DE19859370C1

DE19859370C1 - Seal plug for motor vehicle pipe has break off pin to expand plug into pipe bore

Info

Publication number: DE19859370C1
Application number: DE19859370A
Authority: DE
Inventors: Klaus Vogel; Steffen Tempel; Dietmar Leuteritz
Original assignee: UMFORMTECHNIK und KRAFTFAHRZEU
Current assignee: UMFORMTECHNIK und KRAFTFAHRZEU
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2000-02-24
Anticipated expiration: 2018-12-23
Also published as: DE19982756D2; WO2000037844A1; AU2532800A; DE29980168U1

Abstract

The aim of the invention is to provide a solution for sealing holes in hollow spaces subjected to a pressure medium which is structurally simple, uncomplicated to produce and does not subject the workpiece to great mechanical stress. Figure 1 shows a cross-section of a tubular component (1) into which a sleeve (2) has been introduced. The diameter of the area of the sleeve (2) which protrudes into the hole (3) in the component (1) is smaller than the diameter of the hole (3). A pin (4) consisting of a head (5) and a shank (6) is guided through the sleeve (2). Near the head (5) the shank (6) has a break line (7). The diameter of the head (5) is greater than the opening in the sleeve (2) and smaller than the diameter of the sleeve. In the initial position the head (5) contacts the inside face-end (8) of the sleeve (2). By displacing the head (5) into the final position the sleeve (2) is plastically deformed and pushed tightly against the hole (3), the head (5) at the same time being separated from the shank (6) at the break line (7).

Description

[State of the art]

Es ist eine Vielzahl von Vorrichtungen und Konstruktionen zur Verhinderung oder Verminderung des Aus- und Überströmens von gasförmigen, flüssigen oder körniger Stoffen aus Behältern oder Rohren durch Spalte bekannt.It is a variety of devices and designs for Prevention or reduction of the outflow and overflow of gaseous, liquid or granular substances from containers or pipes through gaps known.

Zur Verhinderung einer Strömung von Räumen höheren Drucks in solche niederen Drucks bei zueinander ruhenden Teilen ist es bekannt, die Teile der Dichtungskonstruktion durch Flach- (Weichdichtungen bzw. Metall-Weichstoffdichtungen) oder Profildichtungen (Weichdichtungen oder Hartdichtungen) zuein ander abzudichten.To prevent flow of rooms of higher pressure in it is such a low pressure with parts resting against each other known, the parts of the seal construction by flat (Soft seals or metal soft material seals) or Profile seals (soft seals or hard seals) to seal others.

Weiterhin ist es bekannt, ruhende Teile direkt ohne Zwi schenglied abzudichten. Dazu müssen entweder die Unebenheiten der Dichtflächen durch das Auf- oder Einschleifen mit Schleifpasten (z. B. das Aufschleifen von Ventilsitzen) weit gehend beseitigt werden, oder es muß eine die Dichtung erge bende plastische Verformung des Grundwerkstoffs erfolgen.Furthermore, it is known to rest parts directly without intermediate to seal the limb. To do this, either the bumps of the sealing surfaces by grinding or grinding in Grinding pastes (e.g. grinding valve seats) wide be eliminated as soon as possible, or a seal must be obtained plastic deformation of the base material.

Mittels plastischer Verformung, z. B. mittels eines plastisch verformbaren Stopfens aus Aluminium, ist ein dichter Ver schluß eines druckmittelbeaufschlagten Hohlraums möglich. Allerdings ist, da der Durchmesser des Stopfens größer als der Durchmesser der Bohrung ist, die Erzeugung der die Dich tung ergebenden plastischen Verformung nicht ohne Belastung des Werkstücks in axiale Richtung zu erreichen, was insbeson dere bei dünnwandigen und langen Werkstücken zu nicht tole rierbaren Verformungen (ausbauchen bzw. ausknicken) führen kann, die dessen Brauchbarkeit negativ beeinträchtigen oder mangels der dabei zu geringen Prozeßsicherheit zu einer hohen Ausschußrate führen.By means of plastic deformation, e.g. B. by means of a plastic deformable plug made of aluminum, is a tight Ver closure of a pressurized cavity possible. However, since the diameter of the plug is larger than the diameter of the hole is the creation of the you plastic deformation not without strain to reach the workpiece in the axial direction, which in particular not too bad with thin-walled and long workpieces adjustable deformations (bulging or buckling) may adversely affect its usefulness or due to the lack of insufficient process reliability, too high Lead reject rate.

