DE10020086A1 - Blechmutter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Blechmutter mit einer gelochten Metallplatte und einem aus der Metallplatte herausgedrückten Höcker, dessen von der Metallplatte abgewandtes Ende einen Gewindegang bildet. DOLLAR A Zur Erhöhung der Auszugfestigkeit der Blechmutter ist zwischen einem Anfang eines Gewindeganges und einem Ende des Gewindeganges ein sich vom Lochrand nach außen erstreckender Freistich ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Blechmutter mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 26 20 481 ist eine derartige Blechmutter bekannt, die eine gelochte Metallplatte sowie einen aus der Metallplatte herausgedrückten Höcker aufweist, dessen von der Metallplatte abgewandtes Ende einen Gewindegang bildet. Die Metallplatte einer solchen Blechmutter ist üblicherweise U-förmig gebogen, wodurch zwei nebeneinander verlaufende Schenkel ausgebildet werden, von denen der eine den Höcker aufweist, während der andere eine Durchgangsöffnung besitzt. Die so gebildete Blechmutter wird zum Befestigen von Anschraubteilen an einem relativ dünnwandigen Bauteil, z. B. Metallblech, verwendet. Die U-förmige Blechmutter ermöglicht dabei ein selbsthaltendes Aufstecken auf einen Rand des dünnwandigen Bauteils.

Bei der bekannten Blechmutter ist der mittlere Durchmesser der Öffnung des Gewindeganges etwa 5% kleiner als der jeweilige Kerndurchmesser einer zugehörigen Befestigungsschraube, wobei außerdem im Gewindegang mehrere über den Umfang gleichmäßig verteilte, scharfe Einschritte angeordnet sind. Durch diese Maßnahme wirkt der Gewindegang der so gebildeten Blechmutter selbstsichernd und verhindert ein selbsttätiges Zurückdrehen der Schraube.

Die Zugfestigkeit einer solchen Blechmutter, also deren Stabilität bezüglich einer in Auszugsrichtung an einer darin eingeschraubten Blechschraube angreifenden Zugkraft, ist relativ begrenzt. Wenn höhere restigkeitswerte für eine Schraubverbindung zwischen einem Bauteil und einem Blechteil erzielt werden sollen, wird am Blechteil eine Maschinenmutter angeschraubt, die mit einer Maschinenschraube zusammenwirkt. Eine derartige Vorgehensweise ist jedoch vergleichweise aufwendig. Darüber hinaus kommen derartige Blechmuttern regelmäßig in der Serienfertigung, z. B. in der Automobilindustrie, in großen Stückzahlen zur Anwendung. Beispielsweise werden pro Personenkraftwagen zehn solche Blechmuttern benötigt, um die Türgriffe an den Innenseiten der Fahrzeugtüren zu befestigen. Es besteht daher ein dringender Bedarf für eine preiswerte Schraubverbindung.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine Blechschraube der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, daß damit höhere Auszugskräfte erreicht werden.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch eine Blechmutter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch einen Freistich, der zwischen einem Anfang des Gewindegangs und einem Ende des Gewindegangs ausgebildet ist und der sich vom Lochrand nach außen erstreckt, wird in Umfangsrichtung ein Abstand zwischen dem Anfang und dem Ende des Gewindeganges ausgebildet. Beim Festziehen einer mit der Blechmutter verschraubten Blechschraube wird der Lochrand in Auszugsrichtung der Schraube gebogen, wobei der Lochrand gleichzeitig radial nach innen gebogen wird und sich entlang seines gesamten Umfanges gleichmäßig an einem Schaft der Blechschraube anlegen kann. Der Freistich ermöglicht dabei die dazu erforderliche gleichmäßige Durchmesserreduzierung der Gewindeöffnung, wobei sich Anfang und Ende des Gewindeganges, die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind, gegenseitig nicht behindern.

Da der Gewindegang der Blechmutter an das Gewinde der zugehörigen Blechschraube angepaßt ist, stützt sich die eingeschraubte Blechschraube über einen ihrer Gewindegänge am Gewindegang der Blechmutter, also an deren Lochrand ab. Da sich der Lochrand bzw. der Gewindegang der Blechmutter gleichmäßig am jeweiligen Gewindegang der Blechschraube abstützen kann, ergibt sich eine symmetrische Kraftübertragung zwischen Schraube und Mutter, wodurch besonders hohe Auszugskräfte erzielt werden.

