DE2656232A1

DE2656232A1 - Mutter-blech-verbindung

Info

Publication number: DE2656232A1
Application number: DE19762656232
Authority: DE
Inventors: James A Jack
Original assignee: COLD FASTENERS Inc
Current assignee: COLD FASTENERS Inc
Priority date: 1975-12-15
Filing date: 1976-12-11
Publication date: 1977-06-16
Also published as: IT1074219B; SE427298B; FR2335724B2; US4018257A; CA1053552A; AU512664B2; FR2335724A2; SE7613701L; AU2034976A; JPS5293863A; GB1567630A

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN - KRAMER ZWIRNER · HIRSCH

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Postadresse München: Palentconsult 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Postadresse Wiesbaden: Patentconsult A2 Wiesbaden Sonnenberger Straße 43 Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Cold Fasteners, Inc.
Shepherd Street East
Windsor, Ontario, Kanada

Mutter-Blech-Verbindung

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Mutter-Blech-Verbindung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und als Zusatz zu Patent (P 24 22 919.4).

In Automobilen und dergleichen werden vielfach angeschweißte Muttern und mittels Durchstoßen des Blechs geschaffene Muttern zur Befestigung von Schraubbolzen und dergleichen am Blech verwendet.

Es ist auch bereits eine Mutter-Blech-Verbindung mit einer selbstbördelnden Mutter vorgeschlagen worden, die einen rohrförmigen Körper besitzt, welcher an einem Ende einen seitlich vorstehenden Flansch aufweist und mit einer durchgehenden Öffnung versehen ist, die zwei Teile mit unterschiedlichem Durchmesser aufweist und der erste Teil mit Gewinde und der zweite Teil mit einem Bördelflansch versehen ist. An dem Rand des Körpers in der Nähe des Flansches sind mehrere im Abstand voneinander angeordnete Zähne, Zacken oder Rippen vorgesehen. Wenn

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München: Kramc-r · Dr.Woser · Hirsch — Wiesbaden. B'imbach · Dr. Bergen · Zwirner

die Mutter mit ihrer Öffnung zu einer Bohrung im Blech fluchtend ausgerichtet und in das Blech gepresst wird, wird die Randzone der Bohrung im Blech in axialer Richtung verformt und bildet eine Art Rohrstutzen, wonach der Bördelflansch seitlich ausgeweitet wird und den Rohrstutzen übergreift, wodurch eine feste Verbindung zwischen der Mutter und dem Blech geschaffen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schraubverbindung mit selbstbördelnder Mutter nach dem Hauptpatent (P 24 22 919.4) dahingehend zu verbessern, daß eine hohe Festigkeit auch mit wenig Metall erzielt wird, daß ein ausgezeichnetes Widerstands-Drehmoment verfügbar ist, daß die Mutter leicht angebracht werden kann und dann eine richtige Lage zu dem Blech einnimmt, und daß die gleiche Mutter für verschiedene Blechstärken verwendbar ist.

Gemäß Erfindung ist der Umfangsabstand, die Breite und Dicke sowie die Länge der Rippen so gewählt, daß das Blechmaterial bei den Rippen nach außen verformt wird, während das Blechmaterial zwischen den Rippen im wesentlichen in dem zuvor verformten Zustand als Rohrstutzen verbleibt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Mutter, teilweise geschnitten;
Fig. 2 eine Ansicht von unten;

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Fig. 3 eine Ansicht von oben;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Befestigungsvorrichtung für die Mutter im Blech;

Fig. 5 Blech, Muter und Befestigungsvorrichtung in einer weiter fortgeschrittenen Betriebslage;

Fig. 6 die gleichen Teile wie Fig. 5, jedoch in noch weiter fortgeschrittener Verformungslage;

Fig. 7 eine Ansicht ähnlich Fig. 6 mit den Teilen nach Vollendung der Befestigung der Mutter;

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 in Fig. 7; und

Fig. 9 einen vertikalen Schnitt durch die Befestigungsvorrichtung der Mutter an dem Blech.

