DE19630663A1

DE19630663A1 - Schraubenverbindung

Info

Publication number: DE19630663A1
Application number: DE19630663A
Authority: DE
Inventors: Helmut Pfaff
Original assignee: Richard Bergner GmbH and Co
Current assignee: Richard Bergner GmbH and Co
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1997-08-14

Description

Die Erfindung betrifft eine Schraubenverbindung mit einer gewindeformenden Schraube und mit einem das Schraubloch enthaltenden, dünnwandigen Blech. Derartige Schraubenverbindungen sind kostengünstig ohne ein vorgefertigtes Mutterteil, z. B. ohne Niet- oder Stanzmutter, Schweißmutter od. dgl. herzustellen. Das Blech, in welches die Schraube eingedreht wird, ist entweder mit einem Bohr- oder Stanzloch als Kernloch versehen und die in Achsrichtung wirksame Länge des Lochmantels kann dabei zur besseren Haltbarkeit der Gewindeverbindung durch einen z. B. im Wege des Kragenziehens angeformten Blechdurchzug ver größert sein.

Weiterhin ist es bei derartigen Direktverschraubungen bekannt, das Schraubloch am Boden einer napfförmigen Vertiefung ebenfalls mit anschließendem Durchzug anzuordnen. Die napfförmige Vertiefung erhöht die Haltbarkeit des Muttergewin deteils, also die Ausreißkraft der Schraube. Es verhindert nämlich, daß das ge furchte Muttergewinde beim Verspannen eines Bauteils geringer Wandstärke in den Auslauf des Schraubengewindes unterhalb des Schraubenkopfes hineinläuft. Letzteres würde nämlich eine Schwächung der Haltbarkeit des Muttergewindes bzw. der Ausreißkraft der Schraube bedeuten.

Besonders in der Automobilindustrie besteht der Trend zur Gewichtsreduzierung. Deswegen werden zunehmend Karosseriebleche geringer Wandstärke von etwa 0,7 bis 0,8 mm eingesetzt. Es bereitet Probleme, wenn bei einer Direktverschrau bung sowohl das als Muttergewindeteil eingesetzte Blech als auch das zu ver spannende Bauteil eine nur geringe Wandstärke aufweisen. Bei der erläuterten Napfung des Muttergewindebleches erhöht sich nämlich die Gefahr, daß die Ei genfestigkeit des Napfes geschwächt und daß dadurch das gefurchte Mutter gewinde in den Auslauf des Schraubengewindes unterhalb des Schraubenkopfes hineingezogen wird.

Die Praxis zeigt, daß ein in dünne Bleche geformter, das Muttergewinde umge bender Napf nicht immer in der Lage ist, die volle Schraubenkraft aufzunehmen. Der Napf verformt sich bei Belastung in Richtung des Schraubenkopfes wieder zurück. Auf diese Weise kann das Muttergewinde in den Auslauf des Schrauben gewindes an der Unterseite des Schraubenkopfes gelangen. Dies ist insbesonde re dann zu erwarten, wenn das Durchgangsloch des zu verspannenden Bauteils zum Ausgleich großer Fügetoleranzen der Bauteile gegenüber dem Schrauben durchmesser vergleichsweise groß ist. Dann kann nämlich das Muttergewinde durch das Durchgangsloch hindurch direkt an der Unterseite des Schraubenkop fes zur Anlage kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schraubenverbindung mit genapf tem Muttergewindeteil so auszubilden, daß die Ausreißkraft der Schraube auch beim Verschrauben dünner Bleche und/oder dünnwandiger Bauteile mit gegen über dem Schraubendurchmesser großem Durchgangsloch nicht beeinträchtigt wird. Sie wird durch Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung bewirkt eine Erhöhung der Formstabilität des Napfes. Diese Erhö hung erfordert keinen zusätzlichen Material- oder Fertigungsaufwand. Das Ein bringen der Versteifungssicken erfolgt mit der Napfung, d. h. mit dem die Napfung vollziehenden Tiefziehvorgang. Dieser Tiefziehvorgang kann in einem Arbeitsgang mit der Lochung und dem damit zweckmäßigerweise verbundenen Kragenziehen zur Verlängerung der Axiallänge des Kernlochmantels vorgenommen werden. Die Sicken sind rinnenartig in von der Schraubenkopfseite weggewandter Richtung in das mit dem Muttergewinde versehene Blech eingeprägte Vertiefungen. Sie sind gleichmäßig über dem Lochumfang angeordnet. Schraublochseitig enden sie mit geringem Radialabstand zum Gewindeaußendurchmesser. Sie reichen zweck mäßig mindestens bis etwa zur schraubenkopfseitigen Blechoberfläche. Beson ders zum Verspannen von Bauteilen mit zum Ausgleich großer Fügetoleranzen im Verhältnis zum Gewindeaußendurchmesser vergleichsweise großem Durchgangs loch ist es vorteilhaft, wenn die Sicken über den Napfbereich hinaus in die schrau-benkopfseitige Blechoberfläche hineinreichen.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der Figuren beispielsweise erläutert. Es zeigen

Fig. 1 die Einzelteile vor dem Fügen der Schraubverbindung in gegenseitiger Zuordnung nach Art einer Explosionsdarstellung,

Fig. 2 die Schraubverbindung in gefügtem Zustand,

Fig. 3 eine Draufsicht in Blickrichtung III von Fig. 1 auf das das Muttergewinde enthaltende Dünnblech als Muttergewindeteil,

Fig. 4 einen Querschnitt entsprechend der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine modifizierte Ausführungsform des Mutter gewindeteils analog Fig. 3,

Fig. 6 einen Querschnitt entsprechend der Linie VI-VI in Fig. 5.

