SE529054C2 - Fästelement med skärande eggar inrättade att under fästelementets montering bearbeta ett håls mantelyta till passning mot en på fästelementet utformad passningsdel - Google Patents

Description

_10 15 20 25 30 529 054 FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med ett exempel under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar en sidovy av ett fästelement enligt uppfinningen, Fig. 2 visar en ändvy av fästelementet enligt Fig. 1, Fig. 3 visar ett fästelement utan vridparti, Fig. 4 visar ett fästelement då monteringen skall påbörjas, och Fig. 5 visar ett fästelement i slutmonterat skick.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Av tig. 1 framgår fästelementets uppbyggnad. Fästelementet 1 är i det visade exemplet utfört såsom en skruv eller bult och innefattar ett huvud 2, en pass- ningsdel 7 och en fästdel 30.

Huvudet 2 är inrättat att i det färdiga förbandet huvudsakligen upptaga krafter i fästelementets längdriktning, d.v.s. l längdaxelns 3 riktning. För detta ända- mål uppvisar huvudet 2 en anliggningsyta 4 som är ringfonnig och lämpligen plan och sträcker sig i ett radialplan till längdaxeln. Vidare uppvisar huvudet 2 en mantelyta 5 som är vänd från anliggningsytan 4 och som kan ges en val- fri, lämplig form.

Mantelytan 5 kan i en vidareutveckling utformas med ett invändigt ingrepps- parti 6, t.ex. i fom1 av ett sexkantigt nyckelgrepp, för roterande indrivning av fästelementet kring längdaxeln 3. Ett invändigt ingreppsparti är fördelaktigt då en låg höjd på huvudet är önskvärt. Det är även möjligt att förse huvudet med ett yttre ingreppsparti, t.ex. i form av ett sexkantigt nyckelgrepp, för indrivning av fästelementet med t.ex. en mutterdragare. Ett ingreppsparti kan vara önskvärt inte bara för montering av fästelementet utan även som mothåll om fästelementet skall kunna lossas. 10 15 20 25 30 529 054 3 Passningsdelen 7 är inrättad att efter monteringen sträcka sig genom och passa i det hål som fästelementet skall sitta i. För detta ändamål uppvisar passningsdelen en huvudsakligen cylinderforrnig mantelyta 8 med en i förhål- lande till hålets storlek noggrant avpassad diameter. Enligt uppfinningen uppvisar passningsdelen spår 9 - 14, som är jämnt fördelade över mantelytan och mynnar i sin ena ände vid ett koniskt avsmalnande parti 27 av pass- ningsdelen och sträcker sig längs fästelementets längdaxel 3. Spåren 9 - 14 sträcker sig över huvuddelen av passningsdelens 7 längd och är avsedda för att uppta överblivet material, såsom bearbetningsspån och färg, som frigörs vid monteringen av fästelementet. Utformningen av spåren avpassas till den mängd material som kommer att bearbetas. Antalet spår kan också varieras men ett fördelaktigt antal är mellan 3 och 8. Spåren formas på lämpligt sätt då fästelementet tillverkas, t.ex. genom kallstukning eller genom rullning.

Spåren kan även vara fyllda med någon form av vax eller liknande som täck- er spåren innan fästelementet skall monteras. Detta förhindrar dels att främ- mande material fastnar i spåren före användandet och används dessutom som Smörjmedel vid monteringen. Då fästelementet monteras bildas så mycket friktionsvärrne så att vaxet smälter. Denna Smörjning underlättar in- dragningen av mantelytan 8 i monteringshålet, som efter bearbetningen har klämpassning med mantelytan. En vaxbehandling av fästelementet hjälper även till att skydda skäreggen mot korrosion.

Passningsdelen 7 uppvisar ett nedanför den cylindriska mantelytan 8 beläget koniskt avsmalnande parti 27 försett med skäreggar 15 - 20 för att bearbeta monteringshålet så att det passar mot mantelytan 8. Varje skäregg 15 - 20 är formad på ett skärparti 21 - 26 i det koniskt avsmalnande partiet 27. Lut- ningsvinkeln 28 som det koniskt avsmalnande partiet 27 bildar i förhållande till mantelytan väljs så att det bildas en lämplig awerkningsvinkel mot det hål i vilket fästelementet skall monteras. En lämplig lutningsvinkel 28 ligger i om- rådet 10 - 30°, även om andra lutningsvinklar är tänkbara beroende på di- 10 15 20 25 30 529 054 4 mensioner och material på de delar som skall sammanfogas. Mantelytan 8 kan slipas för att uppnå en hög tolerans där detta är önskvärt.

En skäregg skall nu beskrivas närmare. Skäregg 16 bildar en skärvinkel 29 med längdaxelns riktning. Denna vinkel ligger fördelaktigt mellan 0 - 60°. Ett skärparti 31 är utformat så att skärpartiet är avfasat mot fästelementet. Även skärpartierna fonnas på lämpligt sätt då fästelementet tillverkas, t.ex. genom kallstukning eller genom rullning. Detta medför att skårpartiets främre del 32 ligger i höjd med fästelementets mantelyta och skärpartiets bakre del 33 lig- ger i höjd med botten på spåret 10, så att det bildas en släppning bakom skäreggen då fästelementet monteras, d.v.s. så att endast skäreggen ligger an mot och bearbetar det material i vilket fästelementet monteras. Skäregg 16 återfinnes i skärpartiets främre del 32. Skäreggen framställs enklast ge- nom att det koniska partiet slipas så att alla skäreggar bildas samtidigt. Då skäreggarna är färdiga så är det fördelaktigt att hårda skäreggama så att de får önskad hårdhet. Hårdning kan ske på olika sätt, t.ex. genom sätthärdning eller laserhärdning. Skärpartiets främre kant, mellan en skäregg och fästele- mentet, stoppar upp det material som awerkas då fästelementet monteras.

Det awerkade materialet förs då in l spåren 14- 20.

Nedanför passningsdelen 7 uppvisar fästelementet 1 en fästdel 30 som är avsedd för infästning i ett motgående fästelementet, såsom en mutter, varvid fästdelen 30 är gängad och har en diameter som understiger passningsde- Iens diameter, så att fästdelen kan föras genom det hål som passningsdelen skall passa i. l det visade exemplet uppvisar fästdelen 30 vidare ett avfasat parti 34 mot passningsdelen 7 så att det koniskt avsmalnande partiet 27 blir tydligt markerat.

På fästdelen 30 finns även ett vridparti 35 anordnat. Mellan vridpartiet 35 och fästdelen 30 finns ett brottanvisningsparti 49 anordnat. Vrldpartiet 35 an- vänds i ett utföringsexempel vid monteringen av fästelementet. 10 15 20 25 30 529 054 Fig. 2 visar en ändvy av fästelementet, betraktat från vridpartiet 35 varvid dess ändyta 36 respresenteras av de båda innersta cirkellinjema. Utanför dessa framträder spårens 9 - 14 ena ändar, d.v.s. mynningar, som är jämt fördelade över mantelytan. Vidare framträder skäreggama 15 - 20 och skär- partierna, varvid 31 visas. l fig. 3 visas en tre-dimensionell vy av ett fästelement utan vridparti. I ett utfö- ringsexempel så är t.ex. fästelementet avsett för ihopmontering av två balk- element på ett lastbilschassi som vardera är 8 mm tjocka. Lämpliga dimen- sioner kan då t.ex. vara följande: Mantelytans diameter är 16mm och avsedd för montering i ett monteringshål som är 14 - 15 mm. Lutningsvinkeln 28 är 20° och skärvinkeln 29 är 30°. Vidare har fästelementets gängparti 48 en M14-gänga. Mantelytans längd är 16 mm. Skäreggens släppningsvinkel är 7°. Dessa måttangivelser är endast avsedda som exempel på ett fästelement avsett för ovan nämnda montering.

För att kunna bearbeta monteringshålets mantelytor så måste fästelementet, eller åtminstone de skärande eggarna, vara betydligt hårdare än materialet där fästelementet monteras. Det är därför fördelaktigt att tillverka fästelemen- tet i ett material som är hårdare än de material där fästelementet skall monte- ras. Det är också möjligt att härda hela fästelementet eller endast de skäran- de eggama för att möjliggöra en tillförlitlig bearbetning. Dimensioneringen av fästelementets hàllfasthet beror även av de laster som det monterade fäst- elementet skall upptaga.

Fig. 4 och 5 visar med ett tvärsnitt genom ett förband mellan två mekaniska delar 37, 38 fästelementets funktion. De båda mekaniska delarna kan vara två delar i en balkkonstruktion till ett motorfordon, som skall förbindas med varandra. De båda delarna är försedda med var sitt genomgående hål 39, 40 som är orienterade mitt för varandra, d.v.s. är koaxiella och uppvisar en kon- kav, cylindermantelformig mantelyta 41, 42 som är förtillverkad med en dia- 10 15 20 25 30 529 054 meter 43 som understiger passningsdelens diameter 44 men överstiger det koniskt avsmalnande partiets 27 minsta diameter. Diametem 43 överstiger även fästdelens 30 största diameter.

