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Querverweis
auf verwandte Anmeldung
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Diese
Patentanmeldung beansprucht auf Basis der vorläufigen Patentanmeldung Nummer 60/066.267,
eingereicht am 20. November 1997, mit dem Titel „Ausgedehnte mit Gewinde versehene
Einsätze", Priorität.
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungselement-Aufnahme-Einsatzanordnung
zur Installation in einer Öffnung
in einem Element, die einen röhrenförmigen Körper, der
so bemessen ist, dass er in die Öffnung
eingeführt
werden kann, wobei der röhrenförmige Körper Innengewindegänge hat; eine
röhrenförmige Verlängerung
an dem Körper,
die sich von dem Körper
axial erstreckt, wobei die röhrenförmige Verlängerung
eine sich radial öffnende Umfangsnut
enthält;
einen Arretierring, der sich in der Umfangsnut befindet, umfasst;
und des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein zusammengesetztes
Element, das eine derartige Befestigungselement-Aufnahme-Einsatzanordnung
umfasst. Die Erfindung betrifft darüber hinaus das Bereitstellen
eines Verfahrens zur Installation der Befestigungselement-Aufnahme-Einsatzanordnung
in einer Öffnung in
einem Element. Eine derartige Befestigungselement-Aufnahme-Einsatzanordnung
ist aus US-A-5.590.900 bekannt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Der
Hintergrund dessen, das als „Muttemplattentechnologie" bezeichnet werden
kann, wird in US-A-5.096.349, erteilt am 17. März 1992 an Michael A. Landy
et al., und in US-A-5.245.743,
erteilt am 21. September 1993 an Michael A. Landy et al., und in US-A-5.380.136, erteilt
am 10. Januar 1995 an Charles M. Copple et al., und in US-A-5.405.228, erteilt am
11. April 1995 an Leonard F. Reid, und in US-A-5.468.104, erteilt
am 21. November 1995 an Leonard F. Reid et al., beschrieben. Diese
Patente offenbaren Mutterbefestigungsstrukturen, die durch einen
röhrenförmigen Schaft
gekennzeich net sind, der in eine Öffnung in einer Wand eingeführt wird,
in der eine Schraube positioniert werden soll. Der röhrenförmige Schaft
wird in der Öffnung
radial ausgedehnt, um die Mutterbefestigungsstruktur mit der Wand
zu verbinden.
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Es
besteht die Notwendigkeit eines Schrauben-Aufnahme-Einsatzes, der
in einer Öffnung
in einem Element ausgedehnt werden kann, um ihn mit dem Element
zu verbinden, und der selbst mit einem Innengewinde versehen ist,
so dass keine separate Mutter erforderlich ist. Es besteht die Notwendigkeit eines
Schrauben-Aufnahme-Einsatzes, der in eine Öffnung in einer zusammengesetzten
Struktur ohne Zugang zu der Rückseite
eingeführt
werden kann. Der Einsatz muss von der Vorderseite der Struktur aus
eingeführt
werden können
und anschließend
in der Öffnung
unter Verwendung der ausschließlich
an der Vorderseite der Struktur positionierten Werkzeuge ausgedehnt
werden können.
Ein Zweck eines derartigen Einsatzes ist es, das Anbringen einer
Platte oder eines anderen Elementes an einer Ausgangsstruktur unter
Verwendung einer mit Gewinde versehenen Schraube zu erleichtern.
Der Einsatz muss der Drehmomentbelastung von einer Schraube und
dem Herausziehen aufgrund der axialen Belastung während des
Hineindrehens der Schraube widerstehen. Des Weiteren besteht die
Notwendigkeit eines Schrauben-Aufnahme-Einsatzes, der zum einfachen und
schnellen Platzieren und Befestigen in einer Öffnung in einem Element eingerichtet
ist. Es besteht darüber
hinaus die Notwendigkeit eines Schrauben-Aufnahme-Einsatzes, der
dicht ist und einen dichten Verschluss für die Öffnung bereitstellt, wenn keine
Schraube mit dem Einsatz verbunden ist. Es wird angenommen, dass
der Schrauben-Aufnahme-Einsatz dieser Erfindung diese Notwendigkeiten erfüllt.
