DE3542581A1

DE3542581A1 - Blind-befestigungselement

Info

Publication number: DE3542581A1
Application number: DE19853542581
Authority: DE
Inventors: Harvey Philip Stevenage Hertfordshire Jeal
Original assignee: Avdel Ltd
Current assignee: Avdel UK Ltd
Priority date: 1984-12-04
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1986-06-05
Also published as: FR2574136B1; JPS61136009A; IT8548846A0; FR2574136A1; GB8430516D0; AU5072085A; IT1183015B

Description

P.. 30 3

Avdel Limited,

Mundells, Welwyn Garden City, Hertfordshire, Großbritannien

Blind-Befestigungselement

Die Erfindung betrifft ein Blind-Befestigungselement, welches insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, dazu geeignet ist, mit Öffnungen versehene Glieder eines Werkstückes miteinander zu verbinden, wobei das Glied auf der blinden Seite aus weichem oder zerbrechlichem Material ist, welches nicht in der Lage ist, hohen örtlichen Belastungen zu widerstehen.

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Befestigungselement einer im allgemeinen konventionellen Gattung, welches einen mit einem Kopf versehenen Körper mit einer abgeschrägten Nase und eine rohrförmige Hülse umfaßt und welches dadurch gesetzt werden kann, daß die Hülse über die Nase des Körpers gezwungen wird, so daß die Hülse radial expandiert wird, wobei die expandierte Hülse am Körper befestigt ist und einen Blindkopf darstellt, welcher mit dem mit dem Kopf versehenen Körper zusammenwirken kann, um mit Öffnungen versehene Glieder eines Werkstückes miteinander zu verbinden.

Solche Befestigungselemente umfassen üblicherweise einen mit einem Schraubengewinde und einem Kopf versehenen Bolzen, der gewindemäßig in einer mit einem Schraubengewinde versehenen axialen Bohrung des Körpers in Eingriff steht und der bei Rotation relativ zum Körper gezwungen wird, sich entlang seiner Achse zu bewegen, so daß der Kopf des Bolzens sich zum Körper hin bewegt und die rohrförmige Hülse über die abgeschrägte Nase zwingt, wodurch die Hülse expandiert wird und auf diese Weise

den Blindkopf bildet und die expandierte Hülse am Körper befestigt.

Bei einigen Befestigungselementen dieses konventionellen Typs wird ein vorauseilender Abschnitt der Hülse, der über die Nase des Körpers hinweg geht, expandiert, so daß sein Innendurchmesser genauso groß wie oder nicht nennenswert größer wird als der maximale Außendurchmesser desjenigen Teils des Körpers, der in die Hülse eingedrungen ist. Der Außendurchmesser des so gebildeten Blindkopfes ist daher im allgemeinen nicht größer als der Maximaldurchmesser des Teiles des Körpers innerhalb der Hülse zusätzlich der zweifachen Dicke der expandierten Wandung der Hülse. Folglich kommt ein solcher Blindkopf mit dem Werkstück unvermeidlich im Kantenbereich unmittelbar angrenzend an die Öffnung in Eingriff, durch welche sich das Befestigungselement erstreckt, und daher übt ein solcher Blindkopf auf der blinden Seite des Gliedes des Werkstückes eines lokale Beanspruchung aus, die bei weichen oder zerbrechlichen Materialien eine Beschädigung des auf der blinden Seite gelegenen Gliedes bewirken kann. Es ist daher vorgeschlagen worden, den Bereich zu vergrößern, über welchen der Blindkopf mit der blinden Seite des Gliedes des Werkstückes in Eingriff steht, so daß die von der Hülse auf die blinde Seite des Gliedes aufgebrachte Kraft über einen größeren Bereich des Werkstückes verteilt wird, so daß auf diese Weise eine übermäßige lokale Beanspruchung des Werkstückes im Bereich der Öffnung vermieden wird.

Nichtsdestoweniger sind konventionelle Befestigungselemente, die dieses Problem zu vermeiden suchen, so gebaut, daß sie nach wie vor das Werkstück im Bereich unmittelbar angrenzend an die Öffnung, durch die hindurch sich das Befestigungselement erstreckt, wesentlich belasten und obwohl die Gesamtbelastung über eine relativ große Fläche verteilt ist, eine Beschädigung des Werkstückes bewirken können, nachdem die Kraft auf das Gebiet un-

mittelbar angrenzend an die Öffnung übertragen wird.

