DE2414040A1

DE2414040A1 - Verbindungseinrichtung und verfahren zu deren zusammenbau

Info

Publication number: DE2414040A1
Application number: DE19742414040
Authority: DE
Inventors: Warren F Dahl
Original assignee: Standard Pressed Steel Co
Current assignee: SPS Technologies LLC
Priority date: 1973-03-26
Filing date: 1974-03-22
Publication date: 1974-10-10
Also published as: GB1455176A; BR7402298D0; CA1000081A; FR2291399B1; AU6706374A; FR2291399A1; JPS49127063A

Description

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DmI-I---: .^ -r-l-^kot 22. März

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standard pressed steel co.

Jenkintown, Pa. 19046, USA

Verbindungseinrichtung und Verfahren zu deren
Zusammenbau

Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung mit mehreren nebeneinander angeordneten, zueinander fluchtende
Bohrungen aufweisende TJerkstücken und nit einer vorgespannten Befestigungseinrichtung sowie ein Verfahren zum Zusammenbau der Verbindungseinrichtung. Insbesondere betrifft
die Erfindung eine Verb indunaseinrich bung, bei v/elcher die miteinander verbundenen Teile unter einer Vorspannung stehen.

In gewissen Anwendungsfällen ist es erv/ünscht/ eine Verbindung mit einer bleibenden hohen Zug- oder Spannkraft
vorzuspannen. Wenn eine solche dauernde Zugkraft, die
nachfolgend als Vorspannung bezeichnet v/erden soll, in eine Verbindung eingeleitet wird, dann entsteht eine Verbindung mit einer großen Dauerfestigkeit, bei welcher die Elemente ferner fest zusammengehalten v/erden. Au Per dem ist es

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bekannt geworden, daß vorgespannte Verhinderen größeren, periodisch auftretenden Zugbeanspruchungen ausgesetzt werden können als gleiche Verbindungen, die nicht vorgespannt sind.

Ein bekanntes Verfahren zur Vorspannung einer Verbindungseinrichtungbesteht darin, daß in eine Mutter und einen Gewindebolzen ein Drehmoment bestirnter Größe eingeleitet wird. Die Größe der durch dieses Verfahren erzielbaren Vorspann una ist von der Größe des eingeleiteten Momentes abhängig. Der Grad der Vorspannung kann jedoch nicht genau eingestellt werden, weil das Verhältnis zwischen dem Drehmoment und der Vorspannung nicht immer linear verläuft oder vorhersehbar ist. Daß ist zum Teil durch die Reibungskräfte zwischen der* Gewindebolzen und der Mutter und zum Teil durch die Reibungskräfte zwischen der Mutter und/oder dem Bolzenkopf und der Fläche des Werkstückes bedingt. Außerdem müssen unzumutbar hohe Momente aufgebracht werden, um eine große Vorspannung zu erzielen.

Ein anderes bekanntes Verfahren zur Herstellung einer vorgespannten Verbindungseinrichtung schlägt die Verwendung einer Befestigungseinrichtung vor, wie z.3. eines Verriegelungsbolzens, wie er in der US-PS 2 531 043 beschrieben ist, und hohe Scherkräfte aufnehmende Nieten, wie sie z.B. in der ÜS^PS 2 355 530 beschrieben sind. Während durch das Verriegelungsbolzensystem in vielen Anwendungsfällen eine dauernde, vorherbestimmbare hohe Vorspannung erzielt werden kann, besteht der Nachteil dieser Vorrichtung darin, daß das Bolzenende abgebrochen und als Abfall weggeworfen wird. Wenn 3olzen mit einem großen Durchmesser oder teure

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Legierungen verwendet werden, dann verursacht ein Verriegelungsbolzensystem als Befestigungseinrichtung unnötig hohe Unkosten. Die aus den hohe Scherkräfte aufnehmenden Mieter gebildete Befestigunaseinrichtung erfordert den Einsatz eines Niethammers und außerdem können diese Befestigungen nur relativ niedrige Vorspannkräfte in der Verbindunaseinrichtung entwickeln.

Ein weiteres Verfahren zur Erzielung einer kontrollierten gleichmäßigen Vorspannung in einer Verbindungseinrichtung ist durch die US-PS 3 421 562 bekannt geworder.. Das Verfahren schlägt die Vervrendung eines Bolzens und einer eingesenkten Mutter vor, und der Bolzen weist an seinem freien Ende umlaufende Nuten auf. Einige dieser Nuten bilden ein Schraubengewinde, und die übrigen Nuten sorgen für eine drehfeste Verriegelungseinrichtung der Vorrichtung. Die Mutter ist mit einer Innenbohrung ausgestattet, die an ihrer Innenfläche ein sich über einen Teil ihrer Länge erstreckendes Gewinde aufweist und wird auf den Bolzen aufgeschraubt, wobei der gewindelose, eingesenkte Teil an das Werkstück angrenzt. Nachdem die Mutter mit einem relativ kleinen Dreh moment auf dem Bolzen angezogen ist, wird das gewindelose, eingesenkte Teil in die Verriegelungsnuten gedruckt. Durch die Druckkraft wird eine Verlängerung dieses Teiles der Mutter bewirkt, und da die Mutter durch den Eingriff des Gewindeteils der Mutterbohrung mit dem Gewindebolzen relativ zum Bolzen festgelegt ist, bewirkt die Verlängerung der Mutter, daß sich der Bolzen ebenfalls verlängert. Durch diese Verlängerung wird in dem Bolzen eine Zugspannung ausgeübt, die zusammen mit der durch das anfänglich aufgebrachte Drehmoment erzeugten Spannung bewirkt, daß die Verbindunqseinrichtung vorgespannt ist.

