DE3432171C2 - Blindbefestiger mit Griffweitenausgleich - Google Patents

Blindbefestiger mit Griffweitenausgleich

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Blindbefestiger zum Festlegen von Werkstücken aneinander und insbesondere einen mehrteiligen Blindbefestiger, mit einem Stift und einer Hülse sowie Ausgleichsmitteln, die einen Einsatz des Be­ festigers über einen breiten Bereich der Summendicke der aneinander zu befestigenden Werkstücke erlauben.
Beispiele von mehrteiligen Blindbefestigern sind in den US 3 148 578, 3 302 510, 3 369 289, 4 012 984, 3 212 613 und 4 364 697 offenbart.
Darüberhinaus ist in US 3,292,482 ein Blindniet beschrieben, der sich innerhalb eines vorgegebenen Bereiches an unterschiedliche Dicken der Werkstücke anpaßt und diese miteinander verbindet. Jedoch weist die Hülse einen Senkkopfabschnitt auf, der ein Ansenken des einen der zwei zu verbindenden Werkstücke erforderlich macht. Zur Befestigung von Hülse und Stift muß zwischen diese ein hülsenförmiges Werkzeug gedrückt werden, was zu ungewollten Verformungen der Hülse führen und auch eine Aufweitung der Werkstückbohrung bewirken kann. Deswegen sind die dabei auftretenden Reibkräfte nicht gut genug vorbestimmbar, so daß ein verfrühter Bruch der Sollbruchstelle auftreten kann.
Bei vielen Anwendungen von Blindbefestigern ist es erwünscht, daß ein einziger Befestiger über einen großen Griffweiten­ bereich einsetzbar, d. h. in der Lage ist, Werkstücke ver­ schiedener Gruppen mit unterschiedlichen Summendicken an­ einander zu befestigen. Gleichzeitig ist erwünscht, daß der Befestiger in der Lage ist, die Werkstücke zusammen­ bzw. aufeinanderzuziehen. Schließlich ist erwünscht, daß der Befestiger einen Blindkopf ausbildet, dessen sich an die Rück- bzw. Blindseite der Werkstücke anlegende Fläche verhältnismäßig groß ist. In zahlreichen Anwendungen sollen auch nach dem Setzen der Stift und die Hülse mechanisch mit­ einander versperrt sein.
Die vorliegende Erfindung schafft einen neuartigen mehr­ teiligen Blindniet mit einer Griffweiten-Ausgleichseinrich­ tung. Diese Ausgleichseinrichtung unterstützt die Aufwei­ tung auf der Blindseite der Hülse und schafft eine ver­ größerte Auflagefläche, die die Festklemmwirkung zwischen den Werkstücken verbessert. Gleichzeitig ist die Griffwei­ ten-Ausgleichseinrichtung so aufgebaut, daß sie sich unter­ schiedlich stark radial aufweitet, so daß ihre Länge ent­ sprechend unterschiedlich wird und eine einzige Befestiger- Konstruktion einen sehr großen Griffweitenbereich aufnehmen kann. Indem sie die Ausbildung des Blindkopfes auf der Hülse unterstützt, fördert die Ausgleichseinrichtung auch den Zusammenzug ("pull together") der Werkstücke.
Schließlich schafft der erfindungsgemäße Befestiger auch Mittel, um den Stift und die Hülse mittels einer sich in­ tern ausbildenden Sperrung miteinander zu versperren. Bei­ spiele intern sich ausbildender Sperrungen für Blindbe­ festiger sind in den US 3 288 016 und 3 915 052 an­ gegeben. Die erfindungsgemäße Sperrung funktioniert im we­ sentlichen durch das Kaltumdrücken von Material und bildet dabei die Sperrung durch den Eingriff einer Formringfläche auf dem Stift mit einer Sperrschulter in der Hülse aus. Auf diese Weise wird das Material für die Sperre im wesent­ lichen durch Metall gewonnen, das bei minimaler Scherung der Sperrschulter in der Hülse radial einwärts fließt. Die­ se Konstruktion erleichtert auch ein radial auswärts erfol­ gendes Ausdrücken des Materials der Hülsenschulter, um über Eine wesentliche Länge des Hülsenschafts eine Lochfüllung zu erreichen.
Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben und er­ läutert.
Die Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene und teilweise weggebrochene Aufrißdarstellung eines Blindbefestigers mit einem Stift, einer Hülse und einer Griffweiten-Ausgleichs­ einrichtung nach der vorliegenden Erfindung, wobei die Fi­ gur den Befestiger vor dem Setzen in Zuordnung zu zwei aneinander zu befestigenden Werkstücken sowie zum Amboß eines Setzwerkzeugs zeigt;
Fig. 2A-2C zeigen in der Aufeinanderfolge den (teilweise geschnittenen und teilweise weggebrochenen) Befestiger der Fig. 1 in Werkstücken mit einer minimalen Summendicke, wobei die Fig. 2A den Anfang, die Fig. 2B einen Zwischen­ zustand und die Fig. 2C den Abschluß des Setzvorgangs dar­ stellen;
Fig. 3A bis 3C zeigen ähnlich den Fig. 2A bis 2C in der Aufeinanderfolge den Befestiger der Fig. 1 beim Setzen in Werkstücken mit der maximalen Summendicke;
Fig. 4 bis 6 sind Längsschnitte durch unterschiedlich auf­ gebaute Griffweiten-Ausgleichseinrichtungen;
Fig. 7 bis 8 sind teilweise geschnittene und teilweise weg­ gebrochene Darstellungen, die zeigen, wie die Sperrung zwi­ schen Stift und Hülse sich bei minimalen bzw. maximalen Spiel ausbildet; und
Fig. 9 schließlich ist eine Teildarstellung eines modifizier­ ten Befestigers beim Setzen mit einem modifizierten Setzwerk­ zeug.
