DE4207434C2 - Befestigungselement - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungselement
gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Herstellen
eines Befestigungselements gemäß Oberbegriff des Anspruchs 5.
Es ist bereits ein Befestigungselement bekannt, welches beispielsweise
zur Benutzung als eine Verriegelungsvorrichtung für eine Fahrzeugtür
und ein Kettengliedende einer Transportkette geeignet ist. Die Ver
riegelungsvorrichtung weist eine Eingreif oder Einrückklaue auf, welche
auf der Seite der Tür angeordnet ist, sowie ein Befestigungelement,
welches auf der Seite der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist. Die
metallische Eingreif oder Einrückklaue wird im Zuge einer Verriege
lung mit einem Haken in einen durch das Befestigungselement begrenz
ten Zwischenraum bewegt. Das Befestigungselement ist aus einem metal
lischen Material gebildet, weist eine U-förmige Gestaltung mit einem
ersten stabförmigen Teil und einem zweiten und dritten stabförmigen
Teil an den Enden des ersten Teils auf und ist mit dem Fahrzeugkörper
durch eine zu diesem gehörige Deichsel befestigt.
Da das Befestigungselement eine U-förmige Gestalt besitzt, wird die
Eingreif- oder Einrückklaue in Eingriff mit einem Punkt an der Ober
seite eines Eingriffabschnitts des Befestigungselements gebracht, wenn
mit Hilfe des Befestigungselements eine derartige Befestigung realisiert
wird. Falls nun das Befestigungselement über längere Zeit benutzt wird,
entsteht als Ergebnis der durch die Fahrzeugtür auferlegten Belastung an
den Berührungspunkten des Befestigungselements in konzentrierender
Weise eine unerwünschte Metallermüdung. Infolgedessen bilden sich
Bruchstellen oder Risse, welche dazu führen, daß der verriegelte oder
befestigte Zustand zwischen der Eingreif oder Einrückklaue und dem
Befestigungselement nicht mehr gewährleistet ist. Hierdurch ergibt sich
die Gefahr, daß sich während der Fahrzeugbewegung die Fahrzeugtür
öffnet, insbesondere dann, wenn seitliche Belastungskräfte auf die Fahr
zeugtür einwirken, während das Fahrzeug durch eine Kurve fährt.
Aus der DE-A-1 10 996 ist ein Befestigungselement gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1 bekannt. Dieses bekannte Befestigungselement besitzt in
seinen sämtlichen stabförmigen Teilen, die gemeinsame ein "U" bilden,
einen einheitlichen Querschnitt.
Aus der US-A-2 239 045 ist ein etwa "C"-förmiger Bügel mit Schraub
gewinden an den Enden des Bügels bekannt. Im Übergangsbereich
zwischen den Enden des ersten, mittleren Teils sind nach außen weisen
de Rippen geformt.
Aus der GB-A-1 532 739 ist ein U-förmiger Bügel bekannt, bei dem der
mittlere stabförmige Teil, d. h. der Verbindungssteg zwischen den zwei
Schenkeln des "U" auf der Innenseite teilweise abgeflacht ist. Die Über
gänge zwischen dem mittleren stabförmigen Teil und den an dessen
äußeren Ende anschließenden stabförmigen Teil ist abgerundet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Befestigungselement der
eingangs genannten Art anzugeben, dessen Betriebssicherheit durch
Ausschluß bzw. Verlangsamung einer Materialermüdung des ersten
stabförmigen Teils erhöht ist. Außerdem soll ein Verfahren zur Her
stellung eines derartigen Befestigungselements angegeben werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 bzw. im Anspruch
5 angegebenen Merkmale.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in
den abhängigen Ansprüchen angegeben. Entsprechend einer solchen
Weiterbildung nimmt der rechteckige Querschnitt im Bereich der Rippen
ab.
