DE2546641A1

DE2546641A1 - Befestigungsmittel fuer metallbleche

Info

Publication number: DE2546641A1
Application number: DE19752546641
Authority: DE
Inventors: Larry Salter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-10-17
Filing date: 1975-10-16
Publication date: 1976-04-29
Also published as: FR2288244A1; DE2546641B2; DE2546641C3; IL48301A; GB1524866A; JPS5185070A; JPS578322B2; CA1023585A; IL48301A0; FR2288244B1; IT1051593B

Description

1 BERLIN 33 8 MÜNCHEN

Auguste-Viktoria-ShaBeee _n nucpLU/C ο DADTMCD Pienzenauerstraße 2

Pat-Arw/Dr. Jng. Ruscbke LT. KUOOrH\fc Ot TAKIINtK Pat-Arn» Dipl Ing

i^f¹ PATENTANWÄLTE ^{Hans E}'^Ru8dlk _M°

PATENTANWÄLTE _M

Teiefon:030/ «*** BERLIN - MÖNCHEN ^{TeIefoo: 0897}MT₂M

Telegramm-Adresse: Telegramm-Adresse:

Quadra*«· Berlin Qudadratur Mönchen TELEX: 183788 TELEX: 522767

S 1609

Larry Salter, City of Lakewood / California (V.St.v.A.)

Befestigungsmittel für Metallbleche

Die Erfindung betrifft Befestigungsmittel und insbesondere Präzitionsbefestigungsmittel, die beim Flugzeugbau verwendet werden.

Zum Befestigen von mehreren Metallblechen an einander in ermüdungskritischen Flugzeugteilen wurden bisher mit wechselndem Erfolg Befestigungsmittel mit einem zylindrischen oder spitz zulaufenden Schaft verwendet.

Obwohl die vorgeschriebenen genauen Abmessungen für die einzelnen Befestigungsmittel innerhalb der angegebenen Toleranzen eingehalten werden, so geht der vorgesehene Hutzen oftmals verloren als JPolge der Summierung der Toleranzen bei dem komplizierten stückweisen Zusammenbau der einzelnen Bauteile. Die bei der Uassflügelausführung derzeitiger Flugzeuge verwendeten

609810/0513

"²" 254664]

Befestigungsmittel stellen möglicherweise Quellen für eine Kraftstoffleckage dar land werden üblicherweise durch zusätzliche Abdichtungsmittel verstärkt. Bei einem ITassflügel ist kein gesonderter Kraftstofftank vorgesehen. Bei Verwendung von Befestigungsmitteln im Pressitz sind daher Spielräume unerwünscht, da diese sich summieren können.

Die genannten Schwierigkeiten können nicht dadurch beseitigt werden, dass beim Flugzeugbau in den meisten Fällen ein Pressitz in unbegrenztem Ausmaß vorgesehen wird, ohne die Höchstgrenzen zu überschreiten, die erforderlich sind, um sinnvolle Zusammenbaukräfte zuzulassen, und um Korrosionsrisse als Folge einer Überbeanspruchung zu vermeiden©

Wird beispielsweise in einem Bohrloch eine Buchse befestigt, so soll der gewählte Ausdruck "Pressitz'¹ bedeuten, dass die Buchse expandiert worden ist und einen größeren Durchmesser aufweist als der Anfangsdurchmesser des Bohrloches beträgt, so dass das Metall der Bohrung seitlich nach außen getrieben worden ist, wo- · bei die Buchse in der Bohrung verankert wird. Der Ausdruck "Pressitz" gilt natürlich auch für Bolzen, Muttern und für andere Mittel, bei denen ein vergleichbarer Zustand besteht.

Um Präzisionsbefestigungsmittel der genannten Art zu schaffen, wurden bisher sich verjüngende Bohrungen an mehreren Blechen zur Aufnahme eines spitz zulaufenden Schaftes eines Bolzens oder einer Niete vorgesehene

Obwohl solche Konstruktionen bisher weitgehend benutzt und im Flugzeugbau als zuverlässig angesehen wurden, so können die Kosten für sptz zulaufende Bohrungen und Befestigungsmittel bei einem Flugzeug, bei desaen Bau Titan und Aluminium verwendet wird,

809818/0313

in vielen Fällen nicht in Betracht gezogen werden· Solche Bohrungen können nur durch besonders ausgestaltete Bohrer erzeugt werden, wobei mehrere Räumarbeiten benötigt werden, um den erforderlichen Sitz des Befestigungsmittels in der Bohrung zu erreichen. Werden Befestigungsmittel ersetzt, oder werden Löcher für Befestigungsmittel mit Übergröße gebohrt, so wird eine gänzlich neue Reihe von übergroßen Bolzen, Bohrern, Räumwerkzeugen und Lehren erforderlich. Übergroße Bolzen sind teurer und beeinträchtigen die Leistung des Flugzeuges durch das zusätzliche erhebliche Gewicht bei Verwendung in großen Stückzahlen.

Muss beispielsweise ein Befestigungsmittel ersetzt werden, so muss die Bohrung erweitert werden. Bs muss daher ein größeres Befestigungsmittel vorgesehen werden, und da der Bolzen aus einem massiven Materialstück besteht, so wiegt er mehr als der ursprüngliche kleinere Bolzen, so dass die gesamte Verbindung entsprechend schwerer wird.

Nachdem die möglichen Vorzüge der Verwendung einer zylindrischen Bohrung bei mehrlagigen Konstruktionen erkannt worden sind, wurde bisher eine Buchse verwendet, die eine zylindrische Außenseite und eine sich verjüngende Durchbohrung aufweist. Solche nach diesem Prinzip ausgestalteten Befestigungsmittel erforderten die Anbringung der Teile des Befestigungsmittels von entgegengesetzten Seiten der mehrlagigen Eonstruktxon aus, wodurch der Zusammenbau erschwert wird. Eine weitere Schwäche besteht normalerweise am Kopf des Bolzens oder des Befestigungsmittels, an welcher Stelle unter der Einwirkung von Vibratxonebeanspruchungen vorwiegend ein Bruch auftritt. Ferner besteht bei dem stückweisen Einbau der Befestigungsmittelteile die Gefahr, dass die Toleranzen sich unerwünschtermaßen summieren.

609818/031?

Bs ist allgemein bekannt, dass bei mehreren, geradlinig durchbohrten Blechen die Bohrung innerhalb deren Länge nicht immer vollkommen konzentrisch verläuft auch als Folge des Umstandes, dass die Bleche aus verschiedenen Metallen mit unterschiedlicher Härte bestehen können, so dass zylindrische oder spitz zulaufende Bohrungen innerhalb zulässiger Toleranzen den Anforderungen nicht entsprachen.

Eine der Ursachen dieser Schwierigkeiten ist dem Umstand zuzuschreiben, dass das Schneidwerk durch die verschiedenen Bleche, beispielsweise aus Titan und Aluminium, unterschiedlich hindurchschneidet α Bei zusammengelegten Blechen aus Titan und Aluminium ist eine Differenz von 0,05 mm als normal anzusehen· Ferner können die Bleche verschieden dick sein, wobei einige Bleche dicker und andere Bleche dünner als normal sind, so dass die Bohrung durch die zusammengelegten Bleche nicht in allen Fällen die gleiche Länge aufweist.

