DE2546641B2 - Zweiteiliger Befestiger für Metallbleche, insbesondere für Blechverbindungen im Flugzeugbau mit Blechen aus Titan und Aluminium - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem zweiteiligen Befestiger entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1 in der durch die US-PS 36 93 247 bekanntgewordenen Art, wie sie hauptsächlich im Flugzeugbau zur Verbindung von Blechen verwendet werden.

Derartige Befestiger sollen nicht nur die Bleche sicher ■> miteinander verbinden, sondern sollen auch selbst innerhalb der von ihnen verbundenen Bleche im Preßsitz haften. Preßsitze lassen sich zwar einfach mit Hilfe konischer Bohrungen und konischer Paßstifte erzielen, doch ist es außerordentlich mühsam und ίο zeitraubend, während der Montage eines Flugzeugs mehrere übereinander liegende Bleche mit einer präzisen konischen Bohrung zu versehen. Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es aus der US-PS 36 93 247 bekannt, die Bohrung selbst zylindrisch auszuführen und zwischen Bohrung und konischem Bolzen eine Hülse vorzusehen, die außen zylindrisch ist und die ihrerseits eine Bohrung aufweist, deren Konizität mit der des Bolzens übereinstimmt Wird der Bolzen in die Hülse getrieben, so weitet sich diese entsprechend auf, ihr Außenmantel verdichtet das Blechmaterial in der Bohrung, und der angestrebte Preßsitz ist erreicht. Hierbei ist natürlich Voraussetzung, daß Bolzen und Hülsenbohrung zwar die gleiche Konizität aufweisen, die entsprechenden Größt- und Kleinstdurchmesser

2^r> beim Bolzen aber etwas größer sind als bei der Hülsenbohrung.

Der Nachteil eines Befestigers entsprechend der US-PS 36 93 247 liegt darin, daß selbst mit exakt hergestellten Befestigern nicht immer eine feste und

jo sichere Verbindung erreicht wird, weil sich Abmessungs-, Bohrungs- und andere Toleranzen in ungünstiger Weise aufsummieren können, zumal im Flugzeugbau häufig sehr unterschiedliche Bleche, beispielsweise aus Aluminium und Titan zusammengefügt werden

Ji) müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Befestiger der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Art und nach dem Prinzip der US-PS 36 93 247 so zu verbessern, daß insbesondere im Hinblick auf das hauptsächlichste

4» Anwendungsgebiet der Blechverbindungen im Flugzeugbau mit Blechen aus Titan und Aluminium und unter Berücksichtigung von verschiedenen Materialien und Abmessungs- und Fluchtungstoleranzen eine besonders feste und sichere Verbindung erreicht ist.

4--, Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst. In Anspruch 2 wird ein vorteilhaftes Verfahren für die Herstellung eines Befestigers nach Anspruch 1 angegeben.

Die Erfindung ausgehend vom Stand der Technik

ήι gemäß der US-PS 36 93 247 in der spezifizierenden Aufgabe (spezifiziert auf den Ausgangspunkt, also den genannten Stand der Technik, und die Aufgabenzielrichtung) mit den im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegebenen Lösungsmitteln zu entwickeln, war für den

v, Fachmann nicht ohne erfinderische Überlegungen möglich, weil beim Stand der Technik für das entsprechende Gestaltungsprinzip, also für die in der genannten Art spezifizierte Aufgabe und den Lösungsmitteln im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 keine

mi solchen technischen Hinweise zu erkennen sind, die die Entwicklung ohne weiteres und ohne erfinderische Überlegungen ermöglicht hätte.

Dabei geht die Erfindung von der bereits erwähnten Voraussetzung aus, daß bei gleicher Konizität die

,,-, entsprechenden Größt- und Kleinstdurchmesser beim Bolzen etwas größer sein müssen als bei der Hülsenbohrung. Werden also (vgl. F i g. 22) Bolzen 20 und Hülse 12 von Hand bis zur satten Auflage

aufeinander zusammengesteckt, so verbleibt ein Abstand IP zwischen Hülsenober- und Bolzenkopfunterkante, der natürlich für den speziellen Anwendungsfall innerhalb fester Grenzen vorgegeben ist. Da bei weiterer Verkleinerung dieses Abstands unter Druck die dadurch erfolgende Vergrößerung des Hülsenaußendurchmessers aufgrund der vorgegebenen Konizität berechenbar ist, kann derjenige Abstand P festgelegt und eingestellt werden, bei dem die aufgeweitete Hülse unter Berücksichtigung der Toleranzen bei der Fertigmontage zur Plattenverbindung gerade das Sollmaß erreicht In diesem Zustand überragt unter normalen Umständen das in Fig.22 nicht gezeichnete untere Ende der Hülse den konischen Schaft des Bolzens um ein dem Abstand P entsprechendes Stück und ist dort natürlich noch nicht aufgeweitet, so daß es bei der Fertigmontage, d. h. bei Verringerung des Abstands P auf Null zu Undefinierten, schädlichen Spannungen kommen kann. Erfindungsgemäß wird daher die Wandstärke dieses überstehende.. Hülsenteils vom Bolzenende ab linear entsprechend der Konussteigung verringert.

Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und an Hand der Zeichnungen.

In den Zeichnungen ist die

Fig. 1 eine zum Teil als Schnitt gezeichnete Darstellung der einzelnen Bestandteile einer Ausführungsform eines Befestigungsmittels in versandfertigem Zustand,

Fig. 2 ein Längsschnitt durch die in der Fig. 1 dargestellten Bauteile des Befestigungsmittels an der Gcbrauchsstelle in einem Stapel mehrerer Metallbleche,

F i g. 3 ein Schnitt durch den in der F i g. 2 im Kreis 3 dargestellten Teil des Befestigungsmittels,

F i g. 4 ein Längsschnitt durch das an der Gebrauchsstelle angebrachte Befestigungsmittel nach der Fig. 1,

F i g. 5 ein Schnitt durch den in der F i g. 4 im Kreis 5 dargestellten Teil des Befestigungsmittels,

F i g. 6 ein Längsschnitt durch ein Befestigungsmittel in einem unregelmäßig geformten Bohrloch vor dem Anziehen der Mutter,

Fig. 7 ein der Fig. 6 ähnlicher Längsschnitt durch das Befestigungsmittel nach beendetem Einsetzen,

Fig. 8 ein Längsschnitt durch ein Befestigungsmittel in der Ausführung nach der F i g. 6, wobei das Material der Befestigungsmittelbuchse härter ist als das Material des Blechstapels,

Fig. 9 ein der Fig. 8 ähnlicher Längsschnitt durch das Befestigungsmittel nach beendeter Befestigung,

F i g. 10 ein der F i g. 8 ähnlicher Längsschnitt, wobei die Bleche des Stapels aus Metallen verschiedener Art mit unterschiedlichen Härtegraden bestehen,

F i g. 11 ein Längsschnitt durch ein Befestigungsmittel in Form einer Niete im Bohrloch vor dem Stauchen,

Fig. 12 ein der Fig. 10 ähnlicher Längsschnitt, der die Niete in vollständig expandiertem Zustand zeigt,

Fig. 13 ein Längsschnitt durch das in den Fig. 11 und 12 dargestellte Befestigungsmittel an der Gebrauchsstelle nach dem Stauchen des Nietenkopfes,

Fig. \!{ ein Längsschnitt durch eine Unteranordnung einer anderen Ausführung des Befestigungsmittels,

Fig. 15 ein Längsschnitt durch die in der Fig. 14 dargestellte Unteranordnung nach anfänglichem Einsetzen in Löcher an den Blechen eines Stapels,

Fig. 16 ein der Fig. 15 ähnlicher Längsschnitt durch das Befestigungsmittel nach beendetem Anbringen an einem Blechstapel,

F i g. 17 ein Längsschnitt durch eine Unteranordnung, bei der eine Buchse in einer anderen Ausführung verwendet wird,

F i g. 13 ein Längsschnitt durch ein Befestigungsmittel nach dem anfänglichen Einsetzen der Unteranordnung nach der Fig. 17,

Fig. 19 eine der Fig. 18 ähnliche Darstellung des Befestigungsmittels nach beendetem Anbringen,
iü Fig.20, 21 je ein Längsschnitt durch eine Unteranordnung, im allgemeinen gleich den in den Fig. 1—4 dargestellten Unteranordnungen, wobei ein Mittel zum anfänglichen Verändern des Außendurchmessers der Buchse gezeigt wird,

π Fi g. 22 ein Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch eine Unteranordnung, vergleichbar mit den Fig. 1 -4, mit Angabe von Expansionsdaten,

F i g. 23 ein Längsschnitt durch eine weitere andere Ausführungsform der Erfindung mit größeren Ein- :o Stellungsmöglichkeiten und die

Fig. 24 und 25 weitere Einzelheiten.

Die in der F i g. 1 dargestel'te Unteranordnung 10 der

Bauteile des Befestigungsmittels besteht aus einem Bolzen 11 und einer Buchse 12. Nach beendetem

2't Einsetzen der Unteranordnung wird auf den Bolzen über einer Ringscheibe 14 eine Mutter 13 aufgeschraubt.

Die besonders ausgestaltete Buchse 12 weist nach der Darstellung eine zylindrische Außenseite 15 und einen fpitz zulaufenden Durchlaß 16 an der Innenseite auf. κι Dieser spitz zulaufende Durchlaß weist eine verhältnismäßig dicke Wandung 17 an dem einen Ende und eine verhältnismäßig dünne Wandung 18 am entgegengesetzten Ende auf. Das an der dicken Wandung gelegene Ende ist in Quadrate eingeteilt, während das an der Γι dünnen Wandung gelegene Ende mit einer inneren Aufweitung 19 ausgestaltet ist. Für die Zwecke der besseren Übersicht sind die Proportionen übersteigert dargestellt.

