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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines zur Anordnung an einem Verbindungselement vorgesehenen Bauteils, mit mindestens einem Ringkörper und mit mindestens einem Sicherungsabschnitt, welcher nach radial innen ausrichtbar oder ausgerichtet sind, um mit einem Hinterschnittbereich des Verbindungselements zusammenzuwirken, sodass das Bauteil an dem Verbindungselement verliersicherbar oder verliergesichert ist.
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Anordnungen mit einem Verbindungselement und mit einem an einem Verbindungselement verliergesicherten Bauteil sind beispielsweise in Form von aus der
DE 199 05 706 C2 oder der
DE 10 2005 002 603 A1 bekannten Kombimuttern oder Kombischrauben bekannt. Diese Anordnungen haben den Vorteil, dass Montagevorgänge erleichtert werden können, indem durch verliersichere Anordnung des Bauteils an dem Verbindungselement (beispielsweise einer Mutter oder einer Schraube) dieses Bauteil nicht separat bereitgestellt und mit dem Verbindungselement gefügt werden muss, wenn das Verbindungselement mit einem weiteren Bauteil, beispielsweise einem Gehäuse, verbunden wird.
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Die aus der
DE 199 05 706 C2 bekannten Anordnungen haben jedoch den Nachteil, dass die Herstellung eines Hinterschnittbereichs, welcher zur verliersicheren Anordnung des Bauteils an der Mutter oder der Schraube benötigt wird, vergleichsweise aufwändig ist. Wenn ein Bauteil in der Form einer Unterlegscheibe an einer Schraube verliergesichert werden soll, muss zunächst die Unterlegscheibe auf den noch unbearbeiteten Schaft der Schraube aufgeschoben werden, sodass erst anschließend das Gewinde, beispielsweise durch Rollen, hergestellt werden kann, sodass dann ein Hinterschnitt zwischen dem Gewinde und einem Kopf der Schraube entsteht. Ein solches Verfahren ist vergleichsweise aufwendig.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein für eine Großserienproduktion gut geeignetes Verfahren anzugeben.
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Diese Aufgabe wird bei einem Bauteil der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an dem Bauteil ein sich in radialer Richtung erstreckender Materialabschnitt vorgehalten wird, von welchem ausgehend Material nach radial innen geschoben wird, sodass ein spanförmiger, von dem Materialabschnitt abstehender und mit diesem einstückig verbundener Sicherungsabschnitt entsteht.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Sicherungsabschnitt nicht durch einfaches Umformen (beispielsweise Ziehen oder Pressen) hergestellt, sondern indem ein sich in radialer Richtung erstreckender Materialabschnitt lokal aufgetrennt und Material nach radial innen geschoben wird. Dieser Vorgang ist vergleichbar mit einem Hobel- oder Stoßvorgang, welcher jedoch nicht so durchgeführt wird, dass Material vollständig von dem Materialabschnitt abgelöst wird, sondern so, dass ein Span entsteht, welcher mit dem Materialabschnitt verbunden bleibt.
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Dadurch, dass der spanförmige Sicherungsabschnitt von dem Materialabschnitt absteht, ist dieser Sicherungsabschnitt nur in einem Fußbereich mit dem Materialabschnitt verbunden, sodass eine Verformung des Sicherungsabschnitts vereinfacht wird. Hierdurch kann der Sicherungsabschnitt vergleichsweise einfach gehandhabt werden, sodass eine Einführung des Verbindungselements in den Ringkörper des Bauteils erheblich vereinfacht wird, nämlich dann, wenn der Sicherungsabschnitt so ausgerichtet ist, dass er noch nicht verliersicher in dem Hinterschnittbereich des Verbindungsabschnitts angeordnet ist. Im Anschluss an die Anordnung eines Sicherungsabschnitts auf die Höhe eines Hinterschnittbereichs des Verbindungselements kann der spanförmige Materialabschnitt dann nach radial innen gebogen werden, sodass er in dem Hinterschnittbereich des Verbindungselements gefangen ist.
