DE19653925C2

DE19653925C2 - Verfahren zum Herstellen einer Montageeinheit

Info

Publication number: DE19653925C2
Application number: DE19653925A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Schneider
Original assignee: Richard Bergner GmbH and Co
Current assignee: Richard Bergner GmbH and Co
Priority date: 1995-12-23
Filing date: 1996-12-21
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2016-12-22
Also published as: DE19653925A1; US6044536A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Montageeinheit, die im wesentlichen aus einem einen Bolzenkopf und einen Schaft aufweisenden Mon tagebolzen und einer Hülse besteht. Der Montagebolzen ist bei solchen Monta geeinheiten in die Hülse eingesteckt, wobei die Hülse axial beweglich ist und die axiale Beweglichkeit in Richtung auf das kopffreie Ende des Montagebolzens durch miteinander im Sinne einer Verliersicherung zusammenwirkende Hintergriff teile an der Innenmantelfläche der Hülse und am Bolzenumfang begrenzt ist. Wenn hier ganz allgemein von einem Montagebolzen gesprochen wird, so ist dar unter in der Regel eine Schraube zu verstehen.

Bei der Herstellung einer solchen Montageeinheit wird gemäß JP 4-91840 so vor gegangen, daß der ein Hintergriffteil aufweisende Montagebolzen in eine Hülse mit kopfseitigem Ringkragen eingeführt und anschließend nahe dem Ringkragen von der Außenumfangsfläche der Hülse her eine Einschnürung durch einen Ein walzvorgang eingeprägt wird. Auf diese Weise wird auf der Innenmantelfläche der Hülse ein in Radialrichtung vorstehender und mit dem Hintergriffteil des Montage bolzens im Sinne einer Verliersicherung zusammenwirkender Ringvorsprung er zeugt. Die Einwalz- bzw. Prägerichtung verläuft dabei quer zur Hülsenlängsachse bzw. radial. Vergleichbare Verfahrensweisen zur Herstellung eines Hintergriffes zwischen einer Hülse und einem Montagebolzen sind in DE 37 84 325 T2, EP 0 389 783 A1 und EP 0 042 170 B1 beschrieben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der beschriebenen Art derart zu verbessern, daß mit möglichst geringer Materialverdrängung beim Prä gevorgang ein Höchstmaß an radialer Hinterschneidung bzw. Verbundsicherheit zwischen Montagebolzen und Hülse erzeugt und eine möglichst große axiale Ver schiebbarkeit des Montagebolzens ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Danach wird zuerst der ein Gegen-Hintergriffteil aufweisende Schaft eines Montagebolzens in eine Hülse eingeführt und anschließend das Hintergriffteil der Hülse durch eine im Bereich des Übergangszwickels zwischen dem Hülsenmantel und dem Ringkragen von außen nach innen gerichtete Prägung erzeugt. Die Prä gerichtung weist dabei sowohl eine radial gegen die Bolzenachse als auch in Axialrichtung gegen den Ringkragen bzw. gegen den Bolzenkopf gerichtete Wirk komponente auf. Beim Prägevorgang drückt ein axial wirksamer Gegenhalter ge gen die dem Bolzenkopf zugewandte Auflagefläche des Ringkragens.

Abgesehen von dem Vorteil einer größeren axialen Beweglichkeit des Montage bolzens, wenn die Hintergriffteile möglichst nahe am Ringkragen der Hülse er zeugt werden, ist bei der erfindungsgemäßen Herstellungsweise vorteilhaft, daß im Bereich des Übergangszwickels zwischen Hülsenmantel und Ringkragen ins gesamt eine größere Materialanhäufung vorhanden ist, als dies bei einer Prägung im Bereich des Mantels der Hülse der Fall ist, so daß eine Materialverdrängung mit insgesamt geringerer Schwächung der Hülsenmantelstärke vorgenommen werden kann. Ein Teil des beim Prägevorgang radial nach innen verdrängten Materials stammt nämlich aus dem Ringkragen.

Das Einbringen der Hintergriffteile im Bereich des Übergangszwickels hat den weiteren Vorteil, daß die Hintergriffteile in einem Bereich positioniert sind, der vom Ringkragen umfaßt ist. Dadurch ist ein elastisches radiales Auseinanderfedern praktisch unmöglich und eine hohe Formstabilität sichergestellt. Die stabilisieren de Wirkung des Ringkragens macht sich auch bei der Prägung selbst positiv be merkbar. Eine Verbiegung der Hülse mit der Folge einer Abweichung von der Soll- Querschnittsform ist praktisch ausgeschlossen.