In der parallelen britischen Patentanmeldung 84 OO 345 der Anmelderin ist ein dreistückiges Blind-Befestigungselement der hier in Rede stehenden allgemeinen Gattung offenbart, wobei die Nase so ausgebildet ist, daß die Hülse veranlaßt wird, auf einen Innendurchmesser zu expandieren, der deutlich größer ist als der Außendurchmesser desjenigen Teiles des Körpers, über den sie geführt wird, so daß das vorauseilende Ende der Hülse mit der blinden Seite des Gliedes des Werkstückes in einen Bereich in Eingriff kommen wird, welcher von der Öffnung radial beabstandet ist, und nicht etwa in einen Bereich unmittelbar anschließend an die Öffnung. Nichtsdestotrotz kommt bei diesem Befestigungselement die Hülse mit dem auf der blinden Seite gelegenen Glied des Werkstückes über eine Fläche in Eingriff, die nicht größer ist als die Querschnittsfläche der Wandung der Hülse, so daß das auf der blinden Seite gelegene Glied nach wie vor einer ziemlich hohen lokalen Beanspruchung unterliegt, jedoch in einem von dem Kantenbereich der Öffnung radial beabstandeten Gebiet.

Die Anmälderin hat nun ein Befestigungselement der in Rede stehenden allgemeinen Gattung geschaffen, bei dem die Hülse und die Nase des Körpers so geformt sind, daß die Ausbildung eines Blindkopfes bewirkt wird, der den größten Teil seiner Klemmkraft auf dem auf der blinden Seite gelegenen Glied des Werkstückes in einem Bereich anwendet, der vom Körper des Befestigungselements deutlich beabstandet ist und durch den die Klemmkraft über eine Fläche verteilt werden kann, die wesentlich größer ist als die Querschnittsfläche der Wandung der Hülse.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein dreistückiges Blind-Befestigungselement der in Rede stehenden Gattung vorgesehen, bei dem ein Endabschnitt der rohrförmigen Hülse nahe dem führenden Ende der Hülse, welches während

des Setzens des Befestigungselementes von der Nase des Körpers zuerst betreten wird, eine dünnere Wandung und einen größeren Innendurchmesser aufweist als die Wandung bzw. der innere Durchmesser eines dickwandigen Abschnittes der Hülse, der vom führenden Ende um den dünnwandigen Abschnitt beabstandet ist, wobei die Hülse zwischen dem dickwandigen und dem dünnwandigen Abschnitt eine Schulter aufweist und der Neigungswinkel derjenigen äußeren Oberfläche der Nase des Körpers, welche die Expansion der Hülse bewirkt, zum Ende des Körpers hin so zunimmt, daß, wenn die Hülse über die Nase gezwungen wird, so daß der dickwandige Abschnitt der Hülse jenseits der Nase gelangt, der dickwandige Abschnitt von seinem führenden Ende progressiv zu einem Innendurchmesser expandiert wird, der deutlich größer ist als der Maximaldurchmesser der Nase, wodurch der dünnwandige Abschnitt zu einer im wesentlichen flachen ringförmigen Form reorientiert wird, in der seine äußere Oberfläche quer und im wesentlichen unter rechten Winkeln zu der Achse des Befestigungselementes zu liegen kommt.

Die Hülse kann eine im wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche aufweisen.

Die Schulter zwischen dem dickwandigen Abschnitt und dem dünnwandigen Abschnitt kann im wesentlichen rechteckig sein.

Die axiale Länge des dünnwandigen Abschnittes kann so sein, daß nach Expansion der Hülse der dünnwandige Abschnitt innerhalb des radialen Abstandes zwischen seinem Befestigungspunkt am dickwandigen Abschnitt und dem Zapfen untergebracht werden kann.

Die axiale Länge des dünnwandigen kann zwischen dem einfachen und dem dreifachen der Wanddicke des dickwandigen Abschnittes betragen. Vorzugsweise ist die Länge des dünnwandigen Abschnittes größer als die Wandungsdicke

des dickwandigen Abschnittes, und besonders vorteilhaft ist sie ungefähr zweimal so groß wie die Wanddicke des dickwandigen Abschnittes.

Die Wanddicke des dünnwandigen Abschnittes kann zwischen einem Achtel und einem Viertel der Wanddicke des dickwandigen Abschnittes betragen.

Der dünnwandige Abschnitt kann einen konstanten Durchmesser über seine gesamte Länge aufweisen.

Der Neigungswinkel der Abschrägung der Nase kann zum Kopf des Körpers hin über eine kontinuierliche konkave Kurve zunehmen. Die Kurve kann ein Kreisbogen sein. Der Durchmesser der Nase kann progressiv zu einem Durchmesser abnehmen, der geringfügig größer ist als der Durchmesser der Bohrung der Mutter.

