DE4010598A1 - Blech oder leiste mit einem eingepressten, selbstnietenden gewindestift - Google Patents

Blech oder leiste mit einem eingepressten, selbstnietenden gewindestift

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Description

Die Erfindung betrifft ein Blech oder eine Leiste mit einem in einer Bohrung des Blechs oder der Leiste angeordneten, eine in den Bohrungsrand eingepreßte Pflaster- oder Rändelverzahnung im Bereich zwischen dem Schaft und dem Kopf aufweisenden, selbstnietenden Gewindestift.
Bleche oder Leisten dieser Art sind bekannt. Hierbei wird ein selbstnietender Einpreß-Gewindestift, wie er z. B. in der Werknorm 510-516 der Kerb-Konus-Vertriebs GmbH, Amberg beschrieben ist, eingesetzt. Zur Befestigung dieses selbstnietenden Einpreß-Gewindestifts wird dieser mit seinem Schaft durch eine entsprechende Bohrung im Blech o. dgl. hindurchgesteckt und mittels eines Stempels sowie eines geeigneten Gegenhalters so in das Blech eingepreßt, daß die Oberseite des Kopfes bündig mit der Blechoberfläche abschließt. Dabei wird die Pflaster- oder Rändelverzahnung mit dem Blech vernietet und gewährleistet eine unverlierbare und drehfeste Halterung des Einpreß-Gewindestifts im Blech oder der Leiste.
Die bekannten Einpreß-Gewindestifte sind jedoch nur für Bleche mit einer Mindestblechdicke von 1 mm geeignet, da unterhalb dieser Blechdicke keine ausreichende Verdrehsicherung und keine unverlierbare Halterung im Blech gewährleistet sind. Dies liegt daran, daß sich Bleche mit einer Dicke unter 1 mm nicht ausreichend sicher mit der Pflaster- bzw. Rändelverzahnung vernieten lassen, da bei einer Blechdicke unter 1 mm die Festigkeit des Blechs nicht ausreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zwischen einem Blech oder einer Leiste mit einem eingepreßten, selbstnietenden Gewindestift zu schaffen, die auch bei Blechdicken von weniger als 1 mm eine ausreichende Verdrehsicherung und Halterung des Gewindestifts gewährleistet.
Ausgehend von dieser Aufgabenstellung wird bei einem Blech oder einer Leiste der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß einer auf der dem Kopf abgewandten Seite des Blechs oder der Leiste verformte und den Schaft unverlierbar umschließende Zwischenscheibe vorgeschlagen.
Die Zwischenscheibe wird beim Einpressen des Gewindestifts so verformt, daß sie mit ihrem Bohrungsrand wenigstens kraftschlüssig, vorzugsweise jedoch formschlüssig mit dem Gewindestift verbunden ist. Gleichzeitig preßt die Zwischenscheibe das Blech oder die Leiste so in die Pflaster- bzw. Rändelverzahnung und gegen den Kopf des Gewindestifts, daß hierdurch eine erhöhte Verdrehsicherung gegeben ist. Auch die gegeneinander gepreßten Flächen der Zwischenscheibe und des Bleches tragen zur Verdrehsicherung bei, da diese Flächen mit Reibschluß aneinanderliegen und zumindest im Bereich der Pflaster- bzw. Rändelverzahnung miteinander verkrallt sind.
Dieses Verkrallen tritt insbesondere dann ein, wenn der Bohrungsrand des Bleches und zusätzlich der Bohrungsrand der Zwischenscheibe beim Zusammenpressen und Verformen des Blechs und der Zwischenscheibe in die Pflaster- bzw. Rändelverzahnung eingepreßt werden.
Eine besonders sichere Verbindung der Zwischenscheibe mit dem Gewindestift läßt sich erreichen, wenn der Schaft im Bereich zwischen der Pflaster- bzw. Rändelverzahnung und dem Gewinde eine umlaufende Nut aufweist, die der Bohrungsrand der Zwischenscheibe wenigstens teilweise ausfüllt.
