DE825922C - Befestigungselement fuer eine Schraube und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungselement für eine Schraube und ein Verfahren zur Herstellung von solche bildenden Metallblechkörpern für einen selbstsperrenden Gewindeeingriff durch eine Schraube. Insbesondere betrifft die Erfindung die Herstellung eines selbstsperrenden Gewindeganges und der diesen benachbarten Teile an solchen Körpern oder Elementen durch eine Aufeinanderfolge von verhältnismäßig einfachen Arbeitsvorgängen oder -stufen.

Sie schafft demgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines selbstsperrenden Gewindeganges in Metallblechkörpern oder Elementen in Gestalt einer ein Schraubengewinde aufnehmenden Öffnung.

Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird ein Teil des Metalls aus der normalen Ebene des Bleches herausgepreßt, so daß ein im wesentlichen konischer Höcker gebildet wird, worauf in den Scheitelteil dieses Höckers ein Loch gebohrt wird, dessen Rand rechtwinklig zu der Ebene des Bleches ao liegt, worauf der Höcker von einer Stelle des Umfanges dieses Loches bis zu einem Punkt nahe der Grundfläche des Vorsprungs geschlitzt wird. Das Metall auf einer Seite des Schlitzes wird in Richtung auf das Blech zu gepreßt, so daß aus einem Teil »5 der Begrenzungswand der Öffnung der untere Teil einer Schraubenlinie geformt wird, welche stetig in den oberen Teil übergeht. Während des letzten Preßvorganges wird die Wand der Öffnung in einer Stellung rechtwinklig zu dem Blech gehalten.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung bestehen in den Arbeitsstufen und deren Aufein-

anderfolge, die im folgenden im einzelnen beschrieben werden wird. Zwecks Erläuterung, jedoch ohne Begrenzung auf die dargestellten; Ausführungsformen der Erfindung, werden eine Anzahl derselben in den Zeichnungen veranschaulicht, von denen

Fig. ι eine perspektivische Ansicht eines Elements aus Metallblech darstellt, welches einen selbstsperrenden Gewindegang gemäß der Erfindung

ίο aufweist;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Metallblechelements mit einem Höckeransatz und veranschaulicht die erste Stufe des erfindungsgenjäßen Verfahrens ;

Fig. 3 ist eine Ansicht ähnlich Fig. 2 und zeigt die zweite Stufe des Durchbohrens des oberen' Teiles des Höckeransatzes;

Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich der gemäß Fig. 2 und veranschaulicht die Arbeitsstufe der Herstellung des radialen Schlitzes der Wandung des Höckeransatzes und der Formung der Kantenteile aus dem die öffnung umgebenden Werkstoff; Fig. 5 und 6 sind Seitenansichten eines Metallblechkörpers zur Herstellung des erfindungsgemäßen Elements und veranschaulichen ein abgeändertes Herstellungsverfahren, welches einen Teil der Erfindung bildet;

Fig. 7 ist eine Einzelansicht im Schnitt des selbstsperrenden Gewindes, welches gemäß dem in den vorhergehenden Figuren veranschaulichten Verfahren hergestellt ist, und zeigt die Zusammenwirkung desselben mit einer Schraube;

Fig. 8 ist eine perspektivische Ansicht eines Befestigungselements mit nach oben gerichteten Längsflanschen;

Fig. 9 ist ein vergrößerter Längsschnitt des Befestigungselements gemäß Fig. 8 auf einer Tragplatte befestigt, mit einer eingeschraubten Schraube.; Fig. 10, 11 und 12 sind Draufsichten, die die Arbeitsstufen zur Herstellung eines Befestigungselements nach den Fig. 8 und 9 veranschaulichen.

In Fig. ι ist das aus Metallblech bestehende Befestigungselement gemäß der Erfindung, in welches das Gewinde einer Schraube eingreifen kann, dargestellt. Dieses besteht aus einem im wesentlichen quadratischen Grundkörper 10, welcher grundsätzlich für alle Ausführungsformen solcher Elemente, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt werden sollen, gleich ist. Der Körper 10 kann die Form einer breiten Tafel oder Platte besitzen, aus welcher einer oder mehrere der selbstsperrenden Gewindegänge gebildet werden, so daß die Elemente jede andere gewünschte, von der dargestellten verschiedene Gestalt aufweisen können.

