DE3242009C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Blindbefestigungsmittel aus drei Teilen mit einem Schraubengewindebolzen, einer aufweitba­ ren Hülse und einer rohrförmigen Mutter mit einer ein Innen­ gewinde aufweisenden Bohrung zur Aufnahme des Bolzens in gewindemäßigem Eingriff, wobei der Bolzen einen mit Gewinde versehenen Schaft aufweist, welcher mit einem Abreißabschnitt an einem Ende versehen ist, welcher mit dem Rest des Bolzenschaftes über eine Sollbruchstelle verbunden ist, wobei am anderen Ende des Schaftes ein Kopf vorgesehen ist, wobei die Mutter einen Schaft und einen vergrößerten Kopf an einem Ende sowie eine Nase am anderen Ende aufweist, welche sich in Richtung weg vom Kopf verjüngt, wobei der Bolzen in die Boh­ rung der Mutter derart eingreift, daß der Abreißabschnitt aus dem Kopf der Mutter vorsteht, wobei die Hülse auf dem Schaft des Bolzens zwischen dem Bolzenkopf und der Nase der Mutter angeordnet ist, und wobei die Mutter eine Riegelzone aufweist.

Vor der Verwendung werden die Teile zusammengefügt, wobei der Bolzen durch die Hülse geführt und in das von dem Mut­ ternkopf entferntliegende Ende hineingeschraubt wird, bis der Abreißabschnitt aus dem Kopfende der Mutter vorsteht. Bei der Anwendung werden der Bolzenkopf, die Hülse und der Schaft der Mutter durch übereinstimmende Löcher in den Werkstückteilen hindurchgeführt, welche miteinander verbun­ den werden sollen, so daß der Kopf der Mutter auf einer Seite des Werkstückes anliegt und die sich verjüngende Nase über die gegenüberliegende Seite des Werkstückes vorgeht. Das Befestigungsmittel wird gesetzt, indem der vorstehende Abreißabschnitt gegriffen wird und der Bolzen bezüglich der Mutter gedreht wird, derart, daß aufgrund des Gewindeein­ griffs zwischen Mutter und Bolzen der Bolzenkopf in Rich­ tung des Schaftes der Mutter vorgeschoben wird und hier­ durch die Hülse über die sich verjüngende Nase drückt, so daß die Hülse unter Bildung eines Blindkopfes aufgeweitet wird, welcher in Anlage mit der genannten gegenüberliegen­ den Seite des Werkstückes durch den Bolzenkopf gehalten wird.

Es ist offensichtlich, daß während des Setzens des Befe­ stigungsmittels das zum Drehen des Bolzens bezüglich der Mutter erforderliche Drehmoment zunimmt, während die auf­ weitbare Hülse weiter auf die Nase der Mutter gedrückt wird, und während die Teile des Werkstückes zusammengezwun­ gen und komprimiert werden. Schließlich überschreitet das erforderliche Drehmoment das Drehmoment, welches durch die Sollbruchstelle aufgenommen werden kann, so daß der Bolzen an der Sollbruchstelle abreißt, wobei der Hauptteil des Bolzens als Bestandteil des gesetzten Befestigungsmittels zurückbleibt und der Abreißteil verworfen wird. Die Soll­ bruchstelle ermöglicht es folglich, daß der Abreißteil des Bolzens entfernt werden kann, nachdem er seinen Zweck zum Drehen des Bolzens erfüllt hat, so daß das gesetzte Befe­ stigungsmittel eine annehmbare äußere Erscheinung besitzt.

Die Sollbruchstelle dient ferner einer weiteren wichtigen Funktion, indem sie dazu dient, die Kraft zu begrenzen, wel­ che über das Befestigungsmittel auf das Werkstück übertra­ gen werden kann. Indem genau die Festigkeit der Sollbruch­ stelle überwacht wird, ist es somit möglich, zu gewährlei­ sten, daß einerseits ein ausreichendes Drehmoment übertra­ gen wird, um die Teile eines Werkstückes mit einer ausrei­ chenden Dichtigkeit zusammenzudrücken, ehe das Abreißen er­ folgt, und derart, daß andererseits der Abriß erfolgt, ehe das Befestigungsmittel zu eng angezogen wird, so daß hier­ durch die Gefahr von Beschädigungen des Werkstückes oder des Befestigungsmittels selbst vermieden wird.

Blindbefestigungsmittel dieser Art werden aus hochfesten Materialien hergestellt und unter dem eingetragenen Waren­ zeichen "JO-BOLT" zur Verwendung in der Luftfahrtindustrie zum Zusammenbau von Teilen von Flugzeugen und Raumfahrzeu­ gen verkauft, und es besteht nunmehr ein Bedarf dahingehend, daß derartige Befestigungsmittel mit selbstverriegelnden Gewinden ausgestattet werden, um die Gefahr zu vermindern, daß sich Mutter und Bolzen beim Betrieb lösen, wie dies aufgrund von Beanspruchungen und Vibrationen über verlänger­ te Zeitspannen geschehen kann.

Viele verschiedene Arten selbstverriegelnder Gewindeanord­ nungen wurden bereits bei derartigen Befestigungsmitteln vom Bolzen- und Mutterntyp vorgeschlagen und verwendet, je­ doch sind wenige geeignet, um bei Blindbefestigungsmitteln der beschriebenen Art verwendet zu werden.

