DE3430914C2 - - Google Patents

Info

Publication number
DE3430914C2
DE3430914C2 DE3430914A DE3430914A DE3430914C2 DE 3430914 C2 DE3430914 C2 DE 3430914C2 DE 3430914 A DE3430914 A DE 3430914A DE 3430914 A DE3430914 A DE 3430914A DE 3430914 C2 DE3430914 C2 DE 3430914C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
conical
bore
bolt
cone
fastener
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE3430914A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3430914A1 (de
Inventor
Larry Rancho Palos Verdes Calif. Us Salter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BRILES PAUL R INGLEWOOD CALIF US
Original Assignee
BRILES PAUL R INGLEWOOD CALIF US
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BRILES PAUL R INGLEWOOD CALIF US filed Critical BRILES PAUL R INGLEWOOD CALIF US
Publication of DE3430914A1 publication Critical patent/DE3430914A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3430914C2 publication Critical patent/DE3430914C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/02Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of fastening members using screw-thread
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2200/00Constructional details of connections not covered for in other groups of this subclass
    • F16B2200/50Flanged connections
    • F16B2200/506Flanged connections bolted or riveted
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826Assembling or joining
    • Y10T29/49945Assembling or joining by driven force fit
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00Joints and connections
    • Y10T403/57Distinct end coupler
    • Y10T403/5761Interrupted periphery, e.g., split or segmental, etc.
    • Y10T403/5766Axially divided segments
    • Y10T403/5781Bolted
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00Joints and connections
    • Y10T403/71Rod side to plate or side
    • Y10T403/7123Traversed by connector
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T403/00Joints and connections
    • Y10T403/75Joints and connections having a joining piece extending through aligned openings in plural members

