DE2314998A1

DE2314998A1 - Befestigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2314998A1
Application number: DE19732314998
Authority: DE
Inventors: Edgar L Stencel
Original assignee: VSI Corp
Current assignee: Shared Technologies Fairchild Telecom Inc
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1973-03-26
Publication date: 1973-10-11
Also published as: CA967859A; IL41858A; FR2178656A5; IL41858A0; GB1368924A

Description

"Befestigungsvorrichtung"

Befestigungsvorrichtungen in Form flacher Scheiben od.dgl. werden zur Sicherung verschiedenartigster Körper an Werkstücken verwendet. Eine typische derartige Befestigungsvorrichtung sitzt in einer Bohrung oder einer Öffnung, die in einem Metallblech od.dgl. ausgebildet ist, an dem zusätzliche Körper durch Verschrauben angebracht werden sollen. So kann die Befestigungsvorrichtung beispielsweise ein Innengewinde aufweisen, das Teil eines mutterartigen Körpers ist, oder ein Außengewinde, das Teil eines öchraubenartigen Körpers ist.

Eine wichtige Bedingung für die Befestigungsvorrichtung, die für derartige Verwendungszwecke benutzt wird, besteht darin, daß sie dann, wenn sie einer Drehbelastung unterworfen wird, wie dies beispielsweise beim Festziehen eines Schraubenbolzens oder eines Mutternkörpers der Fall ist, nicht durchdrehte Mit

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, Dipl.-Wirtsch.-Ing. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

anderen Worten, wenn ein Beizen oder eine Schraube in einen Mutternkörper eingesteckt wird_g oder wenn eine Mutter auf einem Bolzenkörper angeordnet wird, und relativ zueinander festgezogen werden, dann soll sich die Befestigungsvorrichtung nicht relativ zu dem Werkstück drehen. An der Stelle, an der eine solche Drehbewegung einsetzt, dreht die Befestigungsvorrichtung gewissermaßen durch. Je höher der Wert liegt, bei dem das Durchdrehen beginnt, oder mit anderen Worten, je größer die Drehkraft ist, die auf die Befestigungsvorrichtung einwirken kann, bevor letztere sich in dem Loch oder der Bohrung des Werkstücks zu drehen beginnt, desto besser eignet sich die Befestigungsvorrichtung zur Aufnahme größerer Belastungen.

Eine zweite Forderung für eine solche Befestigungsvorrichtung besteht darin, daß sie in dem Werkstück gegen Axial— bewegung arretiert oder verriegelt werden kann, so daß sie unter Einwirkung einer Axiallast nicht aus der Bohrung bzw. dem Loch herausrutscht» Wesentlich dabei ist auch, daß der Befestigungskörper sich nicht losschlägt oder von anderen Teilen der Befestigungsvorrichtung freizieht. Des weiteren soll eine Verformung oder Beschädigung des Werkstücks vermieden werden. Derartige Befestigungsvorrichtungen eignen sich insbesondere für blinde Löcher bzw» Bohrungen« c/»h_O9 für die Fälle, in denen der Befesti— gungskörper von der einen Seite des Werkstücks eingesteckt werden kann und von derselben Werkstückseite aus durch Kraft— oder Druckeinwirkung an dem Werkstück angebracht werden kann. Bei derartigen Anwendungsfällen, wo also Blindlöcher oder Blindbohrungen vorliegen, soll derjenige Teil der Befestigungsvorrichtung, der aus der blinden Seite herausragt» nicht zu weit überstehen, damit die Befestigungsvorrichtung in engen Bereichen verwendet werden kann, wo der Blindabstand hinter dem Werkstück kurz ist. Viele bekannte Vorrichtungen dieser Art sind außerordentlich lang und erstrecken sich aus der blinden Seite des Werkstücks über eine beträchtliche Entfernung heraus, sobald sie in das Werkstück eingesteckt worden sind. Dazu kommt, daß die Befestigungsvorrichtung nach Möglichkeit das Gesamtgewicht der Konstruktion

309841/04 3 3

nur geringfügig erhöhen soll. Somit soll die Befestigungsvorrichtung möglichst einfach aufgebaut sein, so daß sich nur eine geringe Zahl leichter Einzelteile ergibt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine verbesserte Befestigungsvorrichtung für Blindlochanwendungsfälle zu schaffen, die die oben angeführten Nachteile ähnlicher, bekannter Befestigungsvorrichtungen nicht aufweist^

Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß eine Befestigungsvorrichtung geschaffen, die einen verformbaren Hülsenkörper aufweist ρ dessen Länge größer ist als die Dicke des Werkstücks, in das er eingesetzt ist. Die Hülse ist an ihrem einen Ende mit einem sich in radialer Richtung erstreckenden Kopfteil versehen, der an der einen Oberfläche des Werkstücks angeordnet ist, während das entgegengesetzte Ende der Hülse sich über die Rückseite des Werkstücks erstreckte Die Hülse weist einen einen vergrößerten Innendurchmesser besitzenden_s relativ dünnen Teil auf, der sich von dem dem Kopfende gegenüberliegenden Ende über ein Stück ihrer Länge erstreckt. Die Befestigungsvorrichtung hat des weiteren einen verschiebbaren, mit Gewinde versehenen Befesti— gungskörper, von dem ein Teil in einem erweiterten Durchmesserteil der Hülse sitzt, und der einen Außendurchmesser hat, der etwa gleich dem Innendurchmesser des vergrößerten Innendurchmesserteils der Hülse ist, gleichzeitig jedoch größer ist als der übrige, reduzierte, effektive Innendurchmesserteil der Hülse. Der Befestigungskörper ist ferner mit einem vergrößerten, sich in radialer Richtung erstreckenden Teil außerhalb der Hülse versehen, der einen Außendurchmesser besitzt, welcher gleich dem Außendurchmesser der Hülse ist_o

