DE6925101U - Zweiteiliges verbindungselement - Google Patents
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Description
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Huck Manufacturing Company, Detroit, Mich. / USA
Zweiteiliges Verbindungselement
Die vorliegende Neuerung bezieht sich auf ein Verbindur jjselement zur Fixierung von Arbeitsstücken mit
ausgefluchteten Durchlässen, bestehend aus einer rohrförmig ausgebildeten Hülse mit einem erweiterten Kopf
für den Eingriff mit einer Außenfläche eines Arbeitsstückes, einem sich durch die Durchlässe in den Arbeitsstücken erstreckenden
nülsenschaft, der über die gegenüberliegende Fläche auf der anderen Seite der Arbeitsstücke herausragt,
einem Bolzen mit Bolzenkopf für den Eingriff mit dem äußeren Ende des Hülsenschaftes auf der gegenüberliegenden
Seite des Hülsenkopfes, einem sich durch die Hülse und über den Hülsenkopf erstreckenden Bolzenschaft,
auf dem Bolzenschaft für den Eingriff mit einem Werkzeug ausgebildete Zugrillen.
Zm-
Ziel der vorliegenden Neuerung ist es, ein aus zwei Einzelteilen bestehendes Verbindungselement zu schaffen
für Arbeitsstücke, die ausgerichtete Durchlässe aufweisen, insbesondere für große Container, die vorteilhaft
mit Verbindungselementen, die den Zugang zum Containerinneren von außerhalb desselben unmöglich machen, zusammengebaut
sind.
Neuerungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß
eine Bruchrille die Sollbruchstelle des Bolzenschaftes bildet und zwischen dem Bolzenkopf und den Zugrillen angeordnet
ist, daß der Bolzenkopf zur Ausbildung des äußeren Hülsenendes radial nach außen eine mit dem äußeren
Ende der Hülse eingreifbare Innenfläche aufweist.
Beim neuerungsgemäßen Befestigungselement hat sowohl d€>r Bolzen als auch die Hülse einen erweiterten Kopf
zur Erzielung einer äußerst günstigen Tragfläche und zur Bildung eines glatten und formschönen Abschlusses an den
anliegenden Containerwänden. Die eingesetzte Hülse hat auf der Innenseite des Containers einen erweiterten und
auf der Außenseite des Containers einen angestauchten Kopf. Der angestauchte Kopf ist jedoch unter den erweiterten
Kopf des Bolzens, der mit der gestauchten Hülse in Verbindung steht, angeordnet und wird von demselben abgedeckt.
Pur die Demontage des Containers von der Außenseite her muß zuerst der Bolzenkopf und darauf der angestauchte
Hülsenkopf entfernt werden. Auf diese Weise erhält man eine sehr feste Verbindung und ein einbruchsicheres
Verbindungselement.
Beim neuerungsgemäßen zweiteiligen Verbindungselement
entsteht mittels Reibungskraft und/oder formschlüssiger
Wirkung eine feste Verbindung von Bolzen und Hülse. Der Bolzen enthält einen Abschnitt mit Z^ugnuten sowie eine als
Solibruchstelle ausgebildete Rille, bei welcher nach der Fixierung des Befestigungselementes der
Restteil des Bolzens abgetrennt wird. Es hat sich herausgestellt, daß, wenn beim Abtrennen an der Sollbruchstelle
eine übermäßige Beanspruchung des Bolzens auftritt, eine Lockerung bzw. ein Ausfallen des Restbolzens aus der
Hülse vorkommen kann. Es wurde weiterhin festgestellt da*3 dieser Mangel mittels einer veränderten als Sollbruchstelle ausgebildeten Nut verhindert werden kann.
Die vorliegende Neuerung wird anhand eines Ausführungsbeispiels zum besseren Verständnis näher erläutert
und beschrieben, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht im Teilschnitt der erfindungsgemäßen Verbindungselemente, zusammen mit einem Container,
Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, wobei die Verbindungselemente
im fortgeschrittenen Hontagestadium dargestellt ist,
Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, nach erfolgtem Einbau und
Fig. **· ein Diagramm der Belastung in bezug auf die Bruohdehnung
von Bolzen mit verschiedenen Bruchrillen·
Die Fig. 1 bis 3 * «igen ein aus zwei Teilen bestehendes Verbindungselement 10, das im Zusammenbau mit
einer Wandung 12 eines Containers gezeigt ist, wobei die Wandung 12 aus einer inneren Wandung, die aus einer
fasrigen Struktur oder einem holzartigen Material ausgebildet ist und einer äußeren Metallwandung 16 bestehen
kann.
