NL8003514A

NL8003514A - Bevestigingsorgaan uit twee delen en met verzonken kop.

Info

Publication number: NL8003514A
Application number: NL8003514A
Authority: NL
Original assignee: Huck Mfg Co
Priority date: 1979-07-13
Filing date: 1980-06-17
Publication date: 1981-01-15
Also published as: GB2053402B; US4324518A; FR2461143A1; IT1128122B; IT8049091A0; FR2461143B1; JPS5618116A; GB2053402A; ES8106591A1; BE884198A; CA1183028A; DE3025676A1; ES493184A0

Description

P & C j

LW 1936-32 Ned. dB/LvD

Bevestigingsorgaan uit twee delen en met verzonken kop.

t

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op bevestigings-organen uit twee delen en in het bijzonder op een verbeterd dergelijk bevestigingsorgaan met verzonken kop en bestemd voor belasting op 5 afschuiving.

Uit twee delen bestaande bevestigingsorganen met verzonken kop en bestemd voor afschuivingsbelasting hebben een pen met een afgeknot kegelvormige kop aan een einde van een langwerpige schacht die bestemd is te worden geplaatst in geschikt gevormde openingen in de te verbinden 10 werkstukken. Het schachtgedeelte van deze bevestigingsorganen is voorzien van een aantal grendelgroeven, die buiten de werkstukken uitsteken,van een afbreekbaar einddeel aan het einde van de schacht, dat normaal is voorzien van een aantal trekgroeven, en van een ring, welke bestemd is in de grendelgroeven te worden vastgeperst.

15 Deze bevestigingsorganen zijn bekend en bestemd om te worden aangebracht of vastgezet met een gereedschap, voorzien van een bekken-samenstel dat in ingrijping kan worden gebracht met de trekgroeven van het einddeel, en van een vastpers-aambeeld, dat in aangrijping wordt gebracht met de ring. Wanneer het gereedschap wordt bediend, oefenen de bekken 20 een trekkracht uit op de pen en brengt het aambeeld de reactiekracht over op de ring. Tijdens het begin of het eerste deel van de vastklembewerking, worden de werkstukken eerst naar elkaar toe getrokken en wordt de pen volledig in de openingen gebracht. Wanneer de relatieve vrije beweging tussen de pen en de ring is opgenomen, wordt door voortgaande trekwerking 25 van het gereedschap de trekkracht op de pen vergroot en daardoor ontstaat een toenemende reactiekracht op de ring. Wanneer deze krachten toenemen, perst het aambeeld de ring vast in de buitenste grendelgroeven van de pen, t , waardoor een eerste klem- of grendelwerking ontstaat tussen deze delen en elke verdere relatieve vrije beweging tussen de pen en de ring wordt 30 belet. Daarna veroorzaakt het voortgaande vastpersen van de ring een axiale verlenging daarvan, waardoor het andere einde van de ring een klemkracht uitoefent op het werkstuk, zodat de pen onder een grotere trekbelasting. wordt gebracht. Deze grotere penbelasting door rek van de ring wordt gewoonlijk secundaire klembelasting genoemd. Bij het vastzetten 35 van het bevestigingsorgaan wordt dus de voorgevormde kop aan de pen onderworpen aan de gecombineerde belasting van de werking van het gereedschap en de secundaire klembelasting.

Een aantal factoren beïnvloeden de werkelijke grootte van deze gecombineerde belastingskrachten, waarvan er een aantal ook rechtstreeks 40 de sterkte beïnvloeden van het aangebrachte bevestigingsorgaan, bijvoorbeeld 8003514 <**· - 2 - de hardheid van de ring. In toepassingen, waarbij vrij grote sterkte nodig is, is het gewenst een zo hard mogelijke ring te gebruiken, teneinde de klemkracht cp de werkstukken te vergroten en ook de ver-moeings-levensduur en de treksterkte te verbeteren. Vïanneer echter de 5 hardheid van de ring toeneemt wordt ook de vereiste aanbrengkracht groter, waardoor een grotere belasting ontstaat op het bevestigings-orgaan en op de voorgevormde kop. Wanneer de hardheid van de ring toeneemt kunnen deze gecombineerde krachten de berekende kopsterkte van de pen overschrijden, waardoor een gedeeltelijk meegeven van de 10 kop optreedt en een verslechtering van de sterkte van de verkregen verbinding. Deze verslechtering wordt zichtbaar door hol gaan staan of kuilvorming van het overigens platte vlak van de penkop. Dit treedt het meeste op bij het bevestigen van bevestigingsorganen voor afschuivings-belasting, die een vrij kleine kop ten opzichte van de pendiameter hebben.

