DE102011080505A1

DE102011080505A1 - Befestigungselement

Info

Publication number: DE102011080505A1
Application number: DE201110080505
Authority: DE
Inventors: Jörg Pecho
Original assignee: Arnold Umformtechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Arnold Umformtechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2013-02-07
Anticipated expiration: 2031-08-06
Also published as: US20130034404A1; DE102011080505B4; US9109620B2

Abstract

Ein Einpresselement wird vorgeschlagen, das sowohl in eine vorhandene Öffnung eines Blechelements eingepresst als auch in ein nicht gelochtes Blech eingestanzt werden kann. Das Einpresselement weist einen Kopf mit einer Anlagefläche und einen von der Anlagefläche ausgehenden Schaft auf. Der Schaft weist einen trilobularen Querschnitt auf und kann über mindestens einen Teil seiner Länge mit einer Rändelung versehen sein. Der Schaft kann mit einer durchgehenden Gewindebohrung versehen sein. Durch die trilobulare Form ist der Schaft und damit das Einpresselement gegen ein Verdrehen gesichert, ohne dass bei dem Einpressen eine Verformung des Blechs aus einer Ebene heraus stattfindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Befestigungselement oder Funktionselement, das durch Einpressen an einem metallischen Teil festgelegt wird.
Es ist bereits ein Funktionselement bekannt, das in einem ein Loch aufweisenden Blechteil festgelegt werden kann. Dieses Funktionselement hat einen von einer Anlagefläche abstehenden ringförmigen Kragen, der in die Öffnung des Blechteils eingesetzt wird und auf der gegenüberliegenden Seite mithilfe eines Nietwerkzeugs nach außen umgeformt wird. Die Öffnung kann dabei elliptisch sein ( DE 10 2004 042 478 A1 ). Wegen der Umformung des Kragens ist dieses Funktionselement nur für relativ dünne Blechteile bestimmt.
Weiterhin ist eine Einstanzmutter bekannt ( de 10 2005 006 396 A1 ), die mit einem Endabschnitt auf ein Blech aufgesetzt wird und ein Loch gestanzt wird. Die Festlegung geschieht dadurch, dass der Rand des gebildeten Lochs in eine Vertiefung der Einstanzmutter verformt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Befestigungselement zu schaffen, das derart mit einem Blechteil verbunden werden kann, dass keine zu starke Verformung des Blechteils aus der Ebene des Blechteils heraus erforderlich ist. Dadurch soll das Befestigungselement auch für dickere Bleche geeignet sein, die sich nur mit größerem Aufwand verformen lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Einpresselement mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen vor. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Das Einpresselement enthält also ein Kopfelement mit einer ebenen Anlagefläche, von der aus sich der Schaft rechtwinklig zu der Anlagefläche erstreckt. Aufgrund des polylobularen Querschnitts des Schafts kann eine Festlegung in Drehrichtung durch Zusammenwirken mit einer eine gleiche Form aufweisenden Öffnung geschehen. Dabei kann die axiale Festlegung des Einpresselements durch einen Kraftschluss erfolgen. Der Kraftschluss kann beispielsweise durch eine enge Passung gegeben sein, oder durch eine nachträgliche Verformung beispielsweise mithilfe eines Nietwerkzeugs.
Das von der Erfindung vorgeschlagene Einpresselement kann in eine entsprechend geformte vorhandene Öffnung eingepresst werden. Das Einpressen kann so geschehen, dass auch eine Festlegung nicht nur in Drehrichtung, sondern auch in Auszugsrichtung gegeben ist, sofern dies erforderlich ist.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Einpresselement an dem freien Ende seines Schafts eine Stanzkante aufweist. Hierbei handelt es sich um eine scharfe Kante. Dadurch wird es möglich, das Einpresselement auch als Stanzelement zu verwenden, so dass es in Zusammenwirken mit einer Matrize auch dazu verwendet werden kann, das entsprechend geformte Loch in einem Stück Blech selbst herzustellen. Dabei kann das Stanzen des Lochs und das Einpressen des Schafts in das dadurch hergestellte Loch in einem Arbeitsgang erfolgen.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Schaft von seinem freien Ende ausgehend über mindestens einen Teil seiner Längserstreckung eine glatte Außenseite aufweist.
Diese glatte Außenseite kann nicht nur über einen Teil der Axialerstreckung des Schafts vorgesehen sein, sondern auch über seine gesamte Länge bis zu der Anlagefläche des Kopfs.
Es ist aber ebenfalls möglich und wird von der Erfindung vorgeschlagen, dass der Schaft über mindestens einen Teil seiner Erstreckung eine Rändelung aufweist. Diese Rändelung kann zur Verbesserung der Festlegung des Einpresselements in dem Loch des Blechs dienen.
Beispielsweise kann die Rändelung mindestens teilweise als eine Längsrändelung ausgebildet sein. Die Längsrändelung, bei der die Rippen in Axialrichtung des Schafts verlaufen, dient in erster Linie zur Verbesserung des Einpressens sowie der Sicherung gegen Verdrehen durch eine Verbesserung des Formschlusses.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Rändelung mindestens teilweise als eine Querrändelung ausgebildet ist. Damit soll die Sicherung gegen einen Herausziehen oder Herausdrücken des Einpresselements aus dem Loch verbessert werden.
Eine weitere Möglichkeit der Verbesserung des Haltens des Einpresselements in dem Loch und zur Verbesserung des Formschlusses kann vorgesehen sein, dass die Rändelung mindestens teilweise als eine Kreuzrändelung ausgebildet ist.
Selbstverständlich sind auch Kombinationen der verschiedenen Arten von Rändelungen möglich und sinnvoll.
