DE2243564A1 - PIN-SHAPED CONNECTING ELEMENT - Google Patents

Description

"Stiftförmiges Verbindungselement?? Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein stiftförmiges Verbindungselement. "Pin-shaped connecting element? Subject matter of the present invention is a pin-shaped connector.

Bei stiftförmigen Verbindungselementen wird nach der Normung u.a. unterschieden zwischen Zylinderstiften und Kegelstiften. Diese Stifte dienen meist zur Verbindung von Maschinen- und Geräteteilen, wobei zwischen Stift und Bohrung ein Preßsitz herrscht. In the case of pin-shaped connecting elements, according to standardization, among other things differentiated between parallel pins and tapered pins. These pens are mostly used for connecting machine and device parts, whereby between pin and hole there is a press fit.

Die Güte des mit solchen stiftförmigen Verbindungselementen erreichbaren Paßsitzes wird hauptsächlich beeinflußt von der Übereinstimmung der miteinander in Berührung kommenden Oberflächen des Stiftes und der Bohrung. Damit die Flächenberührung möglichst groß und gleichmäßig und damit das gewünschte Übermaß zwischen Stift- und Lochdurchmesser erreicht wird, werden die Stifte mit engen Toleranzen möglichst exakt rundgeschliffen und die zugehörigen Löcher nach dem Bohren aufgerieben. Trotz dieser Vorkehrungen kann nicht verhindert werden, daß ein in seine Bohrung eingeschlagener Stift in einzelnen Oberflächenbereichen eine gegenüber der restlichen Oberfläche engere Beriihrung mit dem jeweils zugehörigen Bereich der Bohrlochwandung aufweist, während es gleichzeitig Bereiche gibt, bei welchen eine mittlere Flächenpressung unterschritten wird. Mittels der herkömmlichen Bearbeitungsverfahren ist es also nicht möglich, den Oberflächen von Stift und zugehöriger Bohrlochwandung eine macro- und micro-geometrisch genau übereinstimmende Form æu geben, um so eine überall gleiche Flächenpressung und damit höchste Festigkeitswerte zu erzielen. Um das teuere Einpassen desiZylinderstiftes zu vermeiden, ist es bekannt, Zylinderkerbstifte zu verwenden. The quality that can be achieved with such pin-shaped connecting elements Fit is mainly influenced by the consistency of each other coming into contact surfaces of the pin and the bore. So that the surface contact as large and uniform as possible and thus the desired oversize between the pin and hole diameter is achieved, the pins are made with close tolerances as possible ground exactly round and the corresponding holes rubbed open after drilling. Despite These precautions cannot prevent a hammer from being hammered into its bore Pen in individual surface areas one compared to the rest of the surface has closer contact with the respective associated area of the borehole wall, while at the same time there are areas in which a medium surface pressure fallen below will. Using conventional machining methods it is therefore not possible to use the surfaces of the pin and the associated borehole wall give a macro- and micro-geometrically exactly matching shape æu, so one to achieve the same surface pressure everywhere and thus the highest strength values. In order to avoid the expensive fitting of the dowel pin, grooved dowel pins are known to use.

Zylinderkerbstifte weisen meist drei am Umfang verteilte Längskerben auf, wobei beidseitsder Kerben Wülste: vorhanden sind. Die Wirkung des Kerbstiftes beruht darin, daß beim Eindrücken des Stiftes in eine zylindrische Bohrung der verformte Werkstoff des Stiftes infolge der elastischen Wirkung der Kerbwülste in die Bohrungswandung zurückgedrängt wird, so daß der Stift kraftschlüssig in der Bohrung verspannt bleibt. Ist der Werkstoff des Kerbstiftes härter als der des Werkstücks oder gleich hart, so werden kleine Kerbfurchen in der Bohrungswandung erzeugt. Nachteilig ist bei einer Preßpaßverbindung mit Zylinderkerbstiften, daß beim Einpreisen des Stiftes eine Verlagerung der Werkstücke entsprechend dem Spiel zwischen Stift und Bohrungsdurchmesser eintreten kann. Wird eine genaue Lage der Werkstücke zueinander verlangt, ist es erforderlich, als Verbindungsteil einen Zylinderstift zu verwenden.Grooved pins usually have three longitudinal notches distributed around the circumference on both sides of the notches bulges: are present. The effect of the grooved pin is based on the fact that when the pin is pressed into a cylindrical bore, the deformed Material of the pin due to the elastic effect of the notched beads in the wall of the bore is pushed back so that the pin remains frictionally clamped in the bore. If the material of the grooved pin is harder than that of the workpiece or has the same hardness, this creates small notch furrows in the wall of the bore. Is disadvantageous with a press fit connection with grooved pins that when pricing the pin a displacement of the workpieces according to the play between the pin and the bore diameter can occur. If an exact position of the workpieces to one another is required, it is required to use a cylindrical pin as a connecting part.

