NL8201541A

NL8201541A - Bevestigingsorgaan uit twee delen voor aangrenzende werkstukken.

Info

Publication number: NL8201541A
Application number: NL8201541A
Authority: NL
Original assignee: Huck Mfg Co
Priority date: 1981-04-14
Filing date: 1982-04-13
Publication date: 1982-11-01
Also published as: FR2503805A1; FR2503805B1; US4472096A; DE3213605C2; JPH0310805B2; ES8600470A1; DE3213605A1; GB2096724B; GB2096724A; CA1255127A; IT1189257B; JPS57179411A; ES511400A0; IT8248215A0; BE892797A

Description

p & c *

" W 19 36-35 Ned.dB/WVR

Bevestigingsorgaan uit twee delen voor aangrenzende werkstukken.

De uitvinding heeft betrekking op bevestigingsorganen uit twee delen en in het bijzonder op bevestigingsorganen van een ontwerp waarbij de verhouding van sterkte tot gewicht optimaal is gemaakt, voor het verschaffen van een bevestigings-5 orgaan met een gekozen sterkte bij een optimaal gewicht, en op een werkwijze voor het verschaffen van een optimaal gemaakt bevestigingssysteem met minder gewicht.

In het verleden zijn bevestigingsorganen ontworpen waarbij speciaal rekening werd gehouden met de sterkte en de ^ kosten. Hoewel het gewicht daarbij een factor was is het optimaal maken van het gewicht daarbij niet het noodzakelijke eerste punt geweest. Doordat de nadruk is komen te liggen op brandstofbesparing en de daarmee gepaard gaande kosten en op de beschikbaarheid van lichte materialen, zijn besparing 15 aan gewicht en materiaal belangrijker geworden bij het ontwerp van bevestigingsorganen. Dit geldt in het bijzonder in de ruimtevaartindustrie.

De uitvinding wordt speciaal beschreven voor toepassing op bevestigingsorganen uit twee delen van het perstype, 20 van de soort volgens de Amerikaanse octrooischriften 3.915.053 en 2.531.048. De uitvinding wordt dan ook beschreven voor een bevestigingsorgaan uit twee delen, bestaande uit een pen en een ring, welke ring kan worden geperst in grendelgroeven in de pen·. Opgemerkt wordt echter, dat 25 bepaalde kenmerken van de uitvinding ook kunnen worden toegepast bij niet geperste bevestigingsorganen.

De kenmerken van de uitvinding omvatten in hoofdzaak de volgende kenmerken, hoewel de uitvinding daartoe niet is b eperkt : 30 1. Verkleining van de totale afmetingen van het be vestigingsorgaan door zodanige keuze van de schuifsterkte van de materialen van de pen en de ring dat een verhouding van deze schuifsterkten in een bepaald gebied ontstaat.

2. Het verschaffen van een verbeterde vulling of 25 pakking tussen de geperste ring en de grendelgroeven van de pen.

3. Het verkleinen van de afmetingen van de ring voor 8201541 Λ - 2 - een bepaalde trekbelasting waarvoor het bevestigingsorgaan is ontworpen, zodanig dat de ring kan beginnen te bezwijken door schuif- en/of drukbelasting.

4. Voor een persbevestigingsorgaan van het trektype, 5 voorzien van een pen met een breekgroef wordt de breekgroef aangebracht met een bepaalde spanningsconcentratiefactor, waardoor het bevestigingsorgaan kan worden aangebracht op een vlak onder een helling tot ten minste 7°.

De uitvinding verschaft een bevestigingsorgaan uit ^ twee delen voor het aan elkaar bevestigen van een aantal werkstukken, waarbij het bevestigingsorgaan een bepaalde vereiste grootte van de ontwerpschuifbelasting en een bepaalde vereiste grootte van de ontwerptrekbelasting verschaft en optimaal is ontworpen voor het kunnen dragen van deze belas-15 tingen met een minimaal gewicht van de gebruikte materialen, waarbij dit bevestigingsorgaan is gekenmerkt door : een pen met een langwerpige steel die een glad gedeelte heeft gelegen in op één lijn liggende openingen in de werkstukken en aan één einde eindigend in een vergrote kop 20 en aan het andere einde in een gedeelte met groeven, bestaande uit een aantal in de omtreksrichting verlopende groeven en bijbehorende schouders in de pen, waarbij het gladde steelge-daelte een bepaalde lengte heeft ten opzichte van de gecombi- 4 neerde dikte van de werkstukken, zodanig dat het gedeelte 25 met groeven is gelegen buiten de werkstukopeningen en over een minimum lengte daar voorbij uitsteekt en dit gladde steelgedeelte een voldoende diameter heeft voor het verschaffen van de noodzakelijke schuifsterkte voor het opnemen van de ontwerpschuifbelasting, en 2® door een buisvormige ring, bestemd om te worden ge perst in de pengroeven, waardoor de werkstukken aan elkaar worden bevestigd, welke buisvormige ring een minimale lengte heeft welke voldoende is om de pengroeven te overlappen en daarin te worden geperst, welke ring na het persen groeven 25 en schouders heeft die zijn vergrendeld met de pengroeven en -schouders, waarbij de ring een minimale wanddikte en dus gewicht heeft zodanig dat na het persen blijvende rek van de ring nabij de aan elkaar bevestigde werkstukken kan plaatsvinden 8201541 * * - 3 - bij ongeveer de ontwerptrekbelasting in een gebied van de· ring tussen de werkstukken en de het dichtst bij de werkstukken liggende penschouder.

De uitvinding zal hieronder nader worden beschreven 5 aan de hand van de tekening, waarin enige uitvoeringsvoor-beelden van het bevestigingsorgaan volgens de uitvinding zijn weergegeven.

Fig. 1 is een langsaanzicht resp. -doorsnede van een bevestigingsorgaan en van een gereedschap voor het vastzet-10 ten daarvan, vóór het vastzetten, waarbij het bevestigingsorgaan wordt toegepast op werkstukken met minimum dikte, terwijl de aangrijping van het persaambeeld van het gereedschap met gebroken lijnen is weergegeven.

Fig. 2 komt overeen met fig.1, maar in de toestand ^ nadat het bevestigingsorgaan is vastgezet en het gereedschap zich nog daarmee in ingrijping bevindt.

Fig. 3 toont de toestand overeenkomstig fig.2 wanneer het bevestigingsorgaan werkstukken aan elkaar bevestigt met maximum dikte, zonder het gereedschap.

2 Π

Fig. 4 komt overeen met fig.3 maar waarbij het bevestigingsorgaan bezwijkt door de drukkrachten.

Fig. 5 is een langsdoorsnede door een bevestigingsorgaan volgens de uitvinding van het trektype met een gereedschap voor het vastzetten daarvan vóór het vastzetten, 25 met werkstukken van nominale ingrijpafstand of dikte, terwijl de aangrijping van het persaambeeld van het gereedschap met gebroken lijnen is aangegeven.

Fig. 6 komt overeen met fig.5 maar met het bevestigingsorgaan nadat het is vastgezet (maar voordat de pen is 30 afgebroken) en met het gereedschap nog in ingrijping met het bevestigingsorgaan.

Fig. 7 toont een gedeeltelijke doorsnede op grotere schaal, overeenkomstig fig.5, met het fcevestiginasorgaan na het vastzetten maar voor het afbreken van het peneinddeel, 35 voor het bevestigen van werkstukken met een voorvlak onder een hoek van 7°.

