DE2262160A1

DE2262160A1 - Befestigungssystem mit hoher festigkeit

Info

Publication number: DE2262160A1
Application number: DE2262160A
Authority: DE
Inventors: Edgar L Stencel
Original assignee: VSI Corp
Current assignee: Shared Technologies Fairchild Telecom Inc
Priority date: 1971-12-20
Filing date: 1972-12-19
Publication date: 1973-06-28
Also published as: US3792933A; FR2170476A5; GB1391228A

Description

Befestigungssystem mit hoher Festigkeit

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ,Befestigungssysteme, und insbesondere auf Befestigungssysteme zur Befestigung mehrerer Bleche aneinander, um auf das System und die Bleche eine Vorspannung oder Spannkraft auszuüben.

Verschiedene Formen derartiger Vorrichtungen sind bekannte Viele dieser bekannten Vorrichtungen verwenden das Schmieden einer schmiedbaren Manschette auf eiaen Zapfen oder Bolzen. Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird ein© schmiedbare Manschette mittels eines Werkzeuges auf den mit Gewinde oder Nuten ausgebildeten Teil eines Bolzens im Gesenk geschmiedet, woraufhin das Werkzeug entfernt wird. Der Bolzen ©der Zapfen weist einen Kopf auf, der an einer Seite der Bleche sitzt, die zusammengezogen werden sollen, und die Vorspannung oder Spannkraft wird ausgeübt, wenn die Manschette auf den Zapfes im Gesenk- geschmiedet wirdo Dies wird entweder durch eine Zugkraft erzielt ₅ die direkt auf den. Zapfen ausgeübt wird, oder durca Kräfte, di©

Patentanwälte Dipl.-Ing. Martin Licht, DipL-Wirtschilng. Axel Hansmann, Dipl.-Phys. Sebastian Herrmann

durch das Gesenkschmieden selbst erzeugt werden, wodurch axiale Spannkräfte an dem Zapfen erzeugt werden. Wenn das Werkzeug oder die Werkzeuge entfernt werden, die die Schmiede- und Zugkräfte ausgeübt haben, kehrt die Manschette infolge der ihr
innewohnenden Elastizität etwas in ihre ursprüngliche Form zurück, wodurch die auf das System ausgeübte Vorspannung und die auf die Bleche ausgeübte Spannkraft verringert wird.

Andere Formen von bekannten Befestigungssystemen verwenden ein etwa ähnliches Verfahren, bei dem eine schmiedbare äußere Manschette auf und um eine innere, härtere Hülse im Gesenk geschmiedet wird, die Nuten oder Einschnitte in dem Zapfen oder
Bolzenschaft bildet. Bei diesen Systemen ist es möglich, daß
die vorteilhafte axiale Kraft infolge des Gesenkschmiedevorganges nicht vorhanden ist, und, wie bei den oben erwähnten
Systemen, kehrt die Manschette bei Abnahme des Werkzeuges etwas in ihre ursprüngliche Form zurück, wodurch die Andrückoder Klemmwirkung auf der inneren Hülse herabgesetzt wird.

Andere bekannte Systeme verwenden verschiedene Formen von Gegenmuttern, bei denen ein äußeres Teil um ein inneres Teil gedreht wird, um Teile des inneren Teiles in Sperreingriff mit
den Gewindegängen eines Bolzens oder Zapfens zu bringen. Es
findet kein Gesenkschmiedevorgang oder Materialfluß des inneren Teils statt, und daher ergibt sich aus dieser Sperrwirkung keine axiale Vorspannung. Ferner werden die Andrückkräfte durch die Drehung des äußeren Teiles hervorgerufen und werden daher
nicht axial und direkt radial nach innen ausgeübt, sondern wegen der Dreherteilung in schräger Richtung.

Die vorliegende Erfindung sieht ein Befestigungssystem zur Verbindung mehrerer Bleche vor, durch die aufeinander ausgerichtete Lücher verlaufen. Das System umfaßt einen Stift oder Bolzen

