DE2948967A1

DE2948967A1 - BLIND FASTENER

Info

Publication number: DE2948967A1
Application number: DE19792948967
Authority: DE
Inventors: Harvey Philip Jeal
Original assignee: Aerpat AG
Current assignee: Aerpat AG
Priority date: 1978-12-11
Filing date: 1979-12-05
Publication date: 1980-06-19
Also published as: IT1120212B; JPS5582812A; AU5363979A; FR2444191A1; GB2038978B; NL7908758A; GB2038978A; BR7907997A; CA1135087A; IT7951052A0

Description

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P. 261

AERPAT AG, Weidstrasse 14-, P.O. Box 306, CH 6300 Zug, SchweizAERPAT AG, Weidstrasse 14-, P.O. Box 306, CH 6300 Zug, Switzerland

BlindbefestigungselernentBlind fastening element

Die Erfindung betrifft ein selbstverriegelndes Blindbefestigungselement, insbesondere ein solches mit drei Hauptteilen, nämlich einen mit einem Kopf versehenden Bolzen, einer Mutter mit einem Gewinde zum Eingriff mit dem Gewinde des Bolzens und einem Schaft mit einem vergrösserten Kopf, wobei der Schaft einen Ansatz bildet, der sich zum vom Kopf entfernt gelegenen Ende hin verjüngt, und eine Hülse bildet, die zur Bildung eines Blindkopfs dadurch aufgeweitet werden kann, dass der Bolzen durch die Mutter derart geschraubt wird, dass sein Kopf an der Hülse anstösst und sie auf den verjüngten Ansatz der Mutter drückt. The invention relates to a self-locking Blindbefesti supply element, in particular one with three main parts, namely a bolt provided with a head, a nut with a thread for engagement with the thread of the bolt and a shaft with an enlarged head, the shaft forming a shoulder , which tapers towards the end remote from the head, and forms a sleeve which can be expanded to form a blind head in that the bolt is screwed through the nut in such a way that its head abuts the sleeve and it rests on the tapered neck of the Mother presses.

Vor Gebrauch werden die Teile zusammengebaut. Lei· Bolzen wird in die Hülse eingesetzt und dann in das vom Mutternkopf ent fernte Ende geschraubt, bis er aus dem Kopfende der Mutter herausragt. Bei Gebrauch wird der Schaft der Mutter durch ausgefluchtete Löcher in aneinander zu befestigende Werkstücktafeln so eingesetzt, dass der Kopf der Mutter an einer Seite des Werkstücke anliegt und der sich verjüngende Ansatz über die gegenüberliegende Seite hinausragt. Das Befestigungselement wird gesetzt durch Drehen des Gewindebolzens gegenüber der Mutter derart, dass auf Grund des Gewindeeingriffs zwischen der Mutter und dem Bolzen dessen Kopf zum Schaft der Mutter vorgeschoben wird, die Hülse auf den sich verjüngenden Ansatz drückt und hierdurch ein Aufweiten der Hülse zur Bildung eines Blindkopfs bewirkt, der durch den Bolzenkopf in Anlage an der gegenüberliegenden Seite des Werkstücks gehalten wird.The parts are assembled before use. Lei · Bolt is inserted into the sleeve and then screwed into the end remote from the nut head until it protrudes from the head end of the nut. In use , the nut shank is inserted through aligned holes in panels to be fastened together so that the head of the nut rests against one side of the work piece and the tapered shoulder protrudes beyond the opposite side. The fastening element is set by turning the threaded bolt with respect to the nut in such a way that, due to the thread engagement between the nut and the bolt, its head is advanced to the shaft of the nut , the sleeve presses onto the tapered shoulder and thereby an expansion of the sleeve to form a Causes blind head, which is held by the bolt head in contact with the opposite side of the workpiece.

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Bei einer Form eines Blindbefestigungselements der angegebenen Art ist der Schaft des Bolzens rnit einer Brechnut versehen, an der der Durchmesser des Schafts auf einen Brechhals reduziert ist, an dem der Schaft bei Ausübung eines gegebenen Drehmoments bricht. Die Brechnut unterteilt den Bolzen in einen Hauptteil mit dem Bolzenkopf und dem angrenzenden Teil des Schafts, und in einen vom Bolzenkopf entfernt gelegenen Abbrechteil des Schafts. Der Abbrechteil ragt vor dem Setzen des Befestigungselements von der mit einem Kopf versehenen Mutter derart, dass der Bolzen ergriffen und zum Setzen des Befestigungselements gegenüber der Mutter gedreht werden kann. Das zum Drehen des Bolzene gegenüber der Mutter benötigte Drehmoment steigt an, wenn die erweiterbare Hülse weiter auf den Schaft der Mutter gedruckt und irgendein zwischen dem Kopf der Mutter und dem durch die erweiterte Hülse gebildeten Blindkopf geklemmtes Werkstück zusammengedrückt wird. Gegebenenfalls übersteigt das benötigte Drehmoment das vom Brechhals aushaltbare, so dass der Bolzenschaft am Brechhals bricht, den Hauptteil des Bolzens als integralen Bestandteil des gesetzten Befestigungselements übrig lässt und der abgebrochene Teil entfernt wird.For one form of blind fastener of the specified Art, the shank of the bolt is provided with a crushing groove, at which the diameter of the shank is reduced to a crushing neck at which the shaft breaks when a given torque is applied. The breaking groove divides the bolt into one Main part with the bolt head and the adjoining part of the shaft, and into a break-off part located away from the bolt head of the shaft. The break-off part protrudes from the headed nut before the fastening element is set such that the bolt is gripped and for setting the fastener can be rotated relative to the mother. The torque required to turn the bolt relative to the nut increases as the expandable sleeve continues to push onto the stem of the nut and any between the head the nut and the blank head formed by the enlarged sleeve clamped workpiece is pressed together. Possibly If the required torque exceeds that which the breaker neck can withstand, so that the bolt shank breaks at the breaker neck, the main part of the bolt as an integral part of the set fastening element and the broken part is removed.