Bei einem bekannten Blindbefestigungsmittel der eingangs genannten Art, wie es in der US-PS 36 43 544 beschrieben ist, sind für die Verriegelung der Mutter an dem Bolzen zwei Maß­ nahmen vorgeschlagen, nämlich einmal sollen Blindkopf und Setzkopf aus unterschiedlichen Materialien bestehen, von denen mindestens eines verformbar ist, so daß der verform­ bare Kopf Vibrationen absorbiert, und in dem zum anderen nach Zusammenbau des Blindbefestigungsmittels in der Rie­ gelzone am Außenumfang der Mutter kleine um den Umfang ver­ teilte Eindrücke hergestellt werden. Durch das Herstellen der Eindrücke in dem Schaft der Mutter hinter der konischen Nase sollen die Flanken des Innengewindes ausreichend ver­ formt werden, um einen Reibungswiderstand am Gegengewinde des Bolzens zu erzeugen.

Es ist offensichtlich, daß einerseits diese Art der Ver­ riegelung die Materialauswahl von Bolzen und Mutter be­ schränkt, und andererseits von der Art der Herstellung inso­ fern nachteilig ist, als die kleinen Eindrücke erst nach dem Zusammenfügen der Einzelteile hergestellt werden können, so daß hierzu das fertige Blindbefestigungsmittel einer noch­ maligen Bearbeitung unterzogen werden soll. Darüber hinaus ist die durch die kleinen Eindrücke am Umfang des Schaftes der Mutter erzeugte Verriegelung speziell für Blindbefesti­ gungsmittel dieser Art nicht besonders geeignet.

Der Hauptgrund hierfür besteht darin, daß durch die Soll­ bruchstelle das übertragbare Drehmoment begrenzt werden muß, um ein zu starkes Anziehen des Befestigungsmittels zu vermeiden, wobei die Gesamtgröße des erforderlichen Dreh­ moments gleichzeitig zum Verriegeln, zum Formen des Blind­ kopfes und zum Zusammenklemmen der Werkstücke gleichermaßen auf einen Wert begrenzt werden muß, der unterhalb des Be­ lastungswertes der Sollbruchstelle liegt. Es wird allgemein gefunden, daß je fester die Verriegelung sein muß, desto größer ist das Drehmoment, welches erforderlich ist, um die Verriegelung zum Eingriff zu bringen. Da dies jedoch Bestand­ teil des Gesamtbetrages des Drehmomentes ist, welches die Sollbruchstelle übertragen muß, ist offensichtlich, daß das für den Eingriff der Verriegelung erforderliche Drehmoment nicht so groß werden darf, daß der Gesamtbetrag aus dem zum Eingriff der Verriegelung erforderlichen Drehmoment, dem zum Formen des Blindkopfes erforderlichen Drehmoment und dem zum Klemmen des Werkstückes erforderlichen Drehmoment sich zu sehr dem maximal durch die Sollbruchstelle übertragbaren Drehmoment nähert. Da die Ausbildung der Verriegelungszone mittels der kleinen Ein­ drücke am Umfang des Mutternschaftes auf plastischer Verfor­ mung beruht, und da offensichtlich angestrebt wird, die Ver­ riegelung so fest als möglich auszubilden, besteht bei der bekannten Konstruktion die Gefahr, daß das Drehmoment der Sollbruchstelle beim Setzen überschritten wird. Diese Art der Ausbildung der Riegelzone gestattet nämlich kaum, eine genaue Beeinflussung des zum Setzen erforderlichen Drehmo­ ments unter Berücksichtigung der Riegelzone, so daß bei der Herstellung des bekannten Blindbefestigungsmittels eine ge­ naue Überwachung nicht möglich ist, welche sicherstellt, daß minimale Variationen hinsichtlich der als zweckdienlich erachteten Werte eingehalten werden.

Ausgehend von einem Blindbefestigungsmittel der eingangsde­ finierten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, dieses dahingehend zu verbessern, daß es bei wirksamer Verriegelung in Toleranzen herstellbar ist, welche leicht kontrollierbar sind, und welche eine gleichbleibende Funktion und Leistung des Blindbefestigungsmittels gewährleisten.

Diese Aufgabe wird bei einem Blindbefestigungsmittel der ein­ gangs genannten Art dadurch gelöst, daß in der Riegelzone die mit Innengewinde versehene Bohrung der Mutter eine Quer­ schnittsform aufweist, welche nicht kreisförmig und nicht vor­ springend und derart ausgebildet ist, daß die Mutter min­ destens eine bogenförmige Zone am Umfang des Bolzens aufweist, in welcher das Gewinde der Mutter federnd in Hemmung mit dem Gewinde des Bolzens steht. Da sich entsprechend jeder ge­ wünschten Größe von Blindbefestigungsmittel eine derartige Querschnittsform in stetiger und konstant reproduzierbarer Weise für die Bohrung der Mutter herstellen läßt, stellt die Ein­ haltung genauer Werte hinsichtlich des aufzubringenden Dreh­ moments und der erzielten Hemmung keinerlei Problem dar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist vorgesehen, daß ein Teil der Riegelzone innerhalb der Nase der Mutter liegt.

Hierbei ist es besonders bevorzugt, daß die Riegelzone min­ destens im Abstand eines Gangs des Gewindes von dem die Nase aufweisenden Ende der Mutter angeordnet ist. Hierdurch wird erreicht, daß sich zum Zusammensetzen des Blindbefestigungs­ mittels die Mutter leichter auf den Bolzen schrauben läßt.

Im einzelnen wird es bevorzugt, daß die Riegelzone vollstän­ dig innerhalb der Nase der Mutter angeordnet ist. Hierdurch werden besonders günstige Eigenschaften des federnden Ein­ griffs des Gewindes der Mutter in der Riegelzone mit dem Ge­ winde des Bolzens erreicht, da sich im Bereich der Nase die Wandstärke des rohrförmigen Schafts der Mutter verjüngt.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß die Form der Bohrung in der Riegelzone derart ist, daß eine Vielzahl von bogenförmigen Zonen am Umfang gebildet werden.