Das Verbindungselement enthält eine einen rohrförmigen Schaft 20 und einen erweiterten Kopf 22 aufweisende Hülse 18, wobei der Hülsenechaft 20 durch die
ausgefluchteten Durchlässe 24 und 26 der Teilstücke 14 und 16 ragt, so daß der Kopf 22 mit der Wand l4 auf der
Innenseite des Containers in Berührung kommt. Der Schaft 20 erstreckt sich teilweise über das äußere Ende des
Durchlasses 26 im Element l6. Das Verbindungselement enthält außerdem einen Bolzen 30, dessen Schaft 32 in der
rohrförmig ausgebildeten Hülse 18 angeordnet ist, und einen erweiterten Kopf 34, der am anderen Ende des Bolzenschaftes 32 angeordnet ist, und dem Hülsenkopf 22
gegenüberliegt. Ein kerbverzahnter Abschnitt 36 ist anliegend am Bolzenkopf 3^ angeordnet und enthält in axia- ~
ler Richtung verlaufende Nuten. Der Durchmesser des kerbverzahnten Abschnittes 36 ist geringfügig größer als der
Durchmesser, der im wesentlichen gleich groß ausgebildet durch die Hülse 18 verlaufenden Bohrung 38. Anliegend
an den kerbverzahnten Abschnitt 39 befindet sich ein gerader zylinderförmiger Abschnitt 40 von geringerem Durchmesser, der von einer als Sollbruchstelle ausgebildeten
flachen Rille 42 und einem weiteren gerade und zylindrisch ausgebildeten Abschnitt 44 von geringerem Durchmesser gefolgt ist. Eine Vielzahl von Zugrillen 46 erstreckt sich
vom Abschnitt 44 über den übrig bleibenden Bolzenschaft
Ringförmig ausgebildete Tragflächen 48, 50 und 52 befinden sich zwischen den Absohnitten 36 und 40, 40 und
und 42 und 44. Die Tragflächen 4& , 50 und 52 bilden zusammen mit den Spitzen der Zugnuten 46 den maximalen Außendurchmesser auf dem entsprechenden Bolzenschaft 32, wobei
der Durchmesser derart gewählt ist, daß der Bolzen passend durch die in Hülse 18 verlaufende Bohrung 38 einsetzbar
1st.
Fig. 2 zeigt ein in Hontage befindliches Verbindungselement, das mittels einer relativen, zwischen dem
Bolzen 30 und der Hülse 18 mittels eines nicht gezeigten herkömmlichen Werkzeuges ausgeübten, axialen Kraft in
Position gebraoht wird. Das Werkzeug enthält Klemmbacken zum Eingriff mit den Zugrillen 46 sowie einen mit dem Hülsenkopf 22 in Eingriff kommenden Halterkopf, wobei der
Bolzen mittels den Klemmbacken in Pfeilrichtung A ziehbar ist, indem die mittels dem am Hülsenkopf 22 anliegende» Halterkopf entstehenden Gegenkräfte in Pfeilrichtung B einwirken. Der erweiterte Kopf 22 der Hülse 18 ergibt eine genügend große Tragfläche, so daß ein Zusammendrücken des inneren Abschnittes 14 vermieden wird.
