САМОСВЕРЛЯЩАЯ ГЛУХАЯ ЗАКЛЕПКА И СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПОСРЕДСТВОМ ТАКОЙ ЗАКЛЕПКИ Российский патент 1998 года по МПК F16B19/10 

Настоящее изобретение относится к процессу глухой и, точнее, к способу выполнения герметичного заклепочного соединения с помощью самосверлящей глухой заклепки, в соответствии с ограничительной частью прилагаемого пункта 1, основанной на приемах, описанных в патенте DE-A-2554577, который будет обсуждаться ниже.

Изобретение также относится к самосверлящей глухой заклепке, в соответствии с ограничительной частью прилагаемого пункта 2, который также основан на вышеуказанном патенте DE.

Глухая заклепка является наиболее используемым способом соединения, который был развит в конце 19-го века. Этот способ, в частности, применяется для соединения металлических листов.

При традиционной глухой клепке заранее просверливается или пробивается отверстие, например, в двух частично накладывающихся друг на друга, металлических листах, которые должны быть соединены, а затем глухая заклепка помещается в отверстие. Глухая заклепка включает в себя стержень, и втулку или трубчатую заклепку, которая скользит по стрежню и имеет трубчатый корпус и головку заклепки. В конце корпуса заклепки стержень имеет утолщенную часть, которая при применении к стрежню силы тяги проталкивается внутрь и расширяет примыкающий конец корпуса. При применении силы тяги достигается предельная прочность стержня, и стержень разрушается внутри втулки, после чего заклепочное соединение является законченным.

Одним из недостатков традиционной глухой клепки является то, что необходимо предварительно просверливание, для которого требуются два инструмента - сверлильный станок и протаскивающий инструмент, пара так называемых заклепочных проскогубцев. Одно предложение по устранению этого недостатка описано в упомянутом уже патенте DE-A-2554557, в котором описывается самосверлящая глухая заклепка. Функция самостоятельного просверливания достигается путем оснащения нижнего конца стержня сверлом. При операции сверления стержень и втулка одновременно вращаются при помощи средств, компенсирующихся крутящий момент, в виде плоских поверхностей стержня.

Однако при помощи глухой заклепки в соответствии с патентом DE не обеспечивается герметичное по отношению к давлению соединение, так как обычно между втулкой и просверленным отверстием имеется зазор через который может проходить воздух. Кроме того, в современной практике частот случается, что сверло отделяется и падает с деформированной втулки, после чего воздух может свободно проходить свкозь втулку. Это приводит к дальнейшим неудобствам при заклепывании, например, частей вентиляционного канала, так как оторвавшееся сверло попадает в канал.

Патент US-A-4990042, который описывает самосверлящую глухую заклепку, определенно обсуждает герметичные по отношению к текучей среде заклепочные соединения, но он не предлагает никаких специальных приспособлений для того, чтобы предотвратить отделение сверла во время или после операции заклепывания. Основной целью изобретения этого патента США является обеспечение специального ослабление материала, из которого выполнен стержень для того, чтобы применить значительную силу тяги, и следовательно полностью деформировать втулку до разрушения стрежня. Это достигается с помощью ряда наклонных пазов в стержне.

Целью настоящего изобретения является устранение упомянутых недостатков эффективным способом выполнения герметичного заклепочного соединения с помощью самосверлящей глухой заклепки.

Другой целью изобретения является самосверлящая глухая заклепка, которая устраняется вышеназванные недостатки, и с помощью которой можно получить герметичное заклепочное соединение.

Эти и другие цели, которые появятся в нижеследующем описании, были достигнуты способом, указанным во вступительной части, и который имеет признаки, определенные в отличительной части прилагаемого пункта 1.

Цели также достигнуты с помощью самосверлящей глухой заклепки, о которой говорилось во вступительной части и которая имеет дополнительные признаки, определенных в отличительной части прилагаемого пункта 2.

Предпочтительные варианту и варианты выполнения изобретения излагаются в зависимых пунктах.

На фиг. 1 схематически показывает, как самосверлящая глухая заклепка вставляется в заготовку; на фиг. 2 показывает полностью вставленную глухую заклепку; на фиг. 3 показывает как деформируется заклепка; на фиг. 4 показывает полностью заклепочное соединение; на фиг. 5-7 показывают различные варианты поперечного сечения глухой заклепки; на фиг. 8 показывает в увеличенном масштабе нижнюю часть глухой заклепки в соответствии с предпочтительным воплощением, перед деформацией; на фиг. 9 показывает в увеличенном масштабе глухую заклепку; на фиг. 8 после деформации.

