DE102006011643A1 - Fastening part e.g. weld stud, for arch welding on e.g. thin metal sheet, has flange section with projection, which extends out within ring flange in joining direction from base section - Google Patents

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Abstract

The fastening part has a flange section (14) to be joined on a work piece (26), and an attachment section, which is connected with the flange section. The flange section includes a base section (12) and a ring flange (22) having a ring shaped front surface (30). The flange section includes a projection, which extends out within the ring flange in a joining direction from the base section, where the projection is arranged centrally within the ring flange.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungselement zum Fügen auf ein Werkstück, insbesondere unter Erwärmung des Werkstückes, mit einem auf das Werkstück zu fügenden Flanschabschnitt und mit einem mit dem Flanschabschnitt verbundenen Befestigungsabschnitt, wobei der Flanschabschnitt einen Grundabschnitt und einen sich hiervon erstreckenden Ringflansch mit einer ringförmigen Stirnfläche aufweist, die auf das Werkstück zu fügen ist.The The present invention relates to a fastener for joining a workpiece, especially under warming of the workpiece, with one on the workpiece to be joined Flange portion and with a connected to the flange portion Attachment portion, wherein the flange portion has a base portion and having an annular flange extending therefrom with an annular end face, the on the workpiece to add is.

Ein derartiges Befestigungselement ist bspw. aus den Dokumenten DE 101 31 510 A1 oder US 6,818,851 B2 bekannt.Such a fastener is, for example. From the documents DE 101 31 510 A1 or US 6,818,851 B2 known.

Befestigungselemente der gattungsgemäßen Art eignen sich insbesondere zum sogenannten Kurzzeit-Lichtbogenschweißen (im Folgenden kurz Bolzenschweißen). Die Befestigungselemente werden in diesem Zusammenhang auch als Schweißbolzen bezeichnet.fasteners of the generic type are particularly suitable for so-called short-time arc welding (in Hereafter short stud welding). The fasteners are in this context as welding studs designated.

Herkömmliche Schweißbolzen weisen einen Befestigungsabschnitt und einen Flanschabschnitt auf, wobei der Befestigungsabschnitt bspw. als Gewinde-Schaft oder Tannenbaum-Schaft ausgebildet sein kann. Der Flanschabschnitt hat im Wesentlichen die Form einer vergrößerten Scheibe. In an sich bekannter Weise wird beim Bolzenschweißen zwischen dem Flanschabschnitt und einem Werkstück ein Lichtbogen erzeugt (bspw. im Hubzündungsverfahren wird der Lichtbogen gezogen). Nachdem die einander gegenüberliegenden Flächen angeschmolzen sind, wird der Bolzen auf das Werkstück abgesenkt, der Lichtbogen erlischt und der hierzu verwendete Schweißstrom wird abgeschaltet. Die Schmelzen vermischen sich und erstarren, wodurch der Schweißbolzen starr an das Werkstück gefügt wird. Der Befestigungsabschnitt des Schweißbolzens kann dann zur Befestigung von Bauteilen an dem Werkstück dienen. Bspw. im Automobilbau dienen Schweißbolzen der beschriebenen Art zur Befestigung von Verkleidungen, Leitungen und Ähnlichem. Hierbei ist es auch möglich, dass Kunststoff-Clips an dem Befestigungsabschnitt befestigt werden.conventional welding studs have a fastening section and a flange section, wherein the attachment portion, for example, as a threaded stem or Christmas tree shaft can be trained. The flange portion essentially has the Shape of an enlarged disc. In a conventional manner is used in stud welding between the Flange portion and a workpiece generates an arc (eg. in the Hubzündungsverfahren the arc is pulled). After the opposite surfaces are melted, the bolt is lowered onto the workpiece, the Arc extinguishes and the welding current used for this purpose off. The melts mix and solidify, causing the welding bolt rigidly to the workpiece together becomes. The attachment portion of the weld stud can then be used for attachment of components on the workpiece serve. For example. used in automotive welding studs of the type described for fixing cladding, pipes and the like. in this connection it is also possible that plastic clips are attached to the mounting portion.

Heim Bolzenschweißen auf dünne Werkstücke wie dünne Bleche hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Stirnseite des Flanschabschnittes möglichst klein ausgebildet ist. Daher werden hierbei vorzugsweise gattungsgemäße Ringflanschbolzen ver wendet. Diese bieten den Vorteil, dass auf Grund der kleineren Stirnfläche des Ringflansches weniger Energie zum Aufschmelzen der Werkstoffe notwendig ist. Daher kann ein „Durchbrennen" des dünnen Werkstückes leichter vermieden werden.home stud welding on thin workpieces like thin ones Sheets it has been found to be advantageous when the front side the flange as possible is small. Therefore, in this case are preferably generic Ringflanschbolzen ver used. These offer the advantage that due to the smaller face the ring flange requires less energy to melt the materials is. Therefore, a "burn through" of the thin workpiece can be easier be avoided.