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mit einem Kopf, der so angeordnet ist, daß er auf einem der Bleche aufliegt, und einen Schaft, der in den aufeinander ausgerichteten Löchern sitzt. Ein mit Nuten ausgebildeter Teil des Schafts verläuft an der dem Kopf entgegengesetzten Seite aus den Blechen heraus. Der mit Nuten ausgebildete Teil kann Gewindegänge, Ringnuten, Schlitze oder jede ähnliche sonstige Ausbildung umfassen, und wenn daher hier der Ausdruck "mit Nuten versehen" verwendet wird, soll er alle derartigen Ausbildungen umfassen«, Ein zweiteiliges Mutterteil wird um den mit Nuten ausgebildeten Teil des Stiftes im Gesenk geschmiedet, um die Befestigungsvorrichtung in ihrer vorgespannten Sperrstellung zu befestigen,. Das Mutterteil umfaßt eine schmiedbare Manschette, die zunächst an den Blechen und um den mit Nuten versehenen Teil des Stiftes angeordnet wird, und eine äußere Hülse aus einem Stoff, der nicht in stärkerem Maße schmiedbar ist, als die Manschette, und mit einem Innendurchmesser, der kleiner ist als der anfängliche Außendurchmesser der Manschette. Die Hülse wird zunächst in Nähe des äußeren Endes der Manschette von den Blechen hinweg angeordnet, und ein Schmiermittel kann an der Aufienflache der Manschette und an der Innenfläche der Hülse aufgetragen werden«,. Dann werden Kräfte auf die Hülse in axialer Richtung auf ?lis Bleche ausgeübt, während die Hülse daran gehindert wird, sieli radial nach außen zu bewegen. Dadurch wird die Hülse in axialer Richtung entlang der Manschette bewegt, um die Manschette radial nach innen um den mit Nuten ausgebildeten Teil des Stiftes zu schmieden₀ Durch den Gesenkschmiedevorgang auf der Manschette wird der Stoff, aus dem die Manschette besteht, zusammengedrückt und kalt bearbeitet, wodurch resultierende axiale Kräfte in der Manschette erzeugt werden, die entlang dem Stift wirken, wodurch die Vorspannung auf dem Befestigungssystem und die Spannkraft auf die Bleche erzeugt wird» Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die äußere Fläche der Manschette kegelstumpfförmig nach außen gei$, und die Länge dieser Fläche der Manschette ist länger

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als der entsprechende axiale Abstand zu den Blechen. Wenn die Hülse sich in Richtung auf die Bleche bewegt, wird der Stof$ aus dem die Manschette besteht, nach innen zu einer kleineren Fläche gedreht, wodurch Druckkräfte in dem Stoff der Manschette erzeugt werden, die ihrerseits auf den Stift und die Bleche wirken, um die Erzeugung der Vorspannung und Spannkraft zu unterstützen. Gleichzeitig wird auf den Stift eine Gegenkraft ausgeübt, um den axialen Kräften zu widerstehen, die auf die Hülse ausgeübt werden. Ein Werkzeug ruft die axiale Kraft an der Hülse hervor und umschließt oder hält die Hülse, während die Hülse selbst die eigentlichen Gesenkschmiedekräfte auf die Manschette ausübt. Die Hülse selbst wird entlang des Hauptteils ihrer Länge nicht verformt oder geschmiedet, und behält in der Endstellung der Anlage ihre Form und Lage, wenn das Werkzeug entfernt wird und damit die von außen ausgeübten Kräfte nicht mehr ausgeübt werden. Daher hält die Hülse die im Gesenk geschmiedete Manschette im wesentlichen in ihrer vollständig vorgespannten Stellung und verhindert die Rückkehr oder Rückverformung der Manschette, die bei den oben erwähnten bekannten Systemen die Regel war. Daher wird die auf das System ausgeübte volle Vorspannung und Spannkraft auch nach Abnahme des Werkzeuges aufrechterhalten. Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, daß es das äußere Element des Mutterteils selbst ist, das die Gesenkschmiedkraft auf das schmiedbare innere Manschettenelement ausübt (anstelle eines diese Kraft ausübenden Werkzeuges), und daß dieses äußere Element in seiner Form und Lage verbleibt, um im wesentlichen die gesamte Vorspannung zu erhalten, die dem System verliehen worden ist.

Es ist wesentlich, daß die Hülse aus einem Stoff ist, der nicht in stärkerem Maße verformbar ist als die Manschette, so daß die Hülse selbst die Manschette um den mit Nuten ausgebildeten Teil des Stiftes gesenkschmieden kann. Je streckbarer die Manschette ist, desto leichter wird diese Wirkung erzielt. Wenn die Man-

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sehette und die Hülse die gleiche Streckbarkeit haben, ist es normalerweise wichtig, ein Schmiermittel auf die aufeinander gleitenden Flächen dieser Teile aufzutragen, um die gewünschte Gesenksehmiedewirkung zu unterstützen, wobei das Werkzeug zusätzlich die Hülse umschließt, um eine Verformung der Hülse in radialer Richtung nach außen zu verhindern. Wenn die Hülse aus erheblich festerem Stoff ist, als die Manschette, kann der Gesenkschmiedevorgang ohne ein Schmiermittel durchgeführt werden.