На фиг. 1 показана глухая заклепка, включающая в себя трубчатую заклепку или втулку, обозначенную позицией 1, и проходящей через нее стержень 2. В известных способах (DE-A-2554557), втулка 1 состоит из трубчатого корпуса 3 и радиально выступающего кругового фланца 4. Верхний конец стержня 2 проходит за пределы втулки 1 и приспособлен таким образом, чтобы захватываться схематически показанным инструментом 5, который будет более подробно описан ниже. Другой конец стержня 2 пригоняется к сверлу 6 для обеспечения функции самосверления. Кроме того, стержень 2 имеет ослабленную часть 7, расположенную во втулке 1.

Показанное заклепочное соединение может соединять, например, два частично налагающихся металлических листа друг с другом, которые для простоты вместе называются заготовкой 8. Понятно, что заклепочное соединение может использоваться для соединения других предметов.

Теперь рассмотрим операцию глухой клепки.

Сверло 6 глухой заклепки зацепляет верхнюю сторону заготовки 8, и стержень 2 вращается с помощью захватывающего его инструмента 5. Так как стержень 2 помещается во втулке 1 с неподвижной посадкой, втулка 1, стержень 2 и его сверло 6 образуют вращаемый узел. При вращении стержня 2 этот узел быстро проходит через заготовку 8 до положения, показанного на фиг.2. Таким образом, втулка 1 проходит в отверстие в заготовке 8, которое просверливается сверлом 6. Вся глухая заклепка вращается так, что втулка 1 проталкивается через заготовку за один цикл, в то время как сверло 6 полностью просверливает заготовку. Предпочтительно втулка 1 является цилиндрической, и максимальный размер поперечного сечения сверла 6 такой же, но немного больше, чем внешний диаметр втулки 1.

В то время как стержень 2 продолжает вращаться с помощью инструмента 5, который для простоты не показан на фиг. 2 - 4, фланец 4 упирается в заготовку 8, как показано на фиг.2. Вращение инструмента 5 теперь отключено, и стыковочный элемент (не показан), который возможно взаимодействует с инструментом 5, упирается во фланец 4, чтобы удерживать втулку 1 у заготовки 8.

С помощью инструмента 5, стержень 2 проталкивается без вращения в направлении, противоположном направлению сверления, то есть от положения на фиг. 2 до положения на фиг. 3, в результате чего сверло 6 полностью проталкивается внутрь и расширяет близлежащий конец втулки 1. Сразу за пределами заготовки образуется постоянное расширение глухой заклепки. Предпочтительно, деформируется примерно половина корпуса 3. Так как сверло 6, в исходном положении, располагается в непосредственно соединении с соседним концом втулки 1, деформация начинается сразу же, как только накладывается названная сила тяги.

Когда приложена определенная сила тяги, стержень 2 открывается в ослабленной части 7 внутри втулки, как показано на фиг. 4, после чего заклепочное соединение завершено. Ослабленная часть 7, предпочтительно, является частью с уменьшенным поперечным сечением.

Стержень 2, показанный на фиг. 1-4, может быть стержнем стандартного типа с круговым или овальным поперечным сечением, при этом отверстие во втулке 1 имеет поперечное сечение протканное по неподвижной насадке. Чтобы получить хороший эффект поглощения крутящего момента, стержень и втулка могут быть снабжены взаимодействующими зацепляющими средствами. Поперечные сечения на фиг. 5-7 частей между ослабленной частью и сверлом иллюстрируют примеры таких зацепляющих средств.

На фиг. 5 показан вариант, в котором стержень 2a имеет выступающие части 9, которые входят в выемки 10 в корпусе втулки 3a. Выступающие части, расположенные на оси, служат носителями во время вращения стержня при операции сверления. Напряжение кручения, возникающее во время сверления, поглощается зацепляющими средствами 9, 10, и поэтому размер ослабленной части 7 может быть определен главным образом исходя из силы тяги, действию которой должен подвергаться стержень 2a, когда он удаляется в конце операции заклепывания. Риск, что стержень разрушится нежелательным образом в ослабленной части 7 во время сверления, исключается благодаря взаимодействующим зацепляющим средствам 9, 10, которые поглощают крутящий момент.