In fig.1 en 2 is een bevestigingsorgaan 10 weergegeven, bestaande uit een pen 12 en een buisvormige ring 14. De pen 12 heeft een langwerpige steel 15 die kan steken door op één 8201541 - 4 - lijn liggende openingen 16 en 17 in een paar werkstukken 18 resp. 20, welke aan elkaar moeten worden bevestigd. De opening 16 eindigt in een gesoevereind deel met een vorm voor het opnemen van een vergrote platverzonken kop 22 aan één einde 5 van de steel 15. Grenzend aan de kop 22 heeft de steel 15 een recht deel 24 dat in een bepaalde uitvoeringsvorm volgens de uitvinding is bestemd voor opname in de boringen 16 en 17 met een nauwe passing, dat wil zeggen een kleine positieve speling tot een kleine vaste passing. Op het rechts deel 24 volgt een aantal grendelgroeven 26a-e. Hoewel de grendelgroeven 26a-e zijn weergegeven als afzonderlijke ringvormige groeven kan ook een schroefgang worden toegepast. De groeven hebben bij voorkeur een gecombineerde omtreks- afstand groter dan 360°, dat wil zeggen meer dan één groef 15 of schroefdraadgang. Een overgangsdeel 28 heeft een bepaalde straal R en een helling X ten opzichte van de hartlijn van de pen 12 en verbindt de grendelgroef 26a vloeiend met het rechte steeldeel 24. De diameter Ds van het rechter deel 24 is iets groter dan de diameter Dg van de toppen van de gren-20 delgroeven 26a-e, waarbij Dg zodanig is gekozen dat een speling optreedt met de openingen 16 en 17. Bij een vaste passing heeft dus het afrondingsdeel R en het overgangsdeel 28 een gewenst oppervlakprofiel voor aanraking met de binnenvlakken van de openingen 16 en 17 voor het opnemen van de 25 steel 15 wanneer deze door de openingen wordt getrokken.

Het bevestigingsorgaan 10 is bestemd om te -worden vastgezet met een gereedschap 30 dat een persaambeeld 32 en een steundeel 34 heeft, welke naar elkaar toe kunnen worden geknepen of geslagen voor vastzetten van het bevestigings-30 orgaan 10. Het gereedschap 30 kan in het algemeen van een bekend type zijn en is daarom slechts gedeeltelijk weergegeven .

De symmetrisch gevormde, in hoofdzaak buisvormige ring 14 kan worden geplaatst om de steel 15 en ligt, wanneer 25 de werkstukken 18, 20 op elkaar worden gedrukt of gehouden radiaal op één lijn met de grendelgroeven 26a-e. Eij bediening van het gereedschap 30 wordt de ring 14 geperst in radiaal er/tegenover liggende pengrendelgroeven 26a-e terwijl het bevestigingsorgaan 10 wordt vastgezet (fig.2). Opgemerkt 8201541 Λ *: -5-. ' wordt dat de nog niet geperste ring 14 (fig.1) in hoofdzaak een constante wanddikte heeft/ behalve aan de tegenover-elkaar liggende einden, waar de wanddikte taps verloopt.Deze tapse constructie kan zijn volgens het .Amerikaanse octrooi-5 schrift 4.198.895.

De grendelgroeven 26a-e kunnen van een constructie zijn zoals weergegeven in het bovengenoemde Amerikaanse octrooischrift 3.915.053 en van een vorm welke evenredig is in overeenstemming met de relatieve schuifsterkten van de ^ materialen van de ring 14 en de pen 12 volgens dat octrooischrift.

Het optimaal maken van het gewicht van de pen 12 en de ring 14 van het bevestigingsorgaan 10 wordt gedaan rekening houdend met de speciale belastingen welke daarop worden uitgeoefend via de werkstukken 18 en 20. In veel ruimtevaart-toepassingen zijn er twee gebieden -van sterkteoverwegingen voor bevestigingsorganen, waarvan het ene betreft de belasting van de pen 12 op afschuiving en het andere de belasting van de pen 12 en de ring 14 op trek. Voor de schuifbelasting 20 wordt de schuifspanning, die een gevolg is van tegengestelde evenwijdige krachten op de werkstukken 18 en 20 (fig.2), diametraal opgenomen in het rechte deel 24. Voor de trekbe-lasting wordt de pen 12 onder trek gebracht als gevolg van tegengestelde axiale krachten op de werkstukken 18 en 20, 25 dat wil zeggen krachten die de werkstukken uit elkaar trachten te trekken en welke dwars staan op de schuifbelasting.

Bij het ontwerp van de bevestigingsorganen voor de ruimtevaart, welke op afschuiving worden belast, onverschillig of zij zijn van het type met schroefdraad of van het perstype, 50 is het echter gebruikelijk dat de breuk door trekbelasting plaatsvindt via de schouders welke worden begrensd door de groeven of wel via de schroefdraad. In dat geval breken de schouders van de groeven of de schroefdraad door afschuiving.

Bij trekbelasting van het bevestigingsorgaan 1Π worden dus 55 de in elkaar grijpende groeven en schouders van de pen 12 (grendelgroeven 26a-e) en van.de geperste ring 14 op afschuiving belast.

Bij het optimaal maken van de constructie van het be-- vestigingsorgaan 10 is het beginpunt bij elke toepassing 8201541 * te - 6 - de grootte van de toelaatbare afschuifbelasting van het rechte deel 24 van de pen 12 en de grootte van de toelaatbare trekbelasting op de in elkaar grijpende groeven en schouders van de pen 12 en de ring 14. De grootte van zovel de schuif-5 belasting als de trekbelasting worden bij het ontwerp vooraf gekozen en zijn dus bij een bepaalde toepassing bekend.

De bepaling van de afmetingen van een onderdeel zoals de pen 12 zodanig dat deze de gewenste schuifbelasting kan opnemen, kan met bekende middelen worden gedaan. Wanneer 10 men eenmaal de minimum diameter heeft bepaald van het rechte steeldeel 24 om de ontwerpschuifbelasting te kunnen opnemen, kan het bevestigingsorgaan 10 optimaal worden gemaakt met minimum gewicht en afmetingen voor het kunnen opnemen van de ontwerptrekbelasting. Het is mogelijk dat de ontwerptrek-belasting een grotere diameter van de pen 12 vraagt voor het opnemen daarvan. In dat geval wordt natuurlijk het steeldeel 24 groter dan nodig is voor de ontwerpschuifbelasting. (Het is ook mogelijk dat het ontwerp vraagt dat het bevestigingsorgaan niet mag bezwijken vóór de werkstukken, maar dat het 20 bevestigingsorgaan een bepaalde draagbelasting verschaft terwijl de breuk optreedt in de werkstukken). Om praktische redenen is echter bij ruimtevaarttoepassingen van bevesti-gingsorganen van het beschouwde type de primaire belasting-overweging de ontwerpschuifbelasting voor het bevestigincs-25 orgaan en daardoor kan na het optimaal maken voor de ontwerpschuifbelasting het bevestigingsorgaan optimaal worden aemaakt voor de ontwerptrekbelasting. Na het optimaal maken voor de ontwerpschuifbelasting worden dan de optimale afmetingen voor het bevestigingsorgaan voor het kunnen opnemen van de ontwerp-50 trekbelasting bepaald. Zoals boven ongemerkt is echter het bevestigingsorgaan 10 zodanig geconstrueerd dat de breuk bij de ontwerptrekbelasting wordt verwacht op te treden door afschuiving langs de schouders en groeven.

