DE102006019231A1

DE102006019231A1 - Fügeverbindung, Fügeelement sowie Verfahren zum Einsetzen eines Fügeelements in ein Bauteil

Info

Publication number: DE102006019231A1
Application number: DE102006019231A
Authority: DE
Inventors: Peter Strempel
Original assignee: Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2007-11-08
Also published as: US20070253770A1

Abstract

Um insbesondere auch bei einer Fügeverbindung zwischen einem Fügeelement (6) und einem Bauteil (2) aus Edelstahl eine zuverlässige formschlüssige Verbindung zu ermöglichen, wird durch partielles Abscheren und Verschieben von Schaftmaterial (20) gegen eine Bauteilunterseite (22) eine axiale Sicherung ausgebildet. Hierdurch wird trotz geringer Umformgrade eine zuverlässige formschlüssige Verbindung bei Einpressmuttern oder Einpressbolzen ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fügeverbindung zwischen einem Bauteil und einem in ein Bauteilloch formschlüssig eingesetzten Fügeelement sowie ein Fügeelement für eine derartige Fügeverbindung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Einsetzen eines Fügeelements in ein Bauteilloch eines Bauteils, wobei das einen Schaftbereich aufweisende Fügeelement mit dem Schaftbereich in das Bauteilloch eingesetzt und zur Ausbildung einer formschlüssigen axialen Sicherung gegen eine Matrize gepresst wird.
Unter Fügeelement werden hierbei insbesondere so genannte Einpressmuttern oder auch Einpressbolzen verstanden, die in ein Bauteil, insbesondere Blech, formschlüssig eingepresst werden und an denen weitere Befestigungselemente wie Schrauben und/oder Muttern zur Befestigung weiterer Bauelemente befestigt werden können.
Ein derartiges Fügeelement ist beispielsweise aus der EP 0 784 168 A1 zu entnehmen. Die darin beschriebene Niet- oder Einpressmutter weist in ihrem Kopfbereich einen ringförmigen Kragen auf, an den sich ein hülsenförmiger Schaft mit Innengewinde anschließt. Das Fügeelement wird in ein vorgelochtes Bauteil eingesetzt und ein über die Unterseite des Bauteils überstehender Teil des Schafts wird mit Hilfe einer Matrize umgeformt, so dass sich ein an der Unterseite des Bauteils umlaufender Ringvorsprung am Fügeelement ausbildet. Neben dieser axialen Sicherung sind zur Verdrehsicherung an der Unterseite des Kragens zusätzlich sich radial erstreckende stegartige Vorsprünge vorgesehen, die in die Bauteiloberfläche eingepresst werden.
Die Verwendung von korrosionsbeständigen Stählen, insbesondere so genannte Edelstähle, für die Bleche bzw. Bauteile erfordern, dass auch die Fügeelemente aus einem korrosionsbeständigen Stahl bzw. Edelstahl ausgebildet sind. Edelstahl-Fügeelemente weisen im Vergleich zu herkömmlichen Stahl-Fügeelementen jedoch einen geringeren Umformgrad auf, das Edelstahl-Fügeelement kann daher nur vergleichsweise schlecht umgeformt werden. Die bei herkömmlichen Stahl-Fügeelementen eingesetzten Geometrien sowie Umformverfahren lassen sich daher nicht auf Edelstahl-Fügeelemente übertragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere auch bei der Verwendung von Edelstahl-Fügeelementen eine sichere und zuverlässige Fügeverbindung zwischen dem Bauteil und dem Fügeelement zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Fügeverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist zur Ausbildung eines axial wirkenden Formschlusses zwischen dem Fügeelement und dem Bauteil ein partielles Abscheren von Schaftmaterial und Verschieben des Schaftmaterials gegen die Bauteilunterseite Richtung vorgesehen.
Unter Abscheren wird ein Abtrennen des Schaftmaterials verstanden. Partielles Abscheren bedeutet, dass das Schaftmaterial nicht vollständig vom Schaftbereich abgetrennt wird. Vielmehr verbleibt an einer Seite eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem teilweise abgescherten Material mit dem verbleibenden Schaftmaterial. Die Formveränderung des Schaftbereichs zur Ausbildung des Formschlusses wird also dadurch erreicht, dass eine Matrize Schaftmaterial lediglich in Axialrichtung „einschneidet" und gleichzeitig das derart partiell abgescherte Material gegen die Bauteilunterseite verschiebt. Im Unterschied zu den herkömmlichen Umformverfahren erfolgt daher eine teilweise Materialtrennung. Durch diese Maßnahme wird trotz eines nur geringen Umformgrades auch bei Edelstahl-Fügeelementen die Möglichkeit einer sicheren und zuverlässigen Fügeverbindung geschaffen. Das Bauteil ist daher zwischen einer Kopfauflagefläche des Fügeelements auf der Bauteiloberfläche und dem gegen die Bauteilunterseite geschobenem Schaftmaterial eingepresst.
Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung sind durch das Abscheren um den Umfang verteilt mehrere diskrete Sicherungsnasen ausgebildet. Das Abscheren erfolgt daher nicht über den gesamten Umfang sondern nur partiell an diskreten Umfangsbereichen. Dieses in Umfangsrichtung partielles Abscheren hat den besonderen Vorteil, dass die erforderliche Scherkraft gering gehalten ist. Gleichzeitig wird der Schaftbereich nur an einzelnen diskreten Stellen durch die Materialabscherung geschwächt.
Im Hinblick auf ein einfaches Einpressverfahren weist der Schaftbereich eine von einer Kreisform abweichende Außenkontur mit überstehenden Formelemente auf. Diese überstehenden Formelemente werden partiell abgeschert. Bei dieser Ausführungsvariante ist es daher möglich, mit einem kreisringförmig ausgebildeten Gegenhalter bzw. Matrize in einfacher Art und Weise die einzelnen um den Umfang verteilten Sicherungsnasen durch das Abscheren auszubilden.
Bevorzugt weist hierbei der Schaftbereich eine mehreckige, insbesondere sechseckige Außenkontur auf. Die einzelnen Eckbereiche dieser Außenkontur bilden hierbei die überstehenden Formelemente. Der Schaft ist bei der Wahl einer sechseckigen Außenkontur nach Art einer hexagonalen Mutter ausgebildet. Durch die Begrenzung auf wenige Eckbereiche, beispielsweise auf vier bis acht Eckbereiche, ist auf zum einen eine zuverlässige axiale Sicherung erreicht, die hohen Auszugskräften widersteht. Zum anderen ist hierbei die notwendige Scherkraft durch die Begrenzung auf eine geringe Anzahl von abzuscherenden Eckbereichen gering gehalten.
Die in radialer Richtung außen liegenden Begrenzungen der Formelemente bzw. der Eckbereiche definieren einen Außenkreis. Dessen Durchmesser ist in einer bevorzugten Ausgestaltung kleiner oder gleich dem Durchmesser eines durch das Bauteilloch definierten weiteren Außenkreises. Das heißt der maximale Außendurchmesser des Schafts ist derart bemessen, dass der Schaft ohne Verformung des Bauteils durch das Bauteilloch hindurchgeführt werden kann. Im Unterschied zu so genannten Rändelmuttern, die an ihrem Außenumfang eine Rändelung aufweisen, die für eine Verdrehsicherung eine formschlüssige Verbindung mit der Lochinnenwand des Bauteillochs bilden, ist hier ein verformungsfreies Einsetzen in das Bauteilloch vorgesehen.
Um neben der axialen Sicherung zugleich auch eine Verdrehsicherung des Fügeelementes bezüglich des Bauteils zu gewährleisten, weist das Bauteilloch ebenfalls eine von der Kreisform abweichende Außenkontur auf, die an die Außenkontur des Schafts angepasst ist. Zwischen dem Bauteilloch und dem Schaft wird eine in Dreh- oder Rotationsrichtung um die Axialrichtung formschlüssige Verbindung ausgebildet, ohne dass eine Bauteilverformung beim Setzvorgang erfolgt.