Wie die Fig. 1 zeigt, weist ein Blindbefestiger 10 eine Hülse 12, einen Stift (Spindel) 14 und eine Ausgleichshülse 16 auf und ist in die fluchtenden Öffnungen 18, 20 in den anein­ ander zu befestigenden Werkstücken 22 bzw. 24 eingesetzt. Die Summendicke der Werkstücke 22, 24 stellt allgemein die mi­ nimale Griffweite für den Befestiger 10 dar, während die strichpunktierte Linie 26 die Summendicke der Werkstücke für allgemein die maximale Griffweite des Befestigers 10 zeigt.
Die Abmessung D in Fig. 1 bezeichnet den Griffweitenbereich des Befestigers 10, d. h. den generell maximalen Bereich der Werkstückdicken, in dem der Befestiger zwischen dem Minimum und dem Maximum arbeitet.
Die Hülse 12 hat einen allgemein gradlinigen Schaftteil 28 mit gleichmäßigen Außendurchmesser, und läuft an ihrem vor­ deren Ende zu einem vergrößerten Kopf 30 aus. Während die Hülse 12 mit einem vorstehenden Kopf 30 gezeigt ist, ist einzusehen, daß sie auch mit einem bündig abschließenden (Senk-)Kopf ausgeführt sein kann.
Die Hülse 12 enthält eine zentrale Bohrung mit einem Schaft­ bohrungsabschnitt 32, der über eine vorbestimmte Länge des Schaftabschnitts 28 verläuft und in einen Abschnitt 34 mit verringerten Innendurchmesser übergeht. Der Bohrungsab­ schnitt 34 verläuft über einen wesentlichen Teil des Schafts 28, einschließlich einer erheblichen Länge über den Kopf 30 hinaus, so daß er nahe der Innenfläche des Werkstücks 24 am Blindende des Befestigers 10 endet. Eine umlaufende Sperr­ schulter 36 ist am Übergang des Schaftbohrungsabschnitts 32 zum Bohrungsabschnitt 34 ausgebildet.
Der Stift 14 hat einen langgestreckten, allgemein glatten Schaftteil 38, der an seinem hinteren Ende (dem Blindende des Befestigers 10) zu einem vergrößerten Kopf 40 ausläuft. An dem anderen bzw. vorderen Ende hat der Stift 14 einen Zugabschnitt 42, auf dem eine Vielzahl ringförmig umlaufender Zugnuten 43 ausgebildet ist. Ein glatter Schaftabschnitt 47 mit verringertem Durchmesser verbindet den Zugabschnitt 42 über eine umlaufende Sollbruchnut 46 mit einer Führungs- und Anschlagringfläche 44, die mit größerem Durchmesser aus­ geführt ist. Die Sollbruchnut 46 kann allgemein geschlossen ausgeführt sein, wie in der US-PS 3 292 482 erläutert, und bildet den schwächsten Teil des Stifts 14. Eine ringförmig umlaufende Sperrnut 48 ist zwischen der Führungsringfläche 44 und einer mit größerem Durchmesser ringförmig umlaufend ausgeführten Formringfläche 50 vorgesehen.
Die Ausgleichshülse 16 ist rohrförmig ausgeführt und auf den Stift 14 zwischen dem Kopf 40 und dem Blindende des Hülsen­ schafts 28 angeordnet. Die Ausgleichshülse 16 hat eine gewellte äuße­ re Form, die von zwei gleichen Flanschen 52 an den gegen­ überliegenden Enden eines Schaftteils 54 mit verringertem Durchmesser gebildet wird. Diese von den beiden Flanschen 52 gebildete doppelendige Ausführung erlaubt, die Ausgleichs­ hülse mit einem beliebigen der beiden Enden nach vorn auf den Stift 14 aufzusetzen.
Die Zentralbohrung 56 der Ausgleichshülse 16 umgreift die Formringfläche 50, die den größten Durchmesser aller Schaft­ teile des Stifts 14 hat, mit geringem Spiel. Die Führungs- und Anschlagringfläche 44 hat den gleichen oder einen etwa geringeren Durchmesser als der Hülsenbohrungsabschnitt 34, so daß das Vorderende des Stifts 14 geführt wird, wenn sein Schaft relativ zur Hülse 12 bewegt wird. Der Zugabschnitt 42 und der angrenzende Schaftabschnitt 47 haben einen kleineren Durchmesser als die Ringfläche 44 und sitzen daher mit gerin­ gen Spiel im verjüngten Bohrungsabschnitt 34. Die Formring­ fläche 50 ist in Durchmesser so ausgeführt, daß sie dicht bzw. mit leichter Preßpassung ("interference fit") im Ab­ schnitt 32 der Hülsenbohrung sitzt. Der Außendurchmesser der Flansche 52 der Ausgleichshülse 16 ist kleiner als der Außendurchmesser des Schafts 28 der Hülse 12 und auch kleiner als der Außendurchmesser des Kopfes 40, der am Übergang zum Schaft 38 bei 58 unterschnitten ausgeführt ist, um die anliegende Stirnfläche des angrenzenden Flansches 52 auf­ zunehmen und festzuhalten. Nach dem Aufsetzen der Ausgleichs­ hülse 16 und der Hülse 12 auf den Stift 14 wird der Kopf 30 der Hülse zu einen radial einwärts vorstehenden Vorsprung 152 eingedrückt, der diese Bestandteile des Befestigers 10 zwecks leichterer Handhabung zusammenhält.
Der Befestiger 10 ist für das Setzen mit einen Setzwerk­ zeug 53 ausgeführt, bei den es sich um eine herkömmliche Ausführung handelt und dessen Einzelheiten hier daher nicht erläutert zu werden brauchen. Es sei jedoch daraufhinge­ wiesen, daß das Setzwerkzeug eine Klemmbackenanordnung (nicht gezeigt) enthält, die die Zugnuten des Zugabschnitts 42 erfaßt, während ein Amboßteil 55 sich als Drucklager an den Hülsenkopf 30 anlegt. Bei der Betätigung des Werk­ zeugs fährt die Klemmbackenanordnung vom Amboß axial hinweg, so daß eine axiale Relativkraft zwischen dem Stift 14 und der Hülse 12 auftritt. Der Amboß 55 hat eine zentrale Boh­ rung 57, die den Zugabschnitt 42 mit Spiel aufnimmt, deren Durchmesser jedoch kleiner als der der Führungs- und An­ schlagringfläche 44 ist; der Sinn dieser Besonderheit ist unten erläutert. Die Anlagefläche 59 des Ambosses 55 ist allgemein ebenflächig und daher der flachen Außenfläche 61 des Hülsenkopfes 30 angepaßt. Die Außenfläche 61 erstreckt sich über etwa den halben Durchmesser des Hülsenkopfes 30 und bietet eine gute Auflagefläche für den Anboß 55, um bei der Beaufschlagung mit der Setzlast Verformungen zu ver­ meiden.