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Offenbarung
der Erfindung
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Eine
Befestigungselement-Aufnahme-Einsatzanordnung der Erfindung ist
im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der röhrenförmige Körper aus
einem Material hergestellt ist, das es ermöglicht, dass er nach der Installation
in der Öffnung
radial ausgedehnt werden kann, so dass eine ausreichende Presspassung
zwischen dem röhrenförmigen Körper und
der Öffnung
in dem Element durch die radiale Ausdehnung des röhrenförmigen Körpers erzeugt
werden kann, wobei die Passung ausreicht, um dem Herausdrehen des
röhrenförmigen Körpers in
Bezug auf das Element zu widerstehen, und dass der Arretierring
einen unveränderlichen
Außendurchmesser
hat, der größer ist als
der Außendurchmesser des
röhrenförmigen Körpers; so
dass nach der Installation der Arretierring in anliegendem Kontakt
mit dem Element ist, um zu verhindern, dass die Einsatzanordnung
durch das Element hindurch zurückgezogen
wird.
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Eine
röhrenförmige Verlängerung
erstreckt sich axial von einem Ende des Körpers und enthält eine
sich radial nach außen öffnende
Umfangsnut. Ein Arretierring wird in der Umfangsnut gehalten. Der Arretierring
hat in freiem Zustand einen Außendurchmesser,
der größer ist
als der Außendurchmesser des
röhrenförmigen Körpers. Der
röhrenförmige Körper wird
durch eine Öffnung
in einem Element hindurch eingeführt
und bewegt, um den Arretierring im Wesentlichen an die unmittelbare
Seite des Elementes zu platzieren. Anschließend wird der röhrenförmige Körper radial
ausgedehnt, um ihn in der Öffnung zu
halten. Danach wird eine Schraube mit den röhrenförmigen Körper verbunden, indem ihr Gewinde mit
der mit Gewinde versehenen Innenfläche des röhrenförmigen Körpers in Eingriff gebracht
wird.
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In
einer bevorzugten Form verjüngt
sich der Arretierring im seinem Verlauf axial nach außen von dem
Körper
weg. Er verjüngt
sich bis auf einen Durchmesser an seinem äußeren Ende, der im Wesentlichen
dem Außendurchmesser
der röhrenförmigen Verlängerung
gleich ist. Der Arretierring ist gespalten, um eine radiale Spalte
zu bilden. Dadurch wird ermöglicht,
dass der Arretierring zum Einführen auf
dem Befestigungselement ausgedehnt werden kann. Vorzugsweise sind
der Arretierring und die Umfangsnut auch dafür geeignet, dass der Arretierring radial
in die Umfangsnut hinein gedrückt
werden kann. Dies ermöglicht,
dass das Befestigungselement in eine Öffnung in einem Element mit
dem Ausdehnungsende zuerst eingeführt werden kann, bis der verjüngte Arretierring
in Kontakt mit der Peripherie des Elementes kommt. Anschließend wird
das Befestigungselement mit einer stirnseitigen Kraft in Richtung
des Elementes bewegt, um den Arretierring in die Öffnung in
dem Element hinein und durch sie hindurch zu bewegen. Der Kontakt
zwischen der Peripherie der Öffnung
und der verjüngten
Fläche
des Arretierrings dient dazu, den Arretierring radial nach innen
zu drücken,
wodurch ermöglicht
wird, dass er in die Öffnung
in dem Element hinein und durch sie hindurch bewegt werden kann.
Wenn der Arretierring ganz durch die Öffnung hindurch bewegt wurde, dehnt
er sich radial in der Umfangsnut aus, um seine hintere Stirnseite
nahe angrenzend an die zweite Seite des Elementes zu positionieren.
Wenn sich der Arretierring ausgedehnt hat, verhindert er, dass das
Befestigungselement durch die Öffnung
hindurch zurückgezogen
wird.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung kann die röhrenförmige Verlängerung
entweder über
ein offenes äußeres Ende
oder ein geschlossenes äußeres Ende
verfügen.
Ein geschlossenes äußeres Ende stellt
einen dichten Anschluss bereit. Das geschlossene Verlängerungsende
des röhrenförmigen Einsatzes
kann ausreichend lang sein, dass es einen Endabschnitt eines Dorns
aufnehmen kann, der durch den röhrenförmigen Körper in
das Ende hinein eingeführt
wird, so dass ein Abzieher an dem Dorn verwendet werden kann, um
den röhrenförmigen Körper radial
auszudehnen, um ihn in der Öffnung
zu installieren.