Alternativ oder ergänzend zu dieser Verdrehsicherung sind die einzelnen Sicherungsnasen in die Bauteilunterseite eingeformt. Hier erfolgt ein Umformvorgang an der Bauteilunterseite, wodurch über den Umfang verteilt mehrere in Drehrichtung wirksam formschlüssige Verbindungen ausgebildet werden.
Um hierbei eine ausreichend gute Verdrehsicherung zu erzielen, sind die einander benachbarten Sicherungsnasen voneinander beabstandet. Vorzugsweise beträgt der Abstand hierbei etwa zumindest die Hälfte der in Umfangsrichtung betrachteten Breite der Sicherungsnasen. Zwischen aufeinanderfolgenden Sicherungsnasen sind daher an der Lochwand Sicherungsstege gebildet, die eine ausreichende Stegbreite aufweisen, um die erforderlichen Drehkräfte für die Verdrehsicherung aufnehmen zu können.
Weiterhin ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das Bauteil im Bereich der Sicherungsnasen und vorzugsweise insgesamt durch den Setzvorgang des Fügeelements unverformt bleibt. Im Vergleich zum Ausgangszustand ohne das eingesetzte Fügeelement unterliegt das Bauteil also keiner Formänderung. Dies ist insbesondere bei hoch- und höchstgenauen Bauteilen von Vorteil, bei denen ansonsten die Gefahr bestünde, dass durch den Setzvorgang der Fügeelemente Verwerfungen im Bauteil und damit Bauteilungenauigkeiten entstehen könnten. Auch bei hoch- und höchstfesten Bauteilen, bei denen eine Umformung nicht oder nur schwer möglich ist, ist dies von Vorteil.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch ein Fügeelement für eine derartige Fügeverbindung, wobei der Schaft des Fügeelements eine mehreckige, insbesondere sechseckige Außenkontur aufweist. Die im Hinblick auf die Fügeverbindung ausgeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Fügeelement anzuwenden.
Die Aufgabe wird weiterhin erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11. Auch für das Verfahren gilt, dass die im Hinblick auf die Fügeverbindung angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sinngemäß auf das Verfahren zu übertragen sind.
Die Matrize weist eine Bohrung auf, in die der über die Bauteilunterseite überstehende Teil des Fügeelements beim Ausbilden der Fügeverbindung eintaucht. Gleichzeitig bildet das vordere Matrizenende einen Scherbereich aus, mit dessen Hilfe das partielle Abscheren erfolgt. Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist der Scherbereich als ein über eine Matrizenoberseite überstehender Scherringes ausgebildet. Durch diese Maßnahme dringt daher die Matrize tiefer in das Bauteil ein und im Vergleich zu einer Matrize mit einer ebenen Matrizenoberseite wird mehr Material abgeschert und verschoben und das verschobene Material dringt tiefer in das Bauteil ein.
Bevorzugt verjüngt sich die Bohrung im Scherbereich der Matrize zu ihrem vorderseitigen Ende insbesondere konisch. Durch diese Maßnahme steht nur ein geringer Teilbereich der Bohrungswand in Kontakt mit dem Schaft und es ist ein Freiraum zwischen der Bohrungswand und dem Schaft gebildet. Hierdurch werden die Auszugskräfte beim Zurückziehen der Matrize nach erfolgtem Setzvorgang gering gehalten.
Alternativ zu der Ausgestaltung, bei der der Schaft überstehende Formelemente oder Eckbereiche aufweist, weist in einer zweckdienlichen Ausgestaltung die Matrize einzelne an der Bohrungswand verteilte Scherstegen auf, die zur Ausbildung der einzelnen diskreten Sicherungsnasen Schaftmaterial abscheren und verschieben. Es ist also eine von der kreisrunden Form abweichende Scherkontur an der Matrize ausgebildet. Bei dieser Ausführungsvariante weist der Schaftbereich bevorzugt eine kreisrunde Außenkontur aufweist.