Fig. 2 zweigt, daß, wenn der Bolzen 30 relativ zur
Hülse 18 entsprechend bewegt wird, der kerbverzahnte Abschnitt 36 in das äußere Ende des Durchlasses 38 eindringt, wobei sich das Ende 20 des Hülsenschaftes radial
nach außen bewegt, so daß die erweiterte äußere Wandung fest mit dem entsprechenden Abschnitt der Oberflächen
der Durchlässe 24 und 26 in Berührung kommt. Wenn der Bolzen 30 noch weiter gezogen wird, tritt die innere
Fläche 54 des Bolzenkopfes 34 mit dem äußeren Hülsenende
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in Eingriff. Die innere Fläche 54 wird bogenförmig, radial
nach außen gefaltet, so daß das äußere Ende des Hülsenschaftes 20 ebenfalls radial nach außen gedrückt
wird, wodurch ein erweiterter ausgefalteter Kopf 56 entsteht,
der mit der Außenseite des äußeren Elementes in Berührung kommt, wobei die Hülse 18 das innere und
das äußere Element 14 und 16 fest zusammenhält. Das
Volumen unter der Fläche 54 des Bolzenkopfes 34 ist
derart gewählt, daß eine maximale Ausweitung des äußeren Endes des Hülsenschaftes 20 gewährleistet ist. Dasselbe
Verbindungselement kann für die Fixierung von Teilen, die eine größere Stärke aufweisen, verwendet
werden, solange eine genügend große Ausdehnungsraöglichkeit
des Hülsenschaftes 20 z^ur Ausbildung eines
entsprechenden Kopfes besteht· Aus diesem Grunde kann das Verbindungselement 10 für verschiedene Wandstärken
der Abschnitte 14 und 16 verwendet werden. Wenn der Bolzen 30 bis zum Anschlag gezogen ist, befindet
sich der kerbverzahnte Abschnitt 36 vollständig passend innerhalb der Bohrungen 24 und 26, wodurch ein
wesentlicher Abschnitt des Hülsenschaftes 20 radial ausgeweitet
wird, so daß eine äußerst feste Verbindung der Hülse 18 mit den Elementen l4 und l6 entsteht.
Wenn eine zusätzliche axiale Kraft ausgeübt wird, erfolgt ein Bruch des Schaftes 32 des Bolzens 30 bei
der Bruchnut 42, wobei das abgebrochene Ende 50 innerhalb
der Eülse 18 derart angeordnet ist, daß eine glatte
Fläche auf der Innenseite des Containers erzielt wird (Fig. 3). Die Rille 42 ist als Sollbruchstelle
des Bolzens 30 ausgebildet und bricht bei einer vorbestimmten
Belastung, die die z^xxr Ausbildung des umgefalzten
Kopfes 56 benötigten Belastung übersteigt. Ab-
— 7 —
schnitt 60 des Bolzene 30 bleibt in der Hülse 18 zurück
und befindet sich mit derselben im festen Eingriff. Diese Verbindung wird durch den Eingriff des kerbverzahnten
Abschnittes J6 mit dem Hülsenschaft 20 noch weiterhin
erhöht.
Es sei bemerkt, daß mit dem eingebauten Verbindungselement sowohl auf der Innen- als auch auf der
Außenseite des Containers glatte Flächen entstehen· Zur Entfernung des Elementes von der Außenseite des
Container« her, d.h. von der auf Element 16 gerichteten Seice muß «zuerst der Bolzenteil 60 entfernt werden, worauf der umgebogene Kopf 56 und schließlich die
Hülse 18 entfernt werden müssen. Da für die Entfernung des Verbindungselementes ein zu großer Arbeitsaufwand
notwendig ist, stellt diese eine einbruohslehere und
gleichzeitig haltbare Verbindung dar.
-
Beim oben beschriebenen Verbindungselement ist
\
es notwendig, daß der Bolzenabschnitt 60 so fest als
j möglich in der Hülse 18 zurückgehalten wird. Beim BIn-
; setzen des Verbindungselementes tritt jedoch nach den
- Seilbruch des Bolzens eine gewisse Zurückfederung des-
. selben ein, was auf die vor dem Bruch angesammelte Ener-
>' gie zurückzuführen ist.