In Fig. 1 bis 4 ist die Muter 10 gemäß Erfindung dargestellt und weist einen rohrförmigen zylindrischen Körper 11 mit einem kreisförmigen Flansch 13 auf, der sich an einem Ende nach außen erstreckt. Die Öffnung in dem zylindrischen Körper 11 ist im oberen Teil mit Gewinde 13 versehen und im unteren Teil als Bördelflansch 14 mit einem größeren inneren Durchmesser ausgebildet. Am Außenumfang des zylindrischen Körpers 11 in der Nähe des Flansches 12 sind mehrere im Abstand voneinander angeordnete Zähne oder Rippen 16 vorgesehen, die im Querschnitt U-förmig erscheinen und ein sich verjüngendes unteres Ende 17 aufweisen. Die Breite jeder Rippe 16 übersteigt ihre Dicke. Der Umfangsabstand der Rippen 16 ist so gewählt, daß der Zwischenraum der Rippen einige Male größer als die Breite der Rippen 16 ist.

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Die Seiten 18 der Rippen 16 sind geneigt, d.h., schräg zu radialen Ebenen ausgebildet, während die Scheitelflächen 19 eben sind. Die innere Oberfläche 20 des Bördelflansches 14 ist, gesehen vom äußeren Ende aus, konisch leicht nach innen geneigt und geht über einen gewölbten Flächenteil 21 in den Gewindeabschnitt 13 über. Die Enden der Rippen 16 und des Gewindeabschnittes liegen sich etwa gegenüber. Der Randflansch 12 ist dünner als die Länge der Rippen 16. Auf der Innenseite ist das freie Ende 22 des Bördelflansches 14 abgerundet.

Die Vorrichtung zur Herstellung der Mutter-Blech-Verbindung ist in Fig. 9 dargestellt. Ein Gehäuseteil 25 dient zur einstellbaren Aufnahme eines Führungskörpers 26, der sich durch eine Bohrung 27 des Gehäuseteils 25 erstreckt und in dieser Bohrung mittels Anschlagmuttern 28; 29 in richtiger vertikaler Lage festgelegt werden kann, indem diese Anschlagmuttern 28, 29 sich auf der Ober- bzw, Unterseite des Gehäuseteils 25 abstützen.

Am oberen Ende des Führungskörpers 26 ist eine rohrförmige Matrize 30 mittels einer Madenschraube 31 befestigt und weist eine zylindrische Öffnung 32 sowie am oberen Ende eine Fläche

33 im rechten Winkel zur Achse der Öffnung 32 auf. Am oberen Ende der Öffnung 32 ist eine ringförmige Aussparung mit Stufe

34 vorgesehen, die von einem Bohrungsteil 35 größeren Durchmessers ausgeht.

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In der Öffnung 52 ist ein Matrizenstempel 36 als zweites Matrizenelement geführt und weist den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 32 auf₀ Das obere Ende des Matrisenstempels 56 Igt als Such- oder Führungsstift 37 reduzierten Durchmessers ausgebildet. Der Suchstift 37 geht in einer Übergangszone 38 in den mittleren Teil des Matrizenstempels 36 über, und weist einen konischen Bereich 39 (Fig. 5 bis 7) sowie einen gekrümmten Bereich 40 auf. Eine Feder 41 drängt den Matrizenstempel 36 bis zur Anlage an einer Schulter 42 des Gehäuseteils 25 nach oben, und zu diesem Zweck weist der Matrizenstempel einen Bund 43 auf. Der Bund 43 weist zur Aufnahme der Feder 41 eine Bohrung auf, und die Feder wird durch Einschrauben eines Federwiderlagers 44 in dem Führungskörper 26 gespannt.

