DE3329104A1

DE3329104A1 - FASTENING ELEMENT AND METHOD FOR ATTACHING THE SAME

Info

Publication number: DE3329104A1
Application number: DE19833329104
Authority: DE
Inventors: Herman L. Seal Beach Calif. Williamson
Original assignee: Hi Shear Corp
Current assignee: Hi Shear Corp
Priority date: 1983-08-11
Filing date: 1983-08-11
Publication date: 1985-02-21
Also published as: GB2146724B; FR2551148B1; GB8321737D0; FR2551148A1; GB2146724A

Description

description

Die Erfindung bezieht sich auf ein mit Gewinde versehenes, verriegelndes Befestigungselement mit Drehmomentbegrenzung, das einen mit Gewinde versehenen Schaft und eine auf den Schaft aufgeschraubte Mutter aufweist.The invention relates to a threaded locking fastener with a torque limiter, having a threaded shaft and a nut screwed onto the shaft.

Mit Gewinde versehene Befestigungselemente dienen dazu, mit einem ausreichenden aber nicht übermäßigen Drehmoment angezogen und dann verriegelt zu werden, um die erreichte Drehmomenteinstellung und die zugehörige axiale Zugvorspannung an einem Schaftglied, beispielsweise einem Bolzen, aufrechtzuerhalten, mit dem das mit Gewinde versehene Befestigungselement festgezogen ist. Im Stand der Technik gibt es zahlreiche Beispiele für solche Vorrichtungen, von denen eine in der US-PS 2 9¹JO 495 gezeigt ist.Threaded fasteners are designed to be tightened and then locked in place with sufficient, but not excessive, torque to maintain the achieved torque setting and associated axial tension on a stem member, such as a bolt, that is used to tighten the threaded fastener. In the prior art, there are numerous examples of such devices, one of which is shown in US-PS 2 9 ¹ JO 495th

Das Befestigungselement nach dieser US-Patentschrift verwendet einen Kragen, der einen Mutterabschnitt aufweist, der mit Innengewinde versehen ist und der auf einen mit Gewinde versehenen Schaft aufzuschrauben ist. Einstückig mit dem Mutterabschnitt ist ein Antriebsabschnitt mit von einem Antriebswerkzeug zu ergreifenden Oberflächen ausgebildet, der mit dem Mutterabschnitt durch einen Scherabschnitt verbunden ist, der die geringste Drehmomentwiderstandsfähigkeit der* drei Abschnitte hat. Wenn das vorbestimmte Drehmoment auf den Antriebsabschnitt aufgebracht wird, bricht der Scherabschnitt, und der Antriebsabschnitt wird frei und läßt den Mutterabschnitt korrekt festgezogen auf dem Schaft. Bei diesem klassischen Befestigungselement wird eine Gewindeverriegelung durch einen Teil des Mutterabschnitts ausgeübt, der anfänglich unrund gepreßt ist und der durch Eingriff mit dem Außengewinde rund gemacht wird, so daß die sich ergebende Rückstellkraft die gewünschte Verriegelungswirkung ausübt.The fastener of this US patent uses a collar that has a nut portion that with Internal thread is provided and which is to be screwed onto a threaded shaft. One piece with the nut section a drive section is formed with surfaces to be gripped by a drive tool, which is connected to the Nut section is connected by a shear section which has the lowest torque resistance of the * three sections Has. When the predetermined torque is applied to the drive section, the shear section breaks, and the drive section is released, leaving the nut section properly tightened on the shaft. With this one In the classic fastener, a threaded lock is exerted through part of the nut portion, which is initially is pressed out of round and which is made round by engagement with the external thread, so that the resulting restoring force exerts the desired locking effect.