Der Bolzen U weist einen Kopf 20, einen Schaft 21 4Ii und ein Gewindeende 22 auf. Der Schaft läuft in dem gleichen Ausmaß spitz zu wie der Durchlaß 16 in der Buchse, d. h. es besteht die gleiche winkelmäßige Abweichung von der Achse. Es besteht jedoch ein wesentlicher Unterschied zwischen dem Bolzen und der η Buchse insofern, als der durchschnittliche oder mittlere Durchmesser des Bolzens größer ist als der durchschnittliche oder mittlere Durchmesser der Buchse.

Es ist wesentlich zu sichern, daß bei einer nachteiligen Summierung aller Toleranzen in einer Richtung die -)(> Herstellung des gewünschten Preßsitzes mit Sicherheit erreicht wird.

Günstig ist, daß abmessungsmäßige Abweichungen

der einzelnen Bestandteile in der Anordnung nur geringe oder gar keine Folgen haben, nachdem das

>-> Befestigungsmittel an der Gebrauchsstelle angebracht worden ist.

Zwischen der ringförmigen Fläche 24 des Bolzenkopfes 20 und dem Umfang des Schaftes 21 ist eine Hohlkehle 26 vorgesehen, da festgestellt wurde, daß an W) dieser Stelle vorwiegend Ermüdungserscheinungen als Folge von Vibrationen bei Befestigungsmitteln dieser Art auftreten, so daß es wichtig ist, eine solche Hohlkehle als Verstärkung vorzusehen, um das Befestigungsmittel an allen Stellen gleichmäßig widerh-> standsfest zu machen. Die Hohlkehle dient ferner zum Formen des Flansches nach den F i g. 3 und 5 und zum Kaltbearbeiten der Basis der Aussenkung nach den Fig. 15,16 und 18.

Soll das Befestigungsmittel nach der Fig. 1 in ein Loch oder eine Bohrung 30 eingesetzt werden, das (die) sich durch vier Metallbleche 3t, 32,33 und 34 erstreckt, so wird die Unteranordnung nach der Fig. 1 von der Seite 35 des Blechstapels aus eingesetzt. In der F i g. 2 ist ) der Spielraum zwischen der zylindrischen Außenseite 15 und der Buchse 12 vergrößert dargestellt, wobei jedoch beachtet werden muß, daß der Spielraum erforderlich ist, damit die Unteranordnung mühelos in die Bohrung eingesetzt werden kann, welcher Spielraum ungefähr i<> 0,025 mm beträgt. Da die Abmessungstoleranz der Bohrung normalerweise ungefähr 0,05 mm beträgt, so kann die Gesamttoleranz unter Umständen ungefähr 0,075 mm pro mm Durchmesser betragen.

Es können verschiedene Mittel angewendet werden i> um die Buchse genügend stark zu expandieren, so daß sie reibungsmäßig an der Wandung des Loches anliegt, bis mit einer Preßsitzexpansion begonnen werden kann. Wird an den Kopf nach den Fig. 1 und 4 ein Schraubenschlüssel angesetzt und der Kopf festgehalten, während die Mutter 13 gegen die Ringscheibe und die Buchse angezogen wird, so wird der spitz zulaufende Bolzen in die Buchse hineingezogen und dehnt die Buchse aus.

Es gibt jedoch auch Fälle, in denen der zum Teil expandierte Außendurchmesser der Buchse für das Loch zu groß ist, in das die Buchse eingesetzt werden soll. Der Durchmesser kann verkleinert werden durch Zurückziehen des Bolzens aus der Buchse über eine begrenzte Strecke. Hierbei bewirkt die in der Buchse jn gespeicherte Energie, daß die Buchse sich zusammenzieht.

In den Fig. 20 und 21 sind Mittel und Möglichkeiten zum Zurückziehen des Bolzens dargestellt. Bei dieser Anordnung wird eine Ringscheibe 27 an einer Stelle r> zwischen dem Kopf 20' des Bolzens und dem dünnen Ende 18 der Buchse eingelegt. Um die Buchse vom Kopf 20' aus nach außen zu treiben wird ein Werkzeug 28 mit einer Schürze 28' und einer Tasche 29 verwendet. Die Kante der Schürze 28' wird durch einen Schlag gegen -ίο die Ringscheibe 27 in Richtung der Pfeile in der F i g. 21 vorwärtsgetrieben, wobei die Buchse nach unten gepreßt wird, wie aus der Fig. 21 zu ersehen ist, und wobei die Buchse vom Schaft 21 über eine kurze Strecke abgezogen wird. Die zuvor expandierte Buchse zieht -n sich dann wieder zusammen, so daß der Durchmesser an der Außenseite kleiner wird.

In der Fig. 22 wird ausführlich erläutert, in welcher Weise die Buchse bei Präzisionsbefestigungsmitteln der in Betracht kommenden Art um einen vorherbestimm- 5» ten Wert verkleinert werden kann.