Bei dem erfindungsgemäßen Befestigungselement werden die Rippen
durch im Querschnitt ebenfalls rechteckige Verlängerungen des ersten
stabförmigen Teils gebildet. Im Stand der Technik gemäß der erwähnten
DE-A-1 10 996 werden die "Rippen" durch nach außen weisende Aus
bauchungen an den Übergängen zwischen dem Mittelteil und den beiden
Schenkeln des' "U" gebildet.
Bezüglich des Verfahrensanspruchs läßt sich aus der vorerwähnten
US 22 39 045 die Herstellung ausgehend von einem länglichen Metallstück mit
vorgegebenen Abmessungen und das Biegen eines solchen Metallstücks
mit dem daran anschließenden Anordnen des Werkstücks in einem
unteren Gesenkteil entnehmen.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Befestigungselement
ist in der Weise konstruiert, daß sich die zweiten und dritten stabför
migen Elemente parallel zueinander erstrecken, und zwar längs einer
Richtung, welche senkrecht zu der axialen Richtung des ersten stabför
migen Teils verläuft. Hierbei dient das erste stabförmige Teil dazu, das
Eingriff und Einrückglied zu halten. Dementsprechend kann, verglichen
mit einem üblichen U-förmigen Befestigungselement, derjenige Abschnitt
des Befestigungselements, welcher der Belastung unterworfen ist, dezen
tralisiert werden, so daß sich eine Metallermüdung nicht leicht einstellen
kann. Zusätzlich kann aufgrund der sich von beiden Enden des ersten
stabförmigen Teils aus erstreckenden Rippen die Widerstandsfähigkeit
des Befestigungselements gegenüber Zugkräften wesentlich erhöht
werden, wobei die zweiten und dritten stabförmigen Teile jeweils von
den Rippen aus hervorspringen.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Im Rahmen von Ausführungsbeispielen zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Befestigungs
elements gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht
einer Rippenformvorrichtung zur
Herstellung des Befestigungsele
ments; und
Fig. 3 eine Teil-Schnittansicht eines
aus einem Verbundstahl hergestell
ten Befestigungselements, wobei
eine vertikale Schnittansicht
schematisch eine Oberfläche des
Befestigungselements zeigt, wel
ches mit Hilfe der Rippenformvor
richtung gemäß Fig. 2 hergestellt
ist.
In der Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10
ein Befestigungselement in Übereinstimmung mit
einer ersten bevorzugten Ausführungsform. In
grundlegender Weise weist das Befestigungselement
10 ein erstes stabförmiges Teil 12, ein zweites
stabförmiges Teil 14a und ein drittes stabförmi
ges Teil 14b auf.
Das erste stabförmige Teil 12 erstreckt sich
längs einer axialen Richtung und weist flache
oder schräg geneigte Abschnitte 18a und 18b
auf, die jeweils an seinen beiden Enden ausge
formt sind.
Außerdem erstrecken sich das zweite stabförmige
Teil 14a und das dritte stabförmige Teil 14b
von dem ersten stabförmigen Teil 12 aus, genauer
gesagt von Positionen aus, die nahe den jeweili
gen Enden des ersten stabförmigen Teils 12 lie
gen, in einer parallelen Ausrichtung miteinan
der nach abwärts. Das erste stabförmige Teil 12
ist mit einer ersten Rippe 20a und einer zweiten
Rippe 20b versehen, welche Rippen sich von dem
zweiten stabförmigen Teil 14a und dem dritten
stabförmigen Teil 14b aus jeweils nach außen
vorspringend erstrecken.
Das Befestigungselement 10 wird in der folgen
den Art und Weise hergestellt.