Bei der herkömmlichen Verfahrensweise wird das Material der Hülse radial nach innen ohne Zuhilfenahme eines Gegenhalters verdrängt. Dabei ist es unvermeid lich, daß ein Teil des Materials auch in unwirksame Richtungen, etwa in Axial- oder in Umfangsrichtung verdrängt wird. Dieses Material fehlt bei dem auf der In nenmantelfläche der Hülse erzeugten Hintergriffteil. Wenn jedoch, wie erfindungs gemäß vorgeschlagen, der Kopf des Montagebolzens als Gegenhalter für die Verformung verwendet und gleichzeitig die vorgeschlagene Prägerichtung einge halten wird, so ist der genannte Teil des unwirksam verdrängten Materials gerin ger und die Materialverdrängung findet hauptsächlich im Bereich des Ringkragens bzw. in dessen Wirkebene statt. Durch die schräg in Richtung auf den Ringkragen bzw. den Bolzenkopf verlaufende Prägerichtung wird die radiale Krafteinwirkung auf die Hülse reduziert und damit die Gefahr einer Verformung der Hülse verrin gert. Die vorgeschlagene Prägerichtung bewirkt außerdem, daß das Material auf den Gegenhalter geschoben und dann radial nach innen gelenkt wird. Es hat sich gezeigt, daß sich auf diese Weise der "Wirkungsgrad" der Prägung verbessern läßt, indem nämlich das Verhältnis zwischen verdrängtem Materialvolumen und Radialerstreckung des erzeugten Vorsprungs optimiert ist. Bei der erfindungsge mäßen Prägung wird also Material überwiegend in Radialrichtung verdrängt, so daß die erzeugten Hintergriffteile, etwa warzenähnliche Vorsprünge o. dgl., eine optimale Verengung des Hülseninnenquerschnittes und damit große Hinter schneidungen ermöglichen.

Der Gegenhalter kann z. B. ein gesondertes, etwa parallel zur Längsachse der Hülse teilbares oder ein nach Art eines Hufeisens einseitig offenes Werkzeug sein, das beim Prägevorgang zwischen dem Ringkragen und dem Bolzenkopf an geordnet ist und in Axialrichtung mittelbar oder unmittelbar von einer Gegenhalte kraft beaufschlagt ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemä ßen Verfahrens ist der Gegenhalter der Bolzenkopf selbst, wobei dieser beim Prägevorgang mit seiner Kopfunterseite auf der dem Kopf zugewandten Auflage fläche des Ringkragens aufliegt und mit einer Gegenhaltekraft beaufschlagt ist.

Vorzugsweise ist die Prägerichtung so gewählt, daß sie mit der Bolzenachse ei nen spitzen Winkel von etwa 30° bis 60° bildet. Es wird eine Prägung bevorzugt, bei der an mehren vorzugsweise in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstandeten Stellen radial nach innen vorstehende Hintergriffteile, etwa in Form von Fixierwar zen, erzeugt werden. Das Hintergriffteil kann aber auch ein ununterbrochener Ringvorsprung sein, der durch eine nach Art einer Einwalzung vorgenommenen Prägung erzeugt wird.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren wird nun unter Zuhilfenahme der einzelne Verfahrensschritte darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Hülsen-Rohling einer Montageeinheit,

Fig. 2 eine Hülse im montagefertigen Zustand,

Fig. 3 einen in eine Hülse eingesteckten Montagebolzen,

Fig. 4 eine Montageeinheit nach erfolgter Einprägung eines Hintergriffteiles in die Hülse,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Kopfbereiches V in Fig. 4,

Fig. 6 eine Ansicht des genannten Bereiches in Richtung des Pfeiles VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine Ansicht entsprechend Fig. 6, wobei jedoch als Gegenhalter ein gesondertes Werkzeug dient.

Die Vorgehensweise bei der Herstellung der Montageeinheit (Fig. 1-Fig. 4) vollzieht sich in den folgenden Schritten:

Aus einem Blech (nicht dargestellt) wird zunächst beispielswiese im Tiefziehver fahren ein Napf 1 hergestellt(Fig. 1). Der tiefgezogene Boden des Napfes wird zur Herstellung des unteren Hülsenendes 2 ausgestanzt (Fig. 2). Die Hülse kann auch durch eine Massivumformung oder ein sonstiges Verfahren hergestellt werden.

Der Montagebolzen 3 wird sodann zur Herstellung der kompletten Montageein heit 4 in die fertige Hülse eingeführt. Der Montagebolzen 3 ist in herkömmlicher Weise vorgefertigt. Als Unverlierbarkeitssicherung weist er zwischen seinem Schaft 6 und seinem Gewinde 7 einen Ringwulst 8 auf, dessen Wirkdurchmesser größer ist als der des Gewindes 7 und des Schaftes 6. Der Ringwulst 8 ist das eine, dem Bolzen 3 zugeordnete Verliersicherungs- oder Gegen-Hintergriffteil, welches mit dem anderen, weiter unten näher beschriebenen Hintergriffteil an der Hülse 5 im Sinne der Herstellung der Verliersicherung zusammenwirkt. Es ist auch denkbar, daß das Gegen-Hintergriffteil des Montagebolzens durch dessen über den Bolzendurchmesser hinausstehendes Gewinde gebildet wird.

Die Hülse 5 weist an ihrem dem Bolzenkopf 9 zugewandten, als Einführtrichter wirksamen Kopfende 10 einen radial nach außen vorstehenden Ringkragen 11 auf. Mit diesem Ringkragen 11 liegt die Montageeinheit im Montageendzustand an dem Montageteil, z. B. an einer Zylinderkopfhaube im Umfangsbereich eines dort positionierten Durchgangsloches auf (nicht dargestellt). Der Ringkragen 11 dient auch zur Auflage des Bolzenkopfes 9 bzw. eines mit ihm einstückigen Kopfflan sches 12. Er weist zu diesem Zweck eine Auflagefläