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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung eines Schraub- bzw. Befestigungselements aus einem Werkstück, insbesondere auf Verfahren zur Herstellung eines Gewindedurchzugs.
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DE 10 2005 024 220 A1 beschreibt ein Verfahren Herstellung von Hohlkörperelementen mit einem zumindest im Wesentlichen quadratischen oder rechteckigen Außenumriss, durch Ablängung einzelner Elemente von einem in Form einer Profilstange oder eines Wickels vorliegenden Profils nach vorheriger Stanzung von Löchern in das Profil. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in den Arbeitsstationen ein Durchsetzvorgang und ein Lochvorgang durchgeführt werden. Die
DE 101 154 20 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer unverlierbaren Mutter mit einem verbesserten Halt an der Montageplatte verwendet quadratisch geschnittene Rohlinge, die durch einen Pressvorgang vorgeformt und gestanzt werden, um das Montageloch zu bilden, um die Schraubverbindung nach dem Schneiden des Gewindes aufzunehmen. Vor oder nach dem Stanzen des Lochs wird die Basis der Mutter gepresst, um eine Lippe um das Loch herum zu bilden. Die Mutter wird in ein Loch in der Montageplatte gedrückt und die Lippe wird gedrückt, um den Rand des Montagelochs zu greifen. Die
DE 196 50 453 A1 beschreibt eine Mutter, die durch eine Materialumformtechnik gebildet ist, und einen Mutternkörper und eine Druckplatte umfasst. Die Mutter hat ein Antriebsteil, beispielsweise einen mehrkantigen Abschnitt zur Verwendung mit einem Schraubenschlüssel, und einen Befestigungsbereich, der sich an die Druckplatte anschließt. Die Druckplatte weist ein zentrales Loch auf, in das ein Hals hineinragt, der mit dem Mutternkörper einstückig ausgebildet ist. Durch die Verformung werden zunächst der Mutternkörper und die Druckplatte gebildet. Anschließend wird der Hals aufgeweitet, um den Körper an die Druckplatte zu klemmen, und dann wird das Gewinde geformt. Die
DE 10 2005 062 045 A1 beschreibt eine Schraubenmutter aus einem metallischen Werkstoff aufweisend einen an einer der Stirnseiten der Mutter angeformten Ringbund, der einen Aufnahmeschlitz mit einem eine Gewindebohrung umgebenden Abschnitt als Auflagefläche begrenzt.
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Insbesondere bei einer Blindmontage von Rückhalteelementen (Retainern) können sich Probleme mit einem Einfädeln einer Schraube in ein (Innen-) Gewinde einer Gewindeplatte (Gewindedurchzug) ergeben, insbesondere dann, wenn der Retainer vormontiert, vorzentriert und verdeckt innerhalb eines Getriebegehäuses sitzt und vermittels einer Schraube von außerhalb „ertastet“ werden muss. Dabei kann schlichtweg ein Anfang des Gewindes nicht gefunden bzw. nicht angeschraubt werden.
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Ein weiterer Nachteil ist, dass am Gewindeauslauf bei geformten (Innen-) Gewinden einer Gewindeplatte der letzte Gewindegang spiralförmig immer schmaler und somit auch labiler wird. Dies hat zur Folge, dass dieser auslaufende Gewindegang nach einem Gleitschleifen der Gewindeplatte mittels Schleifmedien, wie z.B. Steinen, etwas zurück in die vorhergehende Flanke gehämmert wird und der Gewindegang dadurch blockiert. Auch eine vorher angeformte bzw. angeprägte 45° Schräge verhindert dies nicht, da auch in diesem Fall die Schleifmedien (z.B. Steine) immer noch in Kontakt mit den letzten Gewindegang treten können. Um diesen Nachteil zu beheben, werden Gewinde nach dem Gleitschleifen teilweise nochmals spanend angesenkt. Alternativ oder zusätzlich können in jedes Gewinde einer Gewindeplatte nochmals Schrauben ein- und ausgedreht werden.
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Es ist daher eine Aufgabe von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung den Stand der Technik im Hinblick auf Gewindedurchzüge bzw. Gewindeplatten zu verbessern.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schraub- bzw. Befestigungselements mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs. Gemäß einem weiteren Aspekt ist auch eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung des Schraub- bzw. Befestigungselements vorgesehen.
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Gemäß einem Hauptaspekt schaffen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Schraub- bzw. Befestigungselements aus einem Werkstück. Das Verfahren umfasst dabei einen Schritt des Herstellens eines Durchzugs durch das Werkstück mit einer Auskragung, wobei in den Durchzug ein Gewinde einformbar ist. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Einprägens eines Gewindeendabschnitts in die Auskragung, so dass der Gewindeendabschnitt eine Geometrie aufweist, die einen von einem dem Durchzug abgewandten Ende der Auskragung in Richtung Gewinde abnehmenden Durchmesser aufweist. Durch eine derartige Geometrie kann also beispielsweise ein Fase bzw. eine Zentrierhilfe in dem Gewindeendabschnitt gebildet werden.
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Gemäß Ausführungsbeispielen kann nach dem Herstellen des (Gewinde-) Durchzugs und dem Einprägen des Gewindeendabschnitts in die durch den Durchzug entstandene Auskragung in einem weiteren, nachfolgenden Schritt das Gewinde (Innengewinde) in den Durchzug bzw. die dadurch gebildete Öffnung in dem Werkstück eingeformt werden. Während bei Ausführungsbeispielen das Einformen des Gewindes in das Werkstück bzw. den Durchzug mittels eines spanlosen oder zerspanenden Verfahrens, wie z.B. Fräsen oder Schneiden, erfolgen kann, kann im Gegensatz dazu davor der Durchzug samt Auskragung beispielsweise lediglich mittels eines spanlosen Umformverfahrens, insbesondere durch Ziehen (Kragenziehen), hergestellt werden. Kragenziehen ist dabei ein Umformverfahren, bei dem beispielsweise an Blechen oder Rohren durch Zugdruckbelastung Kragen bzw. Auskragung genannte Blechdurchzüge aufgestellt werden. Nach DIN 8580 gehört Kragenziehen zu dem Umformverfahren „Zugdruckumformen“. Kragen bzw. Auskragungen können für viele verschiedene Zwecke eingesetzt werden. Gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen dienen sie z.B. als Gewindedurchzug für Verschraubungen. Ebenso kann vor dem Einformen des Gewindes der Gewindeendabschnitt bzw. die durch ihn gebildete Zentrierhilfe durch ein spanloses Verfahren, beispielsweise mittels Prägen, hergestellt werden. Herkömmlicherweise werden Zentrierhilfen in Form von Fasen oft mittels zerspanenden bzw. spanabhebenden Verfahren hergestellt.
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Bei dem zu bearbeitenden Werkstück kann es sich gemäß Ausführungsbeispielen beispielsweise um ein Metall- oder Kunststoffteil, insbesondere um eine Metall- oder Kunststoffplatte, handeln, so dass nach Durchführung sämtlicher Verfahrensschritte eine Gewindeplatte mit einem oder mehreren Gewindedurchzügen als Schraub- bzw. Befestigungselement entstehen kann.
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Bei Ausführungsbeispielen kann der Durchzug nebst Auskragung von einer ersten Seite des Werkstücks aus, beispielsweise vermittels eines ersten Stempels, hergestellt werden. Dabei entsteht beim Austritt des ersten Stempels aus dem Werkstück auf der anderen, gegenüberliegenden zweiten Seite die Auskragung in Form einer Materialwulst. Üblicherweise wird es sich für Gewindedurchzüge um eine Rundwulst, d.h. um eine runde, insbesondere kreisrunde, Auskragung handeln. Der durch die Auskragung gebildete Gewindeendabschnitt kann anschließend von der zweiten Seite des Werkstücks aus in die Auskragung eingeformt werden, beispielsweise mittels einer geeigneten Gegenprägung. Ein zweiter Stempel, der für diese Gegenprägung verwendet wird, kann also gemäß Ausführungsbeispielen die Geometrie, also auch eine eventuelle Fase, des Gewindeendabschnitts vorgeben. Der Durchzug und der Gewindeendabschnitt können also von unterschiedlichen Seiten aus spanlos in das Werkstück eingeformt werden, insbesondere durch Ziehen und (Gegen-)Prägen..
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Gemäß Ausführungsbeispielen kann der Gewindeendabschnitt bzw. dessen Geometrie derart in die Auskragung eingeprägt werden, dass dessen Durchmesser in Höhe eines Übergangs von dem Gewindeendabschnitt zu dem (Innen-) Gewinde einem Durchmesser bzw. Kerndurchmesser des Gewindes entspricht. An einem axialen von dem (späteren) Gewinde abgewandten Ende kann der Durchmesser des Gewindeendabschnitts demgegenüber größer ausfallen. Dadurch wird durch den Gewindeendabschnitt, der gemäß Ausführungsbeispielen selbst kein Gewinde mit einer profilierten Einkerbung aufweist, vorteilhaft eine Zentrierhilfe zum Einführen von Schrauben in das Gewinde bereitgestellt.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Gewindeendabschnitt derart in die Auskragung eingeprägt wird, so dass er wenigstens einen ersten Teilbereich mit einer Fläche aufweist, welche im Wesentlichen die Form einer Mantelfläche eines Hohlzylinders aufweist. Darunter, dass die Fläche „im Wesentlichen die Form einer Mantelfläche eines Hohlzylinders aufweist“, soll insbesondere verstanden werden, dass wenigstens achtzig Prozent und vorzugsweise fünfundneunzig Prozent der Punkte der Fläche einen Abstand von einer Geraden, welche parallel zu der axialen Richtung des Gewindes ist und mittig durch das Gewinde verläuft, aufweisen, welcher höchstens zwanzig Prozent, vorzugsweise höchstens sieben Prozent und besonders bevorzugt höchstens zwei Prozent von dem durchschnittlichen Abstand der Punkte der Fläche von der Geraden abweicht.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der Gewindeendabschnitt derart in die Auskragung eingeprägt wird, dass der erste Teilbereich wenigstens einen Teil einer Innenfläche eines Hohlzylinders oder einen Teil einer Mantelfläche eines Kegels mit einem Öffnungswinkel, der kleiner oder gleich 30° ist, als Innenfläche aufweist. Dadurch kann eine präzise Ausbildung des Gewindes erreicht werden. Insbesondere kann sicher verhindert werden, dass bei einem Gleitschleifen Flanken des Gewindes an dem Ende beschädigt werden.
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Mit Vorteil beträgt eine maximale Erstreckungslänge des ersten Teilbereichs entlang der axialen Richtung des Gewindes zwischen 0,5 mm und 3 mm. Dadurch kann eine einfache und präzise Bauweise erreicht werden.
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Vorzugsweise wird der Gewindeendabschnitt derart in die Auskragung eingeprägt, dass der Gewindeendabschnitt einen zweiten Teilbereich aufweist, welcher wenigstens einen Teil einer Mantelfläche eines Kegels als Innenflächenbereich aufweist. Auf diese Weise kann ein einfaches Herstellen einer Schraubverbindung erreicht werden.
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Außerdem wird vorgeschlagen, dass der Gewindeendabschnitt derart in die Auskragung eingeprägt wird, dass wenigstens ein Teil des zweiten Teilbereichs zwischen dem ersten Teilbereich und dem Gewinde angeordnet ist. Dadurch kann eine Führungsfläche zur Führung einer Schraube bei dem Herstellen einer Schraubverbindung erreicht werden.
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Mit Vorteil bildet der erste Teilbereich einen Endbereich des Schraubelements bezüglich der axialen Richtung des Gewindes. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Positionierung einer Schraube bei dem Herstellen einer Schraubverbindung erreicht werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt schaffen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auch eine entsprechende Vorrichtung zur Herstellung eines Schraub- bzw. Befestigungselements aus einem Werkstück. Die Vorrichtung umfasst dabei eine Einrichtung zum Herstellen eines Durchzugs durch das Werkstück mit einer Auskragung, wobei in den Durchzug ein Gewinde einformbar ist. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Einrichtung zum Einprägen eines Gewindeendabschnitts in die Auskragung, so dass der Gewindeendabschnitt eine Geometrie aufweist, die einen von einem dem Durchzug abgewandten Ende der Auskragung in Richtung Gewinde abnehmenden Durchmesser aufweist. Sowohl bei der Einrichtung zum Herstellen des Durchzugs als auch bei der Einrichtung zum Einprägen des Gewindeendabschnitts kann es sich um entsprechende Stempel handeln. Insbesondere der Stempel zum Einprägen des Gewindeendabschnitts weist dazu eine zu der Gewindeendabschnittsgeometrie inverse bzw. negative Geometrie auf.
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Gemäß einem weiteren Aspekt schaffen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auch ein Schraub- bzw. Befestigungselement, insbesondere Gewindedurchzugselement, wie z.B. eine Gewindeplatte, mit wenigstens einem (Innen-) Gewinde und einem Gewindeendabschnitt, welcher an einem Ende eines Gewindes angeordnet ist, wobei der Gewindeendabschnitt eine Geometrie aufweist, die einen von einem dem Gewinde abgewandten Ende der Auskragung in Richtung Gewinde abnehmenden Durchmesser aufweist.
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Mit Ausführungsbeispielen kann ein Schraubelement bereitgestellt werden, welches eine einfache Befestigung erlaubt. Insbesondere kann ein einfaches Herstellen einer Schraubverbindung mit dem Schraubelement insbesondere in einer Situation, in welcher das Schraubelement nicht einsehbar ist, erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass in dem Fall, in welchem das Schraubelement durch Gleitschleifen bearbeitet wurde, aufgrund der geometrischen Ausformung des Gewindeendabschnitts ein Kontakt von Schleifmedien, welche bei dem Gleitschleifen verwendet wurden und welche insbesondere durch Steine gebildet sein können, mit dem Ende des Gewindes unterbleibt, so dass Flanken des Gewindes, welche an dem Ende angeordnet sind, von den Schleifmedien unbeschädigt sind.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
- 1 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines Schraubelements aus einem Werkstück, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2a zeigt einen Schnitt durch und eine Draufsicht auf ein Element, welches bei der Herstellung des Schraubelements als Zwischenschritt entsteht, und
- 2b zeigt einen Schnitt durch und eine Draufsicht auf ein Schraubelement gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Schraubelements gemäß 2.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die lediglich einige exemplarische Ausführungsbeispiele zeigen, können gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten bezeichnen. Ferner können zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet werden, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
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Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.
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Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „verkoppelt“ bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder verkoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element dagegen als „direkt verbunden“ oder „direkt verkoppelt“ mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Begriffe, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden (z.B., „zwischen“ gegenüber „direkt dazwischen“, „angrenzend“ gegenüber „direkt angrenzend“ usw.).
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Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „einer“, „eine“, „eines“ und „der, die, das“ auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z.B. „beinhaltet“, „beinhaltend“, „aufweist" und/oder „aufweisend“, wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
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Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z.B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, solange dies hierin nicht ausdrücklich definiert ist.
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Die 1 illustriert ein Verfahren zur Herstellung eines Schraub- bzw. Befestigungselements aus einem Werkstück 10, bei welchem es sich beispielsweise um ein Blech handeln kann.