An dem Körper 10 wird ein Hocker gebildet, der als Ganzes mit dem Zeichen 12 bezeichnet ist. In den oberen Teil oder Scheitel dieses Höckers wird ein Loch oder eine öffnung 14 gebohrt, ferner wird in der Wandung des Höckers ein sich in radialer Richtung erstreckender Schlitz 16 vorgesehen, welcher sich von der öffnung 14 zu einem Punkt in der Nähe der Grundfläche des Höckers erstreckt. Die Wand der öffnung 14 wird in der im folgenden erläuterten Weise mittels geeigneter Werkzeuge so gestaltet und ausgebildet, daß sie die Form eines Schraubenganges erhält, dessen Länge im wesentlichen gleich einer Windung des Gewindes der Schraube ist, für deren Sicherung das selbstsperrende Element verwendet werden soll.Demgemäß liegt an einem Punkt 17 an der Einmündung des Schlitzes in die öffnung der obere Teil dieses Schraubenganges und an einem Punkt 18 der untere Teil des Schraubenganges. Der obere Punkt 17 und der untere Punkt 18 des Schraubenganges liegen in einem Abstand voneinander, der gleich der Steigung des Gewindes der Schraube ist, welche zusammen mit dem durch das Glied 14 gebildeten Element verwendet werden soll.

Bei der Herstellung eines Körpers der in Fig. 1 dargestellten Ausbildung ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten und die Aufgabe, die öffnung und die ihr benachbarten Teile des Metalls derart zu formen, führt zu einer Anzahl von Erschwernissen, wenn im Ergebnis ein Element geschaffen^ werden soll, das einwandfrei den Zweck erfüllt, d. h. den gleichmäßigen Eingriff des geschaffenen Gewindeganges in die Grundfläche eines Schraubengewindes zu sichern, ohne Beschädigungen zu unterliegen oder sich von dem Schraubengewinde beim Anziehen der Schraube zu trennen.

Die vorstehenden und andere Schwierigkeiten bei der Herstellung eines solchen Körpers werden durch das Verfahren nach der Erfindung, welches insbesondere in den Fig. 2 bis 4 erläutert ist, beseitigt. Gemäß Fig. 2, welche die erste Stufe des neuen Verfahrens veranschaulicht, ist der Metallblechkörper mit einem undurchbohrten Höckeransatz 12 versehen, welcher einen unregelmäßigen, im allgemeinen konisch gestalteten Umriß besitzt. Der obere Teil 20 des Höckers verläuft in einem Winkel in bezug auf die normale Ebene der Grundfläche bzw. des Körpers 10, wodurch sich an einer Seite desselben die Höhe ergibt, die für den obersten Punkt 17 notwendig ist. Die benachbarte Wandung des Höckeransatzes weist einen flach gekrümmten unteren Teil auf, der mit 22 bezeichnet ist und in den Körper 10 einläuft. Von diesem aus verläuft die Wandung nach oben in einer im wesentlichen geraden Linie, wie bei 23 angedeutet, geneigt und ist bei 24 in der Nähe des höchsten Punktes leicht nach innen gekrümmt. Das entgegengesetzte Ende des Höckers no entspricht im allgemeinen dem oben l>eschriebenen Teil, jedoch hat es eine niedrigere Höhe, und zwar aus den weiter unten beschriebenen Gründen. Der Hocker wird gebildet, indem mit Hilfe von in geeigneter Weise ausgebildeten, miteinander zusammenwirkenden Stanzen ein Teil des Metalls aus der Ebene des Körpers 10 herausgepreßt wird, wobei der Vorgang so durchgeführt wird, daß an der Seite, an welcher der oberste Punkt 17 gebildet wird, erheblich mehr Metall aus der Ebene des Körpers gepreßt wird als an der entgegengesetzten Seite des Vorsprungs, wobei dieses Metall dazu dient, den oberen Teil eines Schraubenganges oder einer öffnung, die nunmehr beschrieben werden wird, zu umschließen.

