DE3215228A1 - Fitted rivet for highly stressed riveted connections - Google Patents
Fitted rivet for highly stressed riveted connectionsInfo
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Abstract
Description
Paßniet fu"r hochbeanspruchte NietverbindungenFitting rivet for highly stressed rivet connections
Die Erfindung betrifft einen PaBniet für hochbeanspruchte Nietverbindungen, bei denen gezielte Verspannkrafte erforderlich sind, um den verschiedenen Beanspruchungen, denen die Nietverbindungen ausgesetzt sind, in allen Betriebszustanden zu widerstehen. Solche Paßniete, wie sie in dem Prospekt "GP Lockbolt" der Fa. Huck Manufacturing Company, USA, oder in der US-PS 3 915 053 beschrieben und dargestellt sind, haben tiblicherweise einen den Nietkopf tragenden zylindrischen PaBschaft, an den sich ein SchlieB-teil mit darin vorgesehenen Rillen und daran wieder unter Zwischenschaltung einer eine Sollbruchstelle bildenden Abreißrille ein Abreißteil anschlieBt, auf welches das ftir das Setzen des Nietes benbtigte Spannwerkzeug aufsetzt.The invention relates to a PaBniet for highly stressed rivet connections, where specific tensioning forces are required to cope with the various stresses, to which the riveted connections are exposed to withstand in all operating conditions. Such fitting rivets as they are in the brochure "GP Lockbolt" from Huck Manufacturing Company, USA, or U.S. Patent 3,915,053 Typically a cylindrical shaft that carries the rivet head and to which a closing part with grooves provided therein and again with the interposition a tear-off groove forming a predetermined breaking point is followed by a tear-off part which attaches the tensioning tool required for setting the rivet.
Die bekannten PaBniete dieser Art verjüngen sich zumindest im Bereich der Rillen vom Schaft aus zum Nietende hin, um auf diese Weise das Aufsetzen des zu verformdenden SchlieB-ringes und des Spannwerkzeuges zu erleichtern. Dies ist von Nachteil, weil bei sehr hohen Beanspruchungen bzw. bei hohen am Paßschaft wirkenden Zugkräften eine Verformung des SchlieBringes in der Nähe der AbreiBrille nach innen erfolgt, was die Widerstandskraft des PaBnietes erheblich beeinträchtigt.The known paB rivets of this type are tapered at least in the area of the grooves from the shaft towards the end of the rivet in order to facilitate the placement of the To facilitate the deformable locking ring and the clamping tool. This is disadvantageous because in the case of very high stresses or in the case of high loads acting on the passport Tensile forces cause a deformation of the locking ring in the vicinity of the tear-off glasses inwards takes place, which significantly affects the resistance of the PaBnietes.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Mangel bekannter Paßnietverbindungen zu beheben und einen PaBniet zu schaffen, welcher auch höchsten Beanspruchungen der Nietverbindung standzuhalten vermag. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daB im, sich an den PaBschaft anschlieBenden Schließteilbereich sich der die Rillengrunddurchmesser verbindende Htillmantel von der Auflagefläche für den SchlieB-ring aus zur Abreißebene des Nietes hin konisch erweitert.The object of the invention is to remedy the deficiency of known snap rivet connections to fix and to create a PaBniet, which can withstand the highest demands able to withstand the riveted connection. According to the invention, this is achieved by that in the closing part area adjoining the shaft there is the groove base diameter connecting shell from the contact surface for the locking ring to the tear-off plane of the rivet widened conically.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daB sich - abgesehen von der Anlage der Flank yen der Rillen - der nur theoretisch in Erscheinung tretende, die verschiedenen Rillengrunddurchmesser verbindende Hullmantel von der Auflageflache zur Sollbruchstelle hin konisch erweitert, so daB mit zunehmender Entfernung von der Auflageflache der Rillengrunddurchmesser größer ist. Diese hier beschriebene Konizität trägt dafür Sorge, daB beim Setzen der Nietverb1ndng und bei der anschlieBend auftretenden Betriebskraft immer wieder eine sichere Anlage des SchlieBringes am Paßniet sichergestellt ist, indem sich der konisch ausgeführte Paßniet in die Negativform des SchlieBringes unter Wiederberstellung der Anlage einzieht. Damit werden immer wieder, d. h. nach jedem Setzvorgang, größere Flächenbereiche zur Kraftubertragung zur Verftigung gestellt.The invention is based on the idea that - apart from the installation of the flank yen of the grooves - the only theoretically appearing, Hull coat connecting the different groove base diameters from the support surface widening conically towards the predetermined breaking point, so that with increasing distance from the contact surface of the groove base diameter is larger. This one described here The conicity ensures that both when setting the rivet connection and when subsequently operating force that occurs again and again to ensure that the locking ring is securely attached to the Fitting rivet is ensured by the conical fitting rivet in the negative shape of the locking ring is pulled in while the system is being rebuilt. So that will always be again, d. H. after each setting process, larger areas for power transmission made available.
Ein weiteres Merkmal des Paßnietes besteht darin, daB sich der Rillenprofilwinkel der aufeinanderfolgenden Rillen des Schlienteils von der Auflagefläche zur AbreiBebene hin verkleinert, wobei vorzugsweise das Rillenprofil der sich an den Schaft anschließenden Rillen symmetrisch und das Rillenprofil der Rillen auf der Seite des AbreiBteiles asymmetrisch ist. Dabei kbnnen die Rillenprofile vom Schaft zur Abreißrille hin allmählich aus der symmetrischen in eine asymmetrische Form Ubergehen. Außerdem ist von besonderer Wichtigkeit, daB der Winkel der Konizitt des Hüllmantels der Rillengrunddurchmesser sowe das Rillenprofil und die Rillenbreite in Abhängigkeit vom Werkstoff des Nietes als auch vom Werkstoff des Schließringes gewahlt sind.Another feature of the rivet is that the groove profile angle of the successive grooves of the sliding part from the support surface to the tear-off plane downsized towards, preferably the groove profile of the adjoining the shaft Grooves symmetrical and the groove profile of the grooves on the side of the tear-off part is asymmetrical. The groove profiles can go from the shaft to the tear-off groove Gradually changing from the symmetrical to an asymmetrical form. aside from that It is of particular importance that the angle of the taper of the envelope Groove base diameter as well as the groove profile and the groove width as a function the material of the rivet and the material of the locking ring are selected.
Mit besonderem Vorteil kann die konstruktive Ausgestaltung des PaBnietes so getroffen sein, daB m Bereich des Festsitzteiles die Rillen zum Festsetzen des SchlieBringes von der Auflagefläche her zum AbreiBteil im Winkel und in der Rillenbreite kontinuierlich verkleinert sind, wobei eine gute Dauerhaltbarkeit des PaBnietes insbesondere dadurch erreicht wird, daB die erste Rille in der Nähe der Auflagefläche mit einem sehr groBen Profilwinkel ausgefuhrt wird entsprechend dem jeweiligen zur Verwendung kommenden Werkstoff des Nietes. Die darauffolgenden Rillen der Anlage werden in ihrer Rillenbreite kleiner gestaltet und in dem der AbreiBebene zugekehrten Teil asymmetrisch ausgeftihrt.The structural design of the PaBnietes can be particularly advantageous be made in such a way that in the area of the fixed part the grooves for fixing the Closing ring from the contact surface to the tear-off part at an angle and in the width of the groove are continuously reduced, with a good durability of the PaBnietes is achieved in particular by the fact that the first groove is in the vicinity of the support surface executed with a very large profile angle will accordingly the respective material used for the rivet. The following Grooves of the system are made smaller in their groove width and in which the The part facing the tear-off plane is asymmetrical.
Der Erfindungsgedanke it die verschiedensten Ausftihrungsmöglichkeiten zu. Eine davon ist in den anliegenden Zeichnungen wiedergegeben, und zwar zeigen: Fig. I eine Prinzipskizze timber die Anwendung und den Gebrauch von PaBnieten, Fig. 2 einen Schnitt durch ein mit dem erfindungsgemässen Niet versehenes Werksttick, teilweise im Schnitt und Fig. 3 ein Teilstück eines erfindungsgemäß ausgebildeten PaBnietes in vergrößertem MaBstab.The idea of the invention has a wide variety of possible designs to. One of them is shown in the attached drawings, which show: Fig. I a schematic diagram of the application and use of rivets, Fig. 2 shows a section through a workpiece provided with the rivet according to the invention, partially in section, and FIG. 3 shows a portion of one designed according to the invention PaBnietes on an enlarged scale.
