DE3215228C2 - Paßniet für hochbeanspruchte Nietverbindungen - Google Patents

Abstract

Bei einem Paßniet für hochbeanspruchte Nietverbindungen schließt sich an den Paßschaft des Nietes ein Schließteil mit darin vorgesehenen Rillen an. Über eine durch eine Abreißrille (7) gebildete Sollbruchstelle schließt ein Abreißteil (8) an. Ein Schließring greift an den Rillen des Schließteiles an. Um beim Setzen der Nietverbindung und bei anschließend auftretenden Betriebskräften immer wieder eine sichere Anlage des Schließ ringes am Paßniet zu erreichen, erweitert sich der Hüllmantel der Rillengrunddurchmesser (d ↓1 . . . d ↓6) von der Auflagefläche in Richtung auf die Sollbruchstelle.

Description

schräger steht, also mehr in Richtung auf eine Ebene senkrecht zu der Achse des Paßniets angenähert ist, wird eine höhere Tragfähigkeit, insbesondere dynamische Tragfähigkeit, erzielt. Auch die Umschlingungskraft, die an dieser Stelle von dem Schließring übertragen wird, ist erhöht Durch den vergleichsweise großen Rillenprofflwinkel der dem Schaft bzw. Kopf benachbarten Rille wird an dieser Stelle die Spannungspitze des Werkstoffes des Paßniets bei Belastung reduziert, was in Verbindung mit dem konischen Hüllmantel auch to erforderlich ist.

EHe Rillen können vom Schaft in Richtung auf die einzige Sollbruchstelle hin abnehmende Breiten aufweisen. Dies ergibt sich aus der V-förmigen Ausbildung der Rillen im Schließtefl. Durch diese abnehmenden Breiten werden mehr Rillen pro Längserstreckung untergebracht, um dem Kleinerwerden der Abstützflächen entgegenzuwirken.

Die sich an den Schaft anschließende Rille des Schließteils kann symmetrische Formgebung und die der Abreißrille benachbarte Rille asymmetrische Formgebung aufweisen. Auch dies erhöht die mögliche Abstützkraft im Bereich der der Abreißrille benachbarten Rille. Der V-förmige Querschnitt der Rillen kann vom Schaft in Richtung auf die einzige Abreißrille hin von einer symmetrischen in eine asymmetrische Anordnung übergehen, wobei das Maß der Asymmetrie allmählich größer wird.

Die der Abreißrille benachbarte Rille sollte in Richtung auf den Schaft geneigt angeordnet sein, so daß bei einem Setzen der Verbindung durch diese Ausbildung der Rille Paßniet und Schließring wieder zur Anlage kommen. Der Winkel der Konizität des Rillengnindes sowie der Rillenprofiiwinkel und die Rillenbreite werden in Abhängigkeit von den Werkstoffen des Paßnietes und des Schließrings gewählt

Der Erfindungsgedanke läßt verschiedene Ausführungsmöglichkeiten zu. Eine davon ist in den anliegenden Zeichnungen wiedergegeben, und zwar zeigt

F i g. 1 eine Prinzipskizze über die Anwendung und den Gebrauch von Paßnieten,

F i g. 2 einen Schnitt durch ein mit dem Paßniet versehenes Werkstück, teilweise im Schnitt und

F i g. 3 ein Teilstück des Paßnietes in vergrößertem Maßstab.

Der Paßniet wird durch eine vorbereitete Bohrung in den zu verbindenden Werkstücken 1 bzw. 2 hindurchgeführt Er hat einen mit einem Kopf versehenen, glatten zylindrischen Schaft 3, an welchem sich der sogenannte Schließteil anschließt, weicher mit einer Anzahl von später im einzelnen zu beschreibenden Rillen versehen ist Auf den Schließteil 5 setzt sich der Schließring 6, welcher aus verformbarem Werkstoff besteht, der beim Setzen des Ringes in die Rillen des Schließteils einfließt Oberhalb des Schlicßrings 6, der sich auf die Auflagefläehe E des Werkstückes aufsetzt, ist im Paßniet eine durch eine Abreißrille 7 gebildete Sollbruchstelle vorgesehen. Mit deren Hilfe wird zu gegebener Zeit der mit einem Gewinde 9 bzw. mit Eindrehungen versehene Abreißteil 8 abgesprengt Der Abreißteil dient lediglich ω zum Ansetzen eines Spannwerkzeugs.

Der Vorgang des Setzens des Paßnietes ist in den F i g. 1 a bis Id wiedergegeben.

