DE3521653A1

DE3521653A1 - Dorn fuer ein befestigungselement, bestehend aus dorn und aufgepresstem rohrfoermigem glied

Info

Publication number: DE3521653A1
Application number: DE19853521653
Authority: DE
Inventors: Hugh Kieran Harlow Essex McGauran; Federick Arthur Wheathampstead St. Albans Hertfordshire Summerlin
Original assignee: Avdel Ltd Welwyn Garden City Hertfordshire; Avdel Ltd
Current assignee: Avdel UK Ltd
Priority date: 1984-06-25
Filing date: 1985-06-18
Publication date: 1986-01-02
Also published as: FR2566481B1; FR2566481A1; AU4398785A; DE8517640U1; CA1251666A; GB8515258D0; GB2160944B; BR8503028A; GB8416183D0; JPS6113011A; JPH0353488B2; SU1442083A3; US4653969A; AU574302B2; IT1181900B; GB2160944A; DE3521653C2; IT8548268A0

Description

AVDEL LIMITED, Mündel Is, WeIwyn Garden City, Hertfordshire, England, Großbritannien

Dorn für ein Befestigungselement, bestehend aus Dorn und aufgepreßtem rohrförmigen! Glied.

Die Erfindung betrifft einen Dorn für ein Befestigungselement desjenigen Typs, welches einen Dorn und ein aufgepreßtes rohrförmiges Glied aufweist. Solche Befestigungselemente werden üblicherweise dazu benutzt, zwei oder mehr Werkstücke, wie beispielsweise Metall platten zu verbinden, welche gegeneinander ausgerichtete Löcher aufweisen, \ durch die das Befestigungselement eingeführt wird.

Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Befestigungselementen. Bei der ersten Art weist der Dorn einen radial erweiterten Kopf an seinem einen Ende auf, wobei der Kopf an einer außenliegenden Fläche des Werkstückes anschlägt, der Schaft des Dornes sich durch die Löcher hindurcherstreckt und von der anderen außenliegenden Fläche des Werkstückes hervorsteht, und wobei das rbhrförmige Glied auf den hervorstehtenden Teil des Dorns aufgepreßt wird, so daß es an der anderen Fläche des Werkstückes anliegt und das rohrförmige Glied am Dorn verriegelt. Solche Befestigungselemente sind allgemein als Verriegelungsbolzen bekannt, und zum Setzen des Befestigungselementes ist ein Zugang zu beiden Seiten des Werkstückes erforderlich.

Die zweite Art von Befestigungselementen erfordert einen Zugang zu lediglich einer Seite der Werkstücke und ist daher als "Blind-Befestigungselement" bekannt. Bei dieser Art von Befestigern weist das rohrförmige Glied einen vergrößerten Kopf an seinem einen Ende auf, welcher an der näheren außenliegenden Fläche der Werkstücke anschlägt, wobei sich das rohrförmige Glied durch die gegeneinander ausgerichteten Löcher hindurcherstreckt und jenseits der entfernt liegenden oder blinden Außenfläche der Werkstücke hervorsteht. Der Dorn erstreckt sich innerhalb des rohrförmigen Gliedes und kommt mit ihm am oder

nahe des Endes des rohrförmigen Gliedes, welches dem Kopf gegenüberliegt, in Eingriff, üblicherweise (jedoch nicht notwendigerweise) weist der Dorn einen vergrößerten Kopf auf, welcher mit dem rohrförmigen Glied in Eingriff steht. Ein solcher Kopf weist üblicherweise einen Durchmesser auf, welcher nicht größer ist als derjenige des rohrförmigen Gliedes, um das Einfügen durch die gegeneinander ausgerichteten Löcher sowie das Füllen derselben mittels des rohrförmigen Gliedes zu erleichtern. Anstelle des Versehens des Dornes mit einem vergrößerten Kopf kann das rohrförmige Glied in eine Nut des Dornes umgebogen werden. Der Dorn wird gezogen, um zu bewirken, daß sich das entferntliegende Ende des rohrförmigen Gliedes in radialer Richtung vergrößert und den Blindkopf ausbildet, welcher an der entferntliegenden oder blinden Fläche der Werkstücke anschlägt. Das Kopfende des rohrförmigen Gliedes wird dann auf den Dorn aufgepreßt, um den

Dorn am rohrförmigen Glied zu verriegeln. ,.

Die vorliegende Erfindung wurde in erster Linie zur Anwendung an der ersten Art von Befestigungselementen, d. h. an Verriegelungsbolzen, entwickelt, und sie wird weiter unten im Detail in Bezug auf Verriegelungsbolzen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch in gleicher Weise anwendbar auf Blind-Befestigungselemente der zweiten, oben beschriebenen Art.

Um zu ermöglichen, daß das rohrförmige Glied auf den Dorn aufgepreßt werden kann, ist der Dorn mit einer Anzahl von ringförmigen Nuten (den Verriegelungsnuten) versehen, wobei das rohrförmige Glied in eine oder mehrere dieser rohrförmigen Glieder (teilweise) mittels eines ringförmigen Ambosses eingepreßt werden kann, welcher mit dem Äußeren des rohrförmigen Gliedes in Eingriff steht, um das rohrförmi ge Glied am Dorn zu verriegeln, üblicherweise wird ein Setzwerkzeug verwendet, bei welchem das Schwanzende des Dornes sich durch den ringförmigen Amboß hindurcherstreckt, wo er mittels eines im Werkzeug ausgebildeten Greifgerätes (beispielsweise einem Paar von Backen) gegriffen werden kann, wobei das Werkzeug auch eine Zugeinrichtung umfaßt, um die Greifeinrichtung gegen die durch den Amboß auf dem rohrförmigen Glied aufgenommene Reaktionskraft zu ziehen.

Um es zu ermöglichen, daß die Greifeinrichtung das Schwanzende des Dornes greifen kann, ist dieses üblicherweise mit einer Anzahl von ringförmigen Nuten (den Zugnuten) versehen, mit denen die Greifeinrichtung in Eingriff kommen kann, um den Dorn zu ziehen.

Nachdem es ein sich aus der Praxis ergebendes Erfordernis ist, daß nach Beendigung des Aufpreßvorganges der Dorn an einer Position abbricht, welche im wesentlichen in einer Ebene mit dem außenliegenden Ende des aufgepreßten rohrförmigen Gliedes liegt (die sogenannte "Bedingung" "bündig brechen"), wurde der Dorn üblicherweise mit einer Sollbruchstelle versehen, welche von einer ihn umgebenden ringförmigen Sollbruchsteilen-Nut definiert ist und in Längsrichtung des Dorns gesehen zwischen den Verriegelungsnuten und den Greifnuten liegt. Die Sollbruchstelle muß der schwächste Teil des Dorns sein, so daß die Soll bruchs teil en-Nut tiefer als die Verriegelungsnuten und die ,, Greifnuten sein muß. ~ -'

Das Vorsehen einer einzigen Sollbruchstellen-Nut, welche im wesentlichen in einer Ebene mit dem außenliegenden Ende der aufgepreßten Hülse angeordnet sein muß, um daß bündige Abbrechen zu ermöglichen, stellt schwerwiegende Begrenzungen an den Bereich der Gesamtdicke der Werkzeuge (bekannt als "Greifbereich"), für den identische Befestigungselemente der gleichen Bauart zufriedenstellend geeignet sind.

Ein Greifbereich, der so groß wie möglich ist, stellt einen sehr bedeutsamen praktischen Vorteil solcher Befestigungselemente dar. Dementsprechend wurden von Zeit zu Zeit Vorschläge geäußert, die einzelne Sollbruchstellen-Nut fortzulassen und statt dessen eine Anzahl von Kombinations^Nuten vorzusehen, von denen eine jede in der Lage ist, entweder als Verriegelungsnut oder als Sollbruchstellen-Nut zu wirken, wobei diese so angeordnet sind, daß der Dorn an derjenigen dieser Nuten bricht, welche im wesentlichen bündig mit dem äußeren Ende des aufgepreßten rohrförmigen Gliedes ist. Auf diese Weise wird ein Bereich von möglichen Positionen des auf den Dorn aufgepreßten rohrför- migen Gliedes ermöglicht, es hat sich jedoch in der Praxis schwierig erwiesen, sicherzustellen, daß das Abbrechen des Dornes zuverlässig am oder nahe des äußeren Endes der Hülse geschieht.

Eine vorgeschlagene Lösung dieses Probletnes ist es gewesen, nach Beendigung des Aufpressens eine seitwärts gerichtete bzw. Beuge-Kraft am Schwanzende des Domes anzuwenden, dies macht es jedoch erforderlich, daß das Setzwerkzeug und/oder das Befestigungselement in speziel!er Weise modifiziert wird. Eine weitere vorgeschlagene Lösung bestand darin, Kombi nations-Verriegelungs-Sollbruchstenen-Nuten vorzusehen, welche an unterschiedlichen Positionen entlang des Domes eine unterschiedliche Querschnittsform aufwiesen. Dies kann jedoch schwierig sein, zuverlässig herzustellen, teilweise aufgrund der praktischen Beschränkungen des Walzverfahrens, aufgrund dessen solche Dorne üblicherweise hergestellt werden. Weiterhin müssen zwischen einer jeden solchen Nut und der nächsten .· signifikante Unterschiede sein, damit ein solches System wirksam ist. Solche Unterschiede sind natürlich kumulativ entlang aufeinanderfolgender Nuten, und der Abstand ist, abgesehen von den begrenzenden Fällen der Querschnittsform der Nut, die richtig sowohl als Verriegelungsnut als^N -' auch als Bruch-Nut funktionieren wird, die Grenze der Zunahme des Griff-Bereichs.

Ii der Praxis wurde auch herausgefunden, daß es wünschenswert ist, die Dimensionen des Durchmessers der Sollbruchstelle unterhalb eines bestimmten Verhältnisses zu der Dimension der Ganghöhe der Nuten (d. h. dem Abstand zwischen benachbarten.. Soll bruchs teil en) zu halten. Bei Ausführungsformen gemäß dem Stand der Technik mit Kombination von Verriegelungs- und Sollbruchstellen-Nuten hat dies zu Schwierigkeiten geführt, nachdem aus dem Ansteigen der maximalen Tiefe der Nuten bei gleichzeitigem Konstanthalten des Gangunterschiedes zu Nut-Querschnitts formen führt, welche die Wirksamkeit der Verriegelung zwischen der aufgepreßten Hülse und dem Dorn vermindern kann, wodurch die Haltekraft der erzeugten Verbindung geschwächt wird.

