann. Das vorstehende blindseitige Ende der Hülse enthält vorzugsweise eine Senkbohrung 31, die das Eintreten der Spreizschulter 21 erleichtert. Vor dem Setzen wird der vorstehende Endteil 32 des Setzstifts 14 auf der Zugriffsseite der Werkstücke 11, 12, d.h. der

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Zugabschnitt, mit den Backen (nicht gezeigt) eines Werkzeugkopfes 3 3 ergriffen und das angrenzende Ende des Werkzeugkopfes gegen die Sperrkrone 23 gedruckt, um den Hülsenkopf auf das zugriffseitige Werkstück 11 aufzusetzen. Dann wird der Setzstift nach rechts durch die Hülse gezogen, wie in Fig. bis 3 gezeigt, während der Werkzeugkopf die Eülse gegen eine Bewegung nach rechts festhält, so daß der Spreiz- und Sperrkopf 18 in das blinde Hülsenende eingezogen wird.

Während die Senkbohrung 31 die Spreizschulter 21 in die Hülse 13 einführt, bildet sich eine Expansionswelle 31a (Fig. 2) in der Hülse und läuft mit der Schulter die Hülse entlang. Trifft diese Welle auf das blindseitige Werkstück 12, schiebt sie dieses nach rechts und wirkt mit dem Werkzeugkopf 3 3 zusammen, indem sie die Werkstücke fest aufeinanderspannt.

Wenn dann das zugriffsseitige Werkstück 11 eine weitere Bewegung des blindseitigen Werkstücks 12 verhindert, wird die Spreizschulter 21 in den in den Werkstücken befindlichen Hülsenteil 13 hineingezogen und spreizt diesen auf, so daß er die Löcher 15, 17 ausfüllt. Während die Schulter weiter durch die Eülse und über die Scherebene zwischen den Werkstücken läuft, bis sie sich an die Schulter 22 in der Hülse legt, wird der verjüngte Teil 28 des Spreiz- und Sperrkopfes 18 in das blindseitige Hülsenende eingezogen, drückt letzteres zum blindseitigen Werkstück und staucht es dabei kopf- ; artig auf dieses auf.

Dieses Stauchen setzt sich fort, während der Abschnitt 28 in die Hülse 13 hineingezogen wird, und wird typischerweise J begleitet von einer nachgebenden Verformung des Spreiz- ! und Sperrkopfes 18 in der Art eines Drahtziehvorgangs, wobei der blindseitige Kopfteil radial einwärts verformt wird, wenn eine Ausnehmung 30 vorliegt. Diese Verformung des Kopfes erlaubt dem Setzstift 14, Unterschiede der gemeinsamen

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Dicke der Werkstücke aufzunehmen, während eine gute Auflagefläche zwischen dem blindseitigen Kopf 19 (Fig. 4) und dem Werkstück 12 entsteht.

Mit dem Anlegen der Schulter 21 an die Schulter 22 kann der Setzstift nicht weiter durch die Hülse 13 gezogen werden. Der anhaltende Zug auf dem Stift drückt zunächst die Sperfkrone 23 in die Sperrnut 24 und bewirkt dann, daß der Zugteil 32 an der Schwächungsnut 25 abreißt. Damit ist der Niet vollständig gesetzt; er liegt dann etwa so vor, wie es die Fig. 4 zeigt.

Nach der vorliegenden Erfindung weist der Spreiz- und Sperrkopf 18 auf dem vorlaufenden Endteil eine verformbare Festklemm-Anlageeinrichtung auf, um den anfänglichen Spreiz- und Festklemmdurchmesser über den der Spreizabschnitte hinaus zu vergrößern und dann nachzugeben, damit die nachfolgende Oberfläche des Spreiz- und Sperrkopfes in die Werkstücke eintreten kann, so daß anfänglich eine signifikante Zunahme der auf die Werkstücke ausgeübten effektiven Festklemmkraft entsteht und danach ein Materialüberschuß vorliegt, der die Neigung des Kopfes ausgleicht, kleiner zu werden; die Eülse in den Werkstücken wird also dichter ausgefüllt. Infolge des größeren anfänglichen effektiven Durchmessers der Festklemmeinrichtung und der resultierenden Vergrößerung der Expansionswelle nimmt auch die blindseitige Auflacreflache zu. -