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Obwohl durch den Zusammenbau dieser Teile eine Verbindung?;-einrichtuna mit einer hohen Vorspannung geschaffen werden kann, ergibt sich keine zufriedenstellende Verbindungseinrichtung, da gewisse Nachteile auftreten. Sin Nachteil ist durch die hohen Herstellunaskosten bedingt, da eine besondere Mutter hergestellt werden muß, die einen mit einem Standardinnengewinde versehenen Teil und eine eingesenkte Bohrung aufweisen muß, deren Innenfläche glatt sein nuß, so daß zusätzliche Arbeitsvorgänge erforderlich sind. Außerdem kann der Fehler gegenüber einer gewünschten bestimmten Vorspannung bei der Verwendunc der Eefentigunaseinrichtung gemäß der vorgenannter. US-PS 3 421 562 erheblich größer sein als der Fehler, der aegenüber einer gewünschten bestimmten Vorspannung bei der Verwendung einer Befestigungseinrichtung gemäß der Erfindung auftritt. Die vorbekannte Befestigungseinrichtung läßt sich daher nicht vorteilhaft anwenden, wenn ein hoher Genauigkeitsgrad bei der Einstellung einer bestimmten Vorspannung erwünscht ist.

Die Erfindung ist deshalb darauf gerichtet, eine verbesserte Befestigungseinrichtung für eine voroespannte Verbindungseinrichtung zu schaffen, bei welcher die vorgenannten IIachteile nicht auftreten. Dabei soll sich die Vorspannung der zusammengesetzten Befestigunasexnrichtung bleibend genau einstellen lassen.

Die Erfindung ist ferner darauf gerichtet, eine relativ einfach und preiswerte Einrichtung zur Vorspannung einer Verbindungseinrichtung zu schaffen, die preiswert hergestellt und leicht zusammengebaut werden kann.

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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der'Erfindung ist ein Befestigungselement, wie z.3. ein Bolzen mit einen an einem Ende angeordneten Kopf und einem Schaft vorgesehen/ der sich durch fluchtende Bohrunaen mehrerer iriteinander zu verbindender Werkstücke erstreckt und gegenüber der freien Fläche des äußersten Werkstückes vorsteht. Wenigstens der über die Fläche des Werkstückes vorstehende Teil des Schaftes v/eist eine ungleichmäßig ausgebildete Oberfläche auf, die z.B. von schraubenförmirr verlaufenden Gewindegängen, ringförmigen Verriegeluncrsnuten, einer gerändelten Fläche oder einer Kombination dieser Profilierungeri eebildet werden kann, und bei einem bevorzugten Ausführunesbeispiel wird diese Profilierung von einem herkömmlichen Gewinde gebildet, das unmittelbar am Schaftende angeordnet ist. Auf den vorstehenden Teil des Schaftes ist ein mit einer Innenbohrur.g versehener Bundring gelagert, wobei die Innenfläche der Bohrung zunächst glatt ausgebildet ist, und auf das Gewindeteil des Schaftes ist ein entfernbares Spannteil, wie z.B. ein mit einem Innengewinde versehener Lochdorn, aufgeschraubt, der die Verbindungseinrichtung zusammenzieht und jegliches freie Spiel in der Verbindungseinrichtung beseitigt. Der Bundring wird dann an mehreren auf de^rn Umfang verteilben Stellen mittels eines Verformungswerkzeuges radial nach innen verformt, so daß die zunächst glatte Fläche der Innenbohrung an die ungleichmäßig ausgebildete Fläche des Bolzenschaftes angepaßt wird. Nachdem die anfängliche radiale Verformung ausgeführt ist, bewirkt eine weitere Aufbringung der radialen Verforirungskraft eine axiale Verlängerung des Bundringes, welcher sich an der freien Fläche des 'ierkstükkes an dem Lochdorn abstützt, so daß eine axiale Verlängerung des Bolzens und dadurch eine Vorspannung der Vsrbindungseinrichtung bewirkt wird. Anschließend wird der Loch-

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dorn entfernt, und der Bundrina verbleibt in seiner auf dem Bolzenschaft festgelegten Stelluna, weil sich die ungleichmäßig ausaestaltete Oberfläche des Bolzenschaftes mit der deformierten Innenwanduncr der Bohrung des Buncringes im Eingriff befindet.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigen-:

Fig.l eine teilweise geschnittene Ansicht der erfindungsgemäßen Befestigung- und Verbindung ein richtung während einer ersten Zusanmenbaustufe;

Fig.2 eine Ansicht ähnlich der Fig.l, in welcher die erfindungsgenäße Befestigunas- und Verbindunaseinrichrichtung in einer mittleren Zusamirienbaustufe gezeigt ist?