Es wurde kürzlich eine Vorrichtung entifickelt, die als "Eddie Bolt" bekannt ist_s und bei der eine Mutter mit einem Satz äußerer Rippen ausgebildet ist_s die von einem Antriebswerkzeug derart ergriffen i^erden, daß die Rippen radial nach innen gedrückt und plastisch verformt werden als Folge der Anwendung eines geeigneten Drehmoments auf die Rippen. Die Verlagerung des Materials dieser Rippen nach innen bewirkt eine Verlagerung des Materials der Mutter nach innen, um das Gewinde eines Schafts zu ergreifen und dadurch eine Verriegelungskraft auszuüben. Man verläßt sich hier also auf die äußere Rippe sowohl für die Bestimmung des Drehmoments als auch für die Verriegelungswirkung«. Dies führt zu einer unglücklichen kritischen Beziehung zwischen diesen beiden Funktionen.It has recently been entifickelt a device which is known as "Eddie Bolt" _s is _s and in which are formed a nut with a set of outer ribs of a drive tool such gripped i ^ ground that the ribs are pressed radially inwards and deformed plastically as a result of applying a suitable torque to the ribs. The inward displacement of the material of these ribs causes the material of the nut to be displaced inwardly to engage the threads of a shaft and thereby apply a locking force. One relies here on the outer rib both for the determination of the torque and for the locking effect «. This creates an unfortunate critical relationship between these two functions.

Durch die Erfindung soll ein Befestigungselement geschaffen werden₃ das mit einem Gewinde verriegelt werden kann, das eine nicht kreisförmige Windung hat_s wobei die Verriegelung durch eine Verlagerung von Material einer Rippe und des Mutterteils nach innen erfolgt ₃ aber nur nachdem die Mutter mit einem vorbestimmten Drehmoment angezogen worden isfc_s ohne daß danach die Drehmomenteinstellung beeinfluß wird.The invention provides a fastener is to be created ₃ which can be locked with a thread having a non-circular turn _s wherein the locking is effected by a displacement of material of a rib and of the nut member inside ₃ but only after the nut with a predetermined torque been attracted _s ISFC without that then the torque setting is Affects.

Ein mit Gewinde versehenes verriegelndes Befestigungselement mit Drehmomentbegrenzung gemäß der Erfindung weist einen mit Außengewinde versehenen Schaft und einen mit Innengewinde versehenen Kragen auf» Wenigstens eine Windung des Gewindes an dem Schaft ist nicht kreisförmig» Der Kragen hat einen Mutterabschnitt und einen Antriebsabschnitt» Der Antriebsabschnitt ist so geformt _s daß er von einem Antrieb siferkzeug ergriffen werden kann. Zwischen diesen beiden Abschnitten ist ein Scherabschnitt ausgebildet _s der die geringste Drehmomentswiderstandsfähigkeit der drei Abschnitte aufweist. Der Scherabschnitt bricht₉ wenn das vorbestimmte Drehmoment zwischen den beiden Abschnitten ausgeübt wird. Der Mutterabschnitt νA threaded locking torque limiting fastener according to the invention has an externally threaded shank and an internally threaded collar "At least one turn of the thread on the shank is non-circular" The collar has a nut section and a drive section "The drive section is like this _s formed that it can be gripped by a drive siferkzeug. Between these two sections, a shearing section _S is formed which has the lowest torque resistance of the three sections. The shear section breaks ₉ when the predetermined torque is exerted between the two sections. The nut section ν

hat ein Innengewinde, das mit dem Gewinde des Schafts in Eingriff zu bringen ist, sowie eine äußere Rippe, die durch ein Verformungswerkzeug, insbesondere ein Stauchwerkzeug, ergriffen werden kann. Das Stauchwerkzeug verformt die Rippe radial nach innen und verlagert sie so, daß Material des Mutterabschnitts an der nicht kreisförmigen Windung verlagert wird, um die Mutter mit dem Schaft zu verriegeln, nachdem und nur nachdem der Antriebsabschnitt nach Aufbringung des Drehmoments abgetrennt wurde. Die Rippe ist so gestaltet und angeordnet, daß das Verformen oder Stauchen der Rippe auf eine kleinere radiale Abmessung nicht die Höhe des Drehmoments verändert, das aufgebracht wurde, als der Antriebsabschnitt abgedreht wurde. has an internal thread which is to be brought into engagement with the threads of the shaft and an external rib which passes through a deformation tool, in particular an upsetting tool, can be gripped. The upsetting tool deforms the rib radially inward and displaces them so that material of the nut portion displaces on the non-circular turn is used to lock the nut to the shaft after and only after the drive section after application the torque was disconnected. The rib is designed and arranged so that the deforming or upsetting of the rib to a smaller radial dimension does not change the amount of torque applied when the drive section was turned off.

