DE2648953A1

DE2648953A1 - Blindbefestiger

Info

Publication number: DE2648953A1
Application number: DE19762648953
Authority: DE
Inventors: David Edward Hall; Edgar Louis Stencel
Original assignee: VSI Corp
Current assignee: Shared Technologies Fairchild Telecom Inc
Priority date: 1975-10-29
Filing date: 1976-10-28
Publication date: 1977-05-12
Also published as: JPS5254858A; GB1558484A; FR2329887A1; BE850276R; NL7611966A; FR2329887B1; BE847867A

Description

VSI Corporation, eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates California, 600 Rosemead Boulevard, Pasadena,

California 91107 (V.St.A.) Blindbefestiger

Die Erfindung bezieht sich auf einen Blindbefestiger mit einer Mutter, von deren an einer Seite einer Anzahl von miteinander zu verbindenden Flachmaterialelemente ansetzbarem Kopf axial ein Schaft absteht, der in ausgerichtete Löcher in den Flachmaterialelementen einsetzbar und auf seinem vom Kopf abgekehrten Ende mit einer integralen Nase versehen ist, mit einer axial neben der Nase gelegenen, eine Axialbohrung sowie einen in die ausgerichteten Löcher einsetzbaren Durchmesser aufweisenden Buchse, und mit einer Gewindeschraube, deren Kopf als Drucklager für das von der Nase abgekehrte Ende der Buchse dient und beim Festziehen der Schraube gegenüber der Mutter die Buchse axial in Richtung auf den Kopf der Mutter preßt und dabei so aufweitet, daß sie sich danach axial gegen die Rückseite der Flachmaterialelemente legt.

GE/il

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Die Buchse wird auf der nicht zugänglichen Blindseite der Verbindungsstelle durch Festziehen der Schraube gegenüber der Mutter aufgeweitet. Die Mutter besitzt einen angearbeiteten Kopf zur Anlage auf der Setzseite einer Verbindungsstelle. Dieser Kopf kann mit Ansetzflächen für ein Festziehwerkzeug versehen sein und vorstehen oder glatt abschließen. Der Schaft der Mutter besitzt einen Durchmesser, welcher die ausgerichteten Löcher in den Flachmaterialelementen im wesentlichen ausfüllt.

Bei einer bekannten Ausführung befindet sich an einem blindseitigen Ende der Mutter, welches dem angearbeiteten Kopf entgegengesetzt liegt, eine sich nach außen verjüngende Nase, die als Dehnungsrampe dient, auf der dieBuchse aufgeweitet wird. Die Buchse ist zylindrisch und in ihrem Außendurchmesser nicht größer als der Mutterdurchmesser, so daß auch die Buchse durch die ausgerichteten Löcher in den Flachmaterialelementen hindurchpaßt, während ihr Innendurchmesser zur Aufnahme der Schraube eingerichtet ist. Ein Schraubenkopf ist im Durchmesser nicht größer als der Buchsendurchmesser gehalten, so daß er zur Blindseite hindurchgeschoben werden kann, doch eine Ractxalschulter zur Anlage an einem Ende der Buchse bildet. Auf der Festziehseite besitzt die Schraube Mittel zu ihrem Festziehen in dem Innengewinde der Mutter, und zwar in Form von Schlüsselansetzflächen. Während die Schraube nun in die Mutter eingeschraubt wird, drückt der Schraubenkopf gegen die Buchse und preßt diese über die Nase der Mutter, wobei die Buchse gegenüber der Blindseite der Verbindungsstelle aufgeweitet wird. Es kann eine Lastbegrenzungseinrichtung vorhanden sein, beispielsweise in Form einer Soll-Bruchstelle in der Schraube, welche im richtigen Moment nachgibt, den Festziehvorgang beendet und dadurch den Betrag der Festklemmkraft bestimmt. Dieser Blindbefestiger-Typ ist aus der US-PS 3 596 948 bekannt.

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Die in Axialrichtung des Blindbefestigers auf die Verbindungsstelle übertragene Klemmkraft zwischen der gedehnten Buchse und dem Kopf der Mutter verteilt sich auf der Blindseite der Verbindungsstelle auf die vorhandene Auflagefläche zwischen Buchse und Verbindungsstelle. Handelt es sich um zerbrechliche Platten, wie beispielsweise Graphit-Epoxyd-Gebilde, dann kann die von einem derartigen Blindbefestiger übertragene Flächenpressung das Material beim Festziehen zerstören.

Es gibt noch einen zweiten bekannten Blindbefestiger mit eine gewindelosen Buchse anstelle der Mutter. An die Buchse ist auf der Setzseite der Verbindungsstelle ein Kopf angearbeitet, und ein mit Gewinde versehener Mutternabschnitt ersetzt die dehnbare Mutter des zuerst beschriebenen bekannten Befestigers. Diese Mutter hat einen dünnwandigen Abschnitt, der sich beim Festziehen nachgiebig gegen das rückseitige Flachmaterialelement legt. Das Setzen erfolgt durch einen Gewindedorn, welcher in die Gewindegänge des Mutternabschnitts eingreift und in Axialrichtung gezogen wird, ohne sich in dem Gewinde des Mutternabschnitts zu drehen. Nach dem Festziehen wird der Dorn herausgezogen und zur Komplettierung der Verbindungsstelle ein Kernbolzen eingesetzt.