Insbesondere handelt es sich bei der festklemmenden Anlageeinrichtung nach der bevorzugten Ausführungsform um eine ringförmig, umlaufende Leiste 35 mit einer keilförmigen vorlaufende Fläche, die sich zu den Werkstücken hin von einem

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maximalen Außendurchmesser an der Kante 35a (Fig. 5, 6) her verjüngt, der größer als der aufgespreizte Innendurchmesser der Hülse 13 ist. Diese Ringleiste kann also nicht in den im blindseitigen Werkstück 12 befindlichen Hülsenteil eindringen, ohne sich zu verformen, und sie bietet also eine zwangsläufige Festklemmwirkung, infolge der das blindseitige Werkstück auf der Hülse fest auf das zugriffsseitige Werkstück 11 gedrückt wird, während die Leiste mit der Spreizschulter in die Hülse gezogen wird.

Diese Festklemmleiste 35 besteht aus einem Material, das hart genug ist, um ohne wesentliche Eigenverformung in das freie Ende der Hülse ein- und durch diese hindurchzutreten und eine Expansionswelle in einer vom Außendurchmesser der Leistenkante bestimmten Größe zu erzeugen, aber dennoch nachgeben kann, nachdem die Werkstücke fest aufeinander gespannt.worden sind und nun der von den aufeinandergespannten Werkstücken hervorgerufene zunehmende Widerstand zu wirken beginnt. Dieses Nachgeben erfolgt beim Einziehen des vorlaufenden Kopfteils in die Löcher in den Werkstükken und wird also von den Löchern gesteuert, die den Kopf so formen, daß er genau in die Werkstücke hineinpaßt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Kopf die Löcher dicht ausfüllt, auch wenn er sich beim Setzen strecken und im Durchmesser abnehmen will.

Wie am besten in den Fig. 5, 6 und 7 zu ersehen ist, hat die bevorzugte Festklemmleiste 35 eine Vorderfläche 35b, die unter einem Winkel verläuft, der ein wirksamer Extrudierwinkel ist - vorzugsweise in der Größenordnung von 30° (d.h. auf jeder Seite 15° zur Längsachse des Setzs'tiftes 14 (im Schnitt gesehen)). Der Kantendurchmesser ist erheblich größer als der aufgespreizte Innendurchmesser der Hülse 13 (Loch-

-"I

, größe minus der doppelten Hulsenwanddicke), wobei die im Ein-

I zelfall vorliegende Übergröße der Leiste sich nach den Eigen-

! schäften der Werkstoffe der Hülse und der Leiste, der gewünsch-

! ten Festklemmkraft, der Streckung des Stifts und der Menge

I eines bestimmten verformbaren Materials abhängt, die abgezo-

■ gen werden kann, ohne die Hülse oder die Werkstücke zu be-

; schädigen.
i

; Für jede Größe und Art eines Niets, mit dem die vorliegende

I Erfindung angewandt werden soll, lassen die Abmessungen der

j Leiste 35a sich empirisch bestimmen nach den hier gezeigten

^: und beschriebenen allgemeinen Grundsätzen, wobei die derzeit

¹ bevorzugten Proportionen in den Fig. 5, 6 gezeigt sind. Nach-

* dem ein zufriedenstellender Satz Abmessungen für die Leiste

ι 35 für einen gegebenen Niet in einer Größenreihe bestimmt

worden ist, lassen sich die Leisten der anderen Nietgrößen

; im allgemeinen linear extrapolieren.

