DE102010039669A1

DE102010039669A1 - Befestigungselement

Info

Publication number: DE102010039669A1
Application number: DE102010039669A
Authority: DE
Inventors: Uwe Frank
Original assignee: Adolf Wuerth GmbH and Co KG
Current assignee: Adolf Wuerth GmbH and Co KG
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2012-03-01
Also published as: JP2013536385A; KR20130057462A; AU2011295106A1; CN103403368A; WO2012025529A1; US20130142591A1; RU2013108740A; EP2609341A1; MX2013002066A; CA2808249A1; BR112013004290A2

Abstract

Ein Befestigungselement, das als Blindniet oder Schraube ausgebildet sein kann, ist zum Eintreiben in ein ungelochtes Werkstück bestimmt. Es enthält in seinem vorderen zum Eintreiben in das Werkstück bestimmten Bereich einen Stanzabschnitt, der zylindrisch ausgebildet ist und eine vordere schräg zur Längsachse verlaufende Stirnfläche aufweist. Der Stanzabschnitt kann im Durchmesser kleiner sein als der Körper des Befestigungselements oder aber auch den gleichen Durchmesser aufweisen. Der Schnitt der Stirnfläche mit der Außenseite des Stanzabschnitts bildet eine Umfangskante. Diese Umfangskante ist aufgrund des schrägen Verlaufs der Stirnfläche so angeordnet, dass bei Eintreiben des Befestigungselements die Umfangskante zunächst an einer vorderen Stelle auf das Blech trifft. An dieser vorderen Stelle ist die Umfangskante als in Umfangsrichtung verlaufende Schneidkante ausgebildet. Sie erzeugt bei Auftreffen auf dem Werkstück zunächst einen Schnitt, der dann im weiteren Verlauf in beide Umfangsrichtungen vergrößert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement, das in einer ruckartigen Bewegung in einen nicht gelochten Untergrund eingetrieben wird.
Es ist bereits ein Schussniet bekannt, der mithilfe eines Schussgeräts in ein nicht gelochtes Werkstück eingetrieben wird. Dessen Nietdorn weist an seinem den Werkstücken zugewandten Ende eine Spitze auf, die auch pyramidenförmig ausgebildet sein kann ( EP 1085952 ). Eine solche bei Schussnieten übliche Spitze erleichtert das Eindringen in das nicht gelochte Werkstück.
Es hat sich jedoch herausgestellt, dass bei bestimmten Anwendungsfällen die durch eine solche Spitze erzeugte Verformung des Werkstücks im Bereich der Befestigungsstelle zu ungeeigneten Ergebnissen führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein zum Eintreiben in ein nicht gelochtes Werkstück geeignetes Befestigungselement zu schaffen, das bei einfachem Aufbau zu einer geringeren Verformung des Werkstücks im Bereich der durch das Befestigungselement bewirkten Befestigung führt.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Befestigungselement mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Das Befestigungselement enthält also im Bereich seines vorderen, den Werkstücken zugewandten Endes keine Spitze, sondern einen Stanzabschnitt mit einer Stirnfläche, die von einer Umfangskante begrenzt ist. Diese Stirnfläche und damit auch die sie eingrenzende Umfangskante liegen nicht in einer Ebene, die quer zur Längsachse verläuft. Die Stirnfläche muss aber nicht eben sein, sie kann auch andere Formen aufweisen.
Die Umfangskante ist mindestens im vorderen Bereich (Spitze) vorteilhaft symmetrisch um die Spitze als Schneidkante ausgebildet.
Die Ausbildung nach der Erfindung führt dazu, dass die Stirnfläche zunächst an einer Stelle mit ihrer Schneidkante auf das Werkstück trifft, so dass dort die Öffnung des Werkstücks beginnt. Beim weiteren Eindringen des vorderen Bereichs des Stanzabschnitts kommen nach und nach alle Stellen der Schneidkante und danach der Rest der Umfangskante mit dem Werkstück in Berührung, so dass die Öffnung ähnlich wie bei einem Abscheren nach und nach erzeugt wird. Dies führt dazu, dass einerseits das Werkstück im Bereich der Öffnung weniger stark verformt wird und andererseits keine zu starke Abbremsung des Befestigungselements beim Eindringen bewirkt wird. Zusätzlich wird wegen des Abscherens eines Teils des Werkstücks ein Loch mit einem sauberen Rand erzeugt. Ein solcher sauberer Rand neigt nicht zum Einreißen, wie dies bei einem durch eine Spitze erzeugten Loch auftreten kann. Dies erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft, wenn das Werkstück aus Gewebe, Kunststoff, Fasergewebe oder Verbundwerkstoffen besteht anstelle der üblicherweise verwendeten Metalle, insbesondere Stahl.
