DE9321296U1 - Verbundteil aus einem Flachmaterial und einem darin eingepreßten Einpreßteil sowie dafür geeignete Einpreßteile - Google Patents
Verbundteil aus einem Flachmaterial und einem darin eingepreßten Einpreßteil sowie dafür geeignete EinpreßteileInfo
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Description
,1WMW)SS 1O37B.DOC)
-1 Beschreibung
sowie dafür geeignete Einpreßteile
Die Erfindung betrifft ein Verbundteil der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten
Art. Für ein solches Verbundteii bestimmte Einpreßteile können ein Bolzen oder eine
Schraube oder auch ein nach Art einer Mutter wirksamer Innengewindeträger sein.
Einpreßteile der genannten Art in der Form einer Einpreßschraube sind beispielsweise
Gegenstand von DE -C- 25 45 581 . A!s Einpreßmutter sind sie beispielsweise bekannt
aus der Fachzeitschrift "DRAHTWELT" 5-1975, S. 173.
Nach dem Einpressen in ein Blech zu einem Verbundteil brauchen Einpreßteile der
is vorstehend genannten Art zum Aufschrauben einer Mutter oder zum Einschrauben
eines Gewindebolzens keinen Gegenhalter mehr. Dies bedeutet eine erhebliche Montageerleichterung
auch für Reparaturfälie. Außerdem gibt es Anwendungsfäile, bei denen das Einpreßteil nach dem Einbau für einen Gegenhalter nicht mehr zugänglich
ist.
Ein Nachteil eines eine Einpreßschraube der bekannten Art enthaltenden Verbundteiles
besteht darin, daß die Einpreßschraube eine nur begrenzte Mindestklemmlänge aufweist.
Bei einer normalen Schraube entspricht die Klemmlänge dem Abstand zwischen der Auflagefläche des Schraubenkopfes und dem kopfseitigen Gewindeende eines auf
den Schraubenschaft aufgeschraubten Innengewindeträgers. Diese Mindestklemmiänge
wird bei der eingangs genannten Preßschraube durch vier Längenabschnitte reduziert.
Zwei dieser Längenabschnitte dienen der Verdrehsicherheit und der Auspreßsicherheit.
Die Verdrehsicherheit wird bei der eingangs genannten Schraube durch einen an den Schraubenkopf angesetzten, über den Schaftdurchmesser hinausstehenden
Bund mit radiai vorstehenden Armen gebildet, die sich beim Stauchen in das
-2-
Flachmaterial einbetten, so daß dieses in Zwischenräume zwischen den Armen fließt
* (DE-C-25 45 581).
Die Auspreßsicherheit wird durch eine unterhalb dieses der Verdrehsicherung dienenden
Bundes liegende Ringausnehmung erzielt, in die das durch die Radialarme verdrängte
Flachmaterial eingepreßt wird. An die Ringausnehmung schließen sich dann noch ein Kalibrierbund und ein üblicher Gewindeauslauf an. Damit die Ringausnehmung
mit einer zur Gewährleistung der Auspreßsicherheit ausreichenden Menge verdrängten
Materials gefüllt werden kann, müssen die Abmessungen der Radialarme und der Ringausnehmung auf die jeweilige Blechdicke abgestimmt sein. Je nach Dicke des
zu bearbeitenden Blechs müssen also unterschiedliche Schrauben vorgesehen werden. Die Nachteile für Lagerhaltung und Logistik liegen auf der Hand.
Ein weiterer Nachteil der vorbekannten Schraube besteht darin, daß im Fügezustand
is die Biechdicke aufgrund der Materialverdrängung durch die Radialarme des der Verdrehsicherung
dienenden Bundes verringert wird. Dadurch ist die Fügeverbindung in dem für ihre Auspreßsicherheit entscheidenden Hinterschneidungsbereich der
Ringausnehmung geschwächt.
Bei einem Verbundteil mit dem in der Fachzeitschrift "DRAHTWELT" beschriebenen als
innengewindeträger ausgebildeten Einpreßteil erfolgt die Auspreßsicherung, d.h. also
die Fixierung in Axialrichtung, durch Materiaiverdrängung in einen Hinterschneidungsbereich.
Als Verdrängungseiement auf der Kopfunterseite des Einpreßteils dient hier
ein in Axialrichtung vorstehender umlaufender Ringvorsprung mit Kerbverzahnung. Der
Ringvorsprung dringt beim Einpressen des Einpreßteils in die Lochung eines Bleches
in das Blechmateriai ein und verdrängt dieses in einen Hinterschneidungsbereich. Auch
dieses Verbundteil hat den Nachteil der oben beschriebenen Schwächung der Fügeverbindung
durch Reduzierung der Blechdicke.
so Schließlich sind Verbundteiie mit als Innengewindeträger ausgebildeten Einpreßteilen
bekannt, die einen an ihrem Kopf angesetzten angesenkten und auf seinem Umfang
(N:WmeiC37B.OOC\
kerbverzahnten Hohlschaft aufweisen. Im Fügezustand dient die Kerbverzahnung als
» Verdrehsicherung. Durch die Innenansenkung des in das Innengewinde einmündenden
' Schaftendes läßt sich die Einpreßmutter nach Art eines Hohlniets mit einem im Flachmaterial
vorgeformten Loch fest verbinden. Nachteilig bei diesen Einpreßteilen ist vor allem, daß die Länge des Hohlschaftes an die jeweilige Blechdicke angepaßt sein muß.