Bei Bolzenschweißprozessen dieser Art wird bevorzugt eine magnetische Lichtbogenablenkung verwendet, derart, dass der Lichtbogen durch magnetische Ablenkung um die ringförmige Stirnfläche herum rotiert.at Stud welding processes This type is preferably a magnetic arc deflection used such that the arc is surrounded by magnetic deflection around the annular face rotates.

Während die Festigkeit von Schweißverbindungen, die mittels gattungsgemäßer Ringflanschbolzen unter magnetischer Lichtbogenablenkung hergestellt sind, in der Regel zufriedenstellend ist, ist die Optik der erzielten Oberflächen manchmal weniger zufriedenstellend.While the Strength of welded joints, by means of generic Ringflanschbolzen are made under magnetic arc deflection, in the Usually satisfactory, the appearance of the surfaces achieved is sometimes less satisfactory.

Es ist vor dem obigen Hintergrund die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Befestigungselement zum Fügen auf ein Werkstück anzugeben.It is the object of the present invention against the above background to provide an improved fastener for joining to a workpiece.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Befestigungselement dadurch gelöst, dass der Flanschabschnitt wenigstens einen Vorsprung aufweist, der sich innerhalb des Ringflansches in Fügerichtung von dem Grundabschnitt aus erstreckt.These Task is characterized in the aforementioned fastener solved, in that the flange section has at least one projection which within the annular flange in the joining direction of the base section extends out.

Vorteilhafterweise kann mit dem erfindungsgemäßen Befestigungselement erreicht werden, dass sich das Werkstück nach dem Fügevorgang gegen den Vorsprung abstützt. Vorzugsweise kann daher verhindert werden, dass sich das Werkstück nach Innen in den Hohlraum innerhalb des Ringflansches einzieht. Daher kann die Oberflächenqualität verbessert werden, vorzugsweise insbesonde re auf der dem Befestigungselement gegenüberliegenden Seite des Werkstückes.advantageously, can with the fastener of the invention be achieved, that the workpiece after the joining process is supported against the projection. Preferably, therefore, it can be prevented that the workpiece to the inside feeds into the cavity within the annular flange. Therefore, can improves the surface quality be, preferably insbesonde re on the fastener opposite Side of the workpiece.

Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.The Task is thus completely solved.

Es versteht sich, dass der Flanschabschnitt und der Befestigungsabschnitt vorzugsweise einstückig miteinander verbunden sind. Ferner erstreckt sich auch der Ringflansch vorzugsweise in Fügerichtung, also im Wesentlichen parallel zu dem Vorsprung.It is understood that the flange portion and the attachment portion preferably in one piece connected to each other. Furthermore, the annular flange also extends preferably in joining direction, that is, essentially parallel to the projection.

Vorzugsweise ist der Ringflansch, wie im Stand der Technik bekannt, in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet. Unter einem Ringflansch soll jedoch im vorliegenden Zusammenhang auch verstanden werden, wenn ein Mehrzahl von bspw. drei oder mehr einzelnen Abschnitten in einer Ringanordnung von dem Grundabschnitt vorstehen.Preferably is the annular flange, as known in the art, in the circumferential direction continuously educated. Under a ring flange, however, in the present Context also be understood when a plurality of, for example, three or more individual sections in a ring arrangement from the base section protrude.

Obgleich es bevorzugt ist, wenn das Befestigungselement im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist, sind auch hiervon abweichende Formen denkbar, bspw. eine Polygonform des Ringabschnittes, eine nicht-axiale Ausrichtung des Befestigungsabschnittes etc.Although it is preferred if the fastening element is substantially rotationally symmetrical is formed, deviating forms are also conceivable, for example. a polygon shape of the ring portion, a non-axial orientation the attachment section etc.

Von besonderem Vorzug ist es, wenn ein einzelner Vorsprung innerhalb des Ringflansches zentral angeordnet ist.Of particular advantage is when a single projection within the annular flange zen is arranged.

Zum einen ist ein solches Befestigungselement vergleichsweise einfach herzustellen. Zum anderen kann durch einen zentralen Vorsprung besonders effizient verhindert werden, dass sich ein dünnes Werkstück in den Innenraum des Ringflansches (die Kavi tät) aufgrund von Verzug nach Innen einzieht. Denn das größte Maß eines solchen Einzuges würde ansonsten gleichfalls zentral vorliegen.To the such a fastener is comparatively simple manufacture. On the other hand, by a central projection especially efficiently prevents a thin workpiece in the interior of the annular flange (the Cavity) retracts due to distortion inside. Because the biggest measure of a such entry would otherwise also centrally available.

Alternativ ist es jedoch auch denkbar, dass eine Mehrzahl von Vorsprüngen vorgesehen ist, die bspw. gleichmäßig innerhalb des Ringflansches verteilt angeordnet sein können.alternative However, it is also conceivable that a plurality of projections provided is, for example, evenly within can be arranged distributed the annular flange.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Vorsprung kürzer als der Ringflansch.According to one another preferred embodiment the lead is shorter as the ring flange.