Dieser Hocker wird dann durchbohrt oder durch-

löchert und derart eine öffnung 14 geschaffen, die in einem Winkel in bezug auf die Ebene des Körpers liegt und parallele Kanten aufweist, die im wesentlichen rechtwinklig zur Ebene des Körpers, wie in Fig. 4 dargestellt, liegen. Das Loch bzw. die öffnung 14 wird vorzugsweise mittels einer zylindrischen Stanze hergestellt, so daß sich, von oben gesehen, eine völlig runde öffnung in dem Hocker ergibt, die in einem beträchtlichen Abstand außerhalb der Ebene des Körpers 10 liegt. Wegen, der leichten Winkelneigung des oberen Wandungsteiles 20 liegen jedoch, worauf hinzuweisen ist, einander gegenüberliegende Seiten der öffnung 14 in verschiedenen Höhenlagen, wie bei 27 und 28 angedeutet, und der dazwischenliegende Teil 29 der Wandung erhält die Form eines Gewindeganges. Der Teil 28 liegt zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Gewindeganges und greift in einen mittleren Teil des Schraubengewindeganges ein.

Während der Herstellung des Loches bleiben die Konturen des zu Anfang gebildeten Höckers unverändert, so daß die Krümmung der mit 22, 23 und 24 bezeichneten Wandteile der durch den ursprünglichen Formgebungsvorgang geschaffenen entspricht und der obere Punkt 17 in derselben relativen Stellung in bezug auf die Basis des Höckers verbleibt. Wie in Fig. 4 dargestellt, wird der durchbohrte Ansatz anschließend mit einem Schlitz bei 16 versehen und der Werkstoff an einer Seite desselben nach unten gepreßt, so daß ein Teil der Wandung der öffnung zu dem unteren Teil oder der unteren Hälfte des Gewindeganges geformt wird und den unteren Anfangspunkt 18 desselben bildet. Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß während des Schlitz- und Formgebungsvorganges der obere Anfangspunkt 17 wie auch der obere Teil des Gewindeganges in ihren selben relativen Lagen zueinander verbleiben und daß die öffnung 14 nach wie vor rechtwinklig zu der Ebene des Grundkörpers verläuft, so daß die Rundung der öffnung aufrechterhalten wird. Ferner ist der Durchmesser der fertigen öffnung 14 der gleiche wie der der anfangs gebildeten öffnung. Auf diese Weise dient der Formgebungsvorgang dazu, das Metall längs eines Teiles der öffnung nach unten zu pressen, um derart die untere Hälfte des Gewindeganges zu formen, wobei der unterste Punkt der Gewindewandung oberhalb der normalen Ebene des Körpers 10 liegt.

Die beschriebenen Arbeitsvorgänge werden vorzugsweise in sehr schneller Aufeinanderfolge durch eine Mehrzahl von nacheinander wirkenden Stanzen und Stempeln durchgeführt, obwohl selbstverständlich die einzelnen Arbeitsvorgänge auch voneinander getrennt durchgeführt werden können. Falls es notwendig oder ratsam ist, so kann ein zusätzlicher Arbeitsgang eingeschaltet werden, um den hergestellten Körper nachzuformen, wenn eine Deformation erfolgt sein sollte.