Die Folge sind aufwendige Lagerhaltung und Logistik.
Weiterhin ist aus US-A-3 253 631 ein Verbundteil bekannt, dessen Einpreßteil im wesentlichen
auch die Merkmale des im Oberbegriff des Anspruches 1 beschriebenen,
&iacgr;&ogr; beim erfindungsgemäßen Verbundteil verwendeten Einpreßteils aufweist, welches
jedoch mit seinem Schaftteil unmittelbar vor dem Fügeverfahren die Lochung des Bleches selbst ausstanzt. Dabei ist die beim Stanz- und Fügevorgang als Gegenhalter
wirksame Aufiagefläche des Bleches in seinem den Lochrand umgebenden Bereich mit
einem in Richtung auf das Einpreßteil vorstehenden Ringkragen versehen, der beim
is Fügevorgang den Lochrand des Bleches in den Ringraum und in eine Formschlußverbindung
mit den Formvorsprüngen preßt. Dabei wird der Lochrand in Axialrichtung des Einpreßteils aus der ursprünglichen Blechebene hinausgedrückt. Dadurch entsteht
beim Verbundteil auf der dem Einpreßteii abgewandten Seite eine ausgeprägte, das
Schaftteil des Einpreßteiles umgebende Ringnut, die z.B. bei einem mit einer Schraube
als Einpreßteii gebildeten Verbundteil die Gegenhaltefläche für ein durch eine aufgeschraubte
Mutter zu fixierendes Teil reduziert und die Flächenpressung erhöht. Dadurch, daß der den Lochrand umgebende Bereich aus der Blechebene nach Art
eines Tiefziehvorgangs hinausgedrückt wird, reduziert sich zwangsläufig die Blechstärke
des genannten Bereiches. Die Anwendung dieses Verfahrens bei sehr dünnen Bleche dürfte daher nur bedingt möglich sein.
Bei einem aus EP-A-O 437 011 bekannten Fügeverfahren wird die Lochung des Bleches
zu einem über die Blechoberfläche hinausstehenden, im wesentlichen zylindrischen
Halskragen aufgebogen, dessen dem Einpreßtei! entgegenstehendes Ende beim
so Fügevorgang zur Bildung einer die Biechstärke gewissermaßen verdoppelnden Materialanhäufung
radial zur Längsachse nach außen gefaltet wird. Die aus dem Kopfteil
(NMN\9SW37B.DOC}
-4-
des Einpreßteils vorstehenden Formvorsprünge dringen beim Fügevorgang in Axi-♦
alrichtung des Schaftes in diese Blechstärkenverdickung ein, aus welcher Blechmaterial durch Kaltfließen in den Ringraum des Kopfteils eingepreßt wird. Durch
die radial nach außen gerichtete Umlegung des Halskragens fehlt zwischen dessen mit
den Formvorsprüngen des Kopfteils verzahnten Bereich und dem Lochrand eine stoffliche Verbindung, was die Drehfestigkeit der Fügeverbindung beeinträchtigt.
Außerdem dürfte sich die Entstehung von die Stabilität der gesamten Fügeverbindung
verringernden Rissen beim Umlegen des Halskragens bei weniger duktilen Materialien
kaum vermeiden lassen. Diese Risse sowie der nach außen offene Spalt zwischen dem
umgelegten Halskragen und der damit in Kontakt stehenden Blechoberfläche bergen auch die Gefahr der Entstehung von Spaltkorrosion in sich.
Aus BE-A-558 873 ist das Herstellungsverfahren eines eine Annietmutter enthaltenden
Verbundteiles mit wesentlichen Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 bekann!
Bei diesem bekannten Verfahren wird das Blechmaterial durch einen Verdrängungsvorgang in die Ringnut eines in die Öffnung eines Bleches
einzusetzenden Halsteiles einer Einpreßmutter hineingedrückt. Dazu wird während des
Einpreßvorgangs das Kopfteil in die Blechoberfläche eingedrückt, wobei das dabei
verdrängte Blechmaterial in die Ringnut fließt. Der für die Auspreßsicherheit maßgebliche Lochrandbereich wird dadurch auf Kosten der Auspreßsicherheit der
Einpreßmutter in seiner Dicke reduziert. Das bekannte Verfahren dürfte daher auch bei
sehr dünnen Blechen kaum anwendbar sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verbundteüe der eingangs genannten Art mit
2s guter Verdreh- und Auspreßsicherheit zu schaffen, die die Nachteile des Standes der
Technik nicht aufweisen, deren Einpreßteile insbesondere bei gleichen Abmessungen
mit Flachmaterial unterschiedlicher Wandstärke in gleicher Weise verpreßbar sind und
die in ihrer Ausführungsform als Einpreßschrauben eine vergleichsweise größere Einschraub- bzw. Klemmiänge aufweisen. Diese Aufgabe wird durch ein Verbundteil mit
so den Merkmalen des Anspruches 1 und mit dazu verwendeten Einpreßteilen nach den
Ansprüchen 4 bis 15 gelöst.
