DE3546333A1

DE3546333A1 - Verbindungselement

Info

Publication number: DE3546333A1
Application number: DE19853546333
Authority: DE
Inventors: Marvin P. Dana Point Calif. Reece
Original assignee: Rexnord Inc
Current assignee: Shared Technologies Fairchild Telecom Inc
Priority date: 1985-01-07
Filing date: 1985-12-30
Publication date: 1986-07-10
Also published as: FR2575796A1; GB8531159D0; GB2169372B; GB2169372A; FR2575796B1; DE3546333C2

Description

REXNORD INC.

Milwaukee, Wisconsin 532ol V.St.A.

Verbindungs e1ement

Die Erfindung bezieht sich auf Verbindungselemente zur Befestigung in Formkörpern aus spröden Werkstoffen von insbesondere faseriger Struktur.

Durch die erfindungsgemäßen Verbindungselemente sollen besondere Probleme gelöst werden, die bei Verwendung von Fasermaterialien in z. B. Platten oder anderen Formkörpern besonders stark hervortreten, jedoch auch bei anderen Materialien, wie Spanplatten, Pappe, etc., vorhanden sind. Wenn ein Gegenstand mittels eines Schraubbolzens od. dgl. in einem faserigen Bauelement befestigt werden soll, muß ein entsprechendes Loch in das Bauelement gebohrt oder geschlagen werden. Bei der Herstellung dieses Loches im faserigen Werkstoff werden die Faserlagen beschädigt und die Faserstränge im Lochbereich gebrochen, was zu einer erheblichen Festig-

667-(ROS-02840A)-Sd-E

keitsverminderung in den Umgebungsζonen um das Loch führt. Ferner ist es schwierig oder sogar unmöglich, in faserigen Verbundwerkstoffen Löcher einzuschlagen, in die dann ein Gewinde eingeschnitten werden kann. Schließlich bilden sich beim Einschlagen Risse zwischen den Faserlagen, was eine weitere Festigkeitsverminderung in diesen Zonen ergibt. Gebrochene Fasern werden häufig aus dem Verbund herausgezogen und verursachen dabei unerwünschte Risse.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbindungselement für Verwendung in Formkörpern aus einem spröden, insbesondere faserigen Werkstoff zu schaffen, mit dem die vorstehend genannten Probleme überwunden werden können und das die sichere und haltbare Befestigung verschiedenartigster Gegenstände an einem Bauelement aus dem spröden Werkstoff ohne wesentliche Beeinträchtigung seiner Festigkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Befestigungselement ist im Prinzip eine im faserigen Werkstoff fixierbare Einlage, die aus zwei Teilen besteht, nämlich aus einer Buchse und aus einem hohlzylindrischen Einsatz. Der Einsatz kann ein Gewinde haben und in die Buchse eingeschraubt werden. Zum festen Zusammenhalt beider Glieder wird ein verformbarer Abschnitt des Einsatzes in einen gekerbten bzw. gezackten Bereich der Buchse eingeschlagen oder eingepreßt, so daß die beiden Teile formschlüssig

3 5 A 6 3"t3

und mechanisch fest aneinander fixiert sind. Das in eine Öffnung z. B. eine Platte eingebaute Verbindungselement übt auf die beiden Oberflächen um die Öffnung eine Druckkraft aus. Die erhaltene Anordnung beseitigt die oben genannten Probleme und kompensiert zumindest einen Teil des durch die Herstellung der Plattenbohrung verursachten Festigkeitsverlustes des Bauelements.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung und der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein bevorzugtes buchsenförmiges erstes Glied,

Fig. 2 die Buchse nach Fig. 1 im Axialschnitt,

Fig. 3 eine Unteransicht der Buchse nach

Fig. 1,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen bevorzugten hohlzylindrischen Einsatz,

Fig. 5 den Einsatz nach Fig. 4 im Axialschnitt,

Fig. 6 eine Unteransicht des Einsatzes

nach Fig. 4,

Fig. 7 einen Ausschnitt eines faserigen

Bauelements mit einem Loch,

Fig. 8 einen Ausschnitt eines faserigen

Bauelements mit einem anders geformten Loch,

Fig. 9 das Verbindungselement vor dem Einbau in Explosionsdarstellung,

Fig. 10 einen Axialschnitt der bevorzugten Ausführung vor dem endgültigen Fixieren der beiden Glieder,

Fig. 11 einen Axialschnitt der bevorzugten Ausführung mit den beiden fest zusammengebauten Gliedern,

Fig. 12 das in eine Öffnung gemäß Fig. 8

eingebaute Verbindungselement im Axialschnitt,

; Fig. 13 in Seitenansicht ein anderes eingebautes Verbindungselement.

