DE68915629T2 - Blindbefestiger. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft einen stauchbaren Befestiger, wie er im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definiert ist und manchmal einstückiger Blindbefestiger genannt wird, und vom dem Typ ist, daß er als Schraubenmutterplatte dient. Ein derartiger Befestiger ist aus der US-A-3,667,340 bekannt.
• Das U.S. Patent Nr. 3,667,340 von "Black et al." ist auf einen Blindbefestiger für hohe Lasten gerichtet. Dieser Blindbefestiger wird durch eine Reihe von Umformschritten hergestellt. Nachdem die Bohrung aus dem Stutzen durch Umformen hergestellt wurde, wurde ein Kern in die Bohrung derart eingesetzt, daß Messer Schlitze in den Stutzen schneiden können, ohne diesen zu deformieren. Schließlich wird ein Kerbwerkzeug in die Bohrung eingesetzt, uni eine Umfangsnut auf dem Inneren der Bohrung auszubilden und so die Knickstelle gezielt steuern zu können. Das U.S. Patent Nr. 4,416,572 von "Black et al." lehrt die gleiche Einrichtung zum Steuern der Knickstelle.
• Das U.S. Patent Nr. 2,148,977 von Buck betrifft allgemein stauchbare Blindbefestiger, jedoch nicht solche, welche für die Anwendung bei hohen Lasten geeignet sind und auch nicht solche, welche als Schraubenmutterplatte dienen. Der Stutzen des Zapfens gemäß dieser Vorrichtung nach dem Stand der Technik ist mit Durchgangsschlitzen und mit Durchgangslöchern versehen, welche in der Mitte der Schlitze herausgeschnitten wurden, um so die Knickstelle zu steuern. Diese Technik mag für nur niedrige Lasten tragende Befestiger geeignet sein, ist aber für schwere Lasten tragende Befestiger nur schwierig und kostenintensiv anzuwenden.
• Das U.S. Patent Nr. 3,789,728 von Shackelford lehrt einen Blindbefestiger für schwere Lasten, bei welchem eine Mehrzahl von Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden, um die Knickstelle zu steuern.
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Befestiger und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, bei welchem neben dem Gewindeschneiden nur ein Bearbeitungsschritt erforderlich ist.
• Dies wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 9 erreicht.
• Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine neue Einrichtung zum Steuern der Knickstelle für das Ausknicken in Arme beim Stauchen zu steuern. Dies wird durch die Merkmale in dem kennzeichnenden Teil das Patentanspruchs 1 erreicht.
• Kurz gesagt schafft die Erfindung einen stauchbaren Befestiger zum Verbinden von Werkstücken miteinander. Der Befestiger kann mit nur einem maschinellen Bearbeitungsschritt neben dem Schneiden des Gewindes hergestellt werden. Der Befestiger weist eine durch Umformen hergestellte Hülse auf, welche durch eine zylinderische Außen- und Innenoberfläche begrenzt wird. Die Hülse ist an ihrem einen Ende mit einem Kopf versehen, um gegen eine Oberfläche des Werkstücks anzuliegen, und weist ein mit einem Innengewinde versehenes Ende auf, sowie einen Stutzen, welcher sich zwischen dem Kopf und dem mit Gewinde versehenen Ende erstreckt. Eine Mehrzahl von durch Umformen hergestellte Nuten, welche eine V-förmige Einkerbung ausbilden, sind auf der Außenoberfläche des Stutzens parallel zu der Achse der Hülse verlaufend ausgebildet. Eine durch Umformen hergestellte Kerbe, welche eine quer über die Nut verlaufende V-förmige Einkerbung ausbildet, ist in jeder Nut in im wesentlichen dem gleichen Abstand von dem Kopf vorgesehen. Die Kerben erstrecken sich teilweise um den Außenumfang des Stutzens herum. Wenn daher eine Schraube oder ein mit Gewinde versehener Kern eines Stauchwerkzeugs sich durch den Kopf und die Hülse hindurch erstreckt und in das Ende hineingeschraubt ist, kann das Ende in Richtung des Kopfes gezogen werden, wobei sich der Stutzen in Streifen oder Arme spaltet, welche an den Kerben herausknicken.
• Vorzugsweise ist die Außenoberfläche der Hülse kreiszylindrisch. Gemäß einem Ausführungsbeispiel des stauchbaren Befestigers erstrecken sich die V-förmigen Einkerbungen zu der Innenoberfläche der Hülse hin. Gemäß einem Ausführungsbeispiel des stauchbaren Befestigers beträgt die Dicke der Hülse mindestens 0,5 mm (0,020 Inch). Geeignete Werkstoffe für den Befestiger sind Kohlenstoffstähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, rostfreier Stahl oder Aluminium.
• Gemäß der Erfindung wird auch ein Verfahren zum Ausbilden eines robusten, stauchbaren Befestigers geschaffen, wobei die Hülse durch Umformen hergestellt wurde und nur ein einziger maschineller Bearbeitungsvorgang neben dem Gewindeschneiden benötigt wird. Dieses Verfahren beinhaltet eine Mehrzahl von Umform- oder Schmiedeschritten, welchen ein maschineller Bearbeitungsschritt folgt. Zunächst wird ein Metallrohling mit einer zylindrischen Oberfläche und einer langgestreckten Achse ausgebildet. Dann wird ein Kopf durch Uniformen hergestellt. Dann wird ein Loch in einem Ende des Rohlings durch Rückwarts- Umformen, sowie ein Loch in dem anderen Ende des Rohlings durch Rückwärts-Umformen derart ausgebildet, daß dieses nicht mit dem Loch an dem anderen Ende verbunden ist. Nun wird eine Mehrzahl von V-förmigen Nuten durch Umformen der Außenfläche des Rohlings hergestellt, ohne jedoch einen Kern in eines der durch Umformen hergestellten Löcher einzusetzen. Die Nuten verlaufen parallel zu der langgestreckten Achse des Rohlings. Gleichzeitig werden die Nuten durch Umfomen hergestellt, und eine V-förmige Kerbe wird jeweils durch Umformen in jeder der Nuten ausgebildet, wobei alle Kerben im wesentlichen in dem gleichen Abstand von dem Kopf angeordnet sind, und wobei jede der Kerben eine von der Außenoberfläche des Stutzens ausgehende Einkerbung aufweist und sich teilweise um den Außenumfang des Stutzens herum die vorgenannten Nuten kreuzend erstreckt. Schließlich wird das Kopfende des Rohlings gebohrt, um das Metall zwischen den beiden Löchern zu entfernen und die Dicke der Hülse zu definieren und eine zylindrische Innenfläche auszubilden. Das Innengewinde wird in den Befestiger an einem dem Kopf gegenüberliegenden Ende hineingeschnitten.