Nun wird das Arbeitsprinzip und die Durchführungsmittel unter Hinweis auf die F i g. 22 beschrieben.

Die Beziehung einer diametrischen Expansion (D-DIA) zu einer Reduktion der Abmessung P wird dadurch erhalten, daß der durchschnittliche Durchmesser der sich verjüngenden Buchsenbohrung kleiner bemessen wird als der durchschnittliche Durchmesser des Befestigungsmittelschaftes.

Der Wert, der gleich dem erforderlichen Wert ist, um den größten Kontakt zwischen dem Schaft und der Bohrung herzustellen, wird bestimmt durch Summierung der Abmessungstoleranzen, die bei der Herstellung des Buchsenbefestigungsmittels und bei dem Auftrag eines Belags auf das Befestigungsmittel und ein Schmiermittel zugelassen werden.

Der Wert des möglichen Spielraumes oder der Abweichung wird bei diesem Beispiel umgewandelt in tausendstel Zoll (0,025 mm) unter Anwendung dei Beziehung D=-^-. Der Abmessungswert muß zu Abmessung P addiert werden und wird dargestellt al derjenige Teil der 1 P- Abmessung, der größer als ρ ist.

Nach dem Einsetzen des Befestigungsmittelschafte: von Hand unter Druckausübung in die sich verjüngend< Bohrung wird ermittelt, ob die I P-Abmessung innerhall der Grenzen liegt, die für die besondere Anordnung vorgeschrieben sind.

Der Befestigungsmittelschaft wird nunmehr bis zi einer Stelle zwischen der Mitte bis zur oberen Grenzi der vorgeschriebenen P-Abmessung eingetrieben und L knapp jenseits des erforderlichen Wertes expandiert. Ir diesem Zeitpunkt des Zusammensetzens wird dei Durchmesser D bis zum endgültigen Wert nachbear beitet, während die Buchse 14 am Schaft 21 innerhaH enger Grenzen verbleibt.

Bei einigen noch zu beschreibenden Ausführungsfor men braucht ein kleiner Teil der Buchse während de: Schlußbearbeitung nicht mit dem Schaft des Befesti gungsmittels in Berührung zu stehen, in welchem Fallt an demjenigen Teil der Buchse, der zu dieser Zeit nich expandiert ist, eine kompensierende Abweichung vor dem proportional längeren Teil des Schaftes aus erzeug wird. Bei diesem Vorgang wird die gesamte Abmessung D in die ordnungsgemäßen Grenzen innerhalb dei Länge bei dem endgültigen Zusammensetzen irr Flugzeug gebracht.

Bei einer Ausführungsform wird die Abmessung D ir den meisten Fällen innerhalb von 0.025 mm odei weniger gehalten.

Diese Ausführungsform weist den großen Vorzug auf daß bei einer 19-mm-Buchsenanordnung mit Sicherheil eine Buchsenexpansion erreicht werden kann, die in der schmalen Bereich von 0,15 mm und 0,25 mm fällt, selbst in denjenigen Fälien, in denen der Spielraum des Loche; anfangs 0,0 bis 0.06 mm beträgt.

Die soweit beschriebene Anordnung ist zu dieser Zeil versandfähig und trägt eine Expansionsgarantie, die dem weiteren Einsetzen des Befestigungsmittelschaftes während des Einsetzens an der Gebrauchsstelle proportional ist.

Bei der in den F i g. 1 -4 beispielsweise dargestellten Ausführungsform ist die Ringscheibe 14 über dem quadratischen Ende der Buchse gelegen, wie in der F i g. 2 dargestellt, um eine Verschiebung der Buchse zu verhindern, während der Schaft 21 in den Durchlaß 16 eingetrieben wird, wobei alle Teile der Buchse gleichmäßig nach außen gegen die Wandung der Bohrung 30 expandiert werden, wobei ein Druck auf das Material der Bleche 31,32,33 und 34 ausgeübt wird.

Das Aufspreizen der Buchse 12 so ausreichend berechnet werden, daß im Material der Bleche ein nach außen gerichteter Druck in einem Bereich ungefähr zwischen der Elastizitätsgrenze und dem Bruchpunkt erzeugt wird. Verschiedene Bedingungen und Umstände können jedoch einen Druck als geeignet erscheinen lassen, der unter der Elastizitätsgrenze des die Bohrung umgebenden Materials liegt

Liegt die Ringscheibe 14 am Ende der Buchse an, wenn dieses Expandieren erfolgt, so wird die Verjüngung 19 der Buchse gegen die Hohlkehle 26 des Bolzens gepreßt und nimmt die in den F i g. 4 und 5 dargestellte Lage ein. Hierbei wird das kleine Ende der Buchse nach außen aufgeweitet und endet schließlich in einei Spitze 18'.