Anstelle von Zyllflderkerbstiften ist auch die Verwendung von Hammerschrauben bekannt, die ein mehrgängigeswsehr steiles Gewinde aufweisen. Die dabei erzeugte Verbindung ist vergleichbar mit einer Rändelpreßpaßverbindung, bei welcher der beim Zylinderkerbstiften erwähnte Nachteil im verstärkten Maße auftritt, d.h. die Werkstücke liegen nach dem Filgen meistens nicht in einer Achse. Instead of Zyllflder grooved pins, T-head bolts can also be used known, which have a multi-start, very steep thread. The generated Connection is comparable to a knurled press fit connection, in which the at Grooved pins mentioned disadvantage occurs in increased dimensions, i.e. the workpieces are usually not in one axis after filing.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein stiftartiges Verbindungselement zu schaffen, bei welchem alle miteinander in Berihrung stehenden Flächen von Stift und Bohrung eine optimale und möglichst gleichförmige Flächenpressung aufweisen. The invention is therefore based on the object of a pen-like To create a connecting element in which all are in contact with one another Surfaces of pin and hole an optimal and as uniform as possible surface pressure exhibit.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelost, daß die Oberfläche des Stiftes mit gleichmäßig verteilten nutenartigen Einschnitten versehen ist, wobei diese Einschnitte einen etwa halbrunden Querschnitt aufweisen und in der bevorzugten Ausführungsform durch wenigstens eine über die Stiftlänge reichende Spiralnut gebildet werden. This object is achieved according to the invention in that the surface of the pin is provided with evenly distributed groove-like incisions, wherein these incisions have an approximately semicircular cross-section and in the preferred Embodiment formed by at least one spiral groove extending over the length of the pin will.

Erfindungsgemäß wird demnach ein Verbindungselement vorgeschlagen, welches sich von- den herkömmlichen Zylinder-und Kegelstiften dadurch unterscheidet, daß deren geschlossene Oberfläche durch Nuten oder Einschnitte unterbrochen ist, die spanend oder spanlos hergestellt werden. Beim bevorzugten spanlosen Formlingsverfahren kommt insbesondere ein Einwalzen der Spiralnut in Betracht. According to the invention, a connecting element is therefore proposed, which differs from the conventional cylindrical and tapered pins in that that their closed surface is interrupted by grooves or incisions, which are produced by cutting or non-cutting. In the preferred non-cutting molding process In particular, rolling in the spiral groove comes into consideration.

Wird ein solches Verbindungselement in die zugehörige Bohrung eingeschlagen, dann ergibt sich - wie Untersuchungen ergeben haben- zwischen der Stiftoberfläche und der Bohrlochwandung ein Spannungszustand, welcher im Vergleich zu demjenigen bei Stiften ohne Unterteilung der Oberfläche wesentlich gleichmäßiger ausgebildet ist. Natürlich ist dieser Spannungszustand auch abhängig von der Passung zwischen dem Stift und der zugehörigen Bohrung. Bei einer engen Paßung können an der Stiftoberfläche plastische Verformungen auftreten, die zur Bildung von in die Spiralnut hineinragenden Wülsten führt. Eine solche Wulstbildung erhöht die Festigkeit, mit welcher ein Stift in seiner Bohrung sitzt. If such a connecting element is hammered into the associated hole, then there is - as investigations have shown - between the pen surface and the borehole wall has a stress condition compared to that with pencils without subdivision of the surface formed much more evenly is. Of course, this state of tension is also dependent on the fit between the pin and the associated hole. If there is a tight fit, there may be a pin surface Plastic deformations occur, leading to the formation of protruding into the spiral groove Wülsten leads. Such a bulge increases the strength, with which a pin sits in its hole.