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen von ge­ schichtet angeordneten Materiallagen unterschiedlicher Fe­ stigkeit mittels eines konischen Befestigungssystems, wobei sowohl eine Bohrung als auch ein Befestiger jeweils konisch ausgebildet sind und der Befestiger von einem Klemmteil in einem Übermaßpaßsitz in die konische Bohrung hineingezogen und darin derart gehalten wird, daß die Materiallagen unter Druck im Bereich der Bohrungswandung herum vorgespannt sind.
Aus der DE-OS 17 75 641 ist ein Befestigungs- und Zentrier­ stift für die Verbindung von Werkstücken bekannt, der eine konische Ausbildung mit sich über seine konische Umfangswand erstreckenden Nuten aufweist. Der konische Nutenbolzen wird in eine zylindrische Bohrung hineingedreht, wobei er während seines fortschreitenden Eindringens in die Bohrung vom Ein­ tritt an mit seinen Nutenkanten kontinuierlich die Bohrungs­ wandung bearbeitet. Dieses Bearbeiten führt zu einer Fließbe­ wegung der Bohrungswand, wodurch eine Vorspannung hervorgeru­ fen wird. Eine mit diesem Befestigungsstift hergestellte Ver­ bindung erfordert ein sehr hohes Maß an Einbaukräften, da der Einbaustift zusätzlich zu den übrigen Kräften, die notwendig sind, um eine Vorspannung zu erzeugen, über die gesamte Boh­ rungstiefe hinweg die zur Ausbildung des Konus erforderlichen Kräfte benötigt.
Aus der US-PS 40 48 898, wie auch aus der US 32 70 410 sind Bolzenverbindungen bekannt, bei denen ein konischer Bolzen verwendet wird, der entweder in eine unmittelbar in die zur Verbindung vorgesehene konische Bohrung oder in eine Hülse mit einer konischen Bohrung gleicher Abmessung wie die konische Gestalt des Bolzens eingebracht wird, wobei die Hülse ihrerseits eine zylindrische äußere Gestalt aufweist und in einer zylindrischen Bohrung aufgenommen ist, die die zu befestigenden Materialien durchdringt. Bei einem der verschiedenen Ausführungsbeispiele der US-PS 40 48 898 ist die zylindrische Außenwand der Hülse mit Spiel in eine zylindrische Bohrung der zu befestigenden Materialien eingesetzt. Bei dem Befestigungsbolzen kann es sich sowohl um einen Schraubenbolzen als auch um einen Nietenbolzen handeln.
Allen diesen Befestigungssystemen nach dem Stand der Technik ist es gemeinsam, daß eine im wesentlichen flächige Anlage des in eine solche konische Bohrung hineingesteckten Bolzens von Anbeginn des Befestigungsvorgangs an vorhanden ist, die eine hohe Gesamtkraft erfordert, um den Bolzen in seine endgültige Position zu ziehen. Insbesondere bei denjenigen Ausführungsbeispielen, bei denen eine Hülse mit Spiel in die werkstückseitige Bohrung eingesetzt ist, ist eine hohe Reaktionskraft erforderlich, um die Hülse über die gesamte Länge hinweg zur Anlage an die vorgebohrte Bohrung zu bringen.
Die Installation des konischen Schraubenbolzens erfordert Einbaukräfte, welche die Wechselwirkung zwischen dem gesamten Schaft des konischen Schraubenbolzens und der gesamten Ober­ fläche der konischen Bohrung, welche sich in direktem Kontakt befinden, überwinden müssen. Bei einem gegebenen Bolzendurch­ messer wird die Einbaukraft durch das verwendete Befesti­ gungsverfahren, wie beispielsweise der Schraubverbindung an dem unteren Abschnitt des Schraubenbolzens bestimmt und be­ grenzt. Der Grenzfaktor wird von dem Durchmesser des verwen­ deten Schraubenbolzens bestimmt. Dies begrenzt die Wechsel­ wirkung zwischen dem konischen Schraubenbolzen und der koni­ schen Bohrung auf einen Minimumwert von ca. 0,001 tausendstel Übermaß, was eine nominale Ausbildung ist, wenn z. B. ein Übermaß zwischen 0,008-0,01 inches (0,2032-0,254 mm) ver­ wendet werden sollte. Mit anderen Worten, abhängig von dem Durchmesser in einer konischen Durchmesserbohrung verhindert eine exzessive Einbaukraft die Verteilung variabler Überlagerungsmaße an speziellen Punkten, und gefährdet somit das Befestigungsmittel, das für die Mehrfachmetallschichtung verwendet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Befestigung mit konischen Bauelementen an­ zugeben, mittels dem die Einbaukräfte während des Montagevor­ gangs verringert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Hineinziehen des konischen Befestigers in die konische Boh­ rung über die Bohrungstiefe hinweg fortschreitend eine unter­ schiedliche, an die jeweiligen unterschiedlichen Materialla­ gen angepaßte, zunehmende Deformation der Bohrungswand durch­ geführt wird, um in den unterschiedlichen Lagen jeweils nur die erforderliche Spannung zu erzeugen.
Des weiteren wird ein Befestigungssystem, bestehend aus einer konischen Bohrung und einem konischen Befestiger zum Verbin­ den von zumindest zwei Materiallager unter Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 angegeben, das dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß der Befestiger und die Bohrung jeweils einen unterschiedlichen Konus aufweisen.
In den Unteransprüchen 3 bis 5 sind weitere vorteilhafte Aus­ gestaltungen des Befestigungssystems angegeben.
