DE19630663A1

DE19630663A1 - Screw connection

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.The invention relates to a screw connection with a thread-forming Screw and with a thin-walled sheet containing the screw hole. Such screw connections are inexpensive without a prefabricated Mother part, e.g. B. without rivet or punch nut, welding nut or the like. The sheet into which the screw is screwed is either with a drilling or punch hole as core hole and the effective length in the axial direction of the perforated jacket can improve the durability of the threaded connection by a z. B. ver formed by pulling the collar be bigger.

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.Furthermore, it is known with such direct screw connections, the screw hole at the bottom of a cup-shaped depression, also with a passage to arrange. The cup-shaped recess increases the durability of the mother's win deteils, so the pull-out force of the screw. It prevents the ge dread nut thread when clamping a component with a small wall thickness in the outlet of the screw thread runs in below the screw head. The latter would namely weaken the durability of the nut thread or the pull-out force of the screw.

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.The trend towards weight reduction is particularly evident in the automotive industry. For this reason, body panels with a small wall thickness of approximately 0.7 to 0.8 mm used. It causes problems when screwing directly Exercise both the sheet used as the nut thread part and the ver exciting component have only a small wall thickness. With the explained The bowl of the nut thread increases the risk that the egg weakened the resistance of the bowl and that thereby the grooved nut thread in the outlet of the screw thread below the screw head is drawn in.

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.Practice shows that a nut sheet formed into thin sheets reverses bender bowl is not always able to absorb the full screw force. The bowl deforms again towards the screw head when loaded back. In this way, the nut thread in the outlet of the screws thread on the underside of the screw head. This is in particular re to be expected if the through hole of the component to be clamped to compensate for large joining tolerances of the components compared to screwing diameter is comparatively large. Then the nut thread can through the through hole directly on the underside of the screw head fes come to the plant.

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.The invention has for its object a screw connection with genapf to form the nut thread part so that the pull-out force of the screw also when screwing thin sheets and / or thin-walled components with against Large through hole larger than the screw diameter is not affected becomes. It is solved by claim 1.

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.The invention brings about an increase in the dimensional stability of the cup. This increase Hung does not require any additional material or manufacturing effort. The one Bringing the stiffening beads takes place with the cup, d. H. with the bowl executive deep-drawing process. This deep drawing process can be done in one operation with the perforation and the suitably associated collar pulling be made to extend the axial length of the core hole jacket. The Beads are channel-like in the direction facing away from the screw head side the sheet metal provided with the nut thread is embossed. they are arranged evenly over the circumference of the hole. They end with the screw hole side small radial distance to the outer thread diameter. They serve a purpose moderately at least up to the screw head-side sheet surface. Especially to clamp components with to compensate for large joining tolerances in the Relative to the outer thread diameter of a comparatively large passage loch it is advantageous if the beads extend beyond the bowl area into the Insert the sheet metal surface on the screw head side.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der Figuren beispielsweise erläutert. Es zeigenThe object of the invention is explained for example with reference to the figures. Show it

Fig. 1 die Einzelteile vor dem Fügen der Schraubverbindung in gegenseitiger Zuordnung nach Art einer Explosionsdarstellung, Fig. 1 shows the individual parts before the joining of the screw connection in association with each other in the manner of an exploded view,

Fig. 2 die Schraubverbindung in gefügtem Zustand, Fig. 2 the screw in gefügtem state,

Fig. 3 eine Draufsicht in Blickrichtung III von Fig. 1 auf das das Muttergewinde enthaltende Dünnblech als Muttergewindeteil, Fig. 3 is a plan view looking in the direction III of Fig. 1 on which the nut thread thin sheet containing a female thread portion,

Fig. 4 einen Querschnitt entsprechend der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 4 is a cross section along the line IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine modifizierte Ausführungsform des Mutter gewindeteils analog Fig. 3, Fig. 5 is a plan view of a modified embodiment of the nut threaded portion analogous to FIG. 3,

Fig. 6 einen Querschnitt entsprechend der Linie VI-VI in Fig. 5. Fig. 6 shows a cross section along the line 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.The screw connection consists of the thread-forming screw 1, the group consisting of a thin sheet female thread part 2 and be between Schrau 1 and nut thread part 2 to be clamped, likewise formed by a thin sheet metal component 3 with the through-hole 4 having a diameter of from equal-sized joint tolerances with respect to the outer thread diameter the screw 1 can be comparatively oversized.