Das Ausfüllen der Nut durch den Bohrungsrand der Zwischenscheibe läßt sich mit großer Sicherheit erreichen, wenn die Zwischenscheibe unter Bildung einer ebenen, parallel zur Blech- oder Leistenaußenseite verlaufenden und dieser abgewandten Anlagefläche verformt wird. Hierbei wird nämlich der Bohrungsrand auf eine Dicke geprägt, die geringer ist als die ursprüngliche Dicke der Zwischenscheibe, und das entsprechende Material der Zwischenscheibe wird in die umlaufende Nut im Gewindestift verdrängt.
Dieser Effekt wird noch verstärkt, wenn die Zwischenscheibe unter Bildung einer Ringnut auf der der Blech- oder Leisten­ außenseite abgewandten Anlagefläche verformt wird. Diese Ringnut wird durch einen entsprechenden ringförmigen Vorsprung am Verformungswerkzeug erzeugt und verhindert ein Ausweichen des Scheibenmaterials nach außen.
Vorzugsweise kann auch das Blech bzw. die Leiste unter Bildung einer ebenen, mit der Außenfläche des Kopfes des Gewindestifts bündig verlaufenden Außenfläche verformt sein.
Die Dicke des Blechs bzw. der Leiste ist vorzugsweise geringer als die Dicke der Zwischenscheibe, die vorteilhaft aus leicht kalt verformbaren Aluminium, vorzugsweise aus der Aluminiumlegierung AlMg1 besteht. Dieses Material läßt sich sehr gut prägen und weist ein gutes Fließverhalten auf, so daß mit verhältnismäßig geringen Preßdrücken ein vollstän­ diges Ausfüllen der umlaufenden Nut im Gewindestift erreich­ bar ist. Die Festigkeit dieser Legierung nach dem Prägen ist ausreichend, um eine unverlierbare und drehfeste Halterung des Gewindestifts im Blech zu gewährleisten. Vorteilhaft ist es weiterhin, daß diese Legierung nur wenig zur Korrosion neigt.
Um die vorerwähnten erwünschten Verformungen beim Einpressen des Gewindestifts in das Blech bzw. die Leiste zu erreichen, wird vorzugsweise ein Niet- und Prägwerkzeug verwendet, das aus einem gegen die Außenfläche des Kopfes und die Außen­ fläche des Blechs bzw. der Leiste anlegbaren Oberstempel, einem Unterstempel und einer den Unterstempel umschließenden, gegen Federkraft verschiebbaren Matrize besteht.
Der Durchmesser des Unterstempels kann gleich dem oder größer als der Außendurchmesser der Zwischenscheibe sein. Während der Ober- und der Unterstempel zum Einpressen des Gewinde­ stifts und zum Formen des Blechs und der Zwischenscheibe dienen, kann die Matrize, wenn der Außendurchmesser des Unterstempels gleich dem Außendurchmesser der Zwischenscheibe ist, dazu dienen, die Zwischenscheibe außen eng zu umschlie­ ßen, so daß beim Prägen das gesamte Material des Bohrungs­ randes der Zwischenscheibe in die Nut im Gewindestift verdrängt wird. Dieses Verdrängen wird noch gefördert, wenn der Unter­ stempel auf seiner der Zwischenscheibe zugewandten Oberseite eine ringförmige Verdrängungsrippe aufweist, die in die Ober­ fläche der Zwischenscheibe eindringt und dafür sorgt, daß das Material der Zwischenscheibe nicht nach außen fließen kann. Die Zwischenscheibe wird durch die ringförmige Verdrängungs­ rippe so gut gehalten, daß es ggf. nicht erforderlich ist, die Zwischenscheibe mittels der Matrize außen eng zu umschließen, sondern daß der Durchmesser des Unterstempels und der Matrize größer als der Außendurchmesser der Zwischenscheibe sein kann, wodurch das Auswerfen nach dem Einpreßvorgang erleichtert wird und unterschiedliche Zwischenscheibendurchmesser verwendet werden können.
Vorzugsweise ist die Verdrängungsrippe zur Zwischenscheibe hin zugespitzt ausgebildet, wodurch das Eindringen der Verdrängungsrippe in das Material der Zwischenscheibe erleichtert wird.
Die Höhe der Verdrängungsrippe ist geringer als die Dicke der Zwischenscheibe und liegt vorzugsweise bei höchstens der halben Dicke der Zwischenscheibe.
Der Durchmesser der Verdrängungsrippe kann bei höchstens der halben Summe des Außendurchmessers und des Innendurch­ messers der Zwischenscheibe liegen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert und zwar zeigt
Fig. 1 den Kopfbereich eines Gewindestifts mit einem Teil des Schaftes,
Fig. 2 das Blech bzw. die Leiste mit eingepreßtem Gewindestift,
Fig. 3 einen in das Niet- und Prägewerkzeug einge­ setzten Gewindestift, einen entsprechenden Blech- bzw. Leistenbereich und eine Zwischen­ scheibe vor dem Zusammenpressen,
Fig. 4 dieselbe Anordnung nach dem Zusammenpressen und
Fig. 5 in schematischer Ansicht eine entsprechende Presse.
Ein Gewindestift G weist einen flachen, scheibenförmigen Kopf 1, eine Pflaster- oder Rändelverzahnung 2, einen Gewindeschaft 3 und einen gewindelosen Abschnitt 4 zwischen der Pflaster- bzw. Rändelverzahnung 2 und dem Gewindeschaft 3 auf. Wird ein solcher Gewindestift G, wie in Fig. 2 gezeigt, in eine Bohrung 8 eines Blechs oder einer Leiste 5 eingepreßt, wobei eine Zwischenscheibe 6, die eine dem Durchmesser des gewindelosen Abschnitts 4 entsprechende Bohrung 7 besitzt, auf der der Außenseite 12 des Blechs bzw. der Leiste abgewandten Seite auf den Gewindeschaft 3 aufgesteckt wird, so wird das Blech oder die Leiste 5 mit dem Bohrungsrand 10 so verformt, daß einerseits die Außenseite 12 des Blechs bzw. der Leiste 5 bündig mit der Oberseite 11 des Kopfes 1 abschließt, während andererseits der Bohrungsrand 10 in die Pflaster- bzw. Rändel­ verzahnung 2 eingepreßt wird. Die Zwischenscheibe 6 wird dabei ebenfalls verformt und in ihrem Randbereich 9 in der Dicke verringert, so daß sich dieser Randbereich 9 mit Reibschluß mit dem gewindelosen Abschnitt 4 verbindet, wodurch eine un­ verlierbare Sicherung der Zwischenscheibe 6 erreicht wird. Gleichzeitig liegt die Zwischenscheibe 6 mit Reibschluß auf dem Blech 5 auf, wobei sie sich beide gegenseitig verkrallen, da der Bohrungsrand 10 des Blechs bzw. der Leiste 5 beim Einpressen in die Pflaster- oder Rändelverzahnung 2 eine gewellte Oberfläche erhält, die sich entsprechend in den Randbereich 9 der Zwischenscheibe 6 einprägt und hier eine formschlüssige Verbindung gewährleistet.
Vorzugsweise ist die Dicke D 1 des Blechs bzw. der Leiste 5 geringer als die Dicke D 2 der Zwischenscheibe 6. Während das Blech bzw. die Leiste 5 in der Regel aus Stahl bestehen, andere Materialien wie Aluminiumblech, Kupferblech jedoch ebenfalls geeignet sind, besteht die Zwischenscheibe 6 vor­ zugsweise aus Aluminium, besonders bevorzugt, aus einer gut kalt verformbaren Aluminiumlegierung wie AlMg1.
