DE60022703T2

DE60022703T2 - Wandbolzenanordnung

Info

Publication number: DE60022703T2
Application number: DE60022703T
Authority: DE
Inventors: Leonard F. Reid; Charles M. Copple; Timonth H. Johnson
Original assignee: Fatigue Technology Inc
Current assignee: Fatigue Technology Inc
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2020-05-31
Also published as: DE60022703D1; US6077010A; EP1061276A1; EP1061276B1; ATE305093T1

Description

Technischer Fachbereich
Diese Erfindung bezieht sich auf Wandbolzenanordnungen, die aus einem Bolzen und einer Anordnung bestehen, die den Bolzen mit der Wand verbindet. Im Besonderen bezieht sich die Erfindung auf eine verbesserte Anordnung, um den Bolzen fest zu umschließen und ihn mit der Wand in der Weise zu verbinden, dass nur eine einzige Öffnung in der Wand notwendig ist.
Hintergrund der Erfindung
Die folgenden Patente legen eine Einrichtung offen, um einen Bolzen in einer ersten Wand oder Platte in einer Lage zu befestigen, die auf eine Öffnung in der Wand oder Platte hin ausgerichtet ist. Eine rohrförmige Mutter wird durch eine Öffnung in einer zweiten Wand oder Platte geführt und anschließend durch die Öffnung der ersten Wand oder Platte. Dann wird sie mit dem Bolzen verschraubt, um die zweite Wand oder Platte mit der ersten Wand oder Platte zu verbinden.: US-Patent Nr. 2.742.072, erteilt am 17. April 1956 an Howard J. Murphy; US-Patent Nr. 2.991.816, erteilt am 11. Juli 1961 an Wallace F. Harbison und Darril D. Miller; US-Patent Nr. 3.180.388, erteilt am 27. April 1965 an Jacob R. Newcomer Jr. und Milan Busovsky; US-Patent Nr. 3.221.589, erteilt am 7. Dezember 1965 an John L. Van der Sande, Warren C. Bross und Walter Trotter; und US-Patent Nr. 3.397.727, erteilt am 20. August 1969 an Steve J. Orosz. Jedes dieser Patente legt eine rohrförmige Bolzen-Halterung offen, die ein Basisteil in Form einer Montageplatte hat, die mit der ersten Wand oder Platte vernietet ist.
US-Patent Nr. 5.468.104, erteilt am 21. November 1995 an Leonard F. Reid und Charles M. Copple und, abgetreten an die Fatigue Technology Inc., und US-Patent 5.405.228 und EP 0 468 598 zeigen Beispiele einer Wandmutteranordnung, die eine Mutterfassung umfasst, die mit einer Wand durch eine einzige Wandöffnung verbunden ist. Bei US 5.468.104 hat die Mutterfassung eine rohrförmige Buchse, die in die Öffnung einer Wand passt, die einen Bolzen aufnimmt. Die rohrförmige Buchse dehnt sich radial in der Öffnung aus und verbindet damit die Mutterfassung mit der Wand. Um die Verbindung der Mutterfassung mit der Wand zu vollziehen, wird ein Mutterelement in ein Muttergehäuse, welches sich am äußeren Ende der rohrförmigen Buchse befindet, eingesetzt. Ein Rückhaltering wird mit dem Muttergehäuse verbunden, um zu sichern, dass das Mutterelement seine Lage im Muttergehäuse beibehält.
Eine Bolzenbefestigungsanordnung ist notwendig, die ein leichtes, schnelles und sicheres Platzieren des Bolzens an einer Wand gewährleisten muss, und zwar an einer Stelle, wo sich eine Öffnung befindet, durch die eine rohrförmige Mutter eingeführt werden muss. Der Bolzen und die Bolzenbefestigungsanordnung erfüllen offenbar diese Anforderung.
Kurze Übersicht über die Erfindung
Eine Bolzenbefestigung der vorliegenden Erfindung kann mit einem ersten Element, wie einer Wand in der Weise verbunden werden, dass nur eine einzige kreisförmige Öffnung in der Wand benutzt wird. Die Bolzenbefestigung ist grundsätzlich gekennzeichnet durch eine rohrförmige Buchse oder Hülse, die einen solchen Außendurchmesser hat, dass er eine feste Passung in der kreisförmigen Öffnung in der Wand gewährt. Eine Bolzenaufnahmevorrichtung befindet sich an der zentralen Öffnung am Ende der rohrförmigen Buchse, d.h. wie ein Flansch, der mit dem Ende der Buchse oder Hülse ausgebildet oder verbunden ist. Sie enthält ein Basisteil, das an die rohrförmige Buchse angeschlossen ist. Das Basisteil liegt an der Wand an, wenn sich die rohrförmige Buchse innerhalb der Wandöffnung befindet. In einer bevorzugten Form enthält die Bolzenaufnahmevorrichtung ein Führungsteil, das von dem Basisteil in einer entgegen gesetzten Richtung zur rohrförmigen Buchse vorsteht. Das Führungsteil umgibt einen inneren Raum, und es befindet sich in dem Führungsteil mindest eine radiale Einspannöffnung, die sich radial nach außen von dem inneren Raum her ausdehnt.