Gemäß einem bevorzugten aber nicht notwendigen Merkmal der Erfindung ist eine Vielzahl von Rippen vorgesehen.According to a preferred but unnecessary feature of the invention, a plurality of ribs are provided.

Gemäß einem anderen bevorzugten aber nicht notwendigen Merkmal der Erfindung ist der Antriebsabschnitt mit durch ein Antriebswerkzeug zu ergreifenden Oberflächen versehen, die in einem polygonalen Muster angeordnet sind, und die Rippe ist mit einer der Schnittstellen an den Ecken des Musters ausgerichtet, wodurch ein von einem Antriebswerkzeug getragener Nocken an dem von dem Antriebswerkzeug zu ergreifenden Abschnitt vorbeigehen kann, um es Antriebsoberflächen zu gestatten, in Eingriff mit dem Antriebsabschnitt zu kommen, und wodurch der Nocken und die Rippe voneinander getrennt gehalten werden, bis der Antriebsabschnitt von dem Mutterabschnitt durch Aufbringung des gewünschten Drehmoments abgedreht worden ist.According to another preferred but not necessary feature of the invention, the drive section is through a Drive tool provided surfaces to be gripped, which are arranged in a polygonal pattern, and the rib is aligned with one of the intersections at the corners of the pattern, creating one carried by a drive tool Cams can pass the portion to be gripped by the drive tool to allow drive surfaces to to come into engagement with the drive section, thereby separating the cam and the rib from each other be held until the drive section is removed from the nut section by applying the desired torque has been turned off.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.Further advantages and details of the invention emerge from the following description of an exemplary embodiment based on the drawing.

Pig. 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Axialschnitt, die den Kragenteil eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;Pig. Figure 1 is a side view, partly in axial section, showing the collar portion of a preferred embodiment of the invention shows;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Sehaftglieds;Fig. 2 is a side view of a shaft member;

Pig. 3 ist ein Querschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2;Pig. Fig. 3 is a cross section taken on line 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 ist ein Querschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 1;Fig. 4 is a cross section taken on line 4-4 in Fig. 1;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht des Befestigungselements vor dem vollständigen Zusammenfügen;Figure 5 is a side view of the fastener prior to complete assembly;

Fig. 6 ist eine Ansicht ähnlich der Fig. 5» aber teilweise im Axialschnitts nachdem· der Bruch eingetreten ist;FIG. 6 is a view similar to FIG. 5, but in part in axial section after · the break has occurred;

Fig. 7 ist ein Querschnitt nach der Linie 7-7 von Fig. β;Figure 7 is a cross section taken on line 7-7 of Figure β;

Fig. 8 und 9 sind Ansichten aufeinanderfolgender Stellungen, die die Verriegelungswirkung des Gewindes zeigen.Figures 8 and 9 are sequential posture views showing the locking action of the thread.