; Beispielsweise kann man für die Klemmleiste 35 für einen Niet,

j wie ihn die Fa. Olympic Fastening Systems, Inc., in Downey,

] California, V. St. A., unter der Bezeichnung PB 1020-05-01

j anbietet und der einen Spreizabschnitt mit einem Außendurch-

: messer von 3,556 mm (0,140 in.) aufweist, eine Leiste in

j einer Dicke von etwa 0,1524 mm (0,006 in.), d.h. eines Durch-

! messers von 0,3048 mm (0,012 in.) hinzufügen. Die Leiste hat

! dann eine Übergröße von etwa 0,2794 mm (0,011 in.), wenn das

Loch 17 im blindseitigen Werkstück 12 innerhalb der zuläs-

; sigen Toleranzen maximal groß ist, und eine Übergröße von

[ etwa 0,3810 mm (0,015 in.) wenn das Loch innerhalb der ToIe-

j . ranzgrenzen minimal groß ist. Auf jeden Fall erhält man mit

! einer verformbaren Festklemmleiste von nur Bruchteilen eines

j Millimeters Höhe ein verbessertes Aufeinanderspannen der Werk-

I stücke und ein besseres Ausfüllen der Löcher sowie eine grö-

i ßere Expansionswelle, die eine größere blindseitige Auflagefläche schafft.

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Es wird darauf hingewiesen, daß die Festklemmleiste 35 nicht nur einfach eine Vergrößerung des Außendurchmessers im Spreizabschnitt 27 insgesamt ist. Hinter der Leiste hat der zylindrische Teil den gleichen Anfangsdurchmesser wie bei herkömmlichen Konstruktionen und wird zweckmäßigerweise so bemessen, daß er die Eülse im aufgespreizten Zustand hält, wobei der Außendurchmesser geringer als die um die doppelte Hülsenwanddicke verringerte Lochgröße ist. Hinter der Leiste befindet sich also ein Entlastungsbereich mit einem Außendurchmesser, mit dem die gespreizte Hülse ausgefüllt wird. Ist der Spreizabschnitt sehr kurz, kann dieser Entlastungsteil natürlich über dem kleineren Endteil des Abschnitts liegen.

Während die bevorzugte Keilform für die vorlaufende Fläche der Leiste 35 kegelstumpfförmig ist, lassen sich auch andere Keilformen verwenden. Beispielsweise erhält man mit einer entweder konkaven oder konvexen Längsschnittkontur entsprechende Ergebnisse, sofern die vorlaufende Fläche zur Leistenkante hin im Durchmesser zunimmt.

Es lassen sich unterschiedliche Werkstoffe für die Nietteile und die Klemmleiste 35 verwenden; anders gesagt: die Klemmleiste kann auf unterschiedliche Weise auf verschiedene Nieten aufgebracht werden. Beispielsweise kann die Leiste aus dem gleichen Werkstoff wie der Rest des Setzstifts 14 und die Hülse bestehen - beispielsweise Al-Legierung 2217, 2219 oder 2023. Besonders gute Festigkeitseigenschaften des Niets insgesamt lassen sich mit einem nur aus Aluminium bestehenden Teil unter Verwendung der kürzlich entwickelten Al-Legierung 7075 erreichen. Es muß dabei jedoch beachtet werden, daß die Übergröße der Leiste sich aus der Möglichkeit bestimmt, diese abzuziehen, nachdem die Werkstücke aufeinandergespannt worden sind.

I l

; Ein weiteres Beispiel, mit dem man eine verhältnismäßig j leicht verformbare Klemmleiste für die Verwendung mit Werkstücken niedriger Festigkeit erhält, ist die Verwendung von .· Al-beschichtetem Draht auf einem Kern aus Al-Legierung 7075, der mit Reinaluminium oder Al-Legierung 1100beschichtet ist. Mit diesen Werkstoffen kann die Beschichtung zu einer Festklemmleiste auf dem härteren Kernmaterial gestaltet werden; man erhält so eine verhältnismäßig hohe Gesamtfestigkeit trotz einer leichten Verformbarkeit der Leiste. Ein ähnliches Ergebnis erreicht man, wenn man eine verhältnismäßig weiche Beschichtung auf den Spreizkopf allein aufbringt und diese zu der Festklemmleiste formt.

Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zur Erläuterung in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigt. In diesem Fall handelt es sich bei dem Niet 10' ebenfalls um einen Blindbefestiger ähnlich dem Niet 10 der Fig. 1 bis 7, Teile des Niets der Fig. 8 bis 10, die den in den Fig. 1 bis 7 gezeigten und zu diesen erörterten im Aufbau und der Funktion im wesentlichen entsprechen, sind mit den gleichen, aber um einen Hochstrich ergänzten Bezugszeichen bezeichnet.