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der Fig.l und 2, in welcher die erfindungscenäße Befestigungs- und Verbindungseinrichtung in dem endgültig zusammengebauten Zustand dargestellt ist, und

Fig.4 eine perspektivische Ansicht, in welcher das Znde der erfindunrrsc-enäßen Befestigungseinrichtung nach dem Zusammenbau gezeigt ist.

In der Fig.l der Zeichnung ist eine Verbindunaseinrichtung 10 in einer Zusanrnienbaustelluncr gezeigt,die die erfindungsgeiaäße Befestigungseinrichtuncr einniirimt, bevor die Spannkräfte auf die Einrichtung ausgeübt v/erden. Die Verbindungseinrichtung 10 dient zur Verbindung zweier 'Werkstücke, z.B. zweier Platten 12 und 14, die mit ihren Flächen geaenainander gelegt sind. Die Werkstücke 12 und 14 weisen im wesentlichen fluchtend zueinander angeordnete, gewindefreie Durchgangsbohrungen oder Durchgangslöcher 15 bzw. is auf, durch

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welche der Schaft 18 eines Befestigunqsteiles oder Bolzens 20 hindurchgreift. Der Befestigunasbolzen 20 ist au einem Ende mit einem Kopf 22 ausaestattet, welcher einen arößeren Durchmesser als der Schaft 18 und die Durchgangsbohrunq 15 aufweist, so daß eine tragende Klemmfläche 24 gebildet wird, die gegen die Außenfläche des Werkstückes 12 anliegt.

Die axiale Länge des Schaftes 18 des x3olzens 20 ist qrößer als die Stärke der I'Terkstücke 12 und 14, so daß das Endteil 26 des Schaftes 18 über die freie Fläche 2 8 der, Werkstückes 14 hinausragt. Das vorstehende Endteil 26 des Bolzenschaftes 18 v/eist ein mittleres Segment mit einer unregelmäßig ausgestalteten äußeren Fläche 32 auf, die als Eingriffsfläche dient. Die Eingriffsfläche 32 kann jede beliebige Ausgestaltung haben, wie z.B. ein herkömmliches Schraubengewinde, ringförmige Eingriffnuten, eine gerändelte Oberfläche oder irgendeine andere unregelmäßige Oberflächenausgestaltung, die eine Eingriffsfläche bildet, wenn ein Ringteil radial nach innen deformiert wird, so daß das Material des Rinaes nach innen in einen Eingriff mit der unregelmäßigen Eingriffsfläche 32 fließt.

Der Bolzenschaft 18 weist ferner ein äußeres Lncsegment 34 auf, das mit einem Gewinde 36 ausgestattet ist, und mit einem Lochdorn 38 mit einem Innengewinde im Eingriff steht, wobei der Lochdorn 38 dazu benutzt wird, die Verbindungseinrichtung 10 zusammenzuziehen und auf die Verbindungseinrichtung eine leichte Vorspannung auszuüben, die ausreichend ist, utu jegliches Spiel in der Verbindung auszuschalten. Das Gewinde 36, das sich nach dem Zusammenziehen der Verbindunqseinrichtung über die freie Fläche des Bundringes 40 hinaus erstreckt, braucht nur solang ausgeführt zu werden, daß ein Eingriff mit den Lochdorn 38 erzielt wird. Es

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brauchen daher maxipal hur drei volle Gewindegänge vorgesehen sein.

Die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung IO macht sich die Technik des Verbiegens eines Bundringes 40 zunutze, um auf die Verbindung eine bestimmte Vorspannung auszuüben. Der zur Anpressung dienende Rina 40 grenzt an die freie Fläche 28 des Nerkstückes 14 im Bereich des mittleren Segmentes 30 des vorstehenden Lndteiles 26 des Schaftes 18 an. Vorzugsweise weist der zur Anpressung dienende Ring 40 einen Ringkörper 42 auf, der anfänglich eine innere Bohrung 44 mit einer glatten Fläche besitzt, die sich über einen wesentlichen Teil der axialen Läncre des Rinakörpers erstreckt, und der Ringkörper kann an seiner Stirn-seite 48 mit einer eingesenkten Bohrung 46 ausgestattet sein, wobei die Stirnseite 48 gegen die freie Fläche 28 des Werkstückes 14 anliegt. Die Mantelfläche des Bundringes 40 weist ein rippenartiges Segment 50 mit einem maximalen Durchmesser auf, das sich im wesentlichen üb'er die gleiche Länge erstreckt wie die eingesenkte Bohrung 46. Das rippenartige Segment 50 geht in ein mittleres, stufenförmig versetztes Teil 52 über, das einen etwas kleineren Durchmesser als der Durchmesser des rippenartigen Segmentes 50 aufweist, und der Ringkörper 42 läuft in ein weiteres stufenförmig versetztes Teil 54 mit einem Durchmesser aus, der etwas kleiner ist als der Durchmesser des mittleren Teiles 52.