Damit auch unter erschwerten Bedingungen ein solches sauberes Loch gestanzt werden kann, kann erfindungsgemäß in Weiterbildung vorgesehen sein, dass der vordere Stanzabschnitt des Befestigungselements eine zylindrische, insbesondere eine kreiszylindrische, Außenkontur aufweist.
In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Stanzkante von einer Schnittlinie zwischen der Stirnfläche des Befestigungselements und einer zylindrischen Außenkontur des Befestigungselements gebildet wird, vorzugsweise von der zylindrischen Außenkontur des Stanzabschnitts.
In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Stanzabschnitt einen kleineren Querschnitt aufweist als der eigentliche Körper des Befestigungselements. Es hat sich herausgestellt, dass das Bilden eines Lochs mit einem kleineren Querschnitt als es dem Querschnitt des Befestigungselements entspricht, zu guten Ergebnissen sowohl bei der Ausgestaltung der Befestigung führt als auch dazu, dass der Aufwand zum Einschießen eines solchen Befestigungselements nicht zu groß wird.
Um dies zu erreichen, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass zwischen dem vorderen Stanzabschnitt und dem Befestigungselementkörper ein Übergangsabschnitt angeordnet und ausgebildet ist, der den Übergang zwischen dem größeren Querschnitt und dem kleineren Querschnitt herstellt.
Dieser Übergangsabschnitt kann nun verschiedene Formen aufweisen. Beispielsweise kann der Übergangsabschnitt konisch verlaufen, das heißt mit einer geradlinig verlaufenden Seitenlinie.
Es ist ebenfalls möglich und wird von der Erfindung vorgeschlagen, dass der Übergangsabschnitt ballistisch verläuft, die Seitenlinie also konvex gekrümmt ist.
Eine weitere von der Erfindung vorgeschlagene Möglichkeit liegt darin, dass der Übergangsabschnitt eine konkav gekrümmte Seitenlinie aufweist.
Insbesondere kann auch vorgesehen sein, dass die Seitenlinie des Übergangsabschnitts sich aus Abschnitten unterschiedlicher Konfiguration zusammensetzt, also ballistischen, kegeligen und konkaven Abschnitten.
Es wurde bereits erwähnt, dass der schräge Verlauf der Stirnfläche dazu führen soll, dass die das Herstellen des Lochs bewirkende Umfangskante nach und nach beziehungsweise zu unterschiedlichen Zeiten auf dem Werkstück auftrifft. Dadurch soll zunächst der die Schneidkante bildende Teil der Umfangskante einen Schneidvorgang und anschließend der Rest der Umfangskante einen Schervorgang durchführen. Dies kann dadurch in Weiterbildung verbessert werden, dass die Stirnfläche des Stanzabschnitts im Bereich unmittelbar radial hinter der Schneidkante einen kleineren Winkel mit der Längsachse des Befestigungselements einnimmt als in ihrem restlichen Bereich. Damit wird die Schneidkante schärfer. Beispielsweise kann dies dadurch geschehen, dass die Stirnfläche konkav ausgebildet ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der vordere Bereich des Stanzabschnitts mit der Stirnfläche und der Schneidkante aus Edelstahl hergestellt ist, vorzugsweise durch eine Kaltverformung, ein so genanntes Kneifen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Zusammenfassung, deren beider Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnung. Hierbei zeigen:
1 die Seitenansicht eines Befestigungselements in Form eines Hohlniets;
2 die Seitenansicht eines Befestigungselements in Form eines Dornbruchniets;
3 die Seitenansicht eines Befestigungselements in Form einer Stanzschraube;
4 eine der 1 entsprechende Seitenansicht des vorderen Teils eines Befestigungselements;
5 eine Seitenansicht aus einer um 90° versetzten Richtung;
6 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform der 4 und 5;
7 eine der 4 entsprechende Darstellung einer nochmals weiteren Ausführungsform;
8 die Ansicht der Ausführungsform der 7 aus einer um 90° versetzten Richtung;
9 eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform nach 7 und 8.