Diese zweite Art von Blindbefestigern hat die Tendenz, sich "in der Luft aufzuwölben". Die beim Anziehen eines Setzdornes auf der Blindseite geformte Aufwölbung liegt jedoch nicht immer an der Rückseite des hinteren Flachmaterialelementes an. Ferner ist beim Festziehen das Entfernen des Domes sowie das Einsetzen eines Kernbolzens erforderlich, ein Schritt, der bei dem zuerst beschriebenen Blindbefestiger nicht notwendig ist.

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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Blindbefestiger der eingangs genannten Art aufzuzeigen, welcher auf das rückseitige Flachmaterial eine Flächenpressung überträgt, die das Material nicht zerstört und dennoch genügend Klemmkraft bietet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Buchse neben einem dickwandigen Abschnitt, der an den Kopf der Schraube angrenzt, einen der Nase zugekehrten . dünnwandigen Abschnitt besitzt, der so ausgebildet ist, daß er sich durch Druckbelastung nachgebend zu einem radial nach außen vorstehenden Wulst mit großer Auflagefläche aufweitet, der durch eine an dem Flachmaterialelement anliegende ringartige Wand mit beträchtlicher Radialausdehnung und durch einen die ringartige Wand mit dem dickwandigen Abschnitt verbindenden Axialabschnitt eingegrenzt ist, und daß die zum Nachgeben führende Druckbelaptung durch Festziehen der Schraube im Gewinde der Mutter entwickelt und die Buchse durch den Kopf der Schraube zusammengedrückt wird.

Auf diese Weise vergrößert sich progressiv die Anlagefläche des Blindbefestigers gegenüber dem rückseitigen Flachmaterialelement, ohne dort eine vorbestimmte spezifische Flächenbelastung zu überschreiten. Diese große Anlagefläche wird gebildet durch Bildung des Wulstes, der ursprünglich nicht am blindseitigen Flachmaterialelement anliegt. Dadurch erfolgt die Belastung des rückseitigen Flachmaterials erst zu einem Zeitpunkt, wo der Wulst schon geformt ist. Auf diese Weise wird eine Überlastung des blindseitigen Flachmaterialelementes sicher vermieden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung, bei der die Buchse über die Nase hinweg aufgeweitet wird, ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der dünnwandige Abschnitt

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zuerst über die Nase der Mutter hinweg aufgeweitet wird und danach beim Auftreffen auf das rückseitige Flachmaterialelerrn.-iit durch eine von dessen Seite und dem dickwandigen Abschnitt ausgeübte Druckbeiastang in der Weise zusammengedrückt wird, daß eine mit beim Anziehen der Schraube in dem Gewinde der Mutter ansteigender Belastung sich vergrößernde Auflagefläche gegenüber der Element-Rückseite entsteht.

Vorzugsweise ist der dünnwandige Abschnitt in Axiallänge und Dicke so bemessen, daß er bei steigender Axialbelasturuj in Form einer Ringfaltung nachgibt, deren Seiten bei der maximalen Soll-Axialbelastung der Buchse sowohl radial neben dem Schaft der Mutter als auch axial nebem dem dickwandigen Abschnitt außer Kontakt miteinander bleiben.

Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn die Schraube eine bei einer vorbescii.imten Axialbelastung nachgebende Soll-Bruchstelle aufweist, welche ein Endstück von einem Rumpfstück der Schraube trennt, und daß ferner das Endstück mit einer Werkzeugansetzkontur versehen ist, die beim Nachgeben der Soll-Bruchstelle außer Betrieb gesetzt wird und zuvor zum Festziehen der Schraube in der Mutter benutzbar ist.

Vorzugsweise ist die Nase auf der Mutter eine konische Oberfläche, die sich zum Außendurchmesser des Schaftes hin erweitert.

Eine andere erfindungsgemäße Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß zu der Nase ein axial verlaufender und in seinem Durchmesser gegenüber dem Schaftdurchmesser reduzierter Abseht· !ti gehört, welcher mit einer radialen Schulter abschließt; daß der dünnwandige Abschnitt der Buchse über den reduzierten Abschnitt hinwegschxebbar und zur

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Erzeugung der Zusammendrückki ai. t an die Schulter anlegbar ist/ daß der Außendurchmesser des dünnwandigen Abschnitts im wesentlichen mit dem Schaftdurchmesser übereinstimmt und die Axiallänge des dünnwandigen Abschnitts größer als die Länge des reduzierten Abschnitts der Mutter ist; daß der Innendurchmesser des axial neben dem dünnwandigen Abschnitt liegenden dickwandigen Abschnitts kleiner als der Innendurchmesser des dünnwandigen Abschnitts und sein Außendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des dünnwandigen Abschnitts ist; daß der dickwandige Abschnitt das Ende der Buchse trägt, welches druckmäßig am Kopf der Schraube anliegt; und daß der dünnwandige Abschnitt um eine axiale otrecke, die kleiner ist als seine gesamte Axiallänge, in dem Loch des rückseitigen Flachmaterialelementes aufnehmbar ist und, wenn er beim Festziehen der Schraube, währenddessen sich der Schraubenkopf in Richtung auf die Schulter der Mutter zu bewegt, zwischen Schraubenkopf und Schulter zusammengepreßt wird, einen von dem rückseitigen Flachmaterialelement entfernten Wulst bildet, der sich im weiteren Verlauf des Festziehvorganges der Schraube in der Mutter anschließend an die Rückseite des Elementes anlegt.

Auch bei dieser Ausführung ist die Dicke des dünnwandigen Abschnitts so bemessen, daß sich die Buchse bei axialer Belastung radial aufweitet und anschließend mit einer großen tragenden Fläche gegen das rückseitige Flachmaterialelement legt, die das Überschreiten einer zulässigen spezifischen Flächenbelastung vermeidet. Trotzdem wird die erforderliche axiale Klemmkraft an den zu verbindenden Flachmaterialelementen eingehalten. Diese vorteilhaften Bedingungen werden dadurch erreicht, daß die an die Buchse angelegte axiale Preßkraft zunächst durch die Schulter der Mutter aufgebracht und erst später, nachdem der Wulst bereits gebildet ist, auf aas rückseitige Flachmaterialelement übertragen wird.

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Im übrigen gelten für die zweite Bauart die bereits in Bezug auf die erste Bauart gemachten Ausführungen.

Grundsätzlich können die äußeren Oberflächen des Mutternschaftes, der Buchse und der Schraube normalerweise korrekt zylindrisch und etwa vom gleichen Durchmesser sein.

Vorzugsweibe ist die Stärke des dünnwandigen Abschnitts der Buchse so bemessen, daß sich diese nicht zu einer Doublette zusammenschiebt, d.h. den Radius des dickwandigen Abschnitts bei der L<oll-Belastung des Blindbefestigers nicht erreichen kann. Diese Vorsichtsmaßnahme verhindert eine übermäßige Belastung der aufeinand^rgeschichteten Flachmaterialelemente in der Ringzone, welche deckungsgleich ist mit dem dickwandigen Abschnitt der Buchse. Mit anderen Worten: Der dickwandige Buchsenabschnitt kann nicht direkt auf die Blindseite des Flachmaterialelementes drücken, sondern nur über die große Fläche, welche durch den zusammengedrückten wulstartigen Buchsenbereich gebildet wird, der sich im Kontakt mit der Rückseite des blindseitigen Flachmaterialelementes befindet. Der Grund dafür ist folgender: Die Axialbelastung wird bereits aufgehoben, bevor sich die beiden Schenkel der Buchsen-Auffaltung gegenseitig berühren können.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einer Zeichnung entnommen werden. Darin zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführung eines Blindbefestigers im ursprünglichen Zustand, teilweise geschnitten,

Fig. 2 Einzelheiten des Blindbefestigers im gegenüber einem blindseitigen Flachmaterialelement teilweise festgezogenen Zustand,

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Fig. 3 den vollständig festgezogenen Blindbe-

festiger von Fig. 1 in einer Verbindungsstelle von mehreren Flachmaterialelementen,

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines

Blindbefestigers im ursprünglichen Zustand, teilweise geschnitten,

Fig. 5 Einzelheiten des Blindbefestigers von

Fig. 4 im gegenüber einem blindseitigen Flachmaterialelement erst zum Teil festgezogenen Zustand,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine Verbindungsstelle, den der vollständig festgezogene Blindbef estiger von Fig. 4 und 5 mit zwei zu verspannenden Flachmaterialelementen bildet, und

Fig. 7 eine schematische graphische Darstellung zur Belastung einer Buchse des Blindbefestigers in Abhängigkeit vom Festziehvorgang an der Schraube.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel besteht der Blindbefestiger aus einer Mutter 10, einer Schraube 12 und einer Buchse 14. Wie bei solchen Blindbefestigern üblich, hat die Mutter einen angearbeiteten Kopf 16 zur Anlage auf der Setzseite einer Verbindungsstelle, beispielsweise einer Seite 18 eines Flachmaterialelementes 20 in Fig. 3. Der Außendurchmesser eines Schaftes 22 dieser Mutter paßt gerade in die ausgerichteten Löcher von hier zwei Flachmaterialelementen 20 und 24, siehe Fig. 3. Am blindseitigen Ende der Mutter befindet sich eine konische Nase 26, die sich ausgehend vom Ende des Schaftes 22 bis zu einem kleineren Durchmesser am äußersten Ende der Mutter auf der dem Kopf entgegengesetzten Seite verjüngt. Im Innern der Mutter befindet sich ein axiales Innengewinde 28, welches durch die Gesamtlänge hindurchführt.

Die Schraube 12 besitzt ein zu dem Innengewinde 28 passendes Außengewinde 30 und ein Endstück 32, welches gegenüber einem verbleibenden Rumpfstück 33 der Schraube 12 durch eine Soll-Bruchnut 34 getrennt ist. Das Endstück 32 der Schraube ragt hinter dem Kopf der Mutter- nach außen heraus und besitzt seitliche Anfräsungen 36, an die man ein Werkzeug ansetzen kann. Am entgegengesetzten Ende der Schraube hat diese einen Kopf 38,weLc:her axial an der Buchse 14 anliegt.

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Die sich ursprunglich zwischen dem Kopr 38 von Schraube und der Nase 26 der Mutter 10 bef ind<_-nde Buchse 14 wird beim Anziehen des Gewindes durch den Kopf 33 axial auf die Nase 26 aufgeschoben und dabei aufgeweitet, und schließlich It-qt sich ihr aufgeweiteter Rand gegen die Rückseite 40 des blindseitigen Flachmaterialelementes 24· Wenn der Axialschub auf axe Buchse nach dem Aufweite;= anhält, weitet sich die Buchse wulstartig progressiv aus und verteilt da..arch kontinuierlich die Klemmbelastung zu einem progressiv größer werdenden Flächeru>ereich auf der Rückseite 40. Bevor die SoIl-KLemmbelastung des Blindbefestigers erreicht ist, hat sich die Buchse 14 voll auL-gewölbt, die Tragfläche der Buchse auf der hinteren Oberfläche 40 erreicht ein Maximum.

Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel hat die Buchse 14 eine durchgehende Axialbohrung 42, in dem sich das Außengewinde der Schraube 12 einführen laßt. Ein erster dünnwandiger Abschnitt 44 der Buchse besitzt einen erweiterten Innendurcli-•messer, der etwa in der Mitte mit einem kegelstumpfartigen Übergangsabschnitt 46 in einen zweiten dickwandigen Abschnitt 48 der Buchse übergeht. Es leuchtet ein, daß der dünnwandige Abschnitt 44 nur eine geringere Axiallast aufnehmen kann als der dickwandige Abschnitt 48. Die Wanddicke des dünnwandigen Abschnitts 44, seine Länge und das Material der Buchse stehen in einer Beziehung zu der Druckfestigkeit der zu verbindenden Flachmaterialelemente, so daß sichergestellt ist, daß die von der Buchse auf die Rückseite 40 übertragene Flächenbelastung niemals die Druckfestigkeit der Flachmaterialelemento übersteigt. Beim Festziehen des Blindbefestigers faltet sich die Buchse gegen über der Rückseite 4 0 in der Weise auf, aaß an dieser eine

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größer und größer werdende tragende Fläche zur Verfügung steht, während die Klemmbelastung steigt, bis eine Maximalfläche erreicht ist. Ein Anstieg der Axialbelastung nach dem Erreichen der maximalen Buchsenaufweitfläche im Bereich der Soll-Belastung des Blindbefe. tigers führt nicht zur Zerstörung der Flachmaterialelemente, und zwar aufgrund dieser großen tragenden Fläche. Die Formgestaltung des dünnwandigen Abschnitts 44 teilt sicher, daß die Buchse sich an der Rückseite 40 des Fiachmaterialelementes 24 aufwölbt, in der Nähe der Nase der Mutter. Die Buchse wölbt sich an der Rückseite dos Flachmaterials auf,weil sich der dünnwandige Abschnitt dort befindet und weil der dickwandige Abschnitt kontrollierend dahinterliegt.

Der Kopf 16 der Mutter 10 ist als normgerechter Sechskantkopf ausgebildet, wenn dieser Kopf glatt an der Setzseite der Flachmaterialelemente anliegen soll, kann man auch interne Werkzeugsangriffsflächen vorsehen, beispielsweise zwei um 90° gekreuzte Schlitze. In jedem Falle besitzt der Kopf eine Schulter 49 zur Anlage an der Setzseite 18 des benachbarten Flachmaterialelementes 20, Die Auflagefläche ist groß genug, damit die spezifische Flächenbelastung nicht die Druckfestigkeit des Flachmaterials überschreitet.

Beim Festziehen der Schraube vom Endstück 32 her gibt mit zunehmender Klemmkraft schließlich die Sollbruchnut 34 nach, das Endstück 32 bricht ab und kann weggeworfen werden. Dies ist ein bekanntes Mittel zur Begrenzung der Klemmkraft einer Verbindungsstelle.

Der Mutterkopf 38 liegt mit einer Schulter 50 am dickwandigen Abschnitt 48 der Buchse 14 an und überträgt hier die axiale Klemmkraft auf die Buchse. Die Außendurchmesser von Buchse, Schraubenkopf und Mutternschaft sind klein genug, um durch

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die ausgerichteten Löcher in den Flachmaterialelementen 20 und 24 hindurchgeschoben zu werden. Selbstverständlich kann die äußere Gestaltung des Schaftes, ^ier Buchse und des Schraubenkopfes auch von der in Fig. 1 dargestellten reinen Zylinderform abweichen.

Der Innendurchmesser des dünnwandigen Abschnitts 44 der Buchse 14 steht in einem gewünschten Verhältnis zum Durchmesser der Spitze der Nase 26 der Mutter 10, damit die Aufweitung des dünnwandigen Abschnitts auf der Nase der Mutter in gewünschter Weise erfolgt und der aufgeweitete dünnwandige Abschnitt dann der Zylinderoberfläche des Mutternschaftes in Richtung auf das hintere Flachmaterialelement 24 folgen kann. Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt. Zieht man anschließend die Schraube in der Mutter weiter fest, dann drückt der Kopf 38 anschließend kräftiger gegen das dickere Ende der Buchse, der dünnwandige Abschnitt 44 der Buchse gibt nach und erzeugt den in Fig. 3 dargestellten Wulst 56. Die Stirnfläche des Wulstes 56 bietet • eine relativ große Auflagefläche gegenüber der Rückseite 40 des Flachmaterialelementes. Mit größer und größer werdender Axialbelastung weitet sich der dünnwandige Abschnitt immer mehr auf, und der Wulst 56 wächst. Das bedeutet, daß mit zunehmender Axialbelastung die Kontaktfläche der Buchse gegenüber dem rückseitigen Flachmaterialelement 24 zunimmt. Die maximal mögliche Axialbelastung existiert in dem Augenblick, wo die Schraube an der Soll-Bruchnut 34 abbricht und die Verbindungsstelle nicht nachgibt. Wie erwähnt, entwickelt die Buchse den Wulst und die maximale Auflagefläche gegenüber der Rückseite des Flachmaterialelementes vor der Soll-Klemmbelastung, also vor dem Abbrechen der Soll-Bruchnut. Die sich gegenüberliegenden Wände der Faltung bzw. des Wulstes 56 berühren sich nicht, weil der Belastungsanstieg über die lasterzeugende maximale Auflagefläche der Buchse kleiner ist. Die Belastung nach der Wulstbildung geht mehr

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und mehr in die Mutter am konischen Abschnitt.