Beim Zusammenbau der er fin dungs aemr'ßen Verbindungseinrichtung 10 werden der Bolzen 20 durch die fluchtenden Durchgangsbohrungen 15 und 16 der Werkstücke 12 und 14 eingeführt und der Bundring 40 a\.~ den vorstehenden Teil 26

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des Schaftes 18 aufgesetzt, und dann wird die Verbindung zusammengezogen, damit jegliches freie Spiel beseitigt und eine geringe Vorspannung aufgebracht wird. Bei dem beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Einrichtung zum Zusammen spann en der Verbindun^seinrichtung aus einem mit einem Innengewinde versehenen Lochdorn 38, der einen Teil eines Verformungsv/erkzeuges 56 bildet und auf das Gewindeteil 36 des Schaftes 18 gerade sowait aufgeschraubt ist, daß er eine geringe Vorspannung auf die Verbindungseinrichtung ausübt und ein freies Spiel beseitigt. Es sei jedoch ausdrücklich darauf hinaewiesen, daß jegliche andere entfernbare Einrichtung, z.B. ein federbelasteter Klemmring oder irgendeine andere Einrichtung verwendet werden kann, die gegen das Ende des Ringkörpers 42 anliegt, um auf die Verbinäunqseinrichtunq eine leichte Vorspannung auszuüben und zusammenzuspannen. Zu diesem Zweck wird das Verformungswerkzeug 56 einaesetzt, danit es den Bundring 40 radial nach innen quetscht oder einschnürt, um die vorbestimmte Vorspannung der Verbindunaseinrichtung zu erzielen.

Das Verformungswerkzeug 56 weist ein ringförmiges Teil oder ein Rohr 58 mit einem abgeschrägten kreisförmigen Mundstück 60 auf, das mit einem innerhalb des Rohres 58 angeordneten Verformungsring 62 in Sinariff steht. Der Verformunqsring 62 weist mehrere federnde, gebogene Klauen 64 mit abgeschrägten Außenflächen 65 auf, die das abgeschrägte I'undstück des Rohres 58 ergänzen. Jede Verformuncsklaue 64 weist Vorsprünge 66 bzw. 6 8 auf, die sich radial nach innen erstrecken und dazu dienen, in die Außenfläche des Bundringes 40 einzugreifen.

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Die entfernbare Einrichtung zur Ausübung einer kleinen Vorspannung auf die Verbindunaseinrichtung und zur Beseitigung jeglichen freien Spiels, die z.B. von den Lochdorn 38 gebildet wird, bildet vorzugsweise einen integralen Teil des Verformungswerkzeuges 56, so daß die erste Stufe zum Zusammenbau der VerbincluncrseinrichtuncT dsrin besteht, den Lochdorn 38 auf das Gewindeteil 36 des Bolzenschaftes 18 aufzuschrauben. Das Verforraunqswerkzeug 56 wird dann dadurch betätigt, daß das Rohr 58 in Richtung auf das Werkstück zu verschoben wird, wie dies in der Fiq.2 dargestellt ist, so daß durch das Zusammenwirken zwischen den abgeschrägten Flächen 60 und 65 eine radial nach innen gerichtete Bewegung der federnden Klauen 64 auf den Bundring 40 zu erzielt wird. Während der in der Fig. 2 dargestellten ersten Zusamnenbaustufe bewirkt die radial nach innen gerichtete Bewegung der Klauen (jA des Verformungsvrerkzeuges, wenn sie die Außenfläche des Bundringes 40 berühren, eine radial nach innen gerichtete Deformation des Bundringraaterials, wenn die Vorsprünge 66 und 68 fortschreitend die Außenfläche des Bundringes berühren. Diese anfängliche Deformation des Bundringes erfolgt nur in radialer Richtung und bewirkt, daß das Bundrinamaterial racial nach innen fließt und in die Rillen der Eingriffsfläche 32 des mittleren Segmentes 30 des Bolzenschaftes 18 eingreift. Die auf den 3undring durch die Vorsprünae 66 und 68 ausgeübte Deformation bewirkt nach innen gerichtete Verformunaen oder Vertiefungen 70 bzw. 72 auf der Außenfläche des Bundringes, die in der Fig.4 zu erkennen sind, und infolge dieser Verformung bilden die Vertiefungen 70 und 72 Bundringteile, die eine größere Haterialdichte als die übrigen Bundringteile aufweisen.