Während die mit dem Werkzeug 53 aufgebrachte Axialkraft zu­ nimmt, wird der Stift 14 in die Hülse 12 hineingezogen, wobei sich auf eine Weise, die unten ausführlicher erläutert ist, das Blindende des Hülsenschafts 28 zu einen tulpenför­ migen Blindkopf (entsprechend dem in Fig. 2C gezeigten Blind­ kopf 60) aufweitet. Wie ersichtlich, bildet nicht nur die Ausgleichshülse 16 den Blindkopf im Hülsenschaft 28 auf eine Weise aus, die das zusammenziehen der Werkstücke (bei­ spielsweise der Werkstücke 22, 24) erleichtert; sie unter­ stützt auch die Ausbildung des Blindkopfes, so daß eine ver­ größerte Kopfauflagefläche auf der Blind- bzw. Rückseite des hinteren Werkstücks 24 entsteht. Wichtiger noch ist der Aufbau der Ausgleichshülse 16, infolge der für den Befestiger 10 ein erheblicher Griffweitenbereich möglich wird. Letzteres ist aus der Aufeinanderfolge der Fig. 2A-2C sowie 3A-3C zu ersehen.
In der Fig. 2A ist der Stift 14 um eine (als d₁ dargestellte) gewisse Strecke relativ zur Hülse 12 hin gezogen gezeigt. In diesem Zustand kann der Schaft 12 an der Blindseite des Werkstücks 24 geringfügig ausgebeult sein. Die Führungs- und Anschlagringfläche 44 ist teilweise in den verjüngten Bohrungsabschnitt 34 eingefahren. Die radial äußere Fläche des Abschnitts 44 ist gerundet, um das Einfahren in die bzw. das anfängliche Ausrichten mit der Bohrung 34 zu er­ leichtern.
Während der Stift 14 weiter in den Hülsenschaft 28 einge­ zogen wird (beispielsweise mit der Strecke d₂ in Fig. 2B), gelangt der angrenzende Flansch 52 in den Bohrungsabschnitt 32 hinein. Hierbei kann der Flansch 52 von der anliegenden Stirnfläche des Hülsenschaftabschnitts 28 einen umlaufenden Ring 62 abscheren, so daß das Eindringen des Flansches 52 in die Bohrung 32 erleichtert wird. Der davon beeinflußte Endteil des Hülsenschaftabschnitts 28 weitet sich radial über den Schaft 52 aus, während die Ausbildung des tulpenförmi­ gen Blindkopfes 60 beginnt. Der Schaftteil 54 der Ausgleichs­ hülse 16 hat sich noch nicht wesentlich radial auswärts verformt. Wie erkennbar sein wird, bewirkt eine radial aus­ wärts gerichtete Verformung des Schaftabschnitts 54 eine Längenänderung der Hülse 16, und diese Längenänderung für unterschiedliche Werkstückdicken ist es, die den Ausgleich der Griffweitenunterschiede ermöglicht. Es sei auch darauf verwiesen, daß die Unterschneidung am Kopf 40 des Stifts den anliegenden Flansch 52 radial einwärts drückt, so daß jede Neigung des Kopfes, in die Hülsenbohrung 56 einzufahren, unterbunden wird.
In dem in Fig. 2B gezeigten Zustand des Befestigers 10 hat die Formringfläche 50 sich an die Sperrschulter 36 an­ gelegt und ein Teil des Materials derselben und des angren­ zenden Teiles der verjüngten Bohrung 34 radial einwärts in die Sperrnut 48 im Stift 14 gedrückt. Gleichzeitig hat die Formringfläche 50 die Schulter 36 und den angrenzenden Boh­ rungsabschnitt radial auswärts gedrückt, so daß der Raum zwischen den Hülsenschaft 28 und der Bohrung 20 in hinteren Werkstück 24 ausgefüllt wird.
In dem in Fig. 2C gezeigten Zustand des Befestigers 10 hat der Stift die Strecke d₃ durchlaufen. Mit dieser Relativ­ bewegung ist die Ausbildung des Blindkopfes 60 abgeschlossen und ist gleichzeitig die Stiftsperrnut 48 mit dem von der Formringfläche 50 in sie eingedrückten Hülsenmaterial ausge­ füllt worden. Gleichzeitig befindet sich nun die Sollbruch­ nut 46 nahe den äußeren Ende des Hülsenkopfes 30 und eine weitere Bewegung des Stifts 14 ist verhindert, da die Füh­ rungs- und Anschlagringfläche 44 an der Anlagefläche 59 des Ambosses 55 anliegt, die um die Bohrung 57 herum ver­ läuft. Bei weiterer Kraftaufbringung durch das Setzwerk­ zeug zwischen den Stift 14 und der Hülse 12 reißt nunmehr der Schaft des Stifts 14 an der Sollbruchnut 46 ab, womit das Setzen das Befestigers 10 beendet ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Ringfläche 50 auch den Hülsenschaft 28 aufgeweitet hat, der die Bohrungen 20, 18 über die von der Ringfläche 50 in verjüngten Abschnitt 34 der Bohrung zurückgelegte Strecke ausfüllt. Die Sperrnut 48 ist zwar nicht zu ihrer maximalen Tiefe, aber über die Breite tief genug ausgefüllt worden, daß sich eine ausreichende Scher­ fläche ergibt, die einer axialen Trennung des Stifts 14 von der Hülse 12 entgegenwirkt.