Die Erfindung geht deutlicher aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht sind. In den Zeichnungen sind

Fig. 1 eine teilweise als Schnitt gezeigte Aufrißansicht eines Zugbolzens und des Mutterteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise als Schnitt gezeigte Aufrißansicht des in Fig. 1 gezeigten Bolzens und Mutterteils in ihrer Anordnung in den miteinander zu verbindenden Blechen und bei Ausübung von Kräften durch Werkzeugteile,

Fig. 4 eine teilweise als Sehnitt gezeigte Aufrißansicht des Befestigungssystems gemäß dieser Ausftihrungsform der Erfindung in seiner Endeinstellung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf das aufgesetzte Hülsenteil einer weiteren Ausführungsform in Sechskantform,

Fig. 6 eine teilweise als Schnitt gezeigte Aufrißansicht des Bolzens und Maitterteils einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vor dem endgültigen Zusammenbau,

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Fig. 7 eine Ansicht entlang der Linie 7-7 in Fig. 6,

Fig. 8 eine Ansicht des in Fig. 6 gezeigten Bolzens und Mut-. terteils, die in den Blechen eingesetzt sind, bei Beginn der Ausübung einer axialen Kraft durch ein Werkzeug, und

Fig. 9 eine Ansicht des Befestigungssjtems dieser Ausführungsform in seiner endgültig zusammengebauten Stellung.

Fig. 1 - 4 zeigen eines der bevorzugten Ausftihrungsbeispiele der Erfindung, bei dem ein Stift 10 und ein Mutterteil 12 dazu dienen, aneinander festgespannt zu werden, um zwei Bleche oder Platten 14 und 16 fest aneinander zu spannen. Das Stift- oder Bolzenteil 10 umfaßt einen Kopf 18, einen Schaft 20 und einen mit Nuten versehenen Teil 22 als Teil des Schaftes 20. Der mit Nuten ausgebildete Teil 22 ist als ein Teil mit Außengewinde gezeigt. Jegliche Art von Gewinden oder ringförmigen Nuten oder Schlitzen wäre jedoch geeignet. Ein Bolzenendteil 24 mit ringförmigen Nuten verläuft axial nach außen in Verlängerung des Gewinde- oder Nutenteils 22 des Schaftes 20. Das Mutterteil 12 umfaßt ein schmiedbares streckbares inneres Manschettenteil 26 und ein äußeres Hülsenteil 28, das aus einem Stoff besteht, der nicht in stärkerem Maße streckbar ist als das Manschettenteil 26. Der Bolzen 10 und das Mutterteil 12 dienen dazu, aneinander befestigt zu werden, um eine Vorspannung und eine Spannkraft auszuüben und dadurch die Bleche 14 und 16 in der endgültig zusammengebauten Stellung fest aneinander zu halten.

Der Schaft 20 des Bolzens 10 ist s> ausgebildet, daß er in aufeinander ausgerichtete Löcher 34 und 36 der Bleche 14 und 16 paßt, und wie es in der Zeichnung angedeutet ist, ist der Kopf 18 ein Flachkopf, der in einer entsprechenden Bohrungserweite—

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rung 38 in dem Blech 14 aitzt_e Der Gewindeteil 22 des Schafts 20 verläuft über die Bleche 14 und l6 an der dem Kopf 18 entgegengesetzten Seite des Bolzens hinaus, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.

Das Mutterteil 12 kann schon vor dem eigentlichen Zusammenbau zusammengesetzt werden, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, indem das Hülsenteil 28 um einen äußeren Teil 40 des äußeren Endes der Manschette 26 aufgesetzt wird, oder das Mutterteil 12 kann auch aus einem Teil zusammengebaut und ausgebildet sein, was ein teuereres Verfahren ist. Demzufolge ist das beste und billigste Verfahren, das Mutterteil in zwei getrennten Teilen auszubilden und diese Teile vor dem eigentlichen Einbau durch den Preßsitz im Bereich 40 der Manschette zusammenzubauen. Wenn die Streckbarkeit der Hülse 28 die gleiche oder etwas geringer ist als die der Manschette 26, wird eine Schmiermittelschicht 29 auf die Außenfläche der Manschette 26 und auf die vorzugsweise zylindrische Innenfläche der Hülse 28 aufgetragen (beispielsweise ein Schmiermittel wie Cetylalkohol, der naß aufgetragen wird, aber dass trocknet, um eine trockene Schmiermittelschicht zu bilden).