Blindbefestigungselemente dieser Art werden in der Raumfahrtindustrie zum Zusammenbau von Teilen von Luft- und Kaumfahrzeugen verwendet. In den letzten Jahren entstand ein Bedarf an solchen Befestigungselementen mit selbstverriegelnden Gewinden zur Verringerung der Gefahr des Abschraubens der Mutter und des Bolzens bei Gebrauch, was als Ergebnis von Belastungen und Schwingungen über eine längere Zeitdauer auftreten kann.Blind fasteners of this type are used in the aerospace industry used to assemble parts of aircraft and barges. A need has arisen in recent years on such fasteners with self-locking threads to reduce the risk of unscrewing the nut and the bolt in use, which can occur as a result of loads and vibrations over a prolonged period of time.

Viele Arten von selbstverriegelnden Gewindeanordnungen wurden vorgeschlagen und für Befestigungselemente mit Muttern und Bolzen verwendet. Jedoch eignen sich für Blindbefestigungselemente der oben angegebenen Art nur wenige. Hierfür gibt es zwei Hauptgründe. In erster Linie muss die erzielbare Festigkeit der Verriegelung gewisse Mindestforderungen erfüllen,wobei auch im allgemeinen gefunden wird,dass ,je fester die geforderteMany types of self-locking threaded assemblies have been proposed and for fasteners with nuts and bolts Bolts used. However, only a few are suitable for blind fasteners of the type indicated above. For this there is two main reasons. First and foremost, the achievable strength of the lock must meet certain minimum requirements, whereby also in general it is found that the tighter the demanded

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Verriegelung, umso grosser die zum Ineingriffbringen der Verriegelung benötigte Kraft ist. Jedoch ist das verfügbare Drehmoment zum Ineingriffbringen der Verriegelung in Blindbefestigungselementen der angegebenen Art auf dasjenige begrenzt, das durch den Brechhals des Bolzens übertragen werden kann. Der Brechhals muss notwendigerweise begrenzt und innerhalb eines ziemlich genauen Bereichs kontrolliert sein, um sicherzustellen, dass das Befestigungselement gesetzt werden und die Teile eines Werkstücks ausreichend fest zusammenklemmen kann, wobei dann der Bolzen am Brechhals bricht, um eine Überlastung des Befestigungselements zu vermeiden, die Fehler verschiedener Art ergeben könnte.Lock, the greater the need to engage the lock required force is. However, the torque available to engage the lock is in blind fasteners of the specified type limited to that which can be transmitted through the breaker neck of the bolt. The breakneck must necessarily be limited and controlled within a fairly precise range to ensure that the Fastening element can be set and the parts of a workpiece can be clamped together sufficiently firmly, in which case the Bolt on the breaker neck breaks in order to avoid overloading the fastener, which leads to errors of various kinds could.

Während das zum Ineingriffbringen der Verriegelung benötigte Drehmoment sich dem zum Setzen des Befestigungselemente und zum Abbrechen des Bolzens benötigten nicht zu nahe nähern soll, muss das zum Überwinden der Verriegelung benötigte niedrigere Drehmoment, das die Wirksamkeit der Verriegelung darstellt, möglichst hoch sein. Bei der Herstellung der Blindbefestigungselemente muss ferner eine sorgfältige Kontrolle durchgeführt werden, um minimale Abweichungen zwischen den betroffenen verschiedenen Drehmomentwerten zu gewährleisten.While that was needed to engage the lock Torque should not approach too close to that required for setting the fastening element and breaking off the bolt, the lower torque required to overcome the interlock, which represents the effectiveness of the interlock, be as high as possible. During the manufacture of the blind fasteners Careful control must also be carried out to ensure that there are minimal discrepancies between those affected to ensure different torque values.

Die Erfindung gibt ein Blindbefestigungseleraent der angegebenen Art an, das den Markterfordernissen für eine Selbstverriegelungefähigkeit wirksam genügt und mit leicht kontrollierbaren Toleranzen hergestellt werden kann zur Schaffung eines gleichmässigen Verhaltens etwa zwischen einem Befestigungselement und einem weiteren.The invention provides a blind fastening element of the specified type which effectively meets the market requirements for a self-locking capability and can be produced with easily controllable tolerances in order to create a uniform behavior, for example, between one fastening element and another.

Gegenstand der Erfindung ist ein Blindbefestigungselenient mit einem Bolzen einschlieeslich eines Kopfs und eines Gewindes,mit einer Mutter einschliesslich eines Innengewindes für den Eingriff mit dem Gewinde des Bolzens und einschliesslich eines Schafte mit einem verbreiterten Kopf, wobei der Schaft einen zum vom Kopf entfernt gelegenen Ende hin sich verjüngenden Ansatz aufweist, und mit einer Hülse, die durch Schrauben der Mutter längs des Bolzens zu dessen Kopf hin auf den Ansatz gedruckt und hier-The invention relates to a blind fastening element having a bolt including a head and a thread, with a nut including an internal thread for engagement with the thread of the bolt and including a shank with a widened head, the shank having an end remote from the head has tapered approach, and with a sleeve that is printed by screwing the nut along the bolt to its head on the approach and here-

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durch zur Bildung eines Blindkopfs aufgeweitet werden kaniir dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen eine im wesentlichen zylindrische Verriegelungszone aufweist, dass der Durchmesser des Bolzene in der Verriegelungszone zwischen dem Scheiteldurchmesser des Gewindes des Bolzens und dem Scheiteldurchmesser des Gewindes der Mutter liegt, dass sich die Verriegelungszone axial um eine Strecke erstreckt, die grosser als die Teilung des Gewindes des Bolzens ist, und dass wenigstens ein Teil des Gewindes der Mutter, der bei Gebrauch des Befestigungselemente von der Verriegelungszone des Bolzens durchquert wird, einen Scheitel aufweist, dessen Fläche Teil einer Zylinderfläche ist, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des schraubenförmigen Streifens auf der Fläche der Verriegelungszone des Bolzens ist, mit der die Fläche des Scheitels in Eingriff kommt, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass beim Schrauben der Mutter längs des Bolzens zum Setzen des Befestigungselemente eine gegebene Wechselbeziehung zwischen der Fläche des Scheitels des Gewindes der Mutter und der Verriegelungszone längs des schraubenförmigen Streifens auftritt und zwischen der Mutter und dem Bolzen eine Reibungsverriegelung herstellt.by being widened to form a blind head characterized in that the bolt has a substantially cylindrical locking zone that the diameter of the bolt in the locking zone between the vertex diameter of the thread of the bolt and the apex diameter of the thread of the nut is such that the locking zone extends axially by a distance which is greater than the pitch of the thread of the bolt, and that at least a part of the thread of the nut, which when the fastening element is in use is traversed by the locking zone of the bolt, has an apex, the surface of which is part of a cylindrical surface the diameter of which is smaller than the diameter of the helical strip on the surface of the locking zone of the bolt with which the surface of the apex is engaged comes, wherein the arrangement is made such that when screwing the nut along the bolt for setting the fastening elements a given correlation between the area of the crest of the thread of the nut and the locking zone occurs along the helical strip and a friction lock occurs between the nut and the bolt manufactures.