Da im vorliegenden Falle bei den Befestigungsmitteln ein Pressitz vorgesehen ist, d.h., eine seitliche Expansion gegen die Wandung der Bohrung, so wird die Expansion bei der endgültigen Verbindung so kontrolliert, dass Pressitze innerhalb enger Grenzen erzeugt werden ungeachtet der Verschiedenartigkeit der verwendeten Materialien und der Abmessungstolerenzen sowohl bei der Bohrung als auch bei dem Befestigungsmittel,

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben« In den beiliegenden Zeichnungen ist die

i eine zum Teil als Schnitt gezeichnete Darstellung der einzelnen Bestandteile einer Ausführungsform eines Befe- i stigungsmittels in versandfertigem Zustand,

60981870313

Fig.2 ein Längsschnitt durch die in der Fig_o1 dargestellten Bauteile des Befestigungsmittels an der Gebrauchsstelle in einem Stapel mehrerer Metallblech^,

Fige3 ein Schnitt durch den in der Fig.2 im Kreis 3 dargestellten Teil des Befestigungsmittels,

Fige4- ein Längsschnitt durch das an der G-ebrauchsstelle angebrachte Befestigungsmittel nach der Fig.1,

Fig.5 ein Schnitt durch den in der Fig.4 im Kreis 5 dargestellten Teil des Befestigungsmittels,

Fig.6 ein Längsschnitt durch ein Befestigungsmittel in einem unregelmäßig geformten Bohrloch vor dem Anziehen der Mutter,

Fig»7 ein der Fig.6 ähnlicher Längsschnitt durch das Befestigungsmittelnach beendetem Einsetzen,

Fig.8 ein Längsschnitt durch ein Befestigungs in der Ausführung nach der Fig.6, wobei das Material der Befestigungsmittelbuchse härter ist als das Material des Blechstapels,

Fig.9 ein der Fig.8 ähnlicher Längsschnitt durch das Befestigungsmittel nach beendeter Befestigung,

Fig.10 ein der Fig.8 ähnlicher Längsschnitt, wobei die Bleche des Stapels aus Metallen verschiedener Art mit unterschiedlichen Härtegraden bestehen,

Fig*11 ein Längsschnitt durch ein Befestigungsmittel in Form einer Niete im Bohrloch vor dem Stauchen,

Fig.12 ein der Fig.10 ähnlicher Längsschnitt, der die Mete in

vollständig expandiertem Zustand zeigt, ^;

60θβ1 8 / 03 1 3

Figo13 ein Längssohnitt durch, das in den Figuren 11 und 12 dargestellte Befestigungsmittel an der Gebrauchsstelle nach dem Stauchen des Metenkopfes,

Fig.14 ein Längsschnitt durch eine Unteranordnung einer anderen Ausführung des Befestigungsmittels,

Fig* 15 ein Längsschnitt durch die in der Fig«. 14 dargestellte Unteranordnung nach anfänglichem Einsetzen in Löcher an den Blechen eines Stapels,

Fig.16 ein der Figo15 ähnlicher Längsschnitt durch das Befestigungsmittel nach, "beendetem Anbringen an einem Blechstapel,

Fig,17 ein Längsschnitt durch eine unteranordnung, bei der eine Buchse in einer anderen Ausführung verwendet wird,

Fig.18 ein Längsschnitt durch ein Befestigungsmittel nach dem anfänglichen, Hinsetzen der Unteranordnung nacii der Fig« 17s

Fig· 19 eine der Fig· 18 ähnliche Darstellung des Befestigungsmit;-tels nach beendetem Anbringen,

?ig*20, 2i js ein Längsschnitt durch eine Unter snordmaigi im allgemeinen gleich den in den. Figuren 1-4 dargestellten Unteranordmmgen, wobei ein Mittel ziam anfänglichen Verändern des AufiencUiroimessers der Buchse gezeigt wird_s

ilig*22 ein Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch eine Unteranordnung j vergleichbar mit den Figuren 1-4, mit Angabe von Brpansionsdaten und die

Fig· 2$ eis. Längsschnitt durch eine weitere andere Ausführusigsform der Mr£ladung ait größeren

803818/0313

Die in der S"ig.1 dargestellte, und als ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung dargestellte Unteranordnung 10 der Bauteile des Befestigungsmittels besteht aus einem Bolzen 11 und einer Buchse 12. Nach beendetem Einsetzen der Unteranordnung wird auf den Bolzen über einer Kingscheibe 14 eine Mutter 13 aufgeschraubt.

Die besonders ausgestaltete Buchse 12 weist nach der Darstellung eine zylindrische Außenseite 15 und einen spitz zulaufenden Durchlass 16 an der Innenseite auf. Dieser spitz zulaufende Durchlass weist eine verhältnismäßig dicke Wandung 17 an dem einen Ende und eine verhältnismäßig dünne Wandung 18 am entgegengesetzten Ende auf_β Das an der dicken Wandung gelegene Ende ist in Quadrate eingeteilt, während das an der dünnen Wandung gelegene Ende mit einer inneren Aufweitung 19 ausgestaltet ist. Mir die Zwecke der besseren Übersicht, sind die Proportionen übersteigert dargestellt.

Der Bolzen 11 weist einen Kopf 20, einen Schaft 21 und ein Gewindeende 22 auf· Der Schaft läuft in dem gleichen Ausmaß spitz zu wie der Durchlass 16 in der Buchse, d.h,, es besteht die gleiche winkelmäßige Abweichung von der Achse. Es besteht jed-ock wesentlicher Unterschied zwischen dem Bolzen und der Buchse insofern, als der durchschnittliche oder mittlere Durchmesser des Bolzens größer ist als der durchschnittliche oder mittlere DurehH messer der Buchse.

Ss ist wesentlich zu sichern, dass bei einer nachteiligen Stimulierung aller Toleranzen in einer Richtung, die Herstellung des gewünschten Pressitzes mit Sicherheit erreicht wird·

Was die Erfindung einzigartig macht und bereits zu einer großen Nachfrage geführt hat, ist der Umstand, dass abmessunge-

609818/0313

mäßige Abweichungen der einzelnen Bestandteile in der Anordnung nur geringe oder gar keine Folgen haben, nachdem das Befestigungsmittel an der Gebrauchsstelle angebracht worden ist«

Zwischen der ringförmigen Fläche 24- des Bolzenkopfes 20 und dem Umfang des Schaftes 21 ist eine Hohlkehle 26 vorgesehen, da festgestellt wurde, dass an dieser Stelle vorwiegend Ermüdungserscheinungen als Folge von Vibrationen bei Befestigungsmitteln dieser Art auftreten, so dass es wichtig ist, eine solche Hohlkehle als Verstärkung vorzusehen, um das Befestigungsmittel an allen Stellen gleichmäßig widerstandsfest zu machen. Die Hohlkehle dient ferner zum Formen des Flansches nach den Figuren 3 und 5 und zum Kaltbearbeiten der Basis der Aussenkung nach den Figuren 15» 16 und 18.

Soll das Befestigungsmittel nach der Fig.1 in ein Loch oder eine Bohrung 30 eingesetzt werden, das (die) sich durch vier Metallbleche 31 > 32, 33 und 34- erstreckt, so wird die Unteranordnung nach der Fig.1 von der Seite 35 des Blechstapels aus eingesetzt. In der Fig.2 ist der Spielraum zwischen der zylindrischen Außenseite 15 und der Buchse 12 vergrößert dargestellt, wobei Jedoch beachtet werden miss., dass der Spielraiaa erforderlich ist, damit die ünteranordming mühelos in die Bohrung eingesetzt werden kann, welcher Spielraum ungefähr 0,025 ^b beträgt. Da die Abmessungstoleranz der Bohrung normalerweise ungefähr 0,05 ssrn beträgt _? so kann die Gesamttoleranz unter Umständen ungefähr O_tO75 sä pro mm Iteöhsesser betragen*

Is können vereofa.ied.ene Mittel angewendet werden. iam die Buchse genügend stark zu expandieren» so dass sie reibungsmäßig an der Wandung des Loches anliegt, bis mit einer Pressitzexpansion begonnen werden kann, Wird an den Kopf naoh den Figuren 1 und 4

6 0 9 8 18/0313

ein Schraubenschlüssel angesetzt und der Kopf festgehalten, während die Mutter 13 gegen die Ringscheibe und die Buchse angezogen wird, so wird der spitz zulaufende Bolzen in die Buchse hineingezogen und dehnt die Buchse aus»

JSs gibt jedoch auch fälle, in denen der zum Teil expandierte Außendurchmesser der Buchse für das Loch zu groß ist, in das die Buchse eingesetzt werden soll. Der Durchmesser kann verkleinert werden durch Zurückziehen des Bolzens aus der Buchse über eine begrenzte Strecke. Hierbei bewirkt die in der Buchse gespeicherte Energie, dass die Buchse sich zusammenzieht.