Die in Längsrichtung gesehene Krümmung der Oberfläche der Nase kann so sein, daß eine an der Kurve an dem Punkt, an dem die Nase den zylindrischen Zapfen trifft, anliegende Tangente einen Winkel von 30 bis 90 mit der Achse der Mutter bildet. Dieser Winkel kann zweck-

mäßigerweise 35 sein.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes

Befestigungselement, der im Querschnitt ein Werkstück zeigt, in welches das Befestigungselement gesetzt werden soll, und

Fig. 2,
3, 4,
5, 6
und 7 Teilansichten ähnlich Fig. 1, die aufeinanderföl-

gende Stufen beim Setzen des Befestigungselementes im Werkstück zeigen.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen.. Ein Blind-Befestigungselement 10 umfaßt drei Stücke und ist so ausgebildet, daß es durch Rotation eines Stückes relativ zu einem anderen gesetzt werden kann. Das Befestigungselement 10 umfaßt einen rohrförmigen Körper 12, welcher eine Mutter darstellt, einen Bolzen 14 und eine expandierbare Hülse 16.

Die Mutter 12 umfaßt einen länglichen zylindrischen Zapfen 18, einen vergrößerten sechseckigen Kopf 20 an einem Ende des Zapfens und eine Nase 22 an dem vom Kopf 20 entfernt liegenden Ende des Zapfens. Die Nase 22 ist weg vom Kopf 20 zu einem kleineren Durchmesser abgeschrägt. Die Mutter weist eine mit einem Schraubengewinde versehene Bohrung 24 auf, welche sich in axialer Richtung durch den Kopf, den Zapfen und die Nase erstreckt.

Der Bolzen 14 umfaßt einen länglichen Schaft 30 und einen verbreiterten Kopf 32 an einem Ende des Schaftes. Der Schaft 30 ist mit einem Gewinde versehen, um mit dem Gewinde der Bohrung 24 der Mutter 12 in Eingriff zu kommen und ist länger als die kombinierte Länge der Mutter 12 und der Hülse 16. Der Kopf 32 des Bolzens weist im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Zapfen 18 der Mutter auf. Der Schaft 30 des Bolzens weist einen vom Kopf 32 entfernt liegenden Schwanzabschnitt 36 auf. Der Schwanzabschnitt 36 ist mit einem Paar diametral gegenüberliegender Abflachungen 38 versehen, um das Greifen und Drehen des Bolzens zu ver einfachen, und ist mit dem Rest des Schaftes über eine Sollbruchstelle 34 verbunden, an der der Schaft abbricht, wenn auf ihn ein Drehmoment von vorbestimmter Größe einwirkt, so daß auf diese Weise ermöglicht wird, daß der Schwanzabschnitt 36 vom Rest des Bolzens, welcher als

wesentlicher Teil des gesetzten Befestigungselementes verbleibt, entfernt wird.

Die Hülse 16 ist rohrförmig und weist eine zylindrische äußere Oberfläche auf, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Zapfen 18 der Mutter 12 aufweist, sowie eine abgestufte Bohrung 40, die sich in axialer Richtung über ihre gesamte Länge erstreckt.

Vor Verwendung werden Mutter 12, Bolzen 14 und Hülse 16 zusammengefügt, wobei der Schaft des Bolzens durch die Hülse hindurchgeführt und in dasjenige Ende der Mutter, welches vom sechseckigen Kopf 20 entfernt liegt, eingeschraubt wird, bis der Schwanzabschnitt 36 vom Kopfende der Mutter 12 hervorsteht und die Hülse 16 neben bzw. nahe der abgeschrägten Nase 22 der Mutter gehalten ist. Das zusammengefügte Befestigungselement kann dann in die gegeneinander ausgerichteten Öffnungen 42, 44 der Glieder 46, 48 eines Werkstückes eingeführt werden, deren Glieder aneinander zu befestigen sind, so daß sich der Zapfen durch die Glieder mit dem Kopf 20 an der nahegelegenen Fläche 50 des Werkstückes anschlagend hindurch erstreckt, wobei der Bolzenkopf 32, die Hülse 16, die Nase 22 und ein Teil des Zapfens 18 jenseits der gegenüberliegenden oder blinden Fläche 52 des Werkstückes, welche für den Arbeiter unzugänglich sein kann, hervorstehen.