Eine Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist grundsätzlich gekennzeichnet durch ein rohrförmiges Gehäuse, das eine rohrförmige Seitenwand, ein geschlossenes Ende und ein offenes Ende einschließt. In einer bevorzugten Form hat sie mindest einen radialen Vorsprung am offenen Ende, so gestaltet, dass er in die radiale Einspannöffnung des Führungsteils der Bolzenaufnahmevorrichtung passt. Ein Bolzenelement ist im Inneren der Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung vorgesehen. Das Bolzenelement besitzt ein erstes Ende, das am geschlossenen Ende der Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung befestigt ist. Ferner besitzt es in dem rohrförmigen Gehäuse ein Gewinde, das sich vom geschlossenen Ende bis zum offenen Ende erstreckt. Innerhalb des rohrförmigen Gehäuses um den Gewindekörper ist ein ringförmiger Raum ausgebildet.
Einem Aspekt der Erfindung entsprechend ist die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung im Inneren der Bolzen-Aufnahmevorrichtung untergebracht. Mit ihrem offenen Ende ist sie auf das Basisteil der Bolzen-Aufnahmevorrichtung und auf den radialen Vorsprung in der radialen Öffnung des Führungsteils hin gerichtet. Ein Rückhaltering ist vorgesehen, um die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung in fester Lage zur Bolzen-Aufnahmevorrichtung zu halten. Der Rückhaltering ist so eingerichtet, dass er in das Führungsteil der Bolzen-Aufnahmevorrichtung eingreift, wenn die Balzenelement-Rückhaltevorrichtung sich im Innenraum befindet und ihre radiale Position in der radialen Einspannöffnung des Führungsteils ist. Wenn der Rückhaltering in dieser Weise im Eingriff ist, besitzt er einen Teil, der sich über den radialen Vorsprung erstreckt, um zu verhindern, dass sich die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung von dem Innenraum aus axial nach außen und sich die radiale Lage von der radialen Einspannöffnung weg bewegt.
In der bevorzugten Form hat die Bolzen-Aufnahmevorrichtung in ihrem Führungsteil zwei radiale Öffnungen. Beide führen radial aus dem inneren Teil heraus. Vorzugsweise befinden sich auch die radialen Öffnungen an diametrisch gegenüber liegenden Seiten des Basisteils. Die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung hat zwei radiale Vorsprünge an ihrem offenen Ende, je eine für die radialen Einspannöffnungen im Führungsteil. Der Rückhaltering hat Teile, die sich über beide radialen Vorsprünge erstrecken, um damit zu verhindern, dass sich die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung axial aus dem Innenraum und sich radiale Vorsprünge von der radialen Einspannöffnung weg bewegen.
In der bevorzugten Form schließt das Führungsteil der Bolzen-Aufnahmevorrichtung eine radial nach außen führende Umfangsnut ein, in welcher sich der Rückhaltering befindet.
Einem Aspekt der Erfindung entsprechend, ist die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung in der Lage auf dem Basisteil verschiebbar, sowohl längs zur radialen Öffnung(s) im Führungsteil als auch seitwärts zur radialen Öffnung(s) im Führungsteil. Das hat zur Folge, dass das Bolzenelement in der Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung in seiner Lage gegenüber der zentralen Öffnung der rohrförmigen Buchse einstellbar ist.
In der bevorzugten Form umfasst das Führungsteil vier Führungsteilabschnitte, die alle vom Basisteil vorstehen. Eine der radialen Einspannöffnungen wird durch ein erstes daneben liegendes Paar Führungsteilabschnitte ausgebildet und liegt dazwischen. Die andere radiale Einspannöffnung wird durch das zweite Paar nebenan liegender Führungsteilabschnitte ausgebildet und liegt dazwischen. Vorzugsweise haben die Führungsteilabschnitte auch konkave Innenflächen, die im Wesentlichen von zylindrischer Krümmung sind und um eine Achse ausgebildet sind, die sich mit einer Mittelachse deckt, die sich durch die rohrförmige Buchse erstreckt. Die rohrförmige Seitenwand der Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung ist im Durchmesser ein wenig kleiner als der Zylinder, von dem die Innenflächen der Führungsteilabschnitte getrennt sind.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, eine Befestigungsanordnung zur Verfügung zu stellen, die die Bolzenbefestigung, die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung, das Bolzenelement im Inneren der Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung und den Rückhaltering enthält. Ein zweites Teil, etwa eine Wand wird gegen die erste Wand angebracht mit einer Öffnung in der zweiten Wand, die auf die zentrale Öffnung der rohrförmigen Buchse hin ausgerichtet ist. Dann wird ein rohrförmiger Körper einer rohrförmigen Mutter durch die Öffnung der zweiten Wand und durch die Zentrums-Öffnung der rohrförmigen Buchse geführt. Die rohrtörmige Mutter hat ein Innengewinde, das mit dem Gewindekörper des Bolzenelementes zusammenpasst und mit ihm verschraubt wird. Das verlängerte Muttern-Element enthält auch ein Kopfteil, das einen die Öffnung umgebenden Bereich der zweiten Wand berührt und gegen sie drückt.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist eine Beziehung der Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung zu einer Wandeinfügung, die eine rohrförmige Buchse, die in eine Öffnung der Wand passt und einen äußeren Flansch am einen Ende der Buchse enthält. Die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung hat ein Basisteil, das den äußeren Flansch der Buchse berührt. Eine rohrförmige Mutter erstreckt sich durch die Buchse und in die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung. Die rohrförmige Mutter hat ein Innengewinde, das in das Außengewinde des Bolzenelements im Inneren der Bolzenelement-Rückhaltvorrichtung passt. Die rohrförmige Mutter kann mit der Hülse eine Spielpassung, eine Nettopassung oder sogar eine Presspassung eingehen. Die Verbindung, die damit ausgebildet wird; ist eine starke Verbindung, die in der Lage ist, hohe Schubkräfte aufzunehmen.