In den Figuren 20 und 21 sind Mittel und Möglichkeiten zum Zurückziehen des Bolzens dargestellt. Bei dieser Anordnung wird eine Ringscheibe 27 an einer Stelle zwischen dem Kopf 20' des Bolzens und dem dünnen Ende 18 der Buchse eingelegt. Um die Buchse vom Kopf 20^f aus nach außen zu treiben wird ein Werkzeug 28 mit einer Schürze 28^f und einer Tasche 29 verwendet» Die Kante der Schürze 28· wird durch einen Schlag gegen die Ringscheibe in Richtung der Pfeile in der Iig»21 vorwärtsgetrieben, wobei die Buchse nach unten gepresst wird, wie aus der IPig.21 zu ersehen ist, und wobei die Buchse vom Schaft 21 über eine kurze Strecke abgezogen wird. Die zuvor expandierte Buchse zieht sich dann wieder z,\^.aLi^-n, so äass der .Durchmesser an der Außenseite kleiner wirde

In der 3?ig,22 wird ausführlich erläutert, in welcher Weise die Buchse bei Präzisionsbefestigungsmitteln der in Betracht kommenden Art um einen vorherbestimmten Wert verkleinert werden kann.

Lediglich für die Zwecke der Beschreibung und ohne

6 0 9 818/0313

Beschränkung auf die Anwendung von Verfahren, das Ausmaß der Verjüngung oder auf Abmessungen bei der Erfindung wird das Arbeitsprinzip und die Durchführungsmittel unter Hinweis auf die Fig.22 beschrieben.

Die Beziehung einer diametrischen Expansion (D-DIA) zu einer Reduktion der Abmessung P wird dadurch erhalten, dass der durchschnittliche Durchmesser der sich verjüngenden Buchsenbohrung kleiner bemessen wird als der durchschnittliche Durchmesser des Befestigungsmittelschaftesβ

Der Wert, der gleich dem erforderlichen Wert ist, um den größten Kontakt zwischen dem Schaft und der Bohrung herzustellen, wird bestimmt durch Summierung der Abmessungstoleranzen, die bei der Herstellung des Buchsenbefestigungsmittels und bei dem Auftrag eines Belags auf das Befestigungsmittel und ein Schmiermittel zugelassen werden.

Der Wert des möglichen Spielraumes oder der Abweichung wird bei diesem Beispiel umgewandelt in tausendstel Zoll (0,025 nun) unter Anwendung der Beziehung D * j-r§ . Der Abmessungswert muss zur Abmessung P addiert werden und wird dargestellt als derjenige Teil der IP-Abmessung, der größer als ρ ist.

Uach dem Einsetzen des Befestigungsmittelschaftes von Hand unter Druckausübung in die sich verjüngende Bohrung wird ermittelt, ob die 1P-Abmessung innerhalb der Grenzen liegt, die für die besondere Anordnung vorgeschrieben sind.

Der Befestigungsmittelschaft wird nunmehr bis zu einer Stelle zwischen der Mitte bis zur oberen Grenze der vorgeschriebenen P-Abmessung eingetrieben und D knapp jenseits des erforderlichen Wertes expandiert. In diesem Zeitpunkt des Zusammensetzen wird

609813/0313

der Durchmesser D bis zum endgültigen Wert nachbearbeitet, während Die Buchse 14 am Schaft 21 innerhalb enger Grenzen verbleibt.

Bei einigen noch zu beschreibenden Ausführungsformen der Erfindung braucht ein kleiner Teil der Buchse während der Schlussbearbeitung nicht mit dem Schaft des Befestigungsmittels in Berührung zu stehen, in welchem Falle an demjenigen Teil der Buchse, der zu dieser Zeit nicht expandiert ist, eine kompensierende Abweichung von dem proportional längeren Teil des Schaftes aus erzeugt wirde Bei diesem Vorgang wird die gesamte Abmessung D in die ordnungsgemäßen Grenzen innerhalb der Länge bei dem endgültigen Zusammensetzen im Flugzeug gebrachte

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Abmessung D in den meisten Fällen innerhalb von 0,025 BEm oder weniger gehalten.

Diese Ausführungsform der Erfindung weist den großen Vorzug auf, dass bei einer 19 mm-Buchsenanordnung mit Sicherheit eine Buchsenexpansion erreicht werden kann, die in den schmalen Bereich von 0,15 Em urwL 0,25 lani fällt selbst in denjenigen Fällen, in denen der Spielraum des Loches anfangs 0,0 bis 0,06 mm beträgt·

Die soweit beschriebene Anordnung ist zu dieser Zeit versandfähig und trägt eine Expansionsgarantie, die dem weiteren Einsetzen des Befestigungsmittelschaftes während des Einsetzens an der Gebrauchsstelle proportional ist.

Bei der in den Figuren 1-4 beispielsweise dargestellten Ausführungsform ist die Ringscheibe 14 über dem quadratischen Ende der Buchse gelegen, wie in der Fig.2 dargestellt, um eine Verschiebung der Buchse zu verhindern, während der Schaft 21 in den Durchlass 16 eingetrieben wird, wobei alle Teile der Buchse

609818/0313

gleichmäßig nach außen gegen die Wandung der Bohrung 30 expandiert werden, wobei ein Druck auf das Material der Bleche 311 52» 33 und 34 ausgeübt wird_e

Das Aufspreizen der Buchse 12 so ausreichend berechnet werden, dass im Material der Bleche ein nach außen gerichteter Druck in einem Bereich ungefähr zwischen der Elastizitätsgrenze und dem Bruchpunkt erzeugt wird« Verschiedene Bedingungen und Umstände können Jedoch einen Druck als geeignet erscheinen lassen, der unter der Elastizitätsgrenze des die Bohrung umgebenden Materials liegt.

Liegt die Ringscheibe 14 am Ende der Buchse an, wenn dieses Expandieren erfolgt, so wird die Verjüngung 19 der Buchse gegen die Hohlkehle 26 des Bolzens gepresst und nimmt die in den Figuren 4 und j? dargestellte Lage ein. Hierbei wird das kleine Ende der Buchse naoh außen aufgeweitet und endet schließlich in einer Spitze 18**

Nachdem der Bolzen 11 und die Buchse 12 in die Bohrung 30 hinein Trollständig expandiert worden sind, kann die Hingscheibe 14 nach kurzzeitigem Abschrauben der Mutter 13 entfernt werden, wonach die Mutter gegen die Seite 36 des Blechstapels wieder angezogen wird₅ wie in der Fig«4 dargestellt* Bei tier hergestellten Verbindung wird angenommen, dass diese die vollständige Sicke aller Bleche y\_% 52, 33 land 34 aufweist, tend dass die Länge der Buchse mehr oder weniger gleich der gesamten Meke der Bleche ist,

Ss kann vorkommen, dass die gesamte Dicke der Bleche 31» 32, 33 und 54 sich an der dünnen Seite befindet, so dass die Buchse messbar langer wird als die volle Länge der Bohrung 30 beträgt«

In diesen Pollen würde eine noch zu beschreibende Aussenkungsmutter oder eine Ringscheibe das angrenzende vorstehende Ende der Buchse aufnehmen, so dass die Buchse vor dem Expandieren in der oben beschriebenen Weise am unteren Teil des Spielraumes anliegt.