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In Übereinstimmung
mit einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Arretierring ein
radialer Flachring sein, der in eine komplementäre Umfangsnut eingeführt wird,
nachdem das Befestigungselement in der Öffnung mit der Umfangsnut an
der zweiten Seite des Elementes positioniert wurde.
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In Übereinstimmung
mit einem Aspekt der Erfindung wird das Befestigungselement mit
einer zusammengesetzten Struktur verwendet. Das Element ist aus
einem Verbundmaterial hergestellt und eine Öffnung ist in dem Element gebildet.
Der röhrenförmige Körper des
Befestigungselementes wird in die Öffnung eingeführt und
der röhrenförmige Körper wird
radial ausgedehnt, um ihn an dem zusammengesetzten Material zu befestigen,
das die Öffnung umgibt.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung kann das Befestigungselement in einer Öffnung in
einem Element von einer Seite des Elementes aus eingesetzt werden.
Das Befestigungselement wird an dem Abschnitt mit kleinem Durchmesser
des Dorns platziert, der an einem Abzieherwerkzeug angebracht ist. Anschließend wird
ein vorderer Abschnitt des Dorns mit großem Durchmesser mit einer Öffnung in
einem Element ausgerichtet und anschließend nach vorn geschoben, um
ihn in die Öffnung
hinein und durch sie hindurch zu bewegen und den röhrenförmigen Körper in
der Öffnung
zu positionieren. Anschließend wird
das Abzieherwerkzeug betätigt,
um den Dorn zurück
durch das Befestigungselement zu ziehen, wobei das Befestigungselement
in der Öffnung
gehalten wird. Ein Abschnitt des Dorns mit zunehmenden Durchmesser
wird durch den röhrenförmigen Körper des
Befestigungselementes mit dem Abzieherwerkzeug hindurch gezo gen.
Bei diesem Vorgang übt
der Abschnitt des Dorns mit zunehmendem Durchmesser eine radial
nach außen
gerichtete Kraft auf den röhrenförmigen Körper aus,
wobei er diesen in der Öffnung
ausdehnt, um eine sichere Presspassung zwischen der Außenfläche des
röhrenförmigen Körpers und
der angrenzenden Innenfläche
der Öffnung
zu erzeugen. In einer bevorzugten Form wird ein sich verjüngender
Arretierring verwendet, um das Befestigungselement gegen die axiale
Bewegung zu halten, während
der Dorn durch den röhrenförmigen Körper gezogen
wird.
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Es
wird nicht vom Umfang der Erfindung abgewichen, wenn ein Dorn plus
eine Hülse,
lediglich ein Dorn oder ein Spaltdorn zum radialen Ausdehnen des
röhrenförmigen Körpers verwendet
wird, um das Befestigungselement in der Öffnung zu installieren.
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Ein
Teil der Erfindung stellte die Feststellung dar, dass ein röhrenförmiger Einsatz
mit Innengewinde radial ausgedehnt werden kann, um ihn in einer Öffnung eines
Elementes zu installieren, und zwar unter Verwendung von Ausdehnungswerkzeugen und
ohne eine Beschädigung
des Innengewindes. Dennoch zieht die vorliegende Erfindung in Erwägung, das
Gewinde nach der Ausdehnung abzudecken, wenn ein gewisses Abdecken
erforderlich sein sollte. Die Erfindung beinhaltet des Weiteren
das Bereitstellen der Gewinde mit einer Schutzhülse, die entfernt werden kann,
nachdem das Befestigungselement ausgedehnt wurde und in dem Element
befestigt wurde.
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Im
Folgenden werden weitere Aufgaben, Leistungsmerkmale und Vorteile
der Erfindung als Teil der Beschreibung der besten Art und Weise
und der alternativen Ausführungsbeispiele
der Erfindung ausführlicher
beschreiben.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Im
Folgenden wird Bezug auf die Zeichnungen genommen, in denen die
gleichen Referenznummern die gleichen Teile in allen der folgenden
Figuren bezeichnen, wobei:
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1 eine
bildhafte Darstellung eines typischen Ausführungsbeispiels des Befestigungselementes
oder Einsatzes ist, das mit einem daran befestigten konischen Arretierring
dargestellt wird, wobei diese Darstellung von oben in Richtung einer
Seite und des hinteren Endes des Einsatzes erfolgt.