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Wenn mittels des Verformungswerkzeuges 56 die radial nach innen gerichtete Deformationskraft weiter aufgebracht wird, nachdem das Bundringrr.aterial in die Eingriffsflache hinein und um die Eingriffsfläche des Bolzenschaftes herumgequetscht ist, um eine sichere Einariffsverbindung zwischen den Bundring und dem Schaft zu erzielen, dann wird eine nachfolgende axiale Deformation des Bundringes bewirkt, der zwischen der freien Stirnfläche 2 8 des Werkstückes 14 unc den rückwärtigen Lochdorn 38 eingespannt ist, so daß eine axiale Verlängerung des Bolzens erzielt wird, wie dies in der Fig.3 dargestellt ist. Wie die Fig. 2 und 3 zeigen, niront die axiale Länge des Bolzens der Verbindungseinrichtung von der Länge L₁ bis zur Länge L_ zu, so daß sich eine reine Längenvergrößeruna L^ des Bolzens ergibt.

Durch diese axiale Verlängeruna des Bolzens, die durch den QuetschVorgang hervorgerufen wird, wird schließlich die Größe der auf die Verbindungseinrichtung ausgeübten Vorspannung bestimmt, und durch die axiale Verlängerunn des Bundrinaes 40 wird die Verlängerung des Bolzenschaftes bestimmt und damit die Größe der auf die Verbindungeinrichtung ausgeübten Vorspannung. Nachdem der erwünschte Vorspannungszustand erreicht ist, wird das Verformuncswerkzeug 56 mit dem Lochdorn 38 entfernt, und es ergibt sich die in der Fig.4 dargestellte Verbindunaseinrichtung mit dem Klemmring, der sicher auf dem vorstehenden Teil des Bolzenschaftes angeordnet und befestigt ist, indem die nach innen verformten Flächen des Bundrinaes und die Eingriffsfläche des Bolzenschaftes miteinander im Eingriff stehen. Solange der Bundring durch diesen Eingriff mit dem Bolzenschaft fest verbunden ist, wird auch die Vorspannung auf die Verbindun^s-

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einrichtung ausgeübt.

Wie bei dem bevorzugten Ausführunasbeispiel dargestellt ist, weist der Bundrina 40 im Bereich des Endes, das gegen die freie Fläche 28 des Werkstückes 14 anliegt, einen Flansch 50 auf. An diesem Ende des Rinnkörpcrs kann auch eine eingesenkte Bohrung 46 vorgesehen sein, die den gewindelosen Teil des sich über die Fläche 28 des Werkstückes 14 hinaus erstreckenden Bolzens aufnimmt. Der Flansch des Bundringes 40 ist deshalb vorteilhaft, weil er ein Zurückweichen des Bundringes von der freien Fläche 28 des Werkstückes während des Klemmvorganges verhindert. Dadurch daß eine maximale Flächenberührung zwischen dem Bundring 40 und der freien Fläche des Werkstückes 14 aufrechterhalten wird, wird der Zugspannungsverlust der Verbindunaseinrichtung auf einem Minimum gehalten.

Wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zu erkennen ist, wird der Schaft 18 des Bolzens 20 mit einem Paßsitz in den Durchgangsbohrungen 15 und 16 der Werkstücke 12 und 14 gehalten, durch welchen der Bolzen an einer Drehung gehindert wird, so daß der Schaft des Bolzens sich während der Installation und der Entfernung des Verformungswerkzeuges und des Lochdornes 38 nicht drehen kann. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß ein Paßsitz zwischen dem Bundring, dem Schaft und den Durchcrangsbohrungen nicht notwendig ist und in einigen Anwendungsfällen nicht vorgesehen ist. In einem solchen Fall kann eine Einrichtung zur Verhinderung der Drehung des Bolzens vorgesehen sein, wie z.B. eine punktrasterförmige oder unregelmäßige Flächenausgestaltung, um eine Drehung des Bolzenschaftes zu verhindern, wenn der

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rückwärtiqe Lochdorn montiert oder entfernt wird.

Die erfindungsgemäße Befestigunas- und Verbincuncrseinrichtung ermöglicht es in sehr vorteilhafter Weise, die in einer Verbindung wirkende Vorspannung mit großer Genauigkeit einzustellen. Diese crroße Genauigkeit der Einstellung einer bestimmten Vorspannkraft ist durch Cxe Steuerung der Verlängerung des Bundringes 40 und des Bolzenschaftes Io bedingt, die dann erzielt werden kann, wenn eine Halteruna, wie z.B. ein Lochdorn 38, nur dazu verwendet wird, um zunächst eine geringe Vorspannung zur Beseitigung jeglichen freien Spiels der Verbindungseinrichtung zu erzeugen, tlierdurch wird sichergestellt, daß die während der Verformung ausgeübte Kraft nicht dadurch aufgehoben wird, daß die "erkstücke zusammen gezoaen v/erden, so daß der Fehler in der Genauigkeit der Einstellung der Vorspannung des Svstens über einen großen Bereich auf einem Minimum gehalten wird. Da darüberhinaus der Klemmring und das Druckten 3S unabhängig voneinander ausgestaltete Elemente sind, kann der Klemmring vollständig radial nach innen deformiert werden, bevor seine axiale Verlängerung beginnt. Hierdurch wird ferner die 2instellgenauigkeit des Svstems für die Vorspannung verbessert, die bei einer Befestigungseinrichtung nicht erzielbar ist, bei welcher kein entfernbares Druckteil verwendet wird.