Другой вариант иллюстрируется на фиг. 6, на которой зацепляющие средства образуются стержнем 2b, многоугольным в поперечном сечении, и отверстием корпуса 3b, имеющим соответствующее поперечное сечение. Таким образом достигают хорошего поглощения крутящего момента. Еще один вариант, основанный на той же идее многоугольных поперечных сечений, показан на фиг. 7, на которой стержень 2c и отверстие корпуса 3c являются квадратными в поперечном сечении.

Зацепляющие средства, то есть выступающие части 9 и выемки 10, или части 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 3c многоугольного поперечного сечения находится только в осевой части, в которой стержень размещается во втулке. Остальная часть стержня может иметь другое поперечное сечение, например, круговое.

Фиг. 8-9 иллюстрируют предпочтительное воплощение изобретения, основанное на технике, показанной на фиг. 1-7.

Фиг. 8 показывает, как сверло 6 в соответствии с этим воплощением, соединяется с соседним концом корпуса 3 втулки 1. Это постоянное соединение 11 достигается, главным образом, пайкой, но возможны также другие способы соединения. Однако соединение 11 должно быть настолько безопасным, чтобы выдержать нагрузку во время процедуры клепки. Герметичное соединение 11 достигается, например, путем круговой пайки. Важно то, что сверло 6 постоянно удерживается в расширении.

Фиг. 9 показывает, как из-за вышеназванного соединения 11 деформируется нижняя часть корпуса 3 втулки 1. Как было описано выше, сверло 6 полностью втягивается в корпус 3, который деформируется характерным образом. Круговая часть 12 внешней стороны расширения тесно сцепляется с нижней стороной заготовки 8 вокруг высверленного отверстия.

С помощью варианта изобретения, проиллюстрированного на фиг. 8-9, достигается герметичное заклепочное соединение, в котором воздух не может проходить ни через высверленное отверстие благодаря зацепляющей части 12, ни через втулку 1 благодаря остающемуся плотным и постоянным соединению со сверлом 6.

Изобретение предоставляет ряд преимуществ. Самосверляющая глухая заклепка сконструирована предельно просто, и поэтому является недорогой, без какой-либо резьбы, которая повысила бы ее стоимость. Компактная конструкция заклепки со сверлом, соединенным с соседствующим концом втулки, позволяет производить очень быстро процедуру заклепывания, при которой вся заклепка вращается единым блоком. Особым преимуществом является то, что все сверло втягивается во втулку так, что кончик сверла не торчит и не обламывается, что является недостатком способов заклепывания, описанных во введении.

Особые преимущества, такие как те, что достигаются из-за зацепляющих средств на стержне и во втулке, уже были обсуждены выше.

Один и тот же простой инструмент может использоваться для заклепывания согласно этому изобретению. Необходимо, чтобы этот инструмент мог выполнять и вращения и вытягивание стержня. Этот инструмент может быть снабжен, например, кулачками зажимного патрона для захватывания стержня. Эти кулачки образуются специальными внутренними выемками: с одной стороны, осевыми выемками, которые являются активными во время вращения, с другой стороны, поперечными выемками, которые являются активными во время вытягивания.

Наконец, нужно подчеркнуть, что изобретение ни в коем случае не ограничивается описанным выше вариантами выполнения, и некоторые модификации являются возможными в рамках изобретательского замысла, как определено в прилагаемой формуле изобретения. Части, включенные в глухую заклепку, выполняются из подходящих материалов. Необходимо, чтобы стержень легко деформировался, а сверло имело требуемую твердость. Сверло, преимущественно, выполняется из закаленной стали.