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2 ist
eine bildhafte Explosionsdarstellung eines Befestigungselementes,
die den Arretierring stirnseitig von dem Rest des Elementes positioniert
zeigt, wobei diese Darstellung eine bevorzugte Form des Arretierringes
und eine bevorzugte Form des ringförmigen Kanals oder der Umfangsnut
zeigt, der oder die den Arretierring aufnimmt, wobei die Darstellung
von oben in Richtung einer Seite und des Ausdehnungsendes des Befestigungselementes
erfolgt.
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3 ist
eine Längsschnittdarstellung
durch das Befestigungselement, bei der jedoch der Arretierring weggelassen
wurde, und wobei die Darstellung die Innengewindegänge in dem
röhrenförmigen Körper zeigt.
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4 ist
eine Seitenansicht von oben der in 3 dargestellten
Struktur, die Maßlinien
enthält.
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5 ist
eine Seitenansicht des Arretierrings für das in den 3 und 4 gezeigte
Befestigungselement, wobei diese Ansicht Maßlinien enthält.
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6 ist
eine Längsschnittdarstellung
des in den 1-5 dargestellten
Befestigungselement-Einsatzes, nachdem dieser in einer Öffnung in einem
Element installiert wurde.
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7 ist
eine unvollständige
Darstellung, die der Darstellung von 6 ähnlich ist,
die jedoch einen radialen flachen Arretierring in einer viel schmaleren
Umfangsnut in der Verlängerung
des Befestigungselementes zeigt.
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Die 8-14 sind
Diagramme der Hauptschritte der Erfindung, und
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15 ist
eine Darstellung, die der von 6 ähnlich ist,
jedoch einer modifizierten Form des Befestigungselementes, wobei
dieses Befestigungselement ein geschlossenes äußeres Ende hat, um eine Kalotte
an dem Arretierringende des Befestigungselementes bereitzustellen.
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Beste Art
und Weise des Ausführens
der Erfindung
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Die 1-6 stellen
eine bevorzugte Form des Befestigungselementes oder des Einsatzes 10 dar.
Es umfasst einen Körperabschnitt 14,
der über
eine axiale Verlängerung 15 vertilgt,
die einen ringförmigen
Kanal oder eine Umfangsnut 16 an ihrer Außenfläche enthält. Wie
in den 1-4 und 6 dargestellt, öffnet sich
die Umfangsnut 16 radial nach außen. Die Umfangsnut 16 ist
bereitgestellt, um einen Arretierring aufzunehmen, der in dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
in der Form eines sich verjüngenden
Rings 12, der radial gespalten ist, dargestellt wird. Dem
Spalt ist in den 1 und 2 die Nummer 13 zugewiesen.
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6 stellt
den Einsatz 10 in einer Öffnung 18 in einem
Element 20 dar. Das Element 20 kann beispielsweise
aus einem Strukturkunststoff oder einem Verbundmaterial hergestellt
sein. Es erstrebenswert ist, den aus einem Verbundmaterial hergestellten
Einsatz 10 zu verwenden, es kann jedoch ebenso ein Einsatz
verwendet werden, der aus Metal oder einem anderen Material hergestellt
ist.
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Der
Arretierring 12 kann in der Umfangsnut 16 auf
die in den 1 und 6 dargestellte
Art und Weise positioniert werden. Durch das Vorhandensein der Spalte 13 ist
es möglich,
den Arretierring 12 zu öffnen
und ihn passend auf den Einsatz 10 innerhalb der Umfangsnut 16 zu
spannen. Der Arretierring 12 hat ein Ende mit großem Durchmesser 26, das
an den röhrenförmigen Körper 14 angrenzt.
Er hat ebenfalls ein gegenüberliegendes
Ende mit kleinem Durchmesser. Es ist deutlich dargestellt, dass sich
der Durchmesser des Arretierringes von seinem großen Ende 26 bis
zu seinem gegenüberliegenden Ende 27 verringert
(verjüngt).
Wie in 6 dargestellt, besitzt der Arretierring 12 vorzugsweise
einen Innendurchmesser 29, der größer ist als der Außendurchmesser
der Umfangsnut 16. Dadurch wird ein radialer Abstand zwischen
dem Arretierring 12 und der Umfangsnut 16 erzeugt,
in den der Arretierring 12 radial hinein gedrückt werden
kann. In Übereinstimmung
mit einem Aspekt der Erfindung ist der Arretierring 12 auf
dem Einsatz 10 mit seinen Innenabschnitt in der Umfangsnut 16 positioniert.