Die Figuren 6 und 7 zeigen das gleiche an den Blechen 31» 33 iind 34· angebrachte Befestigungsmittel, wobei eine sich durch die Bleche erstreckende Bohrung 40 eine unregelmäßige Form und unterschiedliche Durchmesser aufweist aus verschiedenen Gründen, die entweder die Folge eines fehlerhaften Bohrens oder eines nicht ordnungsgemäßen Dimensionierens des Bohrers sein können. Es können auch einige andere Gründe vorliegen, die zu einer unregelmäßigen Bohrung führen. Unter diesen Umständen, besonders wenn die Buchse 12 aus einem verhältnismäßig weichen Metall besteht, so wird die zylindrische Außenseite 15 der Buchse verformt und die Buchse in verschiedenem Ausaaß expandiert, wie in der Fig.7 dargestellt, wobei die Unregelmäßigkeiten der Bohrung 40 ausgefüllt werden»

Unter noch anderen Umständen nach den Figuren 8 und 9» die vergleichbare Unregelmäßigkeiten in der Bohrung 40 zeigen, kann für die Buchse 12 ein Material gewählt werden, das wesentlich härter ist als das Material der Bleche 31» 32, 33» 34. Die Folge dieser Maßnahme ist, dass die Buchse 12 gleichmäßig expandiert wird, da sie aus einem härteren Material besteht und sich nicht selbst verformt, sondern die Unregelmäßigkeiten in der Bohrung werden in der Länge der Bohrung zwischen der Fläche 35 und der Fläche 36 des Blechstapels eingeebnet.

Bei etwas anderen Bedingungen, beispielsweise nach den Figu-

609818/0313

ren 10, wird eine verhältnismäßig weiche Buchse 12 unterschiedlich verformt. Es sei angenommen, die Bleche 31 und 34 bestehen aus Titan und die Bleche 32 und 33 aus Aluminium, wenn die Buchse in der oben beschriebenen Weise expandiert wird, so verhindert

40¹ der sich durch die Titanbleche erstreckende Teil der Bohrung eine unzulässige Verformung der Buchse, während die sich durch die Aluminiumbleche erstreckenden Teile 40" der Bohrung einer Verformung der Buchse 12 einen geringeren Widerstand entgegensetzen. Infolgedessen besteht für diese Teile der Bohrung eine Tendenz sich etwas auszudehnen, wenn der angrenzende Teil der Buchse gegen diese Teile expandiert wird, wie dargestellt, wobei die Außenseite der Buchse etwas verformt wird, welches Ergebnis in der Figur etwas übersteigert dargestellt ist.

Besteht das Befestigungsmittel aus einer Hiete, wie in den Figuren 11, 12 und 13 dargestellt, so weist die Niete 45 im wesentlichen die gleichen Proportionen auf wie der Bolzen 11, während die Buchse die gleiche ist, wie bereits beschrieben« Die Jäiete 45 weist beispielsweise einen Schaft 46 mit im wesentlichen dem gleichen Verjüngungsgrad wie der Durchlass 16 der Buchse 12, wobei der Schaft einen im wesentlichen um den gleichen Wert größeren Durchmesser aufweist wie der Durchlass, wie bereits für den Schaft 21 des Bolzens 11 beschrieben« !filter diesen Umständen können die Mete und die Buchse im wesentlichen mit dem gleichen axialen Druck zusammengesetzt werden, wobei ein Vorstand HP zwischen einem Fläahenbesirk 48 des Kopfes 49 und der dünnen Wan·* dung IB der Buchse geschaffen wird. Dies ist eine festgesetzte und gewählte Abmessung«

Auch in diesem Falle kann die Unteranordnung anfangs in die

609818/0313

Bohrung 30 eingetrieben werden, bis die ringförmige Fläche 48 an der Seite 35 des Blechstapels anliegt« Während dieses Vorganges wird üblicherweise eine Stange an die Buchse angesetzt, um sicher zu gehen, dass die Buchse in der Bohrung 30 verbleibt, während der Schaft 46 gegen die Wandung des Durchlasses 16 expandiert wird. Nach Beendigung dieser Arbeit und nach dem Ansetzen einer Stange an den Kopf 49 der Niete wird ein freiliegender Endabschnitt 51 zu einem Kopf geformt (52), wie in der Fig.13 dargestellt·

In vielen Fällen wird bei der Ausführungsform der Erfindung nach den Figuren 1 und 2 anstelle der Mutter 13 zum anfänglichen Expandieren der Buchse 12 durch den Schaft 21 des Bolzens 11 eine Stoßstange benutzt, in welchem Falle der Kopf kein Mittel zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels aufzuweisen braucht, wonach die Mutter 13 für eine dauerhafte Befestigung aufgeschraubt werden kann.

Bei der in den Figuren 14-19 dargestellten Ausführungsform der Erfindung besteht die Unteranordnung 55 aus einer Buchse 12* und einem Bolzen 56« Der Bolzen weist in diesem Falle den herkömmlichen Schaft 57 uncL einen halbrunden Senkkopf 58 8lu£ mit einer sekundären Verjüngung 59· Bei der Uhteranordnung nach der Fig. 14 wird der Bolzen anfangs zum Teil in den Durchlass 16 der Buchse 12 so weit hineingezogen, dass sich am dünnen Ende der Buchse eine Aufweitung 60 zu bilden beginnt. Eine sechseckige Aussenkung 68 im Schaft 57 zum Ansetzen eines entsprechenden Werkzeuges ist von besonderem Nutzen, da hierdurch auch das Gewicht verringert wird.

Unter diesen Bedingungen werden die Bleche 61 und 62 mit

609818/0313

einer Bohrung 65 verseilen, jedoch ist an dem im Blech 62 gelegenen Ende der Bohrung 63 eine Absenkung 64 vorgesehen, die im wesentlichen, jedoch nicht vollständig dem Winkel der Verjüngung 59 und der Aufweitung 60 entspricht. Wie aus der Fig.15 zu ersehen ist, ist der Winkel Y der Verjüngung 59 etwas größer als der entsprechende Winkel der Aussenkung 64. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann angenommen werden, dass der Winkel X ungefähr 99° und der Winkel T ungefähr 102° beträgt, so dass eine Differenz von 3° besteht. Es ist nur die Differenz, die wichtig ist, insofern, als Bolzen dieser Art am Kopf einen Winkelvon 82°, 70°, 60 usw. aufweisen können in Abhängigkeit von verschiedenen Paktoren, wie Härte des Materials, die erforderliche Aufnahmefähigkeit der gewünschten Aussenkung, das Ausmaß des zulässigen halbrunden Vorsprunges und andere herkömmliche Paktoren.

Obwohl eine Winkeldifferenz von 3° offenbart worden ist, so ist diese genaue Winkeldifferenz nicht kritisch. Diese kann den Umständen entsprechend entweder größer oder kleiner sein, wenn der Aufweitungswinkel ein anderer ist. Unter allen Umständen besteht das Ziel darin, einen Pressitz oder eine Plächenkompression zwischen dem dünnen Ende der Buchse 12' an der Aufweitung 60 und der Aussenkung 64 zusätzlich zu dem Pressitz zwischen der Außenseite 15' der Buchse 12' und der Bohrung 63 zu erzeugen_e

Bei dem in den Figuren 14, 15 und 16 beispielsweise dargestellten Fall wird angenommen, dass die Buchse für die Länge der Bohrung 63 zu lang ist, da die Bleche 61 und 62 etwas unterdimensioniert sind. Zur Aufnahme dieses Vorstandes wird eine Eing-

609818/031 3

scheite 65 mit einer Aus Senkung 66 verwendet, die das vorstehende Ende der Buchse 12' aufnimmt. In demselben Falle könnte auch eine Mutter 13 * ^mit einer Aussenkung 67 verwendet werden, die das vorstehende Ende der Buchse 12' aufnimmt_o Wenn gewünscht, kann die Ringscheibe an ihrer Stelle verbleiben.