Wird die vorgeschlagene Spiralnut in die Stiftoberfläche eingewalzt, dann kann dies mittels herkömmlicher Methoden und Maschinen an Stangenmaterial vorgenommen werden. Die Oberfläche des Stangenmaterials kann dabei ohne weiteres ungeschliffen sein, weil durch den Walzvorgang eine ausreichende Glättung und natürlich auch eine entsprechende Verfestigung des Stangenmaterials erzielbar ist. Das Einwalzen der Spiralnut ist äußerst wirtschaftlich, da der Spiralnut ein sehr großer Steigungswinkel gegeben und deshalb mit einem entsprechend großen Vorschub gearbeitet werden kann. If the proposed spiral groove is rolled into the pin surface, then this can be done on bar stock using conventional methods and machines will. The surface of the bar material can easily be unsanded because the rolling process provides sufficient smoothing and, of course, a corresponding solidification of the rod material can be achieved. Rolling in the Spiral groove is extremely economical because the spiral groove has a very large pitch angle given and can therefore be worked with a correspondingly large feed.

Nachdem Einwalzen der Spiralnut wird das Stangenmaterial auf Stiftlänge abgestochen. Von besonderer Bedeutung ist die Formgebung der Kanten zwischen Nut und Oberfläche. Diese Kanten sollen nicht scharfkantig sondern verrundet sein, so daß diese Kanten keine Furchen in der Bohrungswand erzeugt werden.After the spiral groove has been rolled in, the bar material is made to length cut off. The shape of the edges between the groove is of particular importance and surface. These edges should not be sharp, but rounded, so that these edges no furrows are generated in the bore wall.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen mit vier Spiralnuten versehenen Zylinder- oder Kegel stift. An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to FIG attached drawing explained in more detail. 1 shows one with four spiral grooves provided cylinder or taper pin.

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Stift nach der Linie A-A der Fig. 1, Fig. 3 in schematischer Darstellung den Spannungszustand im Bereich eines Steges, gesehen in Einschlagridtung des Kegelstiftes, und Fig. 4 denselben Spannungszustand im Bereich eines Steges, gesehen quer zur Einschlagrichtung des Stiftes. Fig. 2 is a cross-section through the pin along the line A-A of Fig. 1, FIG. 3 shows a schematic representation of the stress state in the area of a web, seen in impact direction of the taper pin, and FIG. 4 the same stress state in the area of a ridge, seen transversely to the direction of impact of the pin.

Der in den Figuren 1 und 2 gezeigte Stift 1 besitzt eine geschliffene oder ungeschliffene Oberfläche, welche durch vier über die Stiftlänge reichende, eingewalzte Spiralnuten 2 unterteilt ist. Der Stift ist an seinem einen Ende mit einer balligen Stirnfläche 3 und an seinem anderen Ende mit einer angefasten Stirnfläche 4 versehen. Die Spiralnuten 2 sind über Stege 5 voneinander getrennt, welche einen gegenüber den etwa halbrunden Nuten 2 größeren Querschnitt besitzen. Die Kanten, d.h. die Übergänge zwischen Nuten 2 und Stege 5 sind verrundet, d.h. konvex geformt. The pin 1 shown in Figures 1 and 2 has a ground or unsanded surface, which is achieved by four over the length of the pencil rolled-in spiral grooves 2 is divided. The pen is at one end with it a spherical end face 3 and at its other end with a chamfered end face 4 provided. The spiral grooves 2 are separated from one another by webs 5, which one have a larger cross-section than the approximately semicircular grooves 2. The edges, i.e. the transitions between grooves 2 and webs 5 are rounded, i.e. convexly shaped.