Ausführungsbeispiele werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:
1 eine Schnittdarstellung durch eine Fügeverbindung zwischen einem Bauteil und einem bolzenförmigen Fügeelement,
2A-2C Schnittdarstellungen durch das Fügeelement und das Bauteil gemäß 1 und einer Matrize in unterschiedlichen Stufen während des Setzvorgangs des Fügeelements,
3 eine Schnittdarstellung wie in 2C mit einer Matrize gemäß einer ersten Alternative,
4 eine Schnittdarstellung wie in 2C mit einer Matrize gemäß einer zweiten Alternativ,
5A-5B eine Aufsicht sowie eine Seitenansicht auf ein Fügeelement mit einem hexagonalen Schaftbereich,
6A eine Aufsicht auf eine Bauteiloberseite mit einem runden Bauteilloch und
6B eine Aufsicht auf eine Baiteiloberseite mit einem hexagonalen Bauteilloch,
7A eine perspektivische Ansicht eines Fügeelements mit einem kreisförmigen Schaftbereich mit einzelnen Sicherungsnasen,
7B eine Aufsicht auf eine Matrize mit einzelnen diskreten Scherstegen, und
7C eine Querschnittsdarstellung des Fügeelements 7A zusammen mit der Matrize gemäß 7B im in einem Bauteil eingesetzten Zustand am Ende des Setzvorgangs.
In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Fügeverbindung gemäß 1 umfasst ein Bauteil 2 mit einem Bauteilloch 4, in das ein als Bolzen ausgebildetes Fügeelement eingesetzt ist und sowohl in Axialrichtung 8 als auch in Dreh- oder Rotationsrichtung um die Axialrichtung 8 mit dem Bauteil 2 einen Formschluss ausbildet. Das Bauteil 2 und das Fügeelement 6 besteht bevorzugt aus Edelstahl.
Das Fügeelement 6 umfasst einen Kopfbereich 10 und liegt im gesetzten Zustand mit der Kopfunterseite auf der Bauteiloberseite 12 auf. An den Kopfbereich 10 schließt sich in Axialrichtung 8 ein Schaftbereich 14 mit einer unrunden Außenkontur an. Im Ausführungsbeispiel weist der Schaftbereich 14 eine hexagonale Außenkontur mit insgesamt sechs sich in Axialrichtung 8 erstreckenden Eckbereichen 15 auf. An den Schaftbereich 14 schließt sich ein Bolzenabschnitt 16 an, der beispielsweise ein hier nicht näher dargestelltes Gewinde trägt. An dem Fügeelement 6 kann ein weiteres Bauteil befestigt werden: Das Fügeelement 6 ist als ein so genannter Einpressbolzen ausgebildet.
Zur axialen Sicherung sind am Schaftbereich 14 umlaufend mehrere Sicherungsnasen ausgebildet. Diese weisen eine im Querschnitt gesehen dreieckförmig oder trapezartige Querschnitts- oder Grundfläche auf. Die Sicherungsnasen 18 sind beim Herstellen der Fügeverbindung gebildet durch ein partielles Abscheren von Schaftmaterial 20 und Verschieben desselben gegen die Bauteilunterseite 22. Im Ausführungsbeispiel sind die Sicherungsnasen 18 hierbei zur Ausbildung einer Verdrehsicherung in eine Innenwand des Bauteillochs 4 eingepresst, das heißt die Sicherungsnasen 18 haben beim Herstellen der Fügeverbindung im unteren Bereich des Bauteillochs 4 dieses umgeformt. Die Sicherungsnasen 18 sind in Um fangsrichtung einzelweise angeordnet und voneinander beabstandet. Der Abstand beträgt hierbei etwa die Breite der einzelnen Sicherungsnasen 18 an ihrer dem Kopfbereich 10 abgewandten Grundseite.
Aufgrund der durch das Abscheren hervorgerufenen Verdickung gegenüber dem Außendurchmesser d1 des Schaftbereichs 14 im Ausgangszustand (vergl.
2A) ist zugleich auch ein in Axialrichtung wirkender Formschluss ausgebildet. Das Bauteil 2 ist daher zwischen den Sicherungsnasen 18 und dem Kopfbereich 10 drehfest eingeklemmt. Im Ausführungsbeispiel der 1 schließen die Sicherungsnasen 18 mit der Bauteilunterseite 22 plan ab.
Durch das Abscheren des Schaftmaterials 20 sind in Axialrichtung 8 betrachtet unterhalb der Sicherungsnasen 18 Scherflächen 24 ausgebildet. Im Querschnitt betrachtet liegen diese auf einer Kreislinie eines Kreises mit einem Durchmesser d2, welcher kleiner als d1 ist und dem Innendurchmesser eine Bohrung 28 einer Matrize 26 entspricht, mit dessen Hilfe die Sicherungsnasen 18 ausgebildet werden.
Das Setzverfahren wird nachfolgend anhand der 2A-2C erläutert. Zunächst wird das Fügeelement 6 in das Bauteilloch 4 eingesetzt. Das Bauteilloch weist einen Durchmesser d3 auf, welcher größer gleich dem Außendurchmesser d1 des Schaftbereichs 14 ist. Anschließend wird die Matrize 26 gegen das Bauteil 2 verfahren. In deren zylinderförmige Bohrung 28 taucht der Bolzenabschnitt 16 ein. Im Ausführungsbeispiel der 2A-2C weist die Bohrung 28 einen konstanten Innendurchmesser d2 auf, welcher kleiner als der Außendurchmesser d1 des Schaftbereichs 14 ist. Gleichzeitig ist der Durchmesser d2 größer als ein Innendurchmessern d4 des Schaftbereichs 14 (vergl. 5A). Der Innendurchmesser ist hierbei bestimmt durch den minimalen Abstand einander gegenüberliegender Flächen des Schaftbereichs 14. Es gilt daher die Relation d4 < d2 < d1, wobei die Durchmesser vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt sind, dass d2-d4 < (d1-d4) ist, das heißt der Innendurchmesser d2 der Bohrung liegt näher am Innendurchmesser d4 als am Außendurchmesser des Schaftbereichs 14.
Durch diese Durchmesser-Relationen werden daher die Eckbereiche 15 teilweise abgeschert, das teilweise abgescherte Schaftmaterial 20 wird von der Matrize 26 vor sich her gegen die Bauteilunterseite 22 geschoben und im Ausführungsbeispiel auch in das Bauteil 2 eingepresst. Dabei taucht der Schaftbereich 14 um eine Schertiefe in die Bohrung 28 ein. Die Schertiefe entspricht der Länge der Scherflächen 24 in Axialrichtung. Schließlich schlägt die Matrize 26 mit ihrer Vorderseite gegen die Bauteilunterseite 22 an und der Einpressvorgang ist beendet. Während dieses Einpressvorgangs wird mit Hilfe eines hier nicht dargestellten Gegenhalters der Kopfbereich 10 gegen die Zustellbewegung der Matrize 26 gehalten. Anschließend wird die Matrize 26 wieder vom Schaftbereich 14 und vom Bolzenabschnitt 16 abgezogen.
Die Durchmesser-Relationen sowie die Schertiefe sind nunmehr derart aufeinander abgestimmt, dass der im gesetzten Endzustand durch die Sicherungsnasen 18 gebildete Außendurchmesser d5 vorzugsweise etwa 10-30% und insbesondere 20% größer als der Außendurchmesser d3 des Bauteillochs 4 ist. Hierdurch ist ein zuverlässiger axialer Formschluss ausgebildet, der auch hohen Auszugskräften standhält.