Wenn der Arretierring 12 nicht zusammengedrückt ist,
besitzt er einen unveränderlichen
Außendurchmesser,
wodurch ein Abschnitt des Arretierrings außerhalb der Außenfläche des
röhrenförmigen Körpers 14 platziert
ist. Dieser Abschnitt schließt
einen äußeren Ab schnitt
der radialen Fläche 26 ein,
die, wie in 6 dargestellt, an eine Fläche 28 des
Elementes 20 positioniert werden soll.
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Nachdem
der Arretierring 12 auf dem Einsatz 10 installiert
ist, werden das Ausdehnungsende des Einsatzes 10 und die Öffnung 18 an
einer ersten Seite des Elementes 20 zueinander ausgerichtet.
Der Außendurchmesser
der Verlängerung 15 ist
an ihrem äußeren Ende
kleiner als der Außendurchmesser des
Körperabschnittes 14 und
ebenso kleiner als der Durchmesser der Öffnung 18. Als Ergebnis
kann die Verlängerung 15 leicht
in die Öffnung 18 eingepasst werden.
Nachdem mit dem Einführen
der Verlängerung 15 in
eine Öffnung 18 begonnen
wurde, wird der Einsatz 10 mit dem darauf befestigten Arretierring 12 stirnseitig
nach innen bewegt, bis die abgeschrägte Außenfläche des Arretierringes 12 in
Kontakt mit der Peripherie der Öffnung 18 kommt.
Anschließend
ist es erforderlich, den Einsatz 10 durch Ausüben einer Kraft
in die Öffnung 18 zu
bewegen. Wenn eine Kraft auf den Einsatz 10 ausgeübt wird,
wird der Einsatz 10 axial bewegt, wobei die Peripherie
der Öffnung 18 eine
Quetschkraft auf den Arretierring 12 ausübt, infolgedessen
er radial zusammengedrückt
und weiter in die Umfangsnut 16 bewegt wird. Die Teile
sind so dimensioniert, dass der Arretierring 12 ausreichend zusammengedrückt wird,
so dass er und der Rest des Einsatzes 10 zuerst in die Öffnung 18 hinein
und anschließend
durch sie hindurch bewegt werden können. Wenn der Arretierring 12 aus
der Öffnung 18 an
dem zweiten Ende des Elementes 20 heraustritt, nimmt er
seine ursprüngliche
unveränderliche
Form wieder an. Wenn er zusammengedrückt ist, besitzt er die Eigenschaften
einer Feder. Die gespeicherte Federenergie bringt den Arretierring 12 in
seine unveränderliche
Form zurück,
sobald die Außenfläche des Rings 12 nicht
mehr in Kontakt mit der Peripherie der Öffnung 18 ist. Wie
in 6 dargestellt, dehnt sich der Arretierring 12 aus,
um den Außenbereich
der radialen Fläche 26 in
anliegenden Kontakt mit der Fläche 28 an
der zweiten Seite des Elementes 20 zu platzieren.
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Jeglicher
Systemtyp zum radialen Ausdehnen des Einsatzes 10 kann
zum Verbinden des Einsatzes 10 mit dem Element 20 verwendet
werden. Diese Systeme schließen
ein Nur-Dorn-System, ein Spalt-Dorn-System und ein Dorn- und Hülsen-System
ein. Der Dorn, wenn lediglich ein Dorn verwendet wird, oder die
Spalthülse,
wenn eine Spalthülse
verwendet wird, ist in direktem Kontakt mit den Gewindegängen 22.
Wenn eine Spalthülse
verwendet wird, werden die Gewindegänge in gewissem Maße geschützt.
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In
den 4 und 5 werden einige Dimensionen
als ein typisches und daher nicht einschränkendes Beispiel angegeben.