Die Hülse und der Befestigungskörper lassen sich durch die eine Seite eines Bleches hindurchstecken, wobei der Befesti— gungskörper innerhalb der Hülse angeordnet ist, und zwar in dem

30984 1/0433

den vergrößerten Durchmesser aufweisenden Hülsenteil, der sich über die blinde Seite des Werkstücks hinauserstreckt.

In den Befestigungskörper laßt sich ein Ziehstift oder ein anderes Werkzeug einschrauben, mit dem durch Ziehen in axialer Richtung zum Kopfende der Hülse hin das Ende der Hülse auf der blinden Seite veranlaßt wird, sich auf der blinden Oberfläche des Werkstücks wulstartig zu verformen, wenn es von dem erweiterten radialen Teil des Befestigungskörpers zusammengepreßt wirde Dies wird dadurch erreicht, daß das Kopfende an dem Werkstück festgehalten wird, während auf dem Befestigungskörper in Richtung des Kopfes eine Axialbelastung einwirkt, wodurch die auf den erweiterten Durchmesserteil der Hülse einwirkende Reaktionskraft des Befestigungskörpers eine wulstartige Verformung bewirkt» Dieser Vorgang dient dazu, die Hülse in bezug auf das Werkstück durch ein Zusammenwirken mit dem Hülsenkopf auch tatsächlich zu verriegeln Dazu kommt, daß dann, wenn der Befestigungskörper durch die Hülse hindurchgezogen wird, der Befestigungskörperteil innerhalb der Hülse auf den reduzierten Durchmesserteil der Hülse eine Kraft ausübt, die die Hülse in radialer Richtung innerhalb des Werkstücks nach außen dehnt und in festen Eingriff mit dem Werkstück bringt, wodurch eine Drehbewegung der Hülse innerhalb des Loches bzw. der Bohrung des Werkstücks verhindert wird» Der Teil des Befestigungskörpers, der in der Hülse sitzenbleibt, kann einen konstanten Durchmesser aufweisen, wobei mehrere Sägeverzahnungen in axialer und radialer Lage um ihn herum verteilt sind, um den Widerstand gegen Drehbewegung und Axialbewegung des eingebauten Befestigungskörpers in der Hülse, der in dem Loch arretiert oder verriegelt wird, zu erhöhen. Alternativ dazu lassen sich mehrere sich in radialer Richtung erstreckende Fahnen um den Befestigungskörper öausbilden, wo daß diese Fahnen die Ausdehnung des Hülsenkörpers innerhalb der Bohrung bzw_o des Loches im Werkstück bewirken₀

309841/0433

Die Erfindung betrifft also eine Befestigungsvorrichtung für den einseitigen Einbau und besteht aus einer äußeren verformbaren Hülse, die in ein Werkstück einsteckbar ist und eine Länge aufweist, die größer ist als die Dicke des Werkstücks₉ in dem sie angeordnet ist, sowie aus einem verschiebbaren, mit Gewinde versehenen Befestigungskörper, der mit dem Innendurchmesser der Hülse in Eingriff steht, so daß dann, wenn der Befestigungskörper in bezug auf die Hülse von außerhalb des Werkstücks in das Werkstück hineingezogen wird, die Hülse sich innerhalb des Werkstücks nach außen ausdehnt, um dadurch mit dem Werkstück in festen Eingriff zu kommen,, Zusätzlich wird ein Teil der Hülse, der sich außerhalb des Werkstücks erstreckt, dadurch verformt, daß er durch die Preßwirkung bei axialer Belastung des Befestigungskörpers während des Einbaus einen Wulst bildet, der mit der Rückseite des Werkstücks in Eingriff steht. Derjenige Teil des Befestigungskörpers, der in das Werkstück hineingezogen wird, und der sich innerhalb des Werkstücks ausdehnt_? ist mit einer eine Drehbewegung verhindernden Einrichtung bzw. einer dem Herausziehen entgegenwirkenden Einrichtung versehen, die beispielsweise die Form Von Sägezähnen oder Riefen haben kann«,

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen;

Figo 1 eine Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung in Draufsicht, wobei die Befestigungsvorrichtung in ein Werkstück eingesteckt ist,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht eines Mutternkörpers einer

zweiten Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung,

Fig. 3 eine Draufsicht längs der Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. h eine Teilschnittansicht einer dritten Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung,

3098A1/0433

2314991

Pig. 5 und 6 vergrößerte Teilansichten von Teilen einer Befestigungsvorrichtung j

Fig. 7 eine Teilschnittansicht einer weiteren Ausfuhrungsform der Befestigungsvorrichtung, die einen als Gewindebolzen ausgebildeten Befestigungskörper enthält, wobei die Vorrichtung in einem Zustand vor dem Einbau dargestellt ist,

Fig_o 8 eine Teilschnittansicht der Befestigungsvorrichtung von Figo 7» gezeigt im Einbauzustand, und

Figo 9 eine Teilansicht längs der Linie 9-9 in Fig. 8.