Durch diese Maßnahme kann verhindert werden, dass sich ein Lichtbogen zwischen dem Werkstück und dem Vorsprung bildet. Somit kann auch verhindert werden, dass die Spitze des Vorsprunges und/oder der gegenüberliegende Abschnitt des Werkstückes anschmelzen. Somit kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform auch verhindert werden, dass sich eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Vorsprung und dem Werkstück bildet.By This measure can prevent an arc between the workpiece and the Projection forms. Thus it can also be prevented that the tip melt the projection and / or the opposite portion of the workpiece. Thus, according to a preferred embodiment also prevents a cohesive connection between the Projection and the workpiece forms.

Bei einer alternativen bevorzugten Ausführungsform kann jedoch genau dies auch erwünscht sein.at however, an alternative preferred embodiment may be accurate this also be desired.

Sofern eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Spitze des Vorsprunges und dem Werkstück nicht eingerichtet sein soll, ist es bevorzugt, wenn bei Anwendung des Bolzenschweißens das sogenannte Hubzündungsverfahren verwendet wird. Hierbei kann der Lichtbogen gezielt zwischen dem Werkstück und dem Ringflansch eingerichtet werden, wobei aufgrund des kürzeren Vorsprunges zwischen dem Vorsprung und dem Werkstück kein Lichtbogen gezogen wird.Provided a cohesive Connection between the tip of the projection and the workpiece not is to be set up, it is preferred when using the stud welding the so-called Hubzündungsverfahren is used. Here, the arc targeted between the workpiece and the Ring flange are established, due to the shorter projection no arc pulled between the projection and the workpiece becomes.

Es ist ferner bevorzugt, wenn der Vorsprung um wenigstens einen Abstand kürzer ist, der einem Maß entspricht, um das sich die Länge des Ringflansches bei dem Fügevorgang verringert.It is also preferred if the projection is at least one distance shorter is, that corresponds to a measure, around that the length the annular flange in the joining process reduced.

Es versteht sich, dass diese Ausführungsform insbesondere bei solchen Fügeprozessen zur Anwendung kommt, bei denen Material abgeschmolzen wird, wie bspw. beim Bolzenschweißen, aber auch beim Kleben, etc.It it is understood that this embodiment especially in such joining processes is used, in which material is melted, such as eg in stud welding, but also when gluing, etc.

Durch diese Maßnahme kann Folgendes erreicht werden. Beim Bolzenschweißen bspw. wird zur Erzielung einer guten Durchmischung der Schmelzen vom Befestigungselement einerseits und vom Werkstück andererseits vorgesehen, dass das Befestigungselement am Ende des Schweißprozesses bis unter die Oberflächenebene des Werkstückes abgesenkt wird. Um dieses Maß verringert sich folglich die Länge des Ringflansches bei dem Fügevorgang. Indem der Vorsprung um dieses Maß kürzer ist als der Ringflansch, wird erreicht, dass der Vorsprung bei Beendigung des Fügeprozesses die Oberfläche des Werkstückes nicht oder gerade eben berührt. Auch bei dieser Ausführungsform kann vorzugsweise erreicht werden, dass zwischen dem Vorsprung und dem Werkstück keine stoffschlüssige Verbindung eingerichtet wird.By This measure the following can be achieved. In stud welding, for example. is to achieve a good mixing of the melts from the fastener on the one hand and from the workpiece on the other hand provided that the fastener at the end of Welding process up below the surface level of the workpiece is lowered. Reduced by this measure consequently the length the annular flange in the joining process. By doing the projection is shorter by this measure as the annular flange, it is achieved that the projection on termination of the joining process the surface of the workpiece not or just touched. Also in this embodiment can preferably be achieved that between the projection and the workpiece no cohesive Connection is established.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich der Vorsprung von dem Grundabschnitt um eine Länge, die wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80% und besonders bevorzugt wenigstens 90% der Länge beträgt, um die sich der Ringflansch von dem Grundabschnitt aus erstreckt.According to one another preferred embodiment the projection extends from the base portion by a length that at least 70%, preferably at least 80%, and more preferably at least 90% of the length is, around which the annular flange extends from the base portion.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass der Vorsprung so lang wie möglich ausgebildet sein kann, um effizient zu verhindern, dass sich das Werkstück in das Innere (die Kavität) des Ringflansches hineinzieht.By This measure is achieved that the projection can be formed as long as possible, to efficiently prevent the workpiece from penetrating into the interior (cavity) of the annular flange.

Besonders bevorzugt ist es insgesamt, wenn der Vorsprung um genau das Maß kürzer ist als der Ringflansch, um das sich die Länge des Ringflansches bei dem Fügevorgang verringert.Especially it is preferable in total, if the projection is shorter by exactly the measure as the annular flange, around which the length of the annular flange at the joining process reduced.