Es sei weiterhin darauf hingewiesen, daß der Schaftab­ schnitt 54 der Ausgleichshülse 26 in den in den Fig. 2A bis 2C gezeigten Zustand minimaler Griffweite nicht we­ sentlich radial auswärts verformt ist. Bei einigen Ausfüh­ rungen kann ein Stauchen jedoch auch in Zustand minimaler Griffweite vorkommen. Auf jeden Fall wird jedoch beim Be­ festiger 10 der Schaftabschnitt 54 sich bei von der in Fig. 2A-2C gezeigten minimalen zur in Fig. 3A-3C ge­ zeigten maximalen Griffweite zunehmend radial auswärts aus­ beulen. Wie erwähnt, ergibt dieses zunehmende Ausbeulen ei­ ne Änderung der axialen Länge der Hülse 16 und damit den erforderlichen Griffweitenausgleich. Dies ist unmittelbar ersichtlich aus den in den Fig. 3A bis 3C gezeigten Setzen des Befestigers 10 bei maximaler Griffweite.
In den Fig. 3A bis 3C sind denen der Fig. 1 und 2A bis 2C entsprechende Teile mit den gleichen, aber um den Zusatz­ buchstaben "a" ergänzten Bezugszeichen versehen.
Die Fig. 3A bis 3C zeigen den Befestiger 10 in die fluch­ tenden Öffnungen 18a, 20a der Werkstücke 22a, 24a einge­ setzt. Die Summendicke der Werkstücke 22a, 24a bestimmt die maximale Griffweite für den Befestiger 10. In den Fig. 3A bis 3C ist der Befestiger 10 mit den der Darstellung der Fig. 2A bis 2C entsprechenden relativen Strecken d₁ bis d₃ gezeigt; die in den Fig. 3A, 3B gezeigten Zwischenzustände entsprechen also denen der Fig. 2A und 2B. Für den Zustand maximaler Griffweite zeigt die Fig. 3B jedoch den Blindkopf 60 des Befestigers 10 näher an der Blind- bzw. Rückseite des Werkstücks 24a. Die Ausbildung des Blindkopfes 60 ist also abgeschlossen, bevor der Stift 14 die Strecke d₃ zu­ rückgelegt hat. Wie für den Zustand der minimalen Griff­ weite der Fig. 2A bis 2C zeigt die Fig. 3C, daß, wenn der Stift 14 die Strecke d₃ zurückgelegt hat, die Sperrnut 48 etwa ausgefüllt ist und die Sollbruchnut 46 etwa an der Außenfläche des vergrößerten Hülsenkopfes 30 liegt. Gleich­ zeitig ist der Raum zwischen den Bohrungen 18a, 20a und dem Hülsenschaft 28 von der Formringfläche 50 mit Material aus den verjüngten Bohrungsabschnitt 34 ausgefüllt worden. Die Ausgleichshülse 16 nimmt nun jedoch den Griffweiten­ unterschied auf.
Während also der Stift 14 in die endgültige Lage läuft, beult der Schaftabschnitt 54 der Ausgleichshülse 16 sich radial auswärts aus, so daß die Hülsenlänge sich ändert, wie in Fig. 3C mit der Stauchung 64 gezeigt. Diese Verfor­ mung bzw. Stauchung (und die entsprechende Längenänderung) setzt sich fort, wobei sich die Sperrnut 48 mit Material der Schulter 36 und der angrenzenden Hülsenwandung im we­ sentlichen ausfüllt. Die Sperrnut 48 ist daher im wesent­ lichen ausgefüllt, wenn die Führungs- und Anschlagringfläche 44 sich an die flache Anschlagfläche 59 des Ambosses 55 anlegt, eine weitere Stiftbewegung unmöglich wird und der Schaft des Stifts 14 an der Sollbruchnut 46 nahe dem äuße­ ren Ende des Hülsenkopfes 30 abreißt, wie allgemein in Fig. 3C dargestellt. Wie erwähnt, legt der Stift 14 unabhängig von der Griffweite die gleiche relative Gesamtentfernung d₃ zu­ rück.
Die Ausgleichshülse 16 ist so ausgeführt, daß die Flansche 52 fest genug sind, um in die Bohrung 32 des Hülsenschafts 28 einzudringen. Weiterhin sind die Flansche 52 fest und/oder steif genug, um bei der Bewegung in der Bohrung 32 sich nicht zu stark zu verformen. Gleichzeitig ist die Festig­ keit des Schaftabschnitts 54 so angesetzt, daß bei den Kräften, die erforderlich sind, um in die Hülsenbohrung 32 einzudringen und den tulpenförmigen Blindkopf 60 aus zu­ bilden, der Schaftabschnitt sich nicht wesentlich verformt bzw. gestaucht wird. In dieser Hinsicht unterstützt das Abscheren des Rings 62 das Eindringen, ohne daß sich eine zu hohe Gegenkraft aufbaut. Der Schaftabschnitt 54 wird sich jedoch nach dem Eindringen und unter einer Belastung verformen, die erheblich niedriger ist als die, bei der der Abriß an der Sollbruchnut 46 erfolgt, so daß der Stift nicht verfrüht abreißen kann.
Wie sich aus der Funktionsweise des Befestigers entspre­ chend der Darstellung in den Fig. 2A-2C und 3A-3C ergibt, drückt, während die Ausgleichshülse 16 in die Boh­ rung 32 in Schaftabschnitt 28 einfährt, ihre tulpenförmige Aufweitung das hintere Werkstück 24 (24a) auf das vordere Werkstück 22 (22a) und sichert damit einen guten Zusammen­ zug ("pull together"). Da weiterhin der Hülsenschaft 28 sich radial auswärts über den eindringenden Flansch 52 be­ wegt (der seine Integrität im wesentlichen beibehält), ent­ steht eine größere Fläche auf dem Blindkopf 60, der sich an die Blind- bzw. Rückseite des Werkstücks 24 (24a) anlegt. Es werden so nicht nur die Werkstücke 22, 24 (22a, 24a) aufeinandergezogen; diese größere Fläche des Blindkopfes 60 verbessert auch die Zugfestigkeit der resultierenden Ver­ bindung.