-5-
* Besonders vorteilhaft ist bei der Ausführung des Einpreßteils als Schraube oder Bolzen
die durch Stauchen bewirkte Ausformung der schaftseitigen Flanke des Ringraumes durch das benachbarte Einwalzen einer zur Längsachse konzentrischen Ringnut in den
Schaft, wenn der innendurchmesser der Ringnut kleiner als der Gewindekerndurchmesser
eines aufzuschraubenden innengewindeträgers bzw. einer aufzuschraubenden Mutter ist. Dann dient nämlich diese Ringnut als kopfseitiger Gewindeauslauf des
Außengewindes.
Bei dem erfindungsgemäßen Verbundteil ist das Flachmaterial mit einer die Form eines
aus ihrer Flachebene vorstehenden Halskragens aufweisenden Lochung versehen, deren Halsweite einen zum Durchführen des Schaftes ausreichenden
Innendurchmesser aufweist. Dadurch erfolgt im Umfangsbereich des Schaftes eine
Materialanhäufung. Dieses dort angehäufte Material steht beim Einpreßvorgang für das
is Einpressen in den zwischen Schaftteil und Kopfteil befindlichen Ringraum zur
Verfügung und gewährleistet dadurch in besonders hochgradigem Maße die angestrebte Auspreßsicherheit. Dadurch bedarf es keiner durch einen
Materialverdrängungsvorgang hervorgerufenen Fließverformung zum Eindringen des
Flachmateriais in den Ringraum. Das Flachmaterial behält auf diese Weise im
wesentlichen seine ursprüngliche Dicke bei, wird also nicht, wie dies bei den Einpreßteilen nach dem Stande der Technik der Fall ist, in dem für die
Auspreßsicherheit und bei dünnen Blechen auch für die Gesamtstabilität der Fügeverbindung ausschlaggebenden Bereich geschwächt. Diese vorteilhafte Wirkung
wird dann noch verbessert, wenn der Lochrand des Haiskragens in eine etwa radiale
Richtung zur Längsachse des Einpreßteils einwärts gebogen ist. In diesem Fall ist die
Materialanhäufung im Lochrandbereich nochmals erhöht. Außerdem ist das Einpressen
des Einpreßteiles erleichtert, da der Lochrand des Halskragens bereits radial ausgerichtet ist und nicht erst unter Aufwendung von Druckkraft in diese Ausrichtung
gebogen werden muß.
<N:Wl\961ö37ß,D0C)
Der Gegenstand der Erfindung wird anhand von in den Figuren dargestellten
* Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 teilweise im Schnitt entsprechend der Schnittiinie l-l in Fig. 2 eine Seitenansicht
einer erfindungsgemäßen Einpreßschraube, Fig. 2 eine Unteransicht des Schraubenkopfes in Pfeilrichtung Il von Fig.3,
Fig. 3 eine Seitenansicht analog Fig. 1 des Rohlings der Einpreßschraube mit bereits
durch eine Stauchung ausgeformter Unterseite des Schraubenkopfes, Fig. 4 eine Darstellung der Einpreßschraube analog Fig. 1 und ein Trägerblech in
Einpreß- und Ausgangszustand,
Fig. 5 eine Darstellung analog Fig. 4 in einer Relativstellung zwischen
Einpreßschraube und Trägerblech zu Beginn des Einpreßvorganges, Fig. 6 eine Darstellung analog Fig. 5 mit einer alternativen Ausgestaltung des
Trägerbleches,
is Fig. 7 eine Darstellung analog Fig. 4, 5 und 6 der fertig in das Trägerblech
is Fig. 7 eine Darstellung analog Fig. 4, 5 und 6 der fertig in das Trägerblech
eingepreßten Einpreßschraube,
Fig. 8 eine Detailansicht des Bereiches Viii in Fig.4, Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel einer Einpreßschraube mit Senkkopf in Seitenansicht, Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel einer Einpreßschraube, bei der die Oberseite des Schraubenkopfes zur Einpreßung in ein Flachteil ausgebildet ist, Fig. 11 einen vergrößerten Detailausschnitt gemäß Bereich Xl in Fig. 10, Fig. 12 eine Draufsicht auf die Oberseite des Schraubenkopfes in Pfeilrichtung XII von Fig.10,
Fig. 8 eine Detailansicht des Bereiches Viii in Fig.4, Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel einer Einpreßschraube mit Senkkopf in Seitenansicht, Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel einer Einpreßschraube, bei der die Oberseite des Schraubenkopfes zur Einpreßung in ein Flachteil ausgebildet ist, Fig. 11 einen vergrößerten Detailausschnitt gemäß Bereich Xl in Fig. 10, Fig. 12 eine Draufsicht auf die Oberseite des Schraubenkopfes in Pfeilrichtung XII von Fig.10,
Fig. 13 eine Schnittdarstellung einer Einpreßmutter in ihrer Ausgangs-Fügestellung
analog Fig. 4,
Fig. 14 eine Darstellung analog Fig. 7 der fertig in das Trägerblech eingepreßten
Einpreßmutter,
Fig. 15 eine Schnittdarstellung des Rohlings einer Einpreßmutter, Fig. 16 eine Darstellung analog Fig. 15 mit aufgeweitetem Schaftteil,
so Fig. 17 eine Darstellung analog Fig. 16 mit eingeschnittenem Innengewinde.