Insgesamt ist es bevorzugt, wenn das erfindungsgemäße Befestigungselement im Kurzzeit-Hubzündungsschweißverfahren eingesetzt wird. Es kann wie herkömmliche Schweißbolzen mit Ringflansch verarbeitet werden. Vorteilhafterweise kann eine magnetische Lichtbogenablenkung verwendet werden.All in all it is preferred if the fastening element according to the invention in the short-term Hubzündungschweißverfahren is used. It can be like traditional welding studs be processed with ring flange. Advantageously, a magnetic arc deflection can be used.

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.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description explained. Show it:

1 eine Seitenansicht bzw. Längsschnittansicht durch ein Befestigungselement gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 a side view or longitudinal sectional view through a fastener according to an embodiment of the present invention;

2 eine der 1 entsprechende Teilschnittansicht mit einer an dem Befestigungsabschnitt des Befestigungselementes aufgeschraubten Mutter; 2 one of the 1 corresponding partial sectional view with a screwed onto the mounting portion of the fastener nut;

3 eine schematische Längsschnittansicht durch eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungselementes; 3 a schematic longitudinal sectional view through an alternative embodiment of a fastener according to the invention;

4 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Befestigungselementes von unten; und 4 a view of another embodiment of a fastener according to the invention from below; and

5 eine Längsschnittansicht eines auf ein dünnes Werkstück geschweißten Befestigungselementes gemäß dem Stand der Technik. 5 a longitudinal sectional view of a welded to a thin workpiece fastener according to the prior art.

In 1 ist ein Befestigungselement gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung generell mit 10 bezeichnet. 1 zeigt das Befestigungselement 10 auf der rechten Seite in einer Schnittansicht und auf der linken Seite in einer Seitenansicht.In 1 is a fastener according to a first embodiment of the present invention generally with 10 designated. 1 shows the fastener 10 on the right in a sectional view and on the left in a side view.

Das Befestigungselement 10 weist einen Befestigungsabschnitt 12 und einen Flanschabschnitt 14 auf. Der Befestigungsabschnitt 12 beinhaltet einen Gewinde-Schaft 16 mit einem Außengewinde 17.The fastener 10 has a mounting portion 12 and a flange portion 14 on. The attachment section 12 includes a threaded shaft 16 with an external thread 17 ,

Der Gewinde-Schaft 16 ist entlang einer Achse 18 ausgerichtet. Das Befestigungselement 10 ist generell rotationssymmetrisch in Bezug auf die Achse 18.The threaded shaft 16 is along an axis 18 aligned. The fastener 10 is generally rotationally symmetric with respect to the axis 18 ,

Der Flanschabschnitt 14 weist einen kreisscheibenförmigen Grundabschnitt 20 auf, dessen Außendurchmesser deutlich größer ist als jener des Gewinde-Schaftes 16. Der Gewinde-Schaft 16 erstreckt sich von einer Oberseite des Grundabschnittes 20. An der Unterseite des Grundabschnittes 20 ist ein Ringflansch 22 ausgebildet. Der Ringflansch 22 steht in einer Fügerichtung 24 gegenüber dem Grundabschnitt 20 vor. Die Fügerichtung 24 ist parallel zu der Achse 18.The flange section 14 has a circular disk-shaped base section 20 on, whose outer diameter is significantly larger than that of the threaded shaft 16 , The threaded shaft 16 extends from an upper side of the base portion 20 , At the bottom of the base section 20 is an annular flange 22 educated. The ring flange 22 is in a joining direction 24 opposite the base section 20 in front. The joining direction 24 is parallel to the axis 18 ,

Der Ringflansch 22 ist ausgebildet wie ein kurzer Rohrabschnitt, der von dem Grundabschnitt 20 vorsteht, und ist in Umfangsrichtung durchgehend ausgebildet. Der Ringflansch 22, der Grundabschnitt 20 und der Gewinde-Schaft 16 sind einstückig miteinander ausgebildet, vorzugsweise aus einem Metall wie Stahl oder Aluminium.The ring flange 22 is formed as a short tube section, which from the base section 20 protrudes, and is formed continuously in the circumferential direction. The ring flange 22 , the basic section 20 and the threaded shaft 16 are integrally formed with each other, preferably made of a metal such as steel or aluminum.

Das Befestigungselement 10 ist dazu ausgelegt, im Kurzzeit-Hubzündungsschweißverfahren (Bolzenschweißen) auf ein Werkstück 26 gefügt zu werden. Das Werkstück 26 kann bspw. ein dünnes Blech sein, wie es im Karosseriebau bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen verwendet wird.The fastener 10 is designed for short-term reciprocating welding (stud welding) on a workpiece 26 to be joined. The workpiece 26 may be, for example, a thin sheet metal, as it is used in the body in the manufacture of motor vehicles.