Med de ovan angivna förutsättningarna sker följande vid montering av fäst- elementet för att skapa ett förband mellan de två delama 37, 38. Fästelemen- tet införes först med sin fästdel 30 genom de koaxiellt anordnade hålen 39, 40, vilka tillsammans bildar monteringshålet, till dess att passningsdelen 7 med sitt koniska parti 27 når kontakt med det första hålets 40 omkretskant 46. I detta läge ligger skäreggama 15 - 20 an mot omkretskanten 46. Däref- ter indrives fästelementet i längdaxelns riktning, närmare bestämt i pilens 47 riktning. Denna indrivning utföres roterande enligt pil 52 så att skäreggama 15 - 20 skär bort överflödigt material på mantelytorna 41, 42 vilket ger mon- teringshålet samma diameter som mantelytan 8, varvid en presspassning mellan fästelementet och monteringshålet erhålles. Därmed kan förbandet uppta skjuvlaster samtidigt som draglaster.

Det roterande införandet kan utföras på två sätt. l ett utföringsexempel så roteras fästelementet medelst ingreppspartiet 6 så att fästelementets skäreg- gar bearbetar monteringshålets mantelytor. Detta kan ske t.ex. genom att en mutterdragare eller annat roterande verktyg roterar fästelementet, fördelaktigt med en relativt låg hastighet. Samtidigt så appliceras ett tryck på fästelemen- tet så att skäreggarna kan awerka det överflödiga materialet i monteringshå- let och dämted tillåta fästelementet att röra sig in i hålet. Då fästelementet är helt infört i monteringshålet, d.v.s. då huvudets anliggningsyta 4 anligger mot den mekaniska delen 38 så appliceras en mutter 45 på konventionellt sätt.

Vid detta monteringssätt så är fästelementets vridparti 35 överflödigt, varvid ett fästelement utan vridparti användes.

I ett annat utföringsexempel så appliceras ett monteringsverktyg 53 på fäst- elementets vridparti 35. Då fästelementet är infört i monteringshålet så träs först en klämhylsa 45 över vridpartiet och fästdelen så att klämhylsan ligger 10 15 20 25 30 529 054 an mot den mekaniska delen 37. Monteringsverktyget låser sedan fast vrid- partiet så att monteringsverktyget kan rotera fåstelementet runt längdaxelns riktning, samtidigt som ett dragande moment läggs på så att fåstelementet dras in i monteringshålet under bearbetning av mantelytorna 41, 42.

Då fästelementet är helt infört i monteringshålet, d.v.s. så att huvudets an- liggningsyta 4 ligger an mot den mekaniska delen 38 så förspänns fästele- mentet samtidigt som klämhylsan 45 kallformas mot fåstdelens gångparti 48 så att ett mekaniskt förband bildas. Klämhylsan kan antingen vara rund eller, om det skall vara möjligt att lossa den, utformad med ett yttre ingreppsparti t.ex. ett sexkantfäste. Då klämhylsan är färdigfonnad så applicerar monte- ringsverktyget en ytterligare dragkraft på vridpartiet så att vridpartiet frigörs från fåstdelen, d.v.s. så att vridpartiet bryts av från fästdelen. För att få ett kontrollerat brott så är fästelementet försett med en brottanvisning 49 som ansluter vridpartiet till fästdelen. Om förbandet inte skall kunna lossas så kan fästdelens gängparti 48 vara ersatt med ett antal runtgående spår utan stig- ning, vilket medför att klämhylsan inte kan vridas av efter fastklämningen. Ett liknande monteringssätt är välkänt för vanliga skruvförband och tillhandahål- les t.ex. av företaget Huck Fasteners.

Under indrivningsrörelsen kommer en skärande bearbetning att utföras genom skäreggarna 15 - 20 som utför en skärande bearbetning i hàlens 39, 40 mantelyta 41, 42. Härvid kommer skäreggama 15 - 20 att tjänstgöra som skärverktyg samtidigt som materialspånor kan uppfångas i spåren 9 -14 och/eller i mellanrummet 50 i klämhylsan 45. Storleken på mellanrummet 50 skapas av den ogängade delen av klämhylsan 45. Detta utrymme kan utnyttjas för upptagande av avverkat material. Längden på den ogängade delen av klämhylsan 45 avpassas även så att den förspänning som fästelementet skall erhålla kan uppnås.

Genom den utförda bearbetningen kommer således håldiametern att ökas och anpassas till passningsdelens håldiameter 44 över den cylindriska 10 529 054 mantelytan 8 och slutresultatet blir ett förband, se fig. 5, utan spel mellan passningsdelen och monteringshålet vilket således resulterar i ett förband med en förmåga att uppta såväl skjuvkrafter i pilarnas 51 riktning som axialkrafter i pilens 54 riktning.

Uppfinningen är inte begränsad till ovan beskrivna och pà ritningama visade utföringsexempel utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav.

T.ex. kan spårens utsträckning och lutning variera liksom spårens tvärsnittsfonn liksom skäreggarnas utfonnning. 10 15 20 25 30 529 054 Figurhänvisningar: 1: fästelement 2: huvud 3: längdaxelns riktning 4: anliggningsyta 5: huvudets anslagsyta 6: ingreppsparti 7: passningsdel 8: cylinderforrnig mante!yta 9 - 14: spår 15 - 20: skäreggar 21 - 26: skärparti 27: koniskt avsmalnande parti 28: Iutningsvinkel 29: skärvinkel 30: fästdel 31: skärparti 32: skärparti, främre del 33: skärparti, bakre del 34: avfasat parti 35: vridparti 36: ändyta 37, 38: mekaniska delar 39, 40: genomgående häl 41, 42: konkav, cylindermantelforrnig mantelyta 43: håldiameter 44: passningsdelens diameter 45: klämhylsa, mutter 46: omkretskant 47: monteringsriktning 48: fästdelens gängparti 529 054 10 49: brottanvisning 50: mellanrum 51: skjuvkraftsriktning 52: rotationsriktning 53: monteringsverktyg 54: axialkraftsriktning

Claims (7)

10 15 20 25 30 529 054 ll PATENTKRAV

1. Fästelement för att förbinda mekaniska delar (37, 38) med var- andra och innefattande: - en passningsdel (7), inrättad att sträcka sig genom hål (39, 40) vilka bildar ett monteringshål, med en cylinderforrnig mantelyta (8) som är genomgående åtminstone en av de delar som skall förbindas med varandra, - ett huvud (2) med en anliggningsyta (4) för anliggning mot en anliggnings- yta på hålets ena sida, - en fästdel (30) med en diameter som understiger hålets diameter och är inrättad att fästa i en fästkomponent (45), där passningsdelen (7) uppvisar en diameter som något överstiger diametem (43) hos hàlet i sitt skick före fästelementets fastsättning och uppvisar skärande skäreggar (15 - 20) som är inrättade att under fästelementets mon- tering bearbeta hålets mantelytor (41, 42) i en roterande rörelse så att hàlet bringas till passning mot passningsdelens mantelyta (8), varigenom fästele- mentet är inrättat att upptaga såväl uppträdande skjuvlaster som tryck/draglaster mellan de förbundna delama kännetecknat av att - fästelementet även innefattar ett vridparti (35) avsett att användas för att rotera fästelementet vid monteringen, och att ett brottanvisningsparti (49) förbinder vridpartiet (35) med fästdelen (30).

2. Fästelement enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n at d ä r a v att fästelementet även innefattar spår (9 - 14) för upptagande av bearbetat material som uppstår vid monteringen.

3. Fästelement enligt något av patentkrav 1 - 2, k ä n n e t e c k n at d ä r a v att huvudet (2) ärförsett med ett invändigt in- greppsparti (6). 10 15 20 529 054 V2.

4. Fästelement enligt något av patentkrav 1 till 2, k ä n n e t e c k n at d ä r a v att huvudet (2) är försett med ett utvändigt in- greppsparti (6).

5. Fästelement enligt något av patentkrav 1 till 4, k ä n n e t e c k n at d å r a v att fästdelen (30) innefattar ett gängat parti (48) avsett att kunna monteras mot en mutter.

6. Fästelement enligt något av patentkrav 1 till 4, k ä n n e t e c k n at d ä r a v att fästdelen (30) innefattar ett parti med ett antal runtgáende spår utan stigning.

7. Fästelement enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n at d ä r a v att spåren för upptagande av bearbetat mate- rial (9 - 14) är fyllda med ett smörjande medel. 8 Fästelement enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n at d ä r a v att det smörjande medlet är avsett att smälta av friktionsvärrnen som bildas under monteringen.