Die Schraubverbindung besteht aus der gewindeformenden Schraube 1, dem aus einem Dünnblech bestehenden Muttergewindeteil 2 und dem zwischen Schrau be 1 und Muttergewindeteil 2 zu verspannenden, ebenfalls durch ein Dünnblech gebildeten Bauteil 3 mit dem Durchgangsloch 4, dessen Durchmesser zum Aus gleich großer Fügetoleranzen gegenüber dem Gewindeaußendurchmesser der Schraube 1 vergleichsweise überdimensioniert sein kann.

Die Schraube 1 ist eine gewindeformende Schraube mit dem Schraubenkopf 5. Sie wird mit ihrem Schraubengewinde 6 in das Kernloch 7 des Muttergewinde teils 2 eingeschraubt und formt sich dabei das Muttergewinde selbst. Zur Vergrö ßerung seiner in Richtung der Lochachse 8 wirksamen Mantellänge ist das Kern loch 7 z. B. im Wege des Kragenziehens mit einem Randkragen 9 versehen, der in vom Schraubenkopf 5 weggewandter Richtung an das Kernloch 7 angeformt ist.

Das Kernloch 7 befindet sich am Boden bzw. Grund eines in das Muttergewinde teil 2 eingeformten Napfes 10. per Napf 10 weist die Querschnittsform etwa eines Trichters oder einer Kugelkappe (Kalotte) auf und steht in vom Schraubenkopf 5 weggewandter Richtung über die Blechebene 11 des Muttergewindeteils 2 hinaus. Der Umfangsmantel des Napfes 10, also die Napfwandung, ist mit Versteifungs sicken 12 versehen. Die Versteifungssicken 12 sind rinnenartig von der Seite des Schraubenkopfes 5 her eingeprägte Vertiefungen. Die Sicken 12 verlaufen mit ihrer Längsrichtung im wesentlichen radial zur Lochachse 8 (Fig. 3, 5). Sie sind gleichmäßig über den Lochumfang verteilt angeordnet und umgeben damit die Lochachse 8 gewissermaßen strahlenförmig nach außen verlaufend (Fig. 3, 5).

Das innere Ende 13 der Versteifungssicken 12 hält einen geringen Radialab stand 14 vom Kernloch 7 bzw. vom Schraubloch. Die Sicken 12 reichen bis zur schraubkopfseitigen Blechoberfläche 15, münden also in die Blechoberfläche 15 aus.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 reichen die Sicken 12 über den Napf 10 hin aus in etwa radialer Richtung in die schraubenkopfseitige Blechoberfläche 15 hinein. Ihre radial äußeren Enden 16 liegen jedoch innerhalb des Beaufschla gungsbereiches durch den Schraubenkopf 5 (Fig. 2).

Die Sicken 12 bilden eine Formaussteifung des Napfes 10, der dadurch auch bei Einbringung in ein vergleichsweise dünnwandiges Muttergewindeteil 2 die not wendige Ausreißkraft der Schraube 1 aufrechterhält.

Bezugszeichenliste

1 Schraube
2 Muttergewinde
3 Bauteil
4 Durchgangsloch
5 Schraubenkopf
6 Schraubengewinde
7 Kernloch
8 Lochachse
9 Randkragen
10 Napf
11 Blechebene
12 Versteifungssicke
13 Innenende
14 Radialabstand
15 Blechoberfläche
16 Ende

Claims

1. Schraubverbindung mit einer gewindeformenden Schraube (1) und mit einem das Schraubloch (7) enthaltenden dünnwandigen Blech (2), wobei der das Schraubloch (7) enthaltende Teil des Bleches (2) napfähnlich in Einschraub richtung ausgemuldet und das Schraubloch (7) im Bereich des Napfgrundes angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Napfwandung mit Versteifungssicken (12) versehen ist.

2. Schraubverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantellänge des Schraubloches (7) durch einen in Einschraubrichtung hochgestellten, den Lochrand bildenden Randkragen (9) verlängert ist.

3. Schraubverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrichtung der Sicken (12) im wesentlichen radial zur Lochach se (8) verläuft.

4. Schraubverbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die rinnenartigen Sicken (12) von der Seite des Schraubkopfes (5) her eingeprägt sind.

5. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken (12) gleichmäßig über den Lochumfang verteilt angeordnet sind.

6. Schraubverbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü che dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken (12) mit geringem radialem Abstand (14) vom Umfang des Schraubloches angeordnet sind.

7. Schraubverbindung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken (12) bis zur schraubenkopfseitigen Blechoberfläche (15) rei chen.

8. Schraubverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Sicken (12) über den Napfbereich hinaus in etwa radialer Richtung in die schraubenkopfseitige Blechoberfläche (15) hineinreichen.

9. Schraubverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußeren Enden (16) der Sicken (12) innerhalb des Beaufschla gungsbereiches des Schraubenkopfes (5) liegen.