DE3208304A1

DE3208304A1 - Verfahren zum verbinden mehrerer einzelteile mit hilfe einer niete

Info

Publication number: DE3208304A1
Application number: DE19823208304
Authority: DE
Inventors: Rene Francis 01040 Holyoke Mass. Belanger; David Lawrence 06093 West Suffield Conn. Chapski; Kenneth Peter 06082 Enfield Conn. Hansen
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1981-03-23
Filing date: 1982-03-08
Publication date: 1982-10-21
Also published as: IT8220278A0; IL65172A; IL65172A0; FR2502034B1; FR2502034A1; GB2095152B; SE8201751L; JPS57168743A; GB2095152A; IT1150711B

Description

■ G2Ü8-304

■-.-'· 8.' März 1982

PATENTANWALT \ .-.' · DE

OR-RiCHARDKNEISSL ' ; ' " '

V/icii.-.mayerstr. 46

D-8000 MÜNCHEN Tel. 089/295125

United Technologies Corp., Hartford, Ct./V.St.A.

Verfahren zum Verbinden mehrerer Einzelteile mit Hilfe einer Niete

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbinden mehrerer Einzelteile durch Nieten und insbesondere auf ein .solches Verfahren, bei welchem ein freies Spiel sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung zum Nietenschaft weitgehend verhindert wird. ' ·

Bei der Herstellung von Prazisionsgeraten, wie z. B. Brennstoffreglern für Gasturbinen,sind Nietverbindungen zwischen beweglichen Einzelteilen erforderlich. Bei Brennstoffreglern für Gasturbinen bestehen solche Einzelteile beispielsweise aus Hebeln, Lenkern und dgl., die in Abhängigkeit vom Leistungsbedarf und vom Betriebszustand der Maschine eine Schwenkbewegung durchführen. Die Genauigkeit des der Maschine durch den Regler zugeführten BrennstoffStroms hängt in großem Ausmaße von der Genauigkeit der Bewegung solcher schwenkbarer Bauteile ab. ■ ' ,

Typischerweise besitzen im Handel erhältliche Nieten, die in solchen Verbindungen verwendet werden, einen ersten Kopf mit einer ebenen·inneren Oberfläche und einen geraden Schaft, der senkrecht von der inneren Oberfläche absteht, wobei an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten Kopf und dem Schaft eine Ausrundung vorhanden ist. Die Verbindung wird dadurch hergestellt, daß zunächst der Nietenschaft durch miteinander ausgerichtete Bohrungen in den Einzelteilen hindurchgesteckt und hierauf das Ende des Schafts in einen zweiten Kopf verfprmt wird, so daß die Einzelteile zwischen den beiden Nietenköpfen festgehalten werden. Die Qualität der Nietverbindung (das Fehlen eines freien Spiels) hängt ab von der Genauigkeit, mit der die Bohrungen in den Einzelteilen durch den darin befindlichen Schaft ausgefüllt werden, und von der Genauigkeit, mit der die Nietenköpfe an den Oberflächen der äußeren Einzelteile

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anliegen. Es hat .sich herausgestellt, .daß Abweichungen in den Schaftdurchmessern von im Handel erhältlichen Nieten, in der Kopfform, in der Geometrie der. Ausrundungen am Übergang vom Kopf zum Schaft und in der Exzentrizität zwischen Kopf und ■ Schaft bei den bekannten Niettechniken die Herstellung gleichmäßiger Schwenkverbindungen ohne unerwünschtes freies Spiel schwierig wenn nicht unmöglich machen. ' ·

Ein anderes Problem, welches mit den durch bekannte Techniken hergestellten Nietverbindungen verknüpft ist, liegt darin, daß eine Ermüdung und eine permanente Längung der Niete eintreten kann, wenn die Verbindung .beispielsweise zur Aushärtung eines an anderer Stelle der Vorrichtung verwendeten·Klebstoffs erhitzt wird oder wenn die Verbindung in einer heißen Umgebung verwendet wird, was weiter zum freien Spiel der Verbindung .bei.-trägt. . ' ■ .-■"-.--■" ^:

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Zusammenfügen mehrerer Einzelteile durch Nieten zu· schaffen, wobei das freie Spiel in der Nietverbindung verringert -ist und wobei Temperaturänderungen das'freie Spiel in der Verbindung nicht vergrößern. ' ■ ' , ·

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der hergestellte Nietenkopf zunächst so umgeformt, daß die innere Oberfläche eine konkave Form erhält und die'Querschnittsfläche der Äusrundung verringert wird, um den Sitz zwischen dem Kopf und einem benachbarten Einzelteil zu verbessern. Hierauf wird der Nietenschaft durch ausgerichtete Bohrungen in den Einzelteilen eingeführt, und dann werden die Einzelteile gegen den Kopf gedrückt, wodurch' die innere Oberfläche der Kopf durch Anlage an den benachbarten Einzelteil abgeflacht wird. Während die Einzelteile gegen den ersten.Kopf gedrückt werden, wird ein zweiter Kopf am freien Ende des Schafts in einer Gegenboh.rung gebildet, die in einer der Bohrungen ausgebildet ist, so daß

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Verbindung und die elastische Dehnung der Niete wesentlich verringert ist, wenn die Länge der Niete verkürzt wird, was durch die Gegenbohrung 65 ermöglicht wird. Die konische Fläche 70 verbessert den Fluß des Materials des Schafts, wenn · sein Endteil in einen zweiten Kopf umgeformt wird.