In Fig. 3 und 4 ist ein Gewindestift G 1 dargestellt, der sich vom Gewindestift G der Fig. 1 und 2 durch eine zusätz­ liche, zwischen der Pflaster- bzw. Rändelverzahnung 17 und dem Gewindeschaft 18 angeordnete, umlaufende Nut 29 unter­ scheidet. Ein gewindeloser Abschnitt 19 kann zusätzlich zwischen der Pflaster- bzw. Rändelverzahnung 17 und dem Gewindeschaft 3 angeordnet sein.
In Fig. 3 ist das Herstellen der Verbindung zwischen dem Gewindestift G 1 und dem Blech bzw. der Leiste 20 nach dem Einlegen des Blechs bzw. der Leiste 20, der Zwischenscheibe 21 und des Gewindestifts G 1 in ein Niet- und Prägewerkzeug aus einem Oberstempel 31, einem Unterstempel 32 und einer Matrize 34 dargestellt. Der Unterstempel 32 weist eine Bohrung 33 zur Aufnahme des Gewindeschafts 3 des Gewinde­ stifts G 1 auf. Die Matrize 34 ist mit einer Ausnehmung 39 versehen, in der Tellerfedern 35 angeordnet sind, mittels derer sich die Matrize 34 auf einer Stützplatte 40 des Unterstempels abstützt. Die Außenseite 27 des Blechs bzw. der Leiste 20 liegt an der Pflaster- bzw. Rändelverzahnung 17 an, während die Zwischenscheibe 21 im freien Bereich zwischen den Unterstempeln 32 und der Matrize 34 angeordnet ist, und mit ihrer der Außenseite 27 des Blechs bzw. der Leiste 20 abgekehrten Seiten 28 fast auf dem Unterstempel 32 aufliegt. Die Durchmesser der Bohrung 22 der Zwischenscheibe 21 und der Bohrung 23 des Blechs bzw. der Leiste 20 entsprechen in Fig. 3 noch dem Durchmesser d 1 des Gewindeschaftes 3. Der Unterstempel 32 weist auf seiner der Zwischenscheibe 31 zugekehrten Oberseite eine ringförmige Verdrängungsrippe 36 auf.
Wird nun der Oberstempel 31 gegen den Unterstempel 32 bewegt, dringt der Kopf 16 mit der Pflaster- bzw. Rändelverzahnung 17 in das Blech 20 ein und verformt dieses sowie die Zwischen­ scheibe 21, sobald diese auf dem Unterstempel 32 aufliegt, in der in Fig. 4 dargestellten Weise so, daß der Bohrungsrand 25 des Blechs bzw. der Leiste 20 in die Pflaster- bzw. Rändel­ verzahnung 17 hineingepreßt wird. Des weiteren wird auch der Bohrungsrand 24 der Zwischenscheibe 21 in die Pflaster- bzw. Rändelverzahnung 17 eingepreßt und insgesamt so geprägt, daß dieser Bohrungsrand 24 in die umlaufende Nut 29 einfließt. Dieser Vorgang wird durch das Eindringen der Verdrängungs­ rippe 36 in die Zwischenscheibe 21 durch die Bildung einer umlaufenden Ringnut 30 unterstützt, wobei die Verdrängungs­ rippe 36 gleichzeitig einen Materialfluß nach außen verhindert. Aus diesem Grund kann der Durchmesser des Unterstempels 32 in der Matrize 34 auch größer als der Durchmesser der Zwischen­ scheibe 21 sein.
Nach Beendigung des Einpreßvorganges liegt die Oberseite 26 des Kopfes 16 bündig zur Außenseite 27 des Blechs bzw. der Leiste 20, während die dieser Außenseite 27 abgekehrte Seite 28 mit der Zwischenscheibe 21 dazu parallel und eben verläuft. Auf diese Weise ist eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Gewindestift G 1 und der Zwischenscheibe 21 gewährleistet, die auch bei dünnen Blechen bzw. Leisten 20 (unter 1 mm Dicke) eine unverlierbare und verdrehsichere Verbindung zwischen dem Blech bzw. der Leiste 20 und den Gewindestiften G 1 gewähr­ leistet.