Gemäß F i g. la wird der Paßniet mit seinem Schaft 3 in die Bohrung der Werkstücke 1, 2 eingeführt, bis er sich mit seinem Kopf anlegt Dann wird von oben her über den Paßniet der Schließring 6 aufgesteckt, der aus verformbarem Material, beispielsweise Aluminium, besteht und im Innern eine das Aufsetzen auf den Paßniet gestattende Bohrung aufweist und je nach dem Anwendungszweck auf seinem äußeren Umfang eine rundherumlaufende Wulst besitzt — in der das Spannwerkzeug mit seinen Spannbacken 10 gemäß Fig. Ib zur Anlage kommt Dabei umschließt die Spannbuchse 11 den Abreißteil 8. Vermittels des Spannwerkzeugs 10, 11 wird eine starke Zugspannung auf den Paßniet ausgeübt, wobei das Spannwerkzeug 10,11 den Schließring 6 derart verformt, daß dessen Material in die Rillen des Schließteils 5 des Paßniets eingepreßt wird Wird die Spannung, die für das Setzen des Nietes erforderlich ist, überschritten, so reißt schließlich der Abreißteil 8 an der Sollbruchstelle (Abreißrille 7) ab (Fig. Ic und Id), worauf das Spannwerkzeug abgenommen werden kann.

In F i g. 2 ist in vergrößerter Darstellung nochmals die Ausbildung und Anwendung des Paßnietes erkennbar. Wichtig ist die besondere Ausbildung des Paßniets im Bereich des Schließrings 6 bzw. Schließteils 5. Aus F i g. 2 ist dibei erkennbar, wie der Schließring 6' unverformt sich beim Setzen des Nietes veAmttels des Spannwerkzeugs zu dem gesetzten Schiießrirg 6 venormt Der Schließring 6 wird auf der Anlagefläche E wulstartig nach außen fließen. Sein Durchmesser nimmt nach oben hin allmählich ab. Die rechte Hälfte der Darstellung ger«äß F i g. 2 zeigt den verformten Schließring 6 nach dem Setzen des Nietes und in der linken Hälfte der Figur den Schließring 6' vor seiner Verformung. Während des Setzvorgangs des Schließrings 6' steht dieser bis zum vollständigen Ausformen uater allseitigen Druckspannungen. In dem Augenblick, in dem das Sparmwerkzeug 10, 11 zurückgenommen wird, entspannt sich der Schließring 6 nach allen Seiten. Hierdurch wird auch zwischen dem Paßniet im Festsetzbereich eine Entlastung ausgelöst, wodurch die aufgebrachte Vorspannkraft etwas zurückgeht Bei dem zu erwartenden Setzen der Gesamtverbindung wird der Schließring 6 zusätzlich weiter entlastet, wodurch er entgegengesetzt der Auflagefläche E auffedert uyd der Verformungswinkel ρ sich dadurch verkleinert Dieser Effekt bewirkt ein weiteres Setzen der Verbindung. Der entgegengesetzte Vorgang vollzieht sich, wenn die Verbindung durch die Betriebskräfte zusätzlich belastet wird. In diesem Fall vergrößert sich der Verformungswinkel ρ wieder und es kommt zu einer besseren Anlage im Bereich des Schließrings 6 zur Sollbruchstelle hin.

Die hier geschilderten Vorteile werden erreicht durch die besondere Ausbildung des Paßniets. Im Bereich des Schließteils 5 werden die hier üblicherweise vorgesehenen Rillen zum Festsetzen des Schließrings 6 so ausgebildet, daß sich die Rillengrunddurchmesser d\ bis de, der aufeinanderfolgenden Rillen von der Auflagefläche E zur Abreißebene hin allmählich vergrößern. Ein gedachter, jcv/e-ils den Grund der einzelnen Rillen verbindender Hüllmantel bildet einen sich nach oben hin um den Winkel 2 · α erweiternden Konus (F i g. 3). Der Rillenprofiiwinkel y hingegen verkleinert sich von y\ bis ye-Ebenso wird die Rillenbreite kleiner von a\ bis as-Schließlich haben die einzelnen Rillenprofile im Bereich des Schaftes 3 symmetrische Form, wohingegen die Rillenprofile auf der Seite der Abreißebene asymmetrisch ausgebildet sind. Es kann ein stetiger Übergang in der Ausbildung von Auflagefläche E zur Abreißebene vorgesehen sein. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß im Bereich des Schließteils 5 die Rillen zum Festsetzen des Schließrings 6 von der Auflagefläche her zum Abreißteil im Rillenwinkel γ und in der Rillenbreite a kontinuierlich verkleinert werden. Um eine gute Dauerhaltbarkeit des

Paßnietes zu erreichen, wird die erste Rille in der Nähe der Auflagefläche mit einem sehr großen Rillenprofilwinkel /ι ausgeführt, je nach Werkstoff des Paßnietes. Die auf den großen Rillenprofilwinkel folgenden Rillen werden in ihrer Rillenbreite kleiner gestaltet, wobei die Rillen in der zweiten Hälfte des Abreißteils asymmetrisch ausgeführt werden.