Die Verriegelungszone kann vom Kopf des Bolzens um einen Abstand entfernt sein, der gleich wenigstens der doppelten Teilung des Bolzengewindes ist.The locking zone can be spaced from the head of the bolt by a distance equal to at least twice the pitch of the bolt thread .

Die Verriegelungszone des Bolzens kann einen Durchmesser haben, der gleich den oder geringfügig grosser als der wirksame Durchmesser des Bolzengewindes ist. Vorzugsweise ist der Durchmesser der Verriegelungszone nicht kleiner als der wirksame Durchmesser des Bolzengewindes.The locking zone of the bolt can have a diameter which is equal to or slightly larger than the effective diameter of the bolt thread. Preferably the diameter is the locking zone is not smaller than the effective diameter of the bolt thread.

Das übermass zwischen der Scheitelfläche des Mutterngewindes und der Verriegelungszone ist vorzugsweise so gross, dass sie zur Erzeugung einer plastischen Verformung des Mutterngewindes nicht ausreicht.The excess between the apex surface of the nut thread and the locking zone is preferably so great that it is not sufficient to produce a plastic deformation of the nut thread.

Das Ubermass kann im Bereich von 0,025 mm bis 0,1016 mm, vor-The oversize can range from 0.025 mm to 0.1016 mm,

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zugsweise 0,0381 mm bis 0,0762 mm liegen.preferably 0.0381 mm to 0.0762 mm.

Die genaue Zylinderform der Scheitelfläche dieses Teils des Mutterngewindes kann durch einen im Anschluss an die Herstellung des Mutterngewindes durchgeführten genauen Bemessungsvorgang hergestellt werden. The exact cylindrical shape of the apex of this part of the Nut thread can be produced by a precise dimensioning process carried out after production of the nut thread.

Das Mutterngewinde kann durch einen Gewindeschneid- oder Rollvorgang hergestellt werden, wobei dieser Teil hiervon ein im wesentlichen auegeriebener Abschnitt sein kann.The nut thread can be threaded through a threading or rolling process can be produced, this part of which may be a substantially rubbed-out portion.

Auf den Eingriffsflächen der Mutter und/oder des Bolzens kann sich eine Schmiermittelschicht befinden.Can on the engagement surfaces of the nut and / or the bolt there is a layer of lubricant.

Die Schmiermittelschicht kann ein galvanischer überzug eines schmierenden Metalls, etwa Cadmium, sein.The lubricant layer can be an electroplated coating lubricating metal, such as cadmium.

Die Verriegelungszone befindet sich vorzugsweise zwischen den Enden des Gewindes.The locking zone is preferably located between the ends of the thread.

Die Verriegelungszone kann als zylindrischer Abschnitt mit ausreichend Durchmesser sein zur Wechselwirkung mit dem Scheitel des Gewindes der Mutter ohne merkliche praktische Verformung des Gewindes der Mutter.The locking zone can be a cylindrical section of sufficient diameter to interact with the apex of the thread of the nut without any noticeable practical deformation of the thread of the nut.

Vorzugsweise erstreckt sich die Verriegelungszone des Bolzens axial über eine Streckt, die gleich wenigstens dem Doppelten und nicht grosser als das Vierfache der Teilung des Gewindes des Bolzens ist.Preferably, the locking zone of the bolt extends axially for a distance that is at least twice that and is not greater than four times the pitch of the thread of the bolt.

Die Erfindung betrifft kurz zusammengefasst ein dreiteiliges Blindbefestigungselement mit einem mit Aussengewinde und mit einem Kopf versehenen Bolzen mit einem Brechhals zum Begrenzen des übertragbaren Drehmoments, mit einer rohrförmigen Mutter einechliesslich eines langgestreckten Schafts, eines Kopfs und eines zum Gewinde des Bolzens komplementären Innengewindes, und mit einer rohrförmigen Hülse, die durch Drehen des in Gewindeeingriff mit der Mutter stehenden Bolzens auf den Schaft derBriefly summarized, the invention relates to a three-part blind fastening element with one with an external thread and one with a headed bolt with a breaker neck to limit the torque that can be transmitted, with a tubular nut including an elongated shaft, a head and an internal thread complementary to the thread of the bolt, and with a tubular sleeve which is threadedly engaged by turning the with the nut standing bolt on the shaft of the

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Mutter gedruckt und hierdurch zur Bildung eines Blindkopfs aufgeweitet werden kann. Die komplementären Gewinde der Nutter und des Bolzens sind zum selbstverriegelnden Reibeingriff abgeändert. Das Bolzengewinde ist durch Vorsehen einer zylindrischen Verriegelungszone zwischen seinen Enden abgeändert. Der Durchmesser der Verriegelungszone liegt zwischen den Durchmessern der Scheitel des Bolzengewindes und des Mutterngewindes. Das Mutterngewinde ist ausgerieben zur Bildung einer genauen zylindrischen Scheitelfläche mit kleinerem Durchmesser als denjenigen der Verriegelungszone des Gewindebolzens zur Herstellung eines kontrollierten Übermasses zwischen der Verriegelungszone des Bolzene und des Mutterngewindes zur Verriegelung der Mutter mit dem Bolzen.Mother can be printed and thereby expanded to form a blind head. The complementary threads of the nut and the bolt are modified for self-locking frictional engagement. The bolt thread is modified by providing a cylindrical locking zone between its ends. Of the The diameter of the locking zone lies between the diameters of the crests of the bolt thread and the nut thread. The nut thread is reamed to form an accurate smaller diameter cylindrical apex surface than those of the locking zone of the threaded bolt to produce a controlled excess between the locking zone of the bolt and the nut thread for locking the nut to the bolt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt:A preferred embodiment of the invention is described, for example, with reference to the drawing. It shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Blindbefestigungselement nach der Erfindung;Fig. 1 is a longitudinal section of a blind fastener according to the invention;

Fig. 2 eine Seitenansicht des Bolzenteils des Befestigungselements von Fig. 1;Figure 2 is a side view of the bolt portion of the fastener of Figure 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt einer Anordnung mit dem Befestigungselement von Fig. 1 bei Gebrauch;3 shows a longitudinal section of an arrangement with the fastening element of FIG. 1 in use;

Fig. 4 einen vergrösserten teilweisen Längsschnitt der Anordnung von Fig. 3·FIG. 4 shows an enlarged partial longitudinal section of the arrangement from FIG.