Opgemeikt wordt dat voor sommige lichgewichttoepassingen 55 het materiaal van de pen 12 bestaat uit een kostbaar licht materiaal zoals titaan. Eijvoorbeeld hebben geschikte titaan-legeringen hogere schuifsterkte en treksterkte dan aluminium en tegelijk hebben zij een gewichtsvoordeel ten opzichte van staal. De basisafmeting van de pen 12 wordt dan bepaald door 8201541 i i - 7 - de sterkte van het peninateriaal en deze afmeting wordt in de eerste plaats bepaald door en minimaal gemaakt (normaal) voor de noodzakelijke mogelijkheid van het rechte deel 24 om de ontwerpschuifbelastinq te kunnen opnemen.

5 Vervolgens moet de afmeting van de rest van de steel 15 met inbegrip van de grendelgroeven 26a-e en de bijbehorende schouders minimaal worden gemaakt voor de trekbelasting, waarbij de kriteria zijn dat breuk zal optreden door trekbelasting via de afschuiving van de in elkaar grijpende schouders en groeven. Daarom wordt de diepte van de groeven 26a-e zodanig gemaakt dat is verzekerd dat breuk waarschijnlijk niet zal optreden diametraal over één van de groeven bij de breuk door trekbelasting.

In ruimtevaarttoepassingen is het gebruikelijk een ring 14 te gebruiken van aluminium met een pen 12 van titaan. Daa'r titaan belangrijk duurder is en schaarser dan aluminium is het gewenst uit het oogpunt van kosten en materiaalbeschikbaarheid, zo weinig mogelijk titaan te gebruiken. Eerst wordt de minimale noodzakelijke effectieve 20 schuifdoorsnede voor de schouders bepaald, die worden begrensd door de grendelgroeven 26a-e, en vervolgens de minimale ipodzakelijke effektieve schuifdoorsnede van de bijbehorende schouders van de geperste ring 14.

Voor het optimaal maken van het bevestigingsorgaan 25 is het echter gewenst het totale materiaalvolume minimaal te maken van dat gedeelte van de steel 15 dat nodig is voor het dragen van de grendelgroeven 26a-e. Dit kan worden gedaan door nauwkeurig de schuifsterkte en de treksterkte van het materiaal met elkaar in evenwicht te brengen, dat wordt ge-50 bruikt voor de ring 14, bijvoorbeeld een aluminiumlegering, met dat van de pen 12, bijvoorbeeld een titaanlegering. Bij perstoepassingen zal echter wanneer de rina 14 te sterk is' schade ontstaan aan de steel 15 in het gebied van de grendelgroeven 26a-e tijdens het persen. Gewoonlijk treedt dit op 55 als een platdrukken of verlenging van de steel 15 en/of als beschadiging van de toppen van de schouders van de grendelgroeven 26a-e, tijdens het persen. Het is bekend dat het gewenst is deze schade te vermijden en/of zo klein mogelijk te maken. Eij de onderhavige uitvinding is het gewenst de 8201541 * b ♦ - 8 - ring 14 een zo hoog mogelijke rekgrens bij trek te geven onder vermijding van de genoemde schade. Voor dit doel is gebleken dat de rekgrens bij trek gelijk kan worden aemaakt aan de schuifspanning van het materiaal bij breuk en dat 5 het gewenst is een pen 12 te gebruiken van een materiaal met een schuifspanning bij breuk in een gebied met een verhouding van ongeveer 1,8:1 tot ongeveer 2,7:1 met de schuifspanning bij breuk van de ring 14. In een bepaalde toepassing werd bij gebruik van een pen 12 van 6M-4V 10 titaanlegering en een ring 14 van 2024-T4(2) aluminiumlege-ring een gewenste verhouding van ongeveer 2,5:1 verkregen. . Een voorbeeld van een andere geschikte combinatie van verschillende materialen met de gewenste verhouding is een pen 12 van 7178-T6 aluminiumlegering en een ring 14 van 15 6061-T4 aluminiumlegering. Een andere combinatie kan zijn van een pen 12 van warmtebehandeld 7840 gelegeerd staal en een ring 14 van 7175-T73 of 7050-T73 aluminium. Door de sterkte van de ring 14 maximaal te maken tot een punt waarbij het persen kan worden uitgevoerd tot juist voordat 20 de pen 12 wordt beschadigd kan het aantal en/of de gecombineerde lengte van de grendelgroeven 26a-e, dat nodig is voor het opnemen van de schuifspanning als gevolg van trekbelas-ting, minimaal worden gemaakt. Dus is een lage verhouding gewenst. Het is ook gewenst, zoals reeds werd gezegd, dat 25 de breedte van de groeven 26a-e en van de schouders daartussen evenredig wordt gemaakt met betrekking tot de schuifsterkte van de materialen van de pen 12 en de rincr 14' zodanig dat zowel de schouders van de groeven 26a-e van de pen 12 als de schouders van de groeven van de geperste ring 14 tegelijk 30 beginnen te breken of breken door afschuiving bij de gekozen maximale trekbelasting van het ontwerp op de werkstukken 18 en 20. In de praktijk verdient het de voorkeur dat het ontwerp ervoor zorcrt clat de schouders van de groeven van de ring 14 breken voor de schouders van de grendelgroeven 26a-e van de 35 pen 12, dat wil zeggen de schouders van de pen 12 breken door afschuiving bij ongeveer 110% van de trekbelasting waarbij de schouders van de ring 14 breken.

Zoals hierboven reeds is gezegd kunnen de grendelgroeven 26a-e en de schouders daarvan verder zodanig worden 8201541 4 * Λ * - 9 - gemaakt dat zij een evenredig gemaakte schuifstijfheid hebben volgens het Amerikaanse octrooischrift 3.915.053, waardoor breuk vrijwel tegelijk zal plaatsvinden bij alle schouders van de effektieve grendelgroeven 26a-e of de daarmee in 5 ingrijping zijnde schouders van de geperste ring 14.

Met de genoemde kriteria kan het volume van het steelgedeelte 15 van de pen 12 net inbegrip van het volume van de grendelgroeven 26a-e minimaal worden gemaakt. Op de beschreven wijze wordt dan het totale volume en dus het 10 gewicht van de pen 12 minimaal gemaakt.

Vervolgens is het gewenst het volume en dus het gewicht van de ring 14 minimaal te maken. De ring 14 moet voldoende volume hebben om de grendelgroeven 26a-e voldoende op te vullen en een extra uitwendig volume dat voldoende is 15 om de geperste ring 14 bijeen te houden en/of deze de belasting te doen overbrengen. Bij het pogen het ringvolume zo klein mogelijk te maken is gebleken dat een belangrijke factor is de aanwezigheid van voldoende radiale wanddikte voor het weerstaan van de grootte van de ontwerptrekbelas-20 ting voor het bevestigingsorgaan 10 via de werkstukken 18 en 20 zonder dat de ring 14 bezwijkt door druk (een dergelijk bezwijken is weergegeven in fig.4).

Onder verwijzing naar fig.1 en 2 kunnen nu de minimale afmetingen van de ring 14 voor het verschaffen van een 25 minimum volume dat geschikt is voor het opvullen van de grendelgroeven 26a-e en ook voor het verschaffen van voldoende uitwendig materiaal teneinde bezwijken door druk te vermijden door een minimale gekozen marge, worden bepaald met de volgende empirische betrekkingen : ~ „ ‘ptuFS , (Dx)2] 1/2 (1) Da = 2 [ktfcyK + ΠΤ.

(2) Dc = -1-2½ + ID2 1/2 .1 - P “ - waarin' ID de binnendiameter is in inches van de ring 14 vóór het persen.

Dc de buitendiameter in inches is van de ring 14 8201541 - 10 - voor het persen.