Ein Druckglied 45 ist in Richtung auf den Matrizenstempel 36 zu und von diesem weg verschiebbar und an der als Widerlager für den Randflansch 12 der Mutter 10 ausgebildeten Unterseite 46 ist eine Bohrung 47 zur Aufnahme des Suchstiftes 37 vorgesehen.

Die Betriebsweise der Vorrichtung zur Verankerung der Mutter im Blech S geht aus den Fig. 4 bis 7 hervor. Das Blech S wird mit einer Bohrung 48 über dem Suchstift 37 plaziert und eine Mutter 10 über den Stift 37 gesteckt, so daß das untere Ende auf dem Blech aufliegt (Fig. 4). Das Druckglied 45 wird dann in einer kontinuierlichen Bewegung abgesenkt. Bei der in Fig.

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dargestellten Ausgangslage liegt also das untere Ende der Mutter 10 auf dem Rand der Bohrung 48 auf, welcher die Stützfläche 33 der Matrize 30 überkragt. Die Verschiebung des Druckgliedes 45 führt zur Verformung des Bleches im Randbereich und schließlich zur Bildung des Rohrstutzens T, wobei die Mutter 10 im Übergangsbereich 38 auf den Matrizenstempel 36 auftrifft (Fig. 5).

Bei der fortgesetzten Verschiebung des Druckgliedes 45 v/eicht der ^trizenstempel 36 gegen die Kraft der Feder 41 zurück und die Mutter 10 wird weiter in Axialrichtung verschoben, wobei die Rippen 17 in den Rohrstutzen T eindringen (Fig. 6). Die Feder 41 ist so steif gewählt, daß bei der erreichten Zusammenpressung der Bördelflansch 14 entlang der Flächen 39, 40 des Übergangsbereichs 38 nach außen umgebördelt wird, und das freie Ende des RohrStutzens T umgreift. Bei diesem Verformungsvorgang dringt die Mutter 10 soweit in den Rohrstutzen T hinein, bis die Oberseite bündig mit der Oberseite des Bleches S ist (Fig. 7). Das Druckglied 45 kommt dabei in Auflage an die Oberfläche des Bleches S und klemmt dieses gegen die Oberfläche 33 der Matrize 30.

Wenn schließlich das Druckglied 45 zurückgezogen wird, wirkt der Matrizenstempel 36 infolge der zusammengepressten Feder 41 als Auswerfer, d.h., es erfolgt eine Trennung des Werkzeugs von der Mutter-Blech-Verbindung.

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Die erhaltene Mutter-Blech-Verbindung enthält auf der Oberseite des Bleches S ein ebenes Stück_? ein Rohrstück 50 und einen ringförmigen Verbindungsbereicli 51. Die untere Kante des Randflansches 12 ist in dem ringförmigen Bereich 51 eingedrungen, und das gleiche gilt bezüglich der Rippen 16, die an den Stellen 51a in diesen Bereich eingedrungen sind. Dagegen verbleibt der ringförmige Bereich 51 in seinem geometrischen Ausgangszustand in den Zwischenbereichsstücken 51b zwischen den Rippen 16. Diese "ungestörten" Teile liegen in der Nähe des Rippengrundes zwischen den Rippen 16.

Die erhaltene Mutter-Blech-Verbindung liefert eine starke und drehmomentfeste Verankerung zwischen der Mutter und der Blechplatte ,

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Claims

BLUIVIBACH · WESER ■ BERGEN · KRAMER ZWIRNER - HIRSCH PATENTANWÄLTE iN MÜNCHEN UND WIESBADEN Postadresse München: Palenlconsull 8 München 60 Radeckestraße 43 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-?12313 Postadresse Wiesbaden. Palemtonsult 62 Wiesbaden Sonnenberger Siraße 43 Telefon (06121) 562943/561996 Telex Ü4-186237 Cold Fasteners, Inc. Shepherd Street East Windsor, Ontario, Kanada P a t e η ta η Sprüche