Darüber hinaus wird die Festigkeit der Blechmutter durch den Freistich auch dadurch erhöht, daß die Gefahr eines Rissfortsatzes im Freistich im Vergleich zu einem Einschnitt oder Schlitz deutlich reduziert ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann sich der Freistich radial erstrecken, wodurch der Freistich besonders kurz ausgebildet sein kann.

Bei einer anderen Ausführungsform kann der Lochrand bis auf den Freistich geschlossen ausgebildet sein. Bei dieser Ausführungsform können die größten Auszugswerte erreicht werden, da sich eine besonders gleichmäßige Verteilung der Kraftübertragung entlang des Umfanges des Lochrandes ausbilden kann.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine Ansicht von unten auf eine erfindungsgemäße Blechmutter,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf die Blechmutter gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine Ansicht von oben auf die Blechmutter gemäß Fig. 1.

Entsprechend den Fig. 1 bis 3 besteht eine Blechmutter 1 aus einer Metallplatte 2, die entsprechend Fig. 2 U-förmig gebogen ist. Die Metallplatte 2 weist dadurch zwei Schenkel 3 und 4 auf, die über eine Biegekante 5 miteinander verbunden sind. Die Metallplatte 2 ist gelocht, derart, daß in ihrem ersten Schenkel 3 eine Gewindeöffnung 6 und in ihrem zweiten Schenkel 4 eine Durchgangsöffnung 7 ausgebildet ist. Zentrisch zur Gewindeöffnung 6 ist aus dem ersten Schenkel 3 ein Höcker 8 ausgeformt bzw. tiefgezogen oder herausgedrückt, der eine domförmige Gestalt besitzt. Ein von der Metallplatte 2 abgewandtes Ende des Höckers 8 bildet einen Gewindegang 9 mit einem Gewindeanfang 10 und einem Gewindeende 11.

Zwischen dem Gewindeanfang 10 und dem Gewindeende 11 ist ein Freistich 12 ausgebildet, der sich von einem Lochrand 13 der Gewindeöffnung 6, insbesondere radial, nach außen erstreckt. Dieser Freistich 12 wird zweckmäßig gleichzeitig beim Ausstanzen der Gewindeöffnung 6 erzeugt, wobei das dazu verwendete Stanzwerkzeug eine entsprechende Form besitzt. Durch den Freistich 12 sind Anfang 10 und Ende 11 des Gewindeganges 9 in Umfangsrichtung des Lochrandes 13 voneinander beabstandet.

Die Durchtrittsöffnung 7 besitzt einen Durchmesser 14, der etwa gleich groß ist wie ein Durchmesser 15 des Höckers 8 in einem Übergangsbereich zur Metallplatte 2. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Durchmesser 14 der Durchgangsöffnung 7 geringfügig kleiner als der Durchmesser 15 am Fuß des Höckers 8. Zur besseren Darstellbarkeit ist in Fig. 2 ein an die Durchgangsöffnung 7 angrenzender Bereich des zweiten Schenkels 4 geschnitten dargestellt.

Der Höcker 8 ist so geformt, daß sein Innendurchmesser mit zunehmender Entfernung von der Metallplatte 2 abnimmt. Durch diese Maßnahme wird ein Einfädeln einer Blechschraube 16 vereinfacht, so daß die Montage nahezu blind durchgeführt werden kann. Darüber hinaus bewirkt diese kegelige oder konische oder domfömige Ausbildung des Höckers 8 eine hohe Formstabilität für den Höcker 8, so daß relativ große Abstützkräfte vom Gewindegang 9 auf die Metallplatte 2 übertragen werden können.

Der Höcker 8 ist außerdem so geformt, daß er einen von der Metallplatte 2 ausgehenden Abschnitt 17 sowie einen daran anschließenden, dazu geneigten, den Gewindegang 9 aufweisender Endabschnitt 18 besitzt. Die beiden Abschnitte 17 und 18 unterscheiden sich somit durch ihre unterschiedliche Neigung gegenüber einer Vertikalachse 19, die koaxial zur Längsachse der Blechschraube 16 verläuft. Dementsprechend sind die beiden Abschnitte 17 und 18 bezüglich einer diese Vertikalachse 19 enthaltenden Längsebene gegeneinander geneigt, wobei diese Neigung so gewählt ist, daß der Endabschnitt 18 vom Abschnitt 17 weg und zur Vertikalachse 19 hin abgewinkelt ist. Die Abschnittsgrenze zwischen Abschnitt 17 und Endabschnitt 18 ist in den Fig. 2 und 3 durch eine punktierte Linie angedeutet.