Diese Probleme würden noch zunehmen, wenn gewünscht werden sollte, eine einzige Ausbildung eines Nut-Querschnittes vorzusehen, welcher auch als Zugnut wirken könnte, so daß eine jede Nut eine Kombination einer Verriegelungs-, Sollbruchstellen- und Zug-Nut ist.

Die vorliegende Erfindung soll die vorgenannten Probleme überwinden, und sie tut dies nach Auffassung der Anmelderin auf eine vollständig

neue Art und Weise,

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Dorn für ein Befestigungselement mit Dorn und aufgepreßtem rohrförmigern Glied vorgesehen, wobei das rohrförmige Glied in eine oder mehrere ringförmige Verriege lungsnuten des Dorns eingepreßt werden soll, wobei der Dorn folgendes umfaßt:

Eine Vielzahl von ringförmigen Verriegelungsnuten, wie vorstehend erwähnt, wobei zumindes einige der Nuten Kombinations-Verriegelungs- und Sollbruchstellen-Nuten umfassen, von denen eine jede in der Lage ist, entweder als Verriegelungsnut oder als Sollbruchstellen-Nut zu wirken;

eine jede der ringförmigen Kombinations-Verriegelungs- und Sollbruchstellen-Nuten umfaßt einen radial inneren Teil und einen radial äußeren Teil;

der radial innere Teil der Nut umfaßt zwei Seitenwände, die sich radial nach innen zum Boden der Nut hin erstrecken;

der radial äußere Teil der Nut umfaßt zwei Seitenwände, die voneinander beabstandet sind, um einen Raum zu- definieren, in den hinein

das rohrförmige Glied gepreßt werden kann; 25

zwischen der radial äußeren Kante zumindest einer der Seitenwandungen des radial inneren Teils und der radial inneren Kante der anschließenden Seitenwandung des radial äußeren Teiles ist eine Diskontinuität vorgesehen.
30

Die Diskontinuität kann von einer Versetzung in einer Richtung über die Breite der Nut hinweg und entlang der Länge des Dornes gebildet sein, und zwar zwischen der radial äußeren Kante der Seitenwandung des radial inneren Teils und der radial inneren Kante der benachbarten Seitenwandung des radial äußeren Teils.

Die Diskontinuität kann realisiert sein durch einen Unterschied zwischen der Neigung der Seitenwand des radial inneren Teils und der

Neigung der anschließenden Seitenwand des radial äußeren Teils am Verbindungsbereich zwischen den beiden Seitenwandungen.

Die Diskontinuität kann gemeinsam sowohl von einer solchen Versetzung als auch von einer solchen unterschiedlichen Neigung gebildet sein.

Vorzugsweise besteht eine Diskontinuität zwischen der radial äußeren Kante einer jeden Seitenwandung des radial inneren Teils und der radial inneren Kante der angrenzenden Seitenwandung eines jeden radial äußeren Teils, wie oben beschrieben.

Vorzugsweise stellen alle der Vielzahl von Verriegeliingsnuten Kombinations-Verriegelungs- und Sollbruchstellen-Nuten, wie oben genannt, dar.

Vorzugsweise sind die Kombi nations-Verriegelungs:- und Sollbruchstelle¹ len-Nuten über eine Zone vorgesehen, welche sich entlang des Dorns zu dessen Ende hin erstreckt, welches beim Gebrauch gegriffen und gezogen wird, wodurch auch Zugnuten geschaffen werden, über die der Dorn gegriffen und gezogen wird.

Im folgenden wir ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie einige Modifikationen: beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: 25

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein Befestigungselement mit einem erfindungsgemäßen Dorn, der durch gegeneinander ausgerichtete Löcher in den zu verbindenden Werkstücken hindurchgeführt ist, wobei sich ein Setzwerkzeug in anfänglichem Eingriff mit dem Befestigungselement befindet,

Fig. 2 vergrößerte Teil Schnittansichten durch die Nuten des Dornes und 3 gemäß Fig. 1, woraus die Form der Nuten ersichtlich wird,

Fig.4, eine Folge von Ansichten ähnlich derjenigen gemäß Fig. 1, wo-5 u. 6 bei jedoch die Folge des Setzens dargestellt ist vom anfänglichen Einpressen bis zum Abschließen des Einpressens und zum Abbrechen des Dorns,

Fig. 7 eine Ansicht entsprechend Fig. 6, wobei jedoch die Anwendung der Erfindung an einer anderen Art von Befestigungselement •dargestellt ist, und

Fig. 8 ähnliche Darstellung wie in Fig. 2, wobei jedoch mehrere mögbis 11 liehe alternative Formen der Nut dargestellt sind.

