DE102011080505B4

DE102011080505B4 - Befestigungselement

Info

Publication number: DE102011080505B4
Application number: DE102011080505.2A
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: 2024-03-28
Anticipated expiration: 2031-08-06
Also published as: DE102011080505A1; US20130034404A1; US9109620B2

Abstract

Einpresselement, mit1.1 einem zylindrischen Schaft (3),1.2 einem Kopf (1), der1. 2.1 an dem einen Ende des Schafts (3) angeordnet ist,1. 2.2 allseits radial über die Mantelfläche des Schafts (3) vorspringt und1.2.3 auf seiner dem Schaft (3) zugeordneten Seite eine ebene Anlagefläche (2) aufweist, wobei1.3 der Querschnitt des Schafts (3) von einer Kreisform abweicht und trilobular ausgebildet ist und1.4 der Schaft (3) über mindestens einen Teil (7) seiner Erstreckung auf seiner Außenseite eine Rändelung (15) aufweist.1.5 mit einer am freien Ende des Schafts (3) ausgebildeten Stanzkante (9), wobei die Stanzkante von einem kreisförmigen Umfang abweicht und trilobular ausgebildet ist,1.6 und der Schaft (3) von seinem freien Ende ausgehend über einen Teil seiner Längserstreckung eine glatte Außenseite aufweist.

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.
Bekannt ist ebenfalls ein Rändelbolzen zum Einpressen oder Einbetten in ein aus weichem Material wie Kunststoff oder Aluminium bestehendes Bauteil, dessen gerändelter Einbettungsabschnitt einen Außenumfang mit einer trilobularen Form aufweist ( DE 198 54 792 A1 ).
Darüber hinaus ist ein selbst stanzendes Mutternelement mit einem mehreckigen Stanzabschnitt und einer Stanzkante bekannt, das aber in dem Blechteil auch durch Verformung des Randes des Blechteils festgelegt wird ( DE 10 2009 039 817 A1 , DE 10 2010 032 866 A1 ).
Aus der US-Patentschrift US 2,544,304 A ist ein Einpresselement bekannt, das in vorbereitete Bohrungen eingesetzt und eingepresst werden kann. Das Einpresselement weist einen kegelstumpfförmigen Schaft auf, der mit einer Längsrändelung versehen ist.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 034 987 A1 ist ein Einpresselement bekannt, das auch in nicht gelochte Bauteile eingesetzt werden kann. Das Einpresselement weist am Ende des Schafts eine Stanzkante auf. Am Außenumfang des Schafts kann eine Rändelung vorgesehen sein, die aber vor der Stanzkante endet. Zwischen der Stanzkante und dem Beginn der Rändelung liegt ein Abschnitt mit glattem Außenumfang.
Aus der US-Patentschrift US 2,147,343 A ist ein Einpresselement bekannt, das in eine vorbereitete Bohrung eingesetzt werden kann. Das Einpresselement weist einen kegelstumpfförmigen Schaft auf, wobei der Schaft an seiner Außenseite mit einer Längsrändelung, einer Querrändelung, einer schräg zur Längsachse verlaufenden Rändelung oder auch mit einer Kreuzrändelung versehen sein kann. Die Rändelung endet vor einem Ende des Schafts.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 042 336 A1 ist ein Einpresselement mit einem zylindrischen Schaft, einem Kopf, der an dem einen Ende des Schafts angeordnet ist, allseits radial über die Mantelfläche des Schafts vorspringt und an seiner dem Schaft zugeordneten Seite eine ebene Anlagefläche aufweist, bekannt, wobei der Schaft an seinem freien Ende eine Stanzkante aufweist und wobei der Schaft ausgehend von einer Unterseite des Kopfes mehrere, in radialer Richtung vorragende Vorsprünge aufweist, die deutlich vor dem freien Ende des Schafts enden. Das Einpresselement ist dafür vorgesehen, in ungelochte Bleche eingesetzt zu werden.
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 trilobularen 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.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, 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.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schaft von seinem freien Ende ausgehend über einen Teil seiner Längserstreckung eine glatte Außenseite aufweist.
Erfindungsgemäß weist der Schaft über mindestens einen Teil seiner Erstreckung eine Rändelung auf. Diese Rändelung dient zur Verbesserung der Festlegung des Einpresselements in dem Loch des Blechs.
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 sein, 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, deren 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 erfindungsgemäßen Einpresselements;
2 eine Draufsicht auf das Einpresselement der 1 von der Seite des Zapfens;
3 eine Seitenansicht eines Einpresselements nach einer Ausführungsform der Erfindung;
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 schematisch die Anordnung des Einpresselements am Ende des Einpressvorgang.

Das in 1 dargestellte erfindungsgemäße Einpresselement 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 Anlagefläche 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 18 verwendet wird. Es ist ein metallisches Blechteil 16 vorhanden. Unterhalb des Blechteils 16 wird eine Matrize 17 angeordnet, und oberhalb des Blechteils 16 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 18 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 18 in ein Blechteil 16 eingepresst. Es kann aber auch dazu verwendet werden, zwei Blechteile miteinander zu verbinden.

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) von einer Kreisform abweicht und trilobular ausgebildet ist und 1.4 der Schaft (3) über mindestens einen Teil (7) seiner Erstreckung auf seiner Außenseite eine Rändelung (15) aufweist. 1.5 mit einer am freien Ende des Schafts (3) ausgebildeten Stanzkante (9), wobei die Stanzkante von einem kreisförmigen Umfang abweicht und trilobular ausgebildet ist, 1.6 und der Schaft (3) von seinem freien Ende ausgehend über einen Teil seiner Längserstreckung eine glatte Außenseite aufweist.
Einpresselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rändelung (15) mindestens teilweise als eine Längsrändelung (15) ausgebildet ist.
Einpresselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rändelung (15) mindestens teilweise als eine Querrändelung (15) ausgebildet ist.
Einpresselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Rändelung (15) mindestens teilweise als eine Kreuzrändelung (15) 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 5, 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.