In Fig₀ 1 ist ein Werkstück 11 dargestellt, das normalerweise ein Metallblech od₀dgl₀ ist«, Links von der Mittellinie ±3 ist eine Befestigungsvorrichtung 15 in der Stellung gezeigt, die sie vor der Anbringung an dem Blech Ii einnimmt, während rechts der Mittellinie die Befestigungsvorrichtung bereits eingebaut und in dem Blech des Werkstücks verriegelt worden ist. Die Befestigungsvorrichtung 15 läßt sich in ein in dem Werkstück vorhandenes Loch oder eine Öffnung 17 einbauen. In der speziellen dargestellten Ausführungsform eignet sich die Befestigungsvorrichtung für einen bündigen Einbau,, Somit weist das Werkstück in der Oberseite 20 einen eingesenkten Teil 19 auf, in dem ein radialer Kopfteil 21 einer einen koistanten Durchmesser besitzenden Hülse 23 so eingesetzt werden kann, daß dieser Kopfteil bündig mit der Blechoberfläche abschließt. Die Hülse 23 hat einen ersten Teil 25, der sich von dem Kopf 21 aus durch die Öffnung 17 im Werkstück hindurcherstreckt. Ein zweiter Teil 27 der Hülse 23 ist mit dem Teil 25 untrennbar verbunden und erstreckt sich über eine Blindseitenoberfläche 29 des Werkstücks hinaus, die der Oberseite 20, in der der Kopfteil 21 dieser Hülse sitzt, gegenüberliegt,.

Die Hülse 23 hat einen vergrößerten Innendurchmesser 33, der sich von dem einen Ende 35 der Hülse aus, das dem Kopfende gegenüberliegt, erstreckt und bei dem in Fig. 1 gezeigten Aus-

309841/0433

23H998

führungsbeispiel an der Oberfläche 29 endet. Dieser vergrößerte Innendurchmesserteil 33 begrenzt den zweiten Teil 27 der Hülse und erstreckt sich von der blinden Seite 29 des Werkstücks nach außen. Der zweite Teil 27 der Hülse hat eine geringere Dicke als der erste Teil 25. Die Hülse ist vorzugsweise aus einem sehr zähen Material, beispielsweise rostfreiem Stahl des Typs 300, hergestellt.

In dem vergrößerten Innendurchmesser 33 der Hülse 23 ist zu einem Teil ein gleitender Mutternkörper 37 angeordnet. Der Mutternkb'rper 37 hat einen Schaftteil 39 mit einem Außendurchmesser, der etwa gleich dem vergrößerten Innendurchmesser 33 des Teils 27 der verformbaren Hülse ist. Der Außendurchmesser des Schaftes 39 des Mutternkörpers ist größer als der reduzierte Durchmesser 41 des ersten Teils 25 des Hülsenkörpers und stößt somit gegen eine Umfangskante 43 ₉ die am Übergang des Durchmessers 41 zum vergrößerten Innendurchmesser 33 der verformbaren Hülse ausgebildet ist.

Der Mutternkörper 37 ist mit einem Innengewinde versehen, das sich von einem vorderen Ende 45 längs des Mutternianendurchraessers bis zu einer Stelle 46 erstreckt, die in der Mitte der Mutternlänge liegt_o Der übrige Teil 48 der Mutter wird von einer Gegenbohrung gebildet, wodurch ein ständiger Gewindeeingriff mit einem dazu passenden Schraubenbolzen sichergestellt wird. Das vordere Ende 45 des Mutternkörpers ist mit einem vergrößerten Kopfteil 47 versehen, der einen effektiven Außendurchmesser 49 hat, welcher größer ist als der Innendurchmesser 33 des Hülsenteils 27ο Der Durchmesser 49 des Kopfteils 47 sollte den Durchmesser des im Werkstück befindlichen Loches im Hinblick auf die in Blindloch-Anwendungsfällen benutzte Mutter nicht überschreiten, Mit anderen Worten, der effektive Außendurchmesser 49 des Kopfes ist nicht größer als der Außendurchmesser der Hülse. In den Fällen, in denen der vergrößerte Kopfteil 47 an dem Schaftteil der Muttern 37 angrenzt, ist eine Lagerfläche 51 vorhanden, die

309841/0433

2314991

sich neben dem Ende 35 der Hülse befindet. Des weiteren ist an der Lagerflache 51 eine Umfangsaussparung 53 vorgesehene Die Aussparung 53 erstreckt sich nach innen, so daß sie einen effektiven Innendurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser 33 des Zapfenteils ο Dadurch wird eine zusätzliche Sicherung gegen axiales Bewegen des Mutternkörpers unter Axialbelastung erreicht.