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. The screw 1 is a thread-forming screw with the screw head 5 . It is screwed with its screw thread 6 into the core hole 7 of the nut thread part 2 and forms the nut thread itself. To enlarge its effective length in the direction of the hole axis 8 , the core hole 7 is z. B. by collar pulling with an edge collar 9 which is formed in the direction away from the screw head 5 to the core hole 7 .

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).The core hole 7 is located at the bottom or bottom of a cup 10 molded into the female thread part 2 . by means of a bowl 10 , the cross-sectional shape has, for example, a funnel or a spherical cap (spherical cap) and protrudes in the direction away from the screw head 5 beyond the sheet metal plane 11 of the nut thread part 2 . The peripheral jacket of the bowl 10 , that is, the bowl wall, is provided with stiffening beads 12 . The stiffening beads 12 are groove-like depressions embossed from the side of the screw head 5 . The beads 12 run with their longitudinal direction substantially radially to the hole axis 8 ( Fig. 3, 5). They are arranged evenly distributed over the circumference of the hole and thus surround the axis 8 of the hole so as to radiate outward ( FIGS. 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.The inner end 13 of the stiffening beads 12 holds a small radial distance 14 from the core hole 7 or from the screw hole. The beads 12 extend as far as the sheet-metal surface 15 on the screw head side, and thus open into the sheet-metal surface 15 .

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).In the embodiment according to FIG. 6, the beads 12 extend over the bowl 10 from approximately in a radial direction into the sheet metal surface 15 on the screw head side. Their radially outer ends 16 , however, are within the supply range by the screw head 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.The beads 12 form a Formaussteifung of the cup 10, which thereby maintains the not manoeuvrable pullout of the screw 1 also when incorporated into a relatively thin-walled nut threaded portion. 2

BezugszeichenlisteReference list

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 1 screw
2 nut threads
3 component
4 through hole
5 screw head
6 screw threads
7 core hole
8 hole axis
9 edge collar
10 bowl
11 sheet level
12 stiffening bead
13 inner end
14 radial distance
15 sheet surface
16 end

Claims

1. screw connection with a thread-forming screw (1) and having a screw hole (7) containing the thin-walled metal sheet (2), wherein the screw hole (7) part of the sheet (2) containing napfähnlich in screw direction hollowed out and the screw hole (7) is arranged in the area of the base of the bowl, characterized in that the bowl wall is provided with stiffening beads ( 12 ).

2. Screw connection according to claim 1, characterized in that the jacket length of the screw hole ( 7 ) is extended by a raised in the screwing direction, the edge of the hole forming edge collar ( 9 ).

3. Screw connection according to claim 1 or 2, characterized in that the longitudinal direction of the beads ( 12 ) extends substantially radially to the Lochach se ( 8 ).

4. Screw connection according to one or more of the preceding Ansprü surface, characterized in that the groove-like beads ( 12 ) from the side of the screw head ( 5 ) are impressed.

5. Screw connection according to one of claims 1 to 4, characterized in that the beads ( 12 ) are arranged evenly distributed over the circumference of the hole.

6. Screw connection according to one or more of the preceding Ansprü surface, characterized in that the beads ( 12 ) are arranged with a small radial distance ( 14 ) from the circumference of the screw hole.

7. Screw connection according to one or more of the preceding claims, characterized in that the beads ( 12 ) up to the screw head-side sheet surface ( 15 ).

8. Screw connection according to one of claims 1 to 6, characterized in that the beads ( 12 ) extend beyond the cup area in an approximately radial direction into the screw head-side sheet surface ( 15 ).

9. Screw connection according to claim 8, characterized in that the radially outer ends ( 16 ) of the beads ( 12 ) lie within the supply area of the screw head ( 5 ).