DE3521653A1 - Dorn fuer ein befestigungselement, bestehend aus dorn und aufgepresstem rohrfoermigem glied - Google Patents
Dorn fuer ein befestigungselement, bestehend aus dorn und aufgepresstem rohrfoermigem gliedInfo
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- F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
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- F16B19/05—Bolts fastening by swaged-on collars
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 alsN -'
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
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 undxweg 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
der 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,
V5
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 (8)
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. Dorn 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.
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