Ein Wegwerfbarer Zugzapfen 55 läßt sich zusammen mit einem Eingriffswerkzeug benutzen, um die Befestigungsvorrichtung 15 einzubauenο Wie aus der Zeichnung hervorgeht, hat der Zugzapfen 55 eine Wegbrechkerbe 57 ^{und ein} Gewindeende 59, das mit dem Gewindegang des Mutternkörpers in Eingriff steht. Wenn an dem Zapfen in Richtung nach oben gezogen wird, also von der Oberseite 20 des Werkstücks 10 weg, wird deutlich, daß die Lagerfläche 51 des Mutternkörpers mit dem Hülsenende 35 in Berührung kommt j wobei das Kopfende der Hülse gegen eine Prallfläche 6.0 eines Ziehwerkzeugs 62 stößt, wodurch die Hülse sich ausbaucht und einen Wulst 6l bildete Bei einer festgelegten Spannungshöhe bricht der Zugzapfen an der Kerbe 57 ab, wodurch eine Überbeanspruchung des Gewindes des Mutternkörpers vermieden wird. Der beseitigbare Zugzapfen 55 kann daraufhin von dem Mutternkörper entfernt und weggeworfen werden, wodurch der Muttern— körper mit einem zu ihm passenden, hervorstehenden Befestigungskörper zurückbleibt, der in den Mutternkörper eingeschraubt ist. Das Ende 35 der Hülse sitzt dann in dem Aussparungsteil 53 neben der Lagerfläche 51 und dient dazu, die Hülse in bezug auf den Mutternkörper zusätzlich zu verriegeln«

Der ausgebauchte oder wulstförmige Bereich 6l dient zusammen mit dem radialen Kopfteil 21 dazu, den HUlsenkörper in bezug auf das Werkstück 11 axial zu arretieren,, Somit wird eine axiale Verriegelung erreicht, jedoch würden ohne irgendeine weitere Verformung des Hülsenkörpers keine Mittel vorhanden sein,

309841/043 3

durch die eine Drehbewegung des Mutternkörpers und der Hülse innerhalb des Loches 17 verhindert werden. Ein wesentliches Merkmal der hier beschriebenen Vorrichtung bildet also der Schaftteil 39 _s der auf den reduzierten Durchmesserteil kl der verformbaren Hülse wirkt. Wenn der Mutternkörper beim Vorwärtstreiben in Richtung auf die Oberfläche 20 axial bewegt wird, dann erkennt man, daß das härtere und weniger verformbare Mutternkörpermaterial auf das weichere, zähere und stärker verformbare Hülsenmaterial eine Kraft ausübt, um das Hülsenmaterial zu deformieren und es in radialer Richtung nach außen gegen das Werkstück fließen zu lassen, bis die Bewegung des Mutternkörpers aufgrund des enstandenen Wulstes 6l der Hülse zum Stillstand kommt. Somit bildet die Verwendung eines im Vergleich zu dem für die verformbare Hülse verwendeten Material härteren oder weniger verformbaren Materials für den Mutternkörper einen wesentlichen Bestandteil der neuartigen, hier beschriebenen Befestigungsvorrichtungο So kann beispielsweise der Mutternkörper aus einem rostfreien Stahl des Typs 400 oder aus Materialien mit ähnlichen Eigenschaften bestehen. Die Kaltverformung der verformbaren Hülse im Teil 25 innerhalb des Werkstücks mit Hilfe des Schaftteils 39 hat zur Folge, daß sich der Schaftteil und der Hülsenteil 25 gegenseitig verriegeln, und bewirkt, daß der Außendurchmesser 63 des Schaftteils des Hülsenteils 25 sich in dem Loch oder der Öffnung 17 des Werkstücks verkeilt oder arretierte Dadurch wird jede mögliche Drehbewegung entweder der Hülse oder des Mutternkörpers wirksam unterbunden. Das obige wird deshalb erreicht, weil der zylindrische Schaftteil 39 einen Außendurchmesser an seinem Umfang und über seine Länge aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser 41 des Teils 25 der Hülse, der sich innerhalb des Werkstücks befindet. Die äußere Oberfläche des Schaftteils des Mutternkörpers 37 ist mit einer Sägeverzahnung 6h versehen, die eine Verriegelung des Mutternkörpers mit der Hülse beim Ausdehnen der Hülse bewirkt, so daß eine Drehbewegung der beiden Körper relativ zueinander verhindert wird.

30984 1/043 3

Es wird darauf hingewiesen^ daß der gezeigte zylindrische Schaftteil 39 sich vollständig durch die Dicke des Ferkstücks hindurcherstreckt, so daß im allgemeinen eine gleichmäßige Dehnung der Hülse und des Loches in axialer Richtung eintritt«, In diesem Zusammenhang ist wichtig, daß sich der Schaftteil wenigstens über die Länge des zylindrischen Hülsenteils 25 erstreckt. In den Fällen, in denen auf der Hülse ein vorstehender Kopf ausgebildet ist, entspricht dieser Teil 25 in seiner Länge der Werkstückdicke. Dort, wo ein eingeschnittener Kopf, wie aus Fig. 1 ersichtlich, auf der Hülse vorgesehen ist, kann der Schaftteil eine Länge aufweisen, die kleiner ist als die iverkstüekdicke₀ In ähnlicher Weise ist die Ausdehnung rund um den Umfang von Hülse und Loch im allgemeinen gleichmäßig,, Diese gleichmäßige Ausdehnung verhindert ein Verziehen oder Verwerfen des Werkstücks.