15 De afmeting van de .kop betekent dus een beperkende factor voor de maximale ringhardheid die tezamen daarmee kan worden gebruikt en beperkt daardoor de treksterkte en de klemkrachten welke kunnen worden verkregen.

Het is niet praktisch of economisch gewenst om bevestigingsorganen te vervaardigen met verschillende maten van de voorgevormde koppen bij de 20 zelfde nominale steeldiameter, met het oog op verschillende ringhardheid, daarvoor elke kopmaat dan andere gaten zouden moeten worden aangebracht in de werkstukken, waarvoor weer andere gereedschappen voor het maken van deze gaten nodig zijn, teneinde de juiste maat te verkrijgen van de verzonken opening.

25 De uitvinding verschaft nu een verbeterd bevestigingsorgaan met een verhoogd kopgedeelte waarvan de afmetingen evenredig zijn met de verwachte piekbelasting bij het aanbrengen, als gevolg van de belasting van het gereedschap, zowel als van de secundaire klembelasting, en evenredig met de relatieve af schuif sterkte en de diameter van de pen, waardoor ... 30 het hol gaan staan van de kop bij het aanbrengen sterk wordt verminderd of opgeheven en een bevestigingsorgaan ontstaat met een vrijwel vlakke verzonken kop na het aanbrengen. Verder ontstaat door het verhoogde kopgedeelte een pen met een kop met een grotere afschuifsterkte, waardoor ringen kunnen worden gebruikt met een grotere hardheid, waardoor weer 35 een bevestiging ontstaat met grotere treksterkte, terwijl de bestaande standaard gereedschappen voor het aanbrengen van de gaten kunnen worden gebruikt. Doordat het minder vaak voorkomt dat koppen moeten worden afgekeurd, ontstaan ook kostenbesparingen door minder materiaalgebruik en minder arbeid van het verwijderen en het opnieuw aanbrengen wanneer 40 bevestigingsorganen worden afgekeurd.

8003514 - 3 -

Verder kan de kop volgens de uitvinding een positieve aanwijzing geven dat een bevestigingsorgaan juist is aangebracht. In het bijzonder zal, daar de afmetingen van het verhoogde oppervlakdeel van de kop zodanig kunnen worden geregeld dat een bepaalde belasting nodig is om 5 dit verhoogde oppervlakdeel vlak te maken, de mate van vlakheid evenredig zijn met deze belasting en ook met de klemkracht, waaraan de werkstukken worden onderworpen tijdens de secundaire klembelasting. Een onvoldoende vlakheid van de kop geeft daarom een aanwijzing dat de klemming of belasting van de werkstukken onvoldoende is, waardoor voortijdige breuk door vermoeiing 10 kan optreden, terwijl een te grote vlakheid, d.w.z. een holle vorm aangeeft, dat de belasting te groot is geweest en mogelijk de werkstukken zijn beschadigd in het gebied rondom de verbinding, waardoor een verminderde treksterkte is ontstaan door beschadiging van de. kop.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand 15 van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld van het bevestigingsorgaan volgens de uitvinding is weergegeven.

Pig. 1 is een langsdoorsnede door een bevestigingsorgaan uit twee delen met verzonken kop, volgens de uitvinding vóór het vastklemmen.

Fig. 2 is een bovenaanzicht op het buitenvlak van de voorgevormde kop 20 volgens fig. 1.

Fig. 3 toont overeenkomstig fig. 1 het bevestigingsorgaan nadat het is vastgezet.

Het bevestigingsorgaan 10 volgens fig. 1 heeft een pen 12, die is gestoken door voorbereide, op een lijn liggende openingen 14 en 16 25 in werkstukken 18 en 20, en een ring 22, die op de pen is gestoken met het oog op het vastzetten.

De pen 12 heeft een schacht 24 met een nominale diameter en met een kop 26 aan een einde, een afbreekbaar einddeel 28 aan het andere einde, een aantal ringvormige grendelgroeven 30 tussen de kop 26 en het einddeel 30 28, en een breekgroef 32, aangebracht tussen de grendelgroeven 30 en het einddeel 28.