Die Manschette 26 wird dann in Nähe des Blechs l6 und um den Gewindeteil 22 des Bolzens 10 angeordnete Ein Amboßwerkzeugteil 42 wird dann um die Hülse 28 angeordnet, und ein Ziehwerkzeugteil 44 wird angebracht, um an dem Endteil 24 des Bolzens 10 anzugreifen. Das Amboßwerkzeug 42 übt dann eine axiale Kraft auf das Ende der Hülse 28 in Richtung auf die Bleche aus, wie es in Fig. 3 durch die Pfeile angedeutet ist, während gleichzeitig das Ziehwerkzeug 44 in entgegengesetzter Richtung zieht und eine Gegenkraft auf den Bolzen 10 ausübt, wie es durch den Pfeil angedeutet ist. Aufgrund der auf das Befestigungssystem und insbesondere auf die Hülse 28 wirkenden axialen Kräfte bewegt sich die Hülse 28 in axialer Rich-

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tung auf das Blech 16 zu, und bei dieser Bewegung wird die Manschette 26 radial nach innen im Gesenk geschmiedet, um sich um den Gewinde- oder Nutenteil 22 des Bolzens kalt zu verformen. Das Werkzeug 42 umfaßt eine innere zylindrische Fläche 43, die an der Außenfläche der Hülse 28 angeordnet ist, um die Hülse so zu umschließen, daß eine radiale Auswärtsbewegung der Hülse verhindert wird. Die Schmiermittelschicht 29 gestattet die relative Gleitbewegung zwischen den aneinander liegenden Flächen der Hülse 28 und der Manschette 26. Diese relative Bewegung der Teile ruft das Gesenkschmieden der Manschette 26 durch die Hülse 28 infolge des anfänglichen Unterschiedes der relativen Durchmesser dieser beiden Teile hervor, selbst wenn die beiden Teile die gleiche oder nahezu die gleiche Streckbarkeit haben, da die Fläche 43 des Werkzeugs 42 die Hülse 28 umschließt.

Wie in der Zeichnung gezeigt ist, hat die Manschette 26 einen schrägen kegeistumpfförmigen Teil 46, der sich allmählich nach außen in Richtung auf das Ende der Manschette in Nähe des Bleches l6 neigt. Aufgrund dieses konisch hervorstehenden Teiles 46 wird bei der axialen Bewegung der Hülse 28 entlang der Manschette der Stoff, aus dem die Manschette besteht, nach innen in Richtung auf den Gewinde- oder Nutenteil 22 des Bolzens gedreht. Vorzugsweise ist die Länge dieser Außenfläche 46 der Manschette 26 größer als die axiale Länge zwischen dem Beginn der Außenfläche 46 und der Fläche des Bleches 16, so daß bei der Einwärtsdrehung der Manschette der Stoff, aus dem die Manschette besteht, in eine Fläche von geringerer Länge gekeilt wird, wodurch eine axiale Vorspannung auf dem Befestigungssystem erzeugt wird. In erster Linie ist jedoch das Volumen des Raumes, in dem der Manschettenetoff 26 gedreht und geschmiedet wird, kleiner als das Volumen des Manschettenstoffes 26 selbst. Wenn die Hülse sich dem Blech nähert und die Manschette 26 nach innen gedreht und geschmiedet wird, werden daher Druckkräfte in dem Nansehettenstoff erzeugt, die axiale Kräfte auf den Bolzen 10 und gegen die

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Bleche hervorrufen. Der Bolzen wird dadurch nach außen durch Zug vorgespannt, während auf die Bleche Spann- oder Klemmkräfte ausgeübt werden,. Der Manschettenstoff wird durch den Gesenkschmiedevorgang kalt bearbeitet oder kalt verfestigt. Die an dem Befestigungssystem erzeugte eigentliche Vorspannkraft ist etwas größer als die Axialkraft, die durch das Werkzeug 42 auf die Hülse 28 ausgeübt wird. Der Winkel des geneigten konischen Teils 46 ruft nicht nur die Drehung des Manschettenstoffs 26 hervor, sondern kann auch die Wirkung haben, eine anfängliche Klemmkraft auf die Bleche auszuüben, bevor das Gesenkschmieden der Manschette stattfindet, da schon eine gewisse Kraft an der Hülse erzeugt werden muß, bevor die Hülse sich nach unten über die geneigte Fläche der Manschette bewegt. Diese anfängliche Axialkraft wird durch das Befestigungssystem so übertragen, daß sie eine anfängliche Klemmkraft an den Blechen wird, wodurch eine gewisse anfängliche Vorspannung und Spannkraft an dem Befestigungssystem gewährleistet wird.