Diese und andere Vorteile, Ziele und Merkmale werden augenscheinlich durch die folgende Beschreibung des besten Weges, die begleitenden Zeichnungen und die Ansprüche, die alle Bestandteil der Offenlegung der Erfindung sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Gleiche Bezugszeichen werden benutzt, um gleiche Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen zu kennzeichnen, in denen gilt:
1 ist eine Explosionsansicht der Wandbolzen-Anordnung die die vorliegende Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Längsschnitt durch die Wandbolzen-Anordnung, eine Wand oder Platte, an der sie angebracht ist und eine zweite Wand oder Platte.
3 ist eine Ansicht wie in 2. Sie zeigt jedoch eine eingebrachte rohrförmige Mutter, die dazu dient, die zweite Wand oder Platte mit dem Bolzenelement und der ersten Wand zu verbinden.
4 ist eine Draufsicht, im Wesentlichen entlang der Linie 4-4 von 3.
5 ist eine Teilansicht des unteren Teils der 3 im vergrößerten Maßstab unter Weglassung der Dichtungsrille und Dichtung von der zweiten Platte und unter Hinzufügung der Dichtungsrille und Dichtung am Basisteil der Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt eine Wandbolzenanordnung 10. Sie besteht aus einer Bolzenbefestigung 12, einer Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 und einem Rückhaltering 15. Die Bolzenbefestigung 12 umfasst eine rohrtörmige Buchse 16 und eine Bolzenelement-Aufnahmevorrichtung 18 mit einem Basisteil 20, an einen Ende der rohrförmigen Buchse 16. Die Buchse 16 kann die Funktion einer Laufbuchse erfüllen. Die Bolzenelement-Aufnahmevorrichtung 18 enthält ein Führungsteil 22, 24, 26, 28, das von dem Basisteil 20 in Gegenrichtung zu der rohrförmigen Buchse 16 vorsteht. Das Basisteil enthält einen offenen Raum, der von dem Führungsteil 22, 24, 26, 28 begrenzt wird. Der offene Raum enthält eine Fläche 30, die die Endfläche des Basisteils 20 gegenüber der Buchse 16 ausbildet. Die rohrförmige Buchse 16 enthält eine zentrale Öffnung 32, die durch das Basisteil 20 ragt.
Das Führungsteil in der dargestellten Ausführungsform besteht aus vier Eckteilen, jede mit inneren und äußeren Oberflächen. Die inneren Oberflächen sind konkav und sind bevorzugt Segmente eines Zylinders oder ähneln diesen. Die äußeren Oberflächen sind konvex sind ebenfalls bevorzugt Segmente eines Zylinders. Die zwei Zylinder eine Erzeugungsachse, die sich mit einer Achse 34 deckt, die eine Mittellinienachse sowohl für die Öffnung 32 in der rohrförmigen Buchse 16 als auch für die Außenfläche der rohrförmigen Buchse 16 ist. Das Führungsteil 22, 24, 26, 28 schließt sich über den Umfang erstreckende Nutabschnitte 36, 38 40, 42 ein, die axial zur Oberfläche 30 um einen Wert beabstandet sind, der gleich oder leicht größer ist als die Dicke der radial vorspringenden Teile 44, 46, die sich an der Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 befinden. Die axiale Höhe der Nutabschnitte 36, 38, 40, 42 ist ausreichend, um die Dicke des Rückhalteringes 15 unterzubringen.
Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 enthält ein rohrförmiges Gehäuse, welches durch eine rohrförmige Seitenwand 48 geformt wird, die ein geschlossenes oberes Ende 50 und ein offenes unteres Ende 52 hat (2). Das geschlossene Ende 50 kann integral mit einem Bolzenelement 54 ausgebildet sein, das sich von dem geschlossenen Ende 50 axial durch das rohrförmige Gehäuse 48 erstreckt. Bolzenelement 54 enthält ein Außengewinde 56. Um das Bolzenelement 54 befindet sich zwischen diesem und der rohrförmigen Seitenwand 48 ein ringförmiger Raum 58. Dies geht aus der 2 hervor. Die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 enthält einen Basisteil 60, von dem die vorspringenden Teile 44, 46 vorstehen, wie dies aus 1 bis 5 hervorgeht. Die Führungsteilabschnitte 22, 24 bilden zwischen sich eine radiale Einspannöffnung 62 aus. In gleicher Weise bilden die Führungsteilabschnitte 26, 28, zwischen sich eine radiale Einspannöffnung 64 aus. Die Öffnungen 62, 64 sind so bemessen, dass sie die vorspringenden Teile 44 und 46 aufnehmen können. Wenn das Basisteil 60 der Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 auf der Oberfläche 30 aufsitzt, befinden sich die vorspringenden Teile 44 und 46 in den Öffnungen 62 und 64 und sitzen auf den Teilen der Oberfläche 30, die sich zwischen den Führungsteilen 22, 24, 26, 28 ausdehnen.