In Fig. 1 ist ein Kragen 20 gezeigt, der einen Antriebsabschnitt 21 aufweist, der eine sechseckige oder mehreckige Anordnung von Werkzeugeingriffsoberflächen 22 zum Angriff durch Antriebsoberflächen eines geeigneten, ein Drehmoment ausübenden Werkzeugs aufweist» Die Werkzeugeingriffsoberflachen 22 treffen sich an den Ecken jeweils an Schnittkanten 23. Ein nicht mit Gewinde versehener Durchgang 24 ist axial durch den Antriebsabschnitt hindurch ausgebildet, um gegenüber dem Außengewinde eines noch zu beschreibenden Sehaftglieds freizuliegenoIn Fig. 1, a collar 20 is shown which has a drive section 21 which is hexagonal or polygonal Arrangement of tool engagement surfaces 22 for engagement by drive surfaces of a suitable torque exercising tool has »The tool engagement surfaces 22 meet at the corners at cut edges 23, respectively. An unthreaded passage 24 is axially formed through the drive section to opposite the external thread of a yet to be described Adhesive link to be exposed

Ein Mutterabschnitt 25 weist einen Umfangskörper 26 aus Metall auf, der aus einem Material besteht, das für den vorgesehenen Einsatzzweck geeignete Eigenschaften, wie Stärke und Nachgiebigkeit, aufweist. Der Mutterabschnitt 25 hatA nut section 25 has a peripheral body 26 Metal, which consists of a material that has properties suitable for the intended use, such as strength and compliance. The nut section 25 has

ein Innengewinde 27, das sich von einer Gegenbohrung 28 an einem Ende eines Durchgangs 29 her und zu dem Durchgang 24 in dem Antriebsabschnitt hin erstreckt. An seiner äußeren Oberfläche hat der Mutterabschnitt 25 eine Vielzahl von Anschlaggliedern 30 mit Anschlagoberflächen 31, die dazu bestimmt sind, das axiale Vorschieben eines Antriebswerkzeugs längs der Mittelachse 32 des Kragens 20 zu begrenzen. An seinem äußeren Umfang hat der Mutterabschnitt 25 wenigstens eine Rippe 33 und vorzugsweise eine Vielzahl von Rippen 33, die so ausgebildet sind, daß sie nockenförmig übergriffen werden können, um den Mutterabschnitt zu verriegeln, wie es später beschrieben wird. Jede Rippe 33 hat eine Nockenfläche 34, die in der dem Uhrzeigersinn entgegengesetzten Richtung weist, zum Eingriff durch einen Nocken an einem Werkzeug, das noch zu beschreiben ist.an internal thread 27 which extends from a counterbore 28 at one end of a passage 29 and to the passage 24 extends in the drive section. On its outer surface, the nut portion 25 has a plurality of stop members 30 with stop surfaces 31, which are intended for the axial advancement of a drive tool to limit along the central axis 32 of the collar 20. The nut section has at least 25 on its outer circumference a rib 33 and preferably a plurality of ribs 33 which are formed so that they overlap in a cam-like manner can be used to lock the nut portion as will be described later. Each rib 33 has a cam surface 34, facing in the opposite clockwise direction, for engagement by a cam on a tool that yet to be described.

Ein Scherabschnitt 35 verbindet den Antriebsabschnitt 21 mit dem Mutterabschnitt 25. Der Scherabschnitt 35 weist eine Umfangsnut 36 auf, die die Wandstärke des Kragens in einem solchen Maße vermindert, daß sie einen Umfangsbereich geringster Drehmomentwiderstandsfähigkeit der drei Abschnitte, das heißt der Abschnitte 21, 25 und 35, bildet. Gemäß den in US-PS 2 940 495 beschriebenen Prinzipien bewirkt die Ausübung eines vorbestimmten Drehmoments, das durch die Eigenschaften und das Material sowie die Abmessungen des Kragens an der Nut 36 bestimmt ist, daß"der Äntriebsabschnitt 21 bei Erreichen dieses Drehmoments abgedreht wird und den Mutterabschnitt 25 niit einem Drehmoment festgesetzt hinterläßt, das durch dasjenige Drehmoment bestimmt ist, das erforderlich ist, um den Antriebsabschnitt 21 an der Nut 36 abzuscheren. Einzelheiten der Ausbildung und der Abmessungen hinsichtlich dieses Abschermerkmals und des zugehörigen Drehmoments sind in der US-PS 2 940 495 offenbart.A shear section 35 connects the drive section 21 to the nut section 25. The shear section 35 has a Circumferential groove 36, which reduces the wall thickness of the collar to such an extent that it is a circumferential area smallest Torque resistance of the three sections, i.e. sections 21, 25 and 35, forms. According to the in The principles described in U.S. Patent No. 2,940,495 accomplish the exercise a predetermined torque determined by the properties and the material and the dimensions of the collar it is determined at the groove 36 that "the drive section 21 is turned off when this torque is reached and leaves the nut section 25 fixed with a torque, which is determined by the torque that is required to drive the drive section 21 to the groove 36 shear off. Details of the design and dimensions with regard to this shear feature and the associated torque are disclosed in U.S. Patent No. 2,940,495.