Dr de gemiddelde diameter in inches is van het beschikbare volume tussen de grond en de toppen van de gren-delgroeven 26a-e.

5 p de constante van Poisson

Ptu de gewenste trekbelasting in lbs van de werkstukken 18 en 20.

Da de gemiddelde diameter in inches van de keel 36 van het persaambeeld 32.

10 fcy de 'minimale rekgrens bij druk in psi van het materiaal van de ring 14.

K een correctiefactor

Dx de gemiddelde diameter in inches in het gebied van de minimum wanddikte van de geperste ring 14 die wordt onderworpen aan de drukbelasting.

FS een vermenigvuldigingsfactor om te verzekeren dat breuk onder druk niet zal optreden.

Opgemerkt wordt dat de afmeting Dr die diameter voorstelt van het gedeelte van de grendelgroeven 26a-e die een 20 gladde rechte steel zou geven als het materiaal van de schouders zou worden gebruikt voor het opvullen van de grendelgroeven. Wanneer bijvoorbeeld het volume van de grendelgroeven en van de bijbehorende schouders gelijk is' 25 zal Dr het gemiddelde zijn van de topdiameter Dg en de gronddiameter van de groeven 26a-e. Voor een uniform schroef-draadsysteem is Dr de gemiddelde schroefdraaddiameter. Wanneer het volume van de groeven 26a-e en de bijbehorende schouders verschilt wordt Dr overeenkomstig bepaald.

30 De diameter Dx kan gemakkelijk worden bepaald als de gemiddelde diameter van de ring 14 in het geperste deel in de nabijheid van de grendelgroeven 26a-e, dat wil zeggen de gemiddelde diameter tussen Dg en het effektieve ceoerste buitenvlak van de ring 14. Ms men aanneemt dat de wanddikte 35 van de ring 14 minimaal is in dit gebied kan Dx zonder meer worden gebruikt in de boven gegeven betrekkingen (1) en (2).

Zoals is opgemerkt geeft echter het overgangsdeel 28 de grootste diameter Ds van de steel 15, die normaal iets groter is dan de toppendiameter Dg. Pij sommige in-grijpingsomstandigheden wordt de ring 14 gedeeltelijk op het 8201541 - 11 - overgangsdeel 28 geperst en wordt dan tenslotte geperst tot zijn minimale wanddikte .Tx in dat gebied.

De minimum wanddikte Tx van de ring 14 kan dus optreden bij een gemiddelde diameter Dx' en kan kleiner zijn 5 dan de minimum wanddikte bij de diameter Dx. Tegelijk kunnen de parameters van Tx, Dx en Dx' veranderen in belaste toestand. Al deze factoren kunnen worden gecompenseerd door een correctiefactor K die empirisch kan worden bepaald.

De correctiefactor K houdt dus rekening met het feit dat 10 de wanddikte bij de diameter Dx’ het zwakste deel is van de geperste ring 14 bij. drukbelasting en onderworpen aan de maximale drukspanning. De waarde van K kan worden bepaald voor verschillende maten bevestigingsorganen en voor verschillende diameters bij Dx, dat wil zeggen bij ver-15 schillende diameters van de pen 12, zijn de K factoren als volgt benaderd : · ’ K 2,25 2,40 2,55 2,70 2,84

Dx 0,164 0,190 0,250 0,3125 0,375

De bovengenoemde K factoren werden bepaald in de 20 veronderstelling dat de ingrijpafstand voor de pennen met verschillende diameter gelijk v7as. Wanneer de ingrijpafstand voor de verschillende diameters wordt gewijzigd kunnen de K factoren vrijwel constant zijn. Doordat veranderingen optreden onder belasting kunnen de uiteindelijke optimale omstandighèden worden bevestigd door werkelijke proeven.

De vermenigvuldigingsfactor F? werd in één toepassing gekozen op 110%. Daarbij is de trekbelasting waarbij een breuk door druk optreedt in de ring 14 een bedrag van 10% groter dan de ontwerptrekbelasting waarbij de schouders van de in ingrijping zijnde groeven van de geperste ring 14 door afschuiving breken. Hierdoor is verzekerd dat eerst een afschuifbreuk ontstaat bij het minimaal maken van volume en gewicht van de ring 14.

De keel 36 verloopt iets taps voor het vergemakke-35 lijken van het lossen van het aambeeld 32 na het persen en daarom is Da de gemiddelde diameter van de keel 36 over zijn effektieve persgebied. Opcemerkt wordt dat de keel- 8201541 - 12 - diameter Da van het persaambeeld 32 ten opzichte van het volume van de ring 14 wordt gekozen voor het verschaffen van een dichte opvulling van de grendelgroeven 26a-e met materiaal van de geperste ring 14 voor het verschaffen van 5 een zo volledig mogelijke vulling. In een bepaalde uitvoeringsvorm werd het volume van de ring 14 zodanig gekozen dat een overvulling ontstaat, dat wil zeggen een volume van de ring 14 dat belangrijk groter is dan het volume nodig voor het opvullen van de groeven 26a-e en daarin kan worden 10 opgenomen binnen de persomhulling bepaald door de keel 36 van de persruimte van het aambeeld 32 en het tegenoverliggende deel van de pen 12. In het kader van de uitvinding is het gewenst gebleken een overschotvolume aan ringmateriaal te verschaffen dat groter is dan ten minste ongeveer 20%.

15 Te groot overschot aan ringvolume boven 20% kan beschadiging veroorzaken van de pen 12 door platdrukken of te sterke verlenging. Dit resultaat kan empirisch worden bepaald.

Bij de bekende niet optimaal gemaakte systemen wordt een overschot aan ringvolume van ongeveer 13% ge-20 bruikt voor het verschaffen van een redelijk goede opvullina van de bijbehorende grendelgroeven. Teneinde echter de belangrijke voordelen van het onderhavige optimale systeem te verkrijgen onder produktieomstandigheden moet de overvulling worden gekozen op ten minste ongeveer 20%. Eet 25 materiaal van de ring 14 en de pen 12 reageert voor het opnemen van het overschotvolume, dat wil zeggen rek van de ring enz. Hierdoor wordt echter verzekerd dat praktisch 100% opvulling wordt verkregen na het persen. Wanneer bij deze volledige vulling ten minste de genoemde 20% over-30 vulling is toegepast blijkt dat een belangrijke toename van de mogelijkheid voor het opnemen van schuifspannincen (en dus van een trekbelasting) is verkregen zowel in de schouders van de grendelgroeven 26a-e van de pen 12 als de schouders van de daarmee in ingrijping zijnde groeven 35 van de geperste ring 14.

Het lijkt dat het bovengenoemde het cevolg kan zijn van de gehandhaafde drukvoorbelasting tussen de flanken van de schouders van de grendelgroeven 26a-e van de pen 12 en de daarmee in ingrijping zijnde flanken van de schouders 8201541 - 13 - van de daarmee in ingrijping zijnde groeven van de geperste ring 14. Wanneer deze drukvoorbelasting wordt gehandhaafd wordt gemeend dat de schuifsterkte van het materiaal toeneemt, dus dit materiaal hogere schuifbe-5 lastingen kan weerstaan vergeleken met hetzelfde materiaal waar geen of weinig drukvoorbelasting bestaat.