In Fig. 7 ist das gemäß der vorstehenden Be-Schreibung hergestellte Befestigungselement in Gebrauch dargestellt, und zwar ist der Körper 20 mit seinem Hocker 12 an einem Element 30 mittels einer Schraube 31 angebracht. Die Schraube hat einen Kopf 32 und einen Schaft 33, welcher mit einem Gewinde üblicher Art versehen ist, dessen Seitenkanten 34 und 35 im Winkel gestellt sind, und das ferner eine ebene Grundfläche 36 aufweist. Die Wandung des Loches oder Schraubenganges greift im wesentlichen in einen vollständigen Gang des Gewindes der Schraube 31 ein, und die Grundfläche 36 des Gewrndeganges befindet sich gleichmäßig über ihre ganze Länge im Eingriff mit der Wand der öffnung 14. Die zylindrische Wand der öffnung 14 fluchtet mit der Grundfläche des Schraubengewindes von ihrer äußersten oberen Begrenzung bis zu ihrer äußersten unteren Begrenzung. Der Anfangspunkt 17 des Gewindeganges an dem Element, der durch die Verformung des Wandteiles bei 24 nach innen gebogen ist, greift in den oberen'Teil des Gewindeganges der Schraube ein, während der untere Punkt 18, der nach unten' und nach innen gepreßt ist, den unteren Teil des Gewindeganges der Schraube unter dem Punkt 17 erfaßt und der dazwischenliegende Teil des Gewindeganges den dazwischenliegenden] Teil des Gewindes der Schraube umfaßt. Wenn die Schraube angezogen wird, so wird der Hocker 12 zusammengepreßt bzw. in einem gewissen Maße abgeflacht mit dem Ergebnis, daß die Wand der öffnung 14 auf ihrer ganzen Länge in radialer Richtung nach innen gedrückt wird und einen Anpreßdruck gegen die Bodenflächen. 36 des Schraubengewindes ausübt.

Die Dicke des Materials darf die Ganghöhe des Schraubengewindes nicht übersteigen oder dieser gleich sein, weil sonst die Kanten der öffnung an, die Flanken des Schraubengewindes anstoßen würden. Aus dem gleichen Grunde dürfen die Formgebungsvorgänge die Dicke des der öffnung benachbarten Materials nicht ändern. Deshalb kann durch An-* wendung des beschriebenen Verfahrens das Material des Höckers eine Dicke erhalten, die im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen den Gewindeflanken der beschriebenen Schraube ist, für welche das Befestigungselement verwendet werden soll, und die verschiedenen Arbeitsvorgänge müssen durchgeführt werden, ohne die Dicke des Metalls zu ändern.

In den Fig. 5 und 6 ist ein verbessertes Verfahren veranschaulicht, durch welches der Metallblechkörper seinem Zweck, der Aufnahme einer Schraube, n₀ angepaßt werden kann. In ihrer fertigen Form ist die Gestaltung die gleiche, wie die in Fig. 1 dargestellte, wobei die Arbeitsstufen zur Herstellung eines solchen Elements gegenüber den vorbeschriebenen etwas abgeändert werden können. Zunächst wird in dem Metallblech ein Hocker 40 von der allgemeinen Form der endgültigen gebildet, der einen radialen Schlitz 42 aufweist. Die nächste Arbeitsstufe besteht darin, daß ein Loch 44 in den Scheitel dieses Höckers gestanzt oder gebohrt und die Wand i_ao der Bohrung in die Form eines Schraubengewindes mit einer Steigung, die etwa der der Schraube entspricht, welche das Befestigungselement aufnehmen soll, gebracht wird. Diese letzte Arbeitsstufe wird vorzugsweise als ein zusammengesetzter Vorgang durchgeführt, damit die Wand 45 der öffnung 44

rechtwinklig zu der normalen Ebene des Bleches verläuft und während der Formung des benachbarten Metalls zu der öffnung von Spiralform in dieser Lage verbleibt. Durch ein solches Stanzen und Formen der öffnung wird die Gefahr einer Deformation des Loches ausgeschaltet.