Die Sägeverzahnung oder Riffelung 64 bzw. 64a bezüglich der Figo 7-9 wirkt dahingehend, daß sie eine Anpassung der Befestigungsvorrichtung an Durchmesserschwankmagen der Hülse und des Loches innerhalb bestimmter Toleranzgrenzen ermöglicht, ohne eine zu starke nach außen gerichtete Kraft auf die Wände des Loches zu erzeugen,, Eine solche übermäßig große Kraft kann das Werkstück beschädigen oder verformen. Insbesondere dann, wenn das Loch sich neben einem Werkstückrand befindet, kann sich dadurch ein ausbauchen oder ein Verziehen des Werkstücks ergeben,,

Wenn die Befestigungsvorrichtung eingebaut wird, bewegt sich der Schaftteil 39 des Mutternkörpers' in den verformbaren Hülsenteil 35 hinein, und der Hülsenteil wird nach außen gegen die Wand des Loches gepreßt. Es wurde festgestellt, daß diese auf die Wand einwirkende Kraft im allgemeinen gleichförmig ist und unter einem bestimmten Maximalwert liegt, und zwar unabhängig von Toleranzschwankungen bezüglich der Hülsengröße und/oder des Lochdurchmessers. D_oh., selbst wenn das Loch etwas

309041/0433

23H998

Übergröße oder Untergröße In bezug auf die Hülse aufweist, wird im wesentlichen dieselbe maximale nach außen gerichtete Kraft auf die Wand des Werksttickloches bzw. der Werkstückbohrung erzeugt. Im allgemeinen wird diese Kraftbegrenzung mit Hilfe des Schaftteils erreicht, der sich selbst in einem veränderlichen Ausmaß in den Hülsenteil eingräbt, und zwar in Abhängigkeit von der Größe der Befestigungsvorrichtung und der Lochgröße.

In den Fig. 5 und 6 ist die Wirkung dargestellt, die zwischen dem sägeverzahnten Schaftteil 39' des Mutternkörpers, dem verformbaren Teil 25^f des Hülsenkörpers und einem in dem Werkstück vorhandenen Loch stattfindet, wodurch eine Anpassung an sich ändernde Befestigungsvorrichtungs- und Lochgrößen erfolgt. Die dargestellte Sägeverzahnung 6k* weist sich in Längsrichtung oder in Axialrichtung erstreckende Nuten oder Vertiefungen 68 auf, die den Drehwiderstand des Mutternkörpers in bezug auf die Hülse zusätzlich erhöhen. Diese Sageverzahnung oder Riffelung 64· zeigt im allgemeinen das Bild von Sägezähnen, wie dies aus den Fig. 5 und 6 hervorgeht. Diese Axialnuten 68 schaffen außerdem Raum für das Ausfließen des Hülsenmaterials, um dadurch die nach außen auf das Werkstück gerichtete Kraft zu steuern oder zu begrenzen. Insbesondere steht, wie aus Fig. 5 hervorgeht, in den Fällen, in denen der Hülsenaußendurchmesser 63' in bezug auf ein Loch 17* klein ist, dieser Durchmesser mit der Lochwand in Eingriff, und die Vorsprünge 66 der Sägeverzahnung 6k ^f auf dem Schaftteil 39* graben sich selbst nur leicht in den HülsenteEL 25 * ein. Gleichzeitig fließt verdrängtes Material des Hülsenteils in die Nuten 68 zwischen den Sägeverzahnungsvorsprüngen 66 hinein. Wenn ein verhältnismäßig kleines Loch 17^M sich im Werkstück befindet, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, steht der Außendurchmesser 63* des Hülsenteils 25' wiederum mit der Lochwandung in Eingriff. Diesmal graben sich jedoch die Sägeverzahnungsvorsprünge 66 des Schaftteils 39' tiefer in den Hülsenteil ein, wodurch die Nuten 68 eine größere Menge an Hülsenmaterial aufnehmen_o Somit werden Schwankungen bezüglich der Befestigungsvorrichtungsgröße und der Werkstücklochgröße

309841/0433

- - 12 -

23H998

durch Änderungen im Grenzbereich zwischen dem Schaftteil 39' und der Innenseite des Hülsenteils 25^! ausgeglichen. Gute Ergebnisse werden auch erreicht, wenn die Tiefe der Nuten 68 etwa das Zweifache der gewünschten Ausdehnung des äußeren Hülsendurchmessers 63· (relativ zur axialen Mittellinie der_v Hülse) beim Einbau der Befestigungsvorrichtung beträgt.

Die Riffelung oder Sägeverzahnung 64 kann auch sich rund um den Umfang erstreckende Nuten aufweisen, wie dies in den Fig. 1 und 4 dargestellt ist. Solche Umfangsnuten helfen mit, ein Herausstoßen oder Herausziehen des Befestigungskörpers aus der Hülse in Richtung des Hülsenkopfes zu verhindern. Die Umfangsnuten werden überwiegend bei größeren Befestigungsvorrichtungen verwendet, wo ein solches Herausstoßen ein Problem darstellen kann. Das Vorhandensein solcher Nuten stellt keine Behinderung des Einbauvorganges der Befestigungsvorrichtung dar.