Der PaBniet wird durch eine vorbereitete Bohrung in den zu verbindenden Werkstücken 1 bzw 2 hindurchgeführt. Er hat einen mit einem Kopf 4 versehenen, glatten zylindrischen Schaft 3, an welchen sich der sog. Schließteil anschlieBt, welcher mit einer Anzahl von noch später im einzelnen zu bescheibenden Rillen versehen ist. Auf den Schließteil 5 setzt sich der SchlieBring 6, welcher aus verformbarem Werkstoff besteht, der beim Setzen des Ringes in die Rillen des SchlieBteiles einflieBt. Oberhalb des SchlieBringes 6, der sich auf die Auflagefläche E des Werksttickes aufsetzt, ist im Paßniet eine durch eine AbreiBrille 7 gebildete Sollbruchstelle vorgesehen. Mit deren Hilfe wird zu gegebener Zeit der mit einem Gewinde 9 bzw. mit Eindrehungen versehene Abreißteil 8 abgesprengt. Der AbreiBteil dient lediglich zum Ansetzen eines Spannwerkzeuges.The PaBniet is inserted through a prepared hole in the to be connected Workpieces 1 or 2 passed through. It has a smooth one provided with a head 4 cylindrical shaft 3, to which the so-called closing part adjoins, which is provided with a number of grooves to be described in detail later. The locking ring 6, which is made of deformable material, sits on the locking part 5 which flows into the grooves of the closing part when the ring is set. Above of the locking ring 6, which sits on the support surface E of the workpiece, a predetermined breaking point formed by a tear-off goggle 7 is provided in the fitting rivet. With their help, the one with a thread 9 or with screwings is in due course provided tear-off part 8 blown off. The tear-off part is only used for attachment of a clamping tool.
Der Vorgang des Setzens des PaBnietes ist in den Fig. la bis id wiedergegeben.The process of setting the rivet is shown in FIGS. La to id.
GemB Fig. la wird der PaBniet mit seinem Schaft 3 in die Bohrung der Werkstticke 1, 2 eingeführt, bis er sich mit seinem Kopf anlegt. Dann wird von oben her timber den PaB-niet der SchlieBring aufgesteckt, der aus verformbarem Material, beispielsweise Aluminium, besteht und im Innern eine das Aufsetzen auf den PaBniet gestattende Bohrung aufweist und je nach dem Anwendungszweck auf seinem äusseren Umfang eine rundherumlaufende Wulst besitzt- in der das Spannwerkzeug mit seinen Spannbacken 10 gemäß Fig. ib zur Anlage kommt. Dabei umschlieBt die Spannbuchse 11 den AbreiBteil 8. Vermittels des Spannwerkzeuges 10, 11 wird eine starke Zugspannung auf den PaBniet ausgetibt, wobei das Spannwerkzeug 10, 11 den SchlieBring derart verformt, daB dessen Material in die Rillen des SchlieBteiles des PaBnietes eingepreBt wird. Wird die Spannung, die ftir das Setzen des Nietes erforderlich ist, tiberschritten, so resat schließlich der AbreiBteil 8 an der Sollbruchstelle (Abreißrille 7) ab (Fig. ic und 1d), worauf das Spannwerkzeug abgenommen werden kann.According to Fig. La, the PaBniet with its shank 3 in the bore of the Work pieces 1, 2 inserted until he touches his head. Then from above timber the PaB rivet attached to the locking ring, which is made of deformable material, for example aluminum, and inside a fitting on the PaBniet Permitting bore and depending on the application on its outer Circumference has a circumferential bead in which the clamping tool with its Jaws 10 according to Fig. Ib comes to the plant. The clamping bush surrounds it 11 the tear-off part 8. By means of the tensioning tool 10, 11 a strong tensile stress is created dispensed on the PaBniet, wherein the clamping tool 10, 11 the locking ring in such a way deformed so that its material is pressed into the grooves of the closing part of the rivet will. If the tension required for setting the rivet is exceeded, so finally the tear-off part 8 resides at the predetermined breaking point (tear-off groove 7) (Fig. Ic and 1d), whereupon the clamping tool can be removed.