1 zeigt als Beispiel für ein von der Erfindung vorgeschlagenes Befestigungselement einen Hohlniet mit einem Körper 1, an dessen einem Ende ein Kopf 2 ausgebildet ist. Der Kopf 2 steht radial über den zylindrischen Körper 1 des Befestigungselements vor. Seine Unterseite bildet eine Anlageschulter 3, die in befestigtem Zustand auf der Oberseite des Werkstücks zur Anlage kommt. Im Bereich seines dem Werkstück zugeordneten vorderen Endes 4 weist das Befestigungselement eine Stirnfläche 5 auf, die hier nur angedeutet ist.
Ein zweites Beispiel für die Art von Befestigungselement, bei dem die Erfindung Anwendung finden kann, ist in 2 dargestellt. Es handelt sich um einen Dornbruchniet, dessen Körper 1 genauso aussieht wie der Körper 1 des Befestigungselements der 1. In dem Körper 1 des Dornbruchniets steckt ein Nietdorn 6, an dem zur Bildung eines Schließkopfs gezogen wird.
Ein drittes Beispiel für ein Befestigungselement, an dem die Erfindung verwirklicht werden kann, ist in 3 dargestellt. Es handelt sich um eine Stanzschraube mit einem Befestigungselementkörper 7, an dessen einem Ende ein Schraubenkopf 8 angeordnet ist. Die Unterseite des Schraubenkopfs bildet eine Anlageschulter 3 wie bei den vorhergehenden Befestigungselementen.
In dem Bereich des vorderen Endes, also des dem Schraubenkopf 8 abgewandten Endes des Befestigungselements der 3, ist ein Stanzabschnitt 9 gebildet, der von einer Stirnfläche 5 begrenzt wird. Zwischen dem zylindrischen Körper 7 des Befestigungselements und dem ebenfalls zylindrischen Stanzabschnitt 9 ist ein Übergangsabschnitt 10 ausgebildet, der im dargestellten Beispiel eine konkav gekrümmte Seitenlinie aufweist.
In den vereinfachten Darstellungen der 1–3 sind die vordere Stirnfläche 5 und die Schneidkante 24 nur schematisch dargestellt. Aus den folgenden Figuren geht die Schneidkante 24 deutlicher hervor. Der zylindrische Stanzabschnitt 9 weist eine Umfangskante 41 auf. Diese Umfangskante 41 begrenzt die Stirnfläche 5. An der Stelle, wo die Stirnfläche 5 am weitesten nach vorne ragt, also den größten Abstand von der Unterseite des Kopfs 2 des Befestigungselements aufweist, ist die Schneidkante 24 gebildet. Diese Schneidkante verläuft natürlich, da sie von einem Abschnitt der Umfangskante 41 gebildet wird, in Umfangsrichtung. Die Stirnfläche unmittelbar hinter der Schneidkante 24 ist in der Seitenansicht der 4 konkav ausgebildet. Dadurch wird die Schneidkante 24 schärfer als es bei einer ebenen Stirnfläche 5 der Fall wäre.
Die 5 zeigt die Ausführungsform der 4 von links in 4. Hier ist zu sehen, dass die Schneidkante 24 in der Seitenansicht eine Bogenform aufweist. Es wird auch hier dafür gesorgt, dass die Schneidkante zunächst fast punktförmig und dann linienförmig auf dem zu bearbeitenden Werkstück auftrifft. Zusätzlich ist in der Mitte der Stirnfläche 5 noch eine Kante gebildet, die durch das Kneifen der Spitze entstanden ist.
Aus der 5 und der 6 kann man in Zusammenschau entnehmen, dass in einer Querrichtung, also quer zur Darstellung der 4, die Stirnfläche 5 auch konvex gekrümmt ist. Für das Herausbilden der Schneidkante 24 im Bereich des vorderen Endes des Stanzabschnitts 9 ist aber die konkave Form der 4 maßgebend.
Die in 4 bis 6 dargestellte Gestaltung des vorderen Endes des Befestigungselementes kann nicht nur bei Befestigungselementen mit einem Übergangsabschnitt vorhanden sein, sondern auch bei einem Befestigungselement, bei dem der Stanzabschnitt den gleichen Durchmesser aufweist wie der Körper 1 des Befestigungselements. Dies gilt im übrigen bei den meisten Ausführungsformen, wird aber hier nochmals zeichnerisch dargestellt. Hierzu dienen die 7 bis 9. Hier ist die gleiche Form sowohl der Stirnfläche als auch der Schneidkante 24 gegeben wie bei der vorhergehenden Ausführungsform.
Beim Auftreffen des Stanzabschnitts 9 auf dem zu bearbeitenden Werkstück wird also zunächst ein Schnitt in Umfangsrichtung mithilfe der Schneidkante 24 erzeugt, der dann in beide Umfangsrichtungen durch die dann als Stanzkante wirkende Umfangskante 41 weitergeführt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1085952 [0002]