Es hat sich herausgestellt, daß bei herkömmlichen als Sollbruchstelle ausgebildeten Rillen diese Rückfederung eine schlechte Verbindung zwischen der Hülse 18
! und dem Bolzenabschnitt 60 bewirkt. Bs wurde außerdem
festgestellt, daß dieser Nachteil durch eine Abwandlung der fiille aufgehoben werden kann. Auf Fig. 4 stellt die
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Kurve X die axiale Belastung in bezug auf die Verlängerung für eine herkömmliche Bruchrille 100 an einem Bolzen 102
dar. Die herkömmliche Bruchrille 100 ist in solcher Weise ausgebildet, daß sie eine Kerbwirkung ausübt, wobei sie
gerade 60° zueinander nach innen geneigte Seiten 104 enthält,
die durch einen kleinen Radius 106 verbunden sind, wobei die ganze Rille eine Verjüngung 108 beschreibt. Die Kurve X
zeigt, daß die Größenordnung der Grenzbelastung 110 in der Nähe der Bruchbelastung 112 für die 3ruchrille 102 liegt
(d.h. die Bruchbelastung 112 beträgt ca. 91,5 % der Grenzbelastung). Bei Anordnungen, in welchen der Bolzen mechanisch
zur Auskragung fixiert ist, die dies wünschenswert,
wobei absichtlich eine hohe Kerbwirkung erzielt wird. Dadurch entsteht eine hohe Grenzbelastung (genügend hoch
um eine Befestigung der Anordnung s^u gewährleisten),
wobei die Bruchbelastung kurz darauf eintritt. Dies verhindert eine übermäßige Ausdehnung, die ein unerwünschtes
Abstehen des Bolzenbruchteiles zur Folge haben könnte. Bei den Bruchbelastungen ist die bei dem Bruch
auftretende Belastung wesentlich und für Verbindungselemente mit Form- und Re ibungsVerschluß kann dies eine
ungenügende Verbindung bedeuten. Bei der vorliegenden Erfindung hat es sich herausgestellt, daß eine veränderte
Bruchrille mit einem verminderten Kerbeffekt und einem größeren Unterschied zwischen den Grenz- und der
Bruchbelastungen eine wesentliche \ferminderure; der
Rückfederung des Bolzens bewirkt und eine Verbesserung des Form- und ReibungsVerschlusses. Eine mit der Kurve y
(auf Fig. 4) dargestellte Bruchrille 200 für Bolzen 202,
die im weiteren identisch mit dem Bolzen 202 ausgebildet ist, erzielt beinahe dieselbe Grenzlast 210. Die Rille
weist jedoch eine wesentlich verminderte Bruchlast 212
• ·*·*-«■··· · · tt 9 V * t ψ »
auf (die Bruchlast 121 beträgt ca. 73 # der Grenzlast
210). Die Grenzlast 110 und 220 wird für die maximale, für die Einstellung des Verbindungselementes benötigte,
Last bestimmt, die folglich für jedes Verbindungselement dieselbe sein muß. Wie erwähnt, wurde die Kerbwirkung
der Bruchrille 200 des Bolzens 202 im wesentlichen vermindert (verglichen mit der Bruchrille 100). Dies wurde
erzielt, indem die Rille 200 flacher als die Hille 100
ausgeführt wurde, wobei ein großer Radius 206 der sich
bis zur Verjüngung 208 erstreckt, vorgesehen ist. In diesem Fall ist der Durchmesser 208 größer als der
Durchmesser 108. Bei der Verwendung einer Bruchrille 200 ist die Bolzenrückfederung unbedeutend und ein
Lösen des Form- und Reibungsverschlusses wird dabei im
wesentlichen verhindert. Eine allgemeine Darstellung des Verhältnisses der Abmessungen von Bolzen 102 und
kann aus der Darstellung in Fig. ^ entnommen werden. Die Kurven X und Y beziehen sich auf Bolzen, die aus einem Stahl
mit einem mittleren Kohlenstoffgehalt hergestellt sind.
Das genaue Verhältnis zwischen der Grenz- und der Bruch' alastung kann in verschiedenen Ausführungsformen
variiert werden, wobei die genaue Konstruktion durch die gleichen Testversuche, wie sie bei herkömmlichen Bruchrillen
angewendet werden, bestimmt werden kann. Man nimmt an, daß die Bruchrille für ein Verbindungselement
mit Form- und ReibungsVerschluß eine genügende Kerfewirkung,
die normalerweise mittels einer flachen Bruchrille erzielbar ist, aufweisen soll, wobei die Bruchrille eine Bruchbelastung
von ca. 90 % der Grenzbelastung aufweist. Noch bessere Resultate können m3>t einer Bruchrille erzielt
werden, deren Bruchbelastung weniger als ca. 80 % der Grenzbelastung ist, und weitere vorzügliche Resultate
sind erreichbar, wenn die Bruchbelastung ca. 75 % der
Grenzbelastung beträgt.