Gemäß der Erfindung wird die Einbaukraft somit dadurch redu­ ziert, daß an dem Schraubenbolzen ein Konus verwendet wird, der unterschiedlich ist von dem Konus der Bohrung in der ge­ schichteten Anordnung. Da also der Kontakt zwischen dem koni­ schen Schraubenbolzen und der konischen Bohrung von einem vorgegebenen Durchmesser an wächst und nicht von Anbeginn entlang der vollständigen Oberfläche der Bohrung stattfindet, sind die Einbaukräfte geringer und es ist daher möglich, eine bessere Übermaßpassung zu erzielen, wobei der Auflagerkontakt annähernd 100% beim Einbau zwischen dem konischen Bolzen und der konischen Bohrung trägt, ohne daß solch höhere Einbaukräfte verwendet werden, wie z. B. sie beim Stand der Technik auftreten.
Die Vorteile werden bei der vorliegenden Erfindung dadurch erzielt, daß eine anwachsende expansive Kraft auf die koni­ sche Bohrung aufgebracht wird, was geringere Einbaukräfte er­ fordert, als wenn versucht wird, eine expansive Kraft entlang des gesamten Schafts des Schraubenbolzens in der Auflagerung mit der konischen Bohrung aufzubringen. In der Anwendung des in der vorliegenden Erfindung beschriebenen Verfahrens wird eine konische Bohrung durch Materiallagen hindurchgebohrt, welche miteinander befestigt werden sollen. In dem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel handelt es sich bei den Lagen üblicherweise um eine mehrfach geschichtete Anordnung verschiedener Metall­ schichten, beispielsweise aus Aluminium und Titanium oder Nicht-Metallen, wie beispielsweise Komposite.
Auf die Materiallagen oder Lamellen wird eine im wesentlichen über die gesamte Tiefe der Bohrung fortschreitende anwach­ sende Kraft aufgebracht, bis eine dauerhafte Verformung der konischen Bohrung stattgefunden hat. Die Deformation wird da­ durch erzielt, daß ein konischer Bolzen einen Konus aufweist, der unterschiedlich ist zu dem Konus der Bohrung in dieser geschichteten Anordnung. Praktisch ist der Konus generell größer oder kleiner als der Konus in der konischen Bohrung in der geschichteten Anordnung.
Ein konischer Bolzen oder Stift mit einer konischen Ausbil­ dung, die größer ist als die konische Bohrung, wird verwendet, wenn immer es wünschenswert ist, die Ausdehnung des größten Durchmessers der konischen Bohrung in der geschichteten An­ ordnung zu vergrößern.
Ein konischer Bolzen oder Stift mit einer konischen Ausbil­ dung, die geringer ist als der Konus der konischen Bohrung wird stets dann verwendet, wenn es wünschenswert ist, die Ausdehnung des geringsten Durchmessers der konischen Bohrung in der geschichteten Anordnung zu vergrößern.
Welche der beiden Möglichkeiten zur Anwendung gelangt, hängt davon ab, welches Material an der Stelle des jeweils kriti­ schen Durchmessers vorhanden ist.
Der konische Bolzen oder Stift wird in die konische Bohrung eingesetzt, um eine Preß-Passung zwischen dem Bolzen und der Bohrung herbeizuführen, damit wahlweise die Materiallagen entlang des gewünschten Punkts in dem Loch in der geschichte­ ten Anordnung vorgespannt werden. Auch kann dieser Unter­ schied im Konus aufgebracht werden, um ein sehr hohes Maß an Tragfläche über die gesamte Länge der Bohrung zu erzielen, wobei kostspieliges Bohrlochpräparieren entfällt.
Weitere Vorteile und Ziele der Erfindung gehen im übrigen aus der Beschreibung hervor.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Schraubenbolzen mit einem Konus, der größer ist als der Konus der Bohrung,
Fig. 2 einen Schraubenbolzen mit einem Konus, der geringer ist als derjenige der Bohrung,
Fig. 3 eine Darstellung einer Kombination konischer Schraubenbolzen-konische Hülse, wobei der Konus des Schraubenbolzens größer ist als derjenige der Hülse, und
Fig. 4 eine Darstellung einer Kombination konischer Schraubenbolzen-konische Hülse, wobei der Konus des Bolzens geringer ist als derjenige der Hülse.
Auf dem Gebiet der Befestigungstechnik mehrerer Metallschich­ ten in ermüdungskritischen Flugzeugstrukturen verwendet die Industrie üblicherweise Befestigungen des Typs, wie sie als Konusbolzen-Befestigung oder Hülsen-Bolzen-Befestigung in Verbindung mit den oberen bezeichneten US-PS 32 70 410 und 40 48 898 von SALTER beschrieben worden sind.
Die üblicherweise in der Schichtung einer Luftfahrzeugstruk­ tur verwendeten Metalle enthalten oft Titan und Aluminium wie auch Komposite unterschiedlicher Dicke, und die unterschied­ liche erforderliche Interferrenz (Übermaß) zur Entwicklung der notwendigen Radialkräfte für einen vorgespannten Zustand zum Bereitstellen einer ordnungsgemäßen Befestigung des Mate­ rials ist oft wegen der hohen aufzubringenden Installations­ kräfte nicht erzielbar, wodurch ein wenig zufriedenstellender vorgespannter Zustand des Bolzens, des Stifts, des Niets oder des Befestigungssystems resultiert.
Um trotzdem den vorgespannten Zustand herbeizuführen, löst ein einfaches Erhöhen des Übermaßes das Problem nicht, da die Klemmittel der Befestigung während des Einbaus wegen der erforderlichen hohen Kräfte zu Bruch gehen würden. Dieses Problem wurde als Grund für Ermüdungsbrüche von vielen anscheinend ordnungsgemäß vorgespannten Befestigungen diagnostiziert, als bei einer Analyse erkannt wurde, daß die vorschriftsmäßige radiale Spannung für eine richtige Vorspannung der Befestigung nicht erzeugt oder richtig verteilt worden war, weshalb Ermüdungs- oder Spannungskorrosionsbrüche der Verbindung entstanden, die andererseits eine ordnungsgemäße Verbindung zu sein schien.
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem des Stands der Technik durch Erhöhung der Spannung in ausgewählten Bereichen der Befestigung dort, wo höhere Spannung erforderlich ist, wobei gleichzeitig die Installations- oder Einbaukräfte sowie die erforderliche Zeit reduziert werden, um die Befestigung herzustellen und um jeweils die erforderlichen Spannungen und Auflagerungen zu erzeugen.
Demgemäß ist der Konus an dem Einbaubolzen zweckmäßigerweise unterschiedlich zu demjenigen der Bohrung in dem geschichte­ ten Material.
In den Fig. 1 und 2 ist die Erfindung hinsichtlich der An­ ordnung beschrieben, die als Konusverriegelungsinstallation bezeichnet wird, während die Fig. 3 und 4 die Erfindung bezüglich einer Hülsen-Bolzeninstallation darstellen.
In Fig. 1 ist eine geschichtete Anordnung von Lagen 10 und 12 mit einer konischen Bohrung 14 dargestellt. In der koni­ schen Bohrung 14 ist ein Schraubenbolzen 60 mit einem Konus eingesetzt, welcher größer ist als die koni­ sche Bohrung 14. Der Schraubenbolzen ist hinsichtlich aller Merkmale ein üblicher Schraubenbolzen und weist einen Bolzen­ kopf 64 an einem Ende und ein Gewinde 66 am anderen Ende auf.
Der größere Durchmesser der konischen Bohrung ist in der Lage 10 bei 70 vorgesehen, während der kleinere Durchmesserab­ schnitt der konischen Bohrung 72 am entgegengesetzten Ende in der Lage 12 angeordnet ist.
Der konische Schraubenbolzen 60 mit dem größeren Konus als derjenige der Bohrung 14, tritt mit dem größeren Durchmes­ ser 70 in der Lage 10 in Kontakt mit der Bohrung, bevor ir­ gendein anderer Abschnitt der Bohrung einen Kontakt her­ stellt; daher erfährt die größere Durchmesseröffnung 70 der konischen Bohrung die Druckkräfte und Spannungen vor jedem anderen Abschnitt der konischen Bohrung.
Der Berührkontakt des konischen Schraubenbolzens mit der ko­ nischen Bohrung wird daher zunehmend in dem Maße fortfah­ ren, wie die Einbaumutter angezogen wird; als Ergebnis zeigt sich eine verminderte Einbaukraft aufgrund des zunehmenden Kontakts zwischen dem konischen Schraubenbolzen und der koni­ schen Bohrung, anstatt eines kompletten Oberflächenkontaktes zwischen einem konischen Bolzen und einer konischen Bohrung gleicher Abmessungen.
Als ein Ergebnis der Verwendung eines konischen Schraubenbol­ zens mit einem Konus, der größer ist als derjenige der Boh­ rung, ist es nun möglich, die Spannung in der konischen Boh­ rung an der Stelle mit dem größeren Durchmesser zu ver­ größern, während gleichzeitig die erforderliche Einbaukraft verringert wird, um die erforderlichen radialen Druckkräfte für einen ordnungsgemäßen Sitz und eine richtige Verbindung aufzubringen. Bei dem Schraubenbolzen kann ein Senkbefesti­ ger üblichen Industriestandards verwendet werden (nicht dar­ gestellt).
Als eine Alternative ist es nun möglich, das Übermaß zwischen dem Befestigungsbolzen und dem konischen Loch und auf diese Weise die Spannung an der Stelle des größeren Durchmessers der konischen Bohrung zu vergrößern, während die gleichen In­ stallations- oder Einbaukräfte erzeugt werden, wie bei dem Stand der Technik. Es sollte stets in Erinnerung gerufen wer­ den, daß die Zugkräfte am Gewindeabschnitt oder an den Klem­ mitteln des Einbaubolzens der kritische Faktor für die Erzeu­ gung der erforderlichen Kraft zwischen dem Schraubenbolzen und der konischen Bohrung sind.
Ein kurzer Überblick über die Verwendung der Konusverriege­ lung und der Hülsenbolzen ist angebracht, da es vom Durch­ schnittsfachmann geschätzt wird, daß die üblichen, heute in der Luftfahrttechnik verwendeten Metalle Titan und Aluminium sind und daß unveränderliche Befestigungsmittel verwendet werden, um zwei verschiedene Metalle miteinander zu befesti­ gen, von denen das eine eine höhere Spannungsgrenze aufweist als das andere. In jedem Fall weiß der Monteur, ob das stär­ kere Metall oben oder unten ist; damit ist ein weiteres Merk­ mal für den Monteur verfügbar, wodurch ihm eine Auswahl koni­ scher Bolzen mit einem Konus gegeben ist, der größer oder kleiner als derjenige der Bohrung ist.
In Fig. 1 kann beispielsweise angenommen werden, daß die Lage 10 aus Aluminium und die Lage 12 aus Titan besteht, und es ist bekannt, daß die Titanlage eine Spannung im Bereich von 100 000 p.s.i. und die Aluminiumlage 10 eine Spannung im Bereich von 50 000 p.s.i. aufnehmen kann.