Die Aufgabe des bisher beschriebenen Kragens 20 besteht darin, den Mutterabschnitt 25 mit einem vorbestimmten Drehmoment an einem Schaftglied 40 zu befestigen. Das Glied 40 kann beispielsweise ein Bolzen sein, der einen Schaft 41, einen Kopf 42 an einem Ende des Schaftes und ein Außengewinde 43 an seinem anderen Ende aufweist. Wenigstens eine Gewindewindung, die als Windung 45 in Fig. 3 gezeigt ist, ist nicht kreisförmig. Es ist ein Vorteil dieser Erfindung, daß dieses Gewinde wenigstens eine Ausbeulung oder einen Buckel 46 aufweist, die bzw, der nicht kreisförmig ist, wobei das Gewinde vorzugsweise mit drei Bögen 46 versehen ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Dies ist eine Gewindefornij, die allgemein verständlich und in vielen Patenten veranschaulicht ist, zum Beispiel in US-PS 2 940 495. Diese Gewindeform ist ohne weiteres in der Lage, eine mit kreisförmigem Gewinde versehene Mutter aufzunehmen. Anstelle einer dreibogigen Konstruktion die durch Schleifvorgänge gebildet werden kann, kann ein herkömmliches Gewinde in eine solche Form geschliffen werden, oder es können Flachstellen auf ein herkömmliches Gewinde aufgeschliffen werden, oder ©in herkömmliches Gewinde kann mit Kerben versehen werden. Während eine nicht kreisförmige Gewindewindung ausreichend ist ₉ um wenigstens einen gewissen Drehmomentwiderstand zu bieten., werden gewöhnlich wenigstens zwei oder drei solcher nicht kreisförmiger Windungen ausgebildet, und oft sind alle Windungen so ausgebildet. Wenigstens eine dieser Windungen ist .mit der Rippe 33 ausgerichtet, so daß Werkstoff gegen diese Gewindewindung gedrückt wird. Das Material, das in das Gewinde hinein verriegelt wird, wird natürlich in eine nicht kreisförmige Windung hineinverlagert .
tThe task of the collar 20 described so far is to fasten the nut section 25 to a shaft member 40 with a predetermined torque. The link 40 may, for example, be a bolt that has a shaft 41, a head 42 at one end of the shaft and external threads 43 at its other end. At least one thread turn, shown as turn 45 in Figure 3, is not circular. It is an advantage of this invention that these threads have at least one bulge or boss 46 which is not circular, the thread preferably being provided with three arcs 46, as shown in FIG. This is a thread form which is well understood and illustrated in many patents, for example U.S. Patent 2,940,495. This thread form is readily capable of accepting a circularly threaded nut. Instead of a three-lobe construction that can be formed by grinding processes, a conventional thread can be ground into such a shape, or flat spots can be ground onto a conventional thread, or © in conventional thread can be provided with notches. While one non-circular thread _{turn is sufficient 9 to} provide at least some torque resistance, at least two or three such non-circular turns are usually formed, and often all turns are so formed. At least one of these turns is aligned with the rib 33, so that material is pressed against this thread turn. The material that is locked into the thread will, of course, be displaced into a non-circular turn.
t