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Das Verfahren umfasst einen Schritt S1, in welchem ein Durchzug 12 durch das Werkstück 10 mit einer Auskragung 14 hergestellt wird, beispielsweise mittels Ziehen, insbesondere Kragenziehen. In einem späteren Verfahrensschritt, der in 1 nicht dargestellt ist, kann in den Durchzug 12 ein ferner Gewinde eingeformt werden (siehe 2b). Um den (Gewinde-) Durchzug 12 herzustellen, kann das Werkstück bzw. das Blechteil 10 auf einer Matrize 16 positioniert werden. Durch eine kontrollierte Abwärtsbewegung eines Oberwerkzeugs bzw. Stempels 18 findet dann eine Material- bzw. Blechumformung statt. Durch die translatorische Bewegung des Stempels 18, dessen Durchmesser d18 geringer ist als ein Durchmesser d20 einer mit dem Stempel 18 zusammenwirkenden Öffnung 20 in der Matrize 16, werden beim Kragenziehen an der ausgeschnittenen Öffnung bzw. dem Durchzug 12 ringförmige Ränder bzw. Kragen 14 gebildet. Der Durchmesser d18 des Stempels 18 und damit auch der Durchmesser des entstehenden Durchzugs 12 entsprechen im Wesentlichen einem zur Erzeugung des Kerndurchmessers des später in den Durchzug 12 einzuformenden Innengewindes geeigneten Durchmessers.
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Das Verfahren umfasst ferner einen weiteren Schritt S2, in dem in die Auskragung 14 des Werkstücks 10 ein Gewindeabschnitt 22 eingeprägt wird, derart, dass der Gewindeendabschnitt 22 eine Geometrie aufweist, die einen von einem dem Durchzug bzw. der Öffnung 12 abgewandten Ende der Auskragung 14 in Richtung Durchzug 12 abnehmenden Durchmesser bzw. Radius aufweist. In dem Schritt S2 kann der Gewindeendabschnitt 22 mittels einem in einer Buchse 24 geführten Prägestempel 26 in die Auskragung 14 eingeformt bzw. eingedrückt werden. Dazu kann das Blechteil 10 mit einer Gegendruckplatte 28 fixiert werden. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann der Prägestempel 26 an seinem dem Durchzug zugewandten Ende einen Prägebereich 30 aufweisen, der einen ersten Teilbereich 30-1 sowie einen zweiten Teilbereich 30-2 umfasst, welche die Geometrie des eingeprägten Gewindeendabschnitts 22 vorgeben. Gemäß Ausführungsbeispielen kann ein Durchmesser des ersten Teilbereichs 30-1 des Prägestempels 26 einen größeren Durchmesser aufweisen als ein Durchmesser des zweiten Teilbereichs 30-2. Dies führt wiederum dazu, dass der Gewindeendabschnitt 22 eine Geometrie aufweist, die vom axialen Ende der Auskragung 14 (die axiale Richtung wird hierbei durch eine Durchzugssymmetrieachse 30 definiert) in Richtung Durchzug 12 einen abnehmenden Durchmesser aufweist, wodurch der Gewindeendabschnitt 22 vorteilhaft eine Zentrierhilfe zum Einführen von Schrauben in den Durchzug 12 bilden kann. Gemäß Ausführungsbeispielen weist der Gewindeendabschnitt 22, der als Schutzzentrierung dienen kann, selbst kein Gewinde auf.
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Nach dem Arbeitsgang Durchhalsen (Schritt S1) kann in dem nachfolgendem Arbeitsgang (Schritt S2) das Blechteil 10 in einer entsprechenden Vorrichtung also mittels des Gegenhalters 28 gegen einen Prägestempel 26 gedrückt werden, welcher in einer Buchse 24 steckt. Hierbei verdrängt der Prägestempel 26 das Material auf die Seite, anteilsmäßig nach oben und in den zylindrischen Wandanteil. Der zylindrische, vorderste Teil 30-1 des Stempels 26 entspricht nahezu der Kernlochbohrung des Gewindes, welcher verhindert, dass ein Materialaufwurf den Kernlochdurchmesser am Gewindeeinlauf verkleinert.
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Wie aus der Darstellung der beiden Verfahrensschritte S1 und S2 in 1 deutlich wird, können bei Ausführungsbeispielen der Durchzug 12 (mittels Verfahrensschritts S1) und der Gewindeendabschnitt 22 (mittels Verfahrensschritts S2) von unterschiedlichen Seiten aus in das Werkstück 10 eingeformt werden. Beide Verfahrensschritte S1 und S2 sind gemäß Ausführungsbeispielen jeweils spanlose Verfahrensschritte. Bei dem Verfahrensschritt S1 handelt es sich beispielsweise um ein Ziehen, insbesondere ein Kragenziehen. Bei dem Verfahrensschritte S2 handelt es sich beispielsweise um ein Prägen.
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Nachdem im Vorhergehenden ein (Umform-) Verfahren zur Herstellung eines Schraubelements aus dem Werkstück 10 erläutert wurde, werden im Nachfolgenden anhand der 2 und 3 das Schraubelement 50 selbst bzw. ein Vorprodukt 40 dazu erläutert.
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Die 2a links zeigt einen Schnitt durch ein Element 40, welches bei einer Herstellung eines Schraubelements nach einem Ziehen und/oder Prägen, d.h. nach Durchführung der Verfahrensschritte S1 und S2, entsteht und in welches zur Fertigstellung noch ein Gewinde eingebracht werden kann. Die 2a rechts zeigt dasselbe Element 40 in Draufsicht. Die 2b links zeigt einen Schnitt durch ein vollständig hergestelltes Schraub- bzw. Befestigungselement 50, welches als Gewindedurchzugselement ausgebildet ist. Das Schraubelement 50 kann einstückig aus Metall gebildet sein und ein als Innengewinde ausgebildetes Gewinde 32 aufweisen, welches in einem weiteren Verfahrensschritt nach den beiden Schritten S1 und S2 in den Gewindedurchzug 12 eingeformt werden kann. Dafür stehen sowohl zerspanende als auch spanlose Verfahren zur Verfügung. Die 2b rechts zeigt dasselbe Befestigungselement 50 in Draufsicht. Die 3 zeigt in perspektivischer Darstellung das komplette Befestigungselement bzw. Gewindedurchzugselement 50 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Ein Teil des in den Kragen 14 eingeprägten Gewindeendabschnitts 22 des Elements 40 bzw. 50 schließt unmittelbar an einen Bereich für das Gewinde 32 an, so dass der Gewindeendabschnitt 22 an einem (axialen) Ende des Gewindebereichs angeordnet ist. D.h. ein Ende des Gewindes bildet einen Übergangsbereich von Gewinde 32 zu dem gewindelosen Gewindeendabschnitt 22. Der Gewindeendabschnitt 22 kann derart in die Auskragung 14 eingeprägt sein, dass der Gewindeendabschnitt 22 einen ersten Teilbereich 34 mit einer Fläche 36 aufweist, welche die Form einer Innenfläche eines Hohlzylinders haben kann. Wie bereits erläutert wurde, kann der der erste Teilbereich 34 durch Ziehen und/oder Prägen mit den Verfahrensschritten S1 und S2 hergestellt werden. Ferner kann der erste Teilbereich 34 gewindelos ausgebildet sein und sich axial entlang einer Länge X erstrecken. In anderen Worten ausgedrückt kann der den ersten Teilbereich 34 bildende Hohlzylinder mit Durchmesser D eine Tiefe X (in axialer Richtung) aufweisen.
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Der Gewindeendabschnitt 22 kann derart in die Auskragung 14 eingeprägt werden, dass erste Teilbereich 34 einen Endbereich des Schraubelements 40, 50 bezüglich der axialen Richtung 46 des Gewindes bildet und Teil der Auskragung 14 des Schraubelements 40, 50 ist. Ferner kann der erste Teilbereich 34 eine Erstreckungslänge X entlang der Richtung 46, die zwischen 0,5 mm und 3 mm liegen kann, aufweisen. Ein Durchmesser D des ersten Teilbereichs 14 kann beispielsweise geringfügig größer sein als ein Außendurchmesser eines M8-Gewindes. Das Gewinde 32 kann beispielsweise als M8-Gewinde ausgebildet sein.