De voorgevormde kop 26 heeft een in hoofdzaak kegelvormige zijwand 34, die is bestemd om aan te liggen tegen het overeenkomstig gevormde verzonken wanddeel 36 van de opening 14, waarbij deze kop een 35 tophoek ó‘heeft van ongeveer 100°. De buitenrand van het verzonken deel 36 heeft een diameter A, die gewoonlijk de theoretische kopdiameter wordt genoemd. Het naar buiten gekeerde oppervlak van de kop 26 wordt begrensd door een in hoofdzaak vlak, verhoogd centraal deel 38, dat op een afstand H ligt boven een vlak, dat wordt bepaald door het buitenvlak 41 van het 40 werkstuk 18, en het verhoogde deel heeft een diameter D,.

800 3 5 14 "tfc - 4 -

Een ringvormig, afgeschuind of licht hellend oppervlakdeel 40 omgeeft het verhoogde deel 38 en verloopt tussen de omtrek van het deel 38 en de omtreksrand 42 van de kop 26.

Zoals is weergegeven heeft de kop 26 een totale axiale hoogte 5 T die wordt gemeten tussen ongeveer het snijpunt van de zijwand 34 met het steelgedeelte 20 en het verhoogde oppervlakdeel 38, waarbij deze hoogte gelijk is aan de som van de afmeting L,gemeten tussen het snijpunt van de zijwand 34 met het steeldeel 20,en het oppervlak 41 van het werkstuk 18, en van de afmeting H.

10 Zoals reeds is gezegd, worden de met een trekgereedschap aan te brengen beveatigingsorganen onderworpen aan een trekbelasting bij het aanbrengen, die groter kan zijn dan de berekende afschuifsterkte van de kop, door de gecombineerde krachten van het trekgereedschap en de secundaire klembelasting, in het bijzonder wanneer deze bevestigings-15 organen zijn bestemd voor afschuifbelasting in tegenstelling tot die welke zijn bestemd voor trekbelasting. Bij de bevestigingsorganen met een kop met een bekend buitenvlak, kan deze trekbelasting een te grote vervorming van de kop veroorzaken. Teneinde deze vervorming te verminderen is het nodig geweest zachtere ringen te gebruiken dan overigens 20 gewenst is, met het oog op het verkleinen van de secundaire klembelasting. Bij gebruik van de zachtere ringen gaat de treksterkte van het aangebrachte bevestigingsorgaan achteruit.

Met de uitvinding is het nu mogelijk ringen te gebruiken met grotere hardheid, door de pen te voorzien van een kop met een grotere 25 totale hoogte, waardoor de afschuifspanning in de kop wordt verminderd die optreedt bij de grotere trekbelasting bij het aanbrengen. Verder is de afmeting H van het verhoogde oppervlakdeel 38 recht evenredig met het verschil tussen de aanbrengbelasting en de gewenste maximale sterkte van de kop, zodat wanneer de secundaire klembelasting, bij het aanbrengen 30 van het bevestigingsorgaan toeneemt tot het gewenste maximum, de kop meegeeft, waardoor de secundaire klembelasting niet verder toeneemt en het verhoogde oppervlakdeel 38 wordt vervormd naar het oppervlak 40, waardoor een vrijwel vlakke kop aan het aangebrachte bevestigingsorgaan ontstaat.

35 Voor een willekeurige pen-diameter kan deze afmeting H worden berekend uit de volgende formule: 40 8003514 - 5 - waarin :

Pp = De verwachte piekbelasting bij het aanbrengen,

Pp = De maximaal gewenste kopsterkte, en A = De theoretische kopdiameter van het bevestiginsorgaan.

5 Voor het verkrijgen van het volle voordeel van de vergrote axiale koplengte en voor het vergemakkelijken van de vorming van een vrijwel vlak buitenvlak van het aangebrachte bevestigingsorgaan, verdient het de voorkeur om de diameter D van het verhoogde oppervlakdeel ongeveer gelijk te maken aan de nominale diameter d van de pen.

10 De kleine vergroting van de axiale koplengte doet de totale afschuifsterkte van de kop toenemen en verder ook de belasting waaraan de pen kan worden onderworpen voordat het materiaal gaat meegeven.

Wanneer eenmaal de belasting bij het aanbrengen, bestaande uit het gecombineerde effect van de trekwerking van het gereedschap en de 15 secundaire klemwerking, toeneemt tot een voldoende grootte, begint de penkop mee te geven of plastisch te vervormen, waardoor het verhoogde oppervlakdeel wordt getrokken naar het vlak van het oppervlak 41 van het werkstuk 18.

Wanneer de kop 26 meegeeft is daarvan echter het effect, 20 dat de secundaire klembelasting'iets afneemt, waardoor op zijn beurt weer de totale aanbrengbelasting op de penkop wordt verminderd tot een punt waarbij de aanbrengbelasting kleiner is dan de belasting die nodig is om’.het meegeven te veroorzaken.