[N:\AN\9S1037.DOC) . . . · · ·
Das in Fig. 1 dargestellte Einpreßteil ist als Einpreßschraube ausgebildet. Es wird im
folgenden kurz als "Schraube" 1 bezeichnet. Die Schraube 1 enthält um eine gemeinsame Längsachse 2 angeordnet einen Schraubenkopf 3 größeren
Durchmessers mit einer zur Längsachse 2 im wesentlichen radialen Auflagefläche und einen einseitig in Achsrichtung über die Auflagefläche 4 hinausstehenden, zur
Längsachse 2 konzentrischen Schaft 5 kleineren Durchmessers. Im Übergangsbereich
zwischen Schraubenkopf 3 und Schaft 5 ist eine zur Längsachse 2 konzentrische, radial nach außen offene Einschnürung (Ringraum 6) angeordnet. Diese
Einschnürung dient bei der Fügeverbindung der Schraube 1 mit einem Flachmaterial
(im folgenden mit "Blech" bezeichnet) als Ringraum 6 für die Aufnahme des Blechmaterials. Der Ringraum 6 reicht von der Schaftseite her aus einem vom
Schraubenkopf 3 nicht umgebenen Bereich 7 in Axialrichtung bis an die von der Kopfauflagefläche 4 aufgespannte Ebene 41 heran. Außerhalb des
Schaftdurchmessers und über den Kopfumfang verteilt stehen aus der Auflagefläche
langwulstartig Formvorsprünge 8 hervor. Diese sind im Fügezustand formschlüssig im
Blech 9 (Fig. 4 ff) eingebettet und gewährleisten durch Drehmomentaufnahme die Verdrehsicherung gegenüber dem Blech 9. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.
reicht der Ringraum 6 bis an die von der Auflagefläche 4 aufgespannte Ebene 4' heran. Es ist jedoch auch denkbar, daß er sich über diese Ebene 41 hinaus in den
Schraubenkopf 3 hinein erstreckt. Ebenso ist es möglich, daß die Auflagefläche 4
nicht, wie in Fig. 1 dargestellt, rechtwinklig zur Längsachse 2 verläuft, sondern mit
dieser einen spitzen, zur Oberseite des Schraubenkopfes 3 konvergierenden Winkel
bildet, in diesem FaIi ist die Auflagefläche 4 Teil einer Kegelmantelfläche. Wenn
vorstehend von der Oberseite und nachstehend von der Unterseite des Kopfteiles eines Einpreßteils die Rede ist, so besagt dies nichts über die absolute Lage des
Einpreßteils im Fügezustand. Vielmehr ist unter Oberseite die im Fügezustand dem
Flachmaterial abgewandte und unter Unterseite die dem Flachmaterial zugewandte Seite des Kopfteils zu verstehen. Der Ringraum 6 kann dann bis an diese gedachte
Kegelmantelfläche heranreichen oder sich darüber hinaus in den Schraubenkopf 3 hinein erstrecken. Der Ringraum 6 weist die Querschnittsform etwa einer Rinne mit
(N:\AN\9S1037.DOC)
ausgerundetem Rinnenboden 10 auf. Die Mittelachse 11 der Rinnenform bildet mit der
Längsachse 2 einen Winkel &agr; von etwa 90°. Die Rinnenform kann aber auch dergestalt sein, daß ihre Mittelachse 11 mit der Längsachse 2 einen zur Oberseite des
Schraubenkopfes konvergierenden leicht spitzen Winkel &agr; bildet.
Die Formvorsprünge 8 stehen nach Art von Langwülsten aus der Auflagefläche 4
hervor und verlaufen etwa radial zur Längsachse 2. Die Formvorsprünge sind in gleichen Umfangsabständen auf dem Kopfumfang verteilt und erstrecken sich nahezu
über die gesamte Breite der Auflagefläche. Zwischen dem mit einem Gewinde 12 versehenen Schaftabschnitt 13 und dem Schraubenkopf 3 ist mit Abstand 14 zur
Auflagefläche 4 ein in Radialrichtung vorstehender Ringvorsprung 15 angeordnet. Er
weist eine spitz zulaufende, etwa keilförmige Querschnittsform auf. Die kopfseitige
Flanke 16 des Ringvorsprungs 15 bildet die schaftseitige Flanke des Ringraumes 6.