Die konische Ausbildung der kegeligen Hüllfläche des Rillengrunddurchmessers bewirkt, daß beim Setzen der Verbindung und bei der Betriebskraft eine sichere Anlage des Schließrings 6 zum Schließteil S sichergestellt wird. Bei einer Zusatzbelastung wird sich der Schließring 6, wie vorstehend schon beschrieben, entgegengesetzt der Auflagefläche nach innen verformen. Der Verformungswinkel ρ wird größer. Gleichzeitig werden bei einem Setzen der Verbindung durch die konische Ausführung des Rillengrundes, Paßniet und Schließring wieder zur Anlage kommen.

Durch diese geometrische Gestaltung wird sichcrgc stellt daß bei einer späteren Plastifizierung des Schließ- » rings und bei Zusatzbeanspruchung der Paßnietverbindung sich die aufgebrachte Vorspannkraft in den erforderlichen Grenzen der Nietberechnung bewegt

Die Rillenabstände, -winkel und die kegelige Hüllkurve der Riilengrunddurchmesser sind dem verwendeten Werkstoff anzupassen. Hierbei müssen die Werkstoffe zwischen dem Paßniet und dem Schließring gegeneinander abgestimmt werden.

Soll die Verbindung der Werkstücke gelöst werden, so ist der Paßniet abzuschleifen, auszubohren oder sonstwie zu beseitigen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

1 2 zu der Abreißrille wird zusätzlich die Rillenbreite verPatentansprüche: gf ößert Eine solche Ausbildung erleichtert das Aufsetzen des zu verformenden SchlieBrings und des Spann-

1. Paßniet für hochbeanspruchte Nietverbindun- Werkzeugs. Das Einfließen des Materials des Schließgen, der einen auf die Werkstückdicke abgestimm- 5 rings in die Rillen ist jedoch ungünstig, weü die dem ten Schaft und daran anschließend einen mit einem Kopf benachbarten Rillen den kleineren Querschnitt Schließring zusammenwirkenden Schüeßteil mit auf aufweisen, während das Material des SchlieBrings bedessen Umfang vorgesehenen Rillen sowie weiter- nachbart zu der Abreißrille der stärksten Verformung hin eine eine einzige Sollbruchstelle bildende Ab- unterliegt, also am besten fließt

reißrille und dann einen sich anschließenden Abreiß- 10 Aus der DE-OS 30 33 909 ist ein Universalpaßniet für

teil aufweist, dadurch gekennzeichnet, hochbeanspruchte Nietverbindungen bekannt, bei dem

daß sich der die Grunddurchmesser der Rillen ver- mehrere Abreißrfllen vorgesehen sind, die von den RiI-

bindende Hüllmantel von dem Schaft (3) in Richtung len des Schließteils gebildet werden, so daß sich ein

auf die einzige Abreißrille (7) hin konisch erweitert saldier Niet der jeweiligen Werkstückdicke anpaßt Bei

und daß die aufeinanderfolgenden Rillen auf dem 15 Verwendung der maximal zulässigen Werkstückdicke

Schließteil (S) V-förmigen Querschnitt mit vom verbleibt nur eine eine einzige Sollbruchstelle bildende

Schaft in Richtung auf die einzige Abreißrille hin Abreißrille. Die restlichen Rillen des Schließteils arbei-

abnehmenden Rillenwinkeln {/) aufweisen. ten mit dem Schließring zusammen und können halb-

2. Paßniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- kreisförmig ausgerundet oder V-förmig ausgebildet net, daß die RaJen vom Schaft (3) in Richtung auf die 20 sein. Ein die Rillengrunddurchmesser verbindender einzige Sollbruchstelle hin abnehmende Breiten (a) Hüllinaiitel erweitert sich von dem Schaft bzw. Kopf in aufweisen. Richtung auf die Sollbruchstelle hin konisch. Die Rillen-

3. Paßniet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- profilwinkel sind über die Länge des Schließteils konkennzeichnet, daß die sich an den Schaft (3) anschlie- stant ausgebildet Der Werkstoff des SchlieBrings muß ßende Rille des Schließteils (5) symmetrische Form- 25 bei seiner Anbringung im Bereich der dem Kopf begebung und die der Abreißrille (7) benachbarte Rille nachbauen Rille am meisten fließen bzw. am meisten asymmetrische Formgebung aufweist verformt werden, während umgekehrt an der Stelle, an