Die Neigung zwischen den beiden Abschnitten 17 und 18 besitzt am Anfang 10 des Gewindegangs 9 einen Maximalwert, nimmt dann relativ gleichmäßig bis zum Ende 11 des Gewindeganges 9 ab und besitzt dort dementsprechend einen Minimalwert. Die Neigung des Endabschnittes 18 gegenüber dem Abschnitt 17 kann zumindest im Bereich des Gewindeganganfangs 10 so gewählt sein, daß der Endabschnitt 18 in diesem Bereich parallel zur Metallplatte 2 verläuft. Bemerkenswert ist hierbei außerdem, daß ein vom Lochrand 13 entferntes Ende 25 des Freistichs 12 dort positioniert ist, wo die beiden Abschnitte 17 und 18 aneinandergrenzen (vgl. die Fig. 2 und 3).

Die erfindungsgemäße Blechmutter 1 arbeitet wie folgt:

Gemäß Fig. 2 wird die Blechmutter 1 auf einem Randabschnitt 20 eines Blechteils 21 aufgesteckt und im wesentlichen so positioniert, daß die Gewindeöffnung 6 und die dazu koaxiale Durchgangsöffnung 7 im wesentlichen mit einer Öffnung 22 fluchten, die im Blechbauteil 21 ausgebildet ist. Um das Aufstecken der Blechmutter 1 auf den Randabschnitt 20 zu vereinfachen, ist hier einer der Schenkel 3, 4 an seinem vorausgehenden Ende abgewinkelt, um eine keilförmige Einführöffnung 23 auszubilden. Der Einsteckvorgang ist in Fig. 2 durch einen Doppelpfeil 24 symbolisiert. Im Anschluß daran wird mit der Blechschraube 16 ein hier nicht dargestelltes Bauteil an das Blechbauteil 21 angeschraubt, wobei die Blechschraube 16 zunächst die Durchgangsöffnung 7 im zweiten Schenkel 4 der Blechmutter 1 durchdringt und zwischen den Schenkeln 2 und 4 die Öffnungs 22 im Blechbauteil 21 durchdringt. Durch die sich zuspitzende Form des Höckers 8 findet die Blechschraube 16 den Gewindegang 9, so daß die Verschraubung ausgebildet werden kann. Die Einführrichtung der Blechschraube 16 ist hierbei durch einen Doppelpfeil 27 symbolisiert.

Beim Festziehen der Blechschraube 16 leitet das Gewinde der Blechschraube 16 Zugkräfte in den Gewindegang 9 bzw. in den Lochrand 13 ein, die sich über den Endabschnitt 18 und den Abschnitt 17 am ersten Schenkel 3 und über diesen am Blechbauteil 21 abstützen. Bei einem hinreichenden Anschraubmoment wird der Gewindegang 9 bzw. der Lochrand 13 so stark belastet, daß sich der Endabschnitt 18 zum ersten Schenkel 3 hin biegeverformt.

Bei diesem Umbiegen zum ersten Schenkel 3 hin wird der Lochrand 13 bzw. der Gewindegang 9 zwangsläufig auf die Vertikalachse 19 hingebogen, wodurch der Lochrand 13 mit einem Schaft 26 der Blechschraube 16 in Kontakt kommt. Durch den Freistich 12 im Lochrand 13 wird dabei gewährleistet, daß diese Biegeverformung des Endabschnitts 18 nicht durch Wechselwirkungen zwischen Anfang 10 und Ende 11 des Gewindeganges 9 behindert werden, so daß sich insgesamt eine relativ gleichmäßige Anlage des Lochrandes 13 am Schraubenschaft 26 ausbilden kann. Aufgrund der verbesserten Verformbarkeit des Endabschnitts 18 kann sich der Lochrand 13 gleichmäßig an den Schaft 26 der Blechschraube 16 anschmiegen. Durch diesen gleichmäßigen, im wesentlichen rotationssymmetrischen, spiralförmigen Kontakt können sehr große Kräfte zwischen dem Lochrand 13, also der Blechmutter 1, und der Blechschraube 16 übertragen werden. Versuche haben gezeigt, daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen Blechmutter 1 nunmehr die zugehörige Blechschraube 16 zuerst versagt, indem dort der sich am Lochrand 13 abstützende Gewindeabschnitt wegbricht.