In Fig. 2 ist in vergrößerter Darstellung nochmals die Ausbildung und Anwendung des PaBnietes erkennbar. Wichtig ist die erfindungsgemäße Ausbildung des PaBnietes im Bereich des SchlieBringes bzw. Schließteiles. Aus Fig. 2 ist dabei erkennbar, wie der SchlieBring 6#sich beim Setzen des Nietes vermittels des Spannwerkzeuges verformt in dem gespannten SchlieBring 6. Der Schließring 6 wird auf der Anlagefläche E wulstartig nach außen flieBen. Sein Durchmesser nimmt nach oben hin allmahlich ab. Die rechte Hälfte der Darstellung gema..B Fig. 2 zeigt den verformten SchlieBring 6 nach dem Setzen des Nietes und in der linken Hälfte der Figur den SchlieBring 6' vor seiner Verformung.In Fig. 2, the training is again in an enlarged view and application of the rivet recognizable. The training according to the invention is important of the rivet in the area of the locking ring or locking part. From Fig. 2 is here You can see how the locking ring 6 # moves when the rivet is set using the tensioning tool deformed in the tensioned locking ring 6. The locking ring 6 is on the contact surface E flow outward in a bulge. Its diameter gradually increases towards the top away. The right half of the illustration according to Fig. 2 shows the deformed locking ring 6 after setting the rivet and in the left half of the figure the locking ring 6 'before its deformation.
Während des Setzvorganges des SchlieBringes 6 steht dieser bis zum vollständigen Ausformen unter allseitigen Druckspannungen. In dem Augenblick, in dem das Spannwerkzeug 10, 11 zurtickgenommen wird, entspannt sich der SchlieB-ring 6 nach allen Seiten. Hierdurch wird auch zwischen dem PaBniet im Festsetzbereich eine Entlastung ausgelbst, wodurch die aufgebrachte Vorspannkraft etwas zurückgeht. Bel dem zu erwartenden Setzen der Gesamtverbindung wird der SchlieBring 6 zusatzlich weiter entlastet, wodurch er entgegengesetzt der Auflagefläche E auffedert und der Verformungswinkel s sich dadurch verkleinert. Dieser Effekt bewirkt ein weiteres Setzen der Verbindung. Der entgegengesetzte Vorgang vollzieht sich, wenn die Verbindung durch die Betriebskräfte zusätzlich belastet wird. In diesem Fall vergröBert sich der Verformungswinkel 8 wieder und es kommt zu einer besseren Anlage im Bereich des SchlieB-ringes zur Sollbruchstelle hin.During the setting process of the locking ring 6, this is up to complete shaping under compressive stress on all sides. At the moment in When the clamping tool 10, 11 is withdrawn, the locking ring relaxes 6 on all sides. This is also between the PaBniet in the setting area a relief is released, whereby the applied pretensioning force is somewhat reduced. When the overall connection is expected to be set, the locking ring 6 is also used further relieved, whereby it springs up opposite the support surface E and the This reduces the deformation angle s. This effect causes another Establishing the connection. The opposite process takes place when the connection is additionally burdened by the operating staff. In this case, it becomes larger the deformation angle 8 again and there is a better contact in the area of the locking ring towards the predetermined breaking point.
Die hier geschilderten Vorteile werden erreicht durch die erfindungsgemäBe Ausbildung des PaBnietes. Im Bereich des Festsitzteiles werden die hier tiblicherweise vorgesehenen Rillen zum Festsetzen des SchlieBringes so ausgebildet, daB sich die Grunddurchmesser der aufeinanderfolgenden Rillen d1 bis d6 von der Auflagefläche E zur AbreiBebene hin allmählich vergröBern. Ein gedachter, jeweils den Grund der einzelnen Rillen verbindender Htillmantel bildet einen sich nach oben hin um den Winkel α erweiternden Konus (Fig. 3).The advantages described here are achieved by the invention Training of the PaBnietes. In the area of the fixed part, they are usually used here provided grooves for securing the locking ring in such a way that the Basic diameter of the successive grooves d1 to d6 from the support surface Gradually increase E towards the tear-off level. A thought, each the reason for the Htillmantel, which connects individual grooves, forms an upward around the Angle α widening cone (Fig. 3).
Der Rillenwinkel y hingegen verkleinert sich von Y1 bis Y6 Ebenso wird die Rillenbreite kleiner von a1 bis a6.The groove angle y, on the other hand, is also reduced from Y1 to Y6 the groove width becomes smaller from a1 to a6.
