DE19610296C1 - Connecting component between others of composite fibrous material - Google Patents
Connecting component between others of composite fibrous materialInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verbindungselement für Bauteile insbesondere aus Faserverbundwerkstoffen, bestehend aus einer zylindrischen Hülse und aus einem die Hülse in Längsrichtung durchsetzenden Gewindebolzen, dessen eines Ende sich über einen Flansch auf einem Ende der Hülse abstützt und dessen anderes Ende in eine mit einer Gewindebohrung versehene Spannmutter eingreift.The present invention relates to a connecting element for components, in particular made of fiber composite materials, consisting of a cylindrical sleeve and a die Longitudinally penetrating threaded bolt, the one end extends over a flange on one end of the sleeve supports and the other end in one with one Tapped nut engages.
Derartige Verbindungselemente sind in Form von Spreizdübeln oder Schwerlastdübeln vielfältig bekannt und bestehen im allgemeinen aus Metall, wobei insbesondere die vom Bolzen durchsetzte zylindrische Hülse aus einem weichen, leicht verformbaren Metall wie Blei oder dgl. besteht, das beim Anziehen der Spannmutter bzw. beim Einschrauben des Gewindebolzens in die Spannmutter verformt wird, wodurch die Hülse aufgeweitet wird und aufgrund der Klemmwirkung in einer Bohrung für einen festen Sitz des Dübels sorgt. Such connecting elements are in the form of expansion anchors or heavy-duty dowels widely known and exist in generally made of metal, in particular that of the bolt interspersed cylindrical sleeve made of a soft, light deformable metal such as lead or the like Tighten the clamping nut or when screwing in the Threaded bolt is deformed in the clamping nut, whereby the sleeve is expanded and due to the clamping effect in a hole ensures a firm fit of the anchor.
Um die Haltekraft eines derartigen herkömmlichen Verbin dungselementes mit einer aufweitbaren Hülse zu verbessern, kann diese noch mit Rippen, Krallen oder ringförmigen Sicken versehen sein, die sie in die Innenwand der die Hülse umgebenden Bohrung einpreßt.To the holding force of such a conventional connector to improve the expansion element with an expandable sleeve, this can still be done with ribs, claws or ring-shaped Beads are provided, which they in the inner wall of the Presses sleeve surrounding hole.
Ein derartiges Verbindungselement ist für eine Vielzahl von Einsatzzwecken geeignet, nicht jedoch im speziellen Fall der Verbindung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoff miteinander insbesondere im Luftfahrt- und Raumfahrtbereich aufgrund des hohen, durch die Metalle bedingten Gewichtes, sowie der Korrosionsempfindlichkeit.Such a connecting element is for a variety of Suitable for use, but not in a special case the connection of components made of fiber composite material with each other, particularly in the aerospace and aerospace sectors due to the high weight caused by the metals, as well as the sensitivity to corrosion.
Aus der DE-A 29 51 996 ist ein Dübel zum Einbau in Schichtverbundplatten bekannt, die aus zwei dünnwandigen, steifen Außenhäuten und einem diese verbindenden dickeren Kern geringerer Dichte bestehen und eine sie durchsetzende Bohrung aufweisen, in welche der mit einem flanschartig auf den Bohrungsdurchmesser vergrößerten Kopf versehenen Dübel mit der Außenseite der Außenhaut bündig abschließend einsetzbar und mittels einer durch wenigstens eine Öffnung im Dübelkopf einfüllbaren aushärtenden Vergußmasse verankerbar ist. Der Dübelkopf ist an seinem Außenumfang mit wenigstens einem, radial nach außen federnden Bereich versehen, mit welchem der Dübel in der Bohrung der Schichtverbundplatte vor dem und beim Vergießen reibungsschlüssig verspreizbar ist.From DE-A 29 51 996 a dowel for installation in Laminated composite panels known, which consist of two thin-walled, rigid outer skins and a thicker connecting them Core of lower density exist and a penetrating Have hole in which the flange with a dowel with enlarged head diameter flush with the outside of the outer skin usable and by means of at least one opening hardening casting compound which can be filled in the dowel head can be anchored. The dowel head is on its outer circumference with at least one radially outwardly resilient area provided with which the dowel in the bore of the Layered composite panel before and during casting is frictionally spread.