In einigen Fällen kann die Aufweitung an der Buchse sich bis zum breitesten Teil des Kopfes 58 erstrecken, wenn eine Buchse aus einem harten Material verwendet wird. Die teilweise geformte Aufweitung 60 nach der Fig.14 setzt ein leichter verformbares Material voraus_o

In besonderen Fällen, in denen beispielsweise eine abgedichtete Verbindung gefordert wird, kann eine Buchse 70 von der in den Figuren 17» 18 und 19 dargestellten Art vorzuziehen sein. Die dargestellte Buchse ist am dicken Ende mit einer Aufweitung 71 versehen, in die sich der Durchlass 72 absatzfrei fortsetzt. Weiterhin kann noch eine Aussenkung 64 vorgesehen werden, deren großes oberes Ende etwas kleiner ist als die Abmessung A des größten Endes des Kopfes 58. Das Einsetzen erfolgt üblicherweise mittels einer Gregenhalterstange und einer Nietpistole.

Um anfangs die Unteranordnung in die Bohrung 63 hineinzuziehen, kann eine mit einer Aussenkung versehene Hingscheibe 65 nach der Fig_e15 mit der Aussenkung 66 verwendet werden. Um der Buchse 70 die endgültige Form zu geben, wird eine Ringscheibe benutzt, die, wenn gewünscht, eine (nicht dargestellte) ringförmige Aufweitung aufweisen kann, deren Zweck darin besteht, das dicke Ende der Buchse 70 nach außen in die Aufweitung 75 zu treiben, die über einer entsprechend ausgestalteten Aussenkung am Blech 62 gelegen ist«.

609818/0313

Bei der in der Fig.23 dargestellten Ausführungsform wird ein an "beiden Enden mit je einem Gewinde 101 und 102 versehener Bolzen 100 verwendet. Die Figur zeigt den Bolzen mit einer Buchse 103 zusammengesetzt, die einen sich verjüngenden Durchlass 104 aufweist, der mit der spitz zulaufenden Außenseite 105 des Bolzens zusammenpasst. An beiden Gewindeenden 100 und 102 ist je eine Aussenicüng 106 und 107 zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels vorgesehen.

Auf das Gewindeende 101 ist eine Mutter 108 aufgeschraubt, die an einer Ringscheibe 109 anliegt, während eine auf das entgegengesetzte Ende aufgeschraubte Mutter 110 an einer Ringscheibe 111 anliegt.

Bei dem Zusammensetzen der Anordnung wird der Bolzen 100 in den sich verjüngenden Durchlass 104- über eine bestimmte Strecke durch Anziehen der Mutter 110 gegen die Ringscheibe 111 eingetrieben, wobei die Ringscheibe 111 gegen das dicke Ende 112 der Buchse 103 drückt.

Sollte sich herausstellen, dass der Durchmesser D der zylindrischen Außenseite 113 der Buchse für das Loch zu groß ist, in das das Befestigungsmittel eingesetzt werden soll, so kann der Durchmesser dadurch verkleinert werden, dass die Mutter 110 gelockert und die Mutter 108 danach angezogen wird· Hierbei wird die Ringscheibe 109 gegen das dünne Ende 114 der Buchse gepresst mit der Folge, dass der Bolzen über eine kurze Strecke aus dem sich verjüngenden Durchlass 104 herausgezogen wird. Da die Buchse anfangs expandiert worden ist, so zieht sie sich hiernach wieder zusammen, wodurch der Durchmesser der Außenseite 113 kleiner wird und bei dem vorliegenden Beispiel um einen Wert kleiner,

609818/0313

bei dem die Anordnung in das in Betracht kommende Loch hineinpasst«

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung ist der Umstand von außerordentlicher Bedeutung, dass der Bolzen immer mit genau der gleichen Verjüngung und dem gleichen Durchmesser hergestellt wird. Dies gilt für alle Fälle, ganz gleich, ob es sich um den Schaft des Bolzens nach den Figuren 1-4, den Schaft der Niete nach den Figuren 11, 12 und 13, den Schaft des spitz zulaufenden Kopfbolzens nach den Figuren 14 - 19 oder den Schaft des Bolzens 100 handelt.

Muss aus irgend einem Grunde in der Werkstatt oder an Ort und Stelle ein eingesetztes Befestigungsmittel ersetzt werden, so wird zuerst das Befestigungsmittel entfernt und durch ein neues Befestigungsmittel ersetzt. In der Praxis ist es unbedingt erforderlich, nach dem Entfernen des anfangs eingesetzten Befestigungsmittels das Loch durch Bäumen zu erweitern. Dies kann bei einem ersten Auswechseln eine Erweiterung von 0,4 mm und bei einem zweiten Auswechseln eine Erweiterung um 0,79 mm bedeuten.

Bei einem ersten Auswechseln muss dann eine Buchse mit einer etwas größeren Dicke vorgesehen werden, so dass deren Außenseite einen Durchmesser aufweist, der um 0,4 mm größer ist als der Durchmesser der anfangs verwendeten Buchse. Zusammen mit der dickeren Buchse, nämlich der Ersatzbuchse, kann genau der gleiche normale Bolzen verwendet werden. Im übrigen erfolgt das Zusammensetzen in genau der gleichen Weise, wie bereits beschrieben.

Bei einem zweiten Auswechseln braucht nur eine neue zweite Ersatzbuchse mit einer noch größeren Dicke vorgesehen zu werden, nämlich eine Buchse, deren zylindrische Außenseite einen Durch-

609818/0313

messer aufweist, der um 0,79 mm größer ist als der Durchmesser der anfangs verwendeten Buchse, wobei immer noch, ein normaler Bolzen verwendet werden kann. Bei der zuletzt beschriebenen Ersatz· buchse weist der sich verjüngende Durchlass 16 ebenso wie bei der zuerst beschriebenen Ersatzbuchse genau die gleiche Weite auf, wie für die Anordnung nach der Fig.1 beschrieben. Daher passen natürlich der Normalbolzen, die Normalniete od-er der Normalzapfen zu beiden Ersatzbuchsen, so dass für diese nur für deren Normalabmessungen ein Vorrat angelegt zu werden braucht. Infolgedessen können ohne Schwierigkeiten Ersetzungen sowohl an entfernt gelegenen Orten als auch in der Fabrik durchgeführt werden.

In anderen Fällen, wenn die Möglichkeit besteht, ein Loch geradezurichten oder kalt zu bearbeiten als Vorbereitung für das Einsetzen eines Bolzens oder eines Schaftee mit besonderen Abmessungen, so kann die in der Fig.23 dargestellte Ausführungsform der Erfindung für diesen Zweck benutzt und danach entfernt werden. In diesem Falle muss die Buchse aus einem Material bestehen, das härter ist als das Material) in das das Loch gebohrt ist.