In der Ausführungsvariante gemäß 3 ist vorgesehen, dass die Bohrung 28 der Matrize 26 sich nach vorne konisch verjüngt, das heißt im vorderen Scherbereich der Matrize 26, mit dem die Scherung ausgeführt wird, weist die Bohrung 28 ihren geringsten Innendurchmesser auf. Außerhalb des Scherbereichs ist daher ein Freiraum 30 zwischen der Bohrungsinnenwand und dem Schaftbereich 14 bzw. Bolzenabschnitt 16 gebildet. Es besteht daher nur eine sehr geringe ring- oder linienförmige Kontaktfläche zwischen der Matrize 26 und dem Schaftbereich 14, so dass die Reibungskräfte beim Zurückziehen der Matrize 26 und damit die auf das Fügeelement 6 wirkenden Auszugskräfte beim Zurückziehen der Matrize möglichst gering sind.
In einer weiteren alternativen Ausgestaltung der Matrize 26 gemäß der 4 weist diese im vorderen Scherbereich einen umlaufenden Scherring 32 auf, der über die sonstige Stirnfläche der Matrize 26 hervorsteht. Durch diese Maßnahme werden die Sicherungsnasen 18 weiter in das Bauteil 2 hinein geschoben, so dass die Verdreh- und Auspresssicherheit erhöht wird.
Aus den 5A, 5B ist nochmals die bevorzugte nach Art einer Mutter ausgebildeten, hexagonalen Außenkontur des Schaftbereichs 14 zu entnehmen. Das Fügeelement gemäß den 5A, 5B umfasst anstelle des Bolzenabschnitts 16 der vorhergehenden Ausführungsbeispiele nunmehr einen sich an den Schaftbereich 14 anschließenden Hülsenabschnitt 34, in dem vorzugsweise ein Innengewinde ausgebildet ist. In einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist das Fügeelement 6 insgesamt als eine Einpressmutter ausgebildet, bei der der Schaftbereich 14 selbst als eine Hülse mit Innengewinde ausgebildet ist.
Aus den Aufsichten auf das Bauteil 2 gemäß den 6A, 6B sind zwei unterschiedliche Querschnittsgeometrien des Bauteillochs 4 zu entnehmen. Gemäß 6A ist dieses kreisrund ausgeführt. Diese Variante wird vorzugsweise für Bauteile 2 eingesetzt, die sich verformen lassen und bei denen eine Verformung des Bauteils 2 unkritisch ist. In diesem Fall werden die Sicherungsnasen 18, wie in den 1-4 gezeigt, in das Bauteil 2 eingepresst, um eine Verdrehsicherung zu gewährleisten.
Im Unterschied hierzu ist beim Ausführungsbeispiel nach 6B die Außenkontur des Bauteillochs 4 ebenso wie die des Schaftbereichs hexagonal, so dass aufgrund der angepassten Außenkonturen bereits eine Verdrehsicherung erreicht ist, ohne dass eine Verformung des Bauteils 2 notwendig ist. Die Abmessungen des Bauteillochs 4 entsprechen bis auf ein Einbauaspiel dem des Schaftbereichs 14. Der Zustand des Fügeelements 6 mit den nach dem Setzvorgang ausgebildeten Sicherungsnasen 18 ist in 7A dargestellt. Im Ausgangszustand ist der Schaftbereich 14 zylindrisch. Die Sicherungsnasen 18 weisen eine kegelartig Geometrie auf.
Bei der Ausführungsvariante gemäß den 7A-7C ist nunmehr der Schaftbereich 14 im Querschnitt gesehen kreisrund ausgebildet und die Matrize 26 weist abweichend von der bisher beschriebenen kreisrunden Geometrie der Bohrung 28 radial nach innen orientierte Vorsprünge auf, die Scherstege 36 bilden. Diese Scherstege 36 scheren beim Einpressvorgang des Fügeelements 6 partiell das Schaftmaterial 20 ab und bilden die Sicherungsnasen 28 aus.