Somit hat der erfindungsgemäße Blindbefestiger eine Buchse, welche eine kontrollierte Belastung des rückseitigen Flachmaterialelementes bewirkt, so daß auch bei kompressionsschwachen Materialien wie Graphit-Epoxyd-Gebilden keine Zerstörung erfolgen kann. Die Buchse gibt unter Aufwölbung gegenüber dem Flachmaterialelement nach, und dabei entsteht eine zunehmend sich vergrößernde Kontaktfläche zwischen Buchse und Flachmaterialelement, welche die_Klemmkraft auf einen relativ großen Flächenbereich verteilt. Die Buchse verformt sich vor Erreichen der Soll-Klemmbelastung bis zu einer endgültigen Radial- und Axial-Konfiguration, so daß eine gegebene große Auflagefläche auf dem rückseitigen Flachmaterialelement entsteht, ohne Rücksicht auf die Griffigkeit. Die Flächenbelastung bzw. die Beanspruchung am Flachmaterialelement ist niemals sehr groß, weil die Auflagefläche groß ist. Der Greifbereich steht in Beziehung zur Axiallänge des dickwandigen Abschnitts der Buchse, und dieser kommt niemals in direkten Axialkontakt mit einem Abschnitt des dünnwandigen Abschnitts, welcher zuvor herumgefaltet wurde. Auf diese Weise ist es unmöglich, daß die auf das rückseitige bzw. blindseitige Flachmaterialelement ausgeübte Flächenbelastung jemals die Druckfestigkeit des Flachmaterials überschreitet.

Fassen wir noch einmal zusammen: Das vorstehende Ausführungsbeispiel besteht im wesentlichen aus einer Mutter mit Innengewinde, einer in die Mutter einschraubbaren Schraube und einer Buchse, die durch den Schraubenkopf über eine Nase der Mutter hinweg gegen die Blindseite einer Verbindungsstelle verformbar ist. Ein der Nase der Mutter zugekehrter dünnwandiger Abschnitt der Buchse ist im Querschnitt gegenüber der restlichen Buchse so reduziert,daß sich die Buchse kontrolliert verformen kann.Während des Festziehvorganges wird die Buchse

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durch die Nase der Mutter aufgeweitet _r und ihr dünnwandiger Abschnitt verformt sich progressiv zu einer Falte bzw. einem Wulst, der sich an das rückseitige Flachmaterialelement in der Weise anlegt, daß die axiale Klemmkraft über einen großen Flächenbereich des Flachmaterialelementes verteilt wird, noch bevor die Soll-Klemmbelastung erreicht ist. Die Innenseiten der Auffaltung berühren sich innerhalb der Soll-Belastung nicht. Der dickwandige Abschnitt der Buchse führt zur Verformung des dünnwandigen . Abschnitts und unterstützt die Bildung einer großen Auflagefläche zwischen Buchse und blindseitigem Flachmaterialelement. *·*·

Bei dem nachstehend in Verbindung mit den Figuren 4 bis 6 - beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind solche Bezugszahlen, die bereits beim ersten Ausführungsbeispiel vorkamen, zur Unterscheidung mit einem ' gekennzeichnet. Da bei diesem Ausführungsbeispiel viele Einzelheiten mit dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel übereinstimmen, werden diese hier in wesentlich kürzerer Form erläutert.

Der ebenfalls aus Mutter 10', Schraube 12' und Buchse 14' bestehende Blindbefestiger von Fig. 4 bis 6 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen im wesentlichen durch seine als abgestufter Zylinder ausgebildete Nase 26' und seine abgewandelte Buchse 14^r. Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel sind hier die beiden miteinander zu verbindenden Flachmaterialelemente 20 (frontseitig) und 25 (blindseitig) mit einer Zwischenschicht 124 versehen.

Die am blindseitigen Ende der Mutter 10' gelegene Nase 26' bildet einen in seinem Durchmesser gegenüber dem Mutternschaf tdurchmesser reduzierten zylindrischen Abschnitt, der

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mit einer radial vorspringenden Schulter 27 an den zylindrischen Schaft der Mutter 10' angrenzt.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel geht das Rumpfstück 33' der Schraube 12" mittels einer Soll-Bruchnut (nicht dargestellt) in das mit Anfräsungen 36' als Werkzeugansetzfläche versehene Endstück 32' über. Dieses Endstück steht gemäß Fig. 1 axial über den Kopf 16' der Mutter 10· hinaus, so daß stets ein Werkzeug ansetzbar ist. Der Kopf 38' der Schraube 12' drückt axial gegen das gegenüberliegende Ende der Buchse 14".