Zu Anfang wird ein aus Stahl bestehendes Element,
welches einen vorgegebenen Durchmesser und einen
kreisförmigen Querschnitt besitzt, mittels einer
nicht dargestellten Schneidvorrichtung zu einer
vorgegebenen Länge geschnitten. Beispielsweise
kann das Stahlelement einen Chrom-Molybdän-Stahl
aufweisen. Im Anschluß daran wird dieses ge
schnittene Element mit Hilfe einer nicht darge
stellten Biegevorrichtung in die Form eines U-
förmigen Körpers gebogen. Daraufhin wird eine
in der Fig. 2 dargestellte Rippenformvorrichtung
30 dazu benutzt, um das Befestigungselement 10
in Übereinstimmung mit der vorliegenden Ausfüh
rungsform auszugestalten. Im einzelnen weist
diese Rippenformvorrichtung ein unteres Formteil
32 (Gesenkunterteil) und ein oberes Formteil 34
(Gesenkoberteil) auf. Das untere Formteil 32 um
faßt einen zylindrischen Hauptstempel 36 und einen
zylindrischen Hilfsstempel 38. Der Hauptstempel
36 weist zwei Bohrungen 42a, 42b auf, welche je
weils längs einer axialen Richtung des Haupt
stempels 36 in einer solchen Art und Weise aus
gebildet sind, daß ein aus Stahl bestehendes,
mit Hilfe der Biegevorrichtung in die Form
eines U-förmigen Körpers gebogenes Element
40 in die Bohrungen 42a, 42b eingeführt wer
den kann, wobei eine jede dieser Bohrungen 42a,
42b einen vorgegebenen Durchmesser besitzt.
Der Hilfsstempel 38 ist unterhalb des Haupt
stempels 36 angeordnet und weist Vorsprünge
44a, 44b auf, welche in die entsprechenden
Bohrungen 42a, 42b eingesetzt werden, die in
dem Hauptstempel 36 vorgesehen sind.
Das obere Formteil 34 weist einen zylindrischen
Begrenzungsstempel 46 sowie einen Preßstempel
48 auf. Der Begrenzungsstempel 46 weist eine
rechteckförmige Ausnehmung 50 auf, welche in
diesem Begrenzungsstempel definiert ist. Die
Abmessung dieser Ausnehmung 50, welche sich
in der horizontalen Richtung erstreckt, wie
aus der Zeichnung ersichtlich, ist länger
als der größte Abstand zwischen den in dem
Hauptstempel 36 vorgesehenen Bohrungen 42a
und 42b. Der Preßstempel 48 weist eine unte
re Oberfläche auf, welche auf ihren beiden
Seiten nach unten geneigt ausgebildet ist,
wie aus der Zeichnung ersichtlich, wobei
dieser Preßstempel 48 beweglich in die recht
eckförmige Ausnehmung 50 eingesetzt ist. Mit
einem oberen Abschnitt des Preßstempels 48
ist ein nicht dargestelltes Betätigungsorgan
verbunden.
Um das Befestigungselement auszuformen,
wird zunächst der Hilfsstempel 38 an einer
Anordnungsstelle unterhalb des Hauptstempels
36 positioniert. Daraufhin werden das zweite
stabförmige Teil 14a und das dritte stabför
mige Teil 14b des aus Stahl bestehenden, U-
förmigen Elements 40 jeweils in die entspre
chenden Bohrungen 42a, 42b des Hauptstempels
36 eingeführt, derart, daß sie zum Anschlag
an die entsprechenden Vorsprünge 44a, 44b
gebracht werden. Zu diesem Zeitpunkt ist der
gebogene Abschnitt des U-förmigen Elements 40
in der Weise positioniert, daß der dem ersten
stabförmigen Teil 12 entsprechende Abschnitt
oberhalb der oberen Oberfläche des Hauptstem
pels 36 gelagert ist.
Der Begrenzungsstempel 46 wird sodann in Be
rührung mit der oberen Oberfläche des Haupt
stempels 36 gebracht und an diesem befestigt.
Anschließend wird das (nicht dargestellte) Be
tätigungsorgan in Betrieb genommen, um zu
verursachen, daß der Preßstempel 48 in Rich
tung zu dem Hauptstempel 36 hin verschoben wird.