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Das Bauteil weist mindestens einen in vorstehend beschriebener Weise hergestellten Sicherungsabschnitt auf. Bevorzugt ist es jedoch, wenn mehrere, über den Umfang des Materialabschnitts (und insbesondere regelmäßig) verteilt angeordnete Sicherungsabschnitte vorgesehen sind.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass in den Materialabschnitt eine Vertiefung eingebracht wird, und dass das Material ausgehend von einer Berandung der Vertiefung nach radial innen geschoben wird. Die Vertiefung ermöglicht es, eine Mindestspandicke zu definieren, sodass ein besonders stabiler Sicherungsabschnitt geschaffen werden kann. Hierdurch kann das unerwünschte Abbrechen eines gegebenenfalls zu dünnen Spans von dem Materialabschnitt vermieden werden. Darüber hinaus ermöglicht es die Vertiefung, ein nachfolgend noch näher beschriebenes Schiebewerkzeug in definierter Lager in einen spanschiebenden Eingriff mit dem Materialabschnitt des Bauteils zu bringen.
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Im Prinzip kann die Vertiefung einen beliebigen Querschnitt aufweisen, solange gewährleistet ist, dass ein Schiebewerkzeug an der Berandung der Vertiefung angreifen und Material nach radial innen schieben kann. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Vertiefung im Querschnitt keilförmig ist, sodass eine besonders gut geeignete Ansatzfläche für ein Schiebewerkzeug geschaffen werden kann.
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Im Prinzip ist es denkbar, die Vertiefung auf beliebige Art und Weise, beispielsweise spanabhebend oder umformend, herzustellen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die Vertiefung mittels eines Druckwerkzeugs hergestellt wird, welches den Materialabschnitt lokal eindrückt. Vorzugsweise ist das Druckwerkzeug in zu einer zentralen Ringachse des Bauteils zumindest im Wesentlichen paralleler Richtung geführt. Dies ermöglicht eine besonders genaue und einfache Herstellung der Vertiefung.
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Um Material ausgehend von dem Materialabschnitt nach radial innen zu verschieben, ist es bevorzugt, wenn ein Schiebewerkzeug verwendet wird, welches in zu einer zentralen Ringachse des Bauteils geneigten Richtung geführt ist. Dies ermöglicht es, einen spanförmigen Sicherungsabschnitt herzustellen, welcher an einem freien Ende eine geringere Dicke aufweist als in einem Fußbereich des Spans. Hierdurch ist ein besonders sicherer Halt des Sicherungsabschnitts an dem Ringkörper ermöglicht und gleichzeitig gewährleistet, dass der Sicherungsabschnitt in vorstehend beschriebener Weise verformbar ist, um in den Hinterschnittbereich des Verbindungselements hineinragend ausgerichtet werden zu können.
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Um eine Ausrichtung des Sicherungsabschnitts in den Hinterschnittbereich des Verbindungselements zu vereinfachen, ist es bevorzugt, wenn der Sicherungsabschnitt aus einer zu einer zentralen Ringachse des Bauteils parallelen Richtung nach radial innen geneigt verkippt wird. Beispielsweise wird der Sicherungsabschnitt mit einem Winkel zwischen ungefähr 20° und ungefähr 70° in Richtung auf eine zentrale Ringachse des Bauteils geneigt, sodass ein den Hinterschnittbereich des Verbindungselements begrenzendes Element noch an dem Sicherungsabschnitt vorbeiführbar ist, jedoch eine sich anschließende weitere Verformung des Sicherungsabschnitts zur Herstellung des Eingriffs in den Hinterschnittbereich in jedem Fall nach radial innen erfolgt und nicht in unabsichtlicher Weise nach radial außen.