In einem solchen Fall wird der Monteur, da er weiß, daß die Titanlage 12 am Boden bzw. unten und die Aluminiumlage 10 oben angeordnet ist, einen konischen Bolzen 60 mit einem größeren Konus als derjenige der konischen Bohrung verwenden. Der größere Durchmesser des Konusbolzens wird den größeren Durchmesser 70 der Bohrung berühren; unter dem Druck der Mut­ ter steigert sich die erzeugte Kraft in dem Maß, wie die Oberfläche des Schraubenbolzens zunehmend in Kontakt mit der Oberfläche der Bohrung tritt. Zusätzlich kann beobachtet wer­ den, daß das Aluminium an der Stelle des größten Durchmesser­ bereichs zuerst komprimiert wird, bevor der Bereich der Ti­ tanlage 12 in Kontakt tritt. Auf diese Weise wird der größere Durchmesser der Bohrung zusätzlich aufgeweitet; da das Metall mit der geringeren Zugfestigkeit eher ausgedehnt wird als das Metall mit der höheren Zugfestigkeit, sind darüber hinaus verminderte Einbaukräfte erforderlich.
Es wird nun Bezug auf Fig. 2 genommen, in welcher eine La­ genanordnungen 10 und 12 dargestellt ist, in der die Titanlage 12 über der Aluminiumlage 10 angeordnet ist. Die geschichtete Anordnung in Fig. 2 weist eine konische Bohrung 14 auf, wo­ bei ein Schraubenbolzen 80 mit einem Bolzenkopf 82 und einem Gewindeabschnitt 84 am gegenüberliegenden Ende in die koni­ sche Bohrung 14 eingesetzt ist. In diesem Fall weist der ko­ nische Bolzen 80 einen geringeren Konus auf als die konische Bohrung 14 der geschichteten Anordnung.
Da die Titanlage 12 oben angeordnet ist, wird der Monteur einen Schraubenbolzen mit einem Konus verwenden, der geringer ist als der Konus in der geschichteten Anordnung, um sicher­ zustellen, daß der Kontakt zwischen dem Bolzen und dem ge­ ringsten Durchmesser zuerst bei 72 hergestellt wird. Unter der Wirkung der Mutter, die an dem Gewinde 84 angreift, wird der Bolzen in seinen Sitz gezogen, wobei er eine Druckkraft zunächst bei 72 und dann fortschreitend und zunehmend entlang der Kontaktfläche zwischen der Oberfläche des Bolzens und der Oberfläche der konischen Bohrung 14 ausübt, bis der Schrau­ benbolzen gesetzt ist.
Wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, werden die Druck­ kräfte zunächst in der gewünschten Position zwischen dem Schraubenbolzen und der Aluminiumlage hergestellt, ehe der Kontakt zwischen dem Schraubenbolzen und der Titanlage herbeigeführt wird, wodurch eine verringerte Einbaukraft be­ wirkt wird, bevor die Titanlage in geeigneter Weise ausge­ dehnt und zusammengedrückt wird.
Ein Rückblick auf die Fig. 1 und 2 zeigt, daß es nicht stets erforderlich oder notwendig ist, daß der größte Durch­ messer der konischen Bohrung zunächst expandiert wird, son­ dern, daß diejenige Metallage zuerst gedehnt wird, welche die geringste Zugfestigkeitstoleranz in der geschichteten Anord­ nung aufweist, und daß auf diese Weise die Gesamteinbaukraft herabgesetzt wird, während der Tragkontakt zwischen dem Schraubenbolzen und der konischen Bohrung zunehmend im Ver­ laufe des Einbauvorgangs hergestellt wird. In Fig. 3 ist eine geschichtete Anordnung mit den Lagen 10 und 12 und einem Hül­ senbolzen 90 dargestellt. Per Definition weist der Hülsenbol­ zen eine innere konische Bohrung 92 auf und besitzt einen Schraubenbolzen 96 mit einem Bolzenkopf 98 an einem Ende und an einem Gewindeabschnitt 100 an dem anderen. Der Konus des Schraubenbolzens 96 ist größer als die konische Bohrung 92 in dem Hülsenbolzen 90; im übrigen gelten die ähnlichen Verhält­ nisse wie in Fig. 1.
Es wird in Fig. 3 angenommen, daß der Monteur weiß, daß die Lage 10 aus Aluminium und die Lage 12 aus Titan besteht; da­ her wird er einen konischen Bolzen mit einem größeren Konus als derjenige der konischen Bohrung 82 verwenden.
In Fig. 4 ist eine Hülse 90 in einer geschichteten Anordnung eingesetzt, wobei in diesem Fall jedoch die Aluminiumlage 10 unten und die Titanlage 12 oben angeordnet sind. Die Hülse 90 weist innen einen Konus 92 auf und nimmt in der dargestellten Zeichnung einen konischen Bolzen 104 mit einem Bolzenkopf 106 an einem Ende und einem Gewindeabschnitt 108 am anderen Ende auf.
In diesem Fall weiß der Monteur, daß die Titanlage oben ange­ ordnet ist und wird einen Bolzen 104 mit einem Konus verwen­ den, der geringer ist als der Konus 92 der Hülse 40, um sicherzustellen, daß der Kontakt mit der Hülse zunächst in dem Bereich der Aluminiumlage 10 mit der Hülse stattfindet.
Die beschriebene Vorrichtung und das beschriebene Verfahren des Auswählens eines konischen Bolzens mit einem Konus, der unterschiedlich ist von demjenigen der konischen Bohrung, ist an­ wendbar sowohl direkt bei konischen Bohrungen in geschichte­ ten Anordnungen, als auch bei konischen Bohrungen in Hülsen, die in die geschichtete Anordnung eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren bietet dem Monteur die Gelegenheit, einen geeigne­ ten Konus eines konischen Bolzens zu verwenden, um die erfor­ derlichen Einbaukräfte zu reduzieren und um sicherzustellen, daß das kritischere Material eher ausgedehnt wird.
Es ist klar, daß es das Verhältnis zwischen dem Konus des Schraubenbolzens und dem Konus in der Bohrung ist, das zur Reduzierung der Einbaukräfte führt. Es ist daher möglich, den Konus der Bohrung hinsichtlich des Konuses des Bolzens zu än­ dern, um die gleichen Ergebnisse zu erzielen. Bei dem bevor­ zugten Ausführungsbeispiel wird jedoch in der Regel die koni­ sche Bohrung in allen Fällen die gleiche sein, wobei der Mon­ teur verschiedene konische Bolzen verwenden wird, um die ge­ wünschten Resultate zu erzielen.