Nachdem der Bolzen 11 und die Buchse 12 in die

Bohrung 30 hinein vollständig expandiert worden sind, kann die Ringscheibe 14 nach kurzzeitigem Abschrauben der Mutter 13 entfernt werden, wonach die Mutter gegen die Seite 36 des Blechstapels wieder angezogen wird, wie in der F i g. 4 dargestellt. Bei der -, hergestellten Verbindung wird angenommen, daß diese die vollständige Dicke aller Bleche 31, 32, 33 und 34 aufweist, und daß die Länge der Buchse mehr oder weniger gleich der gesamten Dicke der Bleche ist.

Es kann vorkommen, daß die gesamte Dicke der in Bleche 31, 32, 33 und 34 sich an der dünnen Seite befindet, so daß die Buchse meßbar langer wird als die volle Länge der Bohrung 30 beträgt. In diesen Fällen würde eine nocli zu beschreibende Aussenkungsmutter oder eine Ringscheibe das angrenzende vorstehende F.nde der Buchse aufnehmen, so daß die Buchse vor dem Expandieren in der oben beschriebenen Weise am unteren Teil des Spielraumes anliegt.

Die F i g. 6 und 7 zeigen das gleiche an den Blechen 31,32,33 und 34 angebrachte Befestigungsmittel, wobei eine sich durch die Bleche erstreckende Bohrung 40 eine unregelmäßige Form und unterschiedliche Durchmesser aufweist aus verschiedenen Gründen, die entweder die Folge eines fehlerhaften Bohrens oder eines nicht ordnungsgemäßen Dimensionierens des Bohrers sein .?> können. Es können auch einige andere Gründe vorliegen, die zu einer unregelmäßigen Bohrung führen. Unter diesen Umständen, besonders wenn die Buchse 12 aus einem verhältnismäßig weichen Metall besteht, so wird die zylindrische Außenseite 15 der Buchse so verformt und die Buchse in verschiedenem Ausmaß expandiert, wie in der F i g. 7 dargestellt, wobei die Unregelmäßigkeiten der Bohrung40 ausgefüllt werden.

Unter noch anderen Umständen nach den F i g. 8 und 9, die vergleichbare Unregelmäßigkeiten in der Bohrung r> 40 zeigen, kann für die Buchse 12 ein Material gewählt werden, das wesentlich härter ist als das Material der Bleche 31, 32, 33, 34. Die Folge dieser Maßnahme ist, daß die Buchse 12 gleichmäßig expandiert wird, da sie aus einem härteren Material besteht und sich nicht 4(1 selbst verformt, sondern die Unregelmäßigkeiten in der Bohrung 40 werden, in der Länge der Bohrung zwischen der Fläche 35 und der Fläche 36 des Blechstapels eingeebnet.

Bei etwas anderen Bedingungen, beispielsweise nach 4-, der Fig. 10, wird eine verhältnismäßig weiche Buchse 12 unterschiedlich verformt. Es sei angenommen, die Bleche 31 und 34 bestehen aus Titan und die Bleche 32 und 33 aus Aluminium. Wenn die Buchse in der oben beschriebenen Weise expandiert wird, so verhindert der sich durch die Titanbleche erstreckende Teil 40' der Bohrung eine unzulässige Verformung der Buchse, während die sich durch die Aluminiumbleche erstrekkenden Teile 40" der Bohrung einer Verformung der Buchse 12 einen geringeren Widerstand entgegensetzen. Infolgedessen besteht für diese Teile der Bohrung eine Tendenz sich etwas auszudehnen, wenn der angrenzende Teil der Buchse gegen diese Teile expandiert wifd, wie dargestellt, wobei die Außenseite der Buchse etwas verformt wird, welches Ergebnis in der Figur etwas übersteigert dargestellt ist

Besteht das Befestigungsmittel aus einer Niete, wie in den F i g. 11,12 und 13 dargestellt, so weist die Niete 45 im wesentlichen die gleichen Proportionen auf wie der Bolzen 11, während die Buchse die gleiche ist, wie bereits beschrieben. Die Niete 45 weist beispielsweise einen Schaft 46 mit im wesentlichen dem gleichen Verjüngungsgrad wie der Durchlaß 16 der Buchse 12, wobei der Schaft einen im wesentlichen um den gleichen Wert größeren Durchmesser aufweist wie der Durchlaß, wie bereits für den Schaft 21 des Bolzens 11 beschrieben. Unter diesen Umständen können die Niete und die Buchse im wesentlichen mit dem gleichen axialen Druck zusammengesetzt werden, wobei ein Vorstand HP zwischen einem Flächenbezirk 48 des Kopfes 49 und der dünnen Wandung 18 der Buchse geschaffen wird. Dies ist eine festgesetzte und gewählte Abmessung.