Genäss Fig. 1 enthält ein Blindbefestigungselement 10 eine Mutter 12, einen Bolzen 14 und eine Hülse 16.According to FIG. 1, a blind fastener 10 includes a Nut 12, a bolt 14 and a sleeve 16.

Die Mutter 12 hat einen sechseckigen Kopf 18 und einen langgestreckten Schaft 20 mit einem vom Kopf entfernt; gelegenen Endabschnitt 22, der sich zur Bildung eines konischen Ansatzes vom Kopf weg verjüngt. Die Mutter ist rohrförmig und über die gesamte Länge ihrer Bohrung mit einem Innengewinde 26 versehen.The nut 12 has a hexagonal head 18 and an elongated shaft 20 with one removed from the head; located end portion 22, which is to form a conical approach from Head tapers off. The nut is tubular and provided with an internal thread 26 over the entire length of its bore.

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Die Hülse 16 ist ein rohrl'örraiger Zylinder mit einem Aupoendurchmesser, der im wesentlichen gleich demjenigen des Schafts der Mutter ist. Die Hülse hat eine an beiden Enden erweiterte Bohrung. Die erweiterten Enden erreichen jeweils einen geringfügig grösseren Innendurchmesser als der kleinste Innendurchmesser des sich verjüngenden Ansatzes 22 der Mutter, so dass der Ansatz 22 leicht in eines der beiden erweiterten Enden eindringen kann.The sleeve 16 is a tubular cylinder with an Aupo diameter, which is substantially the same as that of the stem of the nut. The sleeve has a flared at both ends Drilling. The enlarged ends each have a slightly larger inside diameter than the smallest inside diameter of the tapered lug 22 of the nut, so that the lug 22 is easily in one of the two flared ends can penetrate.

Der Bolzen 14 hat an einem Ende einen Kopf 30, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich demjenigen des Schafts der Mutter ist, und einen langgestreckten Schaft 32, dessen axiale Länge grosser als die vereinigten Längen der Mutter 12 und der Hülse 16 ist. Ein vom Kopf 30 am meisten entfernter Abbrech-Schlüaeelabschnitt 34- des Bolzenschafts ist mit zwei diametral gegenüberliegenden Schlüsselabflachungen 36 versehen, durch die der Bolzen gedreht werden kann. Der Abschnitt 34 ist mit dem übrigen Schaft 32 über einen Brechhals 38 verbunden, an dem der Schaft bei einem gegebenen Drehmoment abgebrochen werden kann, was ein Lösen des Schlüsseiabschnitts 34 vom eingebauten Befestigungselement ermöglicht, vgl. Fig. 3.The bolt 14 has at one end a head 30, the diameter of which is substantially equal to that of the shank of the nut is, and an elongated shaft 32, the axial Length is greater than the combined lengths of the nut 12 and the sleeve 16. A breakaway key portion furthest from head 30 34- of the bolt shank is diametrically opposed with two opposite key flats 36 provided through which the bolt can be rotated. The section 34 is with the The rest of the shaft 32 is connected via a break neck 38 at which the shaft can be broken off at a given torque can what a loosening of the Schließiabschnitts 34 from the built-in Fastening element enables, see. Fig. 3.

Ein Gewinde 40, das im allgemeinen dem Gewinde 24 der Mutter komplementär ist und somit im Eingriff mit dem Mutterngewinde steht, erstreckt sich über die gesamte Länge des Schafts 32 des Bolzens, mit Ausnahme einer Verriegelungszone 42 und der Flächen des Brechhalses und der Schlüsselabflachungen. Die Verriegelungszone 42 ist vom Kopf des Bolzens um eine Strecke entfernt, die etwa gleich der Länge der Hülse 16 ist. Die Verriegelung sz one 42 hat tile Form eines gewinde freien zylindrischen Stegs, der genau konzentrisch zur Achse des Bolzengewinde s ist und einen Durchmesser hat, der grosser als der Scheiteldurchmesser des komplementären Gewindes der Mutter und kleiner als der Durchmesser des Schafts am Scheitel dee BoI 2 enge winde s ist. Der Steg 42 erstreckt sich axial über eine Strecke, die gleich der doppeltem Teilung des Gewindes ist. Ee ist nicht abzulehnen, dass die Fläche des Stegs einen erhabenen Gewinderest hat vorausgesetzt, dass der Steg eineA thread 40 which is generally complementary to the thread 24 of the nut and thus in engagement with the nut thread stands, extends the entire length of the shaft 32 of the bolt, with the exception of a locking zone 42 and the surfaces of the crusher neck and the key flats. The locking zone 42 is from the head of the bolt a distance removed, which is approximately equal to the length of the sleeve 16. The lock sz one 42 has tile form of a thread-free cylindrical Ridge that is exactly concentric to the axis of the bolt thread and has a diameter that is larger than that Apex diameter of the complementary thread of the nut and smaller than the diameter of the shaft at the apex dee BoI 2 is tight winds. The web 42 extends axially a distance equal to twice the pitch of the thread. Ee is not to be denied that the surface of the web is a raised thread remainder has assumed that the web is a

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schraubenförmige Bahn hat, über die sich das im Eingriff stehende Gewinder der Mutter bewegen kann. Diese Bahn hat eine Fläche, die Teil eines zur Achse des Bolzengewindes konzentrischen Zylinders ist.has a helical path over which the engaged thread of the nut can move. This web has one Area that is part of a cylinder concentric to the axis of the bolt thread.