Het blijkt dat de schuifsterkte van het materiaal toeneemt met ten minste 10% tot ongeveer 28% door dit overvullen. De mate van overvullen wordt beperkt door de druk-10 rekgrens van het materiaal van de pen 12. Wanneer men het bovenstaande met andere woorden zegt betekent dit dat gebleken is dat door het toepassen van voldoende overvulling vergrotingen kunnen worden verkregen van de toegepaste trekbelasting op het bevestigingsorgaan in het gebied van 15 ten minste 10 tot 28% tengevolge van een schijnbare toename van de schouderschuifsterkte. Deze belangrijke toename van de schuifsterkte moet men vergelijken met die verkregen met het tegenwoordige ontwerp waarbij het overschotvolurne tot ongeveer 13% bedroeg.

20

Opdat het bevestigingsorgaan 10 volgens de uitvinding de ontwerptrekbelasting kan bereiken voor het gebied van ingrijpomstandigheden dat hieronder wordt aangegeven en verder voor de toepassing met een helling onder 7° (fig.7) is het gebleken gunstig te zijn overvulling toe te passen tot de 25 grens van de sterkte van de pen 12 waarbij platdrukken, rekken of andere vervorming van het steelgedeelte 24 en/of van de grendelgroeven 26a-e van de pen 12 wordt vermeden. In een bepaalde vorm van de uitvinding x^erd het volume van de ring 14 gekozen voor het verschaffen van een overvulling binnen 50 ongeveer 10% van dat volume waarbij een dergelijke vervorming kan beginnen op te treden.

In elk geval geeft, hoewel het volume van de ring 14 wordt vergroot voor het verschaffen van de gewenste overvulling, de hiervan het gevolg zijnde toename van de schuif-55 sterkte en/of de treksterkte meer dan compensatie voor bet toegevoegde volume, waardoor een verkleining m.oaelijk is van de afmetingen voor dezelfde ontwerptrekbelastina (zonder de overvulling) waardoor tenslotte een verkleining van het 8201541 - 14 - gewicht optreedt. Tegelijk kan het volume van de pen 12 worden verkleind waardoor een besparing aan materiaal daarvan ontstaat.

Ook blijkt dat de vermindering van het aantal grendel-5 groeven 26a-e en de vermindering van de totale lengte van het aantal groeven in combinatie met de overvulling een goede overbrenging geeft van de schuifbelasting via de bijbehorende schouders bij trekbelasting. Het percentage overvulling kan worden bepaald voor een eindige lengte iO (dl, zie fig.1) bij de diameter Da van het effektieve persgedeelte van de keel 36 door de betrekking f(Dc2 - ID2) - (Da2 - Dr2) dl] — -p—r-—-= % overvullina [Da2 - Dr J dl (In het bovenstaande wordt dl beschouwd een eindige lengte te zijn binnen het persgedeelte van de keel 36 waarbij 15 men de pen 12 in het gedeelte van de grendelgroeven 26a-e beschouwt als gladde steel met gemiddelde diameter Dr).

Opgemerkt wordt dat het gewenst is dat een bevestigings-orgaan van een bepaalde maat kan dienen voor het vastzetten van werkstukken met verschillende totale dikte. Het bevesti-20 gingsorgaan 10 volgens fig.1 en 2 heeft die mogelijkheid.

Fig.1 en 2 tonen het bevestigingsorgaan 10 met werkstukken 18 en 20 met de minimale totale dikte voor dat bevestigingsorgaan. Bij deze minimale totale dikte heeft het bevestigingsorgaan 10 slechts één gedeeltelijk gevulde grendelgroef 25 26e, terwijl de groeven 26a-26d gevuld worden en de trekfce-lasting kunnen overbrengen (fig.2) .

In fig.3 hebben de werkstukken 18' en 20' de maximale totale dikte die met het bevestigingsorgaan 10 kan worden vastgezet. In dat geval is de grendelgroef 26a’ gedeeltelijk 00 gevuld en brengen de grendelgroeven 26b'-26e' de trekbelasting over. In de uitvoeringsvorm volgens fig.3 is het bevestigingsorgaan 10' identiek aan het orgaan 10 van fig.1 en 2 en daarom zijn de delen van fig.3 welke overeenkomen met delen van fig.1 en 2 aangegeven met dezelfde verwijzings-35 cijfers onder toevoeging van een accent. Een beschrijving van deze overeenkomstige onderdelen is weggelaten.

8201541 - 15-

Op gemerkt wordt dat om het bevestigingsorgaan 10 (10') te kunnen gebruiken in het weergegeven ingrijpgebied de grendelgroeven 26a-26e één groef meer moeten omvatten dan nodig zou zijn voor dezelfde trekbelasting wanneer het be~ 5 vestigingsorgaan slechts werd gebruikt met de nominale ingri jpafstand, dat wil zeggen een totale dikte van de werkstukken gelegen tussen die van de werkstukken 18 en 20 en die van 18' en 20’. De ene extra grendelgroef maakt een effektief grijpgebied mogelijk voor het bevestigingsorgaan voor werkstukken met een variatie in de totale dikte die ten minste ongeveer twee maal de breedte is van een enkele grendelgroef. Door deze beperking van het ingrijpgebied kan de maat van het bevestigingsonderdeel 10 minimaal worden gemaakt terwijl nog steeds een redelijke variatie van de ingrijpafstand mogelijk is. Verder optimaal maken kan worden verkregen door het weglaten van de laatste grendelgroef 26e, waardoor een bevestigingsorgaan ontstaat dat alleen bruikbaar is voor nominale ingrijpafstand.

Zoals is gezegd wordt het volume van de ring 14 20 optimaal gemaakt door het verschaffen van de minimale wanddikte waardoor een begin van breuk of gelijktijdige breuk bij de ontwerptrekbelasting kan optreden hetzij door bezwijken door de druk,, bijvoorbeeld vloeien onder druk, of door af-schuiving van de schouders van de groeven van de ring 14 2~* tussen de schouders van de'groeven 26a-26e van de pen 12. Beswijken onder druk is weergegeven in fig.4 waarin overeenkomstige onderdelen als in fig.1-3 zijn aangegeven'met hetzelfde cijfer onder toevoeging van een dubbele accent. De beschrijving van deze onderdelen is weggelaten. Het bezwijken 30 door de druk vindt plaats in het gebied 38.

De principles van de uitvinding zijn eveneens toepasbaar op persbevestiginqsorganen van het trektype, die zijn weergeaeven in fig.5 en 6. Daarbij zijn overeenkomstige onderdelen met fig.1 en 2 aangeduid met hetzelfde cijfer onder toevoeging van een a.

Het bevestigingsorgaan 10a heeft een pen 12a en een buisvormige ring 14a. De pen 12a heeft een lanqwerpigs steel 15a die steekt door op één lijn liggende openingen 16a en 17a in een paar werkstukken 18a resp. 20a die aan elkaar moeten 8201541 - 16 - worden bevestigd. De opening 16a eindigt in een gesoevereind deel voor het opneir.en van een vergrote platverzonken kop 22a aan één einde van de steel 15a. Grenzend aan de kop 22a heeft de steel 15a een recht deel 24a dat kan worden opgenomen in 5 de boringen 16a en 17a met een geringe speling of met een vaste passing. Volgend op het rechte deel 24a is een aantal grendelgroeven 26aa-ae aangebracht. Eet overgangsdeel 28a verbindt de grendelgroef 26aa vloeiend met het rechte steel-deel 24a.