Die Dimensionen stellen ein Beispiel von Toleranzen und Spielräumen dar,
die in dem System verwendet werden können. In Bezug auf 4 kann
die Dimension D1 8,66 ± 0,0508
mm (0,341 ± 0,002
Zoll) betragen. Die Dimension D2 kann 6,48 ± 0,0762 mm (0,255 ± 0,003
Zoll) betragen. Die Dimension D3 kann 0,762 ± 0,127 mm (0,030 ± 0,005
Zoll) betragen. Die Dimension D4 kann 2,54 ± 0,127 mm (0,100 ± 0,005
Zoll) betragen. Die Dimension D5 kann 7,24 ± 0,0762 mm (0,285 ± 0,003
Zoll) betragen. Die Dimension D6 kann 5,97 +0,0/–0,127 mm (0,235 +0,00/–0,005)
betragen. Die Dimension D7 kann 8,70 ± 0,0178 mm (0,3425 ± 0,0007
Zoll) betragen. Die Gewindegänge 22 können ¼-28 UNF-2B-Gewinde
sein. Nach dem Gewindeschneiden können die fertigen Gewinde kleiner
als 5,79 ± 0,0254
mm (0,228 ± 0,001
Zoll) sein. In Bezug auf 5 kann die Dimension D8 8,13 ± 0,0508
mm (0,320 ± 0,002
Zoll) betragen. Die Dimension D9 kann 7,87 ± 0,0508 mm (0,310 ± 0,002
Zoll) betragen. Die Dimension D10 kann 2,29 ± 0,127 mm (0,090 ± 0,005
Zoll) betragen. Die Dimension D11 kann 9,14 ± 0,0508 mm (0,360 ± 0,002
Zoll) betragen. Der Winkel A kann 12,5° betragen. Der Winkel B kann
45° X 0,010-0,015
betragen.
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Der
Einsatz 10 kann aus verschiedenen Materialien, einschließlich aus
17-4 Edelstahl, hergestellt sein. Der röhrenförmige Körper 14 kann mit einer
sandgestrahlten Außenfläche bereitgestellt
werden. Die Spalte 13 kann ungefähr 1,52 ± 0,127 mm (0,060 ± 0,005
Zoll) breit sein. Der Arretierring 12 kann aus 17-4 Edelstahl
hergestellt sein, mit einer H 102 Bedingung. Die Oberfläche kann
RMS 64 oder besser sein.
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Wie
dargestellt, ist die Verjüngung
an dem sich verjüngenden
Spaltring 12 geringfügig.
Die radiale Fläche 26 ragt
ein wenig über
den röhrenförmigen Körper 14 nach
außen
heraus. Das ist alles, was erforderlich ist. Die Verjüngung ermöglicht ein
gutes Einführen
des Ringes 12. Die Fläche 26 stellt
eine Arretierfläche
zum Arretieren des Einsatzes 10 in der Öffnung 18 bereit.
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Anstelle
des Ringes 12 und der Umfangsnut 16 kann eine
schmalere Umfangsnut 16' verwendet werden
und der Arretierring 12' kann
flach sein, und kann dem Ring 14, der in dem oben erwähnten Patent
US-A-5.380.136 offenbart wird, gleich oder ähnlich sein. Die Nut 16' kann der in
demselben Patent offenbarten Sprengringnut ähnlich sein. Um den Sprengring 12' zu verwenden,
muss der Zugang zu beiden Seiten des Werkstückes 20 gegeben sein. Der
Einsatz 10' kann
von einer Seite des Werkstückes
aus installiert werden, und zwar von der Seite, an der der Abzieher
für den
Dorn positioniert ist. Der Einsatz 10' kann auch verwendet werden, wenn
der Zugang zu beiden Seiten der Werkstückes gegeben ist. In diesem
Fall kann ein integrierter radialer Flansch an einem Ende des Einsatzes
anstelle des Sprengrings 12' oder
des konischen Rings 12 bereitgestellt werden. Siehe beispielsweise
die Elemente 428 und 429 in 25 in
US-A-5.380.136. Ein ringförmiger
Flansch 429 würde
bevorzugt werden.
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Die 8-14 stellen
ein bevorzugtes Verfahren zum Installieren des Einsatzes 10 in
einer Öffnung 18 in
einem Element 20 dar. Im Folgenden wird dieses Verfahren
in Bezug auf die 8-14 beschrieben:
- 1. Eine Spalthülse S mit der entsprechenden
Dimension (Durchmesser, Dicke, Länge
und so weiter) wird über
den Hauptdurchmesser eines speziell bemessenen Ausdehnungsdorns
M und entlang des kleinen Durchmessers des Dorns M bewegt, bis sie
an der inneren Backe einer einzigartig konzipierten Nasenkappenanordnung
auf dem Abzieher P sitzt. Die Spalthülse S kann ein erweitertes
Ende haben oder nicht. Wenn die Spalthülse S erweitert ist, muss die
Hülse S
so ausgerichtet werden, dass das erweiterte Ende an der Nasenkappe
anliegt.