Auch die Buchse 14' hat eine durchgehende Axialbohrung 42', welche den Außendurchmesser des Gewindes, der. Schraube 12' aufnehmen kann. Auch hier ist der dünnwandige Abschnitt 44' mit einem Innendurchmesser ausgestattet, welcher gegenüber dem Rest der Buchse erweitert ist. Ein kegelstumpfförmiger Übergangsabschnitt 46* verbindet den dünnwandigen Abschnitt 44' mit dem dickwandigen Abschnitt 48'. Auf diese Weise ist die Querschnittsfläche des dünnwandigen Abschnitts 44· so weit gegenüber dem Rest der Buchse reduziert, daß er wesentlich weniger Axialbelastung aufnehmen kann. Ein inneres Ende 149 der Buchse 14' ruht radial innerhalb des blindseitigen Flachmaterialelementes 25, erzwingt das Aufwölben und sorgt dafür, daß die Belastung erst im Befestiger stattfinde^ und dann auf die Flachmaterialelemente übergeht. Sobald eine ausreichende Axialbelastung vorhanden ist, gibt der dünnwandige Abschnitt 44* reifenförmig nach, während der dickwandige Abschnitt aufgrund seiner Dicke seine Ursprungsform beibehält. Ferner sorgt der dickwandige Abschnitt dafür, daß die Buchse und die Schraube konzentrisch bleiben, er verhindert ein Oberkrempeln über den Schraubenkopf. Die Aufwölbung sorgt dafür, daß der Verbinder sich mit einer großen tragenden Fläche gegen das rückseitige Flachmaterialelement legt, wenn die Elemente schließlich belastet werden. Wegen

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der großen Auflagefläche können die Elemente nicht zerstört werden. Die Aufwölbung wird gesteuert durch die gestaltung des dünnwandigen Abschnitts 44' im Bereich der Nase 26' der Mutter. Der Aufwölbungsvorgang wird deshalb an eine zunächst frei von der Rückseite des hinteren Elementes 25 liegende Stelle verlegt, weil die Buchse 14' im Anfangsstadiuru des Aufwölbens an der Schulter 27 und nicht am Flachmaterial anliegt.

Den in einem Abstand von der Rückseite des Elachmaterialelementes 25 stattfindenden Aufwölbungsvorgang zeigt Fig. Hier wurde durch Festziehen der Schraube 12' im Gewinde der Mutter 10' die Buchse 14' zwischen Kopf 38' und Schulter zusammengedrückt.

Der Kopf 16' der Mutter 10' besitzt einen Schlüsselsechskant, kann aber auch beispielsweise mit Kreuzschlitzen versehen sein. Eine Schulter 55 (siehe Fig. 4) liegt an der Setzseite 18 des frontseitigen Flachmaterialelementes 20 mit einer so groß bemessenen Fläche an, daß grundsätzlich eine Überlastung des Flachmaterials vermieden wird. Der in die fluchtenden Löcher 23 der Flachmaterialelemente eingesetzte zylindrische Schaft 22' der Mutter endet mit der Schulter 27, der s5_ch bei geringem Druck noch innerhalb des Flachmaterialelementes 25 befindet. Dadurch wird sichergestellt, daß sich der in Fig. 6 mit 62 bezeichnete fertige Wulst fest gegen das rückseitige Flachmaterialelement legt. Die Schulter 27 bildet eine ringförmige Anlagefläche für die Buchse 14' innerhalb der miteinander zu verbindenden Elemente. Im Frühstadium des Festziehens erfolgt die Druckbelastung der Buchse vollständig über diese Schulter.

Die hier zylindrisch ausgebildete Nase 26' verläuft von der Schulter 27 bis zum stirnseitigen, vom Kopf 16' entfernten Ende der Mutter 10'. Eine Abschrägung 57 an diesem

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Ende der Mutter erleichtert das Einführen der Nase in die Buchse. Die Nase 26' ist so kurz, daß ihre Spitze auch bei der maximal möglichen Betriebs-Festziehkraft nicht mit dem Kopf 38' der Schraube zusammenstoßen kann.

Aus Fig. 4 kann man entnehmen, daß die Außendurchmesser der Buchse, des Schraubenkopfes und des Schaftes 22' der Mutter klein genug sind, um durch die ausgerichteten Löcher 23 der Flachmaterialelemente 20 und 25 hindurchgeschoben zu werden. Es sei aber angemerkt, daß ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel die Außenkonturen von Schraubenkopf, Buchse und Schaft nicht unbedingt korrekt zylindrisch sein müssen wie in Fig. 4 dargestellt.

Der Innendurchmesser des dünnwandigen Abschnitts 44' der Buchse 14' ist etwas größer als der Durchmesser der zylindrischen Nase 26' der Mutter 10', und die Wanddicke des dünnwandigen Abschnitts ist dabei so bemessen, daß sich bei der gewünschten Festklemmkraft des Blindbefestigers gegenüber den Flachmaterialelementen der Wulst 62 ausbildet und gegen die Rückseite 40 des hinteren Flachmaterialelementes 25 anlegt, bevor die Soll-Bruchstelle das Endstück 32" der Schraube vom Rumpfstück 33' trennt. Der Übergangsabschnitt 46' der Buchse ist so harmonisch ausgebildet, daß keine unzulässige überlastung durch Querschnittsveränderung eintreten kann.

Im teilweise festgezogenen Zustand der Schraube (siehe Fig.5) sind sich Kopf 38' und Schulter 27 schon etwas nähergekommen als zu Beginn des Festziehvorganges, so daß sich im Bereich des dünnwandigen Abschnitts 44' bereits eine birnenförmige Aufwölbung 51 bildet, welche schließlich in Fig. 6 nach Beendigung des Festziehvorganges den fertigen Wulst 62 verkörpert. Beim fertigen Wulst 62 liegt eine beträchtliche

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ringförmige Fläche gegen das rückseitige Flachelement 25 an. Der wesentliche Bestandteil dieser Fläche wird bereits erzeugt, bevor sich die birnenförmige Aufwölbung gegen das Flachmaterial legt. Die maximale FesLziehkraft der Schraube besteht dann, wenn die Soll-Bruchstelle bzw. Soll-Bruchnut nachgibt; danach erfolgt keine Entspannung in der Verbindungsstelle. Wie gesagt, entwickelt die Buchse die birnenförmige Aufwölbung und ihre Anlagefläche im wesentlichen schon vor Berührung mit dem rückseitigen Flachmaterialelement und vor dem Auftreten der Soll-Festklemmkraft. Dies geht auf das Konto der Soll-Bruchstelle. Vorzugsweise berühren sich die beiden aufgefalteten Wände nicht bei der Soll-Festklemmkraft, :so daß auf der Rückseite des Flachmaterialelementes 25 eine gleichmäßige Flächenbelastung und keine Kraftkonzentration im Bereich der Mutter erfolgt.