Der Ringvorsprung 15 steht in Radialrichtung über den Umfang des Schaftes 5 hinaus.
Unterhalb des Ringvorsprunges 15 weist der Schaft 5 eine Ringnut 17 mit einer U-förmigen
Querschnittsform auf. Die schaftseitige Flanke 18 des Ringvorsprungs 15
bildet den kopfseitigen U-Schenke! der Ringnut 17. Der andere U-Schenkel der
Ringnut 17 dagegen bildet den kopfnahen Gewindeauslauf des Gewindes 12. Die Mittelachse 23 der U-förmigen Querschnittsform der Ringnut 17 verläuft etwa
rechtwinklig zur Längsachse 2. Das Freiende 19 des Schaftes 5 geht mit einer den
schaftseitigen Gewindeauslauf des Gewindes 12 bildenden Schulter 20 in ein Endstück 21 mit kleinerem Durchmesser über.
In Fig. 2 und 3 ist ein Rohling einer Schraube 1 dargestellt. Die Unterseite des
Schraubenkopfes weist bereits die durch eine Stauchung erzeugten Formvorsprünge 8 auf. Zur Herstellung der fertigen Schraube wird in den Schaft ein Gewinde 12 und
die Ringnut 17 eingewalzt. Letzteres bewirkt, daß Material des Schaftes 5 in Richtung
zum Schraubenkopf 3 verdrängt wird und dabei in Radiairichtung aufwächst. Auf diese
Weise wird der Ringvorsprung 15 geformt, dessen nach Art einer Hohlkehle
ausgerundete Flanke 16 die schaftseitige Flanke des Ringraums 6 bildet. Der
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Innendurchmesser der Ringnut 17 ist so bemessen, daß er kleiner ist als der
Gewindekerndurchmesser eines aufzuschraubenden Innengewindeträgers.
Die einzelnen Verfahrensschritte zum Einpressen einer erfindungsgemäßen Schraube
in ein Blech 9 gehen aus Fig. 4 bis Fig. 7 hervor. Das Blech wird zunächst vorbereitet,
indem es mit jeweils einer Schraube 1 zugeordneten und einen Halskragen 22 aufweisenden Löchern 24 versehen wird. In dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel wird
zuerst ein Loch im Blech durch Stanzen oder Bohren hergestellt und anschließend der
Lochrand 25 zu einem Halskragen 22 aufgebördelt. Dieser kann sich aus der Blechoberfläche heraus in Einführrichtung 26 der Schraube 1 oder, wie in Fig. 4
dargestellt, gegen diese Richtung erstrecken. In Fig. 6 ist eine alternative
Ausgestaltung des Halskragens 22 dargestellt. Der Lochrand 25 des Halskragens 22
ist hier in etwa radialer Richtung zur Längsachse 2 einwärts gebogen, so daß die
Lochwandung 27 etwa in einer konzentrisch zur Längsachse 2 angeordneten Zylindermantelfläche verläuft. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt zum einen in einer
erhöhten Materialanhäufung im Lochrandbereich. Zum anderen ist der Kraftaufwand zum Herstellen der Fügeverbindung gegenüber der Halskragen-Ausgestaltung gemäß
Fig. 4 reduziert, da weniger Verformungsarbeit geleistet werden muß. Dies wirkt sich
positiv auf die Werkzeugstandzeiten aus.
Der Lochdurchmesser 28 ist so bemessen, daß sich die Schraube 1 abriebfrei in das
Loch 24 einsetzen läßt. Im Falle von oberflächenbeschichteten Schrauben kann dies
also ohne Verletzung ihrer Beschichtung erfolgen.
Das Herstellen der Fügeverbindung zwischen Schraube 1 und Blech 9 geschieht wie
folgt: Der Schraubenkopf wird in Pfeilrichtung 29 (Fig. 5) mit einem Preßstempel (nicht
dargestellt) beaufschlagt. Als Gegenwerkzeug dient eine in Form eines Hohlzylinders
ausgebildete Patrize 30, deren dem Schraubenkopf 3 zugewandte Stirnseite 31 als Auflagefläche für das Blech 9 bzw. als Gegenfläche für den Preßstempel dient. Mit
dem Einpressen der Schraube wird der Halskragen 22 in die Blechebene 32 rückverformt. Dabei verringert sich der Lochdurchmesser 28, wodurch die
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Lochwandung 27 auf den sich an die Unterseite des Schraubenkopfes 3
anschließenden Schaftbereich gepreßt wird. Dabei fließt Blechmaterial in den Ringraum 6 ein und füllt diesen nahezu vollständig aus. Die Formvorsprünge 8 der
Auflagefläche 4 dringen vollständig in das Blech ein. Dadurch wird eine formschlüssige Drehfixierung der Schraube 1 im Blech 9 erreicht. Das von den
Formvorsprüngen 8 verdrängte Material fließt zusätzlich in den Ringraum 6 ein und
unterstützt dessen vollständige Ausfüllung. Bei Blechen mit einer größeren Dicke als
der Abstand 14 zwischen der Auflagefläche und dem Ringvorsprung 15 wird die Lochwandung 27 beim Fügevorgang auf den Ringvorsprung 15 formschlüssig
aufgepreßt. Die Folge ist ein noch wirksamerer Formschlußeingriff der Schraube in
das Trägerblech. Bei einer späteren Belastung in Richtung etwa der Blechebene mit
der Wirksamkeit einer Aufweitung des Loches 24 steht dieser Formschlußeingriff der
Lochaufweitung entgegen und verbessert die Festigkeit der Blechverbindung. Der Formschlußeingriff, der am gesamten Umfang des Ringvorsprungs 15 wirksam ist,
verbessert außerdem die Wasserdichtigkeit der erfindungsgemäßen Fügeverbindung.