Patentansprüche

609818/0313

Claims

Patentansprüche

1.) Befestigungsmittel zum Herstellen einer Verbindung zwischen mehreren Materialschichten mit einer zylindrischen Durchbohrung, die aus im wesentlichen axial auf einander ausgerichteten Löchern am Material besteht, gekennzeichnet durch eine aus einer Buchse und aus einem Schaft bestehenden Anordnung zusammen mit einem zusätzlichen Festkiemmittel für die Anordnung, welche Buchse umfangsmäBig zusammenhängend ist und eine Außenseite sowie eine Innenseite aufweist, von denen die eine Seite innerhalb deren L#nge zylindrisch ausgestaltet ist, während die andere Seite verhältnismäßig schwach spitz zuläuft, welche Außenseite anfsngs so groß bemessen ist, dass bei dem Anfangssitz der Buchse in der Bohrung ein Gleitsitz besteht, wobei die Länge der Buchse im wesentlichen gleich der Länge des zylindrischen Loches ist, welcher Schaft an dem einen Ende einen Kopf aufweist und sich an der Außenseite verhältnismäßig schwach verjüngt, welche Verjüngung im wesent-

liehen der der Buchse entspricht, wobei der Durchmesser des Schaftes an einer vom Kopf entfernt gelegenen Stelle anfsngs im wesentlichen der gleiche ist wie der verhältnismäßig größere Durchmesser der Buchsenbohrung, welcher Schaft an dem zum Kopf entgegengesetzten Ende einstückig mit einem Festklemmmittel versehen ist, das komplementär zu dem genannten zusätzlichen Festkiemmittel ausgestaltet ist·

2e Befestigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite zylindrisch ausgestaltet ist, und dass

609818/031 3

die Innenseite sich verhältnismäßig schwach verjüngt.

5ο Befestigungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft an jedem Ende mit einem Gewinde versehen ist und an jedem Ende eine Gewindemutter trägt, die als Kopf bezw. als zusätzliches Festklemmittel dient.

4ο Befestigungsmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Ende zwischen der Gewindemutter und der Buchse eine Ringscheibe angeordnet ist.

5· Befestigungsmittel nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens an dem einen Ende des Schaftes ein Mittel zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels vorgesehen ist.

6. Befestigungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf am Umfang einen kontinuierlichen Lagerbezirk aufweist, der sich quer zur Achse des Schaftes erstreckt, dass das entgegengesetzte Ende des Schaftes einen Teil aufweist, der sich vom entsprechenden Ende der Buchse aus nach außen erstreckt, sowie einen Teil, der sich gänzlich in dem entsprechenden Ende der Buchse befindet, wenn das Befestigungsmittel in der zylindrischen Bohrung seinen Anfangs sit ζ einnimmt, dass der Schaft in der Buchse einen Schlussitz einnehmen kann, wobei der Kopf und das angrenzende Ende der Buchse im Bruckeingriff stehen mit dem Material an der einen Seite der Materialschichten, dass das zusätzliche Festklemmittel und das angrenzende Buchsenende im Druckeingriff stehen mit der anderen Seite der Materialschichten an der entgegengesetzten Seite, und dass die Buchse durch

6098 1 8/031 3

das Anbringen des zusätzlichen Festklemmittels am Schaft in den Pressitz mit dem zylindrischen Loch expandiert wird.

7· Befestigungsmittel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Buchse anfangs kleiner ist als der Durchmesser des zylindrischen Loches, und dass der Außendurchmesser der Buchse in der hergestellten Verbindung den Durchmesser des Loches um einen Wert übersteigt, bei dem zwischen der Buchse und dem das Loch bildenden Material innerhalb der Länge des Loches ein Fressitz erzeugt wird.

8· Befestigungsmittel nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet , dass zwischen dem Kopf und dem Schenkel des Schaftes eine ringförmige Hohlkehle vorgesehen ist, dass die Buchse anfangs eine überschüssige Länge aufweist, die größer ist als die Gesamtdicke der genannten Materialschichten, und dass mindestens ein Teil der überschüssigen Länge sich in teilweise aufgeweitetem Zustand um die Hohlkehle herumerstreckt.

9· Befestigungsmittel nach Anspruch 6 oder 7i dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse anfange eine überschüssige Länge aufweist, die größer als die Dicke der genannten Materialschichten ist, und dass zwischen der Buchse und zum zusätzlichen Festkiemmittel eine ringförmige Aussenkung zur Aufnahme der überschüssigen Länge vorgesehen ist.

10. Befestigungsmittel nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte zusätzliche Festkiemmittel aus einer Gewindemutter besteht, und dass das Festklemmittel aus einem Gewinde am freien Ende des Schaftes besteht.

60981^/0313

11. Befestigungsmittel nach Anspruch 6, 7» 8 oder 9» dadurch gekennzeichnet, dass das genannte zusätzliche Festklemmittel aus einem Metenglied besteht·

12· Befestigungsmittel nach einem der Ansprüche 6-11, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des zylindrischen Loches nahe am Kopf des Befestigungsmittels eine sich aufweitende öffnung vorgesehen ist, und dass der Kopf eine spitz zulaufende Seite aufweist, die der sich aufweitenden öffnung zugewandt ist, und dass der Winkel der genannten spitz zulaufenden Seite um ungefähr 1° bis 8° größer ist als der Winkel der sich aufweitenden Öffnung.

13β Befestigungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet» dass die Buchse sich in einem Ausmaß expandiert derart, dass bei einer Verkürzung der Strecke zwischen dem genannten ringförmigen Bezirk des Kopfes und dem angrenzenden Ende der Buchse um 0,6 - 2,4 mm der Durchmesser im wesentlichen um 0,025 mm größer wird.

14· Befestigungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegeligkeit der Bohrung und der Außenseite des Schaftes ungefähr 3,8 mm bis 12,7 mm pro 30,5 cm beträgt und vorzugsweise von ungefähr 5 mm bis 7»6 mm pro 30,5 cm·

15β Befestigungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Festklemmmittel aus einem Gewinde am entgegengesetzten Ende des Schaftes besteht, dass das genannte zusätzliche Festklemmittel aus einem mit einem Innengewinde versehenen Glied besteht,

60981 8/031 3

das mit dem Gewinde am Schaft in Eingriff gebracht wird, wenn die Buchse ihren Anfangssitz im genannten zylindrischen Loch einnimmt, dass der Schaft in der Buchsenbohrung einen Schlussbefestigungssitz einnimmt, wenn der Kopf und das angrenzende Ende der Buchse sich im Druckeingriff mit der einen Seite der Materialschichten befinden, und wenn das Innengewindeglied und das angrenzende Ende der Buchse sich im Druckeingriff mit der anderen Seite der Materialschichten befinden, dass die Buchse expandiert wird durch Aufschrauben des Innengewindegliedes auf den Schaft, wobei zwischen der Buchse und dem zylindrischen Loch ein Pressitz hergestellt wird.