Es sind auch Expansionselemente bekannt, die in die dicht zu verschließende Öffnung eingebracht und in dieser zum Expan dieren gebracht werden, wodurch ein dichter Verschluß der Öffnung erreicht wird, ohne daß dabei eine nennenswerte axiale Belastung entsteht.Expansion elements are also known that close in the closing opening introduced and in this to the expan dieren be brought, whereby a tight seal of the Opening is achieved without any significant axial load arises.

Expansionselemente der oben genannten Art bestehen aus einer Hülse und einem in der Hülse geführten Stift. Die Hülse hat die Form eines Zylinders und ist an der gesamten Mantelfläche mit rillenartigen Einschnitten versehen, so daß sich im Schnitt eine gezackte Oberfläche ergibt. Die Innenfläche der Hülse ist eben und an der Stirnseite, die vom Kopf des Stif tes weg weist, mit einem umlaufenden Wulst versehen. Der Stift besteht aus einem Schaft und einem Kopf der aus einem sich erweiternden Konus besteht, wobei der schlanke Bereich des Konus dem Innendurchmesser der Hülse entspricht. Im Bereich des größten Durchmessers wird der konische Kopf durch einen umlaufenden Wulst beendet. Die Länge der Hülse bis zum Wulst entspricht der Länge des Kopfes bis zum Wulst. Zum Abdichten wird in einem ersten Schritt die Hülse, in der sich der Kopf des Stiftes in der Ausgangslage befindet, in die abzudichtende Bohrung eingeführt. Der Außendurchmesser der Hülse entspricht dabei in etwa dem Durchmesser der Bohrung (0 -0,12 mm größer). In einem zweiten Schritt wird der konische Kopf durch das Einwirken einer Zugkraft auf den Schaft in Richtung der Wulst der Hülse verschoben, wodurch die abge stützte Hülse expandiert und sich mit ihrer gerillten Ober fläche an die Bohrung anlegt. Der Kopf wird soweit verscho ben, bis er sich an den Wulst der Hülse anlegt bzw. bis der Wulst des Kopfes sich an die Hülse anlegt. Nach dem Anlegen an die Wülste kommt es zu einem Kraftanstieg, der das Abtren nen des Schaftes vom Kopf an der vor dem Kopf befindlichen Sollbruchstelle zur Folge hat.Expansion elements of the type mentioned above consist of a Sleeve and a pin guided in the sleeve. The sleeve has the shape of a cylinder and is on the entire lateral surface provided with groove-like incisions, so that in Cut results in a jagged surface. The inner surface of the Sleeve is flat and on the front side, which is from the head of the pin tes points away, provided with a circumferential bead. The Pen consists of a shaft and a head made of one there is a widening cone, the slender area of the cone corresponds to the inside diameter of the sleeve. in the Area of the largest diameter is through the conical head ended a circumferential bead. The length of the sleeve to Bead corresponds to the length of the head to the bead. To the In a first step, the sleeve will seal, in which the head of the pen is in the starting position in the sealed hole introduced. The outside diameter of the The sleeve corresponds approximately to the diameter of the bore (0 -0.12 mm larger). In a second step, the conical Head due to the action of a tensile force on the shaft Moved towards the bead of the sleeve, causing the abge supported sleeve expands and extends with its grooved top surface against the hole. The head is moved so far ben until he rests on the bead of the sleeve or until the Bead of the head lies against the sleeve. After putting on on the beads there is an increase in strength, which is the separation the shaft from the head to the one in front of the head Has a predetermined breaking point.