Bij een bekend bevestigingsorgaan met een verzonken kop, bestemd 25 voor afschuiving, wordt het afschuifoppervlak, waarover de belasting wordt verdeeld, wanneer.de meegeefsterkte van de kop wordt overschreden bij een piek van de aanbrengbelasting,kleiner door het hol gaan staan van de kop. Daar verder het totale afschuifoppervlak kleiner is dan volgens de uitvinding, vindt het meegeven plaatst bij een lagere belasting 30 en is verder een grotere vervorming nodig voor het verminderen van de belasting tot een kleinere waarde, waarvan het resultaat is een sterke holvorming en daardoor een belangrijke verkleining van de afschuifsterkte van de kop bij een piek in de aanbrengbelasting.

Met het vergrote afschuifoppervlak door het verhoogde oppervlak-35 deel volgens de uitvinding is de waarde, waarbij meegeven optreedt, zoals is weergegeven in fig. 2, voldoende vergroot, zodat de grootte van de kopvervorming, die nodig is voor het verkleinen van de belasting tot een punt, waarbij de spanning in de kop lager is dan de meegeefspanningf belangrijk kleiner is geworden. De afmetingen van het verhoogde oppervlak-40 deel worden dus zodanig evenredig gemaakt met de belasting, dat bij de 8003514 - 6 -y» aanbrengbelasting de meegeefsterkte van de kop kan worden overschreden, waarbij een blijvende vervorming daarvan optreedt, waardoor het verhoogde oppervlakdeel axiaal wordt verplaatst naar de werkstukken, waardoor het anders optredende holvormingseffect niet optreedt en een vrijwel plat 5 oppervlak wordt verkregen van de verzonken kop, in hoofdzaak in het zelfde vlak als het werkstukoppervlak. De axiale lengte van de kop blijft dus behouden, waardoor een afschuifsterkte is verkregen, die verenigbaar is met en een bevestigde verbinding mogelijk maakt met een treksterkte, die tenminste gelijk is aan de minimaal gewenste treksterkte. 10 De vereiste axiale lengte van het bevestigingsorgaan in vastgezette toestand kan dan ongeveer worden bepaald met de volgende formule:

PD

L = , Waarin fgu gelijk is aan de gespecificeerde afschuifsterkte su van hét penmateriaal.

^ Opgemerkt wordt dat de kop volgens de uitvinding niet alleen, toelaat ringen te gebruiken van grotere hardheid bij een bepaalde maat kop, waardoor een bevestigde verbinding ontstaat met een grotere treksterkte en een verbeterde en bestuurde vastklemming van de werkstukken, maar dat door de vermindering van de hoogte van het verhoogde oppervlak-20 deel een zichtbaar bewijs ontstaat, dat de gewenste klemkracht op de werkstukken is verkregen.

25 8003514

Claims

1. Bevestigingsorgaan uit twee delen, bestemd voor afschuivings-belasting, voor het met elkaar verbinden van een aantal werkstukken, welk bevestigingsorgaan bestaat uit een pen met een voorgevormde kop aan een einde, een schacht met een aantal grendelgroeven, en een ring, 5 bestemd om te worden vastgeperst in grendelingrijping met de grendelgroeven, welke voorgevormde kop een zijwand heeft, met een in hoofdzaak . kegelvormig deel, bestemd on te worden opgenomen in een voorbereide verzonken opening in een der werkstukken, welke opening een overeenkomstig kegelvormig deel heeft, gekenmerkt door een centraal gelegen,ver-10 hoogd en axiaal naar buiten stekend oppervlakdeel 38 van de kop,met een ringvormig afgeschuind, radiaal naar buiten verlopend oppervlakdeel 40 rondom het verhoogde oppervlakdeel 38, welk afgeschuinde deel de zijwand 42 van de kop snijdt, welke snijlijn is bestemd om te worden geplaatst ongeveer in het buitenvlak van een der werkstukken, waarbij 15 het verhoogde oppervlakdeel 38 axiaal buiten dit werkstukvlak ligt op een afstand, die evenredig is met de schuifsterkte van het penmateriaal en met het verschil tussen de verwachte aanbrengbelasting en de gewenste belastingsterkte van de kop, zodanig, dat het verhoogde oppervlakdeel vermijdt, dathet kopvlak hol gaat staan door de aanbrengbe-20 lasting.

