DE112007000526B4

DE112007000526B4 - Mutter und Verfahren für klebende Mutternbefestigung

Info

Publication number: DE112007000526B4
Application number: DE112007000526.2T
Authority: DE
Inventors: Pei-Chung Wang; John D. Fickes; James F. Hengel; Mark D. Gugel
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2015-12-31
Anticipated expiration: 2027-03-08
Also published as: WO2007106684A8; CN101506534A; CN101506534B; WO2007106684A2; DE112007000526T5; US20070212188A1; US7527463B2; WO2007106684A3

Abstract

Verfahren zum Befestigen einer Mutter an einem ein Loch aufweisenden Werkstück, umfassend: Schaffen einer mit Innengewinde versehenen Mutter, die eine Unterseite besitzt, wobei von der Mitte ihrer Unterseite ein Schaft absteht und vom Außenumfang ihrer Unterseite ein Rand axial absteht; Überziehen des Schafts und der Unterseite der Mutter mit einem in Wärme aushärtenden Klebstoff; Einführen des Schafts der Mutter in das Loch in dem Werkstück, um den Rand in einen Strom leitenden Eingriff mit dem Werkstück zu bringen; und Anlegen eines elektrischen Stroms an die Mutter und das Werkstück, um Widerstandswärme zu erzeugen und dadurch den in Wärme aushärtenden Klebstoff auszuhärten, so dass die Mutter an dem Werkstück befestigt ist.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mutter, die durch Klebung an einem Werkstück befestigt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In der Automobilindustrie und anderen Industrien ist bekannt, eine Mutter an einem Werkstück wie etwa einer Metallplatte anzuschweißen. Die Mutter besitzt ein Innengewinde zur Aufnahme eines Bolzens oder einer Schraube, so dass eine Komponente an dem Werkstück befestigt werden kann. Die Druckschrift US 6 979 159 B2 offenbart eine Mutter, die mit Hilfe eines Lötvorgangs an einem Werkstück befestigt wird.
Weitere herkömmliche Befestigungselemente zur Befestigung an einem Werkstück unter Wärmeeinwirkung sind aus den Druckschriften US 2 426 653 A , US 4 657 460 A und DE 2 229 546 A bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Mutter und ein Verfahren zum Befestigen der Mutter an einem Werkstück umfassen, dass die Mutter eine Oberseite mit einer darin ausgebildeten Gewindebohrung zur Aufnahme eines Schraubenbolzens und die Mutter eine Unterseite mit einem von ihrem Außenumfang axial abstehenden Rand besitzt. Von der Mutter steht ein Schaft ab, der sich in ein Loch in dem Werkstück, an dem die Mutter befestigt werden soll, erstreckt. Der Schaft sowie die Unterseite der Mutter zwischen dem abstehenden Schaft und dem abstehenden Rand sind mit einem in Wärme aushärtenden Klebstoff überzogen, so dass nach dem Aushärten des in Wärme aushärtenden Klebstoffs die Mutter an dem Werkstück klebend befestigt ist. Weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der im Folgenden gegebenen genauen Beschreibung deutlich. Selbstverständlich sind die genaue Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obwohl sie die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung angeben, lediglich zum Zweck der Veranschaulichung und nicht dazu gedacht, den Umfang der Erfindung zu begrenzen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger verstanden anhand der genauen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Mutter;
2 eine Schnittansicht, die die an einem Werkstück positionierte Mutter zeigt, wobei ein Schaft der Mutter in ein Loch in dem Werkstück eingeführt ist;
3 Elektroden, die mit der Mutter und dem Werkstück in Eingriff sind;
4 eine Schnittansicht, die eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen ist dem Wesen nach rein beispielhaft.
In 1 besitzt eine Mutter 10 eine Oberseite 12 und eine Unterseite 14. In der Oberseite 12 ist eine mit Innengewinde versehene Bohrung 16 mit einem Ende 18 geschaffen. Von der Mitte der Unterseite 14 steht ein Schaft 22 ab. Von der Unterseite 14 steht an dem Außenumfang der Mutter 10 ein Rand 24 ab.