4. Paßniet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- der sich der Werkstoff des SchlieBrings leicht verformen net, daß der V-förmige Querschnitt der Rillen vom läßt, nur der geringste Verformungsgrad erforderlich Schaft (3) in Richtung auf die einzige Abreißrille (7) 30 ist Es besteht damit die Gefahr, daß die Tragfähigkeit hin von einer symmetrischen in eine asymmetrische des Schließrings am Schließteil schlecht ausgenutzt Anordnung übergeht, wobei das. Maß der Asymme- wird.

trie allmählich größer wird Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eine

5. Paßniet nach Anspruch. 3 oder 4, dadurch ge- einzige Sollbruchstelle aufweisenden Paßniet für hochkennzeichnet, daß die der Abreißnlle (7) benachbar- 3s beanspruchte Nietverbindungen der eingangs genannte Rille in Richtung auf den Schaft (3) geneigt ange- ten Art dahingehend zu verbessern, daß bei sehr hohen ordnet ist, so daß bei einem Setzen der Verbindung Beanspruchungen bzw. bei hohen am Paßschaft wirkendurch diese Ausbildung der Rille Paßniet und den Zugkräften in der Nähe der Abreißrille immer wie-Schließring wieder zur Anlage kommen. der eine sichere Anlage des Schliek.'hgs am Paßniet

6. Paßniet nach einem oder mehreren der Ansprü- 40 sichergestellt ist

ehe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß sich (ex) der Konizität des Rillengrundes sowie der Rillen- der die Grunddurchmesser der Rillen verbindende Hüllwinkel (/) und die Rillenbreite (a) in Abhängigkeit mantel von dem Schaft in Richtung auf die einzige Abvon den Werkstoffen des Paßniets und des Schließ- reißrille hin konisch erweitert, und daß die aufeinanderrings (6) gewählt sind. 45 folgenden Rillen auf dem Schließteil V-förmigen Querschnitt mit vom Schaft in Richtung auf die einzige Ab-

reißrille hin abnehmenden Rillenprofilwinkeln / aufweisen. Mit zunehmender Entfernung von der Auflagefläche vergrößern sich also die Rillengrunddurchmesser,

Die Erfindung bezieht sich auf einen Paßniet für 50 was in Verbindung mit der V-förmigen Ausbildung der hochbeanspruchte Nietverbindungen mit den im Ober- Rillen dazu führt, daß sich an der Stelle, an der das begriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen. Material des Schließrings am schlechtesten fließt, sich Ein derartiger Paßniet ist aus der US-PS 39 15 053 der größte Querschnitt der Rille befindet In Verbinbekannt Durch die Anordnung einer eine einzige Soll- dung mit den in Richtung vom Kopf zu der Abreißnlle bruchstelle bildenden Abreißrille ist ein derartiger Paß- 55 hin abnehmenden Rillenprofilwinkeln ergibt sich in alniet auf die Werkstückdicke der miteinander zu verbin- len Rillen ein gutes Einfließen des Materials des Schließdenden Werkstücke abgestimmt, d. h. für unterschied!!- rings und eine entsprechende Ausfüllung der Rillenche Werkstoffdicken sind unterschiedlich lang ausgebil- querschnitte. Durch die hier beschriebene Ausbildung dete Paßnieten erforderlich. Um die Belastung am wird dafür Sorge getragen, daß beim Setzen der Niet-Schließteil und am Schließring möglichst gleichmäßig 60 verbindung und bei der anschließend auftretenden Beüber die axiale Erstreckung der Rillen des Schließteils triebskraft immer wieder eine sichere Anlage des zu verteilen, wird der Querschnitt der Rillen vom Schaft Schließrings am Paßniet sichergestellt ist, indem sich der |1 in Richtung auf die Abreißrille hin vergrößert und/oder konisch ausgeführte Paßniet in die Negativform des Il auch die Tiefe der Rillen — radial gesehen — in dieser Schließrings unter Wiederherstellung der Anlage eing| Richtung vergrößert. Damit ergibt sich ein an die Rillen- 65 zieht. Damit werden immer wieder, d.h. nach jedem P grunddurchmesser gestalteter konischer Hüllmantel, Setzvorgang, größere Flächenbereiche zur Kraftüberifj der sich in Richtung von dem Schaft auf die Abreißrille tragung zur Verfugung gestellt Dadurch, daß die Ab-M hin verjüngt. In dieser Richtung vom Kopf oder Schaft Stützfläche der Rille benachbart zu der Abreißrille