Wenn die Hülse 28 an dem Blech 16 sitzt und ausreichende Zugkräfte auf das .Ende 24 des Bolzens ausgeübt werden, bricht dieses von dem übrigen Teil des Bolzenschafts 20 an einer Abbruchnut 50 ab, die in dem Bereich zwischen dem Ende 24 und dem Gewinde- oder Nutenteil 22 des Bolzens 10 ausgebildet ist.

In Fig. 4 ist die endgültige Anordnung nach Abnahme der Werkzeuge 42 und 44 gezeigt. Obwohl die Hülse veranlaßt hat, daß der kegelstumpfförmige Teil der Manschette nach innen um die Gewindegänge des Schaftteils 22 des Bolzens 10 gedreht und im Gesenk geschmiedet worden ist, ist die Hülse 28 selbst nicht in nennenswerter Weise geschmiedet oder verformt worden, mit Ausnahme vielleicht eines sehr kleinen Teiles 47 an ihrem Ende in Nähe des Blechs l6 infolge der sehr hohen Drücke, die in diesem Bereich aufgrund des überschüssigen Manschettenstoffes 26 erzeugt werden. Wie in der Zeichnung

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gezeigt ist, umfaßt die Hülse 28 einen nach innen abstehenden Schulterteil 52, der den äußeren Endteil der Manschette 26 in den Gewindeteile 22 des Bolzens gesenkschmiedet, um zu gewährleisten, daß die gesamte Manschette 26 radial nach innen um den Bolzen 10 im Gesenk geschmiedet wird, so daß sich keine Spalte oder offene Stellen zwischen der Manschette und den Gewindegängen oder Nuten des Bolzens befinden.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann das Amboßwerkzeug 42 einen ringförmig nach innen abstehenden Vorsprung 54 aufweisen, und die Hülse 28 hat vorzugsweise an ihrem äußeren Ende eine abgeschrägte Innenfläche 56. Wenn die Hülse 28 ihre Endstellung an dem Blech 16 erreicht, drückt der Vorsprung 54 einen Teil des Stoffes der Manschette 26 über den abgeschrägten Teil 56 der Hülse 28, um dadurch die Hülse 28 in der abgesetzten Stellung sperrend zu befestigen. Ein anderes Verfahren zur Durchführung einer derartigen Sperrwirkung könnte darin bestehen, die Manchette 26 mit einer etwas größeren axialen Länge auszubilden als die Hülse 28, um dadurch einen Teil der Manschette über das Ende der Hülse zu verformen.

Da die Hülse 28 nicht in nennenswerter Weise geschmiedet oder verformt worden ist, hält sie in ihrer Endstellung die geschmiedete Manschette 26 in ihrer endgültigen geschmiedeten Form und gestattet nicht, daß sich der Stoff der Manschette 26 aufgrund der ihm innewohnenden Elastizität zurückverformt, um dadurch die Vorspannung oder die Klemmkraft an dem Befestigungssystem zu verringern. Die Hülse 28 erhält dadurch, daß sie als ein

Teil des fertig zusammengebauten Befestigungssystems beibehal-

i ten wird, die gesamte Vorspannung an dem Befestigungssystem aufrecht, nachdem die Werkzeuge 42 und 44 abgenommen worden sind. Das Werkzeug 42 ist so ausgebildet, daß es eine Umgrenzungsfläche 43 für die Hülse 28 bildet und die axiale Kraft auf die Hülse 28 ausübt, aber die eigentlichen Andrück- oder

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Gesenkschmiedekräft werden auf die Innenmanschette 26 durch die Hülse 28 ausgeübt. Das Werkzeug 42 ist in dieser Hinsicht nur passiv und ist nicht dasjenige Teil, das den Gesenkschmiedevorgang an der Manschette 26 vornimmt_o Das Befestigungssystem kann ferner die Verwendung von Stoffen mit sehr hoher Festigkeit für die Manschette 26 ermöglichen. Wobei jedoch die in der Manschette auftretenden Ringspannungskräfte weitgehend verringert werden, die sonst zum Riß oder Bruch der Manschette führen könnten. Dies beruht auf der Ausgangsform der Manschette, die Entlastungsschlitze 58 aufweist, wie es in Fig. 2 angedeutet ist. Wenn die Manschette 26 gesenkgeschmiedet und nach innen gedreht wird, gestatten diese Schlitze ein radiales Zusammenziehen der Manschette, ohne übermäßigesRingspannungskräfte in dem Manschettenstoff hervorzurufen. Ferner sind die auf die Manschette 26 durch die Hülse 28 ausgeübten Kräfte axiale Kräfte, die vorwiegend entlang der konischen Fläche 46 ausgeübt werden, um den Manschettenstoff nach innen zu drehen, was dem Gesenkschmieden der gesamten Länge einer übergroßen Manschette vorzuzieher* ist, da es uie Verwendung von Stoffen mit höherer Festigkeit in der Manschette gestattet.