Bezüglich 2, wenn die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 in der Weise bewegt wird, dass ihr Basisteil 60 innerhalb des Innenraumes aufsitzt, der durch und zwischen den Führungsteilabschnitten 22, 24, 26, 28 bestimmt wird, ist die zylindrische äußere Oberfläche des rohrförmigen Gehäuses 48 im Wesentlichen konzentrisch mit den konkaven inneren Oberflächen der Führungsteilabschnitte 22, 24, 26, 28. Jedoch haben die konkaven Oberflächenteile der Führungsteilabschnitte 22, 24, 26, 28 einen größeren Durchmesser als der Durchmesser der äußeren Oberfläche des rohrförmigen Gehäuses 48. Als Ergebnis hieraus kann das rohrförmige Gehäuse 48 sich in seiner Lage innerhalb des von den Führungsteilabschnitten 22, 24, 26, 28 gebildeten Raumes verschieben. Die Öffnungen 62, 64 sind breiter als die vorspringenden Teile 44, 46. Deshalb erlauben sie, dass eine solche verschiebende Bewegung auftritt. Die Bewegung kann als eine umkreisende Bewegung beschrieben werden. Ebenso lässt sie sich als eine seitlich umlaufende Bewegung beschreiben. Die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 kann in einem Bereich von vollen 360 Grad umlaufen.
Nach der Platzierung des Basisteils 60 der Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 innerhalb des durch die und zwischen den Führungsteilabschnitten 22, 24, 26, 28 gebildeten Raumes, wird der Rückhaltering 15 in die Nutsegmente 36, 38, 40, 42 eingelegt. Wie Kenner der Technik wissen, gibt es ein Werkzeug, mit dem sich die freien Ende 66 und 68 ergreifen und in einem Umfang auseinander spreizen lassen, der genügt, dass sich der Rückhaltering 15 in die Rillen 36, 38, 40, 42 einbringen lässt. Die Positionierung des Ringes 15 in die Rillen 36, 38, 40, 42 ist aus der Aufsichtsskizze 4 erkennbar. Ist der Rückhaltering 15 installiert, dann erstreckt er sich über die vorspringenden Teile 44, 46 und verhindert auf diese Weise eine axiale Bewegung der Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 weg von der Fläche 30 und aus dem Raum über der Oberfläche 30 und zwischen den Führungsteilen 22, 24, 26, 28 heraus. Die Öffnungen 62, 64 und die offenen Räume zwischen den Führungsteilabschnitten 22, 28 und den Führungsteilabschnitten 24 und 26 sind schmaler als die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14. Auf diese Weise ist es nicht möglich, dass die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 sich seitwärts aus ihrer eingeschränkten Stellung innerhalb der Führungsteile der Bolzenbefestigung heraus bewegen kann.
In der 2 wird die rohrförmige Buchse 16 der Bolzenbefestigung 12 innerhalb einer runden Öffnung 70 gezeigt, die in einem ersten Teil 72, d.h. in der ersten Wand oder Platte, ausgebildet ist. Aus der 2 geht hervor, dass sich die rohrförmige Buchse 16 über die innere Oberfläche der Platte 72 erstreckt. Eine Fassung für einen Dichtungsring 74 ist in einem zweiten Verbindungsteil, d.h. in der zweiten Wand oder Platte 76, ausgeformt, und zwar direkt über einer Öffnung 78 in der Platte 76, die zur zentralen Öffnung im Buchsenteil 16 ausgerichtet ist.
Wie aus der 2 hervorgeht, ist ein Dichtungsring 80 in die Dichtungsfassung 74 eingebracht. Die Öffnung 78 ist mit einem konischen Einlass 82 versehen, um damit den Senkkopf 84 einer rohrförmigen Mutter 86 aufzunehmen (3). Die rohrtörmige Mutter 86 enthält ein verlängertes rohrförmiges Körperteil 88, das mit einem Innengewinde 90 versehen ist. Das Innengewinde 90 kommt mit dem Außengewinde 56 des Mutternelementes 54 in Eingriff. Nach dem Zusammenbau des in 2 dargestellten Elements, wird das rohrförmige Mutternelement 86 durch die Öffnung 78 und in den ringförmigen Raum 58 um das Bolzenelement 56 geschoben. Ein Drehwerkzeug wird in eine Drehwerkzeugfassung 92 eingeführt. Die Fassung 92 kann eine sechskantige Form haben, und das Drehwerkzeug (hier nicht gezeigt) kann ein passendes sechskantiges Abschlussteil besitzen, das in die Fassung 92 gesteckt wird. Mit der Drehung des Werkzeuges lässt sich die rohrförmige Mutter 86 drehen, ihr Gewinde 90 veranlasst wird, einzugreifen und sich entlang dem Gewindegang 56 zu bewegen. Dabei bewegt sich die rohrförmige Mutter 86 am Ende in den freien Raum 58 hinein. Eventuell bewegt sich das abgeschrägte Ende 84 in den abgeschrägten Einlass 82 der Öffnung 78. Indem das innere Ende der rohrförmigen Mutter 86 sich in die Öffnung 78 hinein bewegt, berührt sie die abgeschrägte Oberfläche 94 am gegenüber liegenden Ende des Bolzenelementes 54. Dieser Kontakt bewegt das Bolzenelement 54 und die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 seitwärts, so dass sich das rohrförmige Mutternteil 88 mit der ringförmigen Öffnung 56 ausrichtet. Während des anfänglichen Drehens der rohrförmigen Mutter 86, kann ein zusätzliches seitwärts Schieben der Elemente 54, 14 geschehen, zumindest bis die rohrförmige Mutter 86 sich ausreichend innerhalb der rohrförmigen Buchse 16 befindet, um eine passende Ausrichtung des rohrförmigen Mutternteils 86 mit dem Bolzenelement 54 und der ringförmigen Öffnung 58 sicher zu stellen. Die rohrförmige Mutter 86 wird gedreht, bis die Drehung zum Ende kommt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 in engen Kontakt mit der Oberfläche 30 des Basisteils 20 der Bolzenbefestigung 12 gezogen.