Hierbei sollen insgesamt nicht mehr als fünf insbesondere drei bogenförmige Zonen am Umfang vorgesehen sein. Durch diese Maßnahme wird ein selbstzentrierender Effekt durch den federn­ den Eingriff der bogenförmigen Zonen am Bolzen erzielt.

In diesem Zusammenhang ist es ferner bevorzugt, daß die bogen­ förmigen Zonen am Umfang in gleich winkligen Abständen um die Achse der Bohrung angeordnet sind.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Querschnitt der Bohrung in der Riegelzone die Form einer geschlossenen Kurve hat, bei der die Schnittpunkte jeder durch den Querschnittsmittelpunkt gezogenen Geraden mit der Kurve einen konstanten Abstand aufweisen. Hierdurch wird das theoretische Spiel zwischen beiden Gewinden minimiert, jedoch gleichzeitig keine Form der Hemmung erreicht, welche ein Deh­ nen der Mutter erfordern würde, sondern diese wird aufgrund der Gestaltung des Querschnitts lediglich federnd in eine genau kreisförmige Gestalt aufgefedert.

Die Bohrung der Mutter ist bei einer vorteilhaften Weiter­ bildung mit Ausnahme einer Verengung in der Verriegelungs­ zone mit konstantem Durchmesser ausgebildet.

Im einzelnen ist es bevorzugt, daß die Umfangslänge der Boh­ rung am wirksamen Durchmesser des Gewindes in der Riegel­ zone kleiner ist als die Umfangslänge der Bohrung am wirksa­ men Durchmesser des Gewindes außerhalb der Riegelzone der Mutter.

Im einzelnen ist es ferner vorteilhaft, daß am Kopf des Bol­ zens zum Drehen des Bolzens Schlüsselflächen vorgesehen sind.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Her­ stellen einer Mutter für ein Blindbefestigungsmittel der oben beschriebenen Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Endabschnitt der sich verjüngenden Nase des Schaftes der rohrförmigen Mutter mit der Gewindebohrung in eine Öff­ nung eines Gesenks gedrückt wird, wobei die Öffnung eine Querschnittsform aufweist, welche eine geschlossene, nicht kreisförmige und nicht vorspringende Kurve ist, und daß eine Form, welche der der Öffnung entspricht, hierdurch auf eine Zone der Bohrung übertragen wird, derart, daß das Gewinde federnd in Hemmung mit einem komplementär ausgebildeten Bol­ zen steht.

Im einzelnen ist es hierbei bevorzugt, daß die Bohrung der Mutter in der Zone auf eine Länge des Umfangs am wirksamen Durchmesser des Gewindes der Mutter verringert oder einge­ schnürt wird, die größer oder gleich ist wie die Länge des Umfangs am wirksamen Durchmesser des Gewindes des Bolzens.

Ferner ist Gegenstand der Erfindung ein Gesenk zur Verwen­ dung bei der Herstellung eines Blindbefestigungsmittels der oben beschriebenen Art mit einem Körper aus hartem Metall, welcher eine sich verjüngende, sich nach innen erstreckende Öffnung aufweist, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Öffnung eine Querschnittsform aufweist, welche eine ge­ schlossene, nicht kreisförmige und nicht vorspringende Kurve ist, die zwischen einem Großkreis und einem Kernkreis mit ge­ meinsamem Mittelpunkt liegt, und welche mindestens einen Bogen aufweist, dessen Enden tangential zum Großkreis diesen berührendliegen, und welcher zwischen seinen Enden tangential zum Kernkreis liegt und diesen berührt, wodurch beim Ein­ drücken der sich verjüngenden Nase einer Mutter für ein Blindbefestigungsmittel in die Öffnung das Innengewinde der Mutter in einer Zone innerhalb der Nase der Mutter gezwungen wird, eine nicht kreisförmige Form anzunehmen, welche der Form der Öffnungen im Gesenk entspricht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, welche getrennt die Einzelteile eines dreistückigen Blindbefestigungs­ mittels nach der Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine Schnittansicht, die ein Werkstück aus zwei Ble­ chen, die miteinander verbunden werden sollen, und ein Befestigungsmittel nach der Erfindung zeigt, wel­ ches in übereinstimmenden Öffnungen in den Blechen angeordnet und bereit zum Setzen ist, um die Bleche miteinander zu verbinden;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht, welche Fig. 2 enspricht, jedoch das Befestigungsmittel in gesetztem Zustand zeigt;

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Ansicht längs der Linie IV-IV von Fig. 2;

Fig. 5 eine Teilansicht im Längsschnitt eines Teiles des Befestigungsmittels gemäß Fig. 1;

Fig. 6 eine perspektivische Teilansicht einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 7 eine Draufsicht eines Gesenkes zur Herstellung eines Befestigungsmittels nach der Erfindung;

Fig. 8 eine Schnittansicht längs der Linie VIII-VIII von Fig. 7, und in Draufsicht einen Teil des Befesti­ gungsmittels; und

Fig. 9 eine Darstellung, welche die geometrischen Eigen­ schaften des Gesenkes gemäß Fig. 7 veranschaulicht.

Wie in Fig. 1 veranschaulicht, besteht ein Blindbefesti­ gungsmittel aus drei Teilen, nämlich einer rohrförmigen Mutter 12, einem Bolzen 14, welcher mit der Mutter in ge­ windemäßigen Eingriff gebracht werden kann, und einer auf­ weitbaren Hülse 16.