- ίο -
Claims (15)
1. Verbindungselement zur Fixierung von Arbeitsstücken mit ausgefluchteten Durchlässen, bestehend aus einer rohrförmig
ausgebildeten Hülse mit einem erweiterten Kopf für d©n Eingriff mit einer Außenfläche eines Arbeitsstückes,
einem sich durch die Durchlässe in den Arbeitsstücken erstreckenden Hülsenschaft, der über die gegenüberliegende
Fläche auf der anderen Seite der Arbeitsstücke herausragt, einem Bolzen mit Bolzeskopf für den Singriff mit dem äußeren Ende des Hülsenschaftes auf der gegenüberliegenden Seite des Hülsenkopfes, einem sich durch die Hülse und über
den Hülsenkopf erstreckenden Bolzensohaft, auf dem Bolzenschaft für den Eingriff mit einem Werkzeug ausgebildete
Zugrillen, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Bruchrille (42) die Sollbruchstelle des Bolzenschaftes (32) bildet und zwischen dem Bolzenkopf (34) und zum Zugrillen (46) angeordnet ist, daß der Bolzenkopf zur Ausbildung des äußeren Hülsenendes radial nach außen eine mit
der äußeren Ende der Hülse (18) eingreifbare Innenfläche
aufweist.
2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Bolzen (30) und die
Hülse (18) derart ausgebildet sind, daß sie nach erfolgtem Bruch bei der Bruchrille (42) zusammen eine Form- und reibungsschlüssige Verbindung bilden.
3. Verbindungselement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die form- und reibungsschlüssige Verbindung mittels dem kerbverzahnten
Abschnitt (36) auf dem Bolzenschaft (32) derart hergestellt ist, daß das äußere Ende der Hülse (l8) radial
11 -
- li -
nach außen gebogen und in festen Eingriff mit den,
Hülsenschaft (20> gebracht wird.
4. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, ,„ detß
die Bruchrille (42) zur Verminderung der beim Bruch en^
stehenden Rückfederung des Bolzens flach ausgebildet ist.
5. Verbindungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Innenfläche (206) der Bruchrille (42) bogenförmig und radial
nach außen rstreckt.
6. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß
die Bruchbelastung der Bruchrille (42) ca. 90 % der Grenzbelastung beträgt.
7. Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Bruchbelastung
der Bruchrille weniger als ca. 80 % seiner Grenzbelastung beträgt.
8. Verbindungselement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Bruchbelastung
der Bruchrille ca. 75 % seiner Grenzbelastung beträgt.
9. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dad
die Bruchrille derart auf dem Bolzenschaft (32) angeordnet ist, daß sie sich nach erfolgten Bruch vollständig innerhalb der Hülse befindet.
- 12 -
auae^tffekt^r^r.-^nFUto
10. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzei chnet , daß
der Bolzenkopf auf der Außenfläche der Wandung des Containers angeordnet ist·
11. Verbindungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung (1*0
der Containerwand aus zusammenpreßbaren Material ausgebildet ist und daß der Hülsenkopf (22) derart ausgebildet
ist, daß keine übermäßige Verformung dieser Wand entsteht.
12. Verbindungselement, bestehend aus einem Bolzen und einer Hülse, wobei das Verbindungselement mittels einer
axial auf den Bolzen relativ zur Hülse ausgeübten Kraft fixierbar ist, dadurch gekennzeichnet ,
daß der Bolzenschaft eine flache Bruchrille (200) enthält zur Verringerung der beim Bruch entstehenden Zurückfederung
des Bolzens.
13. Verbindungselement nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet , daß die Bruchbelastung der Bruchrille weniger als als ca. 90 % seiner Grenzbelastung
beträgt.
Ik. Verbindungselement nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet , daß-die Bruchbelastung der Bruchrille weniger als ca. 80 % seiner Grenzbelastung
beträgt.
15. Verbindungselement nach Anspruch 14, dadurch j
gekennzeichnet , daß die Bruchbelastung der Bruchrille ca. 75 % seiner Grenzbelastung beträgt.
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