Auch in diesem Falle kann die Unteranordnung anfangs in die Bohrung 30 eingetrieben werden, bis die ringförmige Fläche 48 an der Seite 35 des Blechstapels anliegt. Während dieses Vorgangs wird üblicherweise eine Stange an die Buchse angesetzt, um sicher zu gehen, daß die Buchse in der Bohrung 30 verbleibt, während der Schaft 46 gegen die Wandung des Durchlasses 16 expandiert wird. Nach Beendigung dieser Arbeit und nach dem Ansetzen einer Stange an den Kopf 49 der Niete wird ein freiliegender Endabschnitt 51 zu einem Kopf geformt (52), wie in der Fig. 13 dargestellt.

In vielen Fällen wird bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 an Stelle der Mutter 13 zum anfänglichen Expandieren der Buchse 12 durch den Schaft 21 des Bolzens 11 eine Stoßstange benutzt, in welchem Falle der Kopf kein Mittel zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels aufzuweisen braucht, wonach die Mutter 13 für eine dauerhafte Befestigung aufgeschraubt werden kann.

Bei der in den Fig. 14—19 dargestellten Ausführungsform besteht die Unteranordnung 55 aus einer Buchse 12' und einem Bolzen 56. Der Bolzen weist in diesem Falle den herkömmlichen Schaft 57 und einen halbrunden Senkkopf 58 auf mit einer sekundären Verjüngung 59. Bei der Unteranordnung nach der Fig. 14 wird der Bolzen anfangs zum Teil in den Durchlaß 16 der Buchse 12 so weit hineingezogen, daß sich am dünnen Ende der Buchse eine Aufweitung 60 zu bilden beginnt. Eine sechseckige Aussenkung 68 im Schaft 57 zum Ansetzen eines entsprechenden Werkzeugs ist von besonderem Nutzen, da hierdurch auch das Gewicht verringert wird.

Unter diesen Bedingungen werden die Bleche 61 und 62 mit einer Bohrung 63 versehen, jedoch ist an dem im Blech 62 gelegenen Ende der Bohrung 63 eine Aussenkung 64 vorgesehen, die im wesentlichen, jedoch nicht vollständig dem Winkel der Verjüngung 59 und der Aufweitung 60 entspricht. Wie aus der Fig. 15 zu ersehen ist, ist der Winkel Y der Verjüngung 59 etwas größer als der entsprechende Winkel der Aussenkung 64. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann angenommen werden, daß der Winkel X ungefähr 99° und der Winkel Y ungefähr 102° beträgt, so daß eine Differenz von 3° besteht. Es ist nur die Differenz, die wichtig ist, insofern, als Bolzen dieser Art am Kopf einen Winkel von 82°, 70°, 60° usw. aufweisen können in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie Härte des Materials, die erforderliche Aufnahmefähigkeit der gewünschten Aussenkung, das Ausmaß des zulässigen halbrunden Vorsprungs und andere herkömmliche Faktoren.

Obwohl eine Winkeldifferenz von 3° offenbart worden ist, so ist diese genaue Winkeldifferenz nicht kritisch. Diese kann den Umständen entsprechend entweder größer oder kleiner sein, wenn der Aufweitungswinkel ein anderer ist

Unter allen Umständen besteht das Ziel darin, einen

Preßsitz oder eine Flächenkompression zwischen dem dünnen Ende der Buchse 12' an der Aufweitung 60 und der Aussenkung 64 zusätzlich zu dem Preßsitz zwischen der Außenseite 15' der Buchse 12' und der Bohrung 63 zu erzeugen.

Bei dem in den Fig. 14, 15 und 16 beispielsweise dargestellten Fall wird angenommen, daß die Buchse für die Länge der Bohrung 63 zu lang ist, da die Bleche 61 und 62 etwas unterdimensioniert sind. Zur Aufnahme dieses Vorstandes wird eine Ringscheibe 65 mit einer Aussenkung 66 verwendet, die das vorstehende Ende der Buchse 12' aufnimmt. In demselben Falle könnte auch eine Mutter 13' mit einer Aussenkung 67 verwendet werden, die das vorstehende Ende der Buchse 12' aufnimmt. Wenn gewünscht, kann die Ringscheibe an ihrer Stelle verbleiben.

In einigen Fällen kann die Aufweitung an der Buchse sich bis zum breitesten Teil des Kopfes 58 erstrecken, wenn eine Buchse aus einem harten Material verwendet wird. Die teilweise geformte Aufweitung 60 nach der F i g. 14 setzt ein leichter verformbares Material voraus.

In besonderen Fällen, in denen beispielsweise eine abgedichtete Verbindung gefordert wird, kann eine Buchse 70 von der in den Fig. 17, 18 und 19 dargestellten Art vorzuziehen sein. Die dargestellte 2^r> Buchse ist am dicken Ende mit einer Aufweitung 71 versehen, in die sich der Durchlaß 72 absatzfrei fortsetzt. Weiterhin kann noch eine Aussenkung 64 vorgesehen werden, deren großes oberes Ende etwas kleiner ist als die Abmessung A des größten Endes des Kopfes 58. Das Einsetzen erfolgt üblicherweise mittels einer Gegenhalterstange und einer Nietpistole.