Es sei darauf verwiesen, daß bei dem dargestellten Aufbau des Befestigers 10 es nicht nötig ist, sich auf den Draht­ auszug ("wire drawing") des Stifts 14 zu verlassen, um einen Ausgleich für unterschiedliche Griffweiten zu erreichen. Wie dargestellt, sitzt die Hülse 12 mit Spiel in den Öff­ nungen 18, 20 (18a, 20a) der Werkstücke 22, 24 (22a, 24a). Dieses Spiel kann zwischen einem satten Sitz ("snug fit") bis zu einen gewählten maximalen Spiel reichen; wie erkenn­ bar werden wird, ist die Sperrnut 48 mit einem vorbestimm­ ten Volumen ausgeführt, um Unterschiede der geforderten Loch­ füllung (Spiel) aufzufangen, aber auch eine ausreichende Versperrung des Stifts 14 mit der Hülse 12 zu gewährleisten.
Weiterhin ist die Formringfläche 50 mit einer Fläche 66 ausgeführt, die allgemein quer zur Achse des Stifts 14 verläuft. Die radial äußere Kante 68 der Fläche 66 (Fig. 1) ist mit einem ausreichend großen Radius gerundet, daß ein Abscheren des Materials von der Sperrschulter 36 und dem angrenzenden Bohrungsteil radial einwärts zum Füllen der Sperrnut 48 und/oder auswärts zum Füllen der Bohrung ver­ mieden ist. Entsprechend ist die gegenüberliegende Fläche 67 auf dem Anschlagabschnitt 44 schwach gerundet; sie bildet mit der Fläche 66 eine Sperrnut mit verhältnismäßig großer effektiver Breite, die einer Trennung des Stifts 14 von der Hülse 12 entgegenwirkt.
Die relativen Härten der Ausgleichshülse 16 und der Hülse 12 lassen sich ebenso wie die erforderliche Geometrie so wählen, daß die oben beschriebene Arbeitsweise möglich wird. In einer Ausführungsform eines allgemein entsprechend der Darstellung in den Zeichnungen ausgeführten Befestigers 10 war der Stift aus Stahl einer Härte von RC 48-52, die Hülse 12 aus Aluminium der US-Normart 5056 mit einer Härte von RC 38 und die Ausgleichshülse 16 aus Kohlenstoffstahl mit einer Härte von RB 90-94 hergestellt.
Die Ausgleichshülse kann auch in unterschiedlicher Gestalt vorliegen. Beispielsweise kann der Flansch 52 am Stift­ kopf 40 entfallen; beim Aufsetzen muß die Ausgleichshülse dann in die richtige Richtung gedreht werden, damit der verbleibende Flansch (beispielsweise 52) am Hülsenschaft 28 liegt. Andere Ausführungsformen der Ausgleichshülse sind in den Fig. 4-6 gezeigt, in denen die der Fig. 1 entspre­ chenden Teile mit den gleichen, aber um die Zusatzbuchsta­ ben "b", "c" bzw. "d" ergänzten Bezugszahlen bezeichnet sind.
So zeigt die Fig. 4 eine Ausgleichshülse 16b mit Ringflan­ schen 52b an beiden Enden, die vom Schaftabschnitt 54b aus radial einwärts vorstehen. Eine Verformung bzw. Stau­ chung erfolgt hier im Schaftabschnitt 54b.
Wie in Fig. 5 gezeigt, kann eine Hülse 16c mit durchgehend konstantem Querschnitt ausgeführt sein; der Mittelteil 54c wird dann aber weichgeglüht, um eine radiale Verformung bzw. Stauchung zu erleichtern.
Die Fig. 6 zeigt eine Abänderung der in Fig. 4 gezeigten Hülse; diese Ausgleichshülse 16d ist mit nur einen Ring­ flansch 52d ausgeführt, der an einem Ende des Schaftab­ schnitts 54d aus radial einwärts vorsteht. In dieser Aus­ führungsform ist das Flanschende der Hülse auf das gegenüber­ liegende Ende des Hülsenschafts 28 aufgesetzt.
Wie bereits erwähnt, durchfährt der Stift 14 innerhalb des gesamten Griffweitenbereichs, d. h. vom Minimum bis zum Maximum desselben relativ zur Hülse 12 im wesentlichen die gleiche Strecke d₃. Ebenso durchläuft die Formringfläche 50 vom Punkt des Anliegens an der Sperrschulter 36 aus innerhalb des verjüngten Bohrungsabschnitts 32 der Hülse über den gesamten Griffweitenbereich die gleiche Strecke. Die zum Ausfüllen der Bohrung und der Sperrnut 48 verfügba­ re Materialmenge ist also etwa konstant. Das verfügbare Hülsenmaterial muß jedoch ausreichen, um die Bohrungsfül­ lung bei maximalem Spiel zwischen dem Hülsenschaft 28 und den Werkstücköffnungen 18, 20, 18a, 20a zu gewährleisten, und gleichzeitig die Sperrung in der Sperrnut 48 bewirken. Andererseits sollte bei minimalem Spiel das Volumen der Sperrnut 48 ausreichen, um einen größeren Anteil des umge­ drückten Hülsenmaterials aufzunehmen; ist dieses letztere Volumen zu klein und ist die Nut 48 ausgefüllt, bevor der Stift 14 seine endgültige Sollage erreicht hat, kann der Stift an der Sollbruchnut 46 an einer Stelle reißen, die noch zu weit in der Hülse 12 liegt. Erfindungsgemäß wird die Sperrnut 48 mit so großem Volumen ausgeführt, daß die­ se als Ausgleichsbehälter wirkt, der die Unterschiede zwischen dem maximalen und dem minimalen Spiel (bzw. zwi­ schen den Bohrungsausfüllbedingungen) auffängt, aber eine gute Sperrung zwischen dem Stift 14 und der Hülse 12 er­ gibt. Hierzu sei darauf verwiesen, daß die Sperrnut 48 (entsprechend dem Abstand der Flächen 66, 67) ziemlich breit ist, so daß das in diese Nut eingedrückte Material eine erhebliche Scherfläche bildet, infolge der der Stift 14 nur mit Schwierigkeiten aus der Hülse 12 herausgedrückt werden kann. Die Tiefe der Nut 48 kann so gewählt werden, daß sich das gewünschte Volumen ergibt, während der Wider­ stand gegen einen Stiftabriß oder eine wesentliche Verfor­ mung vor dem gewünschten Abriß in der Sollbruchnut 46 aus­ reicht.