Der Schaft 22 und die Unterseite 14 sind mit einem in Wärme aushärtenden Klebstoff 28 versehen. Wie in 1 zu sehen ist, umgibt der Klebstoff 28 den Schaft 22 und füllt außerdem die Ausnehmung 30, die an der Unterseite 14 zwischen dem Schaft 22 und dem Rand 24 gebildet ist. Der Klebstoff 28 kann als Ring 27 vorgeformt sein, der einen hohlen Hülsenabschnitt 29 und einen sich von dem hohlen Hülsenabschnitt 29 nach außen erstreckenden Flanschabschnitt 31 aufweist. Der Ring 27 ist so an dem Schaft 22 angebracht, dass der hohle Hülsenabschnitt 29 den Schaft 22 umgibt und der Flanschabschnitt 31 die Unterseite 14 der Mutter 10 unterlegt. Oder der Klebstoff 28 kann als Flüssigkeit auf dem Schaft 22 und der Unterseite 14 verteilt sein. Ein geeigneter Klebstoff ist Betamate 1480, hergestellt von Dow Chemical Co., Midland, Michigan.
In 2 besitzt ein Werkstück 32 eine obere Oberfläche 34 und eine untere Oberfläche 36. In das Werkstück 32 ist ein Loch 38 gebohrt oder gestanzt oder anderweitig gebildet. Wie in 2 zu sehen ist, besitzt das Loch 38 einen Durchmesser für die Aufnahme des Schafts 22 und den Klebstoff 28, der den Schaft 22 überzieht. Der Rand 24 ruht auf der oberen Oberfläche 34 des Werkstücks 32.
In 3 ist eine Elektrode 40 mit der Oberseite 12 der Mutter 10 in Eingriff und ist eine Elektrode 42 mit der unteren Oberfläche 36 des Werkstücks 32 in Eingriff. Die Elektroden 40 und 42 können mit Druck auf die Mutter 10 und das Werkstück 32 aufgebracht sein, um sicherzustellen, dass der Rand 24 mit der oberen Oberfläche 34 des Werkstücks 32 in Kontakt ist. An die Elektroden 40 und 42 wird elektrischer Strom mit einem Pegel und für eine Zeit angelegt, die ausreichen, um die Mutter 10 und das Werkstück 32 durch elektrische Widerstandsheizung zu erwärmen und dadurch das Aushärten des in Wärme aushärtenden Klebstoffs 28 herbeizuführen. Somit ist zwischen der Unterseite 14 der Mutter 10 und der oberen Oberfläche 34 des Werkstücks 32 eine Klebeverbindung hergestellt. Außerdem ist zwischen dem Schaft 22 und den Wänden des Werkstücks, die das Loch 38 definieren, eine Klebeverbindung hergestellt.
In 4 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In 4 besitzt die Mutter 50 eine mit Innengewinde versehene Bohrung 52, die durch die gesamte Mutter 50 und ihren Schaft 54 verläuft. Die Mutter 50 besitzt eine Unterseite 56. Die Unterseite 56 besitzt einen Rand, der in Form von Vorsprüngen vorliegen kann, die absatzweise um den Umfang der Unterseite 56 gebildet sein können, wobei zwei von diesen Vorsprüngen bei 58 und 60 gezeigt sind. Ein in Wärme aushärtender Klebstoff 62 überzieht den Schaft 54 und überzieht außerdem die Unterseite 56.
Das Werkstück 64 von 4 ist ein relativ dünnes Blechteil mit einem Loch 66, das in einem in das Blechwerkstück 64 stranggepressten bzw. extrudierten runden Vorsprung 68 geschaffen ist.
Wie in 4 zu sehen ist, ist die Mutter 50 durch Einführen des Schafts 54 in das stranggepresste Loch 66 angebracht, wobei die Vorsprünge 58 und 60 mit der oberen Oberfläche 70 des Blechwerkstücks 64 in Eingriff sind. An die Mutter 50 und das Blechwerkstück 64 werden Elektroden, nicht gezeigt, angelegt, um Strom anzulegen und Wärme zu erzeugen, so dass die Mutter durch Klebung an das Blechwerkstück 64 angeheftet wird.
Die obige Beschreibung der Erfindung ist dem Wesen nach beispielhaft. Beispielsweise kann der Klebstoff, falls erwünscht, durch Beaufschlagung mit Wärme durch die Elektroden wohlgemerkt vollständig ausgehärtet werden. Alternativ können die Elektroden verwendet werden, um den Klebstoff teilweise auszuhärten, worauf das vollständige Aushärten des Klebstoffs erzielt wird, wenn sich das Werkstück durch einen Lackhärteofen bewegt. Die Mutter und das Werkstück sind nicht auf Stahl beschränkt, sondern könnten aus Aluminium oder anderen Metallen sein. Außerdem können die Mutter und das Werkstück aus unterschiedlichen Metallen sein; beispielsweise kann die Mutter aus Stahl sein, während das Werkstück aus Aluminium sein kann, wobei in diesem Fall die Stahlmutter mit Aluminium plattiert sein kann.