Um zu erreichen, daß das Material der Zwischenscheibe 21 nur im Bereich des Bohrungsrandes 24 in die umlaufende Nut 29 fließt, entspricht der Innendurchmesser d 2 der Matrize 34 dem Außendurchmesser der Zwischenscheibe 21 und dem Außen­ durchmesser des Unterstempels 32.

Claims (14)

1. Blech oder Leiste (5, 20) mit einem in einer Bohrung (8, 23) des Blechs oder der Leiste (5, 20) angeordneten, eine in den Bohrungsrand (10, 25) eingepreßte Pflaster- oder Rändelverzahnung (2, 17) im Bereich zwischen dem Schaft (3, 18) und dem Kopf (1, 16) aufweisenden, selbstnietenden Gewindestift (G 1), gekennzeichnet durch eine auf der dem Kopf (1, 16) abgewandten Seite des Blechs oder der Leiste (5, 20) angeordnete, mit dem Blech- oder der Leiste (5, 20) verformte und den Schaft (3, 18) unverlierbar umschließende Zwischenscheibe (6, 21).
2. Blech oder Leiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrungsrand (9, 24) der Zwischenscheibe (6, 21) in die Pflaster- oder Rändelverzahnung (2, 17) eingepreßt ist.
3. Blech oder Leiste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindestift (G 1) im Bereich zwischen der Pflaster- oder Rändelverzahnung (17) und dem Schaft (18) eine umlaufende Nut (29) aufweist und die Zwischenscheibe (21) so verformt ist, daß ihr Bohrungsrand (24) die Nut (29) mindestens teilweise ausfüllt.
4. Blech oder Leiste nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (6, 21) unter Bildung einer ebenen, parallel zur Blech- oder Leistenaußenseite (12, 27) verlaufenden und dieser abgewandten Anlagefläche (13, 28) verformt ist.
5. Blech oder Leiste nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (6, 21) unter Bildung einer Ringnut (30) auf der der Blech- oder Leistenaußenseite (12, 27) abgewandten Anlagefläche (13, 28) verformt ist.
6. Blech oder Leiste nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech oder die Leiste (5, 20) unter Bildung einer ebenen, mit der Außen­ fläche (11, 26) des Kopfes (1, 16) bündig verlaufenden Außenfläche (12, 27) verformt ist.
7. Blech oder Leiste nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke (D 1) des Blechs oder der Leiste (5, 20) kleiner als die Dicke (D 2) der Zwischenscheibe (6, 21) ist.
8. Blech oder Leiste nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenscheibe (6, 21) aus Aluminium besteht.
9. Blech oder Leiste nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Verwendung von AlMg1 als Material für die Zwischen­ scheibe (6, 21).
10. Blech oder Leiste nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Niet- und Prägewerkzeugs aus einem gegen die Außenflächen (11, 26) des Kopfes (1, 16) und die Außenfläche (12, 27) des Blechs oder der Leiste (5, 20) anlegbaren Oberstempel (31), einem Unterstempel (32) und einer den Unterstempel (32) umschließenden, gegen Federkraft verschiebbaren Matrize (34).
11. Blech oder Leiste nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterstempel (32) auf seiner der Zwischenscheibe (6, 21) zugewandten Oberseite eine ringförmige Verdrän­ gungsrippe (36) aufweist.
12. Blech oder Leiste nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängungsrippe (36) zur Zwischenscheibe (6, 21) hin zugespitzt ausgebildet ist.
13. Blech oder Leiste nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Verdrängungsrippe (36) höchstens gleich der halben Dicke (D 2) der Zwischenscheibe (6, 21) ist.
14. Blech oder Leiste nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmeser der Verdrängungsrippe (36) höchstens gleich der halben Summe des Außendurchmessers und des Innendurchmessers der Zwischenscheibe (6, 21) ist.
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