Das Befestigungselement kann dann gesetzt werden, indem der vorstehende Schwanzabschnitt 36 gegriffen und gedreht wird, so daß der Bolzen relativ zur Mutter rotiert wird und der Bolzenkopf 32 gezwungen wird, sich in axialer Richtung zur Mutter hin zu bewegen, wodurch die Hülse 16 auf und über die Nase 22 der Mutter gezwungen wird, bis die Hülse die Glieder des Werkstückes fest gegen den Kopf 20 der Mutter klemmt. In diesem Zustand steigt das zum Drehen des Bolzens erforderliche Drehmoment abrupt an und ein weiteres Drehen bewirkt daher, daß der Bolzen an der Sollbruckstelle 34 bricht, was es ermöglicht, den

Schwanzabschnitt 36 zu entfernen, während der Rest des Bolzens als integraler Bestandteil des gesetzten Befestigungselementes verbleibt. In Einklang mit der vorliegenden Erfindung sind die Nase 22 der Mutter und die Hülse 16 so geformt, daß, wenn die Hülse über die Nase 22 in Richtung zum Kopf 20 der Mutter hin gezwungen wird, so daß ein Teil der Hülse jenseits der Nase gelangt, ein Teil der Hülse, der jenseits der Nase gelangt, expandiert wird, um einen Blindkopf zu bilden, der mit dem auf der blinden Seite gelegenen Glied 48 des Werkstückes in einen Bereich in Eingriff kommen kann, der einen Durchmesser aufweist, welcher wesentlich größer als derjenige des Zapfens der Mutter ist. Diese Bewegung der Hülse gibt Anlaß zu dem Konzept eines Endes, welches in Bewegungsrichtung "führt" bzw. "vorauseilt".

Es wird insbesondere Bezug genommen auf Fig. 1 der Zeichnung. Die Hülse 16 weist ein vorauseilendes Ende 60 auf, welches beim zusammengebauten Befestigungselement neben der abgeschrägten Nase 22 der Mutter liegt, während das andere Ende der Hülse neben dem Kopf 32 des Bolzens liegt. Wie weiter oben angedeutet, ist die Bohrung 40 der Hülse abgestuft, so daß sie neben dem führenden Ende 60 einen Bereich 62 aufweist, in dem der Durchmesser der Bohrung 40 größer ist als in einem Bereich 64 der Bohrung nahe dem anderen Ende der Hülse. Die Abstufung der Bohrung zwischen den Bereichen von größerem und kleinerem Durchmesser schafft eine im wesentlichen rechteckige Schulter 66, die in axialer Richtung zum vorauseilenden Ende 60 der Hülse weist. Es sei darauf hingewiesen, daß, nachdem die Hülse außen zylindrisch ist, ein Abschnitt 68 der Hülse, der den Bereich 62 der Bohrung umgibt, eine dünnere Wandung als der verbleibende Abschnitt 70 aufweist, der den Bereich 64 mit geringerem Durchmesser der Bohrung umgibt, in welchem die Wandung relativ dick ist.

Während des Setzens des Befestigungselements wird die Hülse über einen Teil ihrer Länge, die sieh vom führenden Ende 60 weg erstreckt, expandiert, so daß der dickwandige Abschnitt 70 glockenförmig wird, wie dies in den Fig. bis 7 dargestellt ist, und, wie dies insbesondere in Fig. 6 dargestellt ist, wird der dünnwandige Abschnitt 68 reorientiert, so daß er sich quer zur Achse des Befestigungselementes und im wesentlichen unter rechten Winkeln hierzu erstreckt, wobei er am vorauseilenden Ende des dickwandigen Abschnittes 70 am Umfang der Schulter 66 befestigt bleibt. Wie insbesondere aus Fig. 6 und 7 erkennbar ist, wurde der Innendurchmesser des vorauseilenden Endes des dickwandigen Abschnittes zu einem Innendurchmesser expandiert, der wesentlich größer ist als der Außendurchmesser des Zapfens 18. Die axiale Länge des dünnwandigen Abschnittes 68 ist daher von einer solchen Länge, daß sie innerhalb des radialen Abstandes zwischen der äußeren Oberfläche des Zapfens 18 und seinem Befestigungspunkt am dickwandigen Abschnitt 70 nach Expansion der Hülse untergebracht werden kann.