SchlieBlich haben die einzelnen Rillenprofile im Bereich des PaBschaftes symmetrische Form, wohingegen die Rillenprofile auf der Seite der AbreiBebene asymmetrisch ausgebildet sind. Es kann ein stetiger Ubergang in der Ausbildung von Auflagefläche E zur Abreißebene vorgesehen sein. Mit anderen Worten bedeutet dies, daB im Bereich des Festsitzteiles die Rillen zum Festsetzen des SchlieBringes von der Auflagefläche her zum Abreißteil im Winkel und in der Rillenbreite kontinuierlich verkleinert werden.Finally, the individual grooved profiles in the area of the shaft symmetrical shape, whereas the groove profiles on the side of the tear-off plane are asymmetrical are trained. There can be a steady transition in the formation of the contact surface E to be provided for the tear-off plane. In other words this means that in the area of the fixed part the grooves for securing the locking ring from the contact surface towards the tear-off part in the angle and in the groove width continuously can be reduced in size.
Um eine gute Dauerhaltbarkeit des Paßnietes zu erreichen, wird die erste Rille in der Nähe der Auflagefläche mit einem sehr groBen Winkel ausgeführt, je nach Werkstoff des Paßnietes. Die auf den großen Winkel folgenden Rillen werden in ihrer Rillenbreite kleiner gestaltet, wobei die Rillen in der zweiten Hälfte des AbreiBteiles asymmetrisch ausgeftihrt werden. Der Rillengrund ist umber die Höhe des Festsitzteiles konisch. Mit zunehmender Entfernung von der Auflagefläche E wird der Rillengrunddurchmesser OL größer und von der Kegelmantelfläche mit dem Winkel α umhtillt.In order to achieve good durability of the fitting rivet, the first groove near the bearing surface made with a very large angle, depending on the material of the fitted rivet. The grooves following the large angle will be made smaller in their groove width, with the grooves in the second half of the tear-off part can be carried out asymmetrically. The bottom of the groove is around Height of the fixed part conical. With increasing distance from the support surface E, the groove base diameter OL becomes larger and the circumferential surface of the cone increases with the Angle α umhtillt.
Die konische Ausführung der kegeligen Hüllfläche des Grundrillendurchmessers bewirkt, daB beim Setzen der Verbindung und bei der Betriebskraft eine sichere Anlage des SchlieB-ringes zum PaBniet sichergestellt wird. Bei einer Zusatzbelastung wird sich der Schließring, wie vorstehend schon beschrieben, entgegengesetzt der Auflagefläche nach innen verformen. Der Winkel # wird gibber. Gleichzeitig werden bei einem Setzen der Verbindung durch die konische Ausftihrung des Rillengrundes, Paßniet und SchlieBring wieder zur Anlage kommen.The conical design of the conical envelope surface of the basic groove diameter causes a safe installation when the connection is established and the operating force of the locking ring to the rivet is ensured. If there is an additional burden the locking ring, as already described above, is opposite to the support surface deform inward. The angle # is given. At the same time when a set the connection through the conical design of the groove base, fitted rivet and locking ring come back to the facility.
Durch diese geometrische Gestaltung wird sichergestellt, daB bei einer späteren Plastifizierung des SchlieBringes und bei Zusatzbeanspruchung der Paßnietverbindung die aufgebracht Vorspannkraft in den erforderlichen Grenzen der Nietberechnung sich bewegt.This geometric design ensures that with a later plasticization of the locking ring and additional stress on the riveted joint the applied pretensioning force is within the required limits of the rivet calculation emotional.
Die Rillenabstände, -winkel und die kegelige Hulikurve der Grundrillendurchmesser sind dem verwendeten Werkstoff anzupassen. Hierbel müssen die Werkstoffe zwischen dem Paßniet und dem SchlieBring gegeneinander abgestiamt werden.The groove distances, angles and the conical Huli curve of the base groove diameter are to be adapted to the material used. Here the materials have to be between the fitting rivet and the locking ring are matched to one another.
Soll die Verbindung der Werkstucke gelst werden, so ist der PaBniet abzuschleifen, auszubohren oder sonstwie zu beseitigen.If the connection of the workpieces is to be released, the PaBniet is grind, drill or otherwise remove.
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