Ί6_β Befestigungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am genannten entgegengesetzten Ende des Schaftes ein Teil des Gewindes am entsprechenden Ende der Buchse nach außen vorsteht, dass ein weiterer Teil des Gewindet sich gänzlich in dem entsprechenden Ende der Buchse befindet, wenn der Schaft seinen Anfangssitz in der genannten Bohrung einnimmt, wobei ein entsprechender kompensierender Teil der Buchse, der mit dem Schaft anfangs keinen Kontakt aufweist, besteht, dessen Wandung eine verminderte kompensierende Dicke in im wesentlichen dem gleichen Ausmaß aufweist wie der übrige Teil der Buchse«

17· Befestigungsmittel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass derjenige Teil der Buchse, der im Anfangseingriff mit dem Schaft steht, nicht kompensierend ist, dass die Wandung des kompensierenden Teiles der Buchse eine Dicke aufweist, die von dem am weitesten innen gelegenen Ende des

609818/0313

kompensierenden Seiles aus bis zum angrenzenden Ende der Buchse in einem Ausmaß fortschreitend größer wird, das dem Ausmaß der Expansion des nicht-kompensierenden Teiles entspricht, wobei an der Buchse eine gleichmäßig expandierte zylindrische Außenseite erzeugt wird, wenn der Kopf des Bolzens mit dem entsprechenden Ende der Buchse im wesentlichen im Eingriff steht,

18. Befestigungsmittel nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft in der Buchsenbohrung einen Schlussbefestigungssitz einnimmt, wenn der Kopf und das angrenzende Ende der Buchse sich im Druckeingriff mit der einen Seite der Materialschichten befinden, und wenn das Innengewindeglied und das angrenzende Ende der Buchse sich im Druckein— griff mit der anderen Seite der Materialschichten befinden, und dass die Buchse durch Aufschrauben des Innengewindegliedes auf den Schaft in einen gleichmäßigen Pressitz in dem zylindrischen Loch expandiert wird,

19o Befestigungsmittel nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft bei schwach expandierter Buchse sich anfangs in einem Vbrzusammensetzungszustand mit der Buchse befindet, dass der Schaft in der Buchse einen Schlussbefestigungssitz einnimmt, bei dem der Eopf und das angrenzende Ende der Buchse sich im Presseingriff mit dem Material an der einen Seite der Materialsehichten befinden, und wobei das zusätzliche Festkiemmittel und das angrenzende Ende der Buchse sich im Presseingriff mit der anderen Seite der Materialschichten an der entgegengesetzten Seite befinden, dass die sich verjüngende Buchsenbohrung innerhalb

6(39818/031 3

ihrer Länge von der spitz zulaufenden Außenseite des Schaftes unter Druck gesetzt wird, dass die Buchse sich innerhalb ihrer Länge im expandierten Zustand in einem Ausmaß befindet, das die maximal zulässige Toleranz des zylindrischen Loches plus einem Wert von nicht weniger als 0,05 mm übersteigt, wobei auswärts ein Fressitz mit der Wandung des zylindrischen Loches hergestellt wird.

20. Befestigungsmittel nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des Endes der Buchse am kleinen Ende der Buchsenbohrung im anfänglichen Vorzusammensetzungszustand eine kompensierende Abweichung der spitz zulaufenden Wanddicke aufweist, die einer justierten Wanddicke des übrigen Teiles der Buchse entspricht, wenn diese sich im Vorzusammensetzungszustand befindet, wobei die Außenseite der Buchse im endgültigen expandierten Zustand innerhalb der gesamten Länge des zylindrischen Loches gleichmäßig zylindrisch ist.

ο Befestigungsmittel nach Anspruch 19$ dadurch gekennzeichnet, dass ein den spitz zulaufenden Teil des Schaftes umgebender erster Teil der Buchse im expandierten Anfangs zustand zylinderförmig ist, dass der zweite Teil der Wandung der Buchse, der anfangs den Befestigungsmittelteil umgibt, von der Zylinderform nach innen abgelenkt ist, jedoch zu einer kompensierenden Dicke zugeschliffen ist, wobei eine Expansion des zweiten Teiles bis zu einer Stelle bewirkt wird, an der die Außenseite zylindrisch und auf den zylindrischen ersten Teil der Buchse ausgerichtet ist·

22· Aus einer Buchse und einem Bolzen bestehende Anordnung für eine unter der Einwirkung von Spannungs- und Abscher-

609818/0313

beanspruchungen stehende ermüdungskritische Verbindung, die aufweist mehrere Materialschichten unterschiedlicher Härte, Streckfestigkeit und Elastizitätsmodul, mit einem gemeinsamen im wesentlichen zylindrischen Loch, das so lang ist wie die Gesamtdicke der Schichten, und das die Summe der im wesentlichen axial auf einander ausgerichteten einzelnen Löcher ist, die sich durch die Materialschichten erstrecken, und wobei im zylindrischen Loch ein Pressitz der Buchsen-und-Bolzenanordnung zwischen ungefähr 0,05 und 0,6 mm pro 25,4 mm Durchmesser hergestellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Anordnung aus einem mit einer am Umfang kontinuierlichen Buchse vorläufig Zusammengesetzen Bolzen besteht, dass der Bolzen einen Schaft mit einem Kopf an dem einen Ende und mit einem Gewinde am entgegengesetzten Ende aufweist, dass der Kopf am Umfang einen zur Bolzenachse quer verlaufenden kontinuierlichen ringförmigen Lagerbezirk aufweist, dass ein Teil des Schaftes mit einer schwachen Verjüngung zwischen 5 mm bis zu 7»5 i™ pro 30,5 cm Länge ausgestaltet ist, dass die Buchse eine sich verjüngende Bohrung aufweist, die der Verjüngung des Schaftes entspricht, dass ein Außenteil innerhalb dessen Länge im wesentlichen zylindrisch ausgestaltet ist mit Ausnahme eines kompensierenden Teiles, der über dem Gewinde gelegen ist, dass die Buchse eine von der Härte mindestens einer der genannten Schichten abweichende Härte aufweist sowie eine Länge, die im wesentlichen gleich der Länge des zylindrischen Loches ist, dass der Durchmesser eines ersten Teiles des Schaftes nahe am Kopf größer ist als der Durchmesser des großen Endes der Bohrung, wenn der Schaft

6Π 9 8 1 8/0313

in die Bohrung über eine Strecke von ungefähr 2,4 mm zu einer Anfangsstelle hineingezogen wird, wobei die Buchse in einem Ausmaß expandiert wird, das die maximale Toleranz des Sitzes der Buchse mit dem Schaft übersteigt, dass die Länge des spitz zulaufenden Teiles des Schaftes im wesentlichen gleich der Länge der Buchse ist, dass die auf dem Schaft im expandierten Anfangszustand sitzende Buchse einen zylindrischen Außenteil aufweist, dessen reduzierter Durchmesser kleiner ist als der anfangs expandierte Durchmesser und im zylindrischen Loch im Gleitsitz ruht, dass Mittel vorgesehen sind, die am Gewinde des Schaftes angreifen und den Schaft in die Bohrung hineinziehen, bis der Kopf sich nahe am entsprechenden Ende der Buchse befindet, wobei die Buchse sich im endgültigen expandierten Zustand befindet und den erforderlichen Pressitz erzeugt sowie ein Zusammenklemmen der Verbindung zugleich mit dem Aufsetzen des Kopfes bewirkt, dass ein Teil des Schaftes zwischen dem Kopf und dem benachbarten Ende der Buchse freiliegt und eine Buchse bereitstellt, deren Außenseite im endgültigen expandierten Zustand innerhalb deren Länge zylindrisch ist, und deren Durchmesser bis zu 0,002 mm und 0_t025 mm pro Millimeter des Durchmessers des Schaftes innerhalb einer Toleranz von - 0,0005 über die gesamte Länge der Buchse hinweg expandiert ist.

25β Anordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Buchsenlänge im expandierten Anfangszustand über dem Gewinde des Schaftes in einem nach innen abgelenkten Zustand gelegen ist und eine verminderte, kompensierende Wanddicke aufweist·

609818/0313

24·, Anordnung nach. Anspruch 22 oder 25» dadurch gekennzeichnet dass die Länge der Buchse die gleiche oder größer ist als die Länge des zylindrischen Loches in den Materialschichten, und dass die Äußenschichten des Materials die gleichen oder · weicher sind,

β Anordnung nach Anspruch 22, 23 oder 24, dadurch, gekennzeichnet, dass die Mutter an der der Buchse zugewandten Seite eine ringförmige Aussenkung aufweist, deren Breite und Tiefe für die Aufnahme des angrenzenden Endes der Buchse entsprechend bemessen ist.

ο Anordnung nach. Anspruch 22, 23 oder 25» dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Buchse die gleiche oder kleiner ist als die Länge des zylindrischen Loches, und dass die Außenschichten des Materials die härteren Schichten sind.