Wie am besten Fig. 5 zeigt _s wird eine Verbindung 50 mit einem Paar von Werkstücken 51 und 52 mit zueinander ausgerichteten Öffnungen 53 und 54 ausgebildet, durch die der Schaft des Schaftgliedes hindurchgeführt wird, wobei derAs best Fig. 5 shows _s 50 is formed with a pair of workpieces 51 and 52 with aligned apertures 53 and 54 through which the shaft of the shaft member is passed, a compound wherein the

Kopf an einer Seite anliegt und der Kragen gegen die andere Seite festgezogen wird.Head rests against one side and the collar is tightened against the other side.

Wie am besten Fig. 6 zeigt, wird ein Werkzeug 60 verwendet, um die Verbindung herzustellen. Das Werkzeug weist eine glockenförmig geöffnete Mündung 61 an einem Ende auf, in welchem eine sechseckige Anordnung von Antriebsoberflächen 62 ausgebildet ist. Diese sind so gestaltet, daß sie an dem Antriebsabschnitt 21 angreifen. Näher zu dem Mündungsende der öffnung 6l ist eine Gruppe von Nocken 63 vorgesehen, die mit den Mittelabschnitten der von dem Antriebswerkzeug zu erfassenden Oberflächen ausgerichtet sind und die so gestaltet sind, daß sie über den Mittelabschnitt der von dem Antriebswerkzeug zu erfassenden Oberflächen an dem Antriebsabschnitt hinweggehen, so daß das Werkzeug in vollen Eingriff mit dem Antriebsabschnitt 21 gebracht werden kann. Die Ausrichtung der Rippen 33 mit den Schnittkanten der Werkzeugangriff soberf lachen 22 an dem Antriebsabschnitt 21 ermöglicht es, daß diese Beziehung besteht.As best shown in Fig. 6, a tool 60 is used, to establish the connection. The tool has a bell-shaped open mouth 61 at one end, in which a hexagonal arrangement of drive surfaces 62 is formed. These are designed so that they can be attached to the Attack drive section 21. Closer to the mouth end of the opening 6l, a group of cams 63 is provided which are aligned and shaped with the central portions of the surfaces to be detected by the power tool are to pass over the central portion of the driving tool engaging surfaces on the driving portion so that the tool is in full engagement can be brought with the drive section 21. The alignment of the ribs 33 with the cutting edges of the tool attack soberf laugh 22 on drive section 21 enables this relationship to exist.

Wie am besten Fig. 6 zeigt, wird das axiale Vorschieben des Werkzeugs durch die Anschlagoberflächen 31 angehalten. Es ist nun ersichtlich, daß ein Drehmoment auf den Kragen 20 ausgeübt werden kann, während der Schaft gegen Drehung durch geeignete Mittel zurückgehalten werden kann, zum Beispiel durch Festhalten des Schafts oder seines Kopfes, und die Beziehung zwischen den Elementen ist wie in Fig. 7 gezeigt. Wenn das vorbestimmte Drehmoment ausgeübt wird, bricht der Scherabschnitt 35 wie in Fig. 6 gezeigt, und dann, aber nicht vorher, wird eine relative Drehbewegung zwischen dem Mutterabschnitt 25 und dem Werkzeug 60 möglich. Dies bringt die Nockenflächen 63 des Werkzeugs zur Anlage und zum Eingriff mit den Rippen 33, so daß der Vorgang des Stauchens der Rippen und des Materials der Mutter radial nach innen beginnt, um die nicht kreisförmige Gewindewindung zu ergreifen. DieserAs best shown in FIG. 6, the axial advancement of the Tool stopped by the stop surfaces 31. It can now be seen that a torque is exerted on the collar 20 while the shaft can be restrained against rotation by any suitable means, for example by holding the shaft or its head, and the relationship between the elements is as shown in FIG. When the predetermined torque is applied, the shear portion 35 breaks as shown in Fig. 6, and then, but not beforehand, there is a relative rotational movement between the nut section 25 and the tool 60 possible. This brings the cam surfaces 63 of the tool into abutment and engagement with the ribs 33, so that the process of upsetting the ribs and the material of the nut begins radially inwards, to grab the non-circular thread turn. This