Nachdem der zum Unterbringen des reorientierten, dünnwandigen Abschnittes 68 verfügbare Abstand abhängt vom Ausmaß, um das das vorauseilende Ende des dickwandigen Abschnittes 70 von der Nase der Mutter expandiert worden

ist, bevorzugt es die Anmelderin, wenn die axiale Länge des dünnwandigen Abschnittes 68 zwischen dem einfachen und dem dreifachen der Wanddicke des dickwandigen Abschnittes 70 ist, und wenn die Nase der Mutter so geformt ist, daß die Hülse um einen Betrag expandiert wird,

der ausreichend ist, um es zu ermöglichen, daß der reorientierte dünnwandige Abschnitt 68 vorzugsweise mit einem geringfügigen Abstand zwischen seinem vorauseilenden Ende 60 und der äußeren Oberfläche des Zapfens 80 untergebracht wird.Wie dargestellt, ist die axiale Länge ° des dünnwandigen Abschnittes 68 geringfügig größer-als die Wandungsdicke des dickwandigen Abschnittes 70 der Hülse, so daß während des Setzens und nachdem der dickwandige Abschnitt reorientiert worden ist, das voraus-

eilende Ende 60 radial innerhalb der inneren Oberfläche des vorauseilenden Endes des dickwandigen Abschnittes 70 liegt. Die Anmelderin bevorzugt jedoch im allgemeinen, daß die axiale Länge des dünnwandigen Abschnittes annäherungsweise zweimal so groß ist wie die Wandungsdicke des dickwandigen Abschnittes der Hülse. Die Länge des dünnwandigen Abschnittes steht auch im Bezug zu ihrer eigenen Dicke und der Dicke des dickwandigen Abschnittes und auch zum Abschragungswinkel der Nase 22 der Mutter derart, daß die Nase der Mutter mit der radial innenliegenden Oberfläche des dickwandigen Abschnittes an der Schulter 66 so in Eingriff kommt, daß eine Expansion des vorauseilenden Endes des dickwandigen Abschnittes 70 bewirkt wird, ohne zur gleichen Zeit mit der inneren Oberfläche am vorauseilenden Ende 60 des dünnwandigen Abschnittes 68 in Eingriff zu kommen. Zusätzlich sollte die Wanddicke des dünnwandigen Abschnittes nicht größer sein als die halbe Wanddicke des dickwandigen Abschnittes und vorzugsweise wesentlich geringer. Die Anmelderin bevorzugt es, wenn die Wanddicke des dünnwandigen Abschnittes zwischen einem Achtel und einem Viertel derjenigen des dickwandigen Abschnittes liegt, und im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Wanddicke des dünnwandigen Abschnittes 68 zwei Neuntel der Wanddicke des dickwandigen Abschnittes 70.

Die Nase 22 weist eine äußere Oberfläche auf, welche in Richtung längs zur Mutter eine kontinuierliche konkave Kurve darstellt, die einen Kreisbogen bildet, der so angeordnet ist, daß sich der Durchmesser der Nase progressiv über seine Längs zu einem Durchmesser reduziert, der geringfügig größer ist als der Durchmesser der Bohrung 24 der Mutter, so daß die Mutter an dem vom Zapfen entfernt gelegten Ende der Nase eine deutliche Wanddicke aufweist und daher in der Lage ist, Kompressionskräften, die auf sie einwirken, wenn die Hülse 16 auf die Nase gezwungen wird, zu widerstehen. Der Krümmungsradius der in Längsrichtung geschwungenen Oberfläche der Nase 22 ist

so, daß an dem Punkt, an dem sie den zylindrischen Zapfen 18 trifft, eine an der gekrümmten Oberfläche anliegende Tangente einen Winkel von mindestens 30 bis 90 mit der Achse der Mutter bildet, und im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels beträgt der Winkel 35 .

Das Befestigungselement wird durch Greifen und Rotieren des vorstehenden Schwanzabsehnittes 36 des Bolzens und durch dessen Drehung relativ zum Körper gesetzt, während eine Drehung des Körpers durch Greifen des sechseckigen Kopfes 20 mit einem geeigneten Werkzeug verhindert wird, wobei der Bolzen in einer geeigneten Richtung gedreht wird, um den Kopf 32 des Bolzens zur Nase 22 der Mutter hin zu bewegen, wodurch die Hülse 16 über die Nase gezwungen wird. Die Hülse gelangt zuerst mit dem Ende der Nase mit geringem Durchmesser in Eingriff, welches mit der inneren Oberfläche des dickwandigen Abschnittes 70 an der radial inneren Kante der Schulter 66 in Eingriff kommt, ohne daß irgendein Teil des dünnwandigen Abschnittes 68 in Eingriff kommt. Die auf die Hülse mittels des Kopfes 32 des Bolzens ausgeübte axial gerichtete Kraft wird teilweise über die geneigte äußere Oberfläche der Nase 22 in eine radial nach außen gerichtet Kraft übertragen, welche zuerst auf den dickwandigen Abschnitt der Hülse an der radial innen liegenden Kante der Schulter 66 einwirkt und, sowie sich die Hülse in axialer Richtung zum Kopf 20 der Nut hin bewegt, zunehmend auf eine größere axiale Länge des dickwandigen Abschnittes 70 einwirkt, wodurch eine zunehmend größere Länge des dickwandigen Abschnittes progressiv in einer radial nach außen gerichteten Richtung expandiert wird. Dies bewirkt, daß ein Teil des dickwanigen Abschnittes nahe seinem vorauseilenden Ende sowohl hinsichtlich seines inneren als auch hinsichtlich seines äußeren Durchmessers vergrößert wird und'eine nach außen erweiterte Form annimmt. Nachdem weder das vorauseilende Ende 60 des dünnwandigen Abschnittes noch irgendein anderer Teil des dünnwandigen Abschnittes mit der Nase der Mutter in