2. Bevestigingsorgaan volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het verhoogde oppervlakdeel 38 een diameter (D) heeft, die ongeveer gelijk is aan de nominale diameter (d) van de penschacht.

3. Bevestigingsorgaan volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat 25 het verhoogde oppervlakdeel 38 een axiale afstand (H) heeft tot het vlak van de snijlijn van het kopvlak met de zijwand 42, waarbij i P - P „ _ P D A-d „ ^ α V PP , 2 2Q Waarin Pp = Verwachte piekaanbrengbelasting PQ = Gewenste kopsterkte van het bevestigingsorgaan bij het aanbrengen. A = Theoretische snijlijndiameter d = Nominale penschachtdiameter 35 α = Tophoek van de kopzijwand.

4. Bevestigingsorgaan volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de voorgevormde kop een axiale afmeting (L) heeft, nadat het bevestigingsorgaan is aangebracht, waarbij L ongeveer gelijk is aan: 8003514 \ - 8 - PD , waarin f de gespecificeerde minimale afschuifsterkte van het su penmateriaal is, waarbij L wordt gemeten tussen het snijlijnvlak van de kopzijwand met de schacht, en het buitenvlak van de kop.

5. Bevestigingsorgaan volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het verhoogde oppervlakdeel 38 evenredig is met het verschil tussen de verwachte aanbrengbelasting en de gewenste kopsterkte, zodanig dat na het vastzetten van het bevestigingsorgaan het verhoogde oppervlakdeel ongeveer in het zelfde vlak ligt als het 10 buitenvlak van het werkstuk, wanneer het bevestigingsorgaan bij het aanbrengen is onderworpen aan een aanbrengbelasting van een bepaalde minimale grootte.

6. Bevestigingsorgaan volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de kop meegeeft bij het aanbrengen van het bevestigingsorgaan, 15 waardoor de op de werkstukken uitgeoefende klemkracht wordt beperkt tot een waarde die niet groter is dan een bepaald maximum.

7. Bevestigingsorgaan uit twee delen, bestemd voor afschuif-belasting, voor het aan elkaar bevestigen van een aantal werkstukken, voorzien van een pen met een voorgevormde kop aan een einde, een 20 schachtgedeelte met een aantal grendelgroeven, en een ring, bestemd om te worden vastgeperst in grendelingrijping met de grendelgroeven, ' waarbij de voorgevormde kop een zijwand heeft met een in hoofdzaak kegelvormig deel, bestemd om te worden opgenomen in een overeenkomstig gevormd deel van een voorbereide verzonken opening in een der werk- 25 stukken, gekenmerkt door een centraal gelegen, verhoogd en axiaal naar buiten stekend oppervlakdeel 38, dat een diameter heeft, ongeveer gelijk aan de nominale diameter van het schachtdeel en een axiale afmeting, ongeveer gelijk aan H, gemeten van het buitenvlak van hét genoemde werkstuk, waarbij H =/PP — PD \ fA - άΛ (Cot a V

30 V ) l2 J v v . voor het vastzetten van het bevestigingsorgaan, zodanig dat bij het onderwerpen van het bevestigingsorgaan aan de aanbrengbelasting, het hol gaan staan van de voorgevormde kop vrijwel wordt vaan eden, waarbij Pp = Verwachte piekaanbrengbelasting.

35 PQ = Gewenste kopsterkte van het bevestigingsorgaan bij het aanbrengen A = Theoretische kopdiameter in het snijlijnvlak d = Nominale pen-schachtdiameter α = Tophoek van de kopzijwand. 3003514 - 9 -

8. Bevestigingsorgaan volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de voorgevormde kop een axiale afmeting (L) heeft nadat het bevestigings- orgaan is vastgezet, waarbij L ongeveer gelijk is aan PQ , waarin f df"~ su gelijk is aan de gespecificeerde minimale su 5 afschuifsterkte van hetpenmateriaal en L de afstand is tussen het vlak van de snijlijn tussen de zijwand en de kop van het bevestigingsorgaan, en het genoemde buitenvlak.

9. Bevestigingsorgaan volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat h'et verhoogde oppervlakdeel 38 evenredig is met het verschil 10 tussen de verwachte aanbrengbelasting en de gewenste kopsterkte, zodanig dat na het vastzetten van het bevestigingsorgaan het verhoogde oppervlakdeel ongeveer in het zelfde vlak ligt als het buitenvlak van het werkstuk wanneer het bevestigingsorgaan bij het aanbrengen is onderworpen aan een belasting die tenminste gelijk is aan een bepaald minimum. 15 80 0 3 5 14