- 2. Die zusammengesetzte mit Gewinde versehene Einsatzanordnung
(Einsatzkörper
und konischer Spaltring) wird anschließend auf den Dorn M und über die
darauf sitzende Spalthülse
S geschoben, bis sie ebenfalls an der Nasenkappe anliegt. Die Einsatzanordnung
sollte so ausgerichtet sein, dass der gerade Abschnitt der Einsatzkörpers, der
dafür bestimmt
ist, in das Startloch in dem Ausgangsmaterial eingesetzt zu werden,
und im Allgemeinen als der Einsatzlauf bezeichnet wird, an der Nasenkappe
anliegt und der Flansch, der den konischen Spaltring zurückhält, sich
nicht mehr an der Nasenkappe befindet.
- 3. Die gesamte Installationsanordnung, die den Dorn M, die Spalthülse S und
den zusammengesetzten mit Gewinde versehenen Einsatz umfasst, wird
in ein zu diesem Zweck bereitgestelltes, genau dimensioniertes Startloch
in der dafür
vorgesehenen Ausgangsstruktur geführt, so dass der Flansch, der
den konischen Spaltring hält,
in die Bohröffnung
des Startloches eingepasst wird.
- 4. Wenn zur Hälfte
in dem Startloch platziert, wird eine geringe Kraft auf die Installationswerkzeuge und
auf den zusammengesetzten mit Gewinde versehenen Einsatz durch den
Bediener ausgeübt,
um den Dorn M, den Einsatz 10 und die Hülse S durch die Öffnung 18 hindurch
zu bewegen, bis die Nasenkappe an der Ausgangsstruktur anliegt. Während dieses
Vorgangs wird der konische Spaltring 12 in eine Nut 15 an
dem Außendurchmesser
des Einsatzkörpers 14 hineingepresst
und kann durch die Bohröffnung
des Startloches hindurch bewegt werden. Nach dem Austreten aus dem
Startloch an der gegenüberliegenden
Seite der Ausgangsstruktur 20 öffnet sich der konische Spaltring 12 wieder
federnd und stellt so einen Flansch bereit, um zu verhindern, dass
der zusammengesetzte mit Gewinde versehene Einsatz 10 während des
Befestigens des Befestigungselementes durch die Ausgangsstruktur 10 hindurch zurückgezogen
wird.
- 5. Nachdem der zusammengesetzte mit Gewinde versehene Einsatz 10,
der Dorn M und die Hülse S
durch das Startloch 18 hindurch geführt wurden und die Nasenkappe
an der Fläche
der Ausgangsstruktur 20 anliegt, wird der hydraulische Abzieher
P aktiviert, um das Ende des Dorns M mit großem Durchmesser durch die Spalthülse und
den Innendurchmesser des Einsatzkörpers hindurch zu ziehen. Der
Einsatzkörper 14 selbst unterliegt
einer ständigen
Verformung durch die nachfolgende radiale Ausdehnung und der Durchmesser
des Einsatzlaufs nimmt zu, so dass er zu einer Presspassung mit
der Wand des Startloches wird.
- 6. Wenn der Dorn M in die Nasenkappe eingeführt ist, wurde der zusammengesetzte
mit Gewinde versehene Einsatz 10 erfolgreich installiert
und die Installationswerkzeuge können
entfernt werden. Die verformte Spalthülse S kann nach der Installation
noch in dem Innendurchmesser des Einsatzkörpers vorhanden sein. Diese
Hülse S
wird per Hand oder mit einem kleinen Werkzeug (Zange und so weiter,
je nachdem, was in diesem Fall geeignet ist) entfernt, und der zusammengesetzte mit
Gewinde versehene Einsatz 10 ist einsatzbereit.
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15 stellt
einen modifizierten Einsatz 10'' dar,
der dem Einsatz 10 ähnlich
ist, außer
dass die Verlängerung 15 einen
geschlossenen kalottenförmigen
Endabschnitt 30 besitzt. Der kalottenförmigen Endabschnitt 30 schließt die Seite
des Spaltrings des Einsat zes 10''.
Der Einsatz 10'' kann verwendet
werden, wenn eine dichte Verbindungsstelle gewünscht wird. Des Weiteren kann
ein Dichtungsring zwischen dem Einsatz 10'' und
der Öffnung 18 platziert
werden, um die Abdichtung zu optimieren. Ein Dorn mit kurzem Ende 63 kann
zur Installation des Einsatzes 10'' verwendet
werden. Ein Endabschnitt des Dorns 63 wird durch eine Strich-Punkt-Linie
in 15 dargestellt. Es sollte offensichtlich sein,
dass sich der Abzieher P auf der Seite des Elementes 20 gegenüber dem
kalottenförmigen
Endabschnitt 30 befindet.