In 1 ist das Befestigungselement 10 in einem auf das Werkstück 26 aufgeschweißten Zustand gezeigt. Man erkennt dort rechts, dass innerhalb des Ringflansches 22 ein Hohlraum 28 gebildet ist. Eine Stirnfläche 30 des Ringflansches 22 ist stoffschlüssig mit dem Werkstück 26 verbunden, genauer gesagt mit einer Oberseite 36 des Werkstückes 26.In 1 is the fastener 10 in one on the workpiece 26 shown welded state. One recognizes there right, that within the ring flange 22 a cavity 28 is formed. An end face 30 of the annular flange 22 is cohesive with the workpiece 26 connected, more precisely with a top 36 of the workpiece 26 ,

Die Stirnfläche 30 des Ringflansches 22 ist im Vergleich zu einer Auflagefläche 32 (d.h. einer oberen Seite) des Grundabschnittes 20 vergleichsweise klein. Das Verhältnis von Stirnfläche 30 zu Auflagefläche 32 kann im Bereich von 1:2, vorzugsweise 1:3 oder noch größer betragen. Dadurch kann die Auflagefläche 32 vergleichsweise groß ausgebildet werden, um auch größere Bauteile an dem Befestigungselement 10 befestigen zu können. Zum anderen ist die Fläche, die bei dem Bolzenschweißen anzuschmelzen ist, vergleichsweise klein, und zwar auch bei dem Werkstück 26. Daher kann mit vergleichsweise geringen Schweißströmen und geringen Energien gearbeitet werden.The face 30 of the annular flange 22 is compared to a support surface 32 (ie an upper side) of the base section 20 comparatively small. The ratio of frontal area 30 to contact surface 32 may be in the range of 1: 2, preferably 1: 3 or even greater. As a result, the bearing surface 32 be formed comparatively large to larger components on the fastener 10 to be able to fasten. On the other hand, the area which is to be melted in the stud welding, comparatively small, and also in the workpiece 26 , Therefore, you can work with comparatively low welding currents and low energies.

In 1 ist ferner gezeigt, dass sich innerhalb des Hohlraumes 28 von dem Grundabschnitt 20 ein Abstützungsvorsprung (im Folgenden kurz Vorsprung) 34 erstreckt, und zwar in Fügerichtung 24.In 1 is further shown to be within the cavity 28 from the basic section 20 a support projection (in the following short projection) 34 extends, in the joining direction 24 ,

Man erkennt, dass der Vorsprung 34 mit seiner Spitze kurz oberhalb der Oberseite 36 des Werkstückes 26 angeordnet ist. Der Vorsprung 34 kann daher wirksam verhindern, dass das Werkstück 26 im Bereich des Hohlraumes 28 in den Hohlraum 28 eingezogen wird, auf Grund von Verzug nach Abkühlung nach dem Schweißprozess, oder durch andere Umstände.You realize that the lead 34 with its tip just above the top 36 of the workpiece 26 is arranged. The lead 34 can therefore effectively prevent the workpiece 26 in the region of the cavity 28 in the cavity 28 due to distortion after cooling after the welding process, or due to other circumstances.

Durch den Vorsprung 34 kann somit verhindert werden, dass die Unterseite 38, d.h. die der Oberseite 36 gegenüberliegende Seite des Werkstückes 26 uneben wird. Vorzugsweise bleibt die Unterseite 38 auch nach Abkühlung des Werkstückes 26 im Wesentlichen eben, so dass die Unterseite 38 anderen Bearbeitungsvorgängen ohne Einschränkung unterzogen werden kann.By the projection 34 can thus be prevented from the bottom 38 ie that of the top 36 opposite side of the workpiece 26 becomes uneven. Preferably, the bottom remains 38 even after cooling the workpiece 26 essentially flat, so the bottom 38 other processing operations can be subjected without restriction.

In 2 ist gezeigt, dass auf den Gewinde-Schaft 16 eine Mutter (vorzugsweise aus Metall, ggf. jedoch auch aus Kunststoff oder Ähnliches) geschraubt ist. Die Mutter 40 weist ein Innengewinde 42 und eine untere Seite 44 auf. In der Darstellung der 2 ist die Mutter 40 soweit auf dem Gewinde-Schaft 16 aufgeschraubt, dass die Unterseite 44 auf der Auflagefläche 32 aufliegt. Obgleich dies nicht dargestellt ist, ist es natür lich vorzugsweise möglich, zwischen der Unterseite 44 der Mutter 40 und der Auflagefläche 32 ein Bauteil zu befestigen, das bspw. eine Öffnung zum Durchführen des Gewinde-Schaftes 16 aufweist. Das Bauteil kann ein weiteres Blech sein, kann jedoch auch ein Kunststoffteil sein.In 2 is shown on the threaded shaft 16 a nut (preferably made of metal, but possibly also of plastic or the like) is screwed. The mother 40 has an internal thread 42 and a lower side 44 on. In the presentation of the 2 is the mother 40 so far on the threaded shaft 16 screwed on that the bottom 44 on the support surface 32 rests. Although not shown, it is of course possible, preferably between the bottom 44 mother 40 and the bearing surface 32 To fix a component, the example. An opening for passing the threaded shaft 16 having. The component may be another sheet, but may also be a plastic part.