10 Een breekgroef 40 is aangebracht nabij de grendel groeven 26aa-ae en vormt het zwakste deel van de steel 15a.

Een recht gedeelte 42 is gelegen tussen de breekgroef 40 en een aantal trekgroeven 44. Eet gedeelte 42 kan een kleinere diameter hebben volgens het Amerikaanse octrooischrift 15 4.221.152. De trekgroeven 44 kunnen worden gegrepen door een gereedschap 48 dat kan worden bediend voor het vastzetten van het bevestigingsorgaan 10a. Het gereedschap 48 kan op bekende wijze zijn geconstrueerd en is voor de eenvoud slechts gedeeltelijk weergegeven. In het kort heeft het gereed-20 schap 48 een aantal bekken 50 voor het grijpen van de pen 12a bij de trekgroeven 44. De bekken 50 zijn gelegen in een buisvormig spantangsamenstel 52 dat verschuifbaar is gesteund in een aambeeldhuis 54 dat eindigt aan één einde in een persaambeeld 56.

25 De symmetrische buisvormige ring 14a is bestemd om te worden geplaatst over de steel 15a en wanneer de werkstukken 18a, 20a naar elkaar toe zijn getrokken ligt de ring radiaal op één lijn met de grendelgroeven. De werkstukken hebben een gecombineerde dikte die de normale ingrijp-30 afstand bepalen van het bevestigingsorgaan 10a, dat wil zeggen tussen de dikte van de werkstukken 18, 20 van fig.1. en de werkstukken 18', 20' van fig.3 en daardoor ligt de ring 14a op één lijn met en wordt geperst in alle grendelgroeven 26aa-26ae (fig.6). Bij bediening van het gereedschap 33 48 wordt een relatieve axiale kracht uitgeoefend tussen de pen 12a en de ring 14a, waardoor de ring wordt geperst in de grendelgroeven van de pen 12a (fig.7). >?a voltooiing van het persen wordt de steel 15a afgebroken hij de breekaroef 40.

Een uitwerporgaan 58 voor de ring wordt naar voren credrukt 8201541 - 17 - voor het uitwerpen van de geperste ring 14a uit het aambeeld 56 bij verdere bediening van het gereedschap 48.

De verhoudingen van de afmetingen van de pen 12a, de ring 14a en de diameter van de keel 36a van het persaambeeld 5 56 komen overeen met die hierboven zijn besproken voor de uitvoeringsvorm volgens fig.1 en 2 en deze verhoudingen zijn in fig.5 en 6 weergegeven. Opgenerkt wordt dat het aambeeld 56 een effektief omhulsel heeft voor het verschaffen van de gewenste overvulling zoals boven besproken.

10 Het is gewenst een orgaan 10a te kunnen vastzetten in werkstukken waarvan het aanrakingsvlak voor de ring van het voorste werkstuk onder een hoek XI verloopt van 0 tot 7° ten opzichte van een vlak loodrecht op de hartlijn van het be-vestigingsorgaan. Deze toepassing is weergegeven in fig.7 15 waarin soortgelijke onderdelen als in fig,5 en 6 met dezelfde cijfers onder toevoeging van a' zijn aangegeven. Het bevesti-gingsorgaan 10a' bevestigt de werkstukken 18a' en 20a' waarvan het voorvlak 51 van het werkstuk 20a' onder een hoek XI van 7° staat ten opzichte van een vlak X2 loodrecht op de 20 hartlijn X3 van de pen 12a'.

Door het optimaal maken van het orgaan 10a' op de bovenbeschreven wijze wordt het grendelgroefdeel van het orgaan 10a' stijver dan bij de bekende bevestigingsorganen. Dit ontstaat doordat de lengte van de grendel groeven 26aa'-ae' 25 minimaal is gemaakt terwijl tegelijk de lengte van de ring 14a' eveneens minimaal is gemaakt. Het resultaat is een grotere buigspanning op de breekgroef 40'. De toename van de buigspanning kan in combinatie met de trekspanning uitgeoefend bij het vastzetten van het orgaan 10a een voortijdige breuk 30 veroorzaken, dat wil zeggen voordat de ring 14a volledig is geperst. Teneinde de helling van 7° te kunnen toepassen werd bepaald dat een toename van de diameter d van de breekgroef 30a' de optredende buigspanning zou verminderen. Echter voor het verkrijgen van de breuk van de breekgroef 40' bij de 35 gewenste trekbelasting, wanneer vrijwel alleen trekspanningen optreden, dat wil zeggen bij een hoek XI gelijk aan nul, kan de toename van de diameter d ongewenst hogere trekbelas-tingen vragen. Besloten werd dat dit kan worden gecompenseerd door het verkleinen van de spanningsconcentratiefactor Kt 8201541 - 18 - voor vermoeiing in de breekgroef 40. Dit werd gedaan door in het algemeen toepassen van de principes van de Neuber-methode. De Neuber-methode is beschreven in hoofdstuk 2 Notches and Grooves van het boek Stress Concentration Factors 5 door R.S. Peterson, 1974 John Wiley & Sons, Ine., waarnaar hier wordt verwezen. Gebaseerd op deze methode werd (en nu wordt verwezen naar fig.7) de Kt voor de breekgroef 40' gekozen zodanig dat een gewenste effek.tieve diameter d van de breekgroef 40' ontstaat waardoor breuk ontstaat bij de ge-10 wenste zuivere trekbelasting, terwijl nog steeds moqelijk is het bevestigingsorgaan 10a' toe te passen met de werkstukhoek _o van 7 .

De diameter d van de breekgroef 40' wordt gekozen om te verzekeren dat geen voortijdige breuk optreedt als gevolg 15 van de gecombineerde buig- en trekspanningen big toepassing van het orgaan 10' met de hoek 'van 7°. Vervolgens wordt uit de verhouding d/D een gewenste verhouding r/D bepaald voor het verschaffen van de gewenste spanningsconcentratiefactor Kt voor breuk bij de gewenste zuivere trekbelasting. Voor-20 beelden van het bovenstaande geven een (d/D) (Kt) van 1,6 voor een bevestigingsorgaan No.10 (voor een gat met nominale diameter van 4,76 mm) en 1,7 voor een bevestigingsorgaan van 6,35 mm (voor een nominale gatdiameter van 6,35 mm.) De gewenste Kt geeft breuk in de breekgroef 40' voor zuivere trek-25 belasting en bij de toepassing met 7° met een verschil van ongeveer 12% van elkaar.

Sen optimaal gemaakt bevestigingsorgaan 10 (10a) «

No.10 kan de volgende eigenschappen hebben: A. Pen 12 (12a)

30 1. materiaal = titaanlegering 6M-4V

2. Ds ss 4,8 mm 3. Dg = 4,62 mm 4. Dr = 4,4 mm, groeven a-e 5. Dr = 4,4 mm, groeven a-d 35 6. R = 2,16 mm 7 X =50° 6. a. Lengte van het gedeelte van de steel 15 tussen de werkstukken 18, 20 en de grond van de laatste groef 26e voor nominale ingrijpafstand of 8201541 -19- gecombineerde dikte voor een pen met groeven 26a.~e = 4,04 rm (zie 15p in fig.6).

b.Ingrijpgebied voor dikteveranderinq van de werkstukken 18, 20 voor een pen met groeven 26a-e 5 =2,39 mm.

7. a.Lengte van het deel van de steel 15 tussen de werkstukken 18, 20 en de grond van de laatste groef 26d bij nominale ingrijpafstand of gecombineerde dikte, voor een pen waarbij één groef 10 (26e) van de groeven 26a-e is weggelaten = 3,48mm . (zie 15ap in fig.6).

b.Ingrijpafstand voor een pen met slechts de groeven 26a-d =0.

8. Breekgroef voor pen 12a.

15 1. d = 2,77 mm 2. D = 3,98 mm 3. t = 0,61 mm 4. r = 0,508 mm 5. Kt = 2,3 20 6. (d/D) (Kt) = 1,6 B. Ring 14 (14a) 1. Materiaal is aluminiumlegering 2024-T4(2) 2. I.D. = 4,82 mm 3. Dc = 6,85 mm

O K

4. a. Nominale ringlengte voor gebruik met pen met alle groeven 26a-e = 5,69 mm b. Incrrijpgebied van de groeven 2 6a-e = 2,38mm.