Das DE U 19 03 707 beschreibt einen Dübel mit einer Hülse aus einem elastischem Werkstoff, die unter Verwendung einer mit einer Schraube zusammenwirkenden Mutter aufweitbar ist, wobei eine zylindrische Hülse vorgesehen ist, der mehrere, unterschiedliche, wahlweise . benutzbare Muttern bzw. Schrauben zugeordnet sind; dabei greift die gewählte Mutter an der einen Stirnfläche der Hülse an, während die Unterlegscheibe bzw. der Kopf der Schraube an der gegenüberliegenden anderen Stirnfläche der Hülse angeordnet ist.DE U 19 03 707 describes a dowel with a sleeve Made of an elastic material using a can be expanded with a screw interacting nut, wherein a cylindrical sleeve is provided, the several different, optional. usable nuts or Screws are assigned; the chosen mother intervenes on one end face of the sleeve, while the Washer or the head of the screw on the opposite other end face of the sleeve arranged is.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Anwendungs bereich derartiger Verbindungselemente zu erweitern, so daß diese insbesondere im Luft- und Raumfahrtbereich einsetzbar sind, wobei sie ein geringes Gewicht aufweisen, korrosionsunempfindlich und leicht herstellbar sind und infolge Temperaturdifferenzen nur geringe Zusatzspannungen aufweisen.The object of the present invention is the application to expand the range of such fasteners so that these can be used in particular in the aerospace sector are lightweight, are insensitive to corrosion and easy to manufacture and only minor additional voltages due to temperature differences exhibit.
Ausgehend von einem Verbindungselement der eingangs näher genannten Art wird zur Lösung dieser Aufgabe vorgeschlagen, daß die Hülse aus einem Faserverbundwerkstoff besteht, der unter einem positiven und/oder negativen Winkel α zur Längsachse gewickelt ist. Starting from a connecting element closer to the beginning mentioned type is proposed to solve this task that the sleeve consists of a fiber composite material, the at a positive and / or negative angle α to Longitudinal axis is wound.
Der Winkel α kann dabei zwischen 20° und 70° liegen; alternativ kann auch der Gewindebolzen aus einem Faserver bundwerkstoff bestehen.The angle α can be between 20 ° and 70 °; alternatively, the threaded bolt can be made from a fiber composite material exist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel bestehen sowohl der Endflansch als auch die Spannmutter ebenfalls aus Faserverbundwerkstoff.In a preferred embodiment, there are both the end flange as well as the clamping nut Fiber composite material.
Das erfindungsgemäße Verbindungselement weist, insbesondere wenn es vollständig aus Faserverbundwerkstoff besteht, ein äußerst geringes Gewicht auf, ist leicht herstellbar, im Aufbau sehr einfach, völlig korrosionsunempfindlich und ist damit insbesondere für Zwecke der Luft- und Raumfahrt aufgrund einer erheblich verlängerten Lebensdauer geeignet, verglichen mit den herkömmlichen Verbindungselementen aus einem oder mehreren Metallen. Aufgrund der Wicklung der Hülse aus einem Faserverbundwerkstoff mit einem positiven und/oder negativen Winkel α zur Längsrichtung der Hülse erhält man eine hohe Querexpansion (0,5 bis 2,5) wobei der Winkel α zwischen 20° und 70° liegen kann.The connecting element according to the invention has, in particular if it is made entirely of fiber composite material, a extremely light weight, is easy to manufacture, in Construction is very simple, completely insensitive to corrosion and is thus particularly for aerospace purposes suitable due to a significantly extended lifespan, compared to the conventional fasteners one or more metals. Due to the winding of the Sleeve made of a fiber composite material with a positive and / or negative angle α to the longitudinal direction of the sleeve you get a high transverse expansion (0.5 to 2.5) where the Angle α can be between 20 ° and 70 °.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der vorteilhafte Ausführungsbeispiele darge stellt sind.In the following the invention with reference to the drawing explained in the advantageous embodiments Darge represents are.
Es zeigen Show it
Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Verbin dungselementes mit Schnitt durch die Hülse; Figure 1 is a side view of a connec tion element according to the invention with a section through the sleeve.
Fig. 2 einen Schnitt durch die Hülse mit Darstellung des Winkels α; Figure 2 is a section through the sleeve showing the angle α.
Fig. 3 eine Einsatzmöglichkeit des erfindungsgemäßen Ver bindungselementes im Verbund mit drei Bauteilen und Fig. 3 shows a possible use of the connecting element according to the invention in combination with three components and
Fig. 4 eine weitere Anwendungsmöglichkeit des erfindungs gemäßen Verbindungselementes. Fig. 4 shows another possible application of the connecting element according to the Invention.