Bei dem in Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Befestigungselement von der eingangs genannten ersten Art, die allge mein als Verriegelungsbolzen bekannt ist,Das Befestigungselement um faßt einen Dorn 10 zusammen mit einem getrennten rohrförmigen SIied in Form einer Hülse 12, die beide aus Stahl bestehen. Der Dorn 10 umfaßt einen langgestreckten Schaft 14, der einen radial vergrößerten Kopf 16 aufweist, der mit dem Schaft an einem Ende einstückig ausge bildet ist. Mit Ausnahme eine kurzen zylindrischen Abschnittes 18 ··. unmittelbar neben dem Kopf und einer kurzen Abschrägung oder Neigung" 20 am entferntliegenden freien Ende des Schaftes (d. h. am Schwanzende des Schaftes) ist der Rest der Länge des Schaftes mit einer Vielzahl von im wesentlichen identischen, ringförmigen Kombinations- Verriegelungs-, Soll bruchstell en- und Zug-Nuten 22 versehen, deren Form in größerem Detail in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Diese identischen Kombinations-Nuten erstrecken sich daher fast über die gesamte Länge des Dorn-Schaftes. ^N

Wie in den Fig. 2 und 3, welche den Querschnitt der Nuten darstellen, besser gezeigt ist, ist bei jeder der Kombinations-Nuten 22 ein radial äußerer Teil 24 und ein radial innerer Teil 26 vorgesehen. Der radial innere Teil 26 umfaßt zwei Seitenwände 28a, 28b auf gegenüberliegenden Seiten der Nuten, welche sich bis zum Boden 30 der Nut er- strecken. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Form des Bodens 30 der Nut einen Kreisbogen, wobei die unmittelbar anschließenden Teile einer jeden Seitenwandung eine V-Form bilden, wobei diese Teile in weitere Teile übergehen, die im wesentlichen zueinander parallel sind und unter rechtem Winkel zur Längsrichtung des Dornes verlaufen.

Der radial äußere Teil 24 einer jeden Nut umfaßt zwei Seitenwände 32a, 32b, welche voneinander beabstandet sind, um einen Raum 24 zu definieren, in den die Hülse hineingepreßt werden kann, wie weiter unten

beschrieben werden wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Seitenwände 32a, 32 b unter einem bestimmten Winkel zueinander geneigt, wobei die Seitenwände 32a bzw. 32b im wesentlichen parallel sind zu den innersten Teilen der Seitenwände 28a bzw. 28b, welche nahe dem Nutboden 30 eine V-Form bilden. Eine jede Seitenwand 32a, 32b definiert eine Seite einer der ringförmigen Rippen 34, von denen eine jede den äußeren Teil einer Kombinationsnut 22 von der nächsten, benachbarten Nut teilt. Die Form des Scheitels 36 einer jeden Rippe ist kreisbogenförmig, wobei dieser Kreisbogen in die beiden Seitenwandungen übergeht.

Zwischen der radial äußeren Kante der Seitenwandung-28a des inneren Teils einer jeden Nut und der radial inneren Kante der benachbarten Seitenwand 32a des radial äußeren Teiles ist eine Diskontinuität vorhanden. Diese Diskontinuität weist die Form einer Schulter oder Stu? fenfläche 38a auf, die in Richtung über die Breite der Nut und ent-" lang der Länge des Dorns eine Versetzung darstellt, so daß die äußere Seitenwand 32a von der inneren Seitenwand 28a in eine Richtung weg von der gegenüberliegenden Seitenwand 28b, 32b versetzt ist. Diese andere Seitenwand weist ebenfalls eine ähnliche Diskontinuität auf, und zwar in Form einer Schulter oder Stufenfläche 38b, welche die äußere Seitenwand 32b von der benachbarten inneren Seitenwand 28b in Richtung über die Breite der Nut und^xweg von der gegenüberliegenden Seitenwandung 28a, 32a versetzt.

Aus den Fig. 2 und 3 wird deutlich, daß die Querschnittsform einer jeden Nut spiegel symmetrisch ausgebildet ist um eine imaginäre Ebene unter rechten Winkeln zu der Längsrichtung des Dorns und durch den Boden 3Q der Nut hindurch. Die beiden Stufen 38a, 38b sind in radialer Richtung gesehen auf gleicher Höhe und befinden sich in einer radialen Position annähernd in der Mitte zwischen dem Nutboden 30 und dem Rippenscheitel 36.

Es kann jedoch die Querschnittsform einer jeden Nut und die Form der Diskontinuität oder der Diskontinuitäten zwischen den benachbarten Seitenwandteilen unterschiedlich sein, wie weiter unten beschrieben werden wird.

Zurückkommend auf Fig. 1 ist ersichtlich, daß das Befestigungselement auch die weiter oben erwähnte Hülse 12 umfaßt. Diese weist im allgemeinen zylindrische Form auf mit einem sich nach außen erstreckenden Flansch 40 an einem Ende, welcher dazu dient, an einer der Werkstückflächen anzuschlagen. Die Hülse befindet sich in Spielpassung über den Rippenscheiteln des Dornes 10 und ihre axiale Länge ist ausreichend, um eine Anzahl von benachbarten Nuten auf dem Dorn zu überdecken, im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ungefähr sechs oder sieben Nuten.

Das verwendete Ziehwerkzeug 44 ist von der zum Setzen von Verriegelungsbolzen üblichen Ausführungsart. Es weist einen-ringförmigen Einpreßamboß 46 auf, der sich von dem Nasenabschnitt 48 des Werkzeuges nach vorne erstreckt. Der Amboß 46 weist eine zentrale, kegel- stumpfförmig ausgebildete öffnung bzw. Maul 50 auf, welches einen ··. ersten, relativ stark abgeschrägten Abschnitt 52 an seinem äußeren " Ende und einen zweiten, weniger steil abgeschrägten Teil 54 hinter dem Teil 52 aufweist. Der äußere abgeschrägte Teil 52 ist so ausgebildet, daß der Außendurchmess des zylindrischen Teils der Hülse 12 gerade in der Lage ist, dessen weiteres Ende zu betreten. Das Werkzeug umfaßt auch eine Greif- und Zugeinrichtung, die von Backen 56 gebildet ist, welche in einem Backenlager 58 getragen sind. Die Bakken weisen Zähne von geeigneter Form auf·, um in die äußeren Teile der Kombinations-Nuten 22 des Dorns des Verriegelungsbolzens einzu greifen. Eine Betätigung des Zugwerkzeuges bewirkt, daß die Backen 56 mit den Nuten des Dorns in Eingriff kommen und den Dorn bezüglich des Amboß nach hinten zurückziehen, um so eine Zug- oder Spannkraft auf den Dorn auszuüben.