Самосверлящая глухая заклепка и способ выполнения герметичного соединения посредством такой заклепки относятся к крепежным средствам для неразъемного соединения деталей. Во втулке (1) с круговым фланец (4), проходит стержень (2), один конец которого простирается за пределами фланца (4), а другой конец имеет сверло (6), плотно и постоянно соединенное с концом втулки (1) , противоположным концу с фланцем. Втулка и стержень имеют зацепляющие средства для соединения сверла и втулки во вращаемый блок. Способ заключается в том, что сверло (6) упирают в одну сторону заготовки (8), всю глухую заклепку (1,2) вращают просверливая заготовку (8) насквозь и проталкивая втулку (1) в отверстие пока фланец (4) не упрется в названную сторону заготовки (8), при этом стержень (2) вытягивают в противоположном направлении, пока он не разрывается во втулке (1) так, что сверло (6) полностью втягивается в расширение близлежащего конца втулки (1), а внешняя сторона (12) расширения приводится в плотное и постоянное примыкание к названной противоположной стороне заготовки (8), а сверло (6) является плотно и постоянно соединенным с близлежащим концом втулки (1) и постоянно удерживается внутри расширения этим соединением, что позволяет получить герметичное заклепочное соединение. 2 с. и 5 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Способ выполнения клепаного соединения с помощью самосверлящей глухой заклепки, включающей в себя втулку (1) и проходящий через нее стержень (2), причем втулка (1) имеет на одном конце выступающий в радиальном направлении круговой фланец (4), и один конец названного стержня (2) простирается за пределами фланца (4), а другой конец названного стержня (2) имеет сверло (6) на конце втулки (1), противоположном концу с фланцем, заключающийся в том, что названное сверло (6) глухой заклепки (1, 2) упирают в одну сторону заготовки (8), которая должна быть заклепана, всю глухую заклепку (1, 2) вращают и таким образом сверло (6) просверливает заготовку (8) насквозь, достигая ее противоположной стороны, одновременно с тем втулку (1) проталкивают в отверстие, просверленное сверлом (6) в заготовке (8), пока фланец (4) не упрется в названную сторону заготовки (8), удерживая названную втулку (1) в этом положении, при этом стержень (2) вытягивают в противоположном направлении, так что сверло (6) втягивается внутрь и расширяет близлежащий конец втулки (1) и таким образом обеспечивает постоянное расширение глухой заклепки (1, 2) непосредственно за пределами названной противоположной стороны заготовки (8) для образования заклепочного соединения и далее вытягивают названный стержень (2) в том же направлении до тех пор, пока он не разрывается во втулке (1), отличающийся тем, что заклепочное соединение выполняют герметичным, с одной стороны, посредством того, что сверло (6) полностью втягивается в расширение, в результате чего внешняя сторона (12) расширения приводится в плотное и постоянное примыкание к названной противоположной стороне заготовки (8), и, с другой стороны, посредством того, что сверло (6) является плотно и постоянно соединенным с близлежащим концом втулки (1), в результате чего сверло (6) постоянно удерживается внутри расширения этим соединением (11). 2. Самосверлящая глухая заклепка, включающая цилиндрическую втулку (1), имеющую на одном конце выступающий в радиальном направлении круговой фланец (4), для упора в заготовку (8), которая должна быть заклепана, и проходящий через втулку стержень (2), один конец которого, выполненный таким образом, чтобы захватываться вытягивающим инструментом (5), простирается за пределами фланца (4), а другой конец стержня (2) для просверливания заготовки (8) имеет сверло (6), максимальный размер поперечного сечения которого является немного большим, чем внешний диаметр втулки (1), являющейся цилиндрической, при этом стержень (2) располагается во втулке (1) с такой неподвижной посадкой, либо стержень (2) и втулка (1) имеют такие зацепляющие средства, поглощающие крутящий момент, что названная втулка (1), названный стержень (2) и его сверло (6) составляют вращаемый блок, и сверло (6) располагается в непосредственном соединении с концом названной втулки (1), который является противоположным концу с фланцем, отличающаяся тем, что часть сверла (6), расположенного напротив втулки (1), плотно и постоянно соединена с близлежащим концом втулки (1) и что названное сверло (6) располагается так, чтобы быть полностью втянутым во втулку (1) и деформировать ее после прохождения втулки в отверстие заготовки при применении к стержню (2) силы тяги в направлении, противоположном направлению сверления. 3. Заклепка по п. 2, отличающаяся тем, что соединение (11) названного сверла (6) с концом названной втулки (1) обеспечивается круговой спайкой. 4. Заклепка по п.2 или 3, отличающаяся тем, что зацепляющие средства образуются названным стержнем (2а), имеющим по меньшей мере одну выступающую часть (9), которая зацепляет выемку (10) в названной втулке (1а). 5. Заклепка по п.2 или 3, отличающаяся тем, что названные зацепляющие средства образуются названным стержнем (2b, 2c), многоугольным в поперечном сечении, и отверстием названной втулки (1b, 1c) с соответствующим многоугольным поперечным сечением. 6. Заклепка по пп.2 - 5, отличающаяся тем, что названный стержень (2) имеет ослабленную часть (7) внутри названной втулки (1), в которой названный стержень (2) разрывается, когда данная величина силы тяги прикладывается в направлении, противоположном направлению сверления. 7. Заклепка по п.6, отличающаяся тем, что ослабленная часть названного стержня (2) является частью с уменьшенным поперечным сечением.

Приоритет по пунктам:
16.06.93 - по пп.1 - 3 и 6 - 8.