1. Mutter-Blech-Verbindung, deren Mutter folgende Ausbildung hat:

ein rohrförmiger Körper weist einen sich seitlich erstreckenden Ringflansch am einen End.e und eine Durchgangsbohrung auf;

der Flansch weist eine im wesentlichen ebene äußere Oberfläche auf, die mit dem Ende des Körpers zusammenfällt; die Durchgangsbohrung weist zwei Teilstücke von unterschiedlichem Querschnitt auf;

das erste Teilstück der Öffnung nahe dem Flansch ist als Gewindeabschnitt ausgebildet;

das zweite Teilstück ist als Bördelflansch mit einem freien Ende entgegengesetzt zum ersten Teilstück ausgebildet und der äußere Rand des freien Endes des Bördelflansches ist mit einem gegebenen Radius gekrümmt und geht glatt in die zylindrische äußere Oberfläche über; ' am zylindrischen Außenumfang des Körpers in der Nähe des Flansches sind mehrere im Umfangsabstand voneinander angeordnete Rippen in Längsrichtung des Körpers angeordnet und die Länge d>r.e Rippen -entspricht irn v;esentlichen der axialen Länge dos ersten Teilstücks des Körpers, die Dicke den 7 09824/0394

München: 'C-BnI"; · Dr. Woser ; Hirsch — Wiesbaden: 'jlurnDach · Dr. Bergen · Zwirner

ORIGINAL INSPECTED

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Flansches ist geringer als die Länge der Rippen und Jede. :_: Rippe ist im Querschnitt im wesentlichen U-förmig,, der Umfangsabstand zwischen den Rippen ist einige Male größer als ihre Breite, so daß ein Teil des zylindrischen Außen-/ umfangs des Körpers zwischen benachbarten Rippen liegt, jede Rippe erstreckt sich von dem Flansch zum zweiten Teilstück und bildet ein freies Ende;

die radiale Dicke des zweiten Teilstücks des Körpers ist im wesentlichen konstant und so gewählt, daß wenn die Mutter auf ein Blech mit einer Bohrung fluchtend zu der Bohrung der Mutter gelegt wird und die Mutter gegen das Blech gepresst wird, das Blech am Rand der Bohrung axial von dem . zweiten Teilstück des Körpers verformt wird und ein rohrförmiges Teil bildet, und wenn danach eine axiale Kraft ■ auf das freie Ende des Bördelflansches aufgebracht wird, dieser seitlich nach außen über das rohrförmige Teil des Bleches verformt wird;
gekennzeichnet durch:

die Innenoberfläche (20) des zweiten Teilstücks bzw. Bördelflansches (14) verjüngt sich gleichmäßig nach innen in Richtung auf das erste Teilstück bzw* den Gewindeabschnitt (13), und zwar im wesentlichen entlang der gesamten axialen Länge des Bördelflansches, der Innenrand des freien Endes (22) ist mit geringerem Radius als der äußere Rand gekrümmt und geht glatt in die konische Innenoberfläche (20) des Bördelflansches (14) über;

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die Breite jeder Rippe (16) übersteigt die jeweilige Dicke (Fig. 2)ί

das freie Ende (17) jeder Rippe verjüngt sich keilförmig,

2. Mutter-Blech-rVerbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plansch (12) einen kreisförmigen Rand aufweist.

3. Mutter-Blech-Verbindung mit einer Blechplatte, die ein rohrförmiges Teilstück infolge der Axialbewegung des rohrförmigen Körpers der Mutter axial zu einer Bohrung in der Metallplatte aufweist, mit einem Bördelflansch der Nut, der seitlich nach außen über das rohrförmige Teil der Blechplatte deformiert ist, wobei der Flansch der Mutter im oberen Teilbereich des rohrförmigen Teils eingedrungen ist und die Oberfläche der Mutter mit der Oberfläche der Platte fluchtet, nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenbereich (51) des rohrförmigen Teils im Bereich der Rippe (16) radial nach außen deformiert ist, der Bereich zwischen den Rippen jedoch ohne Deformation verbleibt.

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