Im Fügezustand ist der ursprünglich aus der Blechebene vorstehende Halskragen 22
so weit zurückverformt, daß er praktisch vollständig in der Blechebene 32 verläuft. Es
steht dadurch auf der Schaftseite des Bleches 9 eine ebene Auflagefläche für anzuklemmende Verbindungsteile zur Verfügung. Dies kann insbesondere dann von
Vorteil sein, wenn elektrische Verbindungsteile, beispielsweise Ösen von Massekabel,
angeklemmt werden sollen. Die erfindungsgemäße Fügeverbindung weist eine hohe Verdrehfestigkeit selbst bei dünnsten Blechen auf, deren Dicke sogar geringer ist als
der Abstand 14. Dies ist insbesondere von Vorteil beim Aufschrauben von selbstsichernden, ein erhöhtes Aufschraub-Drehmoment aufweisenden Muttern oder
bei der Demontage korrodierter Verbindungen im Reparaturfall.
Eine für die Auspreßsicherheit entscheidende Größe ist der Scherquerschnitt 33, d.h.
also die Breite des Ringraums 6 in Axialrichtung. Dadurch, daß die Formvorsprünge 8
an der Unterseite des Schraubenkopfes 3 außerhalb des Ringraums 6 angeordnet
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sind, erfolgt an keiner Stelle eine Schwächung des in Axialrichtung wirksamen
Scherquerschnitts 33 und damit der Auspreßfestigkeit der Fügeverbindung.
Eine weitere, die Gesamtfestigkeit der Fügeverbindung erhöhende zusätzliche
Maßnahme liegt darin, daß der sich beim Einwalzen der Ringnut 17 aufwulstende
Ringvorsprung 15 durch eine ihn radial nach innen beaufschlagende Formwalzung an
einer weiteren radialen Ausdehnung gehindert wird. Dabei wird zwangsläufig der überschüssige Werkstoff in eine nicht vom Walzwerkzeug beaufschlagte Richtung,
also in Richtung auf den Schraubenkopf 3 umgeleitet. Dadurch entsteht an der kopfseitigen Flanke 16 des Ringvorsprungs 15 ein scharfer Axialgrat 34, der in
Richtung auf den Schraubenkopf vorsteht. Dieser Grat führt beim Einpressen der Schraube 1 zu einem noch wirksameren Formschlußeingriff in das Trägerblech bei
einer späteren Belastung des Schaftes in Richtung etwa der Blechebene 32.
Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schraube mit einem
Senkkopf 35. Die Schraubenunterseite verläuft in einer in Schaftrichtung konvergierenden Kegelmantelfläche. Aus der Auflagefläche 4 stehen langwulstartige
Formvorsprünge 8 heraus, die sich in Radialrichtung über nahezu die gesamte Breite
der Auflagefläche 4 erstrecken und in gleichen Abständen auf dem Kopfumfang verteilt sind. Nach dem Einpressen einer derartig ausgestalteten Schraube verläuft die
Oberseite des Schraubenkopfes fluchtend mit der Ebene der dem Schraubenkopf zugewandten Oberseite des Bleches 9.
Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schraube ist in Fig. 10 bis
Fig. 12 dargestellt. Diese Schraube weist einen zusätzlichen, zur Längsachse 2 konzentrischen aus ihrer Oberseite in Axialrichtung vorstehenden Schaftteil 36 auf. Im
Übergangsbereich zwischen Schraubenkopf 3 und Schaftteil 36 ist ein zur Längsachse 2 konzentrischer Ringraum 37 zur Aufnahme von Blechmaterial
angeordnet. Die Ausgestaltung dieses Ringraums 37 entspricht jener des vorgenannten Ringraums 6. Derartige Schrauben werden also mit ihrer Kopfoberseite
in ein Trägerblech eingepreßt. Die Vorbereitung des Bleches und der Einpreßvorgang
(N:\AN\961037.DOC)
gehen wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 bis Fig.7 vonstatten. Der Vorteil
dieser Ausführungsform liegt vor allem darin, daß die, in diesem Fall dem Blech im
Fügezustand abgewandte Unterseite des Schraubenkopfes 3 als definierte Plan-Auflagefläche
beispielsweise für elektrische Anschlußösen zur Verfügung steht. Bei derartigen elektrischen Verbindungselementen ist im Hinblick auf eine gute elektrische
Kontaktierung eine möglichst großflächige Plan-Auflage anzustreben.