Claims (5)

1. Verfahren zum Befestigen von geschichtet angeordneten Materiallagen unterschiedlicher Festigkeit mittels eines konischen Befestigungssystems, wobei sowohl eine Bohrung als auch ein Befestiger jeweils konisch ausgebildet sind und der Befestiger von einem Klemmteil in einem Übermaß­ paßsitz in die konische Bohrung hineingezogen und darin gehalten wird, derart, daß die Materiallagen unter Druck im Bereich der Bohrungswandung herum vorgespannt sind, dadurch gekennzeichnet, daß beim Hineinziehen des konischen Befestigers in die konische Bohrung über die Bohrungstiefe hinweg fortschreitend eine unterschiedli­ che, an die jeweiligen unterschiedlichen Materiallagen angepaßte, zunehmende Deformation der Bohrungswand durchgeführt wird, um in den unterschiedlichen Lagen jeweils nur die erforderliche Spannung zu erzeugen.
2. Befestigungssystem bestehend aus einer konischen Bohrung und einem konischen Befestiger, zum Verbinden von zumin­ dest zwei Materiallagen unter Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Befe­ stiger (60, 80, 96, 104) und die Bohrung (14, 92) jeweils einen unterschiedlichen Konus aufweisen.
3. Befestigungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Befestiger (60) einen Konus aufweist, des­ sen Öffnungswinkel größer ist als derjenige der Bohrung (14), wenn die erste Materiallage eine geringere Zugfe­ stigkeit aufweist.
4. Befestigungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Befestiger (80) einen Konus aufweist, des­ sen Öffnungswinkel kleiner ist als derjenige der Bohrung (14), wenn die Materiallage im engeren Bereich des Konus eine geringere Zugfestigkeit aufweist.
5. Befestigungssystem nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Bohrung (92) in einer Hülse (90) ausgebildet ist, die ihrerseits in einer zylindrischen Bohrung in den Materiallagen ein­ gesetzt ist.
DE19843430914 1983-08-22 1984-08-22 Vorrichtung und verfahren zum reduzieren von einbaukraeften beim einbau konischer bolzen Granted DE3430914A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/525,294 US4974989A (en) 1983-08-22 1983-08-22 Method for reducing installation forces and costs in a tapered bolt installation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3430914A1 DE3430914A1 (de) 1985-03-14
DE3430914C2 true DE3430914C2 (de) 1989-07-20