Es ist daher zu erkennen, daß durch die Erfindung eine Befestigungs- und Verbindungseinrichtung vorgeschlagen wird, die eine relativ einfache Konstruktion aufweist, wirtschaftlich herzustellen ist und eine außerordentlich genau arbeitende Einrichtung bildet, mit v/elcher eine vorbestimnte Vorspannung auf die Verbindungseinrichtung ausgeübt werden kann.

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Es wurde auch herauscrefunden, dai3 die Genauigkeit zur Einstellung der vorbestimmten Vorspannung dadurch merklich verbessert werden kann, daß eine größere Vorspannung als die zunächst ausgeübte kleine Vorspannung auf die Einrichtung ausgeübt wird, und in den Fällen, in welchen die endgültig erwünschte Vorspannung mit höchster Genauigkeit einaehalten werden muß, kann die Vorspannungsgenauigkeit dadurch erzielt werden, indem während des anfänglichen Zusamir.enpressens eine größere Vorspannung aufgebracht wird.

Während bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, daß das Verformunaswerkzeug ein Paar axial im Abstand zueinander angeordnete Vertiefungen 70 und 72 an mehreren über den Umfang verteilten Stellen in den Ringkörper einbringt, sei es ausdrücklich erwähnt, daß auch eine einzige Reihe von über den Umfang verteilt angeordnete Vertiefungen vorgesehen sein könnte, solange die in den Bundring eingedrückten Vertiefungen dazu ausreichen, den Bundring mit dem Bolzenschaft zu verbinden und eine axiale Verlängerung des Schaftes zu bewirken. Es ist auch selbstverständlich, daß ein einziges Verforraiingswerkzeug und eine entfernbare Einrichtung, wie z.B. eine Mutter verwendet werden können, um die erste Vorspannung in die Verbindungseinrichtung einbringen zu können und um während der Verformung eine Reaktionsfläche zu bilden.

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Claims

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Patentansprüche

Verbindungseinrichtung mit mehreren nebeneinander angeordneten, zueinander fluchtende Bohrungen aufweisenden Werkstücken und mit einer vorgesoannten Befestigungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß ein Befestiguncrsteil (20) ^mit einem Kopf (22) und einem sich durch die Bohrungen (15,16) erstreckenden Schaft (18) vorgesehen ist, daß der Kopf gegen die Außenfläche eines der Werkstücke (12) anliegt, daß der Schaft mit einem freien Ende (34) über die freie Fläche (28) eines anderen Werkstückes (14) vorsteht, daß wenigstens ein Teil (30) des vorstehenden Ende.s des Schaftes eine ungleichmäßige Oberflächenausbildung aufweist, so daß eine Eingriffsfläche (32) gebildet wird, daß ein deformierbarer Bundring (40) vorgesehen ist, dessen eines Ende gegen die freie Fläche des anderen TVerkstückes anliegt und der eine das vorstehende Ende des Schaftes im Bereich des ungleichmäßig ausgebildeten Oberflächenabschnittes umgreifende bohrung irdt einer zunächst glatten Innenfläche aufweist, daß eine entfernbare Einrichtung (38) gegen das äußere Ende des Bundrinaes anliegt und den Bundring gegen das andere "■•Jerkstück anzieht und das freie Soiel der Verbindung--

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einrichtung beseitigt, und daß der Bundring radial nach innen zum Schaft derart verformbar ist, daß sich die Bohruna mit ihrer Innenfläche an die unregelmäßig ausgebildete Oberfläche des Schaftabschnittes anpaßt und in diese eingreift und daß eine axiale Verlängerung des Bundringes bewirkt wird, wobei sich der Bundrinc an der freien Fläche des anderen Werkstückes und an der entfernbaren Einrichtung abstützt und eine axiale Verlängerung des zum Zusammenziehen dienenden Schaftes und damit eine Vorspannung in der Verbindungseinrichtung bewirkt.
2. Verbindunaseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das vorstehende Ende des Schaftes (18) ein Endsegnent (34) aufweist, das mit einem Außengewinde (36) versehen ist, und daß die entfernbare und gegen das andere Ende des Bundringes (40) anliegende Einrichtung ein Teil (38) aufweist, das auf das Außengewinde gegen den Bundrinσ geschraubt ist und die Verbindunaseinrichtung zusammenzieht.
3. Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das über das andere Ende des Bundringes (40) vorstehende, mit dem Gewinde versehene Sndsegment (34) über den Bundring nicht x-zeiter vorsteht, als um ein drei volle Gewindegänge umfassendes Stück.
4. Verbindungseinrichtung nach einem dar Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die ungleichmäßig ausgebildete Oberfläche des vorstehenden Endes des Schaftes (18) von einen Gewinde gebildet v/ird.