Das Verfahren zum Benutzen des Befestigungselements wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 4, 5 und 6 beschrieben.

Der Verriegelungsbolzen wird dazu verwendet, zwei Metall platten 60, 62, zwischen denen anfänglich ein Zwischraum 64 sein kann, miteinander zu verbinden. In den beiden Platten sind gegeneinander ausge richtete Löcher 66, 68 vorgesehen, wobei diese Löcher kreisförmigen Querschnitt und einen Durchmesser aufweisen, der eine Spiel passung mit dem Dprnschaft 14 darstellt, jedoch kleiner als der Durchmesser

des Dornkopfes 16 und des Hülsenflansches 40 ist. Der Dorn 10 wird von der Rückseite der Platten (d. h. in der Fig. 1 von links) eingeführt, bis der Kopf 16 des Dorns an der entsprechenden Rückseite 70 der rückwärtigen Platte 60 anliegt und das freie Ende des Schaftes 14 von der vorderen oder naheliegenden Seite 72 der anderen Platte 62 vorsteht. Die Hülse 12 wird über den Schaft geschoben und entlang des Schaftes gedruckt, bis der Flansch 40 an der Vorderseite 72 der vorderen Platte anschlägt. ,.Das Zugwerkzeug 44 wird zum vorstehenden Schaft geführt, so daß der Schaft das Maul 50 des Amboß betritt und zwischen die Backen 56 gelangt. Das Werkzeug wird nach vorne gedrückt, bis die äußere Abschrägung 52 des Amboß das äußere Ende der Hülse 12 kontaktiert. Das Zugwerkzeug 44 wird dann betätigt,-so daß zunächst die Backen 56 schließen und den Dorn ergreifen, wobei die Zähne der Backen die radial äußeren Teile 24 derjenigen Kombinationsnuten 22 auf dem Dorn betreten, welche zwischen den Zähnen liegen. Dies ist, die in Fig. 1 dargestellte Position. ' -'

Bei weitergehender Betätigung des Werkzeuges werden die Backen bezüglich des Amboß zurückgezogen. Nachdem sich die Backen in Eingriff mit den Dorn-Nuten befinden und der Dorn sich aufgrund seines Eingriffes seines Kopfes 16 mit der Plattenfläche 17 nicht bewegen kann, wird der Amboß 46 nach vorne getrieben, d. h. in den Fig. 1, 4, 5 und 6 nach links. Hierdurch wird die vordere Platte 62 nach hinten gedruckt, wodurch der Zwischenraum 64 geschlossen wird, bis die beiden Platten 60, 62 aneinander anschlagen.

Nun beginnt der abgeschrägte Teil 52 des Amboßmauls, über die Hülse 12 getrieben zu werden. Hierdurch wird die Hülse radial nach innen deformiert, so daß die Hülse zumindest in die radial äußeren Teile derjenigen Kombinations-Nuten 22 eingepreßt wird, welche innerhalb der Hülse liegen. Fig. 4 zeigt ein frühes Stadium bei diesem Prozeß, wobei der Endteil der Hülse 12 in die erste Nut innerhalb des Endes der Hülse eingepreßt wird.

Eine weitere Betätigung des Setzwerkzeuges bewirkt, daß der Amboß 46 weiter über die Hülse getrieben wird, wobei eine größere Länge der Hülse 12 in die radial offenliegenden Teile aufeinanderfolgender Kombinations-Nuten 22 im Dorn eingetrieben wird. Fig. 5 zeigt eine

j^ ^~t- I

Position, bei der das Einpressen abgeschlossen ist und die Hülse nicht mehr weiter deformiert werden kann.

Die Hülse wurde in die radial äußeren Teile dieser Kombinations-Nuten in einem Maß eingepreßt, welches nicht das gleictefür alle Nuten ist, sondern prgressiv zum Flansch 40 der Hülse hin, d. h. weg vom äußeren Ende des Dorns abnimmt. Die nach vorne gerichtete Bewegung des Amboß 46 mit seinem abgeschrägten Maul 50, die progressiv entlang der Hülse 12 erfolgt ist, hat eine leichte Längung der Hülse bewirkt. Nachdem das rückwärtige Ende der Hülse in den Nuten auf dem Dorn verriegelt ist, hat dies den Effekt, den Flansch 40 des Dorns nach vorne zu pressen, so daß die Platten 60 und 62 zwischen dem Dornkopf 16 und dem Hülsenflansch 40 zusammengedrückt werden, wenn die Hülse vollständig eingepreßt worden ist, wobei im Dorn eine Span nung verbleibt. Zusätzlich ist es möglich, daß die Hülse an ihrem ·.. Schwanzende oder freien Ende geringfügig länger wird. Dies ist in' Fig. 5 dargestellt, wobei das Ende 74 der Hülse sich geringfügig nach hinten über die Nut erstreckt hat, in der es anfänglich in Fig. 4 lag. Nachdem die Hülse nicht weiter verformt werden kann, bewirkt ein erhöhter Zug auf den Dorn, resultierend aus einer fortdauernden Betätigung des Zugwerkzeugs, ein Brechen des Dorns. Es wurde herausgefunden, daß dieser Bruch an derjenigen Kombinations-Nut 22 des Dorns auftritt, welche am oder neben dent- Schwanzende 74 der Hülse liegt, so daß das gewünschte "bündig brechen"-Resultat erzielt wird.