Das Einpresselement kann beispielsweise eine axiale Öffnung, insbesondere eine durchgehende Öffnung aufweisen. Es kann auf diese Weise zur Lagerung unterschiedlicher Gegenstände dienen. Bei einem Sackloch kann dieses entweder von dem freien Ende des Schafts ausgehen oder von dem gegenüberliegenden Ende ausgehen, also in dem eigentlichen Kopf des Einpresselements vorhanden sein.
Sowohl bei einem Sackloch als auch bei einer durchgehenden Öffnung kann ein Gewinde vorhanden seien, um in das Einpresselement einen Gegenstand einschrauben zu können.
Es ist auch möglich, dass an dem Einpresselement, vorzugsweise an dem Kopf, ein Zapfen angeordnet ist, der beispielsweise als Lagerzapfen dienen kann. Er kann auch ein Außengewinde aufweisen.
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 eine perspektivische Ansicht eines Einpresselements nach der Erfindung;
2 eine Draufsicht auf das Einpresselement von der Seite des Zapfens;
3 eine Seitenansicht eines Einpresselements nach einer 2. Ausführungsform;
4 eine Draufsicht von links in 3;
5 einen Querschnitt durch den Zapfen des Einpresselements der 3 und 4;
6 schematisch die Anordnung eines Einpresselements vor dem Einpressvorgang;
7 die Anordnung des Einpresselements am Ende des Einpressvorgang.
Das in 1 dargestellte Einpresselement nach der Erfindung enthält einen Kopf 1, der als flacher Zylinder ausgebildet ist und beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Auf der in 1 sichtbaren Unterseite des Kopfs 1 ist eine Anlagefläche 2 gebildet, die in einer Ebene liegt. Von dieser Unterseite 2 erstreckt sich ein Schaft 3, der in einer ebenen Stirnfläche 4 endet. Durch den Schaft 3 und durch den Kopf 1 erstreckt sich eine durchgehende Bohrung 5, die mit einem Innengewinde 6 versehen ist.
An seiner Außenseite enthält der Schaft 3 einen ersten Abschnitt 7, der von der Anlagefläche 2 des Kopfs 1 ausgeht, und an den sich ein zweiter Abschnitt 8 anschließt, der bis zu der Stirnfläche 4 des Schafts 3 reicht.
Der erste Abschnitt 7 des Schafts 3 ist mit einer Längsrändelung mit scharfen Kanten versehen.
Der zweite Abschnitt 8 weist eine glatte Außenseite auf.
Die Schnittlinie zwischen dem zweiten Abschnitt 8 des Schafts 3 und seiner Stirnfläche 4 bildet eine Stanzkante 9.
Der Querschnitt des Schafts 3 weicht von einer Kreisform ab. Dies kann man in 1 schon sehen, deutlicher wird dies aber in 2. Insbesondere durch den Vergleich zwischen der Stanzkante 9 und dem Außenumfang 10 des Kopfs 1 sieht man, dass die Stanzkante 9 sich an 3 Stellen dem Außenumfang 10 des Kopfs 1 nähert und zwischen diesen Stellen sich von dem Außenumfang 10 entfernt. Diese Form wird als trilobulare Form bezeichnet.
Weiterhin kann man sowohl der 1 als auch der 2 entnehmen, dass die Gewindebohrung 5 an der Stirnfläche 4 eine Fase 11 aufweist.
Das in den 1 und 2 dargestellte Einpresselement kann in eine vorhandene Öffnung eines Blechteils eingepresst werden, dessen Öffnung der Form des Schafts geometrisch ähnlich ist und etwas kleiner ist, so dass eine Festlegung durch Klemmung erfolgen kann.
Aufgrund der bereits erwähnten Stanzkante 9 kann das Einpresselement allerdings auch dazu verwendet werden, sich in einem Blechteil, dass keine Öffnung aufweist, eine solche Öffnung durch Stanzen selbst herzustellen. In dem gleichen Vorgang kann dann das Einpressen in diese Öffnung erfolgen.
Während bei der Ausführungsform nach 1 und 2 sich an die ebene Stirnfläche 4 des Schafts 3 zunächst ein glattflächiger Abschnitt 8 anschließt, zeigen die folgenden 3 bis 5 eine Ausführungsform, bei der die Rändelung bis zur Stirnfläche 14 reicht. Das Einpresselement enthält wiederum einen Kopf 1 mit einer ebenen eine Anlagefläche 2 bildenden Unterseite. Der Unterseite gegenüberliegend weist der Kopf 1 eine ebene Vorderseite 12 auf. Das Einpresselement wird von einer angedeuteten axialen Bohrung 5 durchsetzt, die mit einem Gewinde 6 versehen ist. An der Außenseite des Schafts 3 ist eine Längsrändelung 15 ausgebildet.
Die 4 zeigt das Einpresselement von links in 3. Hier ist die Durchgangsbohrung 5 zu sehen, die also von beiden Seiten des Einpresselements her zugänglich ist.
Die 5 zeigt jetzt noch einmal einen Querschnitt durch den Schaft 3 an einer Stelle zwischen der Anlagefläche 2 und der Längsrändelung 15. Auch hier ist das Abweichen der Stanzkante 9 von dem angedeuteten kreisförmigen Umfang zu erkennen.
Die folgenden beiden 6 und 7 zeigen schematisch die Art, wie ein solches Einpresselement verwendet wird. Es ist ein metallisches Blechteil 16 vorhanden. Unterhalb des Blechteils wird eine Matrize 17 angeordnet, und oberhalb des Blechteils das Einpresselement 18. Es handelt sich hierbei um ein der Ausführungsform nach 1 und 2 entsprechendes Einpresselement 18. Die Matrize weist auf ihrer dem Blechteil 16 zugewandten Seite eine Öffnung auf, die etwa der Größe des herzustellenden Lochs entspricht. Das Blechteil 16 wird auf die Matrize 17 aufgelegt. Anschließend wird das Einpresselement 18 gegenüber der Matrize 17 ausgerichtet und auf das Blechteil 16 aufgelegt und mit entsprechender Kraft vorwärts gedrückt. Dabei stanzt sich das Einpresselement mit seiner Stanzkante 9 ein Loch in dem Blechteil 16, und beim weiteren vorwärts Drücken des Einpresselements 18 gelangt die Längsrändelung 15 in Kontakt mit der Wand des hergestellten Lochs. Die Längsrändelung 15 gräbt sich in die Wand des Lochs ein. Im Endergebnis ist das Einpresselement 18 mit dem Blechteil 16 verbunden, die heraus gepressten Teile 19 des Blechteils 16 fallen nach unten weg.
In dem in den 6 und 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Einpresselement in ein Blechteil eingepresst. Es kann aber auch dazu verwendet werden, zwei Blechteile miteinander zu verbinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102004042478 A1 [0002]
DE 102005006396 A1 [0003]