Vorzugsweise wird die Bolzenbefestigung an das erste Wandteil montiert unter Benutzung der Werkzeuge und Methoden, wie sie in dem US-Patent Nr. 5.380.136, erteilt am 10. Januar 1995 an Charles M. Copple und Leonard F. Reid und abgetreten an die Fatigue Technology Inc. offen gelegt sind. Die rohrförmige Buchse der Bolzenbefestigung 16 wird in die ringförmige Öffnung 70 in der Wand 72 eingefügt. Siehe 10 des Patents Nr. 5.380.136. Dann wird eine Manschette mit einem Spalt auf einen Dorn gesteckt, der an einem Ziehwerkzeug angebracht ist. Als nächstes werden die Manschette und der Dorn durch die Zentrums-Öffnung 32 in die rohrförmige Buchse 16 eingeführt, wie in 12 und 13 von US-Patent 5.380.136 gezeigt wird. Dann wird das Ziehwerkzeug eingesetzt, um den Dorn durch die Buchse und die mittige Öffnung 32 zu ziehen. Ein vorspringendes Stück hält die gespaltene Manschette an Ort und Stelle innerhalb der rohrförmigen Buchse, während das Ziehwerkzeug den Dorn durch die Öffnung 30 zieht. Dies befördert das verlängerte Ende des Dorns durch die gespaltene Manschette. Die kräftige Bewegung des verlängerten Endes des Dorns durch die gespaltene Manschette bewirkt eine radiale Ausdehnung der gespaltenen Manschette und eine radiale Ausdehnung der rohrförmigen Buchse 16. Die auftretende Ausdehnung ist ausreichend, um eine ständige Erweiterung der Außen- und Innendurchmesser der rohrförmigen Buchse 16 zu bewirken. Diese radiale Ausdehnung der rohrförmigen Buchse 16 führt unverzüglich in der Wand 72 um die rohrtörmige Buchse 16 herum zu Restdruckspannungen, die Ermüdungserscheinungen entgegenwirken. Diese Spannungen bewahren die Öffnung 70 vor dem Auftreten zyklischer Zugbeanspruchungen, die Ermüdungsrisse vermehren können.
Die radiale Ausdehnung erzeugt ebenfalls eine strafte Presspassung zwischen der rohrförmigen Buchse 16 und der Seitenwand der Öffnung 70. Diese strafte Presspassung sichert die Bolzenbefestigung 12 an der Wand 72 und sorgt für Widerstand gegen Torsion und den Herausziehkräften, die bei Installation und Entfernung von Befestigungsmitteln auftreten können. Die Außenfläche der rohrförmigen Buchse 16 kann maschinell oder anderweitig behandelt werden, um ihr einen vergrößerten Reibungs-Koeffizient zu geben. Zum Beispiel kann die Bolzenbefestigung 12 auf einer Drehbank behandelt, oder eine Anzahl kleiner Rillen können in die äußere Oberfläche der rohrförmigen Buchse 16 maschinell eingefräst werden. Die äußere Oberfläche der rohrförmigen Buchse 16 lässt sich auch durch eine Sandstrahlbehandlung aufrauen.
Eine vollständigere Beschreibung der Verbesserung gegen Ermüdungserscheinungen durch eine kalte Ausdehnung findet man im US-Patent Nr. 3.566.662, erteilt am 2. März 1971 an Lewis A. Champoux. Ein Dorn allein, oder eine Spaltdorn-Kaltbehandlung kann ebenfalls bei der Installierung der Bolzenbefestigungen 12 angewendet werden, um damit in der Wand 72 Restdruckspannungen zu erzeugen, die sofort um die Öffnung 70 herum entstehen, und somit Ermüdungserscheinungen entgegenwirken.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung ist die rohrförmige Buchse 16 in ihrer Wirkung eine Laufbuchse für die rohrförmige Mutter 86. Das Basisteil der Bolzenaufnahme-Vorrichtung ist ein Flansch an der Laufbuchse. In der bevorzugten Ausführungsform sind dieser Flansch und die Elemente 22, 24, 26, 28 integral mit der Buchse 16 ausgebildet. Jedoch ist es auch möglich, dass das Basisteil oder der Flansch getrennt von der Laufbuchse oder der Buchse 16 hergestellt und anschließend mit dieser verbunden wird. Auch kann die Art, wie die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung an der Bolzenaufnahmevorrichtung befestigt wird, sich von dem unterscheiden, was dargestellt ist. Der Rückhaltering 15 kann von den Zeichnungen abweichende Formen annehmen. Zum Beispiel kann er aus Draht hergestellt sein. Auch könnte er an die Elemente 22, 24, 26, 28 oder ihnen entsprechende Teile durch einen einfachen Druckvorgang angeheftet sein.
Die Dichtungsrille 74 ist ein Zusatz. Auch kann, wie 5 zeigt, eine Dichtungsrille im Basisteil der Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 ausgebildet sein und ein Dichtungsring 80' in diese Rille eingebracht werden. Wenn dann die Teile zusammengefügt sind und die rohrförmige Mutter 86 fest angezogen ist, wird das Basisteil der Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung fest gegen den äußeren Flansch an der Laufbuchse, d.h. die Basiskonstruktion auf der rohrförmigen Buchse 16 gezogen.
Die rohrförmige Mutter 86 ist so bemessen, dass sie entweder eine Fangpassung oder Spielpassung mit der mittigen Öffnung in der Laufbuchse oder Buchse 16 bildet. Man kann auch eine Presspassung verwenden.
Die Kombinationen, wie sie in 3 und 5 gezeigt werden, bewirken eine starke Verbindung. In der bevorzugten Ausführungsform ist die Laufbuchse oder Buchse 16 kalt gedehnt, um sie mit der Wand oder der Platte 72 zu verbinden, und in dem Vorgang zur Erhöhung der Lebensdauer und Vermeidung von Ermüdungserscheinungen werden Restdruckspannungen unmittelbar um die Öffnung 70 herum in die Wand 72 eingebracht. Die rohrförmige Mutter 86 wird durch die Zentrums-Öffnung in die Laufbuchse oder Buchse 66 geführt in geeigneter Ausrichtung zu dem Gewinde des Bolzenelementes 54. Als Ergebnis vollzieht sich die Gewindeeinrastung genau dort, wo sich die Gewinde 56 und 90 treffen, und der Zustand, dass sich die Gewinde über Kreuz treffen, wird verhindert. Die rohrförmige Mutter selbst besitzt eine hohe Scherfestigkeit. Diese wird noch verstärkt durch die Gegenwart der Laufbuchse oder Buchse 16 in der Öffnung 70.
Bezüglich zur 2 werden die Elemente 15 und 50 nicht eingebaut, wenn die Werkzeuge zur Kaltdehnung benutzt werden, um die Laufbuchse oder Buchse 16 in der Öffnung 70 zu installieren. Nach dieser Installation, wird die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 mit ihrem Basisteil 60 auf der Außenseite des Flansches angebracht. Unabhängig davon, wie die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 an der Außenseite des Flansches auf der Laufbuchse oder Buchse 16 befestigt ist. Ein Nutzen würde durch die Erfindung selbst dann erzielt, wenn die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 nicht an der Außenseite des Flansches befestigt wäre. Vergleicht man zum Beispiel 2 und 3, wo die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 mit ihrem Basisteil gegen die Flanschfläche 30 angebracht ist, ist die Verbindungsschraube bereit, die rohrförmige Mutter 86 aufzunehmen. Der Schaft 88 der rohrförmigen Mutter 86 wird durch die Öffnung 98 in die zweite Wand 76 eingeführt, und zwar von der zweiten Seite der zweiten Wand 76. Die rohrförmige Mutter 86 wird dann nach Innen bewegt, bis der Anfang ihres Gewindes 90 auf den Anfang des Gewindes 56 trifft. Dann wird die rohrförmige Mutter 86 so gedreht, dass ihr Gewinde 90 greift und sie ihren Weg entlang des Gewindes 56 zurücklegt. Das Drehen wird fortgesetzt, bis es zu einem festen Eingriff zwischen dem Bolzenelement 54 und dem rohrförmigen Mutternelement 86 kommt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Bolzenelement-Rückhaltevorrichtung 14 an ihrer Basis im festen Zusammenschluss mit der Flanschfläche 30. Die zweite Seite (innere Seite) der Wand 72 trifft gegen die erste Seite (Innenseite) der Wand 76. Die Wände 72 und 76 werden fest gegen einander angezogen, und das Bolzen-Element 54 und die rohrförmige Mutter 86 werden ebenfalls fest zusammen gezogen. Eine Verbindung von hoher Scherfestigkeit wird so hergestellt.
Es ist innerhalb des Rahmens der Erfindung, die rohrförmige Buchse 16 innerhalb einer Öffnung auch durch andere Möglichkeiten als der Kaltdehnung zu befestigen. Zum Beispiel kann das Loch mit einem Gewinde versehen werden und das hierzu passende Gegengewinde auf dem rohrförmigen Schaft angebracht werden. Damit kann der rohrförmige Schaft in die Gewindeöffnung geschraubt werden. Oder der rohrförmige Schaft könnte länger sein als die Öffnung, in die er eingefügt wird, so dass er ein Ende aufweist, das aus der hinteren Seite herausragt. Ist die Bolzenbefestigung 16 erst einmal in der Öffnung installiert, kann das vorspringende Endstück in der Weise aufgeweitet werden, dass die rohrtörmige Buchse sich mit der Wand oder einem anderem Werkstück verbindet. Auch kann die Bolzenbefestigung dieser Erfindung für ein weites Spektrum unterschiedlicher Werkstücke und Materialien benutzt werden. Sie kann bei Metall-Teilen, Verbundelementen, verschiedenen Strukturkunststoffen verwendet werden. Für den Fall einer Installation bei Verbundmaterialien (d.h. ohne Metall), muss die Kaltdehnung gesteuert werden, um örtlichen Schaden an dem umgebenden Verbundmaterial zu vermeiden.
Die dargestellten Ausführungsformen sind nur Beispiele der vorliegenden Erfindung und sind deshalb keine Begrenzung. Es ist verständlich, dass sich in der jeweiligen Struktur, den Materialien und Merkmalen viele Änderungen vornehmen lassen, ohne Geist und Umfang der Erfindung zu verlassen. Deshalb ist es meine Absicht, dass meine Patentrechte nicht auf die hier dargestellten und beschriebenen besonderen Ausführungsformen begrenzt werden, sondern im Licht der folgenden Ansprüche zu verstanden werden sollen.