In den Fig. 2 und 3 ist eine zweite Ausführungsform einer Mutter 65 dargestellt. Die Mutter 65 weist anstelle eines konstanten Außendurchmessers ihres Schaftteils mehrere sich in radialer Richtung erstreckende Flügel 67 auf, die Von dem einen Ende 69 in axialer Richtung zu einer benachbarten Umfangsaussparung 7* laufen, die neben einem vergrößerten Kopfteil 73 der Mutter vorgesehen ist. Der effektive Außendurchmesser, der durch die Flügel 67 erreicht wird, kann geringfügig größer sein als der Außendurchmesser des Schaftteils 39 bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird außerdem eine zusätzliche Verriegelungsmöglichkeit der verformbaren Hülse in der Aussparung 71 geschaffen. Wie ersichtlich, ist dort, wo der vergrößerte Kopfteil 73 in die Aussparung 71 übergeht, eine Oberfläche 75 ausgebildet, die von dem Ende 69 weg abwärts und nach innen zu geneigt ist. Dadurch wird das Ende der verformbaren Hülse zusätzlich dazu gebracht, daß es rascher in die Aussparung hineinfließt, wenn es sich auf der leicht abgeschrägten Oberfläche 75 entlangbewegt.

30984 1/043 3

In Pig. 4 ist eine weitere Ausführungsform der neuartigen Befestigungsvorrichtung dargestellt. Ein Mutternkörper 77 ist hierbei teilweise in eine verformbare Hülse 79 eingesteckt. Bei dieser Ausführungsform sitzt ein Außenumfang 81 eines Muttern— körperteile 83 innerhalb eines Teils der Hülse 79 und ist mit mehreren Sägeverzahnungen oder Riffelungen 85 versehen, die um ihn herumführen und dazu dienen, das Ineingriffkommen der Mutter mit der verformbaren Hülse noch stärker zu unterstützen, nachdem die Mutter vollständig in die Hülse eingebaut ist, und jegliche Drehbewegung zu verhindern. Der Mutternkörper 77 ist mit einem erweiterten Teil 87 versehen, der dazu dient, das Ausbeulen oder die Wulstbildung der verformbaren Hülse herbeizuführen. Der Mutternkörper 77 erstreckt sich über den erweiterten Teil 87 mit dem Teil 89 hinaus _s um dadurch einen länglichen Innengewindeteil zu bilden, der mit dem dazu passenden Schraubenbolzengewinde in vollständigen Eingriff gebracht werden kann«, Das Ende 91 der Hülse 79 ist abgefast_s um das Hineinbewegen der Hülse in die Aussparung in Zusammenwirkung mit einer abgeschrägten Oberfläche 93 neben der Aussparung weiter zu erleichtern«,

Obgleich die neuartige Befestigungsvorrichtung bei der Ausführungsform nach Figo 1 mit einem Ziehasapfen 55 arbeitet, der bei 57 unter einem bestimmten Spannungswert abbricht, können selbstverständlich auch andere Werkzeugtypen anstelle eines Ziehzapfens verwendet werden, die die gewünschte Verriegelung des Mutternkörpers mit der verformbaren Nut innerhalb eines Werkstücks herbeiführen_o

So kann beispielsweise das Werkzeug 62 einen drehbaren, mit Gewinde versehenen Dorn aufweisen, der in den Mutternkörper eingeschraubt werden kann«, Nachdem der Dorn den Mutternkörper an seinen Platz gezogen hat, wird eygedreht, um sich selbst aus dem Gewindeeingriff des eingebauten Mutternkörpers zu bringen. In den Fig_o 7 bis 9 ist eine Befestigungsvorrichtung 15a darge-

309841/0433

231499a

stellt, die eine weitere Äisführungsform bildet. Die Befestigungsvorrichtung 15a weist ganz allgemein eine Hülse 23a und einen Befestxgungskörper in Form eines Zapfenkörpers 37a auf.

Die Hülse 23a hat einen Kopfteil 21a, einen verformbaren Teil 25a und einen Endteil 2?a, die alle im allgemeinen den entsprechenden Teilen der Hülse 29 ähnlich sind. Der Kopfteil 21a ist aber als vorstehender Kopf und nicht als versenkter Kopf ausgebildet. Die Hülse 23a wird mit ihrem Außendurchmesser 63a in einem im Werkstück 11 befindlichen Loch 17 aufgenommen. Das Werkstück hat eine Oberseite 20 und eine Unterseite 29^s· Der Innendurchmesser 41a des Teils 25a ist kleiner als der Innendurchmesser 33a des Teils 27a. Außerdem ist zwischen diesen beiden Innendurchmessern 41a und 33a eine Schulter oder Lippe 43a vorhanden.