Nachdem alle Kombinationsnuten die gleiche maximale Tiefe aufweisen, d. h. der Durchmesser einer jeden Sollbruchstelle ist der gleiche, sollten alle Sollbruchstellen die gleiche Stärke aufweisen. Es wird davon ausgegangen, daß der Bruch an derjenigen Nut auftritt, die die maximale zusätzliche Spannung aufweist, die ihr mittels des Materials zugeführt wird, welches von der eingepreßten Hülse stammt, wobei dieses Material die beiden Rippen, die auf beiden Seiten der Nut angeordnet sind, keilförmig auseinandertreibt. Diese zusätzliche Spannung wird an der dem Schwanzende zugewandten Nut am stärksten sein, bei der das eingepreßte Hülsenmaterial die äußerste Nut im wesentlichen vollständig betritt, um einen solchen Keileffekt zu bewirken. Bei Betrachtung von zwei nebeneinanderliegenden Nuten 22, in die die Hülse in gleichem oder im wesentlichen gleichen Ausmaß eingepreßt ist, ist feszustellen, daß die.auf diejenige Rippe, welche zwischen

den Nuten angeordnet ist, einwirkende resultierende Kraft sehr gering ist, da die beiden Keilkräfte im wesentlichen gleich sind. Beim äußeren Ende der vollständig eingepreßten Hülse jedoch ist eine ringförmige Rippe vorhanden, bei der die Axialkraft im wesentlichen unbalaneiert ist. Die hieraus resultierende Axialkraft wird in Richtung zum Schwanzende des Domes hin gerichtet sein, und zwar aufgrund der Abwesenheit oder des relativ geringen Ausmaßes von Hülsenmaterial, welches in die Nut an der schwanzsei tig gelegenen Seite der Rippe eingepreßt ist, verglichen mit demjenigen Material, welches in die Nut an der anderen Seite der Rippe, d. h. an der Seite zum Kopf hin, eingepreßt ist. Folglich wird davon ausgegangen, daß die zusätzliche Axialkraft am größten ist an derjenigen Nut, welche· an derjenigen Seite der zuvorgenannten Rippe angeordnet ist, welche sich zum Kopf hin befindet, und der Dorn bricht an dieser Sollbruchstelle.

Fig. 6 zeigt die Position unmittelbar nach dem Bruch, wobei der ^N -' schwanzsei tig gelegene Teil 15 des Domes vom Rest getrennt ist und der Amboß 46 frei von der vollständig eingpreßten Hülse ist. Der Dorn ist an derjenigen Nut gebrochen, die gerade innerhalb des äußeren Endes 74 der eingepreßten Hülse liegt, wobei eine gebrochene Fläche 76 zurückgelassen wird.

In Abhängigkeit von der präzisen Beziehung des Schwanzendes 74 der vollständig eingepreßten Hülse in Bezug auf die Kombinations-Nut, an d_{er es} gelegen ist, und zwar in Längsrichtung des Domes gesehen, kann der Bruch innerhalb, in einer Ebene mit oder gerade außerhalb des Schwanzendes der vollständig eingepreßten Hülse auftreten.

Fig. 8, 9, 10 und 11 zeigen mögliche alternative Formen von Querschnitten von Kombinations-Nuten.

In Fig. 8 hat der radial innere Teil 26 der Nut im wesentlichen parallele Seitenwände 28a, 28b, die sich im wesentlichen in radialen Ebenen durch den Dorn erstrecken, so daß dieser Teil der Nut von im wesentlichen konstanter Dicke ist. Der radial äußere Teil 24 hat zwei Seitenwände 32a, 32b, weiche voneinander weg nach außen und zu einer radialen Ebene durch den Dorn geneigt sind, und eine jede Rippe 34 weist ein flaches Oberende 36 auf. Bei diesem Ausführungs-

beispiel ist die Diskontinuität zwischen den inneren und äußeren Seitenwänden eine Diskontinuität der Richtung, nachdem zwischen benachbarten Seitenwänden des radial inneren Teils und des radial äußeren Teils ein abrupter Wechsel in der Neigung besteht, jedoch keine Versetzung. Zwischen den gegenüberliegenden Wandungen 28b, 32b ist eine ähnliche Diskontinuität.

Fig. 9 zeigt eine Nut, bei der die Verbindung zwischen einer jeden äußeren Wand 32a, 32b und der danebenliegenden radial inneren Wand 28a, 28b an den gegenseitigen Verbindungsstellen, die Form einer relativ kleinen Versetzung zusammen mit einer Änderung der Neigung einnimmt, d. h. eine Kombination der Merkmale der Nuten gemäß Fig. und Fig. 8. Im Falle von Fig. 9 weist die Seitenwandung 32a, die an der dem Kopf näherliegenden Seite der Nut angeordnet ist (links, wie in Fig. 9 dargestellt), eine größere Neigung bezüglich der Längsachse., des Dornes auf als die Seitenwandung 32b, welche an der vom Dornkopf" weiter entfernten Seite der Nut ausgebildet ist.