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Bevorzugt ist es, wenn zum Verkippen des Sicherungsabschnitts ein Umformwerkzeug verwendet wird, welches eine trichterförmige Anlagefläche zur Anlage an den Sicherungsabschnitt aufweist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ausrichtung des Sicherungsabschnitts.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Ringkörper einen nach radial außen weisenden Verbindungsabschnitt zur Verbindung des Ringkörpers mit einem weiteren Bauteil aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur das Verbindungselement, sondern auch das an dem Verbindungselement verliergesicherte Bauteil mit einem weiteren Bauteil verbinden zu können. Hierdurch wird die Montage komplexer Baugruppen vereinfacht.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Bauteil, welches nach einem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt ist.
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Schließlich betrifft die Erfindung eine Anordnung, welche ein vorstehend genanntes Bauteil umfasst, das verliersicherbar oder verliergesichert an einem Verbindungselement angeordnet ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Anordnung mit einem Verbindungselement und mit einem verliersicherbar an dem Verbindungselement angeordneten Bauteil;
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2 eine Draufsicht des Bauteils gemäß 1;
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3 eine der 1 entsprechende Ansicht der Anordnung, wobei das Bauteil an dem Verbindungselement verliergesichert ist;
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4 eine Seitenansicht des Bauteils gemäß 1 im Anschluss an die Herstellung einer Vertiefung;
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5 eine Seitenansicht des Bauteils gemäß 1 im Anschluss an die Herstellung eines spanförmigen Sicherungsabschnitts; und
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6 eine Seitenansicht des Bauteils gemäß 1 im Anschluss an ein nach radial innen geneigtes Verkippen des Sicherungsabschnitts.
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In 1 ist eine Ausführungsform einer Anordnung 10 dargestellt, welche ein Verbindungselement 12 und ein Bauteil 14 umfasst. Das Verbindungselement 12 ist insbesondere eine Schraube und weist einen Kopf 16 mit einem von dem Kopf 16 abragenden Schaft 18 auf. Der Kopf 16 weist eine Handhabungsfläche 20, beispielsweise eine Innensechskantfläche, sowie eine den Kopf 16 zum Schaft 18 abgrenzende Kopffläche 22 auf.
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Der Schaft 18 weist ein Außengewinde 24 auf, welches mit einem Innengewinde eines Montagekörpers, beispielsweise eines (nicht dargestellten} Gehäuses, verschraubbar ist.
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Der Schaft 18 umfasst ferner ein ringförmiges Hinterschnittelement 26, welches von dem Schaft 18 nach radial außen absteht und gemeinsam mit der Kopffläche 22 einen Hinterschnittbereich 28 begrenzt.
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Bei einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform ist kein Hinterschnittelement 26 vorgesehen. In diesem Fall ist der Hinterschnittbereich 28 zwischen der Kopffläche 22 und dem der Kopffläche 22 zugewandten Ende des Außengewindes 24 begrenzt.
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Das Bauteil 14 der Anordnung 10 umfasst einen im Wesentlichen zylindrischen Ringkörper 30 mit einer Ringwand 32, welche einen Innenraum 34 zum Durchtritt des Schafts 18 begrenzt.
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Die Ringwand 32 weist an seinem dem Kopf 16 abgewandten Ende einen sich nach radial außen erstreckenden Wulst 36 auf. Benachbart zu dem Kopf 16 erstreckt sich ausgehend von der Ringwand 32 nach radial außen ein Materialabschnitt 38.
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Eine nach radial außen weisende Begrenzung 40 der Ringwand 32 bildet einen Verbindungsabschnitt zur Verbindung mit einem weiteren Bauteil, beispielsweise einer (nicht dargestellten) Dämmplatte oder -matte. Ein solches weiteres Bauteil weist eine Durchtrittsöffnung auf, welche geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Wulstes 36, sodass das Bauteil 14 mit dem Wulst 36 voran in die Durchtrittsöffnung hineingedrückt werden kann und das plattenförmige weitere Bauteil zwischen dem Wulst 36 und dem Materialabschnitt 38 fixiert ist.