Um anfangs die Unteranordnung in die Bohrung 63 hineinzuziehen, kann eine mit einer Aussenkung versehene Ringscheibe 65 nach der Fig. 15 mit der r, Aussenkung 66 verwendet werden. Um der Buchse 70 die endgültige Form zu geben, wird eine Ringscheibe 73 benutzt, die, wenn gewünscht, eine (nicht dargestellte) ringförmige Aufweitung aufweisen kann, deren Zweck darin besteht, das dicke Ende der Buchse 70 nach außen in die Aufweitung 75 zu treiben, die über einer entsprechend ausgestalteten Aussenkung 76 am Blech 62 gelegen ist.

Bei der in der F i g. 23 dargestellten Ausführungsform wird ein an beiden Enden mit je einem Gewinde 101 und 4^r>

102 versehener Bolzen 100 verwendet. Die Figur zeigt den Bolzen mit einer Buchse 103 zusammengesetzt, die einen sich verjüngenden Durchlaß 104 aufweist, der mit der spitz zulaufenden Außenseite 105 des Bolzens zusammenpaßt. An beiden Gewindeenden 100 und 102 w ist je eine Aussenkung 106 und 107 zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels vorgesehen.

Auf das Gewindeende 101 ist eine Mutter 108 aufgeschraubt, die an einer Ringscheibe 109 anliegt, während eine auf das entgegengesetzte Ende aufgeschraubte Mutter 110 an einer Ringscheibe 111 anliegt

Bei dem Zusammensetzen der Anordnung wird der Bolzen 100 in den sich verjüngenden Durchlaß 104 über eine bestimmte Strecke durch Anziehen der Mutter 110 gegen die Ringscheibe 111 eingetrieben, wobei die t>o Ringscheibe 111 gegen das dicke Ende 112 der Buchse

103 drückt

Sollte sich herausstellen, daß der Durchmesser D der zylindrischen Außenseite 113 der Buchse für das Loch zu groß ist in das das Befestigungsmittel eingesetzt werden soll, so kann der Durchmesser dadurch verkleinert werden, daß die Mutter 110 gelockert und die Mutter 108 danach angezogen wird. Hierbei wird die Ringscheibe 109 gegen das dünne Ende 114 der Buchse gepreßt mit der Folge, daß der Bolzen über eine kurze Strecke aus dem sich verjüngenden Durchlaß 104 herausgezogen wird. Da die Buchse anfangs expandiert worden ist, so zieht sie sich hiernach wieder zusammen, wodurch der Durchmesser der Außenseite 113 kleiner wird und bei dem vorliegenden Beispiel um einen Wert kleiner, bei dem die Anordnung in das in Betracht kommende Loch hineinpaßt.

Bei allen Ausführungsformen ist der Umstand von außerordentlicher Bedeutung, daß der Bolzen immer mit genau der gleichen Verjüngung und dem gleichen Durchmesser hergestellt wird. Dies gilt für alle Fälle, ganz gleich, ob es sich um den Schaft des Bolzens nach den F i g. 1 - 4, den Schaft der Niete nach den F i g. 11, 12 und 13, den Schaft des spitz zulaufenden Kopfbolzens nach den F i g. 14 - 19 oder den Schaft des Bolzens 100 handelt.

Muß aus irgendeinem Grunde in der Wirkstatt oder an Ort und Stelle ein eingesetztes Befestigungsmittel ersetzt werden, so wird zuerst das Befestigungsmittel entfernt und durch ein neues Befestigungsmittel ersetzt. In der Praxis ist es unbedingt erforderlich, nach dem Entfernen des anfangs eingesetzten Befestigungsmittels das Loch durch Räumen zu erweitern. Dies kann bei einem ersten Auswechseln eine Erweiterung von 0,4 mm und bei einem zweiten Auswechseln eine Erweiterung um 0,79 mm bedeuten.

Bei einem ersten Auswechseln muß dann eine Buchse mit einer etwas größeren Dicke vorgesehen werden, so daß deren Außenseite einen Durchmesser aufweist, der um 0,4 mm größer ist als der Durchmesser der anfangs verwendeten Buchse. Zusammen mit der dickeren Buchse, nämlich der Ersatzbuchse, kann genau der gleiche normale Bolzen verwendet werden. Im übrigen erfolgt das Zusammensetzen in genau der gleichen Weise, wie bereits beschrieben.