Auch bei diesem letzten Ausführungsbeispiel sind wieder die Flachmaterialelemente 20 und 24 von geringer Druckfestigkeit, beispielsweise aus Graphit-Epoxyd-Material hergestellt.

In Fig. 7 ist schematisch und rein qualitativ dargestellt, wie sich die Belastung (Ordinate) in der Buchse 14 oder 14' in Abhängigkeit vom Festziehvorgang an der Schraube (Abszisco entwickelt. Zieht man die Schraube in der Mutter fest, dann wird die Buchse zunächst axial zusammengedrückt, bis sie unter Bildung der birnenförmigen Aufwölbung nachgibt. In diesem Stadium wird die Buchse im wesentlichen nur durch die Schulter bzw. Nase der Mutter einerseits und den Kopf der Schraube andererseits belastet. Dabei sinkt die Belastung an der Buchse und damit an der Schraube zunächst ab. Im weiteren Verlauf berührt die birnenförmige Aufwölbung die Rückseite des benachbarten Flachmaterialelementes, und dann steigt die Belastung an Buchse und Schraube an, bis die Soll-Bruchstelle in der Schraube nachgibt. Wie schon ein

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paarmal gesagt, ist die endgültige spezifische Flächenbelastung an den Flachmaterialelementen klein, weil die anliegende Wulstfläche groß ist.

Der Befestiger kann bei minimalem Angriff eine größere Aufwölbung bilden als bei maximalem Griff. Bei minimalem Griff ist die gesamte Schichtdicke klein, und es gibt mehr Raum auf der Blindseite für die Aufwölbung und zum Anlegen gegen die Flachmaterialelemente. Bei maximalem Griff ist die Gesamtschichtdicke groß und weniger Platz auf der Blindseite für die Aufwölbung und zum Anlegen gegen die Elemente. Bei maximalem Griff besteht die Möglichkeit, daß sich die Aufwölbung nicht vollständig ausbildet, bevor die Elemente berührt werden.

Somit bildet auch das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung einen gebrauchstüchtigen Blindbefestiger mit einer Buchse, welche das rückseitige Flachmaterialelement nur mit mäßiger spezifischer Flächenbelastung belastet. Dadurch werden insbesondere schwächliche Materialschichten wie Graphit-Epoxyd-Platten weitgehend geschont. Die Buchse legt sich gegen das Flachmaterial erst dann an, wenn sich eine Aufwölbung mit beträchtlicher Tragfläche gebildet hat.

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Claims

26A8953 Ansprüche

1.) Blindbefestiger mit einer Mutter, von deren an einer Seite einer Anzahl von miteinander zu verbindenden Flachmaterialelementen an^etzbarem Kopf axial ein Schaft absteht, der in ausgerichtete Löcher in den Flachiaaterialelementen einsetzbar und auf seinem vom Kopf abgekehrten Ende mit einer integralen Nase versehen ist, mit einer axial neben der Nase gelegenen, eine Axialbohrung sowie einen in die ausgerichteten Löcher einsetzbaren Durchmesser aufweisenden Buchse, und mit einer Gewindeschraube, deren Kopf als Drucklager für das von der Nase abgekehrte Ende der Buchse dient und beim Festziehen der Schraube gegenüber der Mutter die Buchse axial in Richtung auf den Kopf der Mutter preßt und dabei die Buchse so aufweitet, daß sie sich danach axial gegen die Rückseite der Flachmaterialelemente legt, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (14) neben einem dickwandigen Abschnitt (48), der an den Kopf (38) der Schraube (12) angrenzt, einen der Nase (26) zugekehrten dünnwandigen Abschnitt (44) besitzt, der so ausgebildet ist, daß er sich durch Druckbelastung nachgebend zu einem radial nach außen vorstehenden Wulst (56; 51) mit großer Anlagefläche aufweitet, der durch eine an dem Flachmaterialelement (24; 25) anliegende ringartige Wand (ζ.Β.62) mit beträchtlicher Radialausdehnung und durch einen die ringartige Wand mit dem dickwandigen Abschnitt (48) verbindenden Axialabschnitt (46) eingegrenzt ist, und daß die zum Nachgeben führende Druckbelastung durch Festziehen der Schraube (12) im Gewinde (28) der Mutter (10) entwickelt und die Buchse durch den Kopf (38) der Schraube zusammengedrückt wird.

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2. Blindbefestiger nach Anspruch 1, bei dem die Buchse über die Nase hinweg aufgeweitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß deren dünnwandiger Abschnitt (44) zuerst über die Nase (26) der Mutter (10) hinweg aufgeweitet wird und danach beim Auftreffen auf das rückseitige Flachmaterialelement (24) durch eine von dessen Seite und dem dickwandigen Abschnitt (48) ausgeübte Druckbelastung in der Weise zusammengedrückt wird, daß eine mit beim Anziehen der Schraube (12) in dem Gewinde der Mutter (10) ansteigen-

. der Belastung sich vergrößernde Auflagefläche gegenüber der Element-Rückseite (40) entsteht.

3. Blindbefestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Nase (26') ein axial verlaufender und in seinem Durchmesser gegenüber dem Schaftdurchmesser reduzierter Abschnitt gehört, welcher mit einer radialen Schulter (27) abschließt; daß der dünnwandige Abschnitt (44') der Buchse (14') über den reduzierten Abschnitt hinwegschiebbar und zur Erzeugung der Zusammendrückkraft an die Schulter

(27) anlegbar ist/ daß der Außendurchmesser des dünnwandigen Abschnitts im wesentlichen mit dem Schaftdurchmesser übereinstimmt und die Axiallänge des dünnwandigen Abschnitts größer als die Länge des reduzierten Abschnitts (26') der Mutter ist; daß der Innendurchmesser des axial neben dem dünnwandigen Abschnitt liegenden dickwandigen Abschnitts (48') kleiner als der Innendurchmesser des dünnwandigen Abschnitts (44') und sein Außendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des dünnwandigen Abschnitts ist; daß der dickwandige Abschnitt das Ende der Buchse (14') trägt, welches druckmäßig am Kopf (38') der Schraube anliegt; und daß der dünnwandige Abschnitt (44') um eine axiale Strecke, die kleiner ist als seine gesamte Axiallänge, in dem Loch (23) des rückseitigen Flachmaterialelementes (25)

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aufnehmbar ist und, wenn er beim Festziehen der Schraube in der Mutter, währenddessen sich der Schraubenkopf in Richtung auf die Schulter (27) der Mutter zu bewegt, zwischen Schraubenkopf (38') und Schulter zusammengepreßt wird, einen von dem rückseitigen Flachmaterialelement entfernten Wulst (51) bildet, der sich im weiteren Verlauf des Festziehvorganges der Schraube in der Mutter anschließend an die Rückseite (40) des Elementes (25) anlegt.

4. Blindbefestiger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnwandige Abschnitt (44/ 44') in Axiallänge und Dicke so bemessen ist, daß er bei steigender Axialbelastung in Form einer ringförmigen Auffaltung (56; 51) nachgibt, deren Seiten bei der maximalen Soll-Axialbelastung der Buchse (14; 14') sowohl radial neben dem Schaft der Mutter als auch axial neben dem dickwandigen Abschnitt außer Kontakt miteinander bleiben.

5. Blindbefestiger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube (12; 12') eine bei einer vorbestimmten Axialbelastung nachgebende Soll-Bruchstelle (34) aufweist, welche ein Endstück (32) von einem Rumpfstück (33) der Schraube trennt, und daß das Endstück mit einer Werkzeugansetzkontur (36) versehen ist, die beim Nachgeben der Soll-Bruchstelle außer Betrieb gesetzt wird und zuvor zum Festziehen der Schraube in der Mutter benutzbar ist.

6. Blindbefestiger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (26) der Mutter (10) als konische Oberfläche ausgebildet ist, die sich bis zum Außendurchmesser des Schaftes (22) erweitert.

7. Blindbefestiger nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Zusammendrücken eine Falte (56; 51) gebildet wird, deren dem blindseitigen Element (24, 25) zugekehrte Seite bei zunehmender Druckbelastung

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auch ihre dortige Kontaktfläche vergrößert, so daß die spezifische Flächenbelastung gegenüber diesem Flachmaterialelement unterhalb eines vorbestimmten Wertes bleibt; und daß sich der dünnwandige Abschnitt (44? 44') zu einer maximalen Anlagefläche aufwölbt, bevor dt.r Befestiger seine Soll-Klemmkraft erreicht.

8. Blindbefestiger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugansetzkontur (36) der Schraube von deren Rumpf (33; 33') durch eine Soll-Bruchnut (34) getrennt ist, welche das Festziehen der Schraube gegenüber der Mutter durch ihr Nachgeben beendet; und daß der dünnwandige Abschnitt (44; 44') seine Falte (56; 51) im wesentlichen vor dem Nachgeben der Soll-Bruchnut (34) bildet, und daß bei der Soll-Klemmkraft des Befestigers die Seiten der Falte zumindest in einer durch den dickwandigen Abschnitt (48; 48') unterspannten Zone voneinander entfernt sind.

9. Blindbefestiger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (26') der Mutter (10¹) mit einer konischen Abschrägung (57) versehen ist, welche das Aufschieben der Buchse (14') auf die Nase erleichtert.

10. Blindbefestiger nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnwandige Abschnitt (44, 44') mit einem Übergangsabschnitt (46; 46'), dessen Querschnittsfläche in Axialrichtung fortlaufend zunimmt, in den dickwandigen Abschnitt (48; 48') übergeht.

11. Blindbefestiger nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des dickwandigen Abschnitts (48") so ausgebildet ist, daß die Buchse (14*) gegenüber der Schraube (12') konzentrisch ausgerichtet wird, und daß dieser Abschnitt eine Dicke besitzt, welche das Aufwölben des dünnwandigen Abschnitts (44') begrenzt und ein

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Hinweggleiten der Buchse über den Kopf (12') der Schraube verhindert.

12. Blindbefestiger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Bruchnut (34) bei einer vorbestimmten SoIl-Klenimbelastung nachgibt.

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