Eingriff kommt, wirkt kein Teil der von der Nase erzeugten radial nach außen gerichteten Kraft direkt auf den dünnwandigen Abschnitt 68 ein. Aufgrund der Befestigung des dünnwandigen Abschnittes an dem sich radial nach außen bewegenden vorauseilenden Ende des dickwandigen Abschnittes 70 wird jedoch ein Teil des dünnwandigen Abschnittes 68 nahe der Schulter 66 zusammen mit dem benachbarten Teil des dickwandigen Abschnittes 70 radial nach außen getragen, so daß auch dessen Durchmesser vergrößert wird, während die Ringspannung im dünnwandigen Abschnitt 68 dazu neigt, der Expansion des dünnwandigen Abschnittes in einem Maß zu widerstehen, welches zum führenden Ende 60 des dünnwandigen Abschnittes hin zunimmt, so daß die vom vorauseilenden Ende 60 des dünnwandigen Abschnittes 68 eingegangene Expansion geringer ist als diejenige, die vom dünnwandigen Abschnitt 68 im Bereich seiner Befestigung am dickwandigen Abschnitt 70 eingegangen wird. Folglich wird der dünnwandige Abschnitt 68 in zunehmendem Maße reorientiert, bis sein vorauseilendes Ende 60 radial innerhalb des Bereiches zu liegen kommt, in welchem der dünnwandige Abschnitt am dickwandigen Abschnitt 70 befestigt ist. Dies ist zuerst klar in Fig. 3 gezeigt und die nachfolgenden Stufen sind in den folgenden Figuren der Zeichnung erläutert.

Wenn die Hülse weiter entlang der Nase fortschreitet, wobei die Schulter in zunehmendem Maße steiler abgeschrägten Bereichen der Nase begegnet, so wird das vorauseilende Ende des dickwandigen Abschnittes 70 in radialer Richtung in zunehmendem Maße expandiert, wobei sich die Expansion progressiv entlang der Länge des dickwandigen Abschnittes 70 erstreckt. Schließlich erreicht und überschreitet die Schulter 66 den Schnittpunkt zwischen der abgeschrägten Oberfläche der Nase 22 und der zylindrischen Oberfläche des Zapfens, wobei an diesem Punkt der Abschrägungswinkel der Nase ein Maximum erreicht. Aufgrund einer gewissen inneren Steifheit des Hülsenmaterials bewegt sich der vorauseilende Teil des dickwandigen Abschnittes weiterhin im wesentlichen in

Richtung der Tangente der Nase an ihrem Schnittpunkt mit dem Zapfen, wobei diese Bewegung nur über einen kurzen Abstand erfolgt, und daher weitet sich der vorauseilende Teil weiterhin radial aus, bis schließlich die Ringspannung im Material gegenüber der Tendenz des vorauseilenden Endes des dickwandigen Abschnittes 70 zur weiteren Expansion überwiegt. Es wird dann seine weitere Expansion abrupt reduziert, so daß er beginnt, sich wieder entlang einer Bahn zu bewegen, die eher parallel zur Achse des Bolzens ist. Der Beginn dieser Stufe ist in Fig. 5 dargestellt und aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß in einem späteren Zustand das vorauseilende Ende des dickwandigen Abschnittes 70 eine im wesentlichen zylindrische Gestalt angenommen hat, deren Innendurchmesser wesentlich größer ist als der Außendurchmesser des Zapfens. Es ist auch aus Fig. 6 erkennbar, daß die Wiederausrichtung des vorauslaufenden Teils des dickwandigen Abschnittes 70 bewirkt hat, daß der reorientierte dünnwandige Abschnitt 68 in einer im wesentlichen flachen Ebene unter rechten Winkeln zur Längsachse des Befestigers und im wesentlichen parallel zur Blindfläche 52 des Werkstückes zu liegen kommt, wobei er in diesem Zustand die Form einer Scheibe 72 angenommen hat, deren äußerer Teil am dickwandigen Abschnitt 70 befestigt ist, wobei diese Scheibe um einen geringfügigen Abstand von der Schulter 66 beabstandet ist.