Wie die Figuren erkennen lassen, in denen gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist mit 1 eine erfindungsgemäße zylindrische Hülse aus einem Faserverbund werkstoff bezeichnet, die, wie deutlicher aus Fig. 2 her vorgeht, unter einem Winkel α, der vorteilhafterweise zwischen 20° und 70° liegt und der positiv und/oder negativ sein kann, zur Längsachse 8 der Hülse 1 gewickelt ist. Die Buchse 1 aus Faserverbundwerkstoff wird von einem Gewindebolzen 4 durchsetzt, der vorteilhafterweise ebenfalls aus einem Faserverbundwerkstoff besteht und dessen eines Ende fest mit einem Flansch 2 verbunden ist, der sich auf einem Ende der zylindrischen Hülse 1 abstützt. Der Flansch 2 ist wiederum mit einer fest mit ihm verbun denen Mutter 9 versehen um ein geeignetes Spannwerkzeug ansetzen zu können. As can be seen in the figures, in which the same components are provided with the same reference numerals, 1 denotes a cylindrical sleeve according to the invention made of a fiber composite material, which, as is clearer from FIG. 2, at an angle α, which is advantageously between 20 ° and 70 ° and which can be positive and / or negative, is wound to the longitudinal axis 8 of the sleeve 1 . The bushing 1 made of fiber composite material is penetrated by a threaded bolt 4 , which advantageously also consists of a fiber composite material and one end of which is firmly connected to a flange 2 which is supported on one end of the cylindrical sleeve 1 . The flange 2 is in turn provided with a nut 9 connected to it in order to be able to apply a suitable clamping tool.
Das gegenüberliegende Ende des Gewindebolzens 4 tritt aus der zylindrischen Hülse 1 aus Faserverbundwerkstoff aus und durchsetzt eine Spannmutter 3, so daß beim Aufschrauben der Spannmutter 3 auf den Gewindebolzen 4 eine Aufweitung wie bei den herkömmlichen Spreizdübeln der zylindrischen Hülse 1 erfolgt.The opposite end of the threaded bolt 4 emerges from the cylindrical sleeve 1 made of fiber composite material and passes through a clamping nut 3 , so that when the clamping nut 3 is screwed onto the threaded bolt 4 an expansion takes place as in the conventional expansion dowels of the cylindrical sleeve 1 .
Fig. 3 zeigt, wie eine Scherverbindung mit einer querkraft übertragenden zylindrischen Hülse 1 aus einem Faserver bundwerkstoff im Zusammenhang mit einem Gewindebolzen 4, ebenfalls möglicherweise aus einem Faserverbundwerkstoff, gemäß dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgen kann, wobei die drei Bauteile 5, 6, 7, die fest zusammengefügt werden sollen, ebenfalls aus Faserverbundwerkstoffen bestehen können. Mit F, F₁ und F₂ sind dabei die Kraftrichtungen bezeichnet, welche die einzelnen Bauteile beaufschlagen. Fig. 3 shows how a shear connection with a shear force transmitting cylindrical sleeve 1 made of a fiber composite material in connection with a threaded bolt 4 , also possibly made of a fiber composite material, according to the embodiment shown in Fig. 1, the three components 5 , 6th , 7 , which are to be firmly joined, can also consist of fiber composite materials. F, F₁ and F₂ denote the directions of force that act on the individual components.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Spannmutter 3 in eine Bohrung eines Bauteils 9 aus Faserverbundwerkstoff eingesetzt und wird dort verdreh sicher festgehalten. Der Gewindebolzen 4 des Verbindungs elementes greift in diese Spannmutter 3 ein, wobei durch Anziehen des Flansches 2 zusammen mit der an ihm be festigten Mutter ein weiteres Bauteil 10, an dem die Kraft F angreift, sicher und dauerhaft befestigt werden kann. In the embodiment shown in FIG. 4, the clamping nut 3 is inserted into a bore of a component 9 made of fiber composite material and is securely held there in a twisted manner. The threaded bolt 4 of the connecting element engages in this clamping nut 3 , wherein by tightening the flange 2 together with the nut fastened to it, another component 10 , to which the force F acts, can be securely and permanently attached.
Aufgrund des geringen Gewichtes, der einfachen Herstellbarkeit und der stark herabgesetzten Korrosions empfindlichkeit eignet sich das erfindungsgemäße Verbindungselement insbesondere für Faserverbundstrukturen der Luft- und Raumfahrt.Because of the light weight, the simple Manufacturability and the greatly reduced corrosion sensitivity according to the invention is suitable Connecting element, in particular for fiber composite structures aerospace.
Claims (4)
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| DE1903707U (en) * | 1964-03-26 | 1964-11-05 | Bauer Carl Fa | DOWEL. |
| DE2951996A1 (en) * | 1979-12-22 | 1981-07-09 | Camloc Fastener Gmbh, 6233 Kelkheim | Laminated plate anchoring socket - has radially-acting spring portions on head periphery to secure in place |
-
1996
- 1996-03-15 DE DE1996110296 patent/DE19610296C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
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| DE2951996A1 (en) * | 1979-12-22 | 1981-07-09 | Camloc Fastener Gmbh, 6233 Kelkheim | Laminated plate anchoring socket - has radially-acting spring portions on head periphery to secure in place |
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