Wenigstens der Teil des Gewindes 24 der Mutter, der bei Gebrauch des Befestigungselements von der Verriegelungszone des Bolzens überquert wird, hat einen abgeflachten Scheitel 44. Gemäss der Zeichnung hat die gesamte Länge des Mutterngewindes einen abgeflachten Scheitel, da dies beim Herstellungsvorgang besser als über eine begrenzte Länge des Gewindes erzielbar ist. Insbesondere sei hervorgehoben, dass der abgeflachte Scheitel des Muttenrgewindes derart mit Präzision ausgebildet ist, dass die Oberfläche des Scheitels Teil einer genauen Zylinderfläche ist.At least that part of the thread 24 of the nut which, when the fastener is in use, is removed from the locking zone of the Bolt is crossed, has a flattened apex 44. According to the drawing has the entire length of the nut thread a flattened apex, as this can be achieved better during the manufacturing process than over a limited length of the thread is. In particular, it should be emphasized that the flattened apex of the nut thread is formed with precision in this way is that the surface of the vertex is part of an exact cylinder surface.

Die im Eingriff stehenden Gewinde der Mutter und des Bolzens bei dieser Aueführungsform haben grundlegend die als Unified National Fine bekannte Form. Bekanntlich hat die Grundform dieses Gewindes einen abgeflachten Scheitel, wenn es auch bei der normalen Herstellung üblich ist, eine gewisse Abrundung insbesondere der Längsränder des Scheitels zuzulassen.The engaging threads of the nut and the bolt in this embodiment are basically unified National fine known form. As is well known, the basic shape of this thread has a flattened apex, even if it is at it is customary in normal production to allow a certain rounding, in particular of the longitudinal edges of the apex.

Bei der Herstellung der Mutter nach der Erfindung werden spezielle Schritte unternommen, um sicherzustellen, dass der Scheitel des Mutterngewindes ein genauer Zylinder und frei von Graten und Unregelmässigkeiten ist, wie sie normalerweise bei der Herstellung durch Gewindeschneiden oder -rollen gebildet werden. Zu diesem Zweck wird zuerst das Gewinde auf normale Weise durch einen schneidenden Gewindebohrer hergestellt. Dann wird wenigstens der Teil ausgerieben, der von der Verriegelungszone des Bolzens durchquert wird. Hierzu wird ein Teil des Scheitels des Gewindes entfernt und eine genaue zylindrische Scheitelfläche übriggelassen.In the manufacture of the nut according to the invention are special Steps have been taken to ensure that the crest of the nut thread is an accurate cylinder and free of Burrs and irregularities is how they usually occur of manufacture by thread cutting or thread rolling. To do this, first turn the thread to normal Way made by a cutting tap. Then at least the part of the locking zone is rubbed out the bolt is traversed. To do this, part of the crest of the thread is removed and an exact cylindrical one Vertex surface left.

Ferner wird das Mutterngewinde auf einen kleineren Durchmesser derart ausgerieben, dass der Scheitel mit der Zylinderfläche des Stegs des Bolzene in gegebenem Ausmass innerhalb engerFurthermore, the nut thread is rubbed out to a smaller diameter in such a way that the apex with the cylinder surface of the web of the bolt to a given extent within narrow

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Toleranzen in Eingriff kommt. Das Mass des Eingriffs (Ubermass) ist im einzelnen so beschaffen, dass die Verformung des Mut terngewindes bei Eingriff mit der Verriegelungszone des Bolzens innerhalb der Elastizitätsgrenze des Materials der Mutter liegt, so dass das Mutterngewinde keiner plastischen Verformung unterliegt. Tolerances comes into play. The degree of engagement (oversize) is such that the deformation of the nut terngewindes when engaging with the locking zone of the bolt is within the elastic limit of the material of the nut, so that the nut thread is not subject to any plastic deformation.

Somit sind bei dieser Ausführungsform sowohl die Mutter, als auch der Bolzen aus Stahl hergestellt, wobei der Schaft der Mutter einen Nennaussendurchmesser von 4,83 mm hat. Die im Eingriff stehenden Gewinde der Mutter und des Bolzens haben die Form von 6-40 UNF bei einem wirksamen Durchmesser des Bolzens von 3,02 mm. Der zylindrische Steg der Verriegelungszone des Bolzens hat einen Durchmesser, der gleich dem wirk samen Durchmesser oder geringfügig grosser als dieser ist. Das Gewinde der Mutter wird auf einen kleineren Durchmesser ausgerieben, so dass es mit dem Steg des Bolzens in Eingriff kommt. Dies erfolgt mit einer derartigen Genauigkeit, dass der Eingriff oder das Ubermass im Bereich von 0,038 bis 0,076 mm liegt. Thus, in this embodiment, both the nut and the bolt are made of steel, the shaft of the nut having a nominal outside diameter of 4.83 mm . The engaging threads of the nut and bolt are 6-40 UNF in shape with an effective bolt diameter of 3.02 mm. The cylindrical web of the locking zone of the bolt has a diameter which is equal to the effective seed diameter or slightly larger than this. The thread of the nut is rubbed out to a smaller diameter so that it engages the web of the bolt . This is done with such an accuracy that the interference or the excess is in the range from 0.038 to 0.076 mm.

Vor Gebrauch wird das Blindbefestigungselement 10 so zusammen gebaut, dass die zylindrische Hülse 16 sich angrenzend an den Kopf 30 auf dem Schaft des Bolzens 14 befindet. Der Schaft des Bolzens wird so in Gewindeeingriff mit der Mutter 12 ge bracht, dass der konische Ansatz 22 am Ende der Mutter 12 gerade das näher gelegene Ende der Verriegelungszone 42 am Bolzen erreicht. Der Schlüsselabschnitt 34 der, Bolzens ragt über den Kopf 18 der Mutter hinaus. Before use, the blind fastener 10 is assembled so that the cylindrical sleeve 16 is adjacent to the head 30 on the shank of the bolt 14. The shank of the bolt is brought into threaded engagement with the nut 12 so that the conical projection 22 at the end of the nut 12 just reaches the nearer end of the locking zone 42 on the bolt. The key portion 34 of the bolt protrudes over the head 18 of the nut.