Die Darstellungen von Fig. 13 bis Fig. 17 betreffen ein als Innengewindeträger
ausgebildetes, im folgenden kurz mit "Mutter" 38 bezeichnetes Einpreßteil. Die Mutter
38 enthält im wesentlichen um eine gemeinsame Längsachse 2 angeordnet einen Kopfteil 39 mit größerem Durchmesser und einen aus der Unterseite des Kopfteils 39
vorstehenden Hohlschaft 40. Durch Kopfteil 39 und Hohlschaft 40 hindurch erstreckt
sich eine Durchgangsbohrung 41 mit Innengewinde 44. Der Hohlschaft weist an seinem Freiende 42 eine Innenansenkung 43 auf. Das Freiende 42 des Hohlschaftes
40 ist außerdem aufgeweitet, d.h. sein Außendurchmesser nimmt beginnend von der Unterseite des Kopfteiles 39 zum Freiende 42 hin kontinuierlich zu. Auf diese Weise
entsteht ein dem oben beschriebenen Ringraum 6 etwa entsprechender Ringraum 37 im Übergangsbereich zwischen Kopfteil 39 und Hohlschaft 40 zur Aufnahme des
Materials eines Bleches im Fügezustand. Aus der Unterseite des Kopfteiles 39 stehen,
wie bei einer Schraube gemäß beispielsweise Fig.1, langwulstartige Formvorsprünge
8 vor, die sich in Radialrichtung nahezu über die gesamte Breite der Auflagefläche 4
des Kopfteiles 39 erstrecken und in gleichen Abständen über dessen Umfang verteilt
sind.
Die Herstellung einer erfindungsgemäßen Mutter geht schematisch aus der
Darstellungsfolge von Fig. 15 bis Fig. 17 hervor. Der in Fig. 15 gezeigte Mutterrohling
weist eine bereits durch beispielsweise eine Stauchung geformte Unterseite auf. Sein
Hohlschaft 40 ist mit einer Innenansenkung 43 versehen, jedoch noch nicht aufgeweitet. Durch eine das Freiende 42 des Hohlschaftes 40 in Richtung der
Längsachse 2 beaufschlagenden Stauchung wird der Hohlschaft aufgeweitet und erhält die in Fig. 16 gezeigte Form.
(N:\an\961037.doc) ...... « · ·· ·· Seite 13
Das Einpressen in ein Blech erfolgt prinzipiell auf dieselbe Weise wie bei einer
Schraube. Auch hier wird der Halskragen 22 (Fig. 13) des Bleches 9 durch
Beaufschlagung der Oberseite des Kopfteiles 39 in Richtung der Längsachse 2 gegen
die Stirnseite eines Gegenwerkzeuges gepreßt, wobei sich der Lochdurchmesser verengt und Blechmaterial zur Bildung einer die Auspreßsicherheit gewährleistenden
Hinterschneidung in den Ringraum 37 gepreßt wird. Bei Blechen mit größerer Dicke
wird der Lochrand 25, wie aus Fig. 14 hervorgeht, zusätzlich gegen das aufgeweitete
Freiende 42 des Hohlschaftes 40 unter Bildung einer Formschlußverbindung gedrückt.
Diese Formschlußverbindung zwischen dem aufgeweiteten Freiende 42, das wirkungsmäßig dem vorgenannten Ringvorsprung 15 einer Schraube entspricht, und
dem Lochrand 25 bewirkt auch hier eine Verbesserung der Wasserdichtigkeit und eine
Erhöhung der Gesamtfestigkeit der Fügeverbindung.