In 2 ist ferner gezeigt, dass auf die Mutter 40 eine Haube aufgesetzt ist, um den korrosionsempfindlichen Gewindebereich des Gewinde-Schaftes 16 und/oder der Mutter 40 zu schützen.In 2 is further shown that on the mother 40 a hood is attached to the corrosion-sensitive threaded portion of the threaded sheep tes 16 and / or the mother 40 to protect.

In den 3 und 4 sind alternative Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Befestigungselementen gezeigt. Die alternativen Ausführungsformen entsprechen hinsichtlich Aufbau und hinsichtlich Funktion generell dem Befestigungselement 10 der 1 und 2. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugsziffern versehen. Im Folgenden wird lediglich auf Unterschiede eingegangen.In the 3 and 4 Alternative embodiments of fastening elements according to the invention are shown. The alternative embodiments generally correspond in terms of structure and function with respect to the fastener 10 of the 1 and 2 , The same elements are therefore provided with the same reference numerals. In the following, only differences will be discussed.

In 3 ist ein Befestigungselement 10' gezeigt. Dabei ist auf einer rechten Seite in 3 das Befestigungselement 10' vor einem Bolzenschweißprozess gezeigt. Auf der linken Seite in 3 ist das Befestigungselement 10' auf ein Werkstück 26 geschweißt und es ist ein Bauteil 52 an dem Befestigungselement 10' befestigt.In 3 is a fastener 10 ' shown. It is on a right in 3 the fastener 10 ' shown before a stud welding process. On the left in 3 is the fastener 10 ' on a workpiece 26 welded and it is a component 52 on the fastener 10 ' attached.

Das Befestigungselement 10' weist einen Befestigungsabschnitt 12' in Form eines Tannenbaum-Schaftes 50 auf, auf den das Kunststoff-Bauteil 52 aufgedrückt werden kann, wie es an sich bekannt ist.The fastener 10 ' has a mounting portion 12 ' in the form of a fir-tree stem 50 on, on which the plastic component 52 can be expressed as it is known.

In 3 ist ferner erkennbar, dass sich von dem Grundabschnitt 20' aus drei Vorsprünge 34' erstrecken, die bspw. im Wesentlichen kreisförmig angeordnet sein können. Die Länge der Vorsprünge 34' kann unterschiedlich sein, im vorliegenden Fall wird jedoch davon ausgegangen, dass deren Länge jeweils identisch ist.In 3 is also seen that from the base section 20 ' from three protrusions 34 ' extend, which may, for example, be arranged substantially circular. The length of the projections 34 ' may be different, but in this case it is assumed that their length is identical.

Im Folgenden werden einige relative Abmessungen der einzelnen Bestandteile des Befestigungselement 10 beschrieben. Hierbei ist anzumerken, dass die Darstellung in 3 schematischer Natur ist und die Unterschiede in bestimmten Abmessungen aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung übertrieben dargestellt sind.The following are some relative dimensions of the individual components of the fastener 10 described. It should be noted that the illustration in 3 is schematic in nature and the differences in certain dimensions are exaggerated for clarity.

So ist in 3 rechts gezeigt, dass sich der Ringflansch 22' von dem Grundabschnitt 20' um eine Länge 54 erstreckt. Die Länge der Vorsprünge 34' ist mit 56 bezeichnet. Der Abstand zwischen der Stirnseite 30 des Ringflansches 22' und der Spitze der Vorsprünge 34' ist mit 58 gekennzeichnet. Der Abstand 58 ist gleich der Differenz der Längen 54, 56.So is in 3 shown right, that the ring flange 22 ' from the basic section 20 ' by one length 54 extends. The length of the projections 34 ' is with 56 designated. The distance between the front side 30 of the annular flange 22 ' and the top of the projections 34 ' is with 58 characterized. The distance 58 is equal to the difference of the lengths 54 . 56 ,