• Weitere Merkmale und andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung deutlich, in welcher:
• Figur 1A eine Seitenansicht des erfindungsgeniäßen Befestigers und Figur 1B die gleiche Ansicht im Schnitt zeigt;
• Figuren 2 bis 6 Seitenansichten des erfindungsgeniäßen Befestigers in verschiedenen Herstellungsstadien zeigen;
• Figur 7 einen Schnitt durch eine Form zum Herstellen der Nuten auf der zylindrischen Außenfläche des Befestigers durch Umformen zeigt;
• Figur 8 eine Endansicht der in Figur 7 im Schnitt gezeigten Form zeigt;
• Figur 9 eine Seitenansicht eines Messers zeigt, welches ein Teil der in Figur 7 im Schnitt gezeigten Form zeigt; und
• Figur 10 eine Draufsicht des in Figur 9 gezeigten Messers zeigt.
• Figur 11 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Befestigers mit einer Mehrzahl von ebenen Außenflächen.
• Die Figuren 1A und 1B zeigen einen Blindbefestiger gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieser Befestiger 10 weist einen Hohlstutzen 11, einen Kopf 12 und ein mit einem Gewinde versehenes Ende 13 auf. Auf der zylindrischen Außenoberfläche des Stutzens 11 sind eine Mehrzahl von V- förmigen Nuten 14 ausgebildet. Die Nuten sind parallel zu der Zylinderachse der zylindrischen Außenoberfläche ausgebildet. Im Mittelbereich zwischen den Enden der Nuten sind durch Umformen hergestellte V-förmige Kerben 15 ausgebildet, welche senkrecht zu den Nuten verlaufen. Vielleicht überraschend wurde herausgefunden, daß die Ausdehnung der V-förmigen Kerben nicht größer oder nur unwesentlich größer als die Nutbreite der auf der zylindrischen Außenfläche der Hülse befindlichen Nuten sein muß. Es ist nicht notwendig, daß die Nuten und Kerben sich durch die gesamte Wand der Hülse hindurcherstrecken, wobei jedoch herausgefunden wurden, daß dies auch sehr zufriedenstellen ist.
• Wenn der in dem vorangehenden Absatz beschriebene Befestiger durch ein Loch in dem Werkstück eingesetzt wird und ein Kern in das in dem Ende ausgebildete Gewinde geschraubt wird, spreizt sich der Stutzen in einzelne Arme, welche an den Stellen der Kerben ausknicken. Die Arme knicken längs der Blindseite des Werkstücks aus und halten den Befestiger an seinem Platz. Der Befestiger kann mehrere Werkstücke aneinander befestigen oder einfach eine befestigte Mutterplatte ausbilden. Es hat sich herausgestellt, daß die Dicke des Werkstücks oder Teils, in welches der Befestiger eingesetzt wurde, keinen kritischen Einfluß auf die Greifwirkung des Befestigers hat. Das Werkstück kann sich ausgehend von dem Kopf entlang des Stutzens so weit erstrecken, daß ein Teil der Nuten von dem Werkstück bedeckt wird. Für jeden in diesem Absatz beschriebenen Fall bilden sich die Arme aus und knicken gleichmäßig. Dabei fällt auf, daß die Arme eine im wesentliche gleich Breite und Dicke von einem Ende zu dem anderen aufweisen; was die Befestiger gemäß der Erfindung von den oben beschriebenen Befestigern nach dem Stand der Technik unterscheidet. Diese Merkmale sollen einen Befestiger schaffen, welcher im montierten Zustand eine stärkere Greifkraft gewährleistet.
• Ein Vorteil des Befestigers 10 ist es, daß er in einer Umformmaschine hergestellt werden kann, welche eine Mehrzahl von Umformstationen aufweist, welchen nur ein maschineller Bearbeitungsschritt neben dem Gewindeschneiden folgt. Die Figuren 2 bis 6 demonstrieren die verschiedenen Herstellungsschritte zum Herstellen des Befestigers. Zunächst wird ein Rohling abgelängt (siehe Figur 2) und dann mit einem Kopf versehen (siehe Figur 3). Löcher werden durch Rückwärts- Umformen an jedem der Enden ausgebildet (siehe Figur 4 und 5). Die in den Enden ausgebildeten Löcher haben einen Durchmesser, welcher dem Innendurchmesser des später hineingeschnittenen Gewindes entspricht. Das Löch in dem Kopfende muß nicht einen Durchmesser aufweisen, welcher die Innenfläche des Stutzens definiert. Ein Stopfen verbleibt zwischen den beiden Löchern, welche ausgehend von den gegenüberliegenden Enden des Befestigers durch Umformen hergestellt wurden. Dieser Stopfen hat eine bedeutende Funktion für den nächsten Bearbeitungsschritt. Zu diesem Zeitpunkt werden die Nuten 14 und die Kerben 15 durch Umformen in der zylindrischen Oberfläche des Befestigers ausgebildet. Die Nuten und Kerben werden durch Einsetzen des Befestigers (wie in Figur 5 gezeigt) in eine in den Figuren 7 und 8 gezeigte Form durch Umformen hergestellt. Die Form stützt die zylindrische Fläche des unfertigen Befestigers mit vier Segmentteilen 20 ab, welche in dem Forrngehäuse 21 gehalten werden. Vier Messer 22, wie sie mehr im Detail in den Figuren 9 und 10 gezeigt sind, sind in Radialrichtung zwischen den vier Segmentteilen verschiebbar. Wenn das Werkstück in die Form gepreßt wird, werden die Messer in Radialrichtung einwärts gedrückt und bilden die Nuten und Kerben durch Umformen aus.
• Der noch nicht fertiggestellte Befestiger wird in Einwärtsrichtung nicht gestaucht, weil immer noch ein solider Stopfen in dem unfertigen Befestiger verbleibt. Der Befestiger (siehe Figur 6) wird dann aus der Form durch einen Auswerferstift 25 ausgeworfen. Der Befestiger wird von der Umformniaschine durch einen Auswerferstift 25 ausgeworfen. Der Befestiger wird von der Umformmaschine entfernt und gebohrt und mit einem Gewinde versehen, wie es bei den meisten Blindbefestigern dieses Typs geschieht. Der Bohrer wird von dem Kopfende des Befestigers her eingesetzt, um den nach den zwei Rückwärts-Umformschritten verbleibenden Stopfen zu entfernen. Es kann so auch der Innendurchmesser des Stutzens ausgebildet werden.