Das vordere Ende 60 der Manschette 26 ist in seiner Ausgangsform abgeschräft, wie es in den Fig_o 1 und 3 angedeutet ist, so daß bei der radialen Einwärtsdrehung des Manschettenstoffes diese abgeschrägte Fläche 60 flach auf der Fläche des Bleches 16 aufliegt. Die Manschette 26 weist ferner in ihrer Ausgangsform eine Bohrungserweiterung 62 auf, die dem Ausgleich für Unregelmäßigkeiten des Bolzens, des Schaftes oder der Blechdicke dient.

Bei diesem besonderen Befestigungssystem ist eine sehr genaue Steuerung der Vorspannung mögliche Diese Steuerung wird durch das Volumen des verwendeten Manschettenmaterials sowie durch die sogenannte "Bezugslänge" gesteuert, die die in Fig. 3 mit

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L bezeichnete Länge ist. Diese Länge wird durch den Abstand zwischen der Fläche des Bleches 16 und dem unteren oder inneren Band derjenigen Nut in den Gewindeteil 22 des Bolzens 10 bestimmt, die bei der anfänglichen axialen Bewegung der Hülse 28 mit Stoff der Manschette 26 gefüllt wird. Für jede beliebige Länge L kann die Vorspannung als eine direkte Funktion dieses Abstandes im Verhältnis zu dem Neigungswinkel der Außenfläche der Manschette, der Länge dieser Außenfläche und des Volumens des Hanschettenstoffee unabhängig von der Eingriffslänge oder Toleranz des Bolzens selbst errechnet werden» Ferner kann der Neigungswinkel eine gewisse vorbestimmbare Anfangevorspannung und Ktemnkraft bestimmen. Demzufolge kann die endgültige Vorspannung und Spannkraft an dem Befestigungssystem sehr genau gesteuert und bestimmt werden.

Fig. 5 zeigt ein weiteres wahlweises Merkmal dieser Ausführungsform, bei der das äußere Hülsenteil 28 eine sechekantige Außenfläche 6h umfaßt, so daß das aufgesetzte Befestigungssystem von einem Gewindebolzen 10 abgeschraubt werden kann.

In den Fig. 6-9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Ein Bolzenteil 70 und ein zweiteilige» Mutterteil 72 können wie bei der ersten Ausfuhrungsform durch Klemmkräfte aneinander befestigt werden, um Bleche Ik und 76 unter Vorspannung und Klemmkraft miteinander zu verbinden. Der Bolzen 70 umfaßt einen hervorstehenden Kopf 78, einen Schaft 80 und einen mit Nuten ausgebildeten Teil 82. In diesem Fall sind die Nuten ringförmig gezeigt. Sie können jedoch jede beliebig· Form von Schlitzen oder Nuten haben oder sie können auch die Form von Gewinden haben. Der Bolzen 70 sitzt in aufeinander ausgerichteten Löchern 84 und 86 in den Blechen 7k und 76, wobei der Kopf 78 des Bolzene 70 an der Außenfläche des Bleches lh anlegt und der mit Nuten ausgebildete Teil 82 an der dem Kopf 78 entgegengesetzten Seiten aus den Blechen heraus-

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verläuft. Das Mutterteil 72 umfaßt ein schmiedbares, streckbares Manschettenteil 96 und ein äußeres Hülsenteil 98 aus relativ festerem Stoff mit größerem Modul (und zumindest etwas geringerer Streckbarkeit) als die Manschette 96. Wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Hülse und die Manschette vorzugsweise getrennt ausgebildet und werden anfänglich an der Fläche 100 der Manschette 96, Fig. 6, in Preßsitz miteinander gebracht, bevor das Befestigungssystem eingebaut wird. Fig. 7 zeigt, daß die Manschette 96 axiale Entlastungsschlitze 102 aufweist, wie die Manschette des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels. Die Manschette 96 umfaßt ferner einen konischen Teil 104 (Fig. 6) und eine Bohrungserweiterung 112, wie die oben beschriebene Manschette 26. Da bei dieser Ausführungsform die Hülse 98 aus relativ festerem Stoff mit größerem Modul ist, als die Manschette 96, ist jedoch zwischen den relativen Gleitflächen dieser Teile kein Schmiermittel erforderlich, wenngleich ein Schmiermittel diese relative Bewegung unterstützen würde.