Der in Richtung des Pfeiles 8 in eine zugehörige Bohrung eingeschlagene Stift 1 besitzt in einem Ausschnitt 6 bezüglich der zugehörigen Bohrlochwandung den in den Fig. 3 und 4 angedeuteten Spannungszustand. Die Oberfläche 9 dieses Ausschnittes 6 ist für diese stark vergrößerte Darstellung in Fig. 4 als flach angenommen, obwohl sie eine durch den Durchmesser 16 des betrachteten Querschnittes bestimmte Krümmung besitzt. In der Ruhestellung der Stiftverbindung tritt eine in Richtung der Pfeile 7 wirkende Streckenlast auf, welche die ausgezogenen, spannungsoptisch dargestellbaren Linien 13 erzeugt. Die gestrichelten Linien 14 zeigen den Zustand, wenn es beim Einschlagen des Stiftes zu einer plastischen Verformung kommt, was durch die gekreuzte Zone 11 angedeutet ist. Eine solche plastische Verformung führt zur Bildung von Wülsten 12, die sich in die Spiralnuten 2 hineinverformen, wie dies besonders deutlich in Fig. 4 dargestellt ist. Darin ist noch mit 10 der Querschnitt des betrachteten Steges 5 bezeichnet, und weiterhin bezeichnet 15 den etwa halbrunden Boden der angrenzenden Spiralnuten 2. Dieser durch eine spannungsoptische Untersuchung feststellbare Spannungszustand entsprechend der Linien 13 und 14 ergibt im Vergleich zu einem Kegelstift mit einer ungeteilten, geschlossenen Oberfläche eine wesentlich gleichmäßiger Ausbildung der Flächenpressung bezüglich der umgebenden Bohrlochwandung, wodurch für die Stiftverbindung eine höhere Festigkeit erreicht wird. Dabei spielt die Querschnittsform der Spiralnuten eine nur untergeordnete Bedeutung, wobei allerdings die etwa halbrunde Formgebung aus Festigkeitsgründen bevorzugt wird. The one struck in the direction of arrow 8 in an associated hole Pin 1 has a cutout 6 with respect to the associated borehole wall the stress state indicated in FIGS. 3 and 4. The surface 9 of this section 6 is assumed to be flat for this greatly enlarged illustration in FIG. 4, although they have a curvature determined by the diameter 16 of the cross-section under consideration owns. In the rest position of the pin connection, one occurs in the direction of the arrows 7 acting line load, which the extended, stress-optically representable Lines 13 generated. The dashed lines 14 show the state when there is Impact of the pin leads to a plastic deformation, which is caused by the crossed Zone 11 is indicated. Such plastic deformation leads to the formation of Bulges 12, which deform into the spiral grooves 2, as this is particularly clear is shown in FIG. The cross-section of the considered is still there with 10 Web 5 denotes, and 15 denotes the approximately semicircular bottom of the adjacent Spiral grooves 2. This state of tension which can be determined by an optical tension examination corresponding to the lines 13 and 14 results in comparison to a tapered pin with a undivided, closed Surface a much more uniform Formation of the surface pressure with respect to the surrounding borehole wall, whereby a higher strength is achieved for the pin connection. The cross-sectional shape plays a role here the spiral grooves only have a subordinate importance, although the approximately semicircular Shaping is preferred for strength reasons.

- Ansprüche -- Expectations -

Claims (10)

Ansprüche Verbindungselement in Form eines Stiftes mit zylindrischer oder kegeliger Oberfläche, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Stiftoberfläche mit gleichmäßig verteilten nutenartigen Einschnitten versehen ist. Claims connecting element in the form of a pin with cylindrical or conical surface, in that the pen surface is provided with evenly distributed groove-like incisions. 2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Einschnitte einen etwa halbrunden Querschnitt aufweisen. 2. Connecting element according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the incisions have an approximately semicircular cross-section. 3. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Einschnitte durch wenigstens eine über die Stiftlänge reichende Spiralnut gebildet sind. 3. Connecting element according to claim 1 or 2, characterized in that g e -k e n It should be noted that the incisions are cut through at least one along the length of the pin reaching spiral groove are formed. 4. Verbindungselement nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Spiralnut einen sehr großen Steigungswinkel aufweiset. 4. Connecting element according to claim 3, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the spiral groove has a very large angle of inclination. 5. Verbindungselement nach Anspruch 3 oder 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Spiralnut in die Stiftoberfläche eingewalzt ist. 5. Connecting element according to claim 3 or 4, characterized g e k e n n show that the spiral groove is rolled into the pin surface. 6. Verbindungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stiftoberfläche geschliffen ist. 6. Connecting element according to one or more of claims 1 to 5, in that the pin surface is ground. 7. Verbindungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Stiftoberfläche mit vier über die Stiftlänge reichenden eingewalzten Spiralnuten versehen ist, die in einem gleichen Abstand voneinander angeordent sind.7. Connecting element according to one or more of claims 1 to 6, in that the pen surface with four over the Is provided with rolled-in spiral grooves that reach the length of the pin, the are arranged at an equal distance from each other. 8. Verbindungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß wenigstens ein Stiftende mit einer ebenen, balligen oder angefasten Stirnfläche versehen ist. 8. Connecting element according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that at least one end of the pin has a flat, spherical or chamfered end face is provided. 9. Verbindungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß im Querschnitt gesehen die Stegoberfläche größer als der Nutenbereich ist. 9. Connecting element according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that, seen in cross section, the web surface is larger than the groove area. 10. Verbindungselement nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gek e n n z e i c h n e t, daß die tibergange zwischen Nuten und Stegen verrundet, konvex ausgebildet sind.10. Connecting element according to one or more of claims 1 to 9, characterized by the fact that the ti transitions between grooves and webs rounded, convex are formed. L e e r s e i t eL e r s e i t e