Der zu Beginn geformte Hocker erhält Vorzugs- | weise eine solche Größe und Gestalt, daß die Lage ^! seines höchsten Punktes dem höchsten Punkt th's

ίο fertigen Körpers entspricht und die Winkelstellung ; der Wandung der der endgültigen Wandungen nahekommt, sowie seine Basis einen Durchmesser, der dem der endgültigen Basis gleich ist, besitzt. Auf diese Weise wird das für die Bildung des fertigen

'5 Körpers benötigte Metall zu Beginn aus der Ebene des Grundkörpers verdrängt und die folgenden Arbeitsstufen dienen in erster Linie dem Zwecke, die gewünschte Gestaltung der schraubenförmigen Wandung zu erzielen. Demgemäß wird die genaue Stärke der Wandungen der öffnung zur einwandfreien Aufnahme des damit zusammen wirkenden Schraubengewindes aufrechterhalten. Mit anderen Worten besitzen die schraubenförmigen Wandungen überall gleichmäßige und nicht verschiedene

^a5 Dicke etwa als Ergebnis irgendeiner folgenden Ziehoder sonstigen Formgebungsmaßnahme. Da die Gesamtstärke des Vorsprungs in die schraubenförmige Rille des Schaftes der Schraube eintritt und diese überall gleichmäßig ist, ergibt sich ein Gewindeeingriff von großer Festigkeit.

Die vorzugsweisen Arbeitsvorgänge können in sehr schneller Aufeinanderfolge im Zuge einer einzigen Hinundherbewegung einer zusammengesetzten Stanze gegen eine geeignete Matrize erfolgen, wobei ein Teil der Stanze und Matrize so miteinander zusammen arbeiten, daß sie den Hocker und den Schlitz bilden, worauf folgend eine Stanze wirksam wird, welche die Bohrung bildet und eine weitere, um den schraubenförmigen Verlauf dieser die Schraube aufnehmenden Fläche zu erzeugen. Eine ähnliche Aufeinanderfolge von formenden und stanzenden Vorgängen kann, wie ohne weiteres verständlich, mit einer mehrstufigen Stanze durchgeführt werden.

Das in den Fig. 8 und 9 dargestellte Befestigungselement ist ähnlich dem vorher beschriebenen mit Ausnahme der Gestaltung der Seitenflansche 47, durch welche das Befestigungselement für einen besonderen Verwendungszweck ausgebildet wird. Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen das Verfahren zur Herstellung dieses Befestigungselements. Aus einem Streifen 48 von Metallblech wird ein Abschnitt 49 von den geeigneten Abmessungen geschnitten. In - diesem Stück 49 wird ein gewölbter Hocker 50 gebildet, der nicht durchbrochen ist und dessen Seiten allmählich von der Basis nach dem Scheitel, welcher leicht abgerundet ist, geneigt verlaufen. Es ist zu bemerken, daß von dem Punkt ο zu dem Punkt b in Richtung des Uhrzeigers die Radien des Höckers gleiche Länge besitzen. Von dem Punkt α sich nach j innen erstreckend befindet sich eine Einkerbung c, und von dem inneren Ende dieses eingekerbten Teiles c erstreckt sich eine Fläche d in einer allmählichen Kurve nach dem Umfang hin, in welchem sie bei b einläuft. Auf diese Weise wird ein Höcker gebildet, welcher als ein zusammengesetzter kreisförmiger, am Rande eingerollter Fortsatz definiert werden kann, wobei sich der kreisförmige Teil, wie oben erläutert, von dem Punkt α nach dem Punkt b erstreckt und der nach innen gebogene Teil der gekrümmte Teil d ist, welcher in dem geneigten Kerbteil g endet.

In der nächsten Arbeitsstufe der Formung des in Fig. 11 dargestellten Befestigungsiilements wird der Höcker durchbohrt, um in seiner Mitte ein Loch 51 zu bilden. Dieses Loch wird so geformt, daß ein kreisförmiger Teil sich von dem Punkt α' im wesentlichen bis zu dem Punkt W erstreckt. Von dem Punkt b' aus erstreckt sich eine nach innen gekrümmte Fläche d', welche, verglichen mit dem kreisförmigen Teil oder dem Teil von gleichen Radien a'-b', abnehmende Radien aufweist. Der gekrümmte Teil d' endet in einem gekerbten Teil c', der sich in der gleichen allgemeinen Lage in bezug auf den Höcker befindet, wie die oben beschriebene Kerbe c. Es ist klar, daß die Gestalt des Loches 51 der der Basis des Höckers, jedoch in umgekehrter Stellung, entspricht.