5. a. Nominale ringlengte voor gebruik met wegla ting van één groef 26e van de groeven

30 CIO

= 5,13 mm b. Ingrijpgebied van de groeven 26a-d = 0.

C. Aambeeld 30.

1. Da = 6,25 mm D. Schuifsterkteverhouding van pen 12 (12a) tot ring 35 14 (14a) 1. Verhouding = 2,5:1 E. Vermenigvuldigingsfactor 1. FS = 1,10 F. Correctiefactor 8201541

Claims

1. Bevestigingsorgaan uit twee delen voor het aan elkaar bevestigen van een aantal werkstukken, welk bevesti-gingsorgaan een vereiste gekozen grootte van ontwerpschuif-belasting en een vereiste gekozen grootte van ontwerptrek-5 belasting verschaft en optimaal is gemaakt voor het voldoen aan deze ontwerpschuif- en trekbelasting met een minimaal gewicht van de gebruikte materialen, welk bevestigingsorgaan bestaat uit een pen met een langwerpige steel, die een glad steeldeel heeft, gelegen in op één lijn liggende ope-10 ningen in de werkstukken en eindigend aan één einde in een vergrote kop en aan het andere einde in een gedeelte met groeven, bestaande uit een aantal in de omtreksrichting verlopende pengroeven en bijbehorende penschouders, waarbij het gladde steeldeel een gekozen lengte heeft ten opzichte 15 van de gecombineerde dikte van de werkstukken zodanig dat het gedeelte met groeven is gelegen buiten de op één lijn liggende openingen, waarbij het gladde steeldeel een voldoende diameter heeft voor het verschaffen van de noodzakelijke schuifsterkte voor het opnemen van de ontwerp-20 schuifbelasting, en uit een buisvormige ring bestemd om te worden geperst in de pengroeven zodanig dat de werkstukken aan elkaar worden bevestigd, welke ring na het persen ring-groeven en ringschouders heeft die in ingrijping zijn met de pengroeven en penschouders, met het kenmerk, dat de 25 buisvormige ring een minimale lengte heeft welke voldoende is om te liggen boven en te worden geperst in de pengroeven, terwijl de gekozen lengte van het gladde steeldeel van de pen zodanig is dat het credeelte met groeven over een minimale lennte uitsteekt buiten de op één lijn liggende 30 openingen om het persen mogelijk te maken, terwijl de ring een minimale wanddikte en dus gewicht heeft zodanig dat na het persen rekken van de ring onder druk kan optreden ongeveer bij de ontwerptrekbelasting in een gebied van de ring tussen de werkstukken en die penschouder die het 35 dichtste bij de werkstukken ligt. 2.Bevestigingsorgaan volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de pen en de ring zijn vervaardigd van ver- 8201541 - 24 - , schillende materialen met schuifsterkten van verschillende grootte, waarbij de verhouding van deze schuifsterkten van de pen en de ring zodanig is dat platdrukken van de pen bij het persen in hoofdzaak wordt vermeden.

1. Verhouding van schuifsterkte van schouders en groeven van pen 12 (12a) tot schouders en groeven van (geperste ) ring 14 (14a) =1,10 : 1.

35 Door gebruiken van de voorgaande aanwijzingen en het balanceren van het gewicht en de sterkte van de delen van het bevestigingsorgaan kunnen belangrijke verkleiningen van afmetingen en gewicht worden verkregen terwijl aan de bepaal- 8201541 - 22 - de kriteria van het ontwerp nog steeds wordt voldaan. 8201541 - * .* - 23 -

1. Als bepaald met betrekkina (3) :

30 Overvulling = 21,4 % E. Schuifsterkte

1. K = 2,55 G. Overvulling

1. FS = 1,10 F. Correctiefactor

1. Verhouding =2,5 : 1 E. Vermenigvuldigingsfactor

1. Pa = 8>25 mm D. Schuifsterkteverhouding van pen 12 (12a) tot ring 14 (14a)

1. Materiaal = aluminiumlegering 2024-T4(2) 10 2. I.D. = 6,3 5 mm

1. Materiaal = ^itaanlegering 6A1-4V ' 2 . Ds “ 6,32 mm.

1. Verhouding van afschuifsterkte van de schouders en groeven van pen 12 (12a) tot schouders en groeven van (geperste) ring 14(14a) = 1,10:1. Dezelfde verhoudingen kunnen gemakkelijk worden bepaald voor een bevestigingsorgaan 10 (10a) van 6,35 mm dat de volgende eigenschappen kan hebben (onder nominale omstandigheden) : A. Pen 12 (12a)

1. Als bepaald door betrekking (3j: Overvulling = 21,2%

1. K = 2,40 G. Overvulling

2. D =5,25 mm 3. t = 0,9 4 mm 5 4.r=0,508mm

3. Bevestigingsorgaan volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de' pen een grotere schuifsterkte heeft dan de ring, waarbij de schuifsterkte van de rincr zodanig is gekozen dat deze in het algemeen zo hoog mogelijk is zonder platdrukken van de pen tijdens het persen.

3, Dc = 9,0 4 mm 4. a. Nominale ringlengte voor gebruik met alle groeven 26a-e = 7,18 mm b. Ingrijpgebied van de groeven 26a-e = 2,39mm 15 5.a. Nominale ringlengte voor'gebruik waarbij êên groef 26e van de groeven is weggelaten = 6,37 mm b. Ingrijpgebied van de groeven 26a-d = 0 C. Aambeeld 30

3. Dg = 6,14 mm

4. Bevestigingsorgaan volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de verhouding van de schuifsterkte van de pen tot die van de ring ligt in het gebied van ongeveer 1,8 tot ongeveer 2,7.

4. Dr = 5,82 mm (groeven a-e)

5. Bevestigingsorgaan volgens één der conclusies 2-4, met het kenmerk, dat de axiale breedte van de pengroe-ven en penschouders en van de ringgroeven en ringschouders gekozen zijn in overeenstemming met de relatieve schuifsterkten van de verschillende materialen zodanig dat de penschouders en de ringschouders breken door afschuiving in 20 het algemeen bij de ontwerptrekbelasting die wordt uitgeoefend tussen de pen en de.ring.

5. Kt = 2,6 6. (d/D) (Kt) =1,7 B. Ring 14 (14a)

5. Dr = 5,82 mm (groeven a-d) 20 6. R 3,1 mm

5 H. Afschuifsterkte

6. Bevestigingsorgaan volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de axiale breedte het mogelijk maakt dat de penschouders breken bij een trekbelasting juist boven de 25 ontwerptrekbelasting, waardoor de ringschouders in het algemeen breken voor de penschouders breken.

7. Bevestigingsorgaan volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de penschouders zijn bestemd te breken bij ongeveer 110% van de ontwerptrekbelasting uitgeoefend tussen 3Λ de pen en de ring.