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Der Gewindeendabschnitt 22 kann derart in die Auskragung 14 eingeprägt sein, dass der Gewindeendabschnitt 22 ferner einen zweiten Teilbereich 38 aufweisen kann, welcher einen Teil des Gewindes 32 umfassen kann. Außerdem kann der zweite Teilbereich 38 einen Innenflächenbereich 44 aufweisen, welcher die Form eines Teils einer Mantelfläche eines Kegels aufweist, um eine Fase zu bilden. Ein Teil des zweiten Teilbereichs 34, welcher den Innenflächenbereich 44 aufweist, ist zwischen dem ersten Teilbereich 34 und dem Gewinde 32 angeordnet. D.h., die durch den zweiten Teilbereich 38 gebildete Fase liegt zwischen dem ersten Teilbereich 34 und dem Gewinde, so dass durch die Fase der (Innen-) Durchmesser des Gewindeendabschnitts an einen Durchmesser des Gewindes 32 angeglichen wird.
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Bei einer Herstellung des Schraubelements 40, 50 kann der erste Teilbereich 34 und ein weiterer Teil 38 durch Prägen und/oder Ziehen hergestellt werden (siehe 1). Der Teil 38 bildet nach Einbringung des Gewindes 32 den zweiten Teilbereich. Ferner kann der Teil 38 die Form eines Teils einer Mantelfläche eines Kegels mit einem Öffnungswinkel von etwa 90° aufweisen, d.h. eine Fase. Damit kann ein Winkel T des Teils 38 relativ zu einer Senkrechten zu der Richtung 46 etwa 30° < T < 60°, insbesondere 45°, betragen. Somit kann der Gewindeendabschnitt 22 derart in die Auskragung 14 eingeprägt werden, dass dessen Durchmesser in Höhe eines Übergangs von dem zweiten Teilbereich 38 des Gewindeendabschnitts 22 zu dem Gewinde 32 im Wesentlichen einem (Kern-) Durchmesser des Gewindes 32 entspricht. Bei einem exemplarischen M8-Innengewinde wären dies ca. 6,65 mm.
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Erfindungsgemäß kann ein Getriebe das Schraubelement 40 bzw. 50 aufweisen. Dabei kann das Schraubelement 40, 50 in einem Gehäuse des Getriebes angeordnet sein. Bei einer Montage kann ein Teil einer Schraube mit einem Außengewinde durch ein Loch des Gehäuses eingeführt werden, wobei ein Monteur, ohne das Schraubelement zu sehen, die Schraube in das Schraubelement einschraubt. Das Einschrauben wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Schraubelements vereinfacht. Das Schraubelement kann Teil eines Bauteils sein, das zur axialen Vorspannung eins Lagers dient.
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Gemäß Ausführungsbeispielen wird also eine Vorrichtung bereitgestellt, mit der eine Zentrieranprägung hergestellt werden kann. Dazu können folgende Vorteile am Blechteil bewirkt werden: die Schraube wird gewissermaßen durch den Durchmesser „D“ vorzentriert und über die Schräge „T“ das Finden der Position erleichtert. Sie wird in die richtige Position gelenkt, eine Schrägstellung vermindert und lässt sich somit leichter anschrauben. Die zylindrische Ansenkung wird in der Tiefe „X“ so lang ausgeführt, dass Schleifmedien (Gleitschleifsteine) nicht mehr in Kontakt mit dem ersten Gewindegang treten können und somit ein einhämmern das Ganges verhindert wird.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
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Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
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Bezugszeichenliste
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- X
- Erstreckungslänge
- T
- Winkel
- D
- Durchmesser
- 10
- Werkstück
- 12
- Durchzug
- 14
- Auskragung
- 16
- Matrix
- 18
- Stempel
- 20
- Öffnung
- 22
- Gewindeendabschnitt
- 24
- Buchse
- 26
- Prägestempel
- 28
- Gegendruckplatte
- 30
- Durchzugsachse
- 32
- Gewinde
- 34
- erster Teilbereich
- 36
- Innenfläche
- 38
- zweiter Teilbereich
- 40
- Schraubelement
- 44
- Innenfläche
- 50
- Schraubelement