Der Zapfenkörper 37a hat einen vergrößerten Kopfteil 47a und einen Schaftteil 39a, die im allgemeinen den entsprechenden Teilen des Mutternkörpers 37 ähnlich sind mit Ausnahme der Tatsache, daß die Sägeverzahnung 64a auf dem Teil 39a in axialer Richtung verläuft und eine zugespitzte oder Sägezahntyp—Konfiguration aufweist. Der. Kopfteil 47a hat einen Außendurchmesser 49a, der etwa gleich dem Hulsenaußendurchmesser 63a ist» Der Kopfteil 47a ist mit einer nach oben gerichteten Umfangslippe oder Schulter 51a versehen sowie einer ringförmigen Nut oder Aussparung 53a, die um die Schulter herumläuft und zwischen dem Kopfteil und dem Schaftteil 39a liegt. Das untere Ende 3^a des Schaftteils ist in radialer Richtung nach innen abgeschrägt, und das untere Ende 35^a des Hülsenteils 2?a ist nach innen zu um das untere Schaftende 34a umgebogen oder verformt. Dadurch werden die Hülse und der Zapfenkörper vor dem Einbau in das Werkstück zusammengehalten, und es wird die richtige Wulstbildung des Hülsenteils 27a gefördert und außerdem verhindert, daß der Zapfenkörper 27a nach dem Einbau herausgestoßen wird,,

30984 1/04-33

Der Zapfenkörper 37a weist ferner einen mit Gewinde versehenen Befestigungsteil 94 auf ₉ der an dem oberen Ende des Schaftteils 39a ausgebildet ist und mit diesem untrennbar verbunden ist«, Eine ringförmige, hinterschnittene Aussparung ist zwischen dem Gewindeteil 9h und dem Schaftteil 39a vorgesehen, um das Einschrauben des Teils 94 zu erleichtern. Der Gewindeteil 9^ erstreckt sich über den Hülsenkopf 21a nach oben, um später mit einem nicht dargestellten passenden Teil in Schraubeingriff zu treten.

An dem oberen Ende des mit Gewinde versehenen Befestigungsteils 9^t ist ein Zugzapfenabschnitt 55a ausgebildet, der mit dem Teil 9*t eine integrale Einheit bildet. Eine ringförmige Wegbrechnut 57a befindet sich zwischen dem Befestigungsteil 9^ und dem Zugabschnitt 55a. Der Zugabschnitt 55a kann mit Griffelementen versehen sein, beispielweise mit einem Gewinde oder mit Nuten, die mit einer Haltevorrichtung 58 eines Einbauwerkzeugs 62 in lösbarem Eingriff stehen. Eine Prallfläche 64 des Werkzeugs liegt an dem Kopfteil 21a der Hülse an, während der Zugabschnitt 55a von der Haltevorrichtung 59 gezogen wird, um die Befestigungsvorrichtung 15a einzubauen. Bei einer bestimmten Axialbelastung bricht dann der Zapfenkörper 37**- an der Nut 57a ab, wodurch die eingebaute Befestigungsvorrichtung 15a an Ort und Stelle belassen wird, wie dies in den Fig. 8 und 9 dargestellt ist.

Die in den Fig. 7-9 gezeigte Befestigungsvorrichtung des Zapfentyps weist ähnliche Merkmale und vorteilhafte Eigenschaften auf wie die Befestigungsvorrichtung 15 des Mutterntyps, die in den Fig. 1-4 dargestellt ist. Wesentliche Merkmale sind die Ausdehnung des Hülsenteils 25a, der dadurch mit dem Loch des Werkstücks in Eingriff tritt, sowie die zwischen der Sägeverzahnung 64a des Schaftteils 39a und dem Hülsenteil 25a stattfindende Eingriffswirkung, um die Sägeverzahnung in den Hülsenteil hinein auszudehnen und sie mit ihm zu verriegeln.

309841/0433

Anstelle des Zugzapfenabschnitts kann der Gewindebefestigungsteil der Befestigungsvorrichtung des Zugzapfentyps von dem Werkzeug erfaßt werden, um den Zapfenkörper an seinen Platz zu ziehen. Da die Wegbrechnut bei einer solchen Anordnung wegfällt, würde das Werkzeug in diesem Falle am besten eine Vorrichtung aufweisen, die die auf den Zapfenkörper einwirkende Zugkraft begrenzt, um eine Beschädigung des Gewindes zu vermeiden.

3 09 84 1 /OA33

Claims

PATENTANSPRÜCHE

f ±,j Befestigungsvorrichtung mit einer äußeren, verformbaren, Zylindrischen Hülse, deren Länge größer ist als die Dicke eines Werkstücks, in das die Hülse einsetzbar ist, mit einem ersten Hülsenende und einem gegenüberliegenden Hülsenende, wobei die Hülse einen vergrößerten Innendurchmesserteil aufweist, der sich von dem gegenüberliegenden Hülsenende aus erstreckt, sowie einem reduzierten Innendurchmesserteil, der sich von dem vergrößerten Innendurchmesserteil aus in Richtung auf das erste Hülsenende erstreckt, ferner mit einem verschiebbaren Befestigungskörper, der einen in etwa zylindrischen Schaftteil besitzt, welcher in dem vergrößerten Innendurchmesserteil der Hülse anordbar ist, wobei der Befestigungskörper mit einemd Verbindungsgewinde versehen ist, das mit einem dazu passenden Gewinde eines anderen Befestigungsteils in Eingriff bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil(39) des Befestigungskörpers (37) einen effektiven Außendurchmesser hat, der größer ist als der Innendurchmesser (4l) des reduzierten Innendurchmesserteils (25) der Hülse (23), daß auf dem Schaftteil (39) Mittel (64) ausgebildet sind, die mit der Hülse (23) in Eingriff bringbar sind, um eine Drehbewegung des Befestigungskörpers (37) relativ zur Hülse (23) zu verhindern, daß der Schaftteil (39) aus einem in geringerem Maße verformbaren Material besteht als der reduzierte Innendurchmesserteil (25) der Hülse, und daß der Befestigungskörper (37) ferner einen Kopfteil (47) mit vergrößertem Außendurchmesser hat, der an der Außenseite des gegenüberliegenden Endes (35) der Hülse (23) angeordnet ist, wodurch dann, wenn der Befestigungskörper (37) in bezug auf die Hülse (23) gezogen wird, der reduzierte Innendurchmesserteil (25) der Hülse (23) in radialer Richtung nach außen ausdehnbar ist und der Teil (6l) der Hülse, der den vergrößerten