7. X = 50° 8. a. Lengte van het deel van de steel 15 dat uit steekt voorbij de werkstukken 18, 20 tot de grond van de laatste groef (26e) voor 25 nominale ingrijpafstand of gecombineerde dikte voor een pen met groeven 26a-e = 5,3mm (zie 15p in fig.6). b. Ingrijpgebied voor dikteveranderingen van de werkstukken 18, 20 voor een pen met groeven 30 26a-e =2,39 mm. 9. a. Lengte van het deel van de steel 15 dat uit steekt voorbij de werkstukken 18, 20 tot de grond van de laatste groef 26d voor nominale ingrijpafstand of gecombineerde 35 dikte voor een pen waarbij één groef (26e) van de groeven 26a-e is wegcelaten = 2,98mm (zie 15ap in fig.6). b. Ingrijpgebied voor een pen met slechts de groeven 26a-d = 0. 8201541 - 21 -

8. Bevestigingsorgaan volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de wanddikte van de ring is gekozen voor vloeien onder druk bij trekbelastinaen juist boven de ontwerptrekbelastingen, zodanig dat breuk optreedt 35 door afschuiving van de penschouders of van de ringschouders voordat de ring gaat vloeien onder druk.

9. Bevestigingsorgaan volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de ring een minimale wanddikte en dus gewicht heeft zodanig dat na het persen vloeien door druk kan op- 8201541 4- --- - 25 - treden in het algemeen bij ongeveer 110% van de ontwerptrek-belasting.

10. Bevestigingsorgaan volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de ring een bepaald volume- 5 materiaal heeft dat belanarijk groter is dan het beschikbare volume begrensd door het effektieve keelpersgedeelte en het tegenover liggende deel van de pen met inbegrip van de pengrendelgroeven, waarin de ring wordt geperst, voor het verschaffen van een belangrijke vergroting van de schuif-10 sterkte van de penschouders en de ringschouders, waarbij dit bepaalde volume een grootte heeft ongeveer gelijk aan die waarbij bezwijken van de pen in de steel zal beginnen op te treden bij het persen van de ring.

10. Breekqroef voor pen 12a 1. d = 3,38 mm

11. Bevestigingsorgaan volgens conclusie 10, met 15 het kenmerk, dat het bepaalde materiaalvolume ongeveer 10% minder is dan het volume waarbij het bezwijken optreedt.

12. Bevestigingsorgaan volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, dat de ring is bestemd te worden geperst in de pengroeven door middel van een persaambeeld met een 20 effektief keelpersgedeelte, waarbij de ring een bepaald volume*materiaal heeft dat in het algemeen ten minste ongeveer 20% groter is dan het beschikbare volume bepaald door het effektieve keelpersdeel en het tegenover liggende deel van de pengroeven, waarin de ring wordt geperst. *

13. Bevestigingsorgaan volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de pen v66r het persen een einddeel heeft dat is verbonden met het deel met groeven door een breekgroef, welk einddeel is bestemd te worden aangegrépen door een gereedschap dat bedienbaar is voor het 30 uitoefenen van een relatieve axiale kracht tussen de pen en de ring, waarbij de breekgroef is incericht voor het opnemen van een gecombineerde trek- en buigbelasting en om. te breken bij een gekozen axiale kracht na voltooiing van het persen, welke breekgroef een spanningsconcentratiefactor heeft die 35 breuk veroorzaakt bij de gekozen axiale kracht en verder zorgt voor breuk binnen ongeveer 12% van de gekozen axiale kracht wanneer het bevestigingsorgaan wordt toegepast bij werkstukken waarvan het aanrakingsvlak voor de ring onder een hoek verloopt van 7° met de loodlijn op de hartlijn van de pen, 8201541 ♦ - 26 - welke spanningsconcentratiefactor (Kt) wordt uitgedrukt door de vergelijking (d/D) = (Kt), waarin d de minimum diameter is van de breekgroef en D de diameter van het einddeel direkt grenzend aan de breekgroef, welke vergelijking overeenkomt • 5 met een waarde van ongeveer 1,6 voor het bevestigingsoraaan bij toepassing in op één lijn liggende openingen van ongeveer 4,76 mm diameter waarbij de diameter van het gladde steeldeel ongeveer 4,80 mm bedraagt.

14. Bevestigingsorgaan volgens één der conclusies 10 1-13, met het kenmerk, dat het bevestigingsorgaan bestemd is voor het aan elkaar bevestigen van werkstukken met een gekozen totale dikte, waarbij de pengroeven juist voldoende in aantal zijn voor het opnemen van de ontwerptrekbelasting.

15. Bevestigingsorgaan volgens één der conclusies 15 1-13, met het kenmerk, dat het bevestigingsorgaan is bestemd voor het aan elkaar bevestigen van werkstukken binnen een grijpgebied variërend met ten minste ongeveer tweemaal de breedte van één der pengroeven, welke pengroeven aanwezig zijn in een aantal dat één groter is dan het vereiste aantal 20 voor het verschaffen van de ontwerptrekbelasting, waarbij de ring een minimum lengte heeft waardoor deze in ingrijping kan komen met op één na alle pengroeven wanneer het bevestigingsorgaan wordt aangebracht aan werkstukken met een totale dikte variërend in het grijpgebied.

16. Bevestigingsorgaan volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat wanneer het bevestigingsorgaan zich in de aan de werkstukken vastgezette toestand bevindt, de ring ingrijpgroeven heeft, bevestigd aan de pen door middel van de pengroeven, waardoor de werkstukken 30 aan elkaar zijn bevestigd.

'17. Bevestigingsoraaan uit twee delen voor het aan elkaar bevestigen van een aantal werkstukken, welk bevestigingsorgaan een vereiste gekozen grootte van de ontwerpschuifbelasting en een vereiste gekozen grootte van 35 de ontwerptrekbelasting verschaft en optimaal is gemaakt voor het kunnen opnemen van deze belastingen met een minimaal gewicht voor het gebruikte materiaal, welk bevestigingsorgaan bestaat uit een pen met een langwerpige steel, voorzien van een glad steeldeel, gelegen in op één lijn liggende openingen 8201541 W- ------ — - 27 - in de werkstukken en eindigend aan één einde in een vergrote kop en aan zijn andere einde in een gegroefd gedeelte, dat een aantal in de orotreksrichting verlopende pengroeven en bijbehorende penschouders heeft, waarbij het gladde steeldeel 5 een gekozen lengte heeft ten opzichte van de gecombineerde dikte van de werkstukken zodanig dat het gegroefde deel buiten de openingen ligt, en het gladde steeldeel een voldoende diameter heeft voor het verschaffen van de noodzakelijke schuifsterkte voor het opnemen van de ontwerpschuifbelasting, 10 en uit een buisvormige ring bestemd om te worden geperst in de pengroeven, waardoor de werkstukken aan elkaar worden bevestigd, welke ring in geperste toestand groeven en schouders heeft die in ingrijping zijn met de pengroeven en de penschouders, met het kenmerk, dat de buisvormige ring 15 een minimale lengte heeft welke voldoende is om te liggen over en te worden geperst in de pengroeven, waarbij de gekozen lengte van het gladde steeldeel van de pen zodanig is dat het gegroefde steeldeel over een minimale lengte uitsteekt voorbij de op één lijn liggende werkstukopeningen, 20 waardoor het persen mogelijk is, terwijl de pen en de ring zijn vervaardigd van verschillende materialen roet verschillende schuifsterkten, waarbij de verhouding van de schuifsterkte van de pen tot die van de ring zodanig is dat platdrukken van de pen bij het persen in hoofdzaak wordt vermeden, 25 waarbij de ring kan worden geperst in de pengroeven via een persaambeeld roet een effektief keelpersdeel, terwijl de ring een bepaald materiaalvolume heeft dat in het algemeen ten minste ongeveer 20% groter is dan het beschikbare volume dat wordt begrensd door het effektieve keelpersdeel en het 30 tegenover 'liggende deel van de pengrendelgroeven, waarin de ring wordt geperst. 8201541