Family

ID=24092668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19843430914 Granted DE3430914A1 (de) 1983-08-22 1984-08-22 Vorrichtung und verfahren zum reduzieren von einbaukraeften beim einbau konischer bolzen

Country Status (11)

Country Link
US (1) US4974989A (de)
JP (1) JPS6060313A (de)
DE (1) DE3430914A1 (de)
DK (1) DK162461C (de)
ES (2) ES8701319A1 (de)
FR (1) FR2551147B1 (de)
GB (1) GB2145492B (de)
IL (1) IL72698A (de)
IT (1) IT1199598B (de)
NO (1) NO163643C (de)
SE (1) SE459272B (de)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2223083B (en) * 1988-09-27 1993-01-06 Pratt & Whitney Canada Shaft coupling for gas turbine engine
JP2788277B2 (ja) * 1989-02-22 1998-08-20 株式会社リコー 画像形成装置の書込光学装置取付け装置
DE4232385A1 (de) * 1992-09-26 1994-03-31 Asea Brown Boveri Gasturbine mit angeflanschtem Abgasgehäuse
US6488458B2 (en) 1996-02-23 2002-12-03 Hitachi, Ltd. Taper implant and a screw-fastening structure using a taper implant with female threads
DE19908570A1 (de) * 1999-02-27 2000-08-31 Schaeffler Waelzlager Ohg Betätigungselement für ein Zahnräderwechselgetriebe
CA2353591C (en) * 1999-10-04 2007-12-04 Lothar Ginzel Fixing device for panels
FR2799672A1 (fr) * 1999-10-14 2001-04-20 Georges Gravot Procede permettant de remplacer un rivet d'un clin de bateau ou analogue et dispositif permettant de mettre en oeuvre le procede
JP2002266964A (ja) * 2001-03-12 2002-09-18 Tsubakimoto Chain Co 伝動媒体用摺接ガイドの支軸部材
US6641229B1 (en) * 2001-10-25 2003-11-04 Hayes Lemmerz International, Inc. Spindle mounting for aluminum wheel carrier
US20050009662A1 (en) * 2003-06-08 2005-01-13 Tochigi Fuji Sangyo Kabushiki Kaisha Casing structure for torque transmission device
US20060251496A1 (en) * 2004-07-09 2006-11-09 Bae Systems Plc Fastener arrangement for fastening a detachable panel
US7717659B2 (en) * 2005-08-15 2010-05-18 Acumet Intellectual Properties, Llc Zero-clearance bolted joint
DE102005052014B4 (de) * 2005-11-02 2008-03-20 Airbus Deutschland Gmbh Kegelbolzenverbindung sowie Verwendung einer Kegelbolzenverbindung
FR2929352B1 (fr) * 2008-03-28 2010-04-09 Airbus France Procede d'assemblage entre une piece en materiau metallique et une piece en materiau composite
FR2931911B1 (fr) * 2008-05-29 2010-07-30 Snecma Systeme et procede d'assemblage par brides entre deux pieces tournantes
FR2946707B1 (fr) * 2009-06-13 2011-05-20 Lisi Aerospace Famille de dispositifs de fixation a conicite variable.
US20120201999A1 (en) * 2011-02-08 2012-08-09 Woods Mark A Methods and apparatus for mechanically joining metal components and composite components
ITVI20110272A1 (it) * 2011-10-12 2013-04-13 Fizan Srl Gruppo meccanico per la connessione tra due elementi modulari di aste telescopiche e bastoncino telescopico dotato di tale gruppo meccanico
US8777241B1 (en) * 2013-03-08 2014-07-15 Ford Global Technologies, Llc Suspension component with tapered spindle joint
US9997877B2 (en) * 2014-09-25 2018-06-12 Hubbell Incorporated Receptacle with non-conductive retaining pin
GB2539695B (en) * 2015-06-25 2019-12-18 Ford Global Tech Llc A bush and clamp assembly
US10180022B1 (en) * 2017-03-10 2019-01-15 Ram Garg Hinge assembly to pivotably mount blind flange to pipe weld neck flange
US20180274578A1 (en) * 2017-03-23 2018-09-27 GM Global Technology Operations LLC Joining system and method
NO345761B1 (no) * 2019-02-27 2021-07-19 Ops Solutions As Et fundament og fremgangsmåte for å feste en komposittstolpe til bruk i distribusjons- eller regionalnettet til et slikt fundament i grunnen.
US20220341468A1 (en) * 2021-04-23 2022-10-27 Lockheed Martin Corporation Stress reducing fastener assembly

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE684397C (de) * 1936-12-18 1939-11-27 Messerschmitt Boelkow Blohm Blechverbindung
GB495653A (en) * 1937-05-21 1938-11-17 John Duncan Improvements in or relating to wall-plugs and the like fastenings
US2525117A (en) * 1944-02-19 1950-10-10 John B Campbell Rivet
US3034611A (en) * 1958-05-07 1962-05-15 Zenzic John Tapered locking device
GB891807A (en) * 1959-02-18 1962-03-21 Lamson & Sessions Co Improvements in or relating to nut and bolt fasteners
DE1195093B (de) * 1961-05-15 1965-06-16 Aerpat Ag Loesbare Befestigungsvorrichtung
US3176808A (en) * 1961-09-25 1965-04-06 Deere & Co Plow bolt
FR83840E (fr) * 1962-08-24 1964-10-23 Perfectionnement des éléments de fixation pour toitures tels que vis, tire-fonds ou boulons
US3270410A (en) * 1963-05-20 1966-09-06 Briles Mfg Method of prestressed fastening of materials
US3271058A (en) * 1963-05-22 1966-09-06 Anderson Greenwood & Co Tapered fastener
US3304109A (en) * 1965-04-21 1967-02-14 Hi Shear Corp Joint including tapered fastener
GB1235143A (en) * 1968-07-18 1971-06-09 Jack La Torre Fastener for stressing objects connected thereby
GB1178293A (en) * 1967-02-10 1970-01-21 Hi Shear Corp Improvements in Joints for Overlapping Plates.
GB1256368A (en) * 1968-03-18 1971-12-08 Hi Shear Corp Fastener including expander means and joint including the same
US3578367A (en) * 1968-03-18 1971-05-11 Hi Shear Corp Fastener including expander means and joint including the same
US3512446A (en) * 1968-10-07 1970-05-19 Hi Shear Corp Countersink fasteners
US3603626A (en) * 1969-01-27 1971-09-07 Standard Pressed Steel Co High-strength joint and fastener assembly therefor
US3748948A (en) * 1970-08-05 1973-07-31 Boeing Co Fatigue resistant fasteners
FR2119873B1 (de) * 1970-12-30 1976-07-16 Simmonds Sa
GB1345507A (en) * 1972-07-25 1974-01-30 Vsi Corp Fastening assemblies
JPS5112983A (en) * 1974-07-20 1976-01-31 Fumihiko Masuda Katsupukeekyo arumikatsupuheiretsusochi
JPS5121064U (de) * 1974-08-01 1976-02-16
US4048898A (en) * 1974-10-17 1977-09-20 Paul R. Briles Fastener for multi metal stack-ups
GB1524866A (en) * 1974-10-17 1978-09-13 Salter L Fastener for multi metal stacks
US4021991A (en) * 1975-02-21 1977-05-10 Hotz Roger W Fastening device
US3941027A (en) * 1975-05-08 1976-03-02 Lockheed Aircraft Corporation Fastener system for structural members
DE2530361C2 (de) * 1975-07-08 1982-04-01 Fischer, Artur, Dr.H.C., 7244 Waldachtal Befestigungselement für Verkleidungsplatten o.dgl.
US4050833A (en) * 1975-07-30 1977-09-27 Briles Franklin S Taper headed fastener to increase work fatigue life
US4033222A (en) * 1975-08-21 1977-07-05 Monogram Industries, Inc. Multiple sleeve blind fastener
US4087896A (en) * 1976-09-17 1978-05-09 Paul R. Briles Sleeve bolt installation nut
GB2023252A (en) * 1978-06-14 1979-12-28 Lindsay Ltd Henry Blind fastener device
FR2469743A1 (fr) * 1979-11-16 1981-05-22 Suisse Horlogerie Mecanisme de positionnement d'une roue de centre pour piece d'horlogerie
SU881393A1 (ru) * 1980-02-04 1981-11-15 Предприятие П/Я А-3741 Резьбовое соединение