Claims

Einpresselement, mit 1.1 einem zylindrischen Schaft (3), 1.2 einem Kopf (1), der 1.2.1 an dem einen Ende des Schafts (3) angeordnet ist, 1.2.2 allseits radial über die Mantelfläche des Schafts (3) vorspringt und 1.2.3 auf seiner dem Schaft (3) zugeordneten Seite eine ebene Anlagefläche (2) aufweist, wobei 1.3 der Querschnitt des Schafts (3) mindestens angenähert polylobular ausgebildet ist.
Einpresselement nach Anspruch 1, mit einer am freien Ende des Schafts (3) ausgebildeten Stanzkante (9).
Einpresselement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schaft (3) von seinem freien Ende ausgehend über mindestens einen Teil (8) seiner Längserstreckung eine glatte Außenseite aufweist.
Einpresselement nach Anspruch 3, bei dem der Schaft (3) über seine gesamte Länge eine glatte Außenseite aufweist.
Einpresselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schaft (3) über mindestens einen Teil (7) seiner Erstreckung eine Rändelung (15) aufweist.
Einpresselement nach Anspruch 5, bei dem die Rändelung mindestens teilweise als eine Längsrändelung (15) ausgebildet ist.
Einpresselement nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Rändelung mindestens teilweise als eine Querrändelung ausgebildet ist.
Einpresselement nach einem der Ansprüche 5–7, bei dem die Rändelung mindestens teilweise als eine Kreuzrändelung ausgebildet ist.
Einpresselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Schaft (3) eine axiale Öffnung (5), insbesondere eine durchgehende Öffnung (5) aufweist.
Einpresselement nach Anspruch 9, bei dem die Öffnung (5) ein Gewinde (6) aufweist.
Einpresselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem an dem Schaft (3) und/oder dem Kopf (1) angeordneten, gegebenenfalls mit einem Außengewinde versehenen Zapfen.