Es wird daher eine Preßkraft graduell oder
stufenweise auf das aus Stahl bestehende Ele
ment 40 angewendet, wenn die untere Oberfläche
des Preßstempels 48 zum Anschlag gegen den
gebogenen Abschnitt des U-förmigen Elements
40 gebracht wird, wodurch ein abgeflachter Ab
schnitt in einem mittleren Bereich des U-för
migen Elements 40 ausgeformt wird. Zusätzlich
hierzu werden die beiden Seiten des Elements
40 von den beiden Bohrungen 42a, 42b des
Hauptstempels 36 aus nach außen gepreßt, so
daß die ersten und zweiten Rippen 20a, 20b
ausgeformt werden.
Das Betätigungsorgan wird sodann in Betrieb
genommen, um eine Trennung der oberen Form 34
von der unteren Form 32 zu bewirken, wodurch
es ermöglicht ist, das fertig geformte Befe
stigungselement 10 aus der Form zu entnehmen.
Fig. 3 zeigt eine vertikale Schnittansicht
des Stahlelements 40 in seinem gebogenen Zu
stand, wobei dieses Stahlelement mittels der
Rippenformungsvorrichtung 30 hergestellt ist
und das Befestigungselement 10 gemäß der
vorliegenden Erfindung darstellt. Wie im
einzelnen aus der Fig. 3 ersichtlich ist,
weist das Material, aus welchem das erste
stabförmige Teil 12 aufgebaut ist, eine Ge
fügestruktur auf, wie sie durch die die
laminare Strukturierung repräsentierenden
Linien 52 in der Fig. 3 angedeutet ist. Die
Gefügestruktur des Materials ist somit durch
Biegungen oder Krümmungen charakterisiert,
die im wesentlichen unter rechten Winkeln
zu den ersten und zweiten Rippen 20a, 20b
bis in die jeweiligen Bereiche hineinverlau
fen, in welche das erste stabförmige Element
12, das zweite stabförmige Element 14a und
das dritte stabförmige Element 14b hinein
gebogen sind. Die Gefügestruktur 52 weist
Krümmungen auf, welche sich ändern, d. h.
welche jeweils von dem zweiten stabförmigen
Teil 14a und dem dritten stabförmigen Teil
14b ausgehend gekrümmt und gebogen sind
und welche zu den ersten und zweiten Rippen
20a, 20b hin orientiert sind, die durch den
Preßstempel 48 der Rippenformungsvorrichtung
nach außen gepreßt worden sind. Sobald sich
jedoch die Gefügestruktur 52 in ihrem Ver
lauf an die ersten und zweiten Rippen 20a,
20b annähert, erstrecken sie sich wiederum
parallel zu den ersten und zweiten Rippen
20a, 20b. Aufgrund der Gestaltung der Ge
fügestruktur der ersten und zweiten Rippen
20a, 20b, wie aus Fig. 3 ersichtlich, kann
eine Erhöhung der Widerstandsfähigkeit des
Befestigungselements gegenüber Zugkräften
erzielt werden.
Das Befestigungselement 10 kann im übrigen
unter Anwendung eines Warmschmiedeverfahrens
oder Warm-Preßverfahrens hergestellt
werden. Darüber hinaus ist die Benutzung
des Befestigungselements gemäß der vorlie
genden Erfindung nicht notwendigerweise
beschränkt auf eine Verriegelungsvorrichtung
für eine Fahrzeugtür. Das Befestigungsele
ment kann ebenfalls als ein Haupt-Verbin
dungsglied für die Verbindung zwischen
einem Endabschnitt und einem Anfangsab
schnitt einer Kette verwendet werden,
welche zur Übertragung einer Rotations
kraft dient. In einem solchen Anwendungs
fall kann mit den freien Enden des zweiten
stabförmigen Teils und des dritten stabför
migen Teils zusätzlich noch eine straff
ziehend oder gespannt befestigte Einrich
tung befestigt werden.