Claims

Wandbolzenanordnung, umfassend: ein erstes Element (72), wie eine Wand, welches eine erste Seite, eine zweite, abgewandte Seite und eine kreisförmige erste Öffnung (70) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst: eine rohrförmige Buchse (16) innerhalb der kreisförmigen ersten Öffnung (70), wobei diese Buchse (16) eine Außenfläche aufweist, welche einen festen Sitz innerhalb der ersten kreisförmigen Öffnung (70) bewirkt, und eine Zentrums-Öffnung (32); einen Basis-Teil (20) an einem ersten Ende der Buchse (16), wobei der Basis-Teil eine zur ersten Seite des ersten Elementes (72) hin ausgerichtete erste Seite, und eine zweite, abgewandte Seite aufweist, eine Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14), welche aufweist: eine rohrförmige Seitenwand (48), ein geschlossenes Ende (50), eine offenes Ende (52) und eine Basis (60) am offenen Ende, welche die zweite Seite des Basis-Teils kontaktiert; ein Bolzen-Element (54) innerhalb der Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14), wobei dieses Bolzen-Element (54) aufweist: eine an dem geschlossenen Ende der Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14) fixierte erste Seite, und einen mit Außengewinde versehenen Körper (56), welcher sich von dem geschlossenen Ende aus zu dem offenen Ende hin erstreckt, wobei ein ringförmiger Raum (58) rings des mit Gewinde versehenen Körpers (56), zwischen diesem und der rohrförmigen Seitenwand (48) ausgebildet ist.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner umfasst: ein zweites Element (76), welches eine zu der zweiten Seite des ersten Elements hin ausgerichtete erste Seite aufweist, wobei das zweite Element eine zweite Öffnung (78) enthält, welche mit der Zentrums-Öffung (32) in der Buchse (16) axial ausgerichtet ist; und eine rohrförmige Mutter (86), welche einen rohrförmigen Schaft (88) aufweist, welche(r) sich im Gebrauch durch die öffnung (78) in dem zweiten Element (76) in den ringförmigen Raum (58) innerhalb der Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14) erstreckt, wobei der rohrförmige Schaft (88) enthält: eine Zentrums-Öffnung mit Innengewinde (90), welches dem Außengewinde (56) am Bolzen-Element (54) angepasst ist, wobei die rohrförmige Mutter einen Kopf (84) enthält, welcher im Gebrauch gegen das zweite Element (76) drückt, wenn die rohrförmige Mutter (86) in engen Eingriff mit dem mit Gewinde versehenen Körper des Bolzen-Elements (54) geschraubt wird.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Buchse (16) Teil einer Bolzen-Befestigung (12) ist, welche mit der Wand (72) verbunden werden kann, umfassend eine Bolzen-Aufnahme-Vorrichtung (18), welche den Basis-Teil (20) und einen Führungsvorrichtungs-Teil (26) aufweist, welcher von dem Basis-Teil (20) aus in eine zur rohrförmigen Buchse (16) entgegengesetzten Richtung vorsteht, wobei ein innerer Raum innerhalb dieses Führungsvorrichtungs-Teils (26) und wenigstens eine radiale Öffnung (62) in dem Führungsvorrichtungs-Teil sich von dem inneren Raum aus radial nach außen erstrecken; wobei die Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14) wenigstens einen radialen Vorsprung (4b) am offenen Ende aufweist, welcher derart dimensioniert ist, dass er in die radiale Öffnung in dem Führungsvorrichtungs-Teil (26) passt; wobei ein Rückhaltering (15) dazu geeignet ist, in den Führungsvorrichtungs-Teil (26) einzugreifen, wenn die Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14) sich in dem inneren Raum befindet, und wenn ihr radialer Vorsprung (46) sich in der radialen Öffnung (62) in dem Führungsvorrichtungs-Teil (26) befindet, wobei sich ein Teil des Rückhalte-Rings (15) über den radialen Vorsprung (46) erstreckt, um eine Bewegung der Bolzen-Element-Rückhaite-Vorrichtung (14) axial aus dem inneren Raum heraus, und des radialen Vorsprungs (46) aus der radialen Öffnung (62) heraus zu verhindern.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: wenigstens zwei radiale Öffnungen (62, 64) in dem Führungsvorrichtungs-Teil (26), welche vom inneren Raum aus radial auswärts führen, wobei sich die radialen Öffnungen auf diametral entgegengesetzten Seiten der Basis (20) befinden, wobei die Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14) an ihrem offenen Ende zwei radiale Vorsprünge (44, 46) aufweist, einen für jede der radialen Öffnungen (62, 64) in dem Führungsvorrichtungs-Teil, und wobei der Rückhalte-Ring (15) Teile aufweist, welche sich über beide radialen Vorsprünge (44, 46) erstrecken, um eine Bewegung der Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung axial aus dem inneren Raum heraus, und der radialen Vorsprünge aus den radialen Öffnungen heraus zu verhindern.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsvorrichtungs-Teil der Bolzen-Aufnahme-Vorrichtung eine sich radial auswärts öffnende Umfangs-Rille (40) enthält, in welcher der Rückhalte-Ring (15) aufgenommen ist.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet; dass die Bolzen-Element-Rückhalte- Vorrichtung (14) in Position sowohl längs von, wie quer zu den radialen Öffnungen in dem Führungsvorrichtungs-Teil an der Basis (20) gleitbar ist, um das Bolzen-Element (54) innerhalb der Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14) relativ zu der Zentrums-Öffnung des rohrförmigen Stammes (16) einstellbar zu befestigen.