Wie am besten die Fig. 8 zeigt, besteht der Niet 10" aus einer j Kopfhülse 13' und einem Setzstift 14', die in die Löcher 15', 17' in den Werkstücken 11', 12' eingesetzt werden. Die umlaufende Festklemmleiste 35' liegt jedoch als Kragen 40 vor, der

auf den Setzstift 14' aufgeschoben ist und an einer Schulter j 42 am vorlaufenden Ende des Spreiz- und Sperrkopfes 18' anliegt.

Der Kragen 40 überspannt die Sperrnut 24' und weist eine uin- ! laufende Schürze 44 auf, die von der Sperrnut 24' nach vorn j über die Schwächungsnut 25" verläuft. Der Außendruchmesser j der Schürze 44 am vorderen Ende muß klein genug sein, daß sie

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in das freie Ende der Hülse 13' hineinpaßt, und die Schürze ist vorzugsweise lang genug, daß sie in das Loch 17' im blindseitigen Blech 12' hineinreicht, bevor die Expansionswelle das blindseitige Blech 12' erreicht.

Beim Setzen des Blindniets 10' spreizt die Klemmleiste 35' das freie Ende der Hülse 13" auf, wobei eine Expansionswelle entsteht, die die Bleche 11', 12' aufeinander festspannt, wie oben erläutert. Während die Klemmleiste 35' in das Loch 17' im blindseitigen Blech 12' hineingezogen wird, wird die
Leiste einwärts in die Sperrnut 24' gedrückt, wie die Fig. 9 zeigt. Beim weiteren Einziehen des Setzstifts 14' in die Hülse 13' hinein spreizt der zylindrische Teil 27' des
Spreiz- und Sperrkopfes 18' die Hülse 13' auf, bis sie
sich an die Innenflächen der Löcher 15', 17' anlegt, und
bildet der verjüngte Teil 28' des Kopfes 18 ' den blindseitigen Kopf 19" (Fig. 10) aus, der mit vergrößerter
Auflagefläche auf dem Werkstück 12' aufliegt.

Bei der weiteren Bewegung des Setzstifts 14' wird der Kragen 40 mit seinem vorlaufenden Ende an ein Druckelement 4 6 auf einem herkömmlichen Setzwerkzeug 48 herangezogen. Beim Berühren des Druckelements 46 wird das vordere Ende der
Schürze 44 einwärts zum Setzstift 14' umgelenkt und der
Rest der Schürze 44 beult sich auswärts in eine Ausnehmung 50 im Kopf 20' der Hülse 13' aus. In diesem verformten Zustand widersteht der Kragen 40 einem weiteren Zusammendrükken genug, daß der Setzstift an der Schwächungsnut 25' abreißt; der Niet 10' ist nunmehr vollständig gesetzt (vergl. Fig. 10).

Dieser oben beschriebene Setzvorgang läuft zufriedenstellend ab, wenn man ein Setzwerkzeug mit einem herkömmlichen Druck-

j element rait flacher Stirnfläche verwendet. Falls erwünscht, j kann man das Druckelement 4 6 mit einer einwärts gerichteten ; Schräge 52 ausführen, um das anfängliche Einwärts-Umlenken der Vorderkante der Schürze 44 zu erleichtern, wie oben be- ! schrieben. Dieses anfängliche Einwärts-Umlenken und das mit · ihm einhergehende Ausbeulen der Schürze in die Ausnehmung 50 ist bevorzugt, da diese Konfiguration des vollständig gesetzten Kragens 40 einen höheren Widerstand gegen ein Herausziehen als eine einfache Flanschbildung auswärts in die Ausnehmung 50 bietet. Weiterhin kann, falls erwünscht, die Stirnfläche des Druckelements geringfügig in die Ausnehmung 50 hinein vorstehen, so daß die vollständig gesetzte Schürze 44 nicht über die Oberkante des Kopfes 20' der Hülse (Fig. 10) hinaus vorsteht.

Eine weitere alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in der Fig. 11 gezeigt. In diesem Fall handelt es sich beim Niet 10" ebenfalls um einen Blindbefestiger der oben anhand der Niete 10 und TO¹ der Fig. 1 bis 10 diskutierten Art. Diejenigen Teile des Niets 11, die nach Struktur und Funktion den oben an der Fig. 1 bis 10 erörterten entsprechen, sind mit dem gleichen, aber um einen doppelten Hoch-

J strich ergänzten Bezugszeichen gekennzeichnet.

S In der in den Fig. 11 gezeigten Ausführungsform weist der ! Niet 10" eine Kopfhülse 12" und einen Setzstift 14" auf, die ! in die Löcher 15", 17" des Werkstücks 11", 12^U eingesetzt werden. Eine ringförmige umlaufende Festklemmleiste 35" ist auf einem Sperrkragen 54 ausgebildet, der vorgeformt, auf den Stift 14" aufgesetzt und schließlich in die Sollage gedrückt wird.

Es wird darauf verwiesen, daß in dieser Ausführungsform der Kragen 54 in die Sperrnut 24" eingedrückt wird, bevor man

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den Niet 10" in die Werkstücke 11", 12" einschiebt. Falls erwünscht, kann auch der Kragen 54 einen länglichen rückwärtigen Hülsenabschnitt 56 aufweisen, der eine Beschichtung auf j dem zylindrischen 27" und dem verjüngten Teil 28" des Setz-

j stifts 14" bildet. Die längliche Hülse 56 kann so vorgesehen werden, daß sie eine fließfähige Beschichtung auf dem Spreiz- ! kopf bildet und in die Niethülse 13" eingezogen werden kann, ι um eine dichte Passung zwischen der Hülse 13" und den Lö- : ehern 15'', 17" zu gewährleisten.

In den beiden oben beschriebenen alternativen Ausführungs-

' formen lassen sich die Sperrkrägen 40, 54 aus dem gleichen

Werkstoff wie die Niethülsen 13' bzw. 13" ausbilden; desgleichen kann man die Sperrkrägen aus einem Werkstoff her-

' stellen, der härter ist als die Hülse, für die sie gedacht

sind. Die Kragen dürfen jedoch nicht weicher als die Niethülsen sein. Weiterhin müssen die Kragen aus einem Werkstoff hergestellt sein, der weicher als der Setzstift 14'

! oder 14" ist, für den sie gedacht sind.

Mit nach der vorliegenden Erfindung aufgebauten Nieten kann man, wie sich herausgestellt hat, die Festspannkraft auf das vier- oder fünffache derjenigen steigern, die man ohne eine Festklemmleiste erhält. Mit leichten, nur aus Al-Legierung 7075 bestehenden Nieten erhält man eine Festigkeit, die in der Vergangenheit nur mit Befestigern möglich waren, die mindestens zum Teil aus weit schwererem Werkstoff bestanden. Die erhöhten Festigkeiten lassen sich (1) den beim Festspannen auftretenden weit höheren Kräften (2) dem dichten Ausfüllen der Löcher mit dem aus der Festklemmleiste oder den Sperrkrägen verfügbaren Materialüberschuß, der das beim Strecken auftretende Einschnüren ausgleicht, und (3) einer vergrößerten blindseitigen Auflagefläche bzw. Anstau

chung der Hülse infolge des anfänglich größeren Festklemmdurchmessers zuschreiben. Weiterhin erhält man mit den hier diskutierten alternativen Ausführungsformen der Erfindung die erwähnten verbesserten Ergebnisse auch ohne Sperrkrone auf dem Nietkopf, so daß man herkömmliche Setzwerkzeuge verwenden kann.

Während die Erfindung besonders gut geeignet ist für vollständig aus Aluminium bestehenden Nieten, kann man sie auch auf Befestigern aus anderen Werkstoffen - einschließlich Monellmetall und Stahl - vorsehen und dann eine entsprechend verbesserte Wirksamkeit erreichen. Da die Verwendung von Blindbefestigern für Konstruktionsteile - im Gegensatz zu einfachen Blechbefestigern - zunimmt, sind die erreichbaren FestigkeitsVerbesserungen sehr signifikant.

Die vorliegende Erfindung stellt also einen Signifikaten Fortschritt auf dem Gebiet der Blindbefestiger dar. Man erhält eine bessere Spannwirkung des Niets beim Setzen und auch eine weit festere und dichtere fertige Verbindung der verbundenen Teile.

Claims

11445 South Dolan Street, Downey, California, V. St. A.

Patentansprüche

(1A Blindbefestiger zum Verbinden aufeinandergelegter Werkstücke mit fluchtenden Löchern zur Aufnahme des Befestigers, gekennzeichnet durch eine rohrförmige Hülse, die durch die Löcher verläuft und über sie hinaus vorsteht, einen durch die Hülse verlaufenden Setzsti'ft mit einem Spreizkopf an
einem Ende, um die Hülse auf die Werkstücke aufzuspreizen, wobei der Spreizstift einen Spreizabschnitt aufweist, der die aufgespreizte Hülse an die Werkstücke angelegt hält, und durch eine verformbare Festklemm-Anlageeinrichtung am vorlaufenden Ende des Spreizabschnitts, die die Hülse außerhalb der Löcher auf eine Größe aufspreizt, die größer als der Spreizabschnitt ist, und kurzzeitig dem Eintreten des Spreizabschnitts in den in den Werkstücken befindlichen
Hülsenabschnitt entgegenwirkt, so daß die Werkstücke fest

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i aufeinandergespannt werden, während der Spreizkopf in die : Hülse eingezogen wird, wonach beim Einziehen des Spreiz- ; kopfes in den in den Löchern befindlichen Hülsenabschnitt j die Festklemm-Anlageeinrichtung verformt und in den Raum

; zwischen dem Spreizkopf und der rohrförmigen Hülse ausge-

J zogen wird.

j 2. Blindbefestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ! daß die rohrförmige Hülse so bemessen ist, daß sie durch ; die Löcher paßt, und an einem Ende einen ersten Kopf, der i sich auf eine Seite der Werkstücke auflegen kann, und einen J entgegengesetzten Endabschnitt aufweist, der auf der ande- '■ ren Seite der Werkstücke über diese hinaus vorsteht und zu

einem zweiten Kopf auf der anderen Seite aufgeweitet werden • kann, daß der Setzstift den entgegengesetzten Endabschnitt ί aufspreizt, um die Werkstücke aufeinanderzuspannen und den I zweiten Kopf auszubilden, und einen durch die Hülse verlaufenden Mittelabschnitt sowie an einem Ende des Mittelabschnitts einen an den ersten Kopf angrenzenden Zugabschnitt ' aufweist, und daß der Spreizkopf sich am anderen Ende des j Mittelabschnitts außerhalb der Hülse befindet, in der er hineingezogen werden soll, wobei der Sprei?:abschnitt größer als der Mittelabschnitt und der Innendurchmesser der Hülse ist und mit seinem vorlaufenden Ende an den gegenüberliegenden Endteil angrenzt, und daß die verformbare Festklemm-Anlageeinrichtung auf der Außenseite des Aufspreizabschnitts liegt.

3. Blindbefestiger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der verformbaren Festklemm-Anlageeinrichtung um eine umlaufende ringförmige Leiste auf dem vorlaufenden Endteil des Spreizabschnitts handelt, deren Durchmesser größer als der Außendurchmesser des Spreizabschnitts ist und die aus einem Material besteht, das fest

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ι genug ist, um den außerhalb der Werkstücke befindlichen Hülsenteil ohne wesentliche Verformung ihrer selbst zu verfor-S men, so daß die Werkstücke fest aufeinandergespannt werden, aber andererseits in den Raum zwischen dem Spreizkopf und der rohrförmigen Hülse hinein fließen kann, wenn das vorj laufende Ende in den in den Werkstücken befindlichen Hülsenj teil hineingezogen wird, so daß die Leiste die anfängliche j Auf spreizweite vergrößert und so ein festeres Aufspannen und

weiteres Aufspreizen bewirkt und dann einen Materialüber-, schuß liefert, der die Hülse in den Werkstücken dichter ι ausfüllt.

4. Blindbefestiger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Festklemmleiste eine schräg vorlaufende Fläche aufweist, die einen Auspreßwinkel zur Längsachse des Setzstiftes bildet.

; 5. Blindbefestiger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, j daß der Auspreßwinkel ein eingeschlossener Winkel in der j Größenordnung von dreißig Grad ist.

6. Blindbefestiger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Spreizabschnitts um die doppelte Wanddicke der Hülse kleiner als der Innendurchmesser der Löcher ist, und daß der Setzstift außerhalb des Spreizabschnitts einen verjüngten Teil aufweist, der den Spreizkopf zunehmend zum anderen Ende hin vergrößert, um den zweiten

Kopf der Hülse auszubilden.

7. Blindbefestiger nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Festklemmleiste aus dem gleichen Werkstoff wie der Setzstift besteht und einteilig mit diesem ausgebildet ist.

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ι 8. BXindbefestiger nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6, dadurch ge-

I kennzeichnet, daß die Festklemmleiste aus einem weicheren Werk-

I stoff als der Setzstift besteht und auf diesen als Beschichtung

■ aufgebracht ist.

¹ 9. Blindbefestiger nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6, dadurch ge-> i kennzeichnet, daß die Festklemmleiste aus einem verhältnis-I mäßig weichen Aluminiumwerkstoff besteht.

' 10. Blindbefestiger nach Anspruch 3, 4,5 oder 6, dadurch ge-• kennzeichnet, daß die Festklemmleiste einen Außendurchmesser

■ aufweist, der um etwa 0,3048 mm größer als der Durchmesser des Spreizabschnitts ist.

¹ 11. Blindbefestiger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizkopf ein verjüngtes vorlaufendes I Ende aufweist, mit dem er die Hülse aufspreizt, um die Werki stücke fest aufeinanderzuspannen und die Löcher dicht auszu- ! füllen, und außerhalb des Spreizteils eine weitere Verjün- ! gung aufweist, um die Hülse zu einem Kopf auf die Werkstücke aufzudrücken.

12. Blindbefestiger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Hülse eine Sperrnut enthält, und daß der Setzstift eine ■ Sperrnut zwischen dem Mittelabschnitt und dem vorlaufenden Ende enthält.

13. Blindbefestiger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Festklemm-Anlageeinrichtung auf einem j ringförmigen Kragen ausgebildet ist_r der den Setzstift um- : gibt, an einer Schulter am vorlaufenden Ende des Spreizabj Schnitts anliegt und eine ringförmige umlaufende Schürze auf- : weist, die vom Sprai /.abschnitt ab und über die Sperrnut hin-

aus vorwärts vorsteht, wobei ein Teil des Kragens, der die

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Pestklemm-Auflageeinrichtung bildet, in die Sperrnut hinein verformbar ist, wenn der Kragenteil in die- Hülse in den Werkstücken hineingezogen wird, und daß die Schürze in die Sperrnut im ersten Kopf hinein verformbar ist, um im gesetzten Befestiger den Setzstift in der Hülse festzulegen.

14. Blindbefestiger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die verformbare Festklemm-Anlageeinrichtung auf einem ringförmig umlaufenden Kragen ausgebildet ist, der den Setzstift umgibt und vor dem Einziehen in die Hülse in die Sperrnut eingedrückt wird, wobei der Kragen weiterhin eine ringförmig umlaufende Schürze aufweist, die vom Spreizkopf her vorwärts verläuft und in die Sperrausnehmung im ersten Kopf hinein verformbar ist, um im gesetzten Befestiger den Setzstift in der Hülse festzulegen.

15. Blindbefestiger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen weiterhin einen ringförmigen rückwärtigen Teil aufweist, der den Spreizkopf beschichtet.

16. Blindbefestiger nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen aus einem Material ausgebildet ist, das mindestens so hart wie das der Hülse, aber weicher als das des Setzstiftes ist.

17. Blindbefestiger nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen aus duktilem Aluminium ausgebildet ist.

18. Blindbefestiger nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrnut eine Sperreinrichtung aufweist, die mit einem Setzv/erkzeug mit einer einwärts gerichteten Schräge zusammenwirkt, um das vorlaufende Ende der ringförmigen Schürze anfänglich einwärts umzulenken und sie dann nach außen auszubeulen.

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