Dieses Dichtstopfensystem ist sehr gut geeignet, einen dich ten Verschluß von druckmittelbeaufschlagten Hohlräumen zu erreichen. Von Nachtteil sind aber der hohe fertigungstechni sche Aufwand und die hohe Präzision, mit denen sowohl die Hülse als auch der Stift und auch die abzudichtende Bohrung herzustellen sind. Das drückt sich im Preis des Dichtstopfen systems aus. Daher ist der Einsatz dieses Systems relativ teuer und dessen Verwendung in der Massenproduktion hat einen deutlichen Einfluß auf den Stückpreis. Weiterhin wird dieses System erst für Verschlüsse ab einem Bohrungsdurchmesser von 4 mm angeboten. Für kleinere Durchmesser ist das System offenbar nicht mit vertretbarem Aufwand herstellbar.This sealing plug system is very well suited to you closure of pressurized cavities to reach. Of night part are the high manufacturing technology cal effort and the high precision with which both Sleeve as well as the pin and also the bore to be sealed are to be produced. This is reflected in the price of the sealing plug systems out. The use of this system is therefore relative expensive and its use in mass production has one significant influence on the unit price. This will continue System only for closures from a bore diameter of 4 mm offered. The system is for smaller diameters apparently not producible with reasonable effort.

OBJECT OF THE INVENTION

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv und fertigungstechnisch einfache Lösung für die Abdichtung von Bohrungen druckmittelbeaufschlagter Hohlräumen vorzu schlagen, die mit geringen mechanischen Belastungen des Werkstücks erreichbar ist.The invention has for its object a constructive and a technically simple solution for sealing of holes pressurized with cavities beat the low mechanical loads of the Workpiece is accessible.

[Examples]

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie len erläutert. The invention is described below with reference to exemplary embodiments len explained.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Ausgangsposition im Schnitt, Fig. 1 shows an inventive device in the initial position in section,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Endposition im Schnitt, Fig. 2 shows a device according to the invention in the end position in section,

Fig. 1 zeigt ein rohrförmiges Bauteil 1 im Schnitt, in das eine Hülse 2 eingeführt ist. Der Durchmesser des in die Bohrung 3 des Bauteils 1 ragenden Bereichs der Hülse 2 ist deutlich kleiner (10-20%) als der Durchmesser der Bohrung 3. Die Hülse 2 besteht aus einem Hohlzylinder mit über die Länge gleichbleibenden Querschnitt. Sie kann an einer ihrer Stirn seiten mit einem Setzkopf 10 versehen sein. Durch die Hülse 2 ist ein Stift 4 geführt, der aus einem Kopf 5 und einem Schaft 6 besteht. Der Kopf 5 hat die Form eines einfachen Nagelkopfes (halbkugelförmig) und der Schaft 6 die Form eines einfachen Nagelschafts. In der Nähe des Kopfes 5 weist der Schaft 6 eine Sollbruchstelle 7 auf. Der Durchmesser des Kopfes 5 ist deutlich größer als die Öffnung der Hülse 2 (120 -200%) und kleiner als der Durchmesser der Hülse 2 (60-90 %). In der Ausgangsposition liegt der Kopf 5 an der inneren Stirnseite 8 der Hülse 2 an. Fig. 1 shows a tubular component 1 in section, in which a sleeve 2 is inserted. The diameter of the area of the sleeve 2 projecting into the bore 3 of the component 1 is significantly smaller (10-20%) than the diameter of the bore 3 . The sleeve 2 consists of a hollow cylinder with a constant cross-section over the length. It can be provided with a setting head 10 on one of its end faces. A pin 4 , which consists of a head 5 and a shaft 6, is guided through the sleeve 2 . The head 5 has the shape of a simple nail head (hemispherical) and the shaft 6 has the shape of a simple nail shaft. In the vicinity of the head 5 , the shaft 6 has a predetermined breaking point 7 . The diameter of the head 5 is significantly larger than the opening of the sleeve 2 (120-200%) and smaller than the diameter of the sleeve 2 (60-90%). In the starting position, the head 5 rests on the inner end face 8 of the sleeve 2 .

Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 dargestellten Elemente in der Endposition. Um die Bohrung 3 mittels des Systems Hülse 2 - Stift 4 dicht zu verschließen, ist der Stift 4 gegen die Hülse 2 zu verschieben. Dazu wird die Hülse 2 an der dem Kopf 5 gegenüberliegenden Stirnseite 9 abgestützt und der Stift 4 gegen die Hülse 2 verschoben. Der Kopf 3 dringt infolge der Krafteinwirkung in die Hülse 2 ein. Die Hülse 2 wird dabei plastisch verformt und legt sich dicht an die Bohrung 3 an. Mit fortschreitender plastischer Verformung der Hülse 2 steigt die dafür erforderliche Umformkraft an, was schließ lich an der Sollbruchstelle 7 zum Abtrennen des Schaftes 6 führt. Fig. 2 shows the elements shown in Fig. 1 in the end position. In order to seal the bore 3 tightly by means of the sleeve 2 - pin 4 system, the pin 4 must be moved against the sleeve 2 . For this purpose, the sleeve 2 is supported on the end face 9 opposite the head 5 and the pin 4 is displaced against the sleeve 2 . The head 3 penetrates into the sleeve 2 as a result of the force. The sleeve 2 is plastically deformed and lies close to the bore 3 . As the plastic deformation of the sleeve 2 progresses, the forming force required for this increases, which finally leads to the breaking of the shaft 6 at the predetermined breaking point 7 .

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat gegenüber den bekannten Vorrichtungen dieser Art folgende Vorteile:
The device according to the invention has the following advantages over the known devices of this type:

1. The elements of the device have a simple structure and are in a few, automatable work steps as a mass product with low Ge requirements accuracy can be produced.
2. The devices according to the invention can be larger toleran and various roughness of the hole len, whereby large roughness is advantageous for achievable re increased adhesive forces of the mating sleeve - bore is.
3. It can be used for riveting individual elements Known blind rivets with predetermined breaking mandrel (according to DIN 7337) and the tools known for this are used, if it is noted that the diameter of the seal the bore well above that required for blind rivets Rivet hole diameter.
4. The cost of using this standardized blind rivets with breaking mandrel are significantly below the cost, described using the prior art benen known devices for axial force-free dense openings. The cost of the blind never te are around 15-20% of the cost of the Expandervari anten.
5. The device according to the invention can be used when using standardized blind rivets for holes from one through knife of 2.5 mm can be used.

Reference list

11

rohrförmiges Bauteil
tubular component

22nd

Hülse
Sleeve

33rd

Bohrung
drilling

44th

Stift
pen

55

Kopf
head

66

Schaft
shaft

77

Sollbruchstelle
Predetermined breaking point

88th

Stirnseite
Face

99

Stirnseite
Face

1010th

Setzkopf
Setting head

Claims

1. Device for the tight closing of Druckmittelbe opened thin-walled cavities, consisting of a sleeve and a guided in this pin with shaft and head, the shaft having a predetermined breaking point, characterized in that

1. the sleeve ( 2 ) has a constant cross-section over its length,
2. the head ( 5 ) of the pin ( 4 ) is hemispherical and the shaft ( 6 ) is shaped like a nail,
3. the diameter of the sleeve ( 2 ) projecting into the bore ( 3 ) is smaller than the diameter of the bore ( 3 ),
4. the diameter of the head ( 5 ) is larger than the opening of the sleeve ( 2 ) and smaller than the diameter thereof,
5. the head ( 5 ) rests in the starting position on the inner end face ( 8 ) of the sleeve ( 2 )
6. The head ( 5 ) plastically deforms the sleeve ( 2 ) when it is moved into the end position and places it close to the bore ( 3 ), the head ( 5 ) from the shaft ( 6 ) at the predetermined breaking point being reached when the end position is reached ( 7 ) is separated.

2. Device according to claim 1, characterized in that the sleeve ( 2 ) is provided on one of its end faces with a setting head ( 10 ).