Durch ein weiteres Drehen des Bolzens bezüglich der Mutter wird bewirkt, daß die Hülse weiter vorwärts bewegt wird, bis schließlich die Scheibe 72 an der Blind-r fläche 52 des auf der blinden Seite gelegenen Gliedes des Werkstückes anschlägt und dieses zum Kopf 20 der Mutter hin zwingt, wodurch das Werkstück zwischen dem Kopf 20 der Mutter und der expandierten Hülse eingeklemmt wird, die somit einen Blindkopf darstellt. Wenn die Hülse weiterhin dazu gezwungen wird, die Werkstücke zusammenzudrücken, so schließt sich die Lücke zwischen der Scheibe 72 und der Schulter 66 zunehmend, und wenn

dies abgeschlossen ist und das Werkstück in adäquater Weise zusammengedrückt worden ist, so steigt das zum Drehen des Bolzens erforderliche Drehmoment weiter abrupt an und wenn das vorbestimmte, zum Abbrechen der SoIlbruchstelle 34 erforderliche Drehmoment erreicht ist, so bricht der Bolzen an der Sollbruchstelle 34 ab, so daß der Schwanzabschnitt 36 entfernt werden kann, wobei das Befestigungselement im Werkstück vollständig gesetzt ist.

Dadurch, daß die Hülse 16 ursprünglich mit einem dünnwandigen Abschnitt 68 angemessener Länge versehen ist, kann die durch Reorientierung des dünnwandigen Abschnittes 68 gebildete Scheibe 72 eine Oberfläche in Eingriff mit der Blindfläche 52 des Werkstückes darstellen, die eine ausreichende Fläche aufweist, um die vom Blindkopf auf die Blindfläche angewandte Kraft so zu verteilen, daß die im Werkstück entstehende Beanspruchung weniger lokalisiert ist als in dem Fall, in dem das Werkstück nur über eine Fläche in Eingriff kommen würde, welche der Querschnittsfläche entweder der dickwandigen oder der dünnwandigen Abschnitte der expandierten Hülse entspricht. Aufgrund der Tatsache, daß der vorauseilende Teil des dickwandigen Abschnittes 70 auf einen Durchmesser erweitert worden ist, der deutlich größer ist als der Innendurchmesser des Zapfens, wird darüberhinaus ein Großteil der Klemmkraft, die auf das Werkstück über die Hülse einwirkt, durch den radial außen liegenden Bereich der Scheibe 72 übertragen und wird daher auf die Blindfläche 52 hauptsächlich in einem Bereich übertragen, der vom Zapfen der Mutter deutlich beabstandet ist. Vorausgesetzt, daß das Befestigungselement in einer Öffnung eingesetzt ist, welche nicht wesentlich größer ist als der Durchmesser des Zapfens, kann folglich die gesamte, auf die Blindfläche 52 mittels des Blindkopfes übertragene Klemmkraft in einem Bereich angewandt werden, der von der Kante des Materials des Werkstücks im Bereich der

Öffnung nach außen radial beabstandet ist. Wie daher in Fig. 7 dargestellt, ist die radial innere Kante der Scheibe 72, welche vorher das vorauseilende Ende 60 der Hülse gebildet hat, von der Kante der Öffnung 44 im auf der Blindseite gelegenen Glied 48 radial nach außen beabstandet. Wie weiterhin aus Fig. 7 deutlich wird, wirkt der endgültig expandierte, dickwandige Abschnitt 70 als Strebe bzw. Versteifung, die die vom Bolzen abgeleitete Klemmkraft primär in einem Bereich aufbringt, der vom Zapfen der Mutter beabstandet ist'.und folglich auch von der Kante der Öffnung, durch die hindurch das Befestigungselement gesetzt ist.

Obwohl vorstehend ein spezielles Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt, und es ist möglich, Variationen bezüglich Einzelheiten der Form und der relativen Dimensionen vorzunehmen. Beispielsweise kann die abgeschrägte Nase anstelle ihrer Längskrümmung auch aus einer Mehrzahl von kegelstumpfförmigen Abschnitten bestehen, von denen einer oder mehrere in die jeweils nächste über ein in geeigneter Weise konkav gekrümmtes Profil übergehen.