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Der Materialabschnitt 38 ist insbesondere ringscheibenförmig und weist eine Materialstärke von beispielsweise zwischen ungefähr 0,3 mm und ungefähr 4 mm auf. Der Materialabschnitt 38 erstreckt sich um eine zentrale Ringkörperachse 42, welche im montierten Zustand der Anordnung 10 kollinear mit einer zentralen Achse des Verbindungselements 12 ist.
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Das Bauteil 14 weist mindestens einen Sicherungsabschnitt 44, vorzugsweise eine Mehrzahl von Sicherungsabschnitten 44, auf, welcher oder welche aus dem Material des Materialabschnitts 38 heraus hergestellt ist bzw. sind.
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Das im Ausführungsbeispiel dargestellte Bauteil 14 weist vier entlang eines Umfangs um die Ringkörperachse regelmäßig verteilt angeordnete Sicherungsabschnitte 44 auf. Die Sicherungsabschnitte 44 sind jeweils in Form eines von dem Materialabschnitt 38 abstehenden Spans gebildet. Mit einem freien Ende 46 ragen die Sicherungsabschnitte 44 ausgehend von einer inneren Begrenzung der Ringwand 32 nach radial innen in den Ringraum 34 hinein. In einem Fußbereich 48 sind die Sicherungsabschnitte 44 einstückig mit dem Materialabschnitt 38 verbunden und bilden gleichzeitig eine einstückige Verlängerung der Ringwand 32.
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In dem in den 1 und 2 dargestellten Vormontagezustand des Bauteils 14 sind die freien Enden 46 der Sicherungsabschnitte 44 so weit voneinander beabstandet, dass das freie Ende des Schafts 18 des Verbindungselements 12 auf Höhe des Materialabschnitts 38 in den Ringraum 34 einführbar ist (also in 1 von oben her), sodass zunächst das Außengewinde 24 und dann das Hinterschnittelement 26 an den Sicherungsabschnitten 44 vorbeigeführt werden kann, und zwar bis die Kopfflache 22 des Kopfes 16 in Anlage mit den nach innen geneigten Sicherungsabschnitten 44 gelangt.
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Hiervon ausgehend kann mittels der Kopffläche 22 Druck auf die freien Enden 46 der Sicherungsabschnitte 44 ausgeübt werden, sodass die Sicherungsabschnitte 44 nach radial innen verformt werden. Hierbei werden die Sicherungsabschnitte 44 um den Fußbereich 48 herum verformt, sodass die freien Enden 46 sich nach radial innen bewegen und die Kopffläche 22 mit einer Außenfläche 50 der Sicherungsabschnitte 44 (vergleiche 3) zur Anlage kommt. Gleichzeitig gelangt die Kopffläche 22 mit einer Außenfläche 52 des Materialabschnitts 38 zur Anlage.
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Durch die vorstehend beschriebene Verformung der Sicherungsabschnitte 44 sind die freien Enden 46 der Sicherungsabschnitte 44 so weit nach radial innen in Richtung auf die Ringachse 42 verschoben, dass die Sicherungsabschnitte 44 verliersicher in dem Hinterschnittbereich 28 des Verbindungselements 12 gehalten sind.
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Die Herstellung der Sicherungsabschnitte 44 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 4 bis 6 erläutert. In 4 ist ein Ringkörper 30 mit einer Ringwand 32 dargestellt. Bezogen auf die zentrale Ringachse 42 erstreckt sich der Materialabschnitt 38 nach radial außen. Der Materialabschnitt 38 und die Ringwand 32 gehen einstückig ineinander über.
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Zur Herstellung der Ringwand 32 sind in an sich bekannter Weise ein Ziehring 54 und ein Stempel 56 vorgesehen. Ferner ist zur Fixierung des Materialabschnitts 38 ein Niederhalter 58 vorgesehen.