Claims (14)

1. Stauchbarer Befestiger zum Verbinden von Werkstücken miteinander, wobei der Befestiger versehen ist mit: einer durch Umformen hergestellten Hülse (10), welche durch eine zylindrische Außen- und Innenoberfläche begrenzt wird, wobei die Hülse einen gegen ein Werkstück zum Anliegen bringbaren Kopf (12) an ihrem einen Ende aufweist, ein mit einem Innengewinde versehenes hinteres Ende (13) aufweist, einen Stutzen (11) aufweist, welcher sich zwischen dem Kopf und dem hinteren Ende erstreckt, eine Mehrzahl von durch Umformen hergestellte Nuten (14) auf der Außenfläche des Stutzens aufweist, wobei die Nuten sich parallel zu der Achse der Hülse erstrecken, eine durch Umformen hergestellte Kerbe (15) aufweisen, welche sich jeweils in dem im wesentlichen gleichen Abstand von dem Kopf erstreckt, wobei jede der Kerben eine Einkerbung aufweist, welche sich quer über jeweils eine der Nuten erstreckt, wobei wenn eine Schraube durch den Kopf und den Stutzen eingeführt wird und in das mit Gewinde versehene hintere Ende eingeschraubt wird, das hintere Ende in Richtung des Kopfes gezogen wird und sich der Stutzen dadurch in Streifen spaltet, welche an den Kerben ausknicken, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Nuten eine durch Umformen hergestellte Kerbe aufweist, wobei die durch Umformen hergestellten Nuten (14) eine V-förmige Einkerbung ausbilden, und die Kerben (15) in jeder Nut eine V-förmige Einkerbung ausbilden, welche sich um einen Teilbereich um den Außenumfang des Stutzens herum quer über die Nut erstrecken.