Durch den Freistich 12 wird einerseits die oben beschriebene Verformung ermöglicht, die eine gleichmäßige Abstützung der zwischen Blechmutter 1 und Blechschraube 16 zu übertragenden Kräfte gewährleistet. Andererseits reduziert der Freistich 12 die Gefahr einer Rißbildung aufgrund von Biegeverformungen, so daß die Stabilität der Blechmutter 1 zusätzlich vergrößert wird. Vorzugsweise kann dazu das vom Lochrand 13 abgewandte Ende 25 des Freistichs 12 abgerundet ausgebildet sein.

Durch den Freistich 12 wird außerdem eine verbesserte Durchführung des Gewindes 16 zwischen Gewindeganganfang 10 und Gewindegangende 11 erreicht.

Da der Freistich 12 so bemessen ist, daß er sich quasi ausschließlich im Endabschnitt 18 des Höckers 8 erstreckt, ist die am Höcker 8 auftretende Biegeverformung auf den Endabschnitt 18 begrenzt, so daß die stabile Abstützungswirkung des daran anschließenden Abschnitts 17 vollständig erhalten bleibt.

Bei der Biegeverformung zur Herstellung des Gewindegangs 9 am Endabschnitt 18 des Höckers 8 erfolgt die maximale Verformung zwischen dem Gewindeganganfang 10 und dem Gewindegangende 11. Durch die Ausbildung des Freistichs 12 zwischen Anfang 10 und Ende 11 des Gewindegangs 9 wird die Verformbarkeit des Endabschnitts 18 in diesem Bereich erhöht, wodurch insbesondere die Gefahr einer Rißbildung während des Umformvorgangs reduziert und insgesamt die Herstellbarkeit der Blechmutter 1 vereinfacht wird.

Claims (8)

1. Blechmutter mit einer gelochten Metallplatte (2) und mit einem aus der Metallplatte (2) herausgedrückten Höcker (8), dessen von der Metallplatte (2) abgewandtes Enäe einen Gewindegang (9) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Anfang (10) des Gewindegangs (9) und einem Ende (11) des Gewindegangs (9) ein sich vom Lochrand (13) nach außen erstreckender Freistich (12) ausgebildet ist.

2. Blechmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Freistich (12) radial erstreckt.

3. Blechmutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lochrand (13) bis auf den Freistich (12) geschlossen ist.

4. Blechmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Lochrand (13) entferntes Ende (25) des Freistichs (12) abgerundet ausgebildet ist.

5. Blechmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Höcker (8) einen den Gewindegang (9) aufweisenden Endabschnitt (18) besitzt, der sich bezüglich eines Längsschnitts durch den Höcker (8) relativ zu einem daran anschließenden und von der Metallplatte (2) ausgehenden Abschnitt (17) geneigt erstreckt.

6. Blechmutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung zwischen Endabschnitt (18) und Abschnitt (17) von einem Maximalwert am Gewindeganganfang (10) entlang des Gewindegangs (9) bis zu einem Minimalwert am Gewindegangende (11) abnimmt.

7. Blechmutter nach Anspruch 5 oder 6, durch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (18) zumindest im Bereich des Gewindeganganfangs (10) im wesentlichen in einer Ebene liegt, die parallel zur Metallplatte (2) verläuft.

8. Blechmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte (2) im wesentlichen U-förmig gebogen ist, wodurch zwei nebeneinander verlaufende Schenkel (3, 4) ausgebildet sind, wobei der eine Schenkel (3) den Höcker (8) aufweist und der andere Schenkel (4) eine Durchtrittsöffnung (7) besitzt, deren Durchmesser (14) etwa so groß wie der Durchmesser (15) des Höckers (8) im Übergangsbereich zur Metallplatte (2).