Beim Zusammenbau dieses Befestigungssystems wird der Stift in die aufeinander ausgerichteten Löcher der Bleche eingeführt und die Manschette 96 an dem Blech 76 und um den mit Nuten ausgebildeten Teil 82 des Bolzens 70 angeordnet. Ein Amboßwerkzeugteil 108 wird dann wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel so angesetzt, daß es auf dem äußeren Ende der Hülse 98 aufliegt«, Das Amboßwerkzeug 108 ruft eine axiale Kraft auf der Hülse 98 in Richtung auf die Bleche hervor, und dieser Kraft wirkt ein Gegenhalter 110 (Fig. 8) entgegen, der so angeordnet ist, daß er an dem Kopf 78 des Bolzens 70 anliegt. Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel ist das Amboßwerkzeug vorwiegend passiv und bildet an seiner zylindrischen Fläche 109 nur die Umgrenzung für die Hülse 98, während die Hülse 98 selbst den eigentlichen Gesenkschmiedevorgang durchführt.

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Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel wird bei Ausübung der axialen Kraft durch das Amboßwerkzeug 108 auf die Hülse 98 diese entlang der Manschette 96 in Richtung auf die Bleche bewegt, wodurch die kegelstumpfförmige Fläche der Manschette radial nach innen gedreht und der Manschettenstoff un die ringförmigen Nuten 82 des Bolzens 70 gesenkgeschmiedet werden. Wenn die Hülse 98 in Richtung auf das Blech 76 bewegt wird, rufen die auf die Manschette 96 wirkenden Kräfte axiale Kräfte hervor, und zwar sowohl in Richtung auf die Bleche wirkende Klemmkräfte, als auch von den Blechen axial nach außen wirkende Vorspannkräfte an dem Bolzen 70.

Wie bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Innenkante der Manschette 96 bei 114 abgeschrägt, so daß diese Fläche 114 flach auf der Fläche des Bleches 76 zu liegen kommt, wenn die Manschette nach innen eingebogen wird. Ferner umfaßt die Hülse 98 einen ringförmigen Schulterteil 118 an ihrem äußeren Ende, der nach innen ragt, um in wirkungsvoller Welse das Gesenkschmieden des gesamten Stoffes der Manschette 96 um die Nuten 82 zu bewirken, wie bei dem vorigen Ausführungsbeispiel. Die Hülse 98 kann ferner einen abgeschrägten Teil 99 aufweisen, über dem der Stoff der Manschette 96 durch das Werkzeug 108 gepreßt wird, um die Hülse 98 an der Manschette 96 in der gesetzten Stellung sperrend zu befestigen.

Wenn das Amboßwerkzeug 108 und der Gegenhalter 110 entfernt werden, hält die Hülse 98 die gesenkgeschmiedete Manschette 96 in ihrer gesetzten Stellung, um die vollständige Vorspannung und Klemmkraft an dem Befestigungssystem aufrechtzuerhalten, da die Hülse 98 nicht wesentlich verformt oder gesenkgeschmiedet worden ist. Außerdem ist bei dieser Auführungsform die Hülse 98 aus relativ festerem Stoff als die Manschette 96 und verhindert dadurch die Rückverformung des Stoffes der Manschette 96 zu deren Ausgangsform. Wie bei dem vorigen Ausfuhrungsbeispiel

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kann die Vorspannung und die Klemmkraft an dem Befestigungssystem in der gleichen Weise durch Steuerung des Volumens des Stoffes, aus dem die Manschette 96 besteht, des Winkels des geneigten Abschnittes 104, der Länge des geneigten Abschnittes 104, und durch die Bezugslänge L genau gesteuert werden, die durch den unteren oder inneren Rand an der ersten Nut des Bolzens 70 bestimmt wird, die mit Stoff der Manschette 96 gefüllt wird, wie es in Fig. 8 angedeutet ist.