Das dargestellte Verbindungselement enthält zwei Glieder, nämlich ein erstes hohlzylindrisches Glied in Form einer Buchse und ein zweites hohlzylindrisches Glied 20 in Form eines Einsatzes. Wie aus den Fig. 1 bis ersichtlich, hat die Buchse 10 ein erstes Ende 11, ein zweites Ende 12 und einen Mittelteil 13 zwischen den bei-

den Enden 11, 12. Eine Durchgangsbohrung 14 erstreckt sich von Ende zu Ende und weist einen Gewindeabschnitt 15 auf. Der Mittelteil bzw. Körper 14 hat eine durchgehende Außenwand 16. Am ersten Ende 11 ist eine Schulter bzw. ein Ringflansch 17 ausgebildet, dessen Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Mittelteils 13 ist. Die obere Außenkante des Flansches 17 ist zu einer Schrägfläche abgefast. Am ersten Ende 11 weist die Bohrung 14 eine Vielzahl von sägeförmigen Einschnitten bzw. Zacken auf, die in Form eines Zahnkranzes angeordnet sind. Das zweite Ende 12 ist offen und bildet den Endteil der Körperwand 16.

Aus den Fig. 4 bis 6 ist die Konstruktion des bevorzugten Einsatzes 20 ersichtlich. Dieser Einsatz 20 hat einen ersten Endteil 21, einen zweiten Endteil 22 und einen mittleren Körperteil 19 zwischen beiden Endteilen. Ein durchgehendes Loch 23 erstreckt sich vom ersten zum zweiten Endteil 21, 22 und hat einen Innengewinde-Abschnitt 24. Mehrere gegenüberliegende Ausnehmungen oder Axialnuten 25 sind im Innengewinde-Abschnitt 24 ausgebildet. Der mittlere Körperteil 23 hat eine durchgehende Außenwand 26, die auf ihrem längeren Abschnitt ein Gewinde trägt. Der erste Endteil 21 bildet den Endabschnitt der Außenwand 26. Der Bereich des Einsatzes 20 am ersten Ende 21 besteht aus einem Werkstoff, der gegenüber dem Material der Buchse 10 plastisch verformt werden kann. Dieser verformbare Bereich weist eine Kegelstumpf-Flache 28 auf, die in eine ebene Fläche 27 an der obersten Endzone des Einsatzes 20 übergeht und in einer glatten Innenfläche 29 endet, die etwa rechtwinklig

zur äußeren Stirnfläche 27 verläuft. Der zweite Endteil 22 ist in Form einer Schulter oder eines Flansches 31 ausgebildet, dessen Außendurchmesser größer als der Außendurchmesser des mittleren Körperteils ist. Der Außendurchmesser dieses Körperteils 19 ist so gewählt, daß der Einsatz 20 in die Gewindebohrung 19 der Buchse 10 eingeschraubt werden kann. Vorzugsweise sind die Außendurchmesser des Buchsenflansches 10 und des Einsatzflansches 31 gleich.

Gemäß Fig. 7 ist ein durchgehendes Loch 32 in einem 'Formkörper 33 aus faserigem Material zur Aufnahme des erfindungsgemäßen Verbindungselementes ausgeführt. Der Formkörper hat eine Oberfläche 34 und eine Bodenfläche 35.

Fig. 8 zeigt einen ähnlichen Formkörper aus faserigem Verbundwerkstoff, dessen Loch 32' jedoch im Bereich der Oberfläche 34' und der Bodenfläche 35' erweitert ist.

Der Einbau des bevorzugten Verbindungselementes wird im folgenden anhand der Fig. 9 bis 13 beschrieben. Die beiden Glieder 10, 20 werden vor dem Einbau in den Formkörper aus faserigem Werkstoff gemäß Fig. positioniert. Die Buchse 10 wird in die präparierte Öffnung 32 von der Oberseite 34 aus eingesetzt. Anschließend wird dann der Einsatz 20 von der Gegenseite 35 des Formkörpers in die Buchse 10 eingeschraubt. Bei der bevorzugten Ausführung sind beide Schultern oder Flansche 17, 31 so ausgebildet, daß sie sich flach an die jeweiligen Flächen 34, 35 des Formkörpers anlegen.

*ί '# * * ♦ U ■

Ein geeignetes Werkzeug, ζ. B. ein Schlüssel, wird in die Schlitze 25 eingeführt, um den Einsatz und die Buchse mit einem gewünschten Drehmoment miteinander zu verschrauben. Dieser Zustand ist in Fig. 10 dargestellt. Zur Vervollständigung der Installation werden die beiden Glieder dauerhaft mit Hilfe eines Preßwerkzeuges miteinander verbunden, das in das den Zahnring der Buchse 10 und den gegenüberliegenden verformbaren Abschnitt des Einsatzes 20 aufweisende Ende des Verbindungselementes eingeführt wird. Der verformbare Abschnitt 21 des Einsatzes 20 wird dann verpreßt oder in anderer Weise verformt und in den Zahnkranz 18 hineingedrückt. Die beiden Glieder sind dadurch formschlüssig zu einer einteiligen Baugruppe verbunden. Dieser Zustand ist in Fig. 11 dargestellt. Das erfindungsgemäße Verbindungselement kann auch in einen Formkörper gemäß Fig. 8 mit der beidendig erweiterten Bohrung 32' eingebaut werden, so daß die beiden Außenflächen der Flansche mit den beiden Oberflächen 34', 35' des Bauelementes fluchten, wie dies in Fig. 12 dargestellt ist. Der Einbau der beiden Glieder 10, 20 vollzieht sich in der vorstehend beschriebenen Weise.