2. Stauchbarer Befestiger nach Anspruch 1, wobei die Außenoberfläche des Stutzens kreiszylindrisch ist.

3. Stauchbarer Befestiger nach Anspruch 1, wobei die Hülse eine Mehrzahl von ebenen Außenflächen aufweist.

4. Stauchbarer Befestiger nach Anspruch 1, wobei die V-förmige Einkerbung (14) sich zu der Innenoberfläche des Stutzens hin erstreckt.

5. Stauchbarer Befestiger nach Anspruch 1, wobei die Wandstärke des Stutzens (11) mindestens 0,5 mm beträgt.

6. Stauchbarer Befestiger nach Anspruch 1, wobei der Stutzen (10) aus einem Kohlenstoffstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, aus rostfreiem Stahl oder aus Aluminium besteht.

7. Verfahren zum Herstellen eines robusten, stauchbaren Befestigers zum Verbinden von Werkstücken miteinander, wobei der Befestiger aus einer durch Umformen hergestellten Hülse mit einem einzigen maschinellen Bearbeitungsvorgang neben dem Gewindeschneiden geformt werden kann, wobei das Herstellungsverfahren folgende Verfahrensschritte aufweist:

a) Formen eines Rohlings aus Metall mit einer zylindrischen Außenoberfläche und einer langgestreckten Achse,

b) Herstellen eines Kopfes (12) an dem Rohling durch Umformen,

c) Ausbilden eines Lochs in einem Ende des Rohlings durch Rückwärts-Umformen,

d) Ausbilden eines Lochs in dem anderen Ende des Rohlings durch Rückwärts-Umformen, wobei sich dieses Loch jedoch nicht so weit erstreckt, daß eine Verbindung zu dem in dem vorausgehenden Bearbeitungsschritt hergestellten Loch geschaffen wird,

e) Herstellen einer Mehrzahl von parallel zu einer Längsachse des Rohlings verlaufenden V-förmigen Nuten (14) auf der Außenoberfläche des Rohlings, wobei jede Nut eine V-förmige Kerbe (15) aufweist und diese Kerben im wesentlichen im gleichen Abstand von dem Kopf angeordnet sind, und wobei jede der Nuten eine von der Außenoberfläche des Stutzens ausgehende Einkerbung aufweist, welche sich teilweise um den Außenumfang des Stutzens quer über eine der Nuten erstreckt,

f) Bohren von dem Kopfende her, um das Material zwischen den beiden Löchern zu entfernen und die Picke des Stutzens zu definieren sowie eine zylindrische Innenfläche auszubilden, und

g) Schneiden eines Innengewindes in den Befestiger an dem dem Kopf gegenüberliegenden Ende,

wobei wenn eine Schraube durch den Kopf und den Stutzen eingeführt wird und in das mit Gewinde versehene hintere Ende eingeschraubt wird, das hintere Ende in Richtung des Kopfes gezogen wird und sich der Stutzen dadurch in Streifen spaltet, welche an den Kerben ausknicken.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Außenoberfläche der Hülse kreiszylindrisch ist.

9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Hülse eine Mehrzahl von Außenflächen aufweist.

10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die V-förmige Einkerbung sich zu der Innenoberfläche den Stutzens hin erstreckt.

11. Stauchbarer Befestiger nach Anspruch 7, wobei die Wandstärke des Stutzens mindestens 0,5 mm beträgt.

12. Stauchbarer Befestiger nach Anspruch 7, wobei der Stutzen aus einem Kohlenstoffstahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, aus rostfreiem Stahl oder aus Aluminium besteht.

13. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Schritte Anf ormen eines Kopfes, Rückwärts-Umformen, und Ausbilden von Kerben in unterschiedlichen Stationen einer Umformmaschine ausgeführt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 7, in welchem die Herstellung der Nuten durch Umformen in einer Form ausgeführt werden, welche eine Mehrzahl von Segmenten aufweist, welche der zylindrischen Außenoberfläche der Hülse zugewandt sind und Messer dazwischen aufweisen, welche in die Außenoberfläche gedrückt werden, wenn die Hülse in die Form gepreßt wird.