Las hier offenbarte Befestigungssystem schafft demzufolge ein wirksames und genau bestimmbares, vorgespanntes System zum Einanderklemmen oder - Spannen zweier oder mehrerer Bleche. Ein äußeres Hülsenelement des Matterteils des Befestigungssystems wird dazu verwendet, sin inneres Element des Mutterteils um einen mit Nuten ausgebildeten Teil eines Bolzens gesenkzuschmieden, der in aufeinander ausgerichteten Löchern in den Blechen angeordnet ist. Dieses äußere Hülsenelement, das den Gesenkschmiedevorgang durchführt, wird nach Abnahme des Werkzeugs in der gesetzten Stellung des Befestigungssystems beibehalten, um in wirkungsvoller Weise die gesamte dem Befestigungssystem verliehene Vorspannkraft aufrechtzuerhalten*

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Befestigungssystem zur Verbindung zweier oder mehrerer aneinander liegender Bleche miteinander, die aufeinander ausgerichtete Löcher aufweisen, gekennzeichnet durch einen Stift oder Bolzen (lO, 70) mit einem Kopf (18, 78) und einem Schaft (20, 80), der in den aufeinander ausgerichteten Löchern (34, 36 bzw. 84, 86) der Bleche (14, 16 bzw. 74, 76) sitzt und einen mit Nuten ausgebildeten Teil (22, 82) umfaßt, der an der dem Kopf entgegengesetzten Seite aus den, Blechen herausverläuft, ein streckbares, schmiedbares Manschettenteil (26, 96), das um den mit Nuten ausgebildeten Teil des Bolzens und an den Blechen angeordnet ist, und ein äußeres Hülsenteil (28, 98), aus einem Stoff, der nicht in stärkerem Maß streckbar ist als das Manschettenteil, wobei der Innendurchmesser des fiülsenteils kleiner ist als die ursprüngliche Außendurchmesser des Manschettenteils, und wobei das Hülsenteil bei Ausübung einer auf die Hülse ausgeübten axialen Kraft in axialer Richtung entlang dem Manschettenteil in Richtung auf die Bleche bewegbar ist, wodurch die Hülse das Manschettenteil in radialer Richtung nach innen um den mit Nuten ausgebildeten Teil des Bolzens gesenkschmiedet, um dadurch eine Vorspannung an den Blechen zu erzeugen, und wobei das Hülsenteil in der aufgesetzten Stellung verbleibt, um dadurch das Manschettenteil um den Bolzen zu halten, wenn die axiale Kraft nicht mehr ausgeübt wird.
2. Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Befestigungssystem verliehene Vorspannkraft durch das Volumen des Manschettenteils gesteuert wird.

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3. Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Befestigungssystem verliehene Vorspannung eine Funktion des Abstandes zwischen den Blechen und einem Bezugspunkt an dem Manschettenteil ist, der auf dem inneren Sand an der ersten Nut des Bolzens liegt, die hei der anfänglichen axialen Bewegung des Hülsenteils durch den Gesenkschmiedevorgang verdrängten Manschettenstoff aufnimmt_o
4. Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenteil anfänglich um einen Teil des äußeren Endes des Manschettenteils im Abstand von den Blechen angeordnet ist, bevor die axiale Kraft ausgeübt wird.
5. Befestigungssystem nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Manschettenteils um einen Teil des äußeren Endes des Hülsenteils verformt wird, um das Manechettenteil und das Hülsenteil sperrend aneinander zu befestigen.
6. Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Manschettenteil anfänglich mindestens zwei Entlastungsschlitze umfaßt, die von seinem inneren Ende in axialer Richtung auf das äußere Ende über einen Teil der axialen Länge der Manschette verlaufen.
7. Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Manschettenteil anfänglich eine Außenfläche umfaßt, die kegelstumpfförmig ist und sich in Richtung auf das an den Blechen befindliche Ende der Manschette nach außen erweitert.
8. Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenteil an seiner Außenfläche eine Sechskantausbildung aufweist.

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9. Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse in Nähe ihres äußeren Endes eine nach innen abstehende Ringschulter aufweist.
10. Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Manschettenteil anfänglich an seines inneren Ende eine Bohrungserweiterung aufweist.
11. Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Hülsenteil aus relativ festerem Stoff besteht, als das Manschettenteil.
12. Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein wesentlicher Teil der Außenfläche des Manschettenteils mit einem Schmiermittel beschichtet wird, bevor die axiale Kraft auf die Hülse ausgeübt wird.
13. Befestigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Innenfläche des Hülsenteils zylindrisch ist und ein wesentlicher Teil dieser Innenfläche mit einem Schmiermittel beschichtet wird, bevor' die axiale Kraft auf die Hülse ausgeübt wird.

309826/0909

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