Bei einem zweiten Auswechseln braucht nur eine neue zweite Ersatzbuchse mit einer noch größeren Dicke vorgesehen zu werden, nämlich eine Buchse, deren zylindrische Außenseite einen Durchmesser aufweist, der um 0,79 mm größer ist als der Durchmesser der anfangs verwendeten Buchse, wobei immer noch ein normaler Bolzen verwendet werden kann. Bei der zuletzt beschriebenen Ersalzbuchse weist der sich verjüngende Durchlaß 16 ebenso wie bei der zuerst beschriebenen Ersatzbuchse genau die gleiche Weite auf, wie für die Anordnung nach der F i g. 1 beschrieben. Daher passen natürlich der Normalbolzen, die Ncrmalniete oder der Normalzapfen zu beiden Ersatzbuchsen, so daß für diese nur für deren Normalabmessungen ein Vorrat angelegt zu werden braucht. Infolgedessen können ohne Schwierigkeiten Ersetzungen sowohl an entfernt gelegenen Orten als auch in der Fabrik durchgeführt werden.

In anderen Fällen, wenn die Möglichkeit besteht, ein Loch geradezurichten oder kalt zu bearbeiten als Vorbereitung für das Einsetzen eines Bolzens oder eines Schaftes mit besonderen Abmessungen, so kann die in der Fig.23 dargestellte Ausführungsform der Erfindung für diesen Zweck benutzt und danach entfernt werden. In diesem Falle muß die Buchse aus einem Material bestehen, das härter ist als das Material, in das das Loch gebohrt ist

Aus den F i g. 24 und 25 sieht man deutlich, daß der noch nicht auf den konischen Schaft aufgeschobene Teil der Hülse 132 entweder außen, d. h. bei 134, oder innen, d. h. bei 138 konisch abgedreht ist d. h. mit der gleichen

Konizität, wie sie an der Hülse und dem Schaft sonst vorgesehen ist.

Die Prüfungsstelle wird gebeten, die vorliegende Anmeldung auf Grund der obigen Ausführungen und der beigefügten neuen Patentansprüche weiterzuprüfen

und zumindest grundsätzlich die Bekanntmachung der vorliegenden Anmeldung in Aussicht zu stellen. Sobald dies geschehen ist, soll die Beschreibung in der üblichen Weise an die deutsche Amtspraxis angepaßt werden.

Hierzu 6 Bhill Zeichininuen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zweiteiliger Befestiger hoher Festigkeit im vormontierten Zustand zur Befestigung von zwei oder mehr Platten, insbesondere für Blechverbindungen im Flugzeugbau mit Blechen aus Titan und Aluminium, aus einem konischen Schaft und einer Hülse mit konischer Innenbohrung, die teilweise zusammengefügt sind, wobei der Schaft seinen maximalen Durchmesser an dem einen Ende aufweist, die zylindrische Hülse einen vorgegebenen Außendurchmesser aufweist und der konische Innendurchmesser an dem einen entsprechenden Ende sein Maximum hat, das geringer als der maximale Durchmesser des konischen Schaftes ist, die Konizität des Schaftes im wesentlichen der Hülse entspricht, die Hülse auf den Schaft so weit aufgeschoben ist, daß der auf dem Schaft srizende Hülsenteil aufgeweitet ist, wobei der Außendurchmesser der aufgeweiteten Hülse auf eine vorgegebene zylindrische Abmessung reduziert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Hülse (12) an dem Teil (134) des einen Endes mit minimalem Innendurchmesser, an dem der konische Schaft (21) nicht berührt wird, durch Konizität an der Außenkontur oder Konizität an der Innenkontur jeweils entgegengesetzt zur Konizität des Hauptteils der Hülse (12) gerichtet so reduziert ist, daß sie im Hinblick auf verschiedene Materialien und Abmessungs- und Fluchtungstoleranzen in dem Maße von der Berührungsstelle von dem Schaftende bis zur eigenen Endstelle linear abnimmt, daß bei der Fertigmontage zur Plattenverbindung in diesem Teil (134) der Hülse (12) keine Undefinierten, schädlichen Spannungen entstehen.

2. Verfahren zum Kompensieren des nicht aufgeweiteten Teils der Hülse bei einem zweiteiligen Befestiger hoher Festigkeit nach Anspruch 1 aus einem konischen Schaft und einer zylindrischen Hülse mit konischer Innenbohrung, die teilweise zusammengefügt sind,

wobei der Schaft seinen maximalen Durchmesser an dem einen Ende aufweist,
die zylindrische Hülse einen vorgegebenen Außendurchmesser und einen maximalen Durchmesser der konischen Innenbohrung aufweist, der geringer als der maximale Schaftdurchmesser ist,

wobei ferner die Konizität des Schaftes im wesentlichen der der Hülse entspricht,
die Hülse auf den Schaft so weit aufgeschoben ist, daß der auf dem Schaft aufsitzende Hülsenteil aufgeweitet ist, und
wobei der Außendurchmesser der aufgeweiteten Hülse auf eine vorgegebene zylindrische Abmessung verringert ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke der Hülse (12) längs desjenigen Teils, der nicht mit dem konischen Schaft (21) in Berührung steht, und ab der Berührungsstelle mit üem Schaftende bis zu ihrem eigenen Ende (17) kontinuierlich mit der gleichen Konizität verringert wird, wie sie auf dem Schaft (21) vorliest.