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In dem Niederhalter 58 ist eine der Anzahl der herzustellenden Sicherungsabschnitte 44 entsprechende Mehrzahl von Druckwerkzeugen 60 linear verschieblich geführt. Die Druckwerkzeuge 60 sind vorzugsweise parallel zu der Ringachse 42 geführt. Die Druckwerkzeuge 60 weisen an ihrem freien Ende einen keilförmigen Wirkbereich 62 auf, mittels welchem in dem Materialabschnitt 38 eine im Querschnitt keilförmige Vertiefung 64 eingebracht wird. Dabei wird die Materialstärke des Materialabschnitts 38 lokal verringert. Die Keilform der Vertiefung 64 ist so ausgerichtet, dass die Vertiefung von radial außen nach radial innen gesehen in ihrer Tiefe zunimmt und auf ihrer radial nach innen gewandten Seite eine Berandung 66 aufweist.
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Die Berandungen 66 dienen als Ansatzfläche für in 5 dargestellte Schiebewerkzeuge 68.
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Die Schiebewerkzeuge 68 weisen einen keilförmigen, als Meißel wirkenden Wirkbereich 70 auf, welcher bei Verschiebung eines Schiebewerkzeugs 68 entlang einer Schiebeachse 72 zunächst an der Berandung 66 der Vertiefung 64 angreift und hiervon ausgehend Material von dem Materialabschnitt 38 abspant, sodass ein spanförmiger Sicherungsabschnitt 44 entsteht. Die Schiebeachsen 72 sind zu der zentralen Ringachse 42 des Ringkörpers 30 geneigt ausgerichtet.
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Während der Herstellung des Sicherungsabschnitts 44 ist das Bauteil 14 radial innen mit einem Dorn 74 abgestützt, sodass die spanförmigen Sicherungsabschnitte 44 zunächst bündig mit der radial inneren Begrenzung der Ringwand 32 ausgerichtet sind.
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Das Bauteil 14 ist in axialer Richtung mittels eines Niederhalters 76 und in axialer Richtung und radialer Richtung mittels einer Bauteilaufnahme 78 gesichert.
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Die Schiebewerkzeuge 68 sind in dem Niederhalter 76 verschieblich geführt und an ihren radial nach außen weisenden Enden mit Antriebsflächen 80 versehen. Die Antriebsflächen 80 wirken mit Gegenflächen 82 zusammen, welche an Antriebselementen 84 ausgebildet sind. Die Antriebselemente 84 sind stiftförmig ausgebildet und relativ zu dem Werkzeughalter 78 und zu einem weiteren Führungskörper 85 verschieblich. Eine Verschiebung der Antriebselemente 84 bewirkt ein Abgleiten der Gegenflächen 80 und der Antriebsflächen 82, sodass die Schiebewerkzeuge 68 entlang der Schiebeachsen 72 nach radial innen in Richtung auf die Ringachse 42 verschoben werden.
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Durch das Verschieben des Materials des Materialabschnitts 38 entsteht zwischen der Berandung 66 der Vertiefung 64 und dem spanförmigen Sicherungselement 44 ein keilförmiger Freiraum 86 (vergleiche 1 bis 3 und 6).
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An den in 5 dargestellten Fertigungsschritt anschließend können sich zunächst in axialer Richtung erstreckende Sicherungsabschnitte 44 nach radial innen geneigt umgeformt werden. Hierfür wird das Bauteil 14 zwischen einem Stempel 88 und einem Werkstückhalter 90 fixiert und mit einem Umformwerkzeug 92 beaufschlagt. Das Umformwerkzeug 92 weist einen trichterförmigen Anlageabschnitt 94 auf, welcher gegen die Außenflächen 50 der Sicherungsabschnitte 44 zur Anlage kommt und die Sicherungsabschnitte 44 nach radial innen in Richtung auf die Ringachse 42 neigt. Der Neigungswinkel relativ zu der Ringachse 42 beträgt beispielsweise zwischen ungefähr 20° und ungefähr 70°.