In einer Ausführungsform eines Befestigers 10 mit der Nenngröße 5/32 wurden der Stift 14 und die Hülse 12 mit folgenden Abmessungen ausgeführt:
Stift 14:
Schaftabschnitt 38 2,692 mm (0,106′′) Durchmesser
Formringfläche 50 2,743 mm (0,108′′) Durchmesser
Sperrnut 48 2,007 mm (0,079′′) Durchmesser
0,787 mm (0,031′′) Breite
Anschlagringfläche 44 2,413 mm (0,095′′) Durchmesser
Hülse 12: @ Schaftbohrung 32 2,718 mm (0,107′′) Durchmesser
Bohrungsabschnitt 34 2,464 mm (0,097′′) Durchmesser
Schaft 28 4,013 mm (0,158′′) Durchmesser
Auflagefläche 61 5,080 mm (0,200′′) Durchmesser
Werkstücke 22, 24: @ Gesamtspiel zwischen den Öffnungen 18, 20 und dem Schaft 28 @ min. 0,025 mm (0,001′′) @ max. 0,127 mm (0,005′′)
Diese Vorratskammerfunktion der Sperrnut 48 ist in der Fig. 7 und 8 dargestellt, in denen wiederum denen der Fig. 1 entsprechende Teile mit den gleichen, aber um den Zusatz­ buchstaben "e" bzw. "f" ergänzten Bezugszeichen gekenn­ zeichnet sind.
Die Fig. 7 zeigt so den Befestiger 10e zum Festlegen der Werkstücke 22e, 24e mit den Öffnungen 18e bzw. 20e mit maximalen Spiel zum Hülsenschaft 28e. Während die Formring­ fläche 50e den Hülsenschaft 28e aufgeweitet hat, um die Öffnungen 18e, 20e mit dem Hülsenmaterial des verjüngten Bohrungsabschnitts 34e auszufüllen, ist noch genug Hülsen­ material vorhanden, um die Sperrnut 48e über ihre gesamte Breite zu füllen. In Fall maximalen Spiels wird daher die Sperrnut 48e im wesentlichen über ihre gesamte Breite aus­ gefüllt, während mit ihrer Tiefe noch zusätzliches Volumen vorhanden ist. Die einer Trennung der Hülse vom Stift ent­ gegenwirkende effektive Scherfläche ist also von der Breite der Sperrnut 48e bestimmt. Es sei darauf verwiesen, daß die Nut 48e bis etwa zur Hälfte ihrer Tiefe ausgefüllt worden ist.
In der Fig. 8 dient der Befestiger 10f zum Festlegen der Werkstücke 22f, 24f mit den Öffnungen 18f bzw. 20f bei minimalen Spiel zum Hülsenschaft 28f. Hier wird die Sperr­ nut 48f mit den überschüssigen Material der Hülse nach de­ ren Ausdehnung in den Öffnungen 18f, 20f im wesentlichen vollständig ausgefüllt. In der Lage, in der die Sperrnut 48f vollständig ausgefüllt ist, befindet der Stift 14f sich auch in der Sollage für den Abriß an der Sollbruchnut 46f, d. h. nachdem die Auflagefläche 44f sich an den Amboß (bei­ spielsweise 55) des Setzwerkzeugs angelegt hat. Dabei braucht in Fall minimalen Spiels die Sperrnut 48f nicht voll­ ständig ausgefüllt zu sein; falls dies dennoch der Fall sein sollte, dann in derjenigen Stellung des Stifts 14f, in der dieser seine Bewegungsstrecke im wesentlichen voll­ ständig zurückgelegt und die zum Abriß erforderliche Lage erreicht hat.
Während-das Hülsenmaterial für die Versperrung in der Nut 48e für den Fall maximalen Spiels (Fig. 7) diese nicht zu deren voller Tiefe füllt, hält es den Stift 14e in wesent­ lichen ebenso wirkungsvoll fest wie bei der vollständigeren Ausfüllung der Nut, die in Fig. 8 gezeigt ist, da die ef­ fektive Scherfläche beim maximalen und minimalen Spiel im wesentlichen gleich ist.
Indem man eine Sperrnut 48 erheblicher Breite und Aufnahme­ kapazität vorsieht, kann diese ein großes Volumen an über­ schüssigen Hülsenmaterial zum Ausfüllen der Bohrungen und zur Ausbildung der Sperrung aufnehmen. Gleichzeitig ver­ bessert die erhebliche Breite die Rückhaltwirkung auf den Stift, da die resultierende Scherfläche verhältnismäßig groß ist. Die verhältnismäßig große Breite erlaubt auch ohne eine zu tiefe Nut das gewünschte Volumen zu erreichen; die Nut kann also im Verhältnis zur Sollbruchnut 46 verhältnismäßig flach ausgeführt werden.
Aus den Fig. 2A bis 2C ist zu ersehen, daß der Niet 10 beim Griffweitenminimum der Werkstücke 11, 13 eine Lochausfül­ lung über eine erhebliche Länge der Öffnungen 18, 20 bietet. Die Lochausfüllung zwischen den Außenflächen der Werkstücke 22, 24 erstreckt sich bei minimaler Griffweite über min­ destens etwa die Hälfte der Summendicke der Werkstücke. Es sei erneut darauf verwiesen, daß das Material für sowohl die Bohrungsausfüllung als auch das Ausbilden der Sperrung von Schaft 28 der Hülse 12 geliefert wird.