Um Zwischenräume zwischen den Einzelteilen und zwischen dem Einzelteil 55 und dem ersten Kopf 15 zu beseitigen, werden die Einzelteile zwischen dem Stempel. 47 und einem hohlen Stempel 75 zusammengedrückt. Hierbei werden nicht nur die Zwischenräume verkleinert, sondern es wird auch die konkave innere Oberfläche 20 abgeflacht, wodurch die radial äußeren Teile des Nietenkopfs vorgespannt werden, .in der Art, daß beim Umformen des Schafts in einen zweiten Kopf die Einzelteile zwischen den Köpfen der Niete zusammengedrückt werden.

Während die Einzelteile durch den' hohlen Stempel 75 fest gegen '. den ersten Kopf 15 gedrückt werden, wird das Ende des Schafts 25 in einen zweiten Kopf 80 umgeformt, indem die Niete entlang ihrer Längsachse zwischen dem Stempel 47 und einem vollen Stempel 85 gestaucht wird, wobei die Nietverbindung fertig- · gestellt wird (Fig.·'4).

Wie oben bereits näher erläutert sind die Herstellungstoleranzen von im Handel erhältlichen Nieten derart, daß der Durchmesser des Schafts und die Geometrie des Kopfs'und der Ausrundung beträchtlich variieren, was auch■für die Exzentrizität zwischen Kopf und Schaft gilt. Damit sie Schäfte unterschiedlichen Durchmessers aufnehmen können, müssen die Bohrungen in den Einzelteilen 55 und 60 etwas größer sein als der maximale Schaftdurchmesser, der bei im Handel erhältlichen Nieten gegebenerSpezifikation angetroffen wird. So ist aus Fig. 3 ersichtlich, daß der Schaft und die den Schaft aufnehmenden Bohrungen einen Zwischenraum definieren, der, bleibt er be- ' · stehen, der fertigen Verbindung ein beträchtliches freies Spiel

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erteilt. Hätte das Einzelteil 60 keine Gegenbohrung, welche, eine Verringerung der Länge des. Schafts ermöglicht,, dann bestünde bei der Bildung des.zweiten Kopfs durch bekannte Techniken die Gefahr einer Deformation des Schafts durch. Abknicken innerhalb der den Schaft aufnehmenden Bohrungen." Wennjedoch der wesentlich kürzere Schaft .25 bei der Herstellung, des Kopfs 8 0 zusammengedrückt wird, dann wird das oben be-· schriebene Abknicken, das bei der Herstellung eines Kopfs gem. der bekannten Praxis auftritt, vermieden. Vielmehr ergibt die Bildung des Kopfs 80 ein Anstauchen oder eine Erweiterung des Schafts, so daß der Schaft genau die Bohrungen in den Einzelteilen ausfüllt, wodurch weiter das freie Spiel in der Verbindung verringert wird. '

Es ist" also ersichtlich, daß .durch das. erfindungsgemäße Ver-' fahren das gesamte freie Spiel in einer Nietverbindung .verringert wird. Die Vergrößerung des Durchmessers: des Schafts" stellt eine nahezu perfekte Passung zwischen dem Schaft und den Bohrungen in den Einzelteilen her.'Die Umformung des Nietenkopfs verringert Abstände, die durch die bekannten Ausrundungen hervorgerufen werden und paßt die innere Kopfoberfläche fest an das benachbarte.. Einzelteil an. Die Aufrechterhaltung eines Andrucks der Einzelteile an den ersten Kopf während der Ausbildung des zweiten Kopfs verringert das Risiko des Auftretens eines Zwischenraums zwischen den Einzelteilen selbst oder den Einzelteilen und dem ersten Kopf. Die Ausbildung einer Gegenbohrung verringert die Länge des Nietenschafts und damit das thermische Wachstum der Niete und damit das freie Spiel der Verbindung. · ' .

Leerseite

Claims

Patentansprüche

[I.) Verfahren zum Verbinden mehrerer Einzelteile durch eine Niete', die einen ersten Kopf mit einer ebenen inneren Oberfläche und einen Schaft, der'sich senkrecht von der inneren Oberfläche wegerstreckt, aufweist, wobei am Übergang zwischen Kopf und Schaft eine Ausrundung vorhanden ist, bei welchem Verfahren ausgerichtet.e Bohrungen in den Einzelteilen für die Aufnahme des Nietenschafts vorgesehen werden, der Schaft in die Bohrungen eingeführt wird und das freie Ende des Schafts in einen zweiten Kopf umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Bildung des zweiten Kopfs

a) die innere Oberfläche in eine konkave Form gebracht wird und dabei gleichzeitig, die Querschnittsflache der Ausrundung verringert wird, indem der Kopf mit seiner inneren Oberfläche gegen ein Gesenk mit einer konvexen 'Formungsoberfläche gedrückt wird, und · . . ·

b) die Einzelteile an den ersten Kopf angedrückt werden, um Zwischenräume zwischen den Einzelteilen und zwischen dem ersten Kopf und dem benachbarten Einzelteil zu verringern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Andrücken der Einzelteile an den ersten Kopf während · der Ausbildung des zweiten Kopfs aufrechterhalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Kopf während der Umformung des Schafts in der Ausnehmung eines Stempels befindet, wobei das Andrücken ' der Einzelteile an '.den ersten Kopf und während der Ausbildung des zweiten Kopfs aufrechterhalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Ausnehmung im Stempel eine im allgemeinen konische Form

aufweist. .
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung des Einzelteils, welches dem auszubildenden zweiten Kopf benachbart ist, eine Gegenbohrung vorgesehen wird.

6: Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung des Einzelteils, das dem auszubildenden zweiten Kopf benachbart ist, eine Gegenbohrung vorgesehen wird, wobei der zweite Kopf in der Gegenbohrung ausgebildet wird, wodurch die erforderliche Länge der Niete verringert wird, was eine Verkleinerung der plastischen Längung der Niete aufgrund thermischer Ausdehnung als auch der elastischen Dehnung der Niete zur Folge hat.