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5. Verbindungseinrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Bundring (40) deformierbar ist und daß die De fo mat ion das Bundringes an mehreren auf den Umfang verteilten Stellen radial nach innen erfolgt.
6* Verbindungseinrichtung nach einen der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet , daß der Bun curing (40) deformierbar ist, und daß die Deformation öas Bundringes an mehreren auf den Umfang verteilten Stellen radial nach innen erfolgt, wobei die Deformationen an wenigstens zwei in axialem Abstand längs des Bundringes befindlichen Positionen erfolgt.
7. Verbindungseinrichtung nach einem dar Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , cfeiß der Bundring (40) im Bereich seines einen Endes ein rippenartiges Segment (50) aufv/eist, dessen Durchmesser größer ist, als der Durchmesser des übriaen Teiles des Bunclringes, wif. daß das rippenartig ausgebildete Segment stirnseitig gegen die freie Fläche (2S) des anderen Werkstückes (14) anliegt, wenn der Bundring radial nach innen deforniert wird.
8. Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung zur Verhinderung der Drehung des Schaftes (18) innerhalb der Bohrungen (15,16) der Werkstücke (12,14) vorgesehen ist.

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9. Verhindungseinriebtunα mit mehreren nebeneinander angeordneten, zueinander fluchtende Bohrungen aufweisende Werkstücken und mit einer vorgespannten Befestigungseinrichtuncf, dadurch gekennzeichnet , daß ein Befestigungsteil (20) mit einem Kopf (22) und einem sich durch die Bohrungen (15,16) erstreckenden Schaft (13) vorgesehen ist, daß der Kopf gegen die Außenfläche eines der Werkstücke (12) anliegt, daß der Schaft mit einem freien Ende (34) über die Außenfläche (2 8) eines anderen Werkstückes (14) vorsteht,, daß wenigstens das freie Ende des Schaftes auf seiner Außenfläche eine umlaufende gewindeartige Profilierung aufweist, daß ein defornierbarer Iiundring (40) vorgesehen ist, der eine das vorstehende freie Ende des Schaftes im Bereich der gewindeartigen Profilierung des Schaftes umgreifende Bohrung mit einer zunächst glatten Innenfläche aufweist und dessen eines Ende gegen die Außenfläche des anderen Werkstückes (14) anliegt, daß der Eundring (40) radial nach innen zum Schaftteil verformbar ist, so daß Bundrincrteile ausgebildet werden, die eine größere Werkstoffdichte als die übrigen Bundringteile aufweisen, sowie eine entsprechende cfewindeartige Profilierung innerhalb der inneren Bohrungsfläche des Bundringes, und daß der Bundring in der Längsrichtung des Schaftes (18) verlängert wird, wobei er gegen die Außenfläche des anderen Werkstückes und gegen eine vom Bundring unabhängig auf dem Schaft angeordnete entfernbare Einrichtung (38) gedruckt wird, die gegen das äußere Ende des Bundringes anliegt, so daß die Verbindunaseinrichtung zusammengezogen und eine Verlängerung des Schaftteiles und damit eine Vorspannung der Verbindungseinrichtung bewirkt v/erden.

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10. Verfahren zum 'Zusammenbau einer Verbindungseinrichtung mit mehreren zu verbindenden Werkstücken mit in wesentlichen fluchtenden Durchqangsbohrunqen und einer mit einem Kopf und einer Schaft versehenen Befestigungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (13) durch die Bohrungen (15,16) eingeführt wird, so daß der Kopf (22) gegen die Außenfläche (24) eines der Werkstücke (12) anliegt und der Schaft über die freie Fläche (28) eines anderen Werkstückes (14) vorsteht, wobei das das vorstehende Teil des Schaftes eine ungleichmäßige Oberflächenausbildung aufweist, so daß eine Eingriff sflache (32) gebildet wird, daß auf das vorstehende Teil des Schaftes ein Bundring (40), der eine Bohrung mit einer zunächst glatten Innenfläche aufweist, derart aufgesetzt V7ird, daß ein Ende des Bundringes an das andere Werkstück angrenzt, daß die Verbindungseinrichtung zur Beseitigung jeglichen freien Spieles nittels einer entfernbar angeordneten Druckeinrichtung (38) zusararaengezogen wird, daß der Bundring (40) radial nach innen zum Schaft verformt wird, so daß das Bundringmaterial nach innen fließt und sich in die unaleichmäSig ausgebildete Oberfläche eindrückt, wobei sich die Innenfläche des Bundringes an die Formgebung der Eingriffsflache (32) anpaßt, um den Bundrinq gegenüber dem Schaft festzulegen, und daß auf den Bundring eine radial nach innen gerichtete Verformungskraft weiter, ausgeübt wird, so daß dar Bundring in axialer Richtung verlängert wird, wobei sich dar Bundring an der freien Fläche des anderen 'Jerkr.tückes und an der entfernbaren Druckeinrichtung abstützt, ua eine Verlängerung des zum Zusammenziehen dienenden Schaftes und damit eine Vorspannung in der Verbindungseinrichtung zu be'.virken.