In der nächsten Arbeitsstufe wird der Schlitz 52 geformt, welcher sich von dem Punkt a! des Loches 51· im wesentlichen nach dem Punkt α aii der Basis des Höckers erstreckt. Die Seite e des Schlitzes χ wird dann in Richtung auf das Blech 49 zu so gepreßt, daß ein Teil der Wand der Öffnung in Form eines Schraubengewindes geformt wird. Dieser Gewindegang erstreckt sich allmählich und gleichmäßig nach dem äußeren Teil f. Die letztbeschriebenen Schlitz- und Formgebungsvorgänge erfolgen mit Hilfe von Stanzen in solcher Weise, daß die Wand des Loches 51 unverändert bleibt, und zwar in nahezu rechtwinkliger Stellung zu der Ebene des Bleches 49. Vorzugsweise erfolgt die Bildung der Flansche 47 vor den abschließenden Formgebungsstufen. Ein in der beschriebenen Weise hergestelltes Befestigungselement ist besonders geeignet im Falle von Metallblechen größerer Dicke, und diese Befestigungsvorrichtung kann mit einer Schraube mit spitzwinkligem Gewinde verwendet werden.

Selbstverständlich können zahlreiche Änderungen in bezug auf die Einzelheiten der Konstruktion, die Anordnung und die Arbeitsweise erfolgen, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung, wie er in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, abzuweichen.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Befestigungselement für eine Schraube, dadurch "gekennzeichnet, daß ein aus einem Blechkörper herausgepreßter Höcker ein mittleres Loch aufweist, dessen Begrenzungswand nach einer Schraubenlinie verlaufend so geformt ist, daß sie einen Gewindegang gleicher Steigung der zugeordneten Schraube völlig oder im wesentlichen umfaßt.

2. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Loch ein radialer Schlitz bis zu oder in die Nähe der Basis

des Höckers verlauft, dessen. Kanten, in um die Steigung eines Gewindeganges verschiedener Höhe liegend, durch den Gewindegang miteinander verbunden sind.

3. Befestigungselement nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch im der Wandung des Vorsprungs mit Ausnahme einer Kerbe, an die sich ein einwärts gebogener Teil anschließt, rund ist.

ίο

4. Verfahren zur Herstellung eines selbstsperrenden Befestigungselements nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Blechplatte zunächst ein Höcker herausgepreßt, dieser in seinem Scheitel durchbohrt und mit einem von der Bohrung nach der Basis des Höckers verlaufenden Schlitz versehen wird, worauf der Werkstoff an einer Seite des Schlitzes derart nach unten gepreßt und geformt wird, daß

. ein Teil der Wandung des Loches den oberen und

ao ein anderer den unteren Teil eines Gewindeganges bildet, der von dem einen Ende des Schlitzes bis zu dem anderen verläuft.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Höcker so gestaltet wird,

as daß er einen auf der einen Seite steileren, und auf der gegenüberliegenden Seite weniger steil geneigten Winkel zu der Basis des Bleches bildet, wobei diese beiden Teile durch einen mittleren flacher geneigten Teil miteinander verbunden sind, und daß das Loch an dem Scheitelpunkt des Höckers, welcher gegenüber seiner Mitte in der Richtung auf den steiler abfallenden Teil verschoben ist, beginnend sich über den oberen flach geneigten Teil desselben nach der gegenüberliegenden Seite erstreckt.

6. Befestigungselement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungswand des Loches senkrecht zu der Ebene des Bleches liegt.

7. Befestigungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gewindegang bildende Fläche so geformt ist, daß sie genau zwischen den Gewindegang der Schraube paßt.

8. Verfahren zur Herstellung von Befestigungselementen nach Anspruch 1 bis 3, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung gegen Deformierung der Körper während der Endstufen des Fonngebungsvorganges abgestützt wird. "

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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