Claims

Befestigungselement zum Einschießen, mit 1.1 einem Befestigungselementkörper (1, 7), der 1.2 einen Kopf (2, 8) mit einer Anlageschulter (3) an seiner Unterseite aufweist, und 1.3 einem das vordere Ende des Befestigungselements bildenden Stanzabschnitt (9), der 1.4 eine von einer Umfangskante (41) begrenzte Stirnfläche (15) aufweist, die 1.5 nicht in einer senkrecht zur Längsachse des Befestigugselements verlaufenden Querebene liegt, wobei 1.6 die Umfangskante (41) mindestens in ihrem vorderen, den größten Abstand von der Anlageschulter (3) des Kopfs (2, 8) aufweisenden Bereich als Schneidkante (24) ausgebildet ist.
Befestigungselement nach Anspruch 1, bei dem der Stanzabschnitt (9) eine zylindrische, insbesondere kreiszylindrische, Außenkontur aufweist.
Befestigungselement nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Umfangskante (41) von einer Schnittlinie zwischen der Stirnfläche (15) und einer zylindrischen Außenkontur des Befestigungselements gebildet wird, vorzugsweise der zylindrischen Außenkontur des Stanzabschnitts (9).
Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit 4.1 einem zwischen dem vorderen Stanzabschnitt (9) und dem Befestigungselementkörper (1, 7) angeordneten Übergangsabschnitt (10), wobei 4.2 der Querschnitt des Stanzabschnitts (9) kleiner ist als der Querschnitt des Befestigungselementkörpers (1, 7).
Befestigungselement nach Anspruch 4, bei dem der Übergangsabschnitt (10) mindestens teilweise konisch oder konkav verläuft.
Befestigungselement nach Anspruch 4 oder 5, bei dem der Übergangsabschnitt (10) mindestens teilweise ballistisch ausgebildet ist.
Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Umfangskante zu mindestens 10%, vorzugsweise 20%, mindestens zu 30%, mindestens 40% oder zu mindestens 50% als Schneidkante ausgebildet ist, insbesondere symmetrisch um eine Spitze der Stanzabschnitts.
Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Stirnfläche (5, 15) im Bereich unmittelbar hinter der Schneidkante (24) zur Verkleinerung des Winkels der Schneidkante (24) einen kleineren Winkel mit der Längsachse des Befestigungselements einnimmt als in ihrem restlichen Bereich.
Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der vordere Bereich des Stanzabschnitts (9) mit der Stirnfläche (5, 15) und der Schneidkante (24) durch Kneifen hergestellt ist.
Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens der Stanzabschnitt (9) aus insbesondere kaltverfestigtem Edelstahl besteht.
Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Befestigungselementkörper als Schraube oder als Nietkörper ausgebildet ist.
Befestigungselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schneidkante entlang des Umfangs oder polygonal verläuft.