Bei einem Bolzenschweißprozess mit Hubzündung wird das Befestigungselement 10' (dies gilt auch für das Befestigungselement 10) zunächst auf die Oberseite 36 des Werkstückes 26 aufgesetzt. Anschließend wird ein Schweißstrom eingeschaltet, der durch das Werkstück 26 und das Befestigungselement 10, 10' fließt. Dann wird das Befestigungselement 10, 10' von der Oberseite 36 abgehoben, so dass ein Lichtbogen gezogen wird. Mittels des Lichtbogens (nicht dargestellt) werden die Stirnseite 30 und ein gegenüberliegender Abschnitt der Oberseite 36 des Werkstückes 26 angeschmolzen. Anschließend wird das Befesti gungselement 10, 10' wieder auf das Werkstück 26 abgesenkt, und zwar derart, dass der Ringflansch 22, 22' in das Werkstück 26 eintaucht. Hierdurch wird eine gute Durchmischung der wechselseitigen Schmelzen erzielt. Der Lichtbogen erlischt und der Schweißstrom wird abgeschaltet. Anschließend erkaltet die Gesamtschmelze, so dass eine stoffschlüssige Verbindung erzielt ist.In a stud welding process with lift ignition, the fastener becomes 10 ' (This also applies to the fastener 10 ) first on the top 36 of the workpiece 26 placed. Subsequently, a welding current is switched on, passing through the workpiece 26 and the fastener 10 . 10 ' flows. Then the fastener 10 . 10 ' from the top 36 lifted so that an arc is pulled. By means of the arc (not shown) become the front side 30 and an opposite portion of the top 36 of the workpiece 26 melted. Subsequently, the fastening is transmission element 10 . 10 ' back to the workpiece 26 lowered, in such a way that the annular flange 22 . 22 ' into the workpiece 26 dips. As a result, a good mixing of the mutual melts is achieved. The arc extinguishes and the welding current is switched off. Subsequently, the total melt cools, so that a cohesive connection is achieved.

Dieser Endzustand ist in 3 links gezeigt. Man erkennt, dass in diesem Zustand zwischen der Oberseite 36 und der Spitze der Vorsprünge 34' jeweils ein Restabstand 60 vorhanden ist. Der Restabstand 60 ist vorzugsweise so klein wie möglich. Bei einer Ausführungsform ist der Restabstand 60 vorzugsweise größer Null. Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Restabstand 60 jedoch bis auf Null verringert sein, so dass die Vorsprünge 34' die Oberseite 36 des Werkstückes 26 berühren.This final state is in 3 shown on the left. It can be seen that in this state between the top 36 and the top of the projections 34 ' one remaining distance each 60 is available. The remaining distance 60 is preferably as small as possible. In one embodiment, the remaining distance 60 preferably greater than zero. In an alternative embodiment, the residual distance 60 however, to be reduced to zero, leaving the protrusions 34 ' the top 36 of the workpiece 26 touch.

In 3 ist bei 62 ferner das Maß gezeigt, um das der Ringabschnitt 22' verkürzt ist, bzw. das Maß, um das der Ringabschnitt 22' in das Werkstück 26 eingetaucht ist.In 3 is at 62 also shown the measure to the ring section 22 ' is shortened, or the extent to which the ring section 22 ' into the workpiece 26 is immersed.

Die oben angegebenen Längenangaben sind auf die Ausführungsform der 1 in gleichem Maße anwendbar. Die Länge 56 des Vorsprunges 34, 34' beträgt vorzugsweise wenigstens 70%, insbesondere wenigstens 80% und besonders bevorzugt wenigstens 90% der Länge 54 des Ringflansches 22 (und zwar im Zustand vor dem Bolzenschweißprozess).The lengths given above are based on the embodiment of 1 equally applicable. The length 56 of the lead 34 . 34 ' is preferably at least 70%, in particular at least 80% and particularly preferably at least 90% of the length 54 of the annular flange 22 (and in the state before the stud welding process).

In 4 ist eine weitere alternative Ausführungsform eines Befestigungselementes 10'' dargestellt.In 4 is another alternative embodiment of a fastener 10 '' shown.

Bei dem Befestigungselement 10'' ist der Ringflansch 22 in Umfangsrichtung nicht durchgehend ausgebildet, sondern besteht aus einer Mehrzahl von (im vorliegenden Fall drei) Ringsegmenten 22a, 22b, 22c. Bei dem Befestigungselement 10'' ist wiederum ein einzelner zentraler Vorsprung 34 in dem Hohlraum 28 dargestellt.In the fastener 10 '' is the ring flange 22 not formed continuously in the circumferential direction, but consists of a plurality of (in the present case three) ring segments 22a . 22b . 22c , In the fastener 10 '' is in turn a single central lead 34 in the cavity 28 shown.

5 schließlich zeigt ein Befestigungselement 110 gemäß dem Stand der Technik. 5 Finally, shows a fastener 110 according to the prior art.

Das Befestigungselement 110 weist einen Befestigungsabschnitt 112 und einen Flanschabschnitt 114 auf. Der Flanschabschnitt 114 weist einen Ringflansch 122 auf, innerhalb dessen ein Hohlraum 128 gebildet ist.The fastener 110 has a mounting portion 112 and a flange portion 114 on. The flange section 114 has an annular flange 122 on, inside of which is a cavity 128 is formed.

In 5 ist das Befestigungselement 110 auf ein dünnes Werkstück 126 geschweißt. Man erkennt, dass sich das Werkstück 126 nach Abkühlung in den Hohlraum 128 hineingezogen hat, bspw. auf Grund von Verzug oder dergleichen.In 5 is the fastener 110 on a thin workpiece 126 welded. It can be seen that the workpiece 126 after cooling in the cavity 128 has drawn in, for example, on reason of delay or the like.