Das gemäß der vorliegenden Erfindung ausge
bildete Befestigungselement führt insbeson
dere zu den folgenden vorteilhaften Wirkun
gen:
Das erste stabförmige Teil erstreckt sich
in einer axialen Richtung, während sich das
zweite und das dritte stabförmige Teil von
den jeweiligen Enden des ersten stabförmigen
Teils ausgehend in einer parallelen Ausrich
tung zueinander erstrecken. Infolgedessen
kann ein Eingriff-Element (d. h. ein mit dem
Befestigungselement in Eingriff gelangendes
Element) durch das erste stabförmige Teil
getragen werden, wodurch die Beanspruchung
nicht mehr auf einen einzigen Punkt konzen
tiert ist, so daß sich auch eine Metaller
müdung nicht mehr leicht einstellen kann.
Darüber hinaus kann die Widerstandsfähigkeit
dieses Belastungselements gegenüber Zug
kräften aufgrund des Vorhandenseins der
Rippen wesentlich erhöht werden.
Claims (5)
1. Befestigungselement, umfassend
- 1. einen ersten, stabförmigen Teil (12), der sich längs einer Axialrichtung erstreckt;
- 2. einen zweiten und einen dritten stabförmigen Teil (14a, 14b), die sich - ausgehend von den Enden des ersten stabförmigen Teils - etwa parallel zueinander erstrecken, wobei ihr Ansatz an dem ersten stabförmigen Teil von dessen Enden nach innen versetzt ist, so daß an den Enden des ersten stabförmigen Teils zwei Rippen (20a, 20b) gebildet sind, wobei der Querschnitt des ersten, des zweiten und des dritten stab förmigen Teils größtenteils konstant ist, wobei der Querschnitt im Bereich der Rippen (20a, 20b) nicht konstant ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste stabförmige Teil (12) über seine gesamte Länge abgeflacht ist und einen etwa rechteckigen Querschnitt besitzt.
2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der rechteckige Querschnitt im Bereich der Rippen
abnimmt.
3. Befestigungselement nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der erste stabförmige Teil eine größere Breite
besitzt als der zweite und der dritte stabförmige Teil.
4. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Rippen (20a, 20b) größer
ist als die Breite des zweiten und des dritten stabförmigen Teils (14a,
14b).
5. Verfahren zum Herstellen eines Befestigungselements, welches
einen ersten, einen zweiten und einen dritten stabförmigen Teil aufweist,
die etwa in Form eines "U" miteinander verbunden sind,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- 1. Bereitstellen eines länglichen Metallstücks mit vorgegebenen Abmessungen;
- 2. Biegen des Metallstücks derart, daß es eine U-Form mit einem ersten, sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt und einem zweiten und einem dritten Abschnitt, die sich quer zu dem ersten Abschnitt und parallel zueinander erstrecken, erhält;
- 3. Anordnen des U-förmigen Werkstücks in einen unteren Gesenkteil derart, daß der zweite und der dritte Abschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt nach unten gerichtet sind, und der erste Abschnitt mit einem vorbestimmten Abstand über der Oberseite des unteren Gesenkteils (36) angeordnet wird und die Oberseite des unteren Gelenkteils (36) sich über die gesamte Länge des ersten Abschnitts erstreckt, und
- 4. Pressen des ersten Abschnitts durch Absenken eines oberen Gesenkteils (48), um auf diese Weise den ersten Abschnitt über dessen gesamter Länge abzuflachen, während die jeweiligen Endbereiche des ersten Abschnitts insbesondere in Längsrichtung nach außen gedrängt werden, so daß dadurch eine erste und eine zweite Rippe (20a, 20b) gebildet werden, die sich über den zweiten bzw. den dritten Abschnitt hinaus erstrecken und der erste Abschnitt über seine gesamte Länge einschließlich der Rippen (20a, 20b) einen etwa rechteckigen Querschnitt erhält.
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