ο Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 - 26, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Loch eine Übergröße aufweist, und dass die Buchse eine übergroße Wanddicke aufweist, die das übergroße Loch kompensiert»

ο Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 - 27» dadurch gekennzeichnet, dass an dem einen Ende des Bolzens ein Mittel zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels vorgesehen ist.

29. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 - 28, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des zylindrischen Loches nahe am Kopf eine Aussenkung vorgesehen ist, und dass der Kopf zu dieser Aussenkung komplementär ausgestaltet ist.

6098 18/03 13

" ^3Λ " 25Α6641

30. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche 22 - 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft an beiden Enden mit einem Gewinde versehen ist, und dass der Kopf aus einer Mutter besteht, die mit den betreffenden Gewinden zusammengeschraubt ist.

31. Anordnung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter als Kopf dient und mit einer ringförmigen Aussenkung an der der Buchse zugewandten Seite zur Aufnahme des betreffenden Endes der Buchse versehen ist·

32· Verfahren zum Ambringen eines aus einer Buchse,einem Schaft und einem Festkiemmittel bestehenden Befestigungsmittels zum Befestigen eines Stapelt aus mehreren Metallblechen, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Metallbleche ein zylindrisches Loch gebohrt wird, dass eine Buchse mit einer zylindrischen Außenseite vorgesehen wird, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Loches, dass die Buchse mit einer sich verjüngenden Innenbohrung versehen ist, deren Verjüngungsgrad ungefähr 3j8 ¹^ bis 12,7 ™* pro 30,5 c» Bohrungslänge beträgt, dass am Schaft im wesentlichen die gleiche Verjüngung vorgesehen wird, dass der Durchmesser des Schaftes größer bemessen wird als der Durchmesser der Bohrung an entsprechenden Stellen, an denen die maximale Toleranz für die Bohrung um einen zusätzlichen Wert überschritten wird, so dass in dem das Loch umgebenden Metall eine Expansion bewirkt wird, dass am Schaft ein Kopf vorgesehen wird, dass die Länge des Schaftes ohne Kopf größer bemessen wird als die Länge der Bohrung, dass die Buchse auf den Schaft unter Bildung einer vorlaufigen Anordnung aufgesetzt wird, wobei ein zum Kopf

609818/031?

gelegenes Ende des Schaftes über die Buchse hinaus nach außen vorsteht, dass die Buchse auf dem Schaft teilweise in einem Ausmaß expandiert wird, , das ausreicht, um die Bohrung mit dem in der Bohrung "befindlichen Teil des Schaftes vollständig in Eingriff zu "bringen, dass die vorläufige Anordnung in das Loch eingeschoben wird, dass danach das Festklemmittel mit dem nach außen vorstehenden Teil des Schaftes und mit der Buchse am entsprechenden Ende in Eingriff gebracht wird, und dass der Schaft in die Buchse hineingezogen wird, bis der Kopf sich an die angrenzende Seite des Blechstapels anlegt und die Buchse bis zum Eingriff mit dem das Loch umgebenden Metall expandiert wird.

33· Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Außenseite der in zum Teil expandiertem Zustand auf dem Schaft sitzenden Buchse die maximal zulässige Toleranz bei der Lochweite um einen Wert übersteigt, bei dem im Loch ein Pressitz der Buchse hergestellt wird*

34-· Verfahren nach Anspruch 32 oder 33» dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Buchse in bezug auf den Elastizitätsmodul an die Art des Materials angepasst wird, durch das das Loch sich erstreckt unabhängig von dem Material, aus dem der Schaft besteht·

35· Verfahren nach Anspruch 32, 33 oder 34-, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse und der Schaft als vorläufige Anordnung in das Loch von derselben Seite des Metallblechstapels eingesetzt wird.

609818/031?

36. Verfahren nach Anspruch 32» 33» 34- oder 35, dadurch gekennzeichnet, dass das ffestklemmittel und der Kopf des Schaftes als Mittel zum Expandieren der Buchse in den Pressitz mit dem Loch benutzt wird.

37· Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 32 - 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Außenseite der Buchse kleiner "bemessen wird als der Durchmesser des Loches um einen Wert, der im wesentlichen gleich der maximal zulässigen Toleranz für das Loch plus einem Wert ist, "bei dem in dem das Loch umgebenden Metall eine Expansion zwischen der Elastizitätsgrenze und dem Bruchpunkt erzeugt wird.

38, Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 32 - 37» dadurch gekennzeichnet, dass eine sich aufweitende Aussenkung für das Loch an der an den genannten Kopf angrenzenden Seite mit einem gewühlten Winkel vorgesehen wird, und dass eine zweite Verjüngung an der der Aussenkung zugewandten Seite des Kopfes mit einem Winkel vorgesehen wird, der größer ist als der Aufweitungswinkel, wobei ein Pressitz zwischen dem Kopf, der Buchse und dem aufgeweiteten Teil des Loches hergestellt wird,

39· Verfahren nach Anspruch §8» dadurch gekennzeichnet» dass der Winkel der zweiten Verjüngung größer bemessen ist als der Winkel der Auweitung um einen zwischen ungefähr 2° und 4° liegenden Wert·

40· Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 32-39» dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse expandiert wird, bis deren Außendurchmesser eine Größe erreicht, die unabhängig von der Summe der Maximaltoleranzen der zusammenpassenden

609818/0313

Teile ist·

41. Verfahren zum Anbringen eines Befestigungsmittels an einem aus mehreren Metarielschichten bestehenden Stapels, welche Materialschichten unterschiedliche Streckgrenzen ud unterschiedliche Elastizitätsmoduln aufweisen, und wobei auf einander ausgerichtete Löcher einen unterschiedlichen Durchmesser und eine seitliche Versetzung aufweisen können, und wobei das Befestigungsmittel aus einem Bolzen und einer Buchse besteht, der an dem einen Ende eine axial versetzbare Mutter trägt und am entgegengesetzten Ende mit einem Gewinde_abschnitt versehen ist, und wobei due Buchse aus einem härteren Material besteht als der Stapel der Material schicht en, und wobei die zylindrische Außenseite der Buchse einen kleineren Durchmesser aufweist als das kleinste Loch, dadurüh gekennzeichnet, dass die Buchse mit einer Durchbührung versehen ist, die sich um ungefähr 3»8 - 12,7 am pro 30,5 om. Länge verjüngt, dass am Schaft eine Verjüngung im wesentlichen in dem gleichen Ausvorgesehen ist, dass der Schaft langer bemessen wird als die Bohrung, dass die Mutter auf dem Schaft soweit aufgeschraubt wird, dass ein freiliegendes Ende des Schaftes anfangs eine

bei
Länge aufweist, üss bei einem Hineinziehen des Schaftes in alle Löcher der Kopf mit dem angrenzenden Material des Stapels in Eingriff gelangt, dass die Buchse um einen Wert expandiert wird, der ausreicht, um das Material des Loches in einem Ausmap zusammenzupressen, das den Streckpunkt überschreitet und unter der Elastizitätsgrenze gelegen ist, dass der Bolzen in die Löcher hineingezogen wird, bis die Mutter am Stapel anliegt, dass der Bolzen aus den Löchern entfernt wird, und

609818/0313

dass die Bohrung in der Buchse für die Aufnahme eines permanenten Befestigungsmittel geräumt wird·

4-2. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass ein als Befestigungsmittel zu verwendender Bolzen uu.v tsxnem Schaft gewählter Größe hergestellt wird, und dass die Bohrung bis zu einer Weite ausgestaltet wird, die genau mit dem Schaft des Bolzens zusammenpasst·

609818/0313

■π

Leerseite