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Ein
mit Innengewinde versehener Einsatz wird mit einer erweiterten Nut
an einem Ende hergestellt, um einen konischen Spaltring, der in
freiem Zustand einen Außendurchmesser
hat, der geringfügig größer ist
als Außendurchmesser
des Einsatzes, aufzunehmen. Der konische Spaltring kann bis auf
denselben Außendurchmesser
zusammengedrückt
werden, um zu ermöglichen,
dass das Ringende des Einsatzes von der Vorderseite aus durch das
Loch hindurch bewegt und durch das geringfügig freigelegte Loch hindurch
geschoben werden kann. Der sich verjüngende konische Abschnitt des
Rings erleichtert das Einführen
und das Zusammendrücken
des Rings, um durch die Öffnung
hindurch geschoben werden zu können.
Beim Austreten an der Rückseite der Öffnung dehnt
sich der Ring aus – oder
federt in seinen normalen Durchmesser zurück, wobei ein Hindernis erzeugt
wird, um zu verhindern, dass der Einsatz durch die Öffnung hindurch
zurückgezogen wird.
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Der
mit Gewinde versehene Einsatz wird anschließend unter Verwendung einer
Kombination aus einer geschmierten Hülse und eines Ausdehnungsdorns
kalt ausgedehnt, was den derzeitigen BushLoc®- und
ForceTec®-Verfahren
der Fatigue Technology Inc. (FTI) ähnlich ist. Durch die Ausdehnung
des Einsatzes in der Öffnung
wird eine ausgezeichnete Presspassung des Einsatzes in der Öffnung erzeugt, die
dem Herausdrehen des Einsatzes widersteht. Der konische Spaltring
verhindert, dass der Einsatz während
des Anziehens der Anschlussschraube durch die Öffnung gezogen wird.
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Während der
Ausdehnung des mit Gewinde versehenen Einsatzes wird das Gewinde
leicht jedoch nicht ausreichend verformt, um ein Eingreifen des
Gewindes an der Anschlussschraube oder dem Befestigungselement zu
verhindern. Um eine unangemessen hohe Beschädigung des Gewindes in dem Einsatz
zu verhindern, können
anfänglich
ebenfalls ein wieder verwendbarer oder Verschleiß- (einmalig verwendbarer)
Hohl zylinder verwendet werden, eine mit Außengewinde versehene Muffe
oder Buchse kann ebenfalls anfänglich
in den Einsatz geschraubt werden, um das Gewinde zu schützen. Die
geschmierte Spalthülse
und der Ausdehungsdorn werden anschließend durch die Hohlbuchse eingeführt, und
dann werden die Buchse und der Einsatz an dieser Stelle, wie beschrieben,
ausgedehnt. Die Gewindebuchse würde
notwendig sein, wenn die Ausdehnung durch eine Spaltdorn- oder eine
Festdorn-Methode bewirkt werden würde, um das Eingreifen der Ausdehnungswerkzeuge
in das Gewinde des Einsatzes zu verhindern. Die verwendete Gewindebuchse wird
nach der Ausdehnung aus dem Einsatz entfernt.
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Eine
anfängliche
Prüfung
der Erfindung hat eine sehr hohe Widerstandsfähigkeit gegen Herausdrehen
und Herausziehen ergeben, wenn die Erfindung sowohl in Kohlefaserals
auch in Kevlar-Kohlefaserplatten mit einer Dicke von 2,92 mm bis
3,94 mm (0,115 Zoll bis 0,155 Zoll) installiert wird.
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Die
dargestellten Ausführungsbeispiele
sind lediglich Beispiele der vorliegenden Erfindung und stellen
demzufolge keine Einschränkung
dar. Es wird darauf hingewiesen, dass viele Änderungen hinsichtlich der
speziellen Struktur, Materialien und Leistungsmerkmale durchgeführt werden
können,
ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Aus diesem Grund ist
es meine Absicht, dass meine Patentrechte nicht durch die hierin
dargestellten und beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele beschränkt sondern
vielmehr durch die folgenden Patentansprüche definiert werden.