309841/0433

- - 18 -

Innendurchmesser (48) aufweist, von dem Kopfteil (47) des Befestigungskörpers (37) verformbar ist, um die Befestigungsvorrichtung (l5) im Werkstück (ll) zu verankern.

2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil (39) eine Länge hat, die wenigstens gleich der Länge des reduzierten Innendurchmesserteils (41) ist, so daß sich der Schaftteil vollständig durch den reduzierten Innendurchmesserteil hindurcherstreckt, wenn die Befestigungsvorrichtung (l5) in das Werkstück (ll) eingebaut ist. .

3. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Hülse (23) anfänglich etwa einheitlich ist, und daß der effektive Außendurchmesser des Kopfes (47) des Befestigungskörpers (37) nicht größer ist als der Außendurchraesser der Hülse.

4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (23) an ihrem ersten Ende mit einem vergrößerten Kopf (2l) versehen ist.

5. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Drehbewegung des Befestigungskörpers (37) in bezug auf die Hülse (23) verhindernde Vorrichtung (64) aus mehreren auf der äußeren Oberfläche des Schaftteils (39) des Befestigungskörpers angeordneten Sägezähnen (64) besteht.

6. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (l5) in einem zylindrischen Loch (17) des Werkstücks (ll) anordbar ist, und daß die Sägeverzahnung (64) ausreichend tief ist, um den Einbau der Befestigungsvorrichtung in Werkstücklöcher zu ermöglichen, deren Durchmessergrößen in einem bestimmten Bereich schwanken, wobei

309841/ÖA33

ein im wesentlichen gleichmäßiger, nach außen auf die Wandung des Werkstückloches (17) gerichteter Druck für alle Durchmesser innerhall) dieses Bereiches erzeugbar ist.

7. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Sägeverzahnung (64, 64') etwa das Zweifache der radialen Ausdehnung der Außenseite der Hülse (23) beträgt.

8. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine sich nach innen erstreckende Umfangsaussparung (53) im Befestigungskörper (37) ^an dessen vergrößertem Kopfteil (47), wodurch das Ende (35) der Hülse (23), das neben dem Befestigungskörperkopfteil (47) liegt, in die Aussparung (53) hineinverformbar ist, sobald der Befestigungskörper in Richtung auf den Kopf (21) der Hülse gezogen wird.

9ο Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (53a) einen geneigten Teil (34a) hat, der von dem vergrößerten Kopfteil (47a) des Befestigungskörpers (37a) entfernt liegt, und daß dieser geneigte Teil (3^a) von dem Kopfteil weg in radialer Richtung nach außen abgeschrägt ist.

10«, Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 9,· dadurch gekennzeichnet, daß das gegenüberliegende Ende (35a) der Hülse (23a) in radialer Richtung nach innen geformt ist, um sich ganz allgemein dem geneigten Teil (34a) des Befestigungskörpers anzupassen, sobald der Befestigungskörper in die Hülse eingebaut ist, um dadurch die Hülse mit dem Befestigungskörper zu verbinden·

lic Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägeverzahnung (64, 64', 64a) mehrere sich in axialer Richtung erstreckende Nuten (68) in der äußeren Oberfläche des Schaftteils (39') aufweist.

309841/0433

12. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägeverzahnung (85) auch mehrere sich in Umfangsrichtung erstreckende Nuten in der Oberfläche des Schaftteils aufweist.

13. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit dem Schaftteil (39) verbundene Vorrichtung (55 > 55a» 59» 94), die sich aus dem Werkstück (ll) heraus— erstreckt und zwecks Einbau der Befestigungsvorrichtung (15) in das Werkstück ziehbar ist«

14t» Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Ziehvorrichtung (55» 55a) und dem übrigen Teil (59, 9^) der Befestigungsvorrichtung (15) eine Trenneinrichtung (57» 57a) vorgesehen ist.

15· Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 14t, dadurch gekennzeichnet, daß die Trenneinrichtung eine Wegbrechnut ist.

l6_o Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungskörper (37) einen Befestigungs— teil (94r) aufweist, der mit dem Schaftteil (39a) aus einem Stück besteht und sich aus dem Werkstück (ll) herauserstreckt, und daß das Verbindungsgewinde auf diesem Befestigungsteil ausgebildet ist.

17ο Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsgewinde_s das auf dem Befestigungsteil des Zapfenbefestigungskörpers (55a) ausgebildet ist, eine Zieheinrichtung für die Befestigungsvorrichtung bildet.

309841/0433

18, Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Befestigungskörper (37) die Form
einer Innengewindemutter hat.

19. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch einen separaten Ziehzapfen (55), der in den Befestigungskörper (37) hineingeschrauht ist und eine Weghrechnut (57) aufweist.

309841/0433