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11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die entfernbare Druckeinrichtung, die von einem auf dem mit einem Außangevzinde (36) versehenen Schaft (13) aufgeschraubten Teil (38) gebildet wird, gegen den Bundring (40) angezogen wird und datiit die Verbindungseinrichtung zusammenzieht.
12. Verfahren nach Ansnruch 10, dadurch gekennzeichnet, daP die ungleichmäßige Oberfläche des Schaftes von einem Gewinde gebildet wird und daß der Bundring (40) radial nach innen verformt wird, indem er an mehreren auf den Umfang verteilten Stellen zusammengedrückt wird, so daß der Bundringwerkstoff nach innen fließt und sich in die Gewindegänge einlagert.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die radial nach innen gerichtete Verformung des Bundringes an mehreren auf den Umfang verteilten Stellen und an wenigstens zwei in axialen Abstand zueinander angeordneten Positionen entlang des Bundringes erfolgt.
14. Verfahren zum Zusammenbau einer Verbindungseinrichtung mit mehreren zu verbindenden Werkstücken mit im wesentlichen fluchtenden Durchgangsbohrungen und einer Befestigungseinrichtung, die ein Befestigungsteil mit einem Kopf und einen Schaft aufweist, der sich durch die Bohrungen hindurch erstreckt, wobei der Kopf gegen die Außenfläche des einen Werkstückes anliegt und der Schaft ein freies Ende aufweist, das über die Außenfläche des anderen Werkstückes vorsteht und wenigstens mit einer umlaufenden, gewirdeförmig ausgebildeten Profilierung

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an seiner Außenfläche versehen ist, dadurch g e k e η η ζ e.i c h η e t , daß auf das freie Ende mit der gewindeartigen Profilierung (32) des Schaftes (18) ein deformierbarer Bundring (40) mit einer Innenbohrung, deren Innenfläche zunächst glatt ist, aufgesetzt wird, daß die Verbindungseinrichtung mittels einer entfernbaren Einrichtung (38) zusammengezogen wird, die gegen die freie Fläche des Bundringes (40) drückt, um die gegenüberliegende Stirnseite des Bandringes gegen die Außenfläche (28) des anderen Werkstückes (14) zu drücken, daß die Verbindungseinrichtung mit einer geringen Vorspannung zusamraengezoaen v/ird, daß der Bundring radial nach innen zum Schaft veirformt wird, so daß eine entsprechende gewindeartig ausgebildete Profilierung in der Fläche der inneren Bohrung des Bundringes erzeugt und der Bundring in Längsrichtung des Schaftes verlängert werden, wobei der Bundring gegen die Außenfläche (28) des anderen "erkstückes (14) drückt und wobei die entfernbare Druckeinrichtung gegen die freie Fläche des Bundringes drückt, um die Verbindungseinrichtung zusammenzuziehen und eine axiale Verlängerung des zum Zusammenziehen dienenden Schaftes und damit eine Vorspannung in der Verbindungseinrichtung zu bewirken.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die entfernbar angeordnete Einrichtung (38) nach der radial nach innen erfolgenden Verformung des Bundringes (40) entfernt wird.
16. Bundring der zum Vorspannen einer Verbindungseinrichtung in radialer Pachtung nach innen verformbar und in axialer Pachtung verlängerbar ist, dadurch g e k e η η -

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zeichnet , daß ein Bundrinqkörper (42) mit einer axialen Durchgangsbohrung vorgesehen ist, deren Innenwandung glatt ausgebildet ist, daß der Bundringkörper an einem Ende einen ersten flanschartig ausgebildeten vorstehenden Abschnitt (50) aufweist; dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des übrigen Bundringkörpers ist, daß der flanschartige /\bschnitt in ein mittleres stufenförnig versetztes Teil (52) übergeht, dessen Durchmesser kleinar ist als der Durchmesser des flanschartigen Abschnittes, und daß das mittlere Teil in einen weiteren stufenförmig versetzten Abschnitt (54) übergeht, der am anderen Ende des Ringkörperteiles angeordnet ist und einen kleineren Durchmesser aufweist, als das mittlere Teil, so daß der Bundring an mehreren über den Umfang verteilten Stellen des mittleren und anderen stufenförmig versetzten Endabschnittes radial nach innen verformbar und in Axialrichtung des Bundringkörpers verlängerbar ist, wobei der flanschartig ausgebildete Abschnitt ein Abheben des Bundringkörpers von der Berührungsfläche (28) des Werkstückes (14) verhindert, wenn der Bundringkörper radial nach innen verformt wird.
17. Bundring nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Bundringkörper (42) in der inneren Bohrung eine an dem mit dem Flansch (50) versehenen Ende des Bundringkörpers (42) gelegene eingesenkte Bohrung (46) aufweist, die sich im wesentlichen über die gleiche Länge wie der flanschartig ausgebildete Abschnitt erstreckt.

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