Claims (15)
- [U:\AN\eei037BDOC)- 14-Ansprüche1, Verbundteil aus einem Flachmaterial - nachstehend „Blech (9)" genannt -und einem in das Blech eingepreßten Einpreßteil (1,38) etwa in Form eines Bolzens, einer Schraube (1) o. eines Innengewindeträgers,- wobei das Einpreßteil (1,38) um eine gemeinsame Längsachse (2) angeordnet- ein Kopfteil (3,39) größerer Breite, insbesondere größeren Durchmessers mit einer zur Längsachse (2) im wesentlichen radialen Auflagefläche (4),- ein einseitig in Achsrichtung über die Auflagefläche (4) hinausstehendes, zur Längsachse (2) konzentrisches Schaftteil (5,36,40) kleineren Durchmessers, -- im Übergangsbereich zwischen Kopfteil (3,39) und Schaftteil (5,36,40) eine zur Längsachse (2) konzentrische und im wesentlichen radial nach außen offene Einschnürung als Ringraum für die Aufnahme des Blechmaterials sowie
is -- über den Kopfumfang verteilt aus der Auflagefläche (4) vorstehendeFormsprünge (8) als Verdrehsicherung gegenüber dem Blech (9) aufweist,- wobei das Blech im Einpreß-Ausgangszustand zur Aufnahme des Schaftteils (5,36,40) des Einpreßteils (1,38) mit einer Lochung versehen ist, -- deren Durchmesser einen zum Durchführen des Schaftteiles (5,36,40) ausreichenden Innendurchmesser aufweist und- deren Rand aus der Blechebene in Richtung auf das Kopfteil (3,39) aufgebogen ist, und die- zu einem so weit über die Blechoberfläche hinausstehenden Halskragen (22) aufgebogen ist, daß durch den Halskragen (22) im Durchmesserbereich des Lochrandes eine solche Anhäufung an Blechmaterial entsteht, daß bei eingepreßtem Einpreßteii der Ringraum (6,37) zwischen Kopfteil (3,39) und Schaftteil (5,36,40) infolge Rückverformung des Halskragens (22) und Verringerung des Lochdurchmessers (28) mit Blechmaterial gefüllt ist,dadurch gekennzeichnet,* · fr« ·♦ ·-15-daß das Einpreßteil (1,38) derart in das Blech eingepreßt ist, daß seine Auflagefläche (4) fest an der Blechoberfläche anliegt und nur die Formvorsprünge (8) in das Blechmaterial hineinragen. - 2. Verbundteii nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß im Einpreß-Ausgangszustand der Lochrand (25) des aufgebogenen Halskragens in eine etwa radiale Richtung zur Längsachse (2) einwärts gebogen ist.
- 3. Verbundteil nach Anspruch 1 oder 2,gekennzeichnet durcheinen solchen Lochdurchmesser (28), daß das Einpreßteil abriebfrei in das Loch (24) einsetzbar ist.
- 4. Einpreßteil insbesondere für ein Verbundteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3 inForm einer Schraube (1) oder eines Kopfboizens,dadurch gekennzeichnet,daß zur Bildung eines Ringvorsprunges (15) als schaftseitige Flanke des Ringraumes (6) benachbart zu diesem eine zur Längsachse (2) konzentrische Ringnut (17) in das Schaftteil (5) eingewalzt ist.
- 5. Einpreßteil nach Anspruch 4 zur Bildung einer Schraube (1),dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Ringnut (17) zur Bildung eines Gewindeauslaufes kleiner ist als der Gewindekerndurchmesser eines aufzuschraubenden Innengewindeträgers.
- 6. Einpreßteil nach einem der Ansprüche 4 oder 5,gekennzeichnet durch eine U-förmige Querschnittsform der Ringnut (17).(N:\AN\961037B.DOC)-16-•
- 7. Einpreßteil nach einem der Ansprüche 4 bis 6,dadurch gekennzeichnet,daß die Mittel- oder Symmetrieachse (23) der U-Schenkel rechtwinklig zur Längsachse (2) verläuft.
- 8. Einpreßteil für ein Verbundteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in Form einerSchraube,dadurch gekennzeichnet, daß ihr Kopfteil (3) auf der ihrem Gewinde (12) abgewandten Seite einen zusätzlichen, stummelartigen Schaftteil (36) als Träger des Ringraumes (37) aufweist.
- 9. Einpreßteil nach einem der Ansprüche 4 bis 8,dadurch gekennzeichnet,is daß sich der Ringraum (6,37) über die von der Kopfauflagefiäche (4) aufgespannteMantelfläche hinaus teilweise in den Kopfteil (3,39) hinein erstreckt.
- 10. Einpreßteil nach einem der Ansprüche 4 bis 9,dadurch gekennzeichnet,daß der Ringraum (6,37) die Querschnittsform etwa einer Rille mit ausgerundetem Rillenboden aufweist.
- 11. Einpreßteil nach Anspruch 10,dadurch gekennzeichnet,daß die Mittel- oder Symmetrieachse (11) der Rillenform einen rechten oder einen leicht spitzen, zum Kopfteil hin konvergierenden Winkel (&agr;) mit der Längsachse (2) bildet.
- 12. Einpreßteil nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel- oder Symmetrieachse (11) eine Gerade ist.-
- 13. Einpreßteil nach einem der Ansprüche 4 bis 12,dadurch gekennzeichnet,daß die Formvorsprünge (8) in gleichen Umfangsabständen verteilt angeordnet sind.
- 14. Einpreßteil nach Anspruch 13,gekennzeichnet durcheine Wulstform der Formvorsprünge (8) mit etwa radiai zur Längsachse (2) verlaufenden Wulstrichtungen und im wesentlichen parallel zur Längsachse (2) verlaufenden Flanken.
- 15. Einpreßteil nach einem der Ansprüche 4 bis 14,dadurch gekennzeichnet,is daß das Schaftteil (5,36,40) einen in Radialrichtung vorspringenden, im Querschnittetwa keilförmig spitz zulaufenden Ringvorsprung (15) aufweist, dessen kopfseitige Flanke (16) im wesentlichen die schaftseitige Flanke des Ringraums (6) bildet.
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