Gemäss Fig. 3 und 4 werden bei Gebrauch des Blindbefestigungs- elements 10 der Bolzenkopf 30, die Hülse 16 und der Mutternschaft 20 durch ausgefluchtete Löcher in miteinander zu ver bindenden Werkstücksteilen^O, 52 derart eingesetzt, dass der Kopf 18 der Mutter an einer Fläche des Teils 50 anliegt, wäh rend der Kopf des Bolzens, die Hülse und der konische Ansatz des Mutternschafts über die vom Mutternkopf entfernt gelegene Fläche des anderen Teils 52 ragen. Die Mutter 12 und According to Fig. 3 and 4, in use of the Blindbefestigungs- elements 10 of the bolt head 30, the sleeve 16 and the nut shank 20 through aligned holes in each binding to ver workpiece parts ^ O, 52 inserted so that the head 18 of the nut on a surface of the part 50 rests, while the head of the bolt, the sleeve and the conical shoulder of the nut shaft protrude over the surface of the other part 52 located away from the nut head. The mother 12 and

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und der Bolzen 14 werden dann gegeneinander gedreht, wobei zweckmässig die Schlüsselabflachungen 36 des Bolzens und die sechseckige l'orra des Kopfs der Mutter 18 zur Erzielung eines geeigneten Griffs verwendet werden, wodurch der Kopf 30 des Bolzens näher an den Kopf 18 der Mutter gebracht wird. Hierbei wird die Hülse 16 auf den konischen Ansatz 22 des Mutternschafts gedruckt und aufgeweitet zur Bildung eines Blindkopfs 54, der an der angrenzenden Fläche des Werkstückteils 52 anliegt und ein festes Klemmen der beiden Werkstückteile zwischen dem Blindkopi" i?4 und dem Kopf 18 der Mutter bewirkt.and the bolt 14 are then rotated against each other, wherein expediently the key flats 36 of the bolt and the hexagonal l'orra of the head of the mother 18 to obtain a suitable handle can be used, thereby bringing the head 30 of the bolt closer to the head 18 of the nut. Here the sleeve 16 is pressed onto the conical projection 22 of the nut shaft and expanded to form a blind head 54, which rests against the adjacent surface of the workpiece part 52 and a firm clamping of the two workpiece parts between the blind copy "i? 4 and the head 18 of the mother.

Sind einmal die Werkstückteile 50, 52 zwischen dem Kopf 18 der Mutter und dem Blindkopf 54 festgeklemmt, so übersteigt das zum weiteren Drehen des Bolzens gegenüber der Mutter erforderliche Drehmoment dasjenige, das vom Brechhals 38 auegehalten werden kann, wobei der Bolzenschaft am Brechhaie bricht und ein Entfernen des Schlüsselteils ermöglicht unter Belastung des gesetzten Befestigungselement im in Fig. 3 dargestellten Zustand.Once the workpiece parts 50, 52 are clamped between the head 18 of the nut and the blind head 54, then exceeds that required to turn the bolt further in relation to the nut Torque that which can be withstood by the breaker neck 38, the bolt shank breaking on the breaker shark and a removal of the key part is made possible under loading of the set fastening element in the illustrated in FIG. 3 State.

Beim Eindringen in die Bohrung_ der Mutter gelangt die Verriegelungszone des Bolzens in Eingriff mit dem Gewinde der Mutter, was eine gewisse elastische Verformung der Mutter erzeugt. Auf Grund der engen Toleranzen,mit welchen die Verriegelungszone und das ausgeriebene Gewinde der Mutter auegebildet sind, erfahren jedoch weder die Verriegelungszone noch das Mutterngewinde irgendeine plastische Verformung, wobei kein Fressen auftritt. Die zwischen den im Eingriff stehenden Flächen des Mutterngewindes und der Verriegelungszone erzielt Reibung mit dem vorgeschriebenen Ubermass für diese Aueführungeform (0,038-0,076 mm) ist genügend gross, damit das Befeetigungselement einen angemessenen Klemmdruck an den Werkstückteilen ausübt. Dieser Klemmdruck ist, wie oben erläutert, durch das vom Brechhaie übertragbare Drehmoment begrenzt, reicht aber aus, um sicherzustellen, dass das Befestigungselement selbst unter strengen Gebrauchsbedingungen sich nicht losschraubt. When penetrating into the bore of the nut, the locking zone is reached of the bolt engages the thread of the nut, which creates some elastic deformation of the nut. Due to the tight tolerances with which the locking zone and the reamed thread of the nut are formed, but neither experience the locking zone nor the nut thread any plastic deformation with no seizure occurring. Those between the engaged Areas of the nut thread and the locking zone achieved friction with the prescribed excess for this Auführungungeform (0.038-0.076 mm) is big enough for the fastening element adequate clamping pressure on the workpiece parts exercises. As explained above, this clamping pressure is limited by the torque that can be transmitted by the breaker shark. but is sufficient to ensure that the fastener does not unscrew even under severe conditions of use.

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Ee wurden andere ähnliche Befestigungselemente mit Abmessungen hergestellt, die von denjenigen des vorhergehenden Beispiels abweichen. Bei allen diesen wurde gefunden, dass die Abmessungen des Befestigungselemente geringfügig verändert werden können, dass aber das Ubermass zwischen der Scheitelfläche des Mutterngewindes und der Verriegelungszone stets in einem weiten Bereich Ton 0,025 bis 0,1016 mm liegen sollte. Es besteht aber ein vorrangiges Erfordernis, dass ein so grosses Überoase vermieden wird, dass der Bolzen bricht, bevor das Befestigungselement die Werkstückteile aneinandergeklearat hat, Das übermas· sollte nicht so gross sein, dass eine plastische Verformung an den Berührungsflächen auftritt. Die Reibung zwischen den Berührungsflächen erreicht ein Maximum, wenn die Verriegelungszone ganz 4$ Eingriff mit dem Mutterngewinde gekommen ist und steigt nicht weiter an, wenn sich die Verriegelungszone weiter längs des Mutterngewindes bewegt.Ee were other similar fasteners with dimensions which differ from those of the previous example. All of these have been found to vary slightly in the dimensions of the fastener can, but that the excess between the apex of the The nut thread and the locking zone should always be in a wide range of 0.025 to 0.1016 mm. It exists but a primary requirement that such a large over-oasis is avoided that the bolt breaks before the fastener has cleared the workpiece parts together, The oversize should not be so large that a plastic one Deformation occurs on the contact surfaces. The friction between the contact surfaces reaches a maximum when the Locking zone fully engages the nut thread has come and does not rise any further if the locking zone continues to move along the nut thread.