Claims

Verfahren zum Befestigen einer Mutter an einem ein Loch aufweisenden Werkstück, umfassend: Schaffen einer mit Innengewinde versehenen Mutter, die eine Unterseite besitzt, wobei von der Mitte ihrer Unterseite ein Schaft absteht und vom Außenumfang ihrer Unterseite ein Rand axial absteht; Überziehen des Schafts und der Unterseite der Mutter mit einem in Wärme aushärtenden Klebstoff; Einführen des Schafts der Mutter in das Loch in dem Werkstück, um den Rand in einen Strom leitenden Eingriff mit dem Werkstück zu bringen; und Anlegen eines elektrischen Stroms an die Mutter und das Werkstück, um Widerstandswärme zu erzeugen und dadurch den in Wärme aushärtenden Klebstoff auszuhärten, so dass die Mutter an dem Werkstück befestigt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der elektrische Strom angelegt wird, indem eine erste Elektrode mit der Mutter in Eingriff gebracht wird und eine zweite Elektrode mit dem Werkstück in Eingriff gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der elektrische Strom angelegt wird, um den Klebstoff lediglich teilweise auszuhärten, und der Klebstoff später durch Erhitzen in einem Ofen weiter ausgehärtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der elektrische Strom angelegt wird, um den Klebstoff vollständig auszuhärten.
Mutter zur Befestigung an einem Werkstück, umfassend: einen Mutternkopf, der eine Oberseite mit einer darin ausgebildeten Gewindebohrung zur Aufnahme eines Schraubenbolzens und eine Unterseite mit einem von ihrem Außenumfang axial abstehenden Rand besitzt; einen Schaft, der von der Unterseite des Mutternkopfs absteht, um sich in ein Loch in einem Werkstück, an dem die Mutter befestigt werden soll, zu erstrecken; einen in Wärme aushärtenden Klebstoff, der den Schaft überzieht und der die Unterseite der Mutter zwischen dem abstehenden Schaft und dem abstehenden Rand überzieht, so dass nach dem Aushärten des in Wärme aushärtenden Klebstoffs die Mutter an dem Werkstück klebend befestigt ist.
Mutter nach Anspruch 5, bei der die Gewindebohrung zur Aufnahme des Schraubenbolzens durch den Schaft verläuft.
Mutter nach Anspruch 5, bei der die Gewindebohrung von kleinerer Abmessung als die Länge des Schafts ist, so dass die Gewindebohrung ein geschlossenes Ende hat.
Mutter nach Anspruch 5, bei der der Rand durchgehend um den Umfang der Mutter verläuft.
Mutter nach Anspruch 5, bei der der Rand absatzweise um den Umfang der Mutter verläuft und durch Vorsprünge geschaffen ist, die in Abständen um den Umfang der Unterseite der Mutter von der Unterseite der Mutter abstehen.
Mutter nach Anspruch 5, bei der der in Wärme aushärtende Klebstoff als ein an dem Schaft der Mutter angebrachter Ring vorgeformt ist.
Mutter nach Anspruch 10, bei der der Ring einen hohlen Hülsenabschnitt zum Umgeben des Schafts der Mutter und einen Flansch, der sich von dem hohlen Hülsenabschnitt erstreckt, um die Unterseite der Mutter zu unterlegen, aufweist.
Mutter nach Anspruch 5, bei der der in Wärme aushärtende Klebstoff eine auf den Schaft der Mutter verteilte Flüssigkeit ist.
Kombination aus einer Mutter und einem Werkstück, an dem die Mutter befestigt werden soll, umfassend: dass die Mutter eine Oberseite mit einer darin ausgebildeten Gewindebohrung zur Aufnahme eines Schraubenbolzens und eine Unterseite mit einem von ihrem Außenumfang axial abstehenden Rand und einem von der Mitte der Unterseite abstehenden Schaft besitzt; einen in Wärme aushärtenden Klebstoff, der den Schaft überzieht und außerdem die Unterseite der Mutter zwischen dem abstehenden Schaft und dem abstehenden Rand überzieht; dass in dem Werkstück ein Loch mit einem Durchmesser zur Aufnahme des mit Klebstoff überzogenen Schafts der Mutter ausgebildet ist, so dass nach Aufbringung von Wärme zum Aushärten des in Wärme aushärtenden Klebstoffs die Mutter durch Klebung an das Werkstück angeheftet ist.
Kombination nach Anspruch 13, bei der der Rand der Mutter für einen Eingriff mit dem Werkstück, wenn der Schaft in dem Loch des Werkstücks aufgenommen ist, geformt ist, um dadurch einen Pfad für den Fluss elektrischen Stroms zwischen der Mutter und dem Werkstück herzustellen, um dadurch den in Wärme aushärtenden Klebstoff zu erwärmen und auszuhärten.
Kombination nach Anspruch 13, bei der das Werkstück ein Blechmaterial ist und das Loch ein stranggepresstes Loch ist, das durch Blechwände definiert ist, die den Schaft der Mutter aufnehmen.