In Fig. 10 ist die Anordnung ähnlich, die Form der Nut ist jedoch umgekehrt, so daß die Neigungsmaße der Seitenwände 32a, 32b untereinander ausgetauscht sind.

Fig. 11 zeigt eine weitere mögliche Nutfb'rm. Diese ist in bestimmtem Umfang derjenigen in Fig. 2 gezeigten ähnlich, da die Seitenwände 28a und 32a eine Versetzungsdiskontinuität an ihrer Verbindungsstelle aufweisen, die von einer Schulter 38a gebildet wird. Die gegenüberliegenden Seitenwandungen 28b, 32b weisen jedoch zwischen sich keine Diskontinuität auf, weder in Form einer Versetzung noch in Form einer

unterschiedlichen Neigung. 30

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Blind-Befestigungselements der zweiten, eingangs genannten Art. Das rohrförmige Glied ist hier von der Hülse 80 eines Blindniets gebildet, wobei der Dorn 82 in die Hülse eingezogen wird, um die Hülse zu deformieren, um einen Blindkopf 84 zu bilden. Das äußere Ende der Hülse weist einen vorgeformten Kopf 86 auf, von dem ein Teil in die Nuten 88 auf dem Dorn eingepreßt wird, um den Dorn an der Hülse zu verriegeln. Die Nuten können jede beliebige der vorstehend beschriebenen

Formen aufweisen.

Ein Vorteil der vorstehend beschriebenen und dargestellten Kombinations-Nuten besteht darin, daß sie es ermöglichen, daß die maximale Tiefe der Nut an ihrem radial innersten Teil bei ein gewünschten Wert gewählt werden kann, ohne notwendigerweise die Form des radial äußeren Teils der Nut zu ändern. Dies bedeutet, daß innerhalb gewisser Grenzen die Tiefe der Brechnuten und folglich der Sollbruchsteilen-Durchmesser und damit die Brechkraft des Dorns bei einem gewünschten Wert gewählt werden kann, während die Form des radial äußeren Teils der Nut und insbesondere der Abstand zwischen seinen Seitenwandungen, der Neigungswinkel einer jeden Seitenwand und der Abstand zwischen benachbarten Nuten bei der jeweils optimalen Anordnung belassen werden kann, um die eingepreßte Hülse aufzunehmen und mit ihr in Eingriff zu kommen und/oder um die Zähne der Backen des Zugwerkzeuges aufzunehmen und rn.it diesen in Eingriff zu kommen. Bei den Kombinations-Nuten gemäß dem¹ * Stand der Technik, welche nach bestem Wissen und Glauben der Anmelderin allesamt einen V-förmigen Querschnitt aufweisen (entweder symmetrisch oder asymmetrisch) oder Serpentinenform (d. h. annähernd sinusförmig), und ohne jedwede Diskontinuität in den Seitenwandungen des Nut-Querschnitts, bewirkt eine Änderung der maximalen Nuttiefe auch eine Änderung der Form desjenigen Teiles der Nut, welcher mit der eingepreßten Hülse und/oder mit den Zähnen der Backen des Zugwerkzeuges in Eingriff kommt. Weiterhin erforderten bei solchen Nuten gemaß dem Stand der Technik die Beschränkungen des Walzverfahrens (welches ähnlich ist dem wohlbekannten "Gewindewalz"-Verfahren mit der Ausnahme, daß anstelle von Schraubengewinden ringförmige Nuten gebildet werden, daß die gewählte Tiefe der Nut und die gewählte Ganghöhe der Nut im Verhältnis zueinander außerhalb eines gewissen begrenzten Bereiches nicht variiiert werden konnten. Die in den Figuren dargestellten Nutformen ermöglichen es, daß diese Beschränkung ganz wesentlich reduziert wird und daß der erlaubte Bereich vergrössert wird.

Bei dem unter Bezugnahme auf Fig. 1 beispielsweise beschriebenen Dorn sind sämtliche Nuten über die gesamte Länge des Domes identische Kombinations-Verriegelungs-, Brech- und Zug-Nuten. Dies ergibt den größten Griffbereich (d. h. Bereich der gesamten Dicke der Werkstücke,

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welche eine bestimmte Ausführungsform und Größe eines Befestigungselements zufriedenstellend verbinden kann), nachdem die Backen des Setzwerkzeuges nicht dahingehend beschränkt sind, wie weit sie zum Dornkopf hin mit den Nuten in Eingriff kommen können (d. h. ungeschränkter minimaler Griff), der minimale Griff ist vielmehr nur durch die praktisch minimale Plattendicke und die praktische minimale Hülsenlänge bestimmt. Gleichzeitig ist die Position derjenigen Nut, bei der der Bruch auftritt, in Richtung weg vom Dornkopf unbeschränkt (d.h. unbeschränkter maximaler Griff), und lediglich abhängig von der Anzahl der vom Setzwerkzeug aufgenommenen Nuten. Diese beiden Beschränkungen bedeuten, daß eine gewisse Anzahl von Nuten nahe dem Dornkopf und eine gewisse Anzahl von Nuten nahe dem Schwanzende des Dornes nicht notwendigerweise in der Lage sein müssen, als Sollbruchsteilen-Nuten zu wirken. Die Anmelderin ist jedoch der Auffassung, daß die Dorn-Nuten mittels eines Walzvorganges leichter·», herzustellen sind, wenn alle im Dorn zu walzenden Nuten identischen Querschnitt aufweisen.