Claims

(ΗΤΕΝΤΛΝΙΛ^ίΤΕ BROSE + PARTNER

European Patent Attorneys - Mandataires en Brevets Europoens - 7'jge'assene Vfirtretnr beim fcuropiiischeti Patentamt 0-8023MUnChCn-PuIIaCh, WienerStraße 2; Telefon (089)793 30 71;ϊβΙ»χ 52i?M7bro-rt; O^I<js:«Paie!ntious»"München

KARL A BROSE 11981

Dipl.Hng.

DMRLBROSE

Dipl.Hng., Dipl.-Wirtsch.-Ing.

MIOWEL RESCH

Dipl.-Phys.

Avdel Limited

Mundells, Welwyn Garden City, Hertfordshire, Großbritannien

Ihre Zeichen: _ — _ _ Tag: _ _ , „ „.-

Yourref: P. 303 Date: 2. DeZ. 1985

Re-ki PATENTANSPRÜCHE

Dreiteiliges Blind-Befestigungselement der in Rede stehenden Gattung, dadurch gekenn- \

zeichnet , daß ein Endabschnitt der rohrförmigen Hülse nahe dem führenden Ende der Hülse, welches während des Setzens des Befestigungselementes von der Nase des Körpers zuerst betreten wird, eine dünnere Wandung und einen größeren Innendurchmesser aufweist als die Wandung bzw. der innere Durchmesser eines dickwandigen Abschnittes der Hülse, der vom führenden Ende um den dünnwandigen Abschnitt beabstandet ist, daß die Hülse zwischen dem dickwandigen und dem dünnwandigen Abschnitt eine Schulter aufweist und der Neigungswinkel derjenigen äußeren Oberfläche der Nase des Körpers, welche die Expansion der Hülse bewirkt, zum Kopf des Körpers zu einem solchen Winkel zunimmt, daß, wenn die Hülse über die Nase gezwungen wird, so daß dieser Teil des dickwandigen Abschnittes der Hülse jenseits der Nase gelangt, der dickwandige■Abschnitt progressiv von seinem führenden Ende zu einem Innendurchmesser ex- *

Fernmündliche Vereinbarungen werden erst durch schriftliche Bestätigung verbindlich.

pandiert wird, der deutlich größer ist als der Maximaldurchmesser der Nase, wodurch der dünnwandige Abschnitt zu einer im wesentlichen flachen ringförmigen Form reorientiert wird, in der seine äußere Oberfläche quer und im wesentlichen unter rechten Winkeln zur Achse des Befestigungselementes zu liegen kommt.
2. Blind-Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse eine im wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche aufweist.
3. Blind-Befestigungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter zwischen dem dickwandigen Abschnitt und dem dünnwandigen Abschnitt im wesentlichen rechteckförmig ist.
4. Blind-Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des dünnwandigen Abschnittes so ist, daß nach Expansion der Hülse der dünnwandige Abschnitt innerhalb des radialen Abstandes zwischen seinem Befestigungspunkt am dickwandigen Abschnitt und dem Zapfen untergebracht werden kann.
5. Blind-Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des dünnwandigen Abschnittes zwischen dem einfachen und dem dreifachen der Wanddicke des dickwandigen Abschnittes beträgt.
6. Blind-Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des dünnwandigen Abschnittes größer ist als die Wanddicke des dickwandigen Abschnittes.
7. Blind-Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des dünnwandigen Abschnittes ungefähr zweimal so groß wie die Wanddicke des dickwandigen Abschnittes ist.
8. Blind-Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des dünnwandigen Abschnittes zwischen einem Achtel und einem Viertel der Wanddicke des dickwandigen Abschnittes beträgt.
9. Blind-Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnwandige Abschnitt über seine gesamte Länge einen konstanten Durchmesser aufweist.
10. Blind-Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Abschrägung der Nase zum Kopf des Körpers hin über eine kontinuierliche konkave Kurve zunimmt.
11. Blind-Befestigungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve einen Kreisbogen bildet.
12. Blind-Befestigungselement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung gesehene Krümmung der Oberfläche der Nase so ist, daß eine an der Kurve an den Punkt, an dem die Nase den zylindrischen Zapfen trifft, anliegende Tangente einen Winkel von 30 bis 90 mit der Achse der Mutter bildet.
13. Blind-Befestigungselement nach Anspruch 12, dadurch

gekennzeichnet, daß dieser Winkel 35° beträgt.
14. Blind-Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Nase progressiv zu einem Durchmesser abnimmt, der geringfügig größer ist als der Durchmesser der Bohrung der Mutter.