Ist einmal das Befestigungselement gesetzt, so bleibt in ähnlicher V/eise das Drehmoment, das zum Drehen des Bolzens in einer Richtung zum Losschrauben des Bolzens aus der Mutter erforderlich ist, solange konstant, wie die Verriegelungszone des Bolzene sich vollständig innerhalb des Mutterngewindes befindet und mit diesem in Eingriff steht. Folglich und insbesondere zur Erfüllung von Benutzerforderungen für eine Gewindeverriegelung, die eine gegebene Festigkeit der Verriegelung aufrechterhält, nachdem der Bolzen bis zu zwei ganze Umdrehungen losgeschraubt wurde, wird die Verriegelungszone des Bolzens in einer Stellung angeordnet, die derart vom Kopf des Bolzens entfernt ist, dass bei vollständig gesetztem Befestigungselement die Verriegelungszone in die Mutter eingedrungen und wenigstens um zwei ganze Windungen des Mutterngewindes über die Verriegelungszone hinaus gelangt ist.Once the fastener is in place, the torque required to turn the bolt in one direction for unscrewing the bolt from the nut is required as long as the locking zone is constant of the bolt is completely within the nut thread and is in engagement with it. Thus, and particularly to meet user demands for a threaded lock that will maintain a given lock strength after the bolt is up to two full Turns unscrewed, the locking zone of the bolt is placed in a position that is so from the head of the bolt is removed so that when the fastening element is fully inserted, the locking zone has penetrated the nut and at least two whole turns of the nut thread have passed the locking zone.

Damit die Querbreite über dem abgeflachten Scheitel des Mutterngewindes genügend gross ist zur Erzielung eines wesentlichen Widerstands gegen plastische Verformung bei Eingriff mit der Verriegelungszone des Bolzens wurden die Durchmesser der Verriegelungszone des Bolzens und des Scheitels des Muttern-So that the transverse width over the flattened apex of the nut thread is sufficiently large to achieve a substantial resistance to plastic deformation when engaging with the locking zone of the bolt were the diameters of the locking zone of the bolt and the vertex of the nut

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gewindes so ausgelegt, dass sie an einem Durchmesser ineinandergreifen, der im wesentlichen derselbe wie oder geringfügig grosser als der wirksame Durchmesser des Bolzengewindes ist, jedoch nicht so gross ist, dass die Höhe des Scheitels des Mutterngewindes über dessen Grund so klein ist,dass das Mutterngewinde eine ungeeignete Festigkeit hat, um das Gewinde des Bolzene kräftig zu ergreifen.thread designed so that they interlock at a diameter, which is essentially the same as or slightly larger than the effective diameter of the bolt thread, however, it is not so great that the height of the apex of the nut thread above its base is so small that the nut thread has inadequate strength to firmly grasp the thread of the bolt.

Nach der Herstellung der Teile des Blindbefestigungselements auf die oben angegebenen Abmessungen und Toleranzen werden die Teile mit einem Überzug in Form eines elektrolytisch niedergeschlagenen Cadmiumschicht versehen, die sowohl als Schmiermittelüberzug auf den Flächen der im Reibeingriff und einander überdeckenden Teile, als auch als Rostschutzbeschichtung dient.After manufacturing the parts of the blind fastener to the dimensions and tolerances given above, the Parts are provided with a coating in the form of an electrolytically deposited cadmium layer, which is used as a lubricant coating on the surfaces of the parts that are in frictional engagement and overlapping each other, as well as a rust protection coating.

Wenn auch der Bolzen 14- des oben speziell beschriebenen und beispielsweise dargestellten selbstverriegelnden Blindbefestigungeelements einen Abbrechabschnitt und eine Drehmomentenbegrenzungseinrichtung in Form eines Brachhalses aufweist, der ein ausreichendes Drehmoment übertragen kann für den Eingriff des eelbstverriegelnden Gewindes, zum Setzen des Befestigungselemente und zum Abbrechen, wenn das ausgeübte Drehmoment einen gegebenen Wert übersteigt, sei hervorgehoben, dass es für den Bolzen eines selbstverriegelnden Blindbefestigungseletnents nach der Erfindung nicht wesentlich ist, diese Merkmale aufzuweisen, da das Befestigungselement gesetzt und die Gewinde in verriegelnden Eingriff gebracht werden können, ohne dass irgendeine Notwendigkeit zum Begrenzen des ausgeübten Drehmoments oder zum Brechen des Bolzens besteht. Es ist aber, wie oben erläutert, sehr erwünscht, dass irgendeine Einrichtung zur Begrenzung des übertragbaren Drehmoments vorliegt zur Vermeidung einer übermässig starken Anziehens des Befestigungselements. Eine derartige Drehmomentenbegrenzungseinrichtung kann in dem zum Setzen des Befestigungselements verwendeten Werkzeug oder gemäss der dargestellten Ausführungsform im Befestigungselement selbst eingebaut sein. Bevorzugt wird ein Einbau der Drehmomentenbefestigungseinrichtung im Befestigungselement, da dies einen Verl•0*''%: auf die richtige Einstellung des verwendeten WerkzeugsEven if the bolt 14- of the above specifically described and for example shown self-locking blind fasteners has a break-off section and a torque limiting device in the form of a brachio neck which Sufficient torque can be transmitted to engage the self-locking thread to set the fastener and to cancel if the applied torque exceeds a given value, it should be emphasized that it is for the Bolt of a self-locking blind fastening element according to the invention it is not essential to have these features, since the fastener is set and the threads in locking engagement can be brought without any need for limiting the torque applied or to break the bolt. However, as explained above, it is very desirable that some means of limiting of the transmittable torque is present in order to avoid excessive tightening of the fastening element. Such a torque limiting device can be in the tool or used for setting the fastening element according to the embodiment shown in the fastening element be built in by yourself. Installation of the torque fastening device is preferred in the fastening element, as this has a • 0 * ''%: on the correct setting of the tool used

vermeidet. Ferner gestattet das Abbrechen an einer geeigneten Stelle des beim Drehen des Bolzens vom Werkzeug ergriffenen Teils des Bolzens dem gesetzten Befestigungselement ein ordentliches Aussehen, ohne dass irgendein Teil des Bolzens vom Kopf der Mutter absteht.avoids. It also allows breaking off at a suitable point of the tool gripped when turning the bolt Part of the bolt gives the set fastener a neat look without removing any part of the bolt from the head the mother sticks out.