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsvorrichtungs-Teil vier Führungsvorrichtungs-Teil-Segmente (22, 24, 26, 28) umfasst, welche von dem Basis-Teil (20) aus vorstehen, wobei eine der radialen Öffnungen von und seitlich zwischen einem benachbarten ersten Paar von Führungsvorrichtungs-Teil-Segmenten gebildet wird, und die andere radiale Öffnung von und zwischen einem benachbarten zweiten Paar von Führungsvorrichtungs-Teil-Segmenten gebildet wird.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtungs-Teil-Segmente (22, 24, 26, 28) konkave Innenflächen aufweisen, welche im Wesentlichen von zylindrischer Krümmung sind, rings einer Achse ausgebildet, welche mit einer Zentrums-Linien-Ache zusammenfällt, welche sich durch den rohrförmigen Stamm erstreckt, und wobei die rohrförmige Seitenwand (48) der Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14) im Durchmesser etwas kleiner ist als der Zylinder, von welchem die Innenflächen der Führungsvorrichtungs-Teil-Segemente (22, 24, 26, 28) abgesondert sind.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Buchse (16) radial expandiert ist, um sie an der ersten Wand zu befestigen, und sie davor zu bewahren, gegenüber der Wand zu rotieren; und dass der Führungsvorrichtungs-Teil (22, 24, 26, 28) Führungsvorrichtungs-Teil-Segemente (22, 24, 26, 28) aufweist, welche rings eines inneren Raumes angeordnet sind, und wenigstens ein Paar radialer Rückhalte-Öffnungen (62, 64) in dem Führungsvorrichtungs-Teil begrenzen, welche sich von dem inneren Raum aus radial auswärts erstrecken; und dass die Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14) eine Mehrzahl radialer Vorsprünge (44, 46) an dem offenen Ende enthält, einen für jede radiale Rückhalte-Öffnung in dem Führungsvorrichtungs-Teil, wobei die radialen Vorsprünge derart dimensioniert sind, dass sie in die radialen Rückhalte-Öffnungen (62, 64) in dem Führungsvorrichtungs-Teil lose passen, wobei die Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14) innerhalb des Raumes innerhalb der Führungsvorrichtungs-Teil-Segmente (22, 24, 26, 28) der Bolzen-Befestigung (12) positioniert ist, wobei ihr offenes Ende in axialer Ausrichtung mit der Zentrums-Öffnung des rohrförmigen Stamms (16) nach unten weist, und wobei die radialen Vorsprünge innerhalb der radialen Öffnungen in dem Führungsvorrichtungs-Teil (26) angeordnet sind; und dass der Rückhalte-Ring (15) in die Führungsvorrichtungs-Teil-Segmente (22, 24, 26, 28) eingreift, und sich über den radialen Vorsprüngen (44, 46) erstreckt.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Verbinder-Anordnung ausbildet, wobei die Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung zu der Basis (20) an der rohrförmigen Buchse (16) hin, die Basis (20) an der Buchse zu der ersten Wand, der Kopf (84) an der rohrförmigen Mutter (86) zu der zweiten Wand (76), und die zweite Wand (76) zu der ersten Wand (72) gezogen wird.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Mutter (86) derart dimensioniert ist, dass sie eine Spielpassung mit der Zentrums-Öffnung (32) der Buchse (16) bewirkt.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Mutter (86) derart dimensioniert ist, dass sie eine Netto-Passung mit der Öffnung der Buchse bewirkt.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Basis-Teil (20) axiale Vorsprünge enthält, welche vom Basis-Teil aus in einer zu der Buchse (16) entgegengesetzten Richtung aus vorstehen, wobei die axialen Vorsprünge einen Zentrums-Platz an der zweiten Seite des Basis-Teils begrenzen, und radiale Öffnungen (62, 64) sich vom Zentrums-Platz aus radial auswärts erstrecken, wobei die Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14) an ihrem offenen Ende eine Mehrzahl von radialen Vorsprüngen (44, 46) enthält, wobei im Gebrauch die radialen Vorsprünge am offenen Ende der Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14) in radiale Öffnungen (62, 64) passen, welche von den axialen Vorsprüngen am Basis-Teil (20) begrenzt werden, und wobei die Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14) in Position an dem Basis-Teil (20) innerhalb von Begrenzungen, welche von den axialen Vorsprüngen an dem Flansch etabliert werden, bewegbar ist, wobei die axialen Vorsprünge an dem Basis-Teil (20) Rückhalte-Ring-Schlitze (36, 38, 40, 42) enthalten, und wobei die Verbinder-Anordnung einen Rückhalte-Ring (15) enthält, welcher in die Schlitze eingreift und über die Radial-Vorsprünge vorsteht, wodurch eine Axial-Bewegung der Bolzen-Element-Rückhalte-Vorrichtung (14) aus den durch die axialen Vorsprünge an dem Basis-Teil (20) etablierten Begrenzungen heraus blockiert wird.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Mutter (86) derart dimensioniert ist, dass sie eine Spielpassung mit der Zentrums-Öffnung der Buchse (16) bewirkt.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Mutter (86) derart dimensioniert ist, dass sie eine Netto-Passung mit der Öffnung der Buchse (16) bewirkt.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Buchse (16) in die kreisförmige Öffnung (70) in dem ersten Element (72) kaltexpandiert ist.
Wandbolzenanordnung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Buchse (16) zu einem solchen Ausmaß kalt-expandiert ist, dass sie Ermüdungs-Lebensdauer-verlängernde, verbleibende Kompressions-Spannungen in dem ersten Element (72) einführt, unmittelbar rings der Öffnung in dem ersten Element.