Das hier beschriebene Verfahren und die Fügeverbindung eignen sich insbesondere für Bauteilpaarungen, bei denen eine ausreichende Umformung des Fügeelements 6 und/oder des Bauteils 2 zur Ausbildung der formschlüssigen Verbindung nicht möglich ist. Insbesondere eignet sich dieses Verfahren für eine Fügeverbindung zwischen einem Fügeelement 6, bestehend aus Edelstahl und einem ebenfalls aus Edelstahl bestehenden Bauteil 2.

2: Bauteil
4: Bauteilloch
6: Fügeelement
8: Axialrichtung
10: Kopfbereich
12: Bauteiloberseite
14: Schaftbereich
15: Eckbereich
16: Bolzenabschnitt
18: Sicherungsnase
22: Bauteilunterseite.
24: Scherfläche
26: Matrize
28: Bohrung
30: Freiraum
32: Scherring
34: Hülsenabschnitt
36: Schersteg
d1: Schaftbereich – Außendurchmesser
d2: Scherflächen – Außendurchmesser
d3: Bauteilloch – Außendurchmesser
d4: Schaftbereich – Innendurchmesser
d5: Sicherungsnasen – Außendurchmesser

Claims

Fügeverbindung zwischen einem Bauteil (2) und einem in ein Bauteilloch (4) formschlüssig eingesetzten Fügeelement (6), dadurch gekennzeichnet, dass durch partielles Abscheren von Schaftmaterial (20) und Verschieben des Schaftmaterials (20) gegen die Bauteilunterseite (22) eine axiale formschlüssige Sicherung ausgebildet ist.
Fügeverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass um den Umfang des Schaftbereichs (14) verteilt mehrere Sicherungsnasen (18) ausgebildet sind.
Fügeverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftbereich (14) eine von einer Kreisform abweichende Außenkontur mit überstehenden Formelementen (15) aufweist, die partiell abgeschert sind.
Fügeverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaftbereich (14) eine mehreckige Außenkontur aufweist und die Eckbereiche (15) die überstehenden Formelemente bilden.
Fügeverbindung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Formelemente (15) einen ersten Außenkreis definieren, dessen Durchmesser (d1) kleinergleich dem Durchmesser (d3) eines durch das Bauteilloch (4) definierten zweiten Außenkreises ist.
Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur des Bauteillochs (4) zur Verdrehsicherung an die von der Kreisform abweichende Außenkontur des Schaftbereichs (14) angepasst ist.
Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsnasen (18) in die Bauteilunterseite (22) eingeformt sind.
Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass einander benachbarte Sicherungsnasen (18) voneinander beabstandet sind.
Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (2) unverformt ist.
Fügeelement (6) für eine Fügeverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das einen Schaftbereich (14) mit einer mehreckigen, insbesondere sechseckigen Außenkontur aufweist.
Verfahren zum Einsetzen eines Fügeelements (6) in ein Bauteilloch (4) eines Bauteils (2), wobei das einen Schaftbereich (14) aufweisende Fügee lement (6) mit seinem Schaftbereich (14) in das Bauteilloch (4) eingesetzt und zur Ausbildung einer formschlüssigen axialen Sicherung gegen eine Matrize (26) gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des Schaftbereichs (14) Schaftmaterial (20) partiell abgetrennt und zum Bauteil hin zur Ausbildung einer axialen formschlüssigen Sicherung verschoben wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Abscheren des Schaftmaterials (20) mit Hilfe eines überstehenden Scherringes (32) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (26) eine Bohrung (28) für den Schaftbereich (14) aufweist, die sich zum vorderen das Abscheren ausführende Matrizenende verjüngt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (26) eine von der Kreisform abweichende Scherkontur aufweist, wobei über die Kreisform überstehenden Bereiche Scherstege (36) zum partiellen Abscheren bilden.