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Vorgang verschiebt auch das Material der Rippe etwas in Umfangsrichtung, wie aus Fig. 9 ersichtlich. Schließlich ist das Stauchen vol.lendet, und das Werkzeug beginnt, frei umzulaufen oder durchzudrehen, während es gegen die Anschläge 31 anliegt, und das Anbringen des Befestigungselements ist vollendet.The process also shifts the material of the rib somewhat in the circumferential direction, as can be seen from FIG. In the end the upsetting is complete and the tool begins to rotate freely or spin as it hits the stops 31 and the attachment of the fastener is completed.

Die Rippen sind so gestaltet«, daß der Vorgang der Gewindeverriegelung ein Drehmoment auf den Mutterabschnitt ausübt, das kleiner ist als dasjenige, bei dem der Mutterabschnitt befestigt wurde, als der Scherabschnitt brach. Daher wird die Drehmomenteinsteilung, die durch Brechen des Scherabschnitts erreicht wurde, nicht durch den Verriegelungsvorgang gestört. Diese beiden Vorgänge sind vollkommen unabhängig voneinander und können zeitlich nur nacheinander auftreten.The ribs are designed so that the process of thread locking exerts a torque on the nut portion that is smaller than that at which the nut portion fastens when the shear section broke. Therefore, the torque adjustment created by breaking the shear section was reached, not disturbed by the locking process. These two processes are completely independent from each other and can only occur one after the other.

Die Erfindung schafft somit ein mit Gewinde versehenes Verriegelungs-Befestigungselement mit Drehmomentbegrenzung, das in einem einzigen Vorgang mit einem vorbestimmten Drehmoment angebracht und anschließend verriegelt werden kann, wobei die Verriegelungsmerkmale und die Drehmomenteinstellmerkmale unabhängig voneinander sind bzw. sich nicht gegenseitig beeinflussen. The invention thus provides a threaded locking fastener with torque limitation, which in a single operation with a predetermined torque attached and then locked, the locking features and the torque adjustment features are independent of one another or do not influence one another.

"Al*"Al *

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Claims

HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN

PATENTANWÄLTE - EUROPEAN P AT E N T ATT O R N E Y S

HI-SHEAR CORPORATION an-hi-29

L / sch August 11, 1983

Fastener and method of attaching the same

Patent claims

A threaded locking fastener with torque limiter j characterized by a shaft member (40) having an axis, a head (42) at one end and an external thread (43) at the other end _s , the thread having a plurality of turns, of which at least one turn (45) is not circular as seen in the axial direction; ₃ of a nut portion (25) has a collar (2O) having an axially extending internal thread (27) and at least one integrally formed outer rib (33) _s which projects beyond the outer wall of the nut portion (25) out, and the thus formed and is arranged to be axially aligned with the non-circular thread (45) when the nut portion (25) is fully engaged with the shaft member (40), xioberein the collar (20) has a drive portion (21) which has an inner The passage (24) is aligned with the internal thread (27) and is larger than this, the collar also has a non-circular tool engaging surface (22) for receiving a tool (60) for applying torque to the drive section (21) and

D-7070 SCHWÄBISCH CMOND ACCOUNTS: D-8000 MUNICH

H. SCHROETER Telephone: (07171) 5690 Deutsche Bank AG Mündien 70/37 369 (BLZ 700 700 10) K. LEHMANN Telephone: Ό89) 7252071

n_j <o T "l"".7->asi!> As "," Λ A n - ». 4,, AU - n UimA.n iA7Q4i-8n4 fRI7 7nninn« nl linnwskvwraße 10 Telex: 5212248 oawe d