Also Published As

Publication number Publication date
DK398784A (da) 1985-02-23
US4974989A (en) 1990-12-04
FR2551147A1 (fr) 1985-03-01
NO163643C (no) 1990-06-27
IT1199598B (it) 1988-12-30
JPS6060313A (ja) 1985-04-06
ES296385Y (es) 1988-05-16
FR2551147B1 (fr) 1989-02-03
DK162461C (da) 1992-03-23
IL72698A (en) 1991-01-31
NO163643B (no) 1990-03-19
ES535312A0 (es) 1986-11-16
DK162461B (da) 1991-10-28
IL72698A0 (en) 1984-11-30
ES296385U (es) 1987-11-01
ES8701319A1 (es) 1986-11-16
DE3430914A1 (de) 1985-03-14
SE8404150L (sv) 1985-02-23
GB8400969D0 (en) 1984-02-15
GB2145492B (en) 1987-10-21
NO843288L (no) 1985-02-25
SE8404150D0 (sv) 1984-08-20
SE459272B (sv) 1989-06-19
DK398784D0 (da) 1984-08-21
IT8483625A0 (it) 1984-08-10
JPH0240122B2 (de) 1990-09-10
GB2145492A (en) 1985-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3430914C2 (de)
DE19749219B4 (de) Nicht-wiederabnehmbare Befestigungsvorrichtung
DE4039472A1 (de) Vorrichtung zum sichern einer in einer oeffnung einer verkleidung aufgenommenen mutter
DE2700665A1 (de) Befestiger-satz zum verbinden einer zusammengesetzten platte o.dgl. mit einem rahmenabschnitt
DE2008035B2 (de) Blindniet
DE102019114381A1 (de) Einbau und gestaltung einer nietmutter
EP2857699A1 (de) Gewindebuchse zum Einschrauben
DE3737549A1 (de) Spreizduebel fuer die verankerung in hinterschnittenen bohrloechern
DE4006028C2 (de) Verbindungsbolzen und Anordnung aus Komponenten
DE8530045U1 (de) Zweiteiliger Befestiger
DE1400908A1 (de) Mutter mit einem Hauptteil und einem abtrennbaren Endteil
DE4130823A1 (de) Glasscheibe mit befestigungselement
DE2546641C3 (de) Zweiteiliger Befestiger für Metallbleche, insbesondere für Blechverbindungen im Flugzeugbau mit Blechen aus Titan und Aluminium
EP3199824B1 (de) Befestigungsanordnung und verwendung einer befestigungsanordnung
DE4112591C1 (de)
DE2440353A1 (de) Befestigungsbolzen
EP0965721A1 (de) Befestigung für Isolierglaselement
DE102014000894A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Befestigungsanordnung, Befestigungsanordnung und dafür vorgesehene Schraube
DE602004001260T2 (de) Befestigungselement mit Gewinde
EP0392051B1 (de) Verfahren und Anordnung zum Befestigen eines Zentrierstiftes
DE202007008969U1 (de) Profilverbinder sowie Profilverbund
AT524561B1 (de) Siebvorrichtung zum Sieben von Schüttgut
DE3918044A1 (de) Ankerschiene fuer die bautechnik
DE3246625A1 (de) Hohlniet
DE1202959B (de) Verfahren zum Befestigen eines in ein Duebelloch einzusetzenden und dort mittels einer plastischen, aushaertenden Einbettmasse gehaltenen, spulenfoermigen Duebels und Ausbildung des Duebels zum Durchfuehren des Verfahrens

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8128 New person/name/address of the agent

Representative=s name: STAEGER, S., DIPL.-ING. SPERLING, R., DIPL.-ING. D

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition