DE3138329A1

DE3138329A1 - "FASTENING ARRANGEMENT"

Info

Publication number: DE3138329A1
Application number: DE19813138329
Authority: DE
Inventors: Imre 92629 Dana Point Calif. Berecz; Herbert Ludwig 92686 Yorba Linda Calif. Hirsch; Erwin Clifford 92670 Placentia Calif. Witte
Original assignee: Microdot Inc
Current assignee: Microdot Inc
Priority date: 1980-11-19
Filing date: 1981-09-25
Publication date: 1982-06-24
Also published as: IT8124194A0; FR2494354A1; GB2088508A; JPS5786608A; IT1138658B

Description

Haft · Berngruber · Czybufkä * :_:X" * ^ *> j. PatentanwälteHaft · Berngruber · Czybufkä *: _: X "* ^ *> j. Patent attorneys

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BefestigungsanordnungMounting arrangement

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung, insbesondere aus einem Gewindebolzen mit einer aufschraubbaren Mutter, die sich für zusammengesetzte Materialien besonders gut eignet. Diese zusammengesetzten Materialien weisen eine Öffnung auf, die von dem Bolzen, der insbesondere ein Metallbolzen sein kann, durchsetzt wird und auf dem die Mutter aufschraubbar ist.The present invention relates to a fastening arrangement, in particular composed of a threaded bolt with a screwable one Nut that is especially good for composite materials. These composite materials have an opening through which the bolt, which can in particular be a metal bolt, penetrates and on which the nut can be screwed.

Die bekannten aus einem Gewindebolzen und einer aufschraubbaren Mutter bestehenden Befestigungsanordnungen weisen im Zusammenhang mit zusammengesetzten Materialien noch einige Nachteile auf. Die zusammengesetzten Materialien neigen dazu, an den Rändern oder in unmittelbarer Nachbarschaft der Ränder von gebohrten Löchern sich in ihre Einzelteile aufzulösen. Die bekannten Befestigungsanordnungen aus Bolzen und Mutter sind derart ausgestaltet, daß sie an den oder unmittelbar neben den vorgebohrten Löchern, die von den Bolzen durchsetzt werden, Kräfte auf die Materialien ausüben und demzufolge das Material in diesem BereichThe known fastening arrangements consisting of a threaded bolt and a screw-on nut have in the There are still some disadvantages associated with composite materials. The composite materials tend to do this, on the edges or in the immediate vicinity of the edges of drilled holes into their individual parts dissolve. The known fastening arrangements of bolts and nuts are designed such that they are attached to the or immediately next to the pre-drilled holes through which the bolts pass, forces on the materials exercise and consequently the material in this area

schwächen oder sogar zerstören. Obendrein sind die bekannten Befestigungsanordnungen erheblich massiver und schwerer als notwendig, wobei ihre Haltekraft nur teilweise ausgenutzt wird. Insbesondere für zusammengesetzte Materialien sind sie im allgemeinen überdimensioniert. Es besteht daher ein Bedürfnis nach besonders für diesen Verwendungszweck geeigneten Befestigungsanordnungen.weaken or even destroy. On top of that are the well-known Fastening arrangements are considerably more massive and heavier than necessary, with their holding power only partially being used will. They are generally oversized, especially for composite materials. It therefore exists a need for mounting arrangements particularly suitable for this purpose.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine aus einem Gewindebolzen und einer aufschraubbaren Mutter bestehende Befestigungsanordnung zu schaffen, die leichter als die herkömmlichen Befestigungsanordnungen sind, deren Haltekraft und deren Abmessungen insbesondere auf zusammengesetzte Materialien abgestimmt sind, so daß die ausgeübte Klemmwirkung auf das Werkstück dessen mechanische Eigenschaften nicht beeinträchtigt, die einfach und billig herstellbar ist und · die mit herkömmlichen Methoden eingebaut werden kann.The object of the present invention is to provide one of a Threaded bolt and a screw-on nut To create fastening assembly that are lighter than the conventional fastening assemblies, their holding power and their dimensions in particular on composite materials are matched so that the clamping effect exerted on the workpiece does not have its mechanical properties which is easy and cheap to manufacture and which can be installed using conventional methods.

Ausgehend von einer Befestigungsanordnung e'er im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Merkmalen.Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.Based on a fastening arrangement e'er in the preamble of claim 1 specified type, this problem is solved with the in the characterizing part of the claim specified features. Advantageous configurations are in the subclaims described.

Die insbesondere metallische Befestigungsanordnung gemäß der Erfindung weist also einen langgestreckten Bolzen auf, an dessen einem Ende ein Gewinde vorgesehen ist und an dessen anderem Ende ein Kopfteil vorgesehen ist. Der Bolzen wird durch ein vorgebohrtes Loch in einem zusammengesetzten Werkstück gesteckt, so daß das Kopfteil auf einer Fläche des Werkstücks anliegt und sich das Gewindeteil aus der gegenüberliegenden Fläche des Werkstücks zur Aufnahme der Mutter heraus erstreckt. Mutter und Kopfteil des Bolzens bilden sich gegenüberliegende Klemmflächen, über die die Haltekraft auf das Werkstück in Bereichen ausgeübt wird,The particularly metallic fastening arrangement according to the invention thus has an elongated bolt one end of which is provided with a thread and at the other end of which a head part is provided. The bolt will inserted through a pre-drilled hole in an assembled workpiece so that the headboard is on a surface of the workpiece and the threaded part from the opposite surface of the workpiece to accommodate the Mother stretches out. The nut and head part of the bolt form opposing clamping surfaces over which the Holding force is exerted on the workpiece in areas

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die einen radialen Abstand von der Bohrung aufweisen. Jede Klemmflache weist eine kreisförmige Aussparung oder Aushöhlung in unmittelbarer Nähe der Bohrung auf, so daß an diesen Stellen das Werkstück nicht belastet wird. Damit wird das Problem der Zerstörung eines zusammengesetzten Materials, wie es bisher oftmals auftrat,mit Sicherheit vermieden. which have a radial distance from the bore. Each clamping surface has a circular recess or cavity in the immediate vicinity of the hole so that the workpiece is not stressed at these points. In order to the problem of the destruction of a composite material, which has often occurred heretofore, is certainly avoided.

Da der Bolzen ein Hohlbclzen ist, kann er leichter ausgeführt werden und weist damit erhebliche Vorteile gegenüber massiven Bolzen auf, insbesondere im Zusammenhang mit dem zusammengesetzten Werkstück oder Mehrschicht-Werkstücken. Insbesondere weist der hohle Bolzenschaft einen kleineren Querschnitt auf, so daß der Schaft eine gewisse elastische Dehnung ausführen kann, ohne das Werkstück zu überlasten. Die axiale Stärke des Bolzens kann auch durch Veränderung der radialen Dicke auf vorher gegebene Werte eingestellt werden, während der Scherungswiderstand durch Ausfüllen des Bolzenschafts mit einem geeigneten Material verbessert werden kann. Der Bolzen kann aus Blech, Draht oder Röhren hergestellt werden oder auch aus Sbangenmaterial. Die Mutter kann durch einen Stanzprozess hergestellt werden. Sowohl die Mutter als auch der Bolzen können mit inneren und/oder äußeren Angriffsflächen für ein Werkzeug sowie mit selbstklemmenden Einrichtungen versehen sein. Der Kopfteil des Bolzens kann so ausgeführt sein, daß er entweder hervorsteht oder aber mit der Werkstückoberfläche glatt abschließt,Since the bolt is a hollow bolt, it can be made lighter and thus has considerable advantages over this massive bolts, especially in connection with the composite workpiece or multi-layer workpieces. In particular, the hollow bolt shank has a smaller one Cross-section so that the shaft can perform a certain elastic expansion without overloading the workpiece. The axial strength of the bolt can also be adjusted to previously given values by changing the radial thickness while the shear resistance is improved by filling the bolt shank with a suitable material can be. The bolt can be made of sheet metal, wire or tubes, or it can also be made of bar material. The mother can be made by a stamping process. Both the nut and the bolt can be internal and / or outer contact surfaces for a tool and be provided with self-locking devices. The head of the The bolt can be designed in such a way that it either protrudes or is flush with the workpiece surface,

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, in der vorteilhafte Ausführungsformen dargestellt sind.In the following the invention is explained with reference to the drawing, in which advantageous embodiments are shown are.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines aus Blech gefertigten Bolzens und einerFig. 1 shows a cross section through a first embodiment of a bolt made of sheet metal and a

Mutter, die an einem Werkstück befestigt sind;Nuts attached to a workpiece;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Mutter mit mehreren Einzelheiten;2 shows a plan view of an exemplary embodiment of a nut according to the invention with several details;

Fig. 3 einen Querschnitt eines Teils des Bolzens von FLg. vor dem Zusammenbau;Fig. 3 is a cross-section of part of the bolt of FLg. before assembly;

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Teil des Bolzens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung; 4 shows a cross section through part of the bolt according to a further exemplary embodiment of the invention;

Fig. 5 einen Querschnitt durch einen Teil des Bolzens gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;5 shows a cross section through part of the bolt according to a third exemplary embodiment of the invention;

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Teil des Bolzens gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,·6 shows a cross section through part of the bolt according to a fourth exemplary embodiment of the invention,

Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Teil des Bolzens gemäß einem fünften Ausführungsbeispi^l der Erfindung;7 shows a cross section through part of the bolt according to FIG a fifth embodiment of the invention;

Fig. 8 einen Querschnitt durch einen Teil des Bolzens gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung;8 shows a cross section through part of the bolt according to a sixth embodiment of the invention;

Fig. 9 einen Querschnitt durch einen Teil des Bolzens gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung;9 shows a cross section through part of the bolt according to a seventh exemplary embodiment of the invention;

Fig. 10 einen Querschnitt durch einen Teil des Bolzens gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung;FIG. 10 shows a cross section through part of the bolt according to FIG an eighth embodiment of the invention;

Fig. 11 einen Querschnitt durch einen Teil des Bolzens gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung;11 shows a cross section through part of the bolt according to a ninth embodiment of the invention;

Fig. 12 einen Querschnitt durch einen Teil des Bolzens gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und12 shows a cross section through part of the bolt according to a tenth exemplary embodiment of the invention; and

Fig. 13 einen Querschnitt durch einen Teil des Bolzens gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung.13 shows a cross section through part of the bolt according to an eleventh exemplary embodiment of the invention.

In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung 10 dargestellt, die aus einem metallischen Bolzen und einer Mutter besteht. Die Anordnung 10 weist einen aus Blech gefertigten metallischen Bolzen auf, der im Ausführungsbeispiel ein zusammengesetztes Material S durchdringt und eine aufgeschraubte Mutter 14 aufweist, wobei die Einzelheiten im folgenden näher beschrieben werden.In Fig. 1 is a first embodiment of an inventive Fastening arrangement 10 shown, which consists of a metallic bolt and a nut. The order 10 has a metallic bolt made of sheet metal, which in the exemplary embodiment is a composite material S penetrates and has a screwed nut 14, the details being described in more detail below.

Der dünnwandige Metallbolzen 12 weist einen langgestreckten im allgemeinen zylindrischen Schaft I6,aufdessenEnden mit und 18 bezeichnet sind. Fest verbunden mit dem Schaft 16 in der Nähe des Endes 17 und sich axial davon erstreckend ist ein Teil 20 mit verringertem Durchmesser und einem Außengewinde vorgesehen, welches in einer Endfläche 22 endet. Der Bolzen 12 weist ebenfalls ein Kopfteil 26 auf,der am Ende 18 des Schaftes 16 vorgesehen ist. Dieses Kopfteil 26 enthält einen Teil des Schaftes 16, das sich in Form eines Flansches 30 nach außen von dem Schaft 16 weg in im allgemeinen radialer Richtung erstreckt. Der äußere ümfangsteil 32 des Flansches 30 bildet eine ringförmige Kontaktfläche 34, die dazu bestimmt ist, nach Einbau des Bolzens 12 in ein Werkstück S auf der Werkstückfläche 35 anzuliegen. Der radiale innere Teil des Flansches 30 weist eine kreisringförmige konkave Aussparung 36 auf, die sich zwischen dem Ende 18 des Schaftes 16 und der Kontaktfläche 34 des Flansches 30 erstreckt. Diese Aussparung 36 bildet damit eine Art Höhlung im Flansch 30, dessen Zweck und Wirkungsweise weiter unten näher erläutert wird.The thin-walled metal stud 12 has an elongated generally cylindrical shank 16 with ends on it and 18 are designated. Fixedly connected to the shaft 16 near the end 17 and extending axially therefrom a part 20 with a reduced diameter and an external thread which terminates in an end surface 22 is provided. Of the The bolt 12 also has a head part 26 which is provided at the end 18 of the shaft 16. This head part 26 contains a portion of the shaft 16 which extends in the form of a flange 30 outwardly away from the shaft 16 in generally extends radial direction. The outer circumferential part 32 of the flange 30 forms an annular contact surface 34 which, after installation of the bolt 12 in a workpiece S to rest on the workpiece surface 35. The radially inner part of the flange 30 has an annular shape concave recess 36 which extends between the end 18 of the shaft 16 and the contact surface 34 of the flange 30 extends. This recess 36 thus forms a type of cavity in the flange 30, its purpose and mode of operation is explained in more detail below.

Wie Fig. 1 zeigt, ist der aus Blech geformte metallische Bolzen 12 derart ausgebildet, daß er eine Axialbohrung 37 aufweist, die sich entlang des Bolzens 12 vom Kopfteil 26 duri'li den Hc* ha ft 10 I)Lk Ln das Gewindeteil 20 erstreckt. DasAs shown in Fig. 1, the one formed from sheet metal is metallic Bolt 12 is designed in such a way that it has an axial bore 37 which extends along the bolt 12 from the head part 26 duri'li the Hc * ha ft 10 I) Lk Ln the threaded part 20. That

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Kopfteil 2 6 des Bolzens 12 weist eine Zugangsöffnung 38 auf, die bis in die Axialbohrung 37 reicht. Das gegenüberliegende Ende des metallischen Bolzens 12 weist eine Bohrung 39 auf,die koaxial zur Bohrung 37 ist und entlang des Gewindeteils 20 mit der Bohrung 37 und der Endfläche 22 in Verbindung steht. Die Bohrung 39 ist mit inneren Werkzeugangriffsflächen versehen, um den Zusammenbau des Bolzens 12 mit der Mutter 14 zu erleichtern.Head part 2 6 of the bolt 12 has an access opening 38, which extends into the axial bore 37. The opposite end of the metallic bolt 12 has a bore 39 which is coaxial with the bore 37 and is in communication along the threaded portion 20 with the bore 37 and the end surface 22. The bore 39 is provided with inner tool engagement surfaces, to facilitate the assembly of the bolt 12 with the nut 14.

Die Mutter 14 der Befestigungsanordnung 10 ist so ausgebildet, daß sie ein langgestrecktes Mittelteil 40 aufweist. Wie Fig. zeigt, weist das Mittelteil 40 einen sich axial erstreckenden im allgemeinen zylindrischen Schaft 42 an einem Ende auf mit einer äußeren Umfangsflache 44 und einer Endfläche 46. Das Mittelteil 40 weist fernerhin ein sich radial nach außen erstreckendes und sich konisch erweiterndes Grundteil 48 an demjenigen Ende des Schaftes 42 auf, der der Endfläche 46 gegenüberliegt, wobei das obere Ende des Grundteils 48 eine Endfläche 50 aufweist. Eine axial angeordnete öffnung erstreckt sich von der Endfläche 50 durch das Mittelteil 40 derart, daß eine Aussparung 51 im Grundteil 48 gebildet wird, welches das Ende 17 des Schaftes 16 beim Zusammenbau der Mutter 14 mit dem Metallbolzen 12 aufnimmt. Die Öffnung weist ebenfalls eine axiale Gewindebohrung 52 auf, die sich durch den Schaft 42 zwischen der Aussparung 51 und der Endfläche 46 derart erstreckt, das sie das Gewindeteil 20 des Metallbolzens 12 beim Zusammenbau mit der Mutter 14 aufnehmen kann. Wie Fig. 1 zeigt, ist die Aussparung 51 im Grundteil 48 im allgemeinen glockenförmig ausgestaltet und bildet demzufolge eine bogenförmige Seitenwand 53, die im allgemeinen radial nach außen divergiert, sofern man in axialer Richtung in Richtung der Endfläche 50 fortschreitet. In unmittelbarer Nähe der Endfläche 50 bildet die Seitenwand 53 eine ringförmige Aushöhlung 54, dessen Zweck und Wirkungsweise noch näher erläutert wird.The nut 14 of the fastening assembly 10 is designed so that it has an elongated central portion 40. As Fig. As shown in FIG. 14, the central portion 40 has an axially extending generally cylindrical shaft 42 at one end an outer peripheral surface 44 and an end surface 46. The Middle part 40 also has a radially outwardly extending one and a conically widening base part 48 at that end of the shaft 42 which is opposite the end surface 46, wherein the upper end of the base 48 has an end surface 50. An axially arranged opening extends extends from the end face 50 through the middle part 40 in such a way that a recess 51 is formed in the base part 48 which the end 17 of the shaft 16 during assembly the nut 14 with the metal bolt 12 receives. The opening also has an axial threaded bore 52 which extends through the shaft 42 between the recess 51 and the end face 46 extends in such a way that it can receive the threaded part 20 of the metal bolt 12 during assembly with the nut 14. As Fig. 1 shows, the recess 51 is in the base 48 is generally bell-shaped and thus forms an arcuate side wall 53 which is generally diverges radially outward if one progresses in the axial direction in the direction of the end face 50. In the immediate Near the end face 50, the side wall 53 forms an annular cavity 54, its purpose and mode of operation will be explained in more detail.

Die Mutter 14 weist fernerhin ein hohles, sich in axialer.. Richtung erstreckendes, hexagonales oder mit einer anderen geeigneten Geometrie versehenes Werkzeugeingriffsteil ^r)6 auf, das in einem radialen Abstand das Mittelteil 40 derart umgibt, daß eine äußere Werkzeugangriffsfläche 58 und eine innere Werkzeugangriffsfläche 60 gebildet wird. Dieses das Werkzeug aufnehmende Teil 56 ist an dem Ende 61 fest mit dem Mittelteil 40 über einen radialen Flansch 62 verbunden, der sich zwischen dem Grundteil 48 und dem Ende 61 erstreckt. Wie Fig. 1 zeigt, wirkt der Flansch 62 mit der Endfläche 50 des Grundteils 48 und der Endfläche 61 des das Werkzeug aufnehmenden Teils 56 derart zusammen, daß eine Kontaktfläche 64 geschaffen wird, welche nach dem Zusammenbau einer Mutter 14 mit einem Bolzen und einem Werkstück S an dessen Fläche 66 anliegt.The nut 14 furthermore has a hollow, axially extending, hexagonal or other suitable geometry tool ^{engagement part r} ) 6, which surrounds the central part 40 at a radial distance such that an outer tool engagement surface 58 and an inner tool engagement surface 60 is formed. This tool-receiving part 56 is firmly connected at the end 61 to the central part 40 via a radial flange 62 which extends between the base part 48 and the end 61. As shown in Fig. 1, the flange 62 cooperates with the end surface 50 of the base part 48 and the end surface 61 of the tool receiving part 56 in such a way that a contact surface 64 is created which, after a nut 14 is assembled with a bolt and a workpiece S rests against its surface 66.

Zur Verwendung der Befestigungsanordnung 10 wird der Metallbolzen 12 durch Einführen des Schaftes und des Gewindeteils 20 durch ein vorgebohrtes Loch 68 im Werkstück S eingesetzt. Der Bolzen durchdringt dabei das Loch 68 so weit, bis der Flansch 30 des Kopfteils 26 an der Fläche 35 anliegt und sich das Gewindeteil 20 bis jenseits der Fläche 66 des Werkstückes S erstreckt. Die Mutter 14 wird anschließend in herkömmlicher Weise auf den Bolzen 12 aufgeschraubt. Zu diesem Zweck kann die innere Werkzeugangriffsfläche des Bolzens 12 in der Bohrung 39 im Gewindeteil 20 zusammen mit den Werkzeugsangriffsflächen 58 und/oder 60 in der Mutter verwendet werden, um die Mutter 14 relativ zum Werkstück S anzuziehen. Die Mutter 14 kann mit einer axialen Gegenbohrung in der Aussparung 51 versehen sein. Eine derartige Gegenbohrung ermöglicht es der Befestigungsanordnung 10, für eine Vielzahl von Werkstückdicken verwendet zu werden, da der Schaft 16 des Bolzens 12 in diese Gegenbohrung ragt.To use the fastening arrangement 10, the metal bolt 12 by inserting the shaft and the threaded part 20 through a pre-drilled hole 68 in the workpiece S. The bolt penetrates the hole 68 until the flange 30 of the head part 26 rests against the surface 35 and the threaded part 20 extends beyond the surface 66 of the workpiece S. The nut 14 is then in screwed onto the bolt 12 in a conventional manner. For this purpose, the inner tool-engaging surface of the bolt 12 in the bore 39 in the threaded part 20 together with the tool engagement surfaces 58 and / or 60 in the nut can be used to tighten the nut 14 relative to the workpiece S. The nut 14 can have an axial counterbore be provided in the recess 51. Such a counterbore enables the fastening arrangement 10 to to be used for a variety of workpiece thicknesses, since the shank 16 of the bolt 12 protrudes into this counterbore.

Nach dem Einbau weist die Befestigungsanordnung 10 einen erheblichen Vorteil gegenüber herkömmlichen Befestigungs-After installation, the fastening arrangement 10 has a considerable advantage over conventional fastening

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anordnungen aus Bolzen und Mutter auf im Zusammenhang mit Werkstücken, die aus zusammengesetzten Laminaten bestehen. Derartige zusammengesetzte Aufbauten neigen nämlich dazu, in unmittelbarer Nähe des Randes einer gebohrten öffnung jich in ihre Einzelteile aufzulösen. Eine Bolzen-Mutter-Verbindung, die.einen derartigen Aufbau entlang des Öffnungsrandes oder in unmittelbarer Nähe dieses Randes belastet, trägt zu einer Zerstörung oder einer Schwächung des zusammengesetzten Materials bei. Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 10 vermeidet diese Schwierigkeiten, indem die Befestigungsanordnung gegenüberliegende Klemmflächen aufweist, deren kraftübertragende Flächen einen radialen Abstand um das Loch 68 herum entlang den Flächen 35 und 66 des Werkstückes S aufweisen. Dieser Vorteil resultiert aus der Zusammenwirkung der ringförmigen Aussparung 36 im Flansch 30 des Bolzens 12 und der ringförmigen Aushöhlung 54 in der Endfläche 50 des Grundteils 48 der Mutter 14, so daß keinerlei Kraft auf das Werkstück S in unmittelbarer Nähe der Öffnung 68 übertragen wird. Mit dieser Ausgestaltung kann die Befestigungsanordnung 10 das Werkstück S nur in denjenigen Bereichen belasten, die durch das Anliegen der Kontaktfläche 34 auf der Fläche 35 und der Kontaktfläche 64 auf der Fläche 66 gebildet werden.bolt and nut arrangements related to Workpieces that consist of composite laminates. Such composite structures tend to in the immediate vicinity of the edge of a drilled opening jich to dissolve into its individual parts. A bolt-nut connection which loads such a structure along the edge of the opening or in the immediate vicinity of this edge, contributes to the destruction or weakening of the composite material. The fastening arrangement according to the invention 10 avoids these difficulties by providing the fastening arrangement with opposing clamping surfaces has the force-transmitting surfaces of which are radially spaced around the hole 68 along the surfaces 35 and 66 of the workpiece S. This advantage results from the interaction of the annular recess 36 in the flange 30 of the bolt 12 and the annular cavity 54 in the end face 50 of the base part 48 of the Nut 14, so that no force is transmitted to the workpiece S in the immediate vicinity of the opening 68. With In this embodiment, the fastening arrangement 10 can load the workpiece S only in those areas which be formed by the abutment of the contact surface 34 on the surface 35 and the contact surface 64 on the surface 66.

Die Befestigungsanordnung 10 kann auf folgende Art und Weise hergestellt werden. Der Bolzen 12 kann aus einem Blech geformt werden, wobei die Gewindeteile 20, der Schaft 16, das Kopfteil 26 und die Axialbohrung 37 mit einer Folgeschrittmaschine., oder einer Ösmaschine hergestellt werden können. Das Außengewinde am Gewindeteil 20 kann mittels eines GewindewalzVerfahrens erzeugt werden. Die Mutter 14 kann in einem Folgeschrittverfahren hergestellt werden, wobei die innere Gewindebohrung 52 durch einen herkömmlichen Gewindeschneidschritt erzeugt wird. Die verschiedenen Werkzeugansatzflächen an der Mutter 14 und am Bolzen 12 können wunschgemäß ausgestaltet werden. Die Gewindeangriffsflächen 58 und 60 am Gewindeangriffsteil 56 der Mutter 14 können soThe fastener assembly 10 can be manufactured in the following manner. The bolt 12 can consist of a Sheet metal are formed, the threaded parts 20, the shaft 16, the head part 26 and the axial bore 37 with a subsequent step machine., or an eyelet machine. The external thread on the threaded part 20 can by means of a thread rolling process. The mother 14 can be produced in a subsequent step process, the inner threaded bore 52 being by a conventional Thread cutting step is generated. The different tool attachment surfaces on the nut 14 and on the bolt 12 can be configured as desired. The thread engagement surfaces 58 and 60 on the threaded engagement part 56 of the nut 14 can so

ausgestaltet sein, daß sie einen in Fig. 2 gezeigten hexagonalen Aufbau besitzen. Die Flächen 58 und 60 können bei einem anderen Ausführungsbeispiel auch als gekrümmte Werkzeugangriffsflächen ausgeführt sein. Ein Teil eines anderen Ausführungsbeispiels eines aus Blech geformten Metallbolzens 12 ist in Fig. 5 dargestellt, wobei sich die Axialbohrung 37 bis zur Endfläche 22 des Gewindeteils 20 erstreckt und die innere Werkzeugangriffsfläche in der Bohrung 39 fortgelassen wurde.be designed to have a hexagonal shown in FIG Own structure. In another exemplary embodiment, the surfaces 58 and 60 can also be used as curved tool application surfaces be executed. Part of another embodiment of a metal stud formed from sheet metal 12 is shown in FIG. 5, the axial bore 37 extending as far as the end surface 22 of the threaded part 20 and the inner tool engaging surface in the bore 39 was omitted.

Die Befestigungsanordnung 10 kann auf verschiedene Art und Weise so ausgestaltet sein, daß sie eine selbstklemmende Schraubverbindung gewährleistet. Die Mutter 14 kann selbstklemmend dadurch ausgeführt werden, daß der Schaft 42 an sich diametral gegenüberliegenden Stellen entlang der Außenfläche 44 und in der Nähe der Endfläche 46 verformt wird. Diese Verformungen oder Sickern geben diesem Teil des Schaftes 42 die in Fig. 2 dargestellte elliptische Form. Das Gewindeteil 20 des metallischen Bolzens 12 kann ähnlich selbstklemmend an seinem Teil 72 ausgestaltet werden, wobei die so erhaltene elliptische Form in Fig. 3 dargestellt ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Schaft 42 der Mutter 14 und/oder das Gewindeteil 20 des Bolzens 12 mit selbstklemmenden Teilen versehen werden, die im allgemeinen elliptischai oder dreifach gewölbten Aufbau besitzen, wobei auch die Mutter 14 mit einer Gewindebohrung 52 mit selbstklemmendenGewindegängen versehen sein kann.The fastening arrangement 10 can be configured in various ways so that it is self-locking Screw connection guaranteed. The nut 14 can be self-locking be carried out in that the shaft 42 at diametrically opposite locations along the outer surface 44 and in the vicinity of the end face 46 is deformed. These Deformations or seepage give this part of the shaft 42 the elliptical shape shown in FIG. The threaded part 20 of the metallic bolt 12 can similarly be self-locking on its part 72, the elliptical shape thus obtained being shown in FIG. With another Embodiment can the shaft 42 of the nut 14 and / or the threaded part 20 of the bolt 12 with self-locking parts be provided, which are generally elliptical or triple have a domed structure, the nut 14 also being provided with a threaded bore 52 with self-locking threads can be.

Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung ist obendrein an den gewünschten Zweck anpaßbar und bietet daher erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Befestigungsanordnungen· Diese sind nämlich im allgemeinen überdimensioniert für Anwendungen in zusammengesetzten Materialien. Dagegen ermöglicht der hohle Aufbau des aus Blech gefertigten Metallbolzens 12 eine erheblich leichtere Befestigungsanordnung 10, die sich insbesondere für Werkstücke aus zusammengesetzten LaminatenThe fastening arrangement according to the invention is on top of that adaptable to the desired purpose and therefore offers considerable advantages over conventional fastening arrangements Namely, these are generally oversized for applications in composite materials. On the other hand, enabled the hollow structure of the metal bolt 12 made of sheet metal a considerably lighter fastening arrangement 10, which especially for workpieces made from composite laminates

eignet. Der hohle Kern 37 verleiht dem Bolzen 12 eine ausreichende axiale Stärke für die meisten Anwendungsgebiete für zusammengesetzte Materialien, wobei die axiale Belastbarkeit des Bolzens 12 gemäß den vorgegebenen Anwendungsgebieten durch Veränderung der radialen Dicke des Schaftes 12 und des Gewirideteils 20 eingestellt werden kann. Zusätzlich weist der Schaft des Bolzens 12 aufgrund der hohlen Ausführung eine kleinere Querschnittsfläche auf, so daß eine elastische Längsausdehnung des Schaftes 16 ermöglicht wird, ohne daß die Grenzbelastbarkeit eines zusammengesetzten Werkstücks überschritten wird. Daraus resultiert eine verbesserte Haftbarkeit bei Temperaturänderungen und bei Kraftausübung durch Ermüdungserscheinungen. Bei Anwendungen mit starken Scherkräften kann das hohle Innere 37 des Bolzens 12 mit einem geeigneten Material ausgefüllt werden, z.B. einem Material sehr hoher Widerstandsfähigkeit, um die Scherbelastbarkeit des Bolzens 12 zu erhöhen.suitable. The hollow core 37 gives the bolt 12 sufficient axial strength for most composite material applications, being the axial load capacity of the bolt 12 according to the specified fields of application by changing the radial thickness of the shaft 12 and the Gewirideteils 20 can be adjusted. In addition, the shank of the bolt 12 due to the hollow Execution has a smaller cross-sectional area, so that an elastic longitudinal expansion of the shaft 16 is possible without exceeding the maximum load capacity of an assembled workpiece. This results improved adhesion to temperature changes and to the exertion of force due to fatigue. In applications with strong shear forces, the hollow interior 37 of the bolt 12 can be filled with a suitable material e.g. a material with very high resistance, in order to increase the shear strength of the bolt 12.

Die Fig. 4, 6, 7, 8, 10, 11 und 12 zeigen vorteilhafte Ausführungsbeispiele eines metallischen Bolzens 12 mit verschiedenen Ausgestaltungen des Kopfteils 26. Dabei sind auch in diesen Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen.4, 6, 7, 8, 10, 11 and 12 show advantageous Exemplary embodiments of a metallic bolt 12 with different configurations of the head part 26 In these figures, too, the same parts are provided with the same reference numerals as in FIG. 1.

Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel weist ein Kopfteil 26 eines Bolzens auf, der weiter hervorsteht und größere Abmessungen als derjenige von Fig. 1 aufweist. Insbesondere ist der Flansch 30 bei diesem Ausführungsbeispiel so ausgestaltet, daß er sich über eine größere axiale Entfernung vom Ende 18 des Schaftes 16 weg erstreckt. Wird auf den Bolzen 12 bei diesem Ausführungsbeispiel durch das Zusammenschrauben mit der Mutter 14 eine Kraft ausgeübt, die einen bestimmten Schwellwert überschreitet, so wird das Kopfteil 26 bei diesem Ausführungsbeispiel deformiert, bis es eine Stellung einnimmt,die ähnlich derjenigen von Fig. 1 ist. Diese Ausgestaltung führt also zu einem Kopfteil 26,The embodiment shown in Fig. 4 has a head part 26 of a bolt which protrudes further and has larger dimensions than that of FIG. In particular, the flange 30 is in this embodiment configured to extend a greater axial distance from the end 18 of the shaft 16 away. Will be on the bolt 12 in this embodiment by screwing together If a force is exerted with the nut 14 which exceeds a certain threshold value, this will be the case Head part 26 in this embodiment is deformed until it assumes a position similar to that of FIG. 1 is. This configuration thus leads to a head part 26,

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das eine Steuerung und Begrenzung der auf das Werkstück ausgeübten Belastung ermöglicht.that a control and limitation of the exerted on the workpiece Load allows.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel endet der Flansch 30 des Kopfteils 26 nicht am Umfang 32, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, sondern weist ein damit zusammenhängendes, im allgemeinen sich axial erstreckendes zylindrisches Hohlteil 74 auf, welches in einem sich radial nach innen erstreckenden Endteil 76 endet, das einen axialen Abstand vom Teil 32 aufweist. Die Teile 74 und 76 sind derart ausgestaltet, daß sie äußere und innere Werkzeugangriffsflächen 78 und 80 aufweisen, welche den Zusammenbau des hohlen metallischen Bolzens mit der Mutter 14 erleichtern. Die Flächen 78 und 80 können dabei hexagonal, gekrümmt oder beliebig anders ausgestaltet sein.In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, the flange 30 of the head part 26 does not end at the circumference 32, as is the case shown in Fig. 1, but has an associated, generally axially extending cylindrical Hollow part 74, which ends in a radially inwardly extending end part 76, the one axial Has a distance from part 32. The parts 74 and 76 are designed such that they have outer and inner tool engaging surfaces 78 and 80, which facilitate the assembly of the hollow metallic bolt with the nut 14. The surfaces 78 and 80 can be designed hexagonal, curved or any other desired.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Kopfteil 26 einen Flansch 30 auf mit einem hervorstehenden, sich axial erstreckenden, im allgemeinen U-förmigen Teil 82 zwischen dem Ende 18 des Schaftes 16 und dem äußeren Umfangsteil 32, wobei es letztere miteinander verbindet. .Das Kopfteil 26 ist dabei mit einer sich axial erstreckenden beliebig geformten äußeren Werkzeugangriffsfläche 84 versehen, zum leichteren Zusammenbau des Bolzens 12 mit der Mutter 14.In the embodiment shown in Fig. 7, the head part 26 has a flange 30 with a protruding, axially extending, generally U-shaped portion 82 between end 18 of shaft 16 and the outer one Peripheral part 32, connecting the latter to one another. The head part 26 is here with an axially extending any shaped outer tool engagement surface 84 provided for easier assembly of the bolt 12 with the Mother 14.

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines metallischen Bolzens 12, bei dem das Kopfteil 26 dicht abgeschlossen ist, so daß die innere Bohrung 37 nicht zugänglich ist. Zu diesem Zweck ist das Kopfteil 26 mit einer gebogenen oder tellerförmigen Kappe 86 versehen, die eine sich im allgemeinen axial erstreckende zylindrische Seitenwand 88 aufweist, die die äußere Werkzeugangriffsflache bildet. Die Seitenwand 88 kann beliebig ausgestaltet sein zur Erleichterung des Zusammenbaus des Bolzens 12 mit der Mutter 14.Fig. 8 shows an embodiment of a metallic bolt 12, in which the head part 26 is sealed off, so that the inner bore 37 is not accessible. For this purpose, the head part 26 is provided with a curved or dish-shaped cap 86 having a generally axially extending cylindrical side wall 88, which forms the outer tool engagement surface. The side wall 88 can be designed in any way to facilitate the assembly of the bolt 12 with the nut 14.

Die Pig. 10 bis 12 zeigen drei Ausführungsbeispiele eines Metallbolzens 12 mit im'allgemeinen kegelstumpfförmigen, nicht hervorstehenden Kopfteilen 26 für die Verwendung in · einer öffnung 68 eines Workstückes, die mit einer Senkungsbchrung versehen ist, wie sie in Fig. 10 mit 98 bezeichnet ist. Bei jedem dieser Ausführungsbeispiele weist das Kopfteil 26 eine sich kreisförmig erstreckende Klemmfläche 34 auf, die einen radialen Abstand nach außen von der Öffnung 68 besitzt, sowie eine kreisringförmig sich erstreckende Aussparung oder Höhlung 36, zwischen der Klemmfläche 34 und dem Ende 18 des Schaftes 18. Diese Ausführungsbeispiele des Bolzens 12 weisen .eine Hohlbohrung 37 ähnlich derjenigen der vorstehenden Ausführungsbeispiele auf und können in ähnlicher Art und Weise hergestellt werden. Die Fig. 10 und 11 zeigen zwei Ausführungsbeispiele, bei denen die KopE-teile 26 eine Zugangsöffnung 38 zur Innenbohrung 37 besitzen. Gemäß dem in Fig. 11 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das äußere Umfangsteil 32 des Flansches 30 so ausgestaltet, daß es sich radial nach innen erstreckt,um das Kopfteil 26 zusätzlich zu verstärken. Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Kopfteil 26 eine Kappe 100 besitzt, um die Innenbohrung 37 zu verschließen.The Pig. 10 to 12 show three embodiments of a metal bolt 12 with generally frustoconical, non-protruding head sections 26 for use in an opening 68 of a work piece, which with a Senkungsbchrung is provided, as it is denoted by 98 in FIG. 10. In each of these exemplary embodiments, the head part 26 has a circularly extending clamping surface 34 which is a radial distance outwardly from the opening 68 has, and an annularly extending recess or cavity 36, between the clamping surface 34 and the end 18 of the shaft 18. These exemplary embodiments of the bolt 12 have a hollow bore 37 similar to the one of the above embodiments and can be produced in a similar manner. The Fig. 10 11 and 11 show two exemplary embodiments in which the head parts 26 have an access opening 38 to the inner bore 37. According to the embodiment shown in Fig. 11, the outer peripheral part 32 of the flange 30 is designed so that that it extends radially inward to the To reinforce head part 26 in addition. Fig. 12 shows an embodiment, in which the head part 26 has a cap 100 in order to close the inner bore 37.

Die in den Fig. 10 bis 12 gezeigten Ausführungsbeispiele sehen also mit dem Werkstück abschließende Kopfteile 26 vor, bei denen die oben erwähnten Vorteile im Zusammenhang mit zusammengesetzten Werkstücken beibehalten bleiben. Insbesondere ermöglichen es auch diese Kopfteile 26, daß die vom Bolzen 12 auf das Werkstück übertragenen Klemmkräfte auf die radial gesehen äußeren Teile der Senkungsbohrung 98 verteilt werden. Diese Ausgestaltung sowie die vorgesehene Innen bohrung 37 führen zu Befestigungsanordnungen mit einer Kräfte verteilung und einer Widerstandsfähigkeit ähnlich denjenigen wie im Zusammenhang mit den vorhergehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen.The exemplary embodiments shown in FIGS. 10 to 12 therefore provide head parts 26 that terminate with the workpiece, in which the above-mentioned advantages in connection with assembled workpieces are retained. In particular make it possible also these head parts 26 that the clamping forces transmitted from the bolt 12 to the workpiece the radially outer parts of the counterbore 98 are distributed. This configuration as well as the intended interior bore 37 lead to fastening arrangements with a force distribution and resistance similar to those as described in connection with the preceding exemplary embodiments.

Die Fig. 9 und 13 zeigen zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen metallischen Bolzens, bei dem die Innenbohrung 37 in einem massiven Schaft 16 durch einen Bohrvorgang hergestellt worden ist. Auch hier sind wieder gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Das in Fig. 9 gezeigte Ausführungsbeispiel weist ein massives Kopfteil 26 auf mit einer sich axial erstreckenden, zylindrischen äußeren Werkzeugangriffsfläche 90. Das vorstehende Ende des Kopfteils 26 weist eine Aussparung 94 auf, die sich axial in das Kopfteil 26 von der Endfläche 92 aus erstreckt. Wie Fig.9 zeigt, bildet die Seitenwand 96 der Aussparung eine innere Werkzeugangriffsfläche, die ebenso wie die äußere Werkzeugangriffsfläche 90 beliebig gestaltet sein kann, um den Zusammenbau des Bolzens- 12 mit der Mutter 14 zu erleichtern.9 and 13 show two exemplary embodiments of a metallic bolt according to the invention, in which the inner bore 37 has been produced in a solid shaft 16 by a drilling process. Here, too, are the same Reference numerals as used in FIG. 1. The embodiment shown in Fig. 9 has a solid head part 26 with an axially extending, cylindrical outer tool engaging surface 90. The protruding end of the head part 26 has a recess 94 which extends axially into the head part 26 from the end surface 92. As FIG. 9 shows, the side wall 96 of the recess forms an inner tool engagement surface which, like the outer tool engagement surface 90 can be designed as desired can to assemble the bolt 12 with the nut 14 to facilitate.

Das in Fig. 13 gezeigte Ausführungsbeispiel weist ein kegelstumpf förmiges nicht hervorstehendes Kopfteil 26 auf, ähnlich demjenigen der Fig. 10 bis 12 und mit gleichen Vorteilen. Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 weist eine Kappe 100 auf, ähnlich derjenigen von Fig. 12. Die in Fig. 13 dargestellte Kappe 100 besitzt jedoch ein hervorstehendes Teil 102 mit einer axialen Aussparung 104. Die Seitenwand 106 der Aussparung 104 bildet eine innere Werkzeugangriffsfläche, die beliebig ausgestaltet sein kann zum Zusammenbau des Bolzens mit der Mutter 14.The embodiment shown in Fig. 13 has a frustoconical non-protruding head part 26, similar that of FIGS. 10 to 12 and with the same advantages. The embodiment of FIG. 13 has a cap 100, similar to that of Fig. 12. However, the cap 100 shown in Fig. 13 has a protruding one Part 102 with an axial recess 104. The side wall 106 of the recess 104 forms an inner tool engagement surface which can be configured as desired for assembly of the bolt with the nut 14.

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Claims

1.j Fastening arrangement for a one provided with an opening Workpiece, consisting of an elongated bolt which penetrates the opening and which has an external thread at one end, and a headboard at the opposite end, the headboard having a first forms a clamping surface extending radially away from the bolt, and a screw-on nut which is a has elongated central part with a workpiece contact surface, which has an axial bore, the at least is partially threaded, for screwing onto the bolt, and which has a second clamping surface which extends radially away from the central part outwards in the vicinity of the workpiece contact surface, characterized in that the two clamping surfaces clamp the workpiece between them after the nut has been screwed on only on surfaces, which have a radial distance from the opening.

2. Fastening arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the head portion of the bolt is a circularly extending, annular Has recess which is arranged radially between the bolt and the first clamping surface, so that this is annular Recess between the first clamping surface and the opening in the workpiece does not rest against this.

3. Fastening arrangement according to claim 1, characterized in that the head part

of the bolt when a load limit is exceeded deformed the fastening arrangement and so the load transferred to the workpiece by the two clamping surfaces limited.

4. Fastening arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the head portion has an axially extending outer tool engaging surface for assembly with the mother.

5. Fastening arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the head part has an axially extending recess, the one has inner tool engagement surface for assembly with the nut.

6. Fastening arrangement according to claim 1, characterized in that the threaded part ends in an end surface which has an axial recess which inner tool engaging surfaces for Owns assembly with the mother.

7. Fastening arrangement according to claim 1, characterized in that the bolt is a Has inner bore which extends essentially over its entire length from the head part to at least partially extends to the threaded part.

8. Fastening arrangement according to claim 7, characterized in that the bolt consists of a massive screw part consists of an inner hole.

9. Fastening arrangement according to claim 7, characterized in that the bolt is made of sheet metal is made.

10. Fastening arrangement according to claim 7, characterized

characterized in that the head part additionally has an opening which is connected to the inner bore in Connection.