Ein zweites erfindungsgemäß ausgebildetes Verbindungselement ist in Fig. 13 dargestellt, und zwar in seinem in eine Faserplatte eingebauten Zustand. Alle Merkmale dieser Ausführung sind mit der in der vorstehend beschriebenen Ausführung bis auf eine Ausnahme identisch. Ein gerändelter oder geriffelter Teil 40 ist am Außendurchmesser des Körperteils 13 der Buchse 10 ausgebildet. Dieser gerändelte Abschnitt 14 bietet den Vorteil,

daß mit dem Einpressen der Buchse 10 in die Öffnung die Rändelung in das Fasermaterial eingepreßt und darin fixiert wird. Das Zusammenwirken zwischen der Buchse und dem Fasermaterial hält die Buchse sicherer während des Zusammenbauvorgangs.

Durch die dichte Verbindung der Buchse und des Einsatzes wird erfindungsgemäß auf die beiden Flächen des Formkörpers ein Druck ausgeübt. Dabei die-,nen die Innenflächen der Flansche 17, 31 als Lagerflächen. Diese Druckwirkung hält die Faserlagen um die Öffnung zusammen und verhindert unerwünschte Ausbrüche. Das erfindungsgemäße Verbindungselement hält auch die Fasern im Bereich der Öffnungen 32, 32' fest zusammen und bewirkt die Aufrechterhaltung zumindest eines Teiles der Materialfestigkeit, die sonst durch die Herstellung des Loches oder der Öffnung verlorengeht. Schließlich ergibt das innengewinde des Einsatzteils des eingebauten Verbindungselementes einen hochfesten Halt in einem Material, in welchem ein derartiges Gewinde auf andere Weise nicht erzeugt werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungen beschränkt. So können beispielsweise geeignete Materialien für die Herstellung der Buchse und des Einsatzes je nach dem besonderen Zweck des Verbindungselementes und der Art des Formkörper-Werkstoffes gewählt werden.

ORIGINAL INSPECTED

Claims

Ansprüche

1. Verbindungselement zur Befestigung in einem weich-spröden insbesondere faserigen Werkstoff,

gekennzeichnet durch

ein erstes hohlzylindrisches Glied (10) von vorbestimmtem Innendurchmesser mit einem ersten Endteil (11), einem zweiten Endteil (12) und einem Mittelteil (13) zwischen beiden Endteilen (11, 12), wobei der Außendurchmesser des Mittelteils (13) kleiner als der des ersten Endteils (11) ist,

ein zweites hohlzylindrisches Glied (20) von vorbestimmtem Innendurchmesser mit einem ersten Endteil (21), einem zweiten Endteil (22) und einem Mittelteil (19), wobei der Außendurchmesser des Mittelteils (19) kleiner als der Außendurchmesser des zweiten Endteils (22) ist, und

Mittel zum mechanischen Fixieren des zweiten Glieds (20) im ersten Glied (10), die am ersten Endteil (11) des ersten Glieds (10) oberhalb seines Mittelteils

667-(ROS-02840A)-Sd-E

(13) nach innen weisende Zähne (18) und am ersten Endteil (21) des zweiten Glieds (20) einen zwischen die Zähne (18) verformbaren Abschnitt (28) enthalten, welcher bei ineinander angeordneten Gliedern (10, 20) den Zähnen (18) gegenüberliegt.

2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das erste Glied (10) einen geriffelten Abschnitt (40) am Außenmantel seines Mittelteils (19) aufweist.

3. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß in eingebautem Zustand beide Glieder (10, 20) miteinander verschraubt sind.

4. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die breiteren Endteile (11 und 22) der beiden Glieder (10, 20) in Form von Ringflanschen (17, 31) ausgebildet sind.

5. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß im Innengewinde-Abschnitt (23) des zweiten Glieds (20) Axialnuten (25) vorgesehen sind.

6. Verbindungselement zur Befestigung in einem weich-spröden Formkörper von faseriger Struktur,

gekennzeichnet durch

zwei ineinander schraubbare Hohlnieten (10, 20), die durch plastische Verformung mindestens eines Teils des einen Hohlniets drehfest und formschlüssig miteinander verbindbar sind.