Für den oben bereits erwähnten Befestiger 10 mit der Nenn­ größe 5/32′′ beträgt die Breite der Sperrnut 48 etwa ein Drittel des Durchmessers. Weiterhin können die Lochfüllung und das Ausbilden der Sperrung über mindestens etwa ein Drittel bis zur Hälfte der Gesamtbewegungsstrecke des Stifts erfolgen, und die Breite der Sperrnut 48 beträgt etwa ein Drittel der ausgefüllten Lochlänge. Diese Verhältnisse än­ dern sich jedoch mit der Größe des Befestigers.
In einigen Fällen kann es erwünscht sein, daß die Anschlag­ ringfläche 44 innerhalb des Hülsenkopfes 30 anliegt, damit dort der Stiftabriß erfolgt. Dies läßt sich mit den abge­ änderten Aufbau erreichen, den die Fig. 9 zeigt, in der denen der Fig. 1 entsprechende Teile mit den gleichen, aber um den Zusatzbuchstaben "g" ergänzten Bezugszeichen bezeich­ net sind.
In der Fig. 9 ist beim (nur teilweise gezeigten) Befestiger 10g die Hülse 12g mit einer Senkbohrung 70 im Hülsenkopf 30g am äußeren Ende des verjüngten Bohrungsabschnitts 34g ausgeführt. Der Anboß 55g des Setzwerkzeugs 53g ist mit einem vorstehenden Ring 72 ausgeführt, der in die Senkbohrung 70 paßt. Auf diese Weise legt der Abschnitt 44g auf dem Stift 14g sich an den Ring 72 bereits innerhalb des Bohrungs­ abschnitts 34g an, so daß der Abriß an der Sollbruchnut 46g bereits innerhalb des Hülsenkopfes 30g erfolgt.
Während weiterhin der Amboß 55 mit einer ebenen Außen­ fläche 59 dargestellt ist, an die der Abschnitt 44 sich anlegt, um den Stift 14 zum Stillstand zu bringen, läßt sich dies auch mit einem herkömmlichen Amboß sowie einer separaten flachen Ringscheibe o. dgl. erreichen; diese Scheibe wäre dann Teil des Befestigers 10 und dahingehend angepaßt, daß sie sich an die Anlagefläche 61 des Hülsen­ kopfes anlegt; sie würde einen kleineren Innendurchmesser als die Anschlagringfläche 44 haben, so daß diese sich an sie anlegen und die Bewegung des Stiftes 14 aufhalten kann.

Claims (18)

1. Blindbefestiger (10) zum Festlegen einer Vielzahl von Werkstücken (22, 24) einer Summendicke zwischen einem vorgewählten Minimum und einem vorgewählten Maximum, wobei die Differenz zwischen dem Minimum und dem Maximum den Griffweitenbereich des Befestigers darstellt, mit
  • - einer hohlen Hülse (12) mit einer Durchgangsbohrung, einem Schaftabschnitt (28) sowie einem vergrößerten Hülsenkopf (30) an einem Ende,
  • - mit einem Stift (14) mit einem Schaftabschnitt (38) und einem vergrößerten Kopf (40), wobei der Schaftabschnitt (38) des Stiftes in der Hülsenbohrung in eine Stellung bringbar ist, in der der Stiftkopf (40) an dem dem Hülsenkopf (30) entgegengesetzten Ende des Hülsenschaftabschnitts (28) liegt, wobei weiterhin der Stift (14) relativ zum Hülsenschaftabschnitt (28) bewegbar ist und diesen zu einem Blindkopf (60) entgegengesetzt dem Hülsenkopf (30) verformen kann, wenn eine relative Axialkraft zwischen dem Stift (14) und der Hülse (12) aufgebracht wird, wobei der Stiftschaftabschnitt (38) weiterhin an einer vorgewählten Stelle eine Sollbruchnut (46) enthält, so daß die Sollbruchnut (46), wenn der Blindkopf ausgebildet wird, bei unterschiedlichen Werkstückdicken innerhalb des Griffweitenbereichs im allgemeinen Bereich des Hülsenkopfs (30) liegt,
  • - mit einer Griffweiten-Ausgleichseinrichtung (16; 16b; 16c; 16d) zwischen dem Stiftkopf (40) und dem entgegengesetzten Ende des Hülsenschafts (28), die aus dem Hülsenschaft (28) den Blindkopf (60) ausbildet und die Sollbruchnut (46, 46e; 46f; 46g) bei ausgebildetem Blindkopf (60) in den erwähnten allgemeinen Bereich des Hülsenkopfes (30) bringt, wobei sich die Griffweiten- Ausgleichseinrichtung (16; 16b; 16c; 16d) innerhalb der Bohrung der Hülse (12; 12e; 12f) bewegt, um den Blindkopf (60; 60e; 60f) auszubilden und - wenn überhaupt - von der minimalen zur maximalen Dicke radial zunehmend stark verformt wird, so daß eine größere radiale Verformung der Ausgleichseinrichtung (16; 16b; 16c; 16d) zur Ausbildung eines Blindkopfes größeren Durchmessers aus dem angrenzenden Hülsenteil führt, um die in Folge der größeren Werkstückdicke geringere axiale Länge des Blindkopfes auszugleichen, wobei die Griffweitenausgleichseinrichtung (16; 16b; 16c; 16d) allgemein rohrförmig ausgebildet ist und einen Teil (54; 54b; 54c; 54d) hat, der die radiale Verformung erlaubt, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Verformung ein radial auswärts gerichtetes Ausbeulen durch Stauchung dieses rohrförmigen Abschnitts (54; 54b; 54c; 54d) ist (Fig. 1, 4, 5 oder 6).
2. Befestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Griffweiten-Ausgleichseinrichtung (16; 16b; 16c; 16d) mit einem Ende (52) an das dem Hülsenkopf (30; 30e; 30f) entgegengesetzten Ende der Hülse (12; 12e; 12f) anliegt und sich der radial sich verformende Teil (54; 54b; 54c; 54d) an dem einen Ende (52) anschließt.
3. Befestiger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Griffweiten-Ausgleichseinrichtung (16; 16b; 16c; 16d) Flansche (52, 52b, 52c) angeordnet sind.
4. Befestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (52b) vom Abschnitt (54b) verringerten Querschnitts aus radial auswärts vorsteht.
5. Befestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (52b) von dem Abschnitt (54d) verringerten Querschnitts aus radial einwärts vorsteht.
6. Befestiger nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (16, 16b, 16c) symmetrisch aufgebaut und am dem Flansch (52, 52b) entgegengesetzten Ende ein weiterer Flansch (52, 52b) angeordnet ist.
7. Befestiger nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der sich radial verformende Abschnitt (54; 54b; 54c; 54d) der Griffweiten-Ausgleichseinrichtung (16; 16b; 16c; 16d) eine geringere Wandstärke als die anderen Teile derselben aufweist.
8. Befestiger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Element (16; 16b; 16c; 16d) zur radialen Verformung einen weicher ausgeführten Teil (54c) aufweist.
9. Befestiger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Griffweiten-Ausgleichseinrichtung (16; 16b, 16c; 16d) einen Materialring (62) aus der Wandung des Hülsenschaftes (28) heraustrennen kann, um die Bewegungen der Bohrung der Hülse (12; 12e; 12f) zu erleichtern.
10. Blindbefestiger nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß der Hülsenschaftabschnitt (28) in fluchtende Öffnungen der Werkstücke mit minimalem bis maximalem Spiel einsetzbar ist,
  • - daß der Stift (14; 14e; 14f) eine Formringfläche (50) mit vergrößertem Durchmesser aufweist,
  • - daß die Bohrung der Hülse (12; 12e; 12f) einen eine Sperrung bildenden Bohrungsabschnitt (34) im wesentlichen innerhalb des Schaftabschnitts (28) aufweist, der in vorgewähltem Eingriff mit der Formringfläche (50) tritt, wobei eine Sperrnut (48) im Stift (14, 14e, 14f) direkt an die Formringfläche (50) anschließt, wobei eine Sperrnut (48) im Stift (14; 14e; 14f) allgemein unmittelbar an der Formringfläche (50) vorgesehen ist,
  • - daß die Formringfläche (50) in dem die Sperrung bildenden Bohrungsabschnitt (34) bewegbar ist, um den Hülsenschaft (28) aufzuweiten und so den Spielraum zu den fluchtenden Öffnungen auszufüllen und überschüssiges Material in die Sperrnut (48) zu drücken, so daß der Stift (14; 14e; 14f) mit der Hülse (12; 12e; 12f) versperrt wird, und
  • - daß die Sperrnut (48) mit einer erheblichen Breite und einer vorgewählten Tiefe ausgeführt ist, um eine gewünschtes Volumen herzustellen, so daß bei maximalem Spiel die Sperrnut (48) über deren gesamte Breite, aber nicht zu ihrer gesamten Tiefe gefüllt wird und bei minimalem Spiel das überschüssige Material allgemein nicht das gewünschte Volumen übersteigt, wenn der Stift (14; 14e; 14f) in eine Stellung gelangt ist, in der die Sollbruchnut (46; 46e; 46f; 46g) die vorgewählte Lage erreicht hat.
11. Blindbefestiger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der die Sperrung bildende Bohrungsabschnitt (34) einen durch den Hülsenschaft (28) verlaufenden Bohrungsteil (34) verringerten Druchmessers aufweist, der in einen Bohrungsteil (32) größeren Durchmessers übergeht und in dem Hülsenschaft (28) vom Hülsenkopf (30; 30e; 30f) bis zu einer etwa der minimalen Dicke entsprechenden Stelle verläuft, und daß der Übergang vom die Sperrung bildenden Bohrungsabschnitt (34) zum aufgeweiteten Bohrungsabschnitt (32) eine Sperrschulter (36) bildet.
12. Befestiger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (14; 14e; 14f) eine Führungsringfläche (44) mit einem solchen Durchmesser aufweist, daß sie satt in den die Sperrung bildenden Bohrungsabschnitt (34) paßt, wobei die Formringfläche (50) einen Durchmesser hat, daß sie satt in den aufgeweiteten Bohrungsabschnitt (32) paßt, und daß die Führungsringfläche (44) die Formringfläche (50) bei der Bewegung im aufgeweiteten Bohrungsteil (32) bis zum Anlegen der Sperrschulter (36) und zum Eingriff mit dem die Sperrung bildenden Bohrungsabschnitt (34) ausrichtet und führt.
13. Blindbefestiger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere (nachlaufende) Fläche der Führungsringfläche (44) das vordere Ende der Sperrnut (48) bildet.
14. Blindbefestiger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsringfläche (44) eine vordere (führende) Fläche aufweist, die einen Anschlag für den Stift (14; 14e; 14f) bildet und dessen weitere Bewegung verhindert, wenn die Sollbruchnut (46) die vorgewählte Lage erreicht hat.
15. Blindbefestiger nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine in einer Entfernung vom Hülsenkopf (30; 30e; 30f) entfernte, in der Durchgangsbohrung gelegene Anschlagseinrichtung, die sich in einer vorgewählten Entfernung innerhalb des Hülsenkopfes (30; 30e; 30f) an die vordere Anschlagfläche anlegt.
16. Blindbefestiger nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Formringfläche (50) im die Sperrung bildenden Bohrungsteil (34) eine Strecke von etwa mindestens der Hälfte der minimalen Dicke der Werkstücke (22; 24; 22a; 24a) zurücklegen kann.
17. Blindbefestiger nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Formringfläche (50) mit dem die Sperre bildenden Bohrungsteil (34) über eine Strecke von mindestens etwa einem Drittel bis zur Hälfte der Bewegungsstrecke des Stifts (14; 14e; 14f) relativ zur Hülse (12; 12e, 12f) in Eingriff treten kann, um die Sollbruchnut (46) in die vorbestimmte Lage zu bringen.
18. Blindbefestiger nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrnut (48) eine Breite aufweist von etwa einem Drittel der Länge des die Sperrung bildenden Bohrungsteils (34), wenn er im Eingriff mit der Formringfläche (50) steht.
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