Die Mutter 12 weist einen langgestreckten Schaft 18 und einen vergrößerten sechseckigen Kopf 20 an einem Ende des Schaftes auf. Ein Abschnitt 22 des Schaftes am Hinterende des Schaftes (d. h. das Ende, welches vom Kopf 20 entfernt liegt) verjüngt sich vom Kopf wegweisend und bildet eine im wesentlichen konische Nase. Die rohrförmige Mutter ist mit einem Innengewinde 24 versehen, welches sich über die Länge der Bohrung in der Mutter erstreckt, und welches eine Verriegelungszone 26 aufweist, in welcher das Gewinde 24 in verriegelnden Eingriff mit einem komplementär ausge­ deten Gewinde gelangen kann.

Die Hülse 16 ist ein rohrförmiger Zylinder mit einem Außen­ durchmesser, der im wesentlichen dem Schaft der Mutter ent­ spricht und weist eine Bohrung auf, welche an beiden Enden nach außen abgeschrägt ist. Die abgeschrägten Enden errei­ chen jeweils einen geringfügig größeren Innendurchmesser als der kleinste Außendurchmesser am Ende der sich verjün­ genden Nase 22 der Mutter, so daß die Nase 22 leicht in jedes der Enden der Hülse eindringen kann.

Der Bolzen 14 weist einen langgestreckten Schaft 30 grös­ serer axialer Länge als die addierten Längen der Mutter 12 und der Hülse 16 auf, wobei ein vergrößerter Kopf 32 an einem Ende des Schaftes vorgesehen ist. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, weist der Kopf 32 eine Unterschneidung 32′ auf. Der Kopf 32 weist eine Vielzahl von Schlüsselflä­ chen 34 auf, um das Greifen und Drehen des Bolzens zu er­ leichtern, wobei bei der veranschaulichten Ausführungsform der Kopf sechseckig ausgebildet ist, so daß sechs der Schlüsselflächen am Umfang des Kopfes vorgesehen sind. Bei einer anderen Ausführungsform weist der Bolzen einen Kopf 36 geringfügig geänderter Form auf, wie dieser in Fig. 6 veranschaulicht ist, bei welcher der Umfang des Kopfes kreisförmig anstelle von polygonal ausgebildet ist, und bei welcher die Schlüsselflächen durch radiale Flächen von zwei diametralem Schlitzengebildet sind, die sich schneiden, um eine X-förmige Ausnehmung 38 in dem vom Schaft des Bolzens entferntliegenden Ende des Kopfes zu bilden. Ein Abreißschlüsselabschnitt 40 des Bolzenschaftes am vom Kopf 32 am weitesten entferntliegenden Ende ist mit einem Paar diametral gegenüberliegender Schlüsselflächen 42 ver­ sehen, um das Greifen und Drehen des Bolzens mittels eines zweckdienlichen Werkzeuges zu erleichtern. Der Abschnitt 40 ist mit dem Rest des Schaftes 30 durch eine Sollbruch­ stelle 44 verbunden, an welcher der Schaft abreißt, wenn er einem festgelegten Drehmoment ausgesetzt wird, so daß der Schlüsselabschnitt 40 vom Rest des Bolzens, welcher als wesentlicher Teil des eingebauten Befestigungsmittels, wie in Fig. 3 veranschaulicht, verbleibt, abgenommen werden kann.

Der Bolzen weist ein äußeres Schraubengewinde 46 auf, wel­ ches komplementär zum Innengewinde 24 der Mutter ausgebil­ det ist, so daß es mit dem Gewinde der Mutter in Eingriff gelangen kann. Das Gewinde 46 erstreckt sich über die Länge des Bolzenschaftes 30 mit Ausnahme der Außenfläche der Sollbruchstelle 44 und der Schlüsselflächen 42.

Die zusammenstimmenden Gewinde von Mutter und Bolzen sind bei der veranschaulichten Ausführungsform vom genormten Typ "Unified National Fine" und, wie dies bekannt ist, ist dieses Gewinde im wesentlichen V-förmig und an Spitze und Wurzel abgeflacht. In Übereinstimmung mit der üblichen Praxis sind die Gewinde 24 und 46 jedoch mit einer gewissen Rundung am Grund und den Längskanten der Spitze versehen und derart dimensioniert, daß ein ausreichendes Spiel für das Gewinde des Bolzens gewährleistet ist, daß es im Gewin­ de der Mutter freilaufend ist.

Bei einer bevorzugten Herstellungsart der Mutter 12 wird die Bohrung zunächst parallel ausgebildet und das Gewinde in der Gesamtlänge geschnitten, um ein normales Innenge­ winde zu formen, in welches der Bolzen 14 in freilaufender Passung eintreten kann, wobei ein normales Spiel innerhalb der üblichen Toleranzen vorliegt.

Anschließend und vor dem Zusammenfügen mit dem Bolzen 14 wird die Mutter 12 behandelt, um die Querschnittsform der Gewindebohrung in der Verriegelungszone derart zu modifi­ zieren, daß die Mutter federnd mit dem Gewinde des Bolzens in Eingriff gelangt. Es ist nicht notwendig, die Bohrung über die Gesamtlänge zu modifizieren, sondern es reicht eine Länge der Bohrung aus, welche dem Ein- bis Vierfachen der Ganghöhe entspricht. Bei der veranschaulichten Ausfüh­ rungsform wird die Modifikation derart durchgeführt, daß die Verriegelungszone im sich verjüngenden Nasenabschnitt 22 liegt und sich über eine Entfernung in Längsrichtung er­ streckt, welche etwa der zweifachen Ganghöhe des Gewindes entspricht, so daß zwei volle Windungen des Gewindes betrof­ fen sind und folglich in klemmenden Eingriff mit dem Bol­ zengewinde gelangen können. Die Modifikation wird ferner derart durchgeführt, daß die Zone 26, in welcher das Gewin­ de modifiziert ist, im Abstand vom Hinterende des Schaftes um etwa ein und eineinhalb Gewindegänge liegt, um dadurch das Minimum einer vollen Drehung unmodifizierten Gewindes am Hinterende als Einlauf zu gewährleisten, so daß der Eintritt des Bolzens in gewindemäßigen Eingriff mit der Mutter erleichtert wird, wenn die Teile zusammengesetzt werden.

Die Modifikation hat zwei hauptsächliche Wirkungen. Die erste dieser Wirkungen besteht darin, den Schaft derart einzuschnüren, daß die Länge des Innenumfangs der Bohrung in der Riegelzone auf eine Länge verringert wird, welche kleiner ist als ursprünglich, und die zweite besteht darin, die Querschnittsform der Bohrung innerhalb der Riegelzone der Mutter von einer kreisförmigen Gestalt in eine nicht­ kreisförmige Gestalt zu ändern.

Insbesondere wird die Modifikation der Bohrung dazu durch­ geführt, daß das Spiel zwischen dem Bolzengewinde und dem Gewinde in der Riegelzone verringert wird und daß die Um­ fangswandung der Bohrung in der Riegelzone so geformt wird, daß am wirksamen Durchmesser des Mutterngewindes ein bogen­ förmiger Umfangsabschnitt oder eine Vielzahl von um den Umfang verteilten bogenförmigen Umfangsabschnitten darge­ boten werden, von denen der Raum geschnitten wird, in wel­ chen der Bolzen beim Zusammensetzen mit der Mutter ein­ dringen muß.

Das Spiel zwischen dem Gewinde in der Riegelzone der Mutter mit dem Bolzen wird derart reduziert, daß die Umfangslänge der Mutter, gemessen am wirksamen Durchmesser des Muttern­ gewindes, auf eine Länge reduziert ist, die dichter am wirksamen Durchmesser des Bolzengewindes liegt. Obwohl theoretisch der wirksame Durchmesser des Mutterngewindes gleich dem jedoch nicht kleiner als das Bolzengewinde ge­ macht werden kann, so daß kein tatsächliches Spiel vorliegt, wird angenommen, daß es vorteilhaft ist, ein gewisses Spiel, welches so klein als möglich sein soll, vorzusehen.

Obwohl lediglich ein derartiger Abschnitt wirksam ist, um einen Riegeleffekt zwischen dem Gewinde der Mutter und einem eingreifenden Bolzen zu erzeugen, ist es bevorzugt, eine Vielzahl derartiger bogenförmiger Abschnitte, vorzugs­ weise im wesentlichen gleicher Länge und symmetrisch um die Achse der Bohrung verteilt, vorzusehen, so daß ein symmetrischer, selbstzentrierender Effekt am Bolzen er­ zielt wird.

Der oder jeder der bogenförmigen Umfangsabschnitte der Wandung der Bohrung bildet einen federnd flexiblen Träger, welcher sich durch einen Teil des Bohrungsraumes erstreckt und in diesen eindringen kann, in welchen der Bolzen ein­ treten wird. Folglich ist es beim Einsetzen des Bolzens in die Mutter erforderlich, daß einer oder mehrere der bogenförmigen Umfangsabschnitte oder Träger nachgibt und sich federnd biegt, so daß der Bolzen in den Raum eindrin­ gen kann, in welchen diese vorstehen. Wegen der Tendenz der Träger federnd in den Raum, welcher nun durch den Bolzen eingenommen wird, zurückzukehren, gibt es eine positive Hemmung zwischen den in Eingriff stehenden Gewin­ den und da sich die Träger bogenförmig im gleichen Sinne wie der Bolzenschaft wölben, tritt dieser Effekt über eine wesentliche Umfangsentfernung auf.

Die Umfangslänge, über welche Mutter und Bolzen in Berüh­ rung stehen, und folglich die Berührungsfläche ist größer als dies der Fall wäre, wenn die Bohrung lediglich nicht kreisförmig und nicht verengt ausgebildet wäre.

Der Vorteil einer derartig erheblichen Berührung liegt darin, daß bei gegebenem, radial nach innen gerichtetem Druck eine größere Festigkeit der Verriegelung im Ver­ gleich zu einer Verriegelung erzeugt wird, welche erziel­ bar wäre, wenn im wesentlichen Punkt Berührung bestände, wie diese gegeben wäre, wenn die Träger in entgegengesetz­ tem Sinne gewölbt wären, d. h. wenn die Form der Bohrung einspringend wäre.

Die Reibung aufgrund dieser Hemmung kann variiert werden, indem die Anzahl der Gewindegänge in der Mutter in Hemmung mit dem Bolzen modifiziert wird und/oder das Ausmaß, in welchem die bogenförmigen Abschnitte oder Träger in den für den Bolzen erforderlichen Bohrungsraum eindringen. Es ist offensichtlich, daß letzterer Faktor durch die Geo­ metrie der Form der Riegelzone bestimmt wird. Folglich, je größer die Anzahl hemmender, bogenförmiger Abschnitte ist, desto geringer ist das Ausmaß, in welchem sie, einzeln gesehen, hemmen. Es wurde nun gefunden, daß eine bessere Kontrolle über die Festigkeit der Verriegelung zwischen Mutter und Bolzen erhalten werden kann, falls der Hemmungs­ grad größer ist und die Anzahl hemmender Abschnitte kleiner ist. Insbesondere wird eine dreigeteilte Form der Verrie­ gelungszone bevorzugt, bei welcher drei bogenförmige, hem­ mende Abschnitte vorgesehen sind, da diese Form die maximal mögliche Hemmung bei gleichzeitiger Selbstzentrierwirkung auf den Bolzen gewährleistet.

Beim Herstellen der Mutter 12 hat sich die Verwendung eines Gesenkes zweckdienlich erwiesen, welches eine entsprechend geformte, sich verjüngende Öffnung aufweist, in die der sich verjüngende Nasenabschnitt 22 der Mutter eingedrückt werden kann, um dadurch die Innenquerschnittsform der Boh­ rung zu modifizieren, indem dieser eine Form aufgezwungen wird, die der Form der Öffnung in dem Gesenk entspricht. Dem Fachmann auf diesem Gebiet ist offensichtlich, daß die Wirkungen der oben beschriebenen Modifikation auf andere Weise auch erzielbar sind. Beispielsweise kann ein inneres Schraubengewinde mit einer Riegelzone nicht kreisförmiger Gestalt und verringerter Umfangslänge durch einen Schneidvorgang in einer Drehbank unter Verwendung zweck­ dienlicher Steuereinrichtungen der Drehbank beispiels­ weise Nocken oder Programmsteuerung erzeugt werden. Die Verwendung eines Gesenkes und einer zweckdienlichen Presse zum Eindrücken des sich verjüngenden Nasenab­ schnittes einer Mutter für ein Blindbefestigungsmittel in das Gesenk stellt jedoch ein äußerst wirksames und zuverlässiges Mittel bei der Herstellung eines gleich­ bleibenden Produktes dar, welches komplizierteren Ver­ fahren vorzuziehen ist.

Eine Ausführungsform eines Gesenkes, welches zur Be­ handlung der Mutter 12 geeignet ist, ist in den Fig. 7 und 8 mit 52 bezeichnet veranschaulicht und weist ei­ nen Körper aus hartem Stahl auf, der eine Öffnung in Form der Öffnung 54 zur Aufnahme und Formen des sich ver­ jüngenden Nasenabschnittes 22 einer Mutter für ein Blind­ festigungsmittel hat, wodurch die Form der Bohrung der Mutter zum Formen einer Riegelzone modifiziert werden kann. Bei der veranschaulichten Ausführungsform hat die Öffnung 54 eine Form, welche einem Kegelstumpf ähnelt, in dem sie von einem Maximaldurchmesser auf der Ober­ seite des Gesenkes zu einem kleineren Durchmesser am Boden des Gesenkes abnimmt. Die Öffnung weist eine Um­ fangswandung 55 in Form einer geschlossenen, nicht ein­ springenden stetigen Kurve auf. In jeder Schnittebene im rechten Winkel zur Längsachse der Öffnung des Gesenkes weist die Umfangswandung die Form einer geschlossenen dreizipfligen Kurve auf, welche in Fig. 9 mit 56 be­ zeichnet ist, auf welche im folgenden zur Erläuterung der Form der Kurve 56 mehr Bezug genommen wird.

In Fig. 9 ist ein Großkreis 58 und ein Kernkreis 60, die einen gemeinsamen Mittelpunkt aufweisen, gezeigt. Die Kurve 56 liegt zwischen den Kreisen 58 und 60 und weist drei im Winkel von 120° verteilte Zipfel auf. Die Spitzen der Zipfel sind tangential zum Großkreis 58 und berühren diesen an den Punkten A, C und E und zwischen den Spitzen ist die Kurve 56 tangential zum Kernkreis 60 und berührt diesen an den Punkten B, D und F. Mit anderen Worten bilden der Großkreis 58 und der Kernkreis 60 um­ schreibende und eingeschriebene Kreise der Kurve 56. Der Bogen ABC zwischen den Berührungspunkten der Kurve 56 mit dem Großkreis und dem Kernkreis stellt eine typische stetige Kurve dar und ist bei der veranschaulichten Aus­ führungsform derart, daß sämtliche diametralen Sehnen der geschlossenen Kurve 56 wie die Sehnen X and Y die gleiche Länge aufweisen. Es ist jedoch offensichtlich, daß jede Sehne zwei Radien und drei Ausnahmen aufweist, wobei die beiden Radien jeder Diametralsehne ungleich lang sind und bei Drehung der Sehne um die Achse zwischen Lokalmaxima und Lokalminima variieren.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Querschnitts­ form der Öffnung des Gesenkes die oben beschriebene Form über eine ausreichende axiale Länge der Öffnung 54 auf­ weist, um zu gewährleisten, daß, wenn die konische Nase 22 einer Mutter in die Öffnung eingedrückt wird, bis der Gesamtumfang der Nase der Mutter in Berührung mit der Umfangswandung der Öffnung über diese axiale Länge ist, eine Form erzeugt wird, welche der der Kurve 56 ent­ spricht und zwar über eine ausreichende Länge des Innen­ gewindes der Mutter, welche den Verriegelungseffekt ge­ wünschter Größe gewährleistet.

Die oben erwähnte Berührung des Gesamtumfanges der Ober­ fläche der Mutternnase über diese axiale Länge ist fer­ ner von Bedeutung, da diese gewährleistet, daß die Spitzen der Zipfel durch die Wandung der Öffnung des Ge­ senkes begrenzt werden und hierdurch daran gehindert wer­ den sich nach außen zu verwölben.

Beim Herausnehmen der Mutter aus dem Gesenk wird ge­ funden, daß kaum eine Deformation der Außenfläche des Nasenabschnittes der Mutter sichtbar ist. Die Innenform der Gewindebohrung hat jedoch eine Form angenommen, wel­ che die der Öffnung 54 entspricht, jedoch kleinere Ab­ messungen aufweist.

Insbesondere wurde gefunden, daß beim Eindringen eines Bolzens 14 in gewindemäßigen Eingriff mit der Mutter es erforderlich ist, daß der Bolzen federnd den Nasenab­ schnitt der Mutter in eine Form verformt, welche der Kreisform angenähert ist, um dadurch die Riegelzone zu durchlaufen und der Widerstand der Mutter gegen diese Verformung führt zu einem erheblich vergrößerten Dreh­ moment zum Vorschieben des Schaftes des Bolzens durch die Riegelzone im Vergleich zu dem Drehmoment, wenn die Gesamtlänge des Mutterngewindes eine freilaufende Passung für das Bolzengewinde darstellt.

Aus diesem Grunde ist der Kopf 32 des Bolzens mit Schlüsselflächen 34 versehen, mittels derer der Bolzen festgegriffen und mit einer ausreichenden Kraft gedreht werden kann, um den Widerstand gegen die Drehung zu überwinden, der durch die Riegelzone der Mutter beim Zu­ sammenfügen der Teile erzeugt wird.

Um das anfängliche Eindringen des Bolzenschaftes in das Nasenende der Bohrung der Mutter zu erleichtern, wird sichergestellt, daß zumindest die erste volle Drehung des Gewindes der Mutter, was in Fig. 1 mit 28 bezeichnet ist, jenseits des Bereiches der Riegelzone liegt, so daß der Bolzen frei und genau in Eingriff mit dem ersten Gewinde­ gang eintreten kann. Anschließend kann ein weiterer Vor­ schub des Bolzens in die Mutter lediglich durch Aufbrin­ gen eines Drehmomentes erzielt werden.

Der erste Gang 28 des Gewindes 24 in der Nase der Mutter wird von der wesentlichen Modifikation durch das Gesenk aus zwei Gründen ausgenommen. Der erste Grund besteht darin, daß der Konuswinkel der Öffnung 54 des Gesenkes geringfügig kleiner als der Konuswinkel der Nase 22 ist, so daß, wenn die Mutternase in die Öffnung eingedrückt wird, das Gesenk die Neigung zeigt, stärker auf den breiteren Teil der sich verjüngenden Nase als auf den schmaleren Teil zu wirken, in welchem der erste Gang 28 des Gewindes liegt. Der zweite Grund besteht darin, daß Vorsorge getragen wird, die Nase nicht soweit in das Ge­ senk einzudrücken, daß der erste Gang des Gewindes aus­ reichend verformt wird, um in Hemmung mit dem Bolzenge­ winde zu gelangen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform verjüngt sich die Nase 22 der Mutter vor der Behandlung in dem Gesenk in einem eingeschlossenen Winkel von 34° und die Öffnung 54 des Gesenkes verjüngt sich in einem eingeschlossenen Winkel von 24°, d. h. ungefähr 10° kleiner als der der Nase 22, wobei dieser Winkel der Öffnung des Gesenkes derjenige der Erzeugenden ist, welche durch die Groß­ kreise 58 an in axialen Abstand liegenden Schnitten der Öffnung verläuft. Die Erzeugende, welche durch im axialen Abstand befindliche Kernkreise verläuft, liegt nicht parallel zu der ersterwähnten Erzeugenden und schließt einen Winkel ein, welcher geringfügig kleiner als 24° ist. Der Unterschied der Winkel zwischen den beiden Erzeugenden wird derart gewählt, daß die Quer­ schnittsform der Öffnung des Gesenkes über eine aus­ reichende Länge der Öffnung zum Erreichen der gewünschten Bearbeitung der Nase der Mutter im wesentlichen gleich jedoch in unterschiedlichen Abmessungen ist.

Die Abmessungen der Öffnung 54 sind derart, daß der Durchmesser des Kernkreises 60 am weitesten Ende (an der Mündung 62) der Öffnung nicht kleiner ist, als der Maximaldurchmesser der Nase der Mutter, so daß das Ge­ senk nicht in die konische Fläche der Nase der Mutter sich eingräbt. Vorzugsweise ist die Mündung groß genug, um zu gewährleisten, daß die Nase weit genug in das Ge­ senk eindringen kann und dennoch einen merkbaren Ab­ stand von der Mündung der Öffnung aufweist, da daß Ge­ senk bei dieser Konfiguration eine größere Festigkeit aufweist. Die axiale Länge der Öffnung kann ausreichen, um zu gewährleisten, daß das Gesenk für verschiedene Mutterngrößen verwendbar ist, wobei Muttern kleinerer Durchmesser weiter in Richtung des schmalen Endes der Öffnung eingedrückt werden.