Die Erfindung ist nicht auf Details der vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise müssen Dorn und Hülse nicht notwen digerweise aus Stahl sein, sie könnten vielmehr aus jedwedem anderen geeigneten Material, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, gefertigt sein.

Claims

ΙΗΤΕΝΤΛΝΙ/lflLTE BROSE + PARTNER European Patent Attorneys - Mandataires en Brevets kurop4^ns -ZMgelo.siPpe Vertre'erpeipi-Europaischen Patentamt * D-8023 München-Pullach. WienerStraBe 2; Telefon (089) 7-933Ö 71; ΐήΐβχ^··ί12147 brps d; Cables* «Patentibus» München - 3521653 |C4RLABROSEtl981 Dipl.-lng. D.K/1RLBROSE Dipl.-lng., Dipl.-Wirtsch.-lng. MIOWB.RESCH Dipl.-Phys. AVDEL LIMITED, Mundells, Welwyn Garden City, Hertfordshire, England, Großbritannien Yourzrefen: P. 299 SL I8. üuni 1985 Re/pr PATENTANSPRÜCHE

1. Dorn für eine Art von Befestigungselement mit Dorn und aufgepreßtem rohrförmigem Glied, bei welchem das rohrförmige Glied * (12 oder 20) in eine oder mehrere ringförmige Verriegelungs-Nuten (22) auf dem Dorn (10 oder 82) eingepreßt wird, wobei der Dorn folgendes umfaßt:

Eine Mehrzahl von ringförmigen Verriegelungs-Nuten (22), von denen zumindest einige Kombinations-Verriegelungs- und SoIlbruchstellen-Nuten umfassen, von denen eine jede in der Lage ist, entweder als Verriegelungsnut oder als Sollbruchsteilen-Nut zu wirken,

wobei eine jede der Kombinations-Verriegelungs- und Sollbruchstellen-Nuten (22) einen radial inneren Teil (26) und einen radial äußeren Teil (24) umfassen,

wobei der radial innere Teil (26) der Nut zwei Seitenwände (28a, 28b) umfaßt, die sich radial nach innen zum Boden (30) der Nut hin erstrecken,

Fernmündliche Vereinbarungen werden erst durch schriftliche Bestätigung verbindlich.

wobei der radial äußere Teil (24) der Nut zwei Seitenwände (32a, 32b) umfaßt, die voneinander beabstandet sind, um einen Raum (24) zu definieren, in den das rohrförmige Glied (12 oder 80) eingepreßt werden kann,

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der radial äußeren Kante zumindest einer der Seitenwände (28a oder 28b) des radial .Inneren Teils (26) und der radial inneren Kante der benachbarten Seitenwand (32a oder 32b) des radial äußeren Teils (24) eine Diskontinuität vorgesehen ist.

2. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskontinuität von einer Versetzung (38a oder 38b) in Richtung über die Breite der Nut und in Längsrichtung des Dorns zwischen der radial äußeren Kante der Seitenwandung (28a oder 28b) des radial inneren Teils (-26.). und der radial inneren Kante der benachbarten Seitenwandung (32a ' oder 32b) des radial äußeren Teils (24) gebildet wird.

3. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskontinuität von einem Unterschied in der Neigung der Seitenwand (28a oder 28b) des radial inneren Teils (26) und der Neigung der benachbarten Seitenwand (32a oder 32b) des radial äußeren Teils (24) an der Verbindungsstelle zwischen den beiden Seitenwänden gebildet wird.

4. D_{orn nacn} Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskontinuität sowohl von einer Versetzung als auch von einer Änderung in der Neigung zwischen der Seitenwand (28a oder 28b) des radial inneren Teils (26) und der benachbarten Seitenwand (32a oder

32b) des radial äußeren Teils (24) gebildet wird. 30

5. Dorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diskontinuität zwischen der radial äußeren Kante einer jeden Seitenwand (28a und 28b) des radial inneren Teils (26) und der radial inneren Kante der benachbarten Seitenwand (32a und 32b) des radial äußeren Teils (24) vorgesehen ist.

6. Dorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche der Vielzahl der Verriegelungs-Nuten Kombinations-

Verriegelungs- und Sollbruchstelien-Nuten umfassen.

7. Dorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kombinat! ons- Verriegelungs- und SolIbruchsteilen-Nuten über eine Zone vorgesehen sind, welche sich entlang des Dorns zu dessen Ende (20) hin erstreckt, welches beim Gebrauch ergriffen und gezogen wird, wodurch auch Zug-Nuten vorgesehen sind, mittels derer der Dorn gegriffen und gezogen werden kann.

8. Dorn für ein Befestigungselement mit Dorn und aulpreßbarem rohrfb'rmigem Glied mit einem Dorn gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in Kombination mit einem rohrförmigen Glied (12 oder 80), welches in eine oder mehrere ringförmige Verriegelungs-Nuten auf dem Dorn einpreßbar ist.