Wenn gemäss der dargestellten Ausführungsform der Bolzen des selbstverriegelnden Blindbefestigungselements einen Drehmomenten begrenzenden Brechhals aufweist, ist es von besonderer Bedeutung, das, zum Ineingriffbringen der Verriegelungsgewinde und zum Setzen des Befestigungselements benötigte Drehmoment kontrollieren zu können, damit dieses das vom Brechhals übertragbare Drehmoment nicht übersteigt. Die in einem Befestigungselement nach der Erfindung eingebaute Gewindeverriegelungsanordnung kann bei der Herstellung einer strengen Kontrolle unterliegen und eignet sich daher besonders für die spezielle Art eines Befestigungselements, das einen mit einem Drehmomenten begrenzenden Brechhals versehenen Bolzen aufweist.If, according to the illustrated embodiment, the bolt of the self-locking blind fastener has a torque-limiting breaker neck, it is of particular importance the torque required to engage the locking threads and set the fastener to be able to control, so that this is transmitted by the neck of the jaw Torque does not exceed. The threaded locking arrangement incorporated in a fastener according to the invention can be subject to strict controls during production and is therefore particularly suitable for the special species a fastening element which has a bolt provided with a torque limiting breaker neck.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen und Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschliesslich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.All features and advantages of the invention which emerge from the description, the claims and the drawing, including Constructive details and spatial arrangements can be used both on their own and in any combination be essential to the invention.

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Claims

BROSEBROSE

Diplom Ingenieur·Graduate engineer·

D-ma monks desk. Wlwwr sir. 2; Tel (OM) 7 03 X 71: Telex 5212147 bra «d; Cabin: .Patontlbu * monks

⁵ - December 1979

AEBPAT AG, Weidstrasse 14, P. 0. Box 306, CH 6300 Zug, Switzerland

Patent claims

Blind fastening element with a bolt including a head and a thread, with a nut including an internal thread for engagement with the thread of the bolt and including a shaft with a widened head, the shaft having a shoulder which tapers towards the end remote from the head, and with a sleeve which can be pressed onto the shoulder by screwing the nut along the bolt towards its head and thereby widened to form a blind head, characterized in that the bolt (14) has an essentially cylindrical locking zone (42), that the diameter of the bolt (14) in the locking zone (^ 2) between

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ORIGINAL INSPECTED

the top diameter of the thread (40) of the bolt (14) and the apex diameter of the thread (24) of the nut (12) is that the locking zone (42) extends axially by a distance which is greater than the pitch of the thread (40) of the bolt (14), and that at least a part of the thread (24) of the nut (12), which in use of the fastening element is traversed by the locking zone (42) of the bolt (14) has an apex (44), the surface of which Part of a cylindrical surface, the diameter of which is smaller than the diameter of the helical strip is on the surface of the locking zone (42) of the bolt (14) with which the surface of the apex (44) in Engagement comes, the arrangement being such that when screwing the nut (12) along the bolt (14) a given for setting the fastener Correlation between the area of the apex (44) of the thread (24) of the nut (12) and the locking zone (42) occurs along the helical strip and between the nut (12) and the Bolt (14) produces a friction lock.

2. Blind fastening element according to claim 1, characterized in that that the locking zone (42) is removed from the head (30) of the bolt (14) by a distance is equal to at least twice the pitch of the thread (40) of the bolt (14).

3. Blind fastener according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter of the locking zone (42) of the bolt (14) not smaller than the effective diameter of the thread (40) of the bolt (14) is.

4. Blind fastening element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the diameter of the Locking zone (42) of the bolt (14) slightly larger than the effective diameter of the thread (40)

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des Bolzens (14) ist.of the bolt (14) is.

5. Blind fastening element according to one of the preceding claims, characterized in that the excess moisture between the surface (44) of the apex of the thread (24) of the nut (12) and the locking zone to produce a plastic deformation of the thread (24) of the nut (12 ) not enough.

6. Blind fastening element according to one of the preceding claims, characterized in that the excess is in the range from 0.025 mm to 0.1016 mm.

7. Blind fastening element according to one of the preceding claims, characterized in that the excess is in the range from 0.0381 mm to 0.0762 mm.

8. Blind fastening element according to one of the preceding claims, characterized in that the exact cylindrical shape of the surface (44) of the apex of this part of the thread (24) of the nut (12) is formed by a precise dimensioning process which follows the formation of the thread (24) of the mother (12) is carried out.

9. Blind fastening element according to one of the preceding claims, characterized in that the thread (24) of the nut (12) is formed by a thread cutting or rolling process and that this part of it is a subsequently rubbed out section.

10. Blind fastening element according to one of the preceding claims, characterized in that a lubricant coating is provided on the mutually engaging surfaces of the nut (12) and / or of the bolt (14).

11. Blind fastening element according to claim 10, characterized in that

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indicates that the lubricant coating is a galvanic Coating of a lubricating metal such as cadmium is.

12. Blind fastening element according to one of the preceding claims, characterized in that the locking zone (42) is located between the ends of the thread (40) of the bolt (14).

13 · Blind fastening element according to one of the preceding Claims, characterized in that the locking zone (42) is a cylindrical section which is exactly concentric to the axis of the thread (40) of the bolt (14).

14. Blind fastening element according to one of the preceding claims, characterized in that the lock sz one (42) of the bolt (14) extends axially by a distance which is at least equal to twice and is not greater than four times the pitch of the thread (40) of the bolt (14).

15 · Blind fastening element according to one of the preceding Claims, characterized in that the bolt (14) has a breaker neck (38) which extends beyond the The locking zone (42) is located at a distance from the screw head (30), and that the strength of the breaker neck (38) is designed in such a way that it affects the setting of the fastener, but not its overload is adapted.

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