Es ist bevorzugt, daß das Gesenk sehr fest auf den Teil des Schaftes der Mutter einwirkt, an welchem die sich verjüngende Nase in den zylindrischen Teil des Schaftes übergeht. Es ist jedoch möglich, eine Blindbefestitungs­ mittel nach der Erfindung herzustellen, bei welchem der Schaft sich vom Kopf über seine Gesamtlänge weg ver­ jüngt, wobei in diesem Falle irgendein Längenabschnitt des Schaftes am vom Kopf entfernt liegenden Ende für die Behandlung durch das Gesenk zum Bilden einer Riegel­ zone entsprechend der Festigkeit der gewünschten Ver­ riegelung gewählt werden kann.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Er­ findung, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

Claims (15)

1. Blindbefestigungsmittel aus drei Teilen mit einem Schrau­ bengewindebolzen, einer aufweitbaren Hülse und einer rohr­ förmigen Mutter mit einer ein Innengewinde aufweisenden Bohrung zur Aufnahme des Bolzens in gewindemäßigem Ein­ griff, wobei der Bolzen einen mit Gewinde versehenen Schaft aufweist, welcher mit einem Abreißabschnitt an einem Ende­ versehen ist, welcher mit dem Rest des Bolzenschaftes über eine Sollbruchstelle verbunden ist, wobei am anderen En­ de des Schaftes ein Kopf vorgesehen ist, wobei die Mutter einen Schaft und einen vergrößerten Kopf an einem Ende sowie eine Nase am anderen Ende aufweist, welche sich in Richtung weg vom Kopf verjüngt, wobei der Bolzen in die Boh­ rung der Mutter derart eingreift, daß der Abreißabschnitt aus dem Kopf der Mutter vorsteht, wobei die Hülse auf dem Schaft des Bolzens zwischen dem Bolzenkopf und Nase der Mut­ ter angeordnet ist, und wobei die Mutter eine Riegelzone auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Riegelzone (26) die mit dem Innengewinde (24) versehene Bohrung der Mutter (12) eine Querschnittsform aufweist, welche nicht kreisförmig und nicht vorspringend und derart ausgebildet ist, daß die Mutter (12) mindestens eine bogenförmige Zone am Umfang des Bolzens (14) aufweist, in welcher das Gewin­ de (24) der Mutter (12) federnd in Hemmung mit dem Gewinde des Bolzens (14) steht.

2. Blindbefestigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Riegelzone (26) innerhalb der Nase (22) der Mutter (12) liegt.

3. Blindbefestigungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Riegel­ zone (26) mindestens im Abstand eines Gangs des Gewindes (24) von dem die Nase (22) aufweisenden Ende der Mutter (12) an­ geordnet ist.

4. Blindbefestigungsmittel nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Riegelzone (26) vollständig innerhalb der Nase (22) der Mutter (12) angeordnet ist.

5. Blindbestigungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Bohrung in der Riegelzone (26) derart ist, daß eine Vielzahl von bogenförmigen Zonen am Umfang gebildet werden.

6. Blindbefestigungsmittel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nicht mehr als fünf bogen­ förmige Zonen am Umfang vorgesehen sind.

7. Blindbefestigungsmittel nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß drei bogenförmige Zonen am Umfang vorgesehen sind.

8. Blindbefestigungsmittel nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die bogen­ förmigen Zonen in gleichen winkligen Abständen um die Achse der Bohrung angeordnet sind.

9. Blindbefestigungsmittel nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Bohrung in der Riegelzone (26) die Form einer geschlossenen Kurve hat, bei der die Schnittpunkte je­ der durch den Querschnittsmittelpunkt gezogenen Geraden mit der Kurve einen konstanten Abstand aufweisen.

10. Blindbefestigungsmittel nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung der Mutter (12) mit Ausnahme einer Verengung in der Verriegelungszone (26) mit konstantem Durchmesser aus­ gebildet ist.

11. Blindbefestigungsmittel nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangslänge der Bohrung am wirksamen Durchmesser des Ge­ windes (24) in der Riegelzone (26) kleiner ist als die Um­ fangslänge der Bohrung am wirksamen Durchmesser des Gewin­ des (24) außerhalb der Riegelzone (26) der Mutter (12).

12. Blindbefestigungsmittel nach einem der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (32) des Bolzens (14) zum Drehen des Bolzens (14) Schlüsselflächen (40) aufweist.

13. Verfahren zum Herstellen einer selbstverriegelnden Mutter für ein Blindbefestigungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt der sich verjüngenden Nase (22) des Schaftes der rohrförmigen Mutter (12) mit der Gewindebohrung (24) in eine Öffnung (54) eines Gesenkes (52) gedrückt wird, wobei die Öffnung eine Querschnittsform aufweist, welche eine geschlossene, nicht kreisförmige und nicht vorspringen­ de Kurve ist, und daß eine Form, welche der Öffnung entspricht, hierdurch auf eine Zone der Bohrung übertragen wird, derart, daß das Gewinde federnd in Hemmung mit einem komplementär ausgebildeten Bolzen steht.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bohrung der Mutter in der Zone auf eine Länge des Umfangs am wirksamen Durchmesser des Gewindes der Mutter verringert oder eingeschnürt wird, die größer oder gleich ist wie die Länge des Umfanges am wirk­ samen Durchmesser des Gewindes des Bolzens.

15. Gesenk zur Verwendung bei der Herstellung eines Blind­ befestigungsmittels nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Körper aus hartem Material, welcher eine sich ver­ jüngende, nach innen erstreckende Öffnung aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Öffnung (54) eine Querschnittsform aufweist, welche eine geschlosse­ ne, nicht kreisförmige und nicht vorspringende Kurve ist, die zwischen einem Großkreis und einem Kernkreis mit gemein­ samem Mittelpunkt liegt, und welche mindestens einen Bogen aufweist, dessen Enden tangential zum Großkreis diesen be­ rührend liegen, und welcher zwischen seinen Enden tangential zum Kernkreis liegt und diesen berührt, wodurch beim Ein­ drücken der sich verjüngenden Nase einer Mutter für ein Blind­ befestigungsmittel in die Öffnung (54) das Innengewinde der Mutter in einer Zone innerhalb der Nase der Mutter gezwungen wird, eine nicht kreisförmige Form anzunehmen, welche der Form der Öffnung (54) in dem Gesenk (52) entspricht.