finally has a shear section (35) which connects the nut section (25) and the drive section (21), wherein the shear section (35) has the lowest torque resistance of said sections (21, 25j 35) has so that it breaks when a predetermined torque is applied to the drive section (21); wherein the rib (33) is designed and arranged so that, when an upsetting tool (60) is applied in order to displace the material of the rib (33) radially inward and thereby displacing material from which the nut section (25) is made into the non-circular thread (45), to lock the nut section (25) to the thread (43), this happens after and only after the drive section (21) is sheared and without increasing the torque that existed when the shear section (35) broke; wherein the material of the rib (33) and the nut portion (25) is sufficiently deformable, to allow the rib (33) to be compressed inwards.

2. Fastening element according to claim 1, characterized in that g e k e η η shows that the non-circular thread (45) has at least one non-circular arc (46) having.

3. Fastening element according to claim 2, characterized in that the non-circular The thread (45) has three arcs (46).

4. Fastening element according to claim 1, characterized in that the shear section (35) has a groove (36) which forms a circular cross-section which is dimensioned so that it is at the predetermined Torque breaks.

5. Fastening element according to claim 1, characterized in that a plurality of ribs

(33) is provided, each of which has a cam-like edge (3 ¹ O to facilitate the gradual engagement of a rotatable upsetting tool (60) when this tool (60) is rotated against the ribs (33) to the material of the To move ribs (33) radially inward and in the circumferential direction.

ο Fastening element according to Claim I _9, characterized in that a stop (3D) is provided which is formed in one piece with the nut section (25) and which protrudes beyond its outer wall in order to stop the upsetting tool (60) in a predetermined axial position.

7 «Fastening element according to claim 1, characterized in that at least three tool application surfaces (22) are arranged in a regular polygon that the rib (33) is aligned with one of the cut edges (23) of the tool application surfaces (22) so that a Tool (60) having a cam (63) which is designed and arranged to grip and compress the rib (33) can be advanced along the collar (20) so that the cam (63) on the Tool engaging surface (22) angularly spaced from the cutting edge (23) and that when a geometrically similar set of drive surfaces (62) engages the tool engaging surfaces (22) in torque transmitting relationship, the cam (63) is axially aligned with the rib ( 33) is aligned, but is prevented from a relative upsetting movement ₉ until the shear section (35) has been broken off.

ο Fastening element according to claim 7, characterized in that two ribs (33) around 180 ° offset from one another are provided and that the

Non-circularity has eccentricities that are around angles other than 180 are offset from one another.

9. Fastening element according to claim 8, characterized in that the non-circular Has thread turn (45) three arcs (46).

10. upsetting tool for fastening a fastening element according to claim 1, characterized in that that the tool (6O) has a rotatable body with a central axis and an open end (61), with a first inner wall adjacent the open end (61) having an axially extending cam (63), which is intended for engagement with the rib (33), and with a second inner wall coaxial with and axially spaced from the first inner wall, the second inner wall having a regular polygonal arrangement of drive surfaces (62) which are intended for engagement with the tool engaging surfaces (22), the cam (63) in Is circumferentially aligned with the central portion of one of the drive surfaces (62).

11. A method of attaching an internally threaded fastener to the external threads of a shaft member; which external thread has a non-circular thread, wherein a portion of the fastening element is locked with this thread with a predetermined torque applied to the fastening element is exercised, characterized by applying a torque to a collar (20), which has an internal passage with an internal thread (27) intended for engagement with the external thread (43) is, wherein a nut section (25) contains this internal thread (27), wherein the collar (20) has a drive

has section (21) with a passage (24) which is dimensioned so that it freely passes the thread (43), and wherein a shear section (35) connects the nut section (25) to the drive section (21) and the shear section (35) the lowest torque resistance of the sections (21, 25> 35), plaguing the collar (20) on the thread (43) of the shaft (40), to the collar (20) breaks at the shear section (35), and upsetting part of the nut section (25) into one twist-resistant relationship with the non-circular thread (45), with a torque which is smaller than that which caused the breakage.