Demzufolge ist insbesondere die Unterseite 138 des Werkstückes 126 nicht eben und kann möglicherweise bestimmten nachfolgenden Bearbeitungsschritten nicht unterzogen werden.Consequently, in particular, the underside 138 of the workpiece 126 not even and may not be subjected to certain subsequent processing steps.

Eine Oberseite 136 kann ebenfalls auf Grund des eingezogenen Werkstückes 126 gegenüber einer. Nullebene abgebogen sein.A top 136 can also due to the retracted workpiece 126 opposite one. Nullebene be bent.

Bei den erfindungsgemäßen Befestigungselementen 10, 10', 10'' verhindert der Vorsprung 34 bzw. verhindern die Vorsprünge 34', dass das Werkstück 26 in den Hohlraum 28 eingezogen wird, so dass die Optik der Oberflächen im Bereich der Schweißverbindung verbessert sind.In the fasteners of the invention 10 . 10 ' . 10 '' prevents the lead 34 or prevent the projections 34 ' that the workpiece 26 in the cavity 28 is retracted so that the appearance of the surfaces are improved in the weld joint.

Obgleich oben ein Ausführungsbeispiel anhand eines Befestigungselementes 10 beschrieben worden ist, das für das Kurzzeit-Hubzündungsschweißverfahren ausgelegt ist, versteht sich, dass die vorliegende Erfindung auch auf andere Fügeverfahren anwendbar ist, bspw. auf Klebeverfahren, insbesondere Heißklebeverfahren, etc.Although above an embodiment with reference to a fastener 10 It should be understood that the present invention is also applicable to other joining methods, for example, gluing methods, in particular, heat-bonding methods, etc., which is designed for the short-term lift-and-strike welding method.

Claims (5)

Befestigungselement (10) zum Fügen auf ein Werkstück (26), insbesondere unter Erwärmung des Werkstückes (26), mit einem auf das Werkstück (26) zu fügenden Flanschabschnitt (14) und mit einem mit dem Flanschabschnitt (14) verbundenen Befestigungsabschnitt (12), wobei der Flanschabschnitt (14) einen Grundabschnitt (20) und einen sich hiervon erstreckenden Ringflansch (22) mit einer ringförmigen Stirnfläche (30) aufweist, die auf das Werkstück (26) zu fügen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flanschabschnitt (14) wenigstens einen Vorsprung (34) aufweist, der sich innerhalb des Ringflansches (22) in Fügerichtung von dem Grundabschnitt (20) aus erstreckt.Fastening element ( 10 ) for joining to a workpiece ( 26 ), in particular under heating of the workpiece ( 26 ), with one on the workpiece ( 26 ) to be joined flange portion ( 14 ) and with one with the flange portion ( 14 ) connected attachment portion ( 12 ), wherein the flange portion ( 14 ) a basic section ( 20 ) and an annular flange extending therefrom ( 22 ) with an annular end face ( 30 ), which on the workpiece ( 26 ), characterized in that the flange portion ( 14 ) at least one projection ( 34 ) located within the annular flange ( 22 ) in the joining direction of the basic section ( 20 ) extends. Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelner Vorsprung (34) innerhalb des Ringflansches (22) zentral angeordnet ist.Fastening element according to claim 1, characterized in that a single projection ( 34 ) within the annular flange ( 22 ) is centrally located. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (34) kürzer ist als der Ringflansch (22).Fastening element according to one of claims 1 or 2, characterized in that the projection ( 34 ) is shorter than the annular flange ( 22 ). Befestigungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (34) um wenigstens einen Abstand (58) kürzer ist, der einem Maß (62) entspricht, um das sich die Länge (54) des Ringflansches (22) bei dem Fügevorgang verringert.Fastening element according to claim 3, characterized in that the projection ( 34 ) by at least one distance ( 58 ), which is one measure ( 62 ) corresponds to the length ( 54 ) of the annular flange ( 22 ) reduced in the joining process. Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (34) sich von dem Grundabschnitt (20) um eine Länge (56) erstreckt, die wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, besonders bevorzugt wenigstens 90% der Länge (54) beträgt, um die sich der Ringflansch (22) von dem Grundabschnitt (20) erstreckt.Fastening element according to one of claims 1-4, characterized in that the projection ( 34 ) from the basic section ( 20 ) by one length ( 56 ) which is at least 70%, preferably at least 80%, more preferably at least 90% of the length ( 54 ), around which the annular flange ( 22 ) from the basic section ( 20 ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102010012506A1 (en) 2010-03-24 2010-11-18 Daimler Ag Welded screw for mounting an extension part on a vehicle shell part, comprises a screw part for mounting a clamping element for the extension part, and a base part for welding the welded screw on the vehicle shell part
DE102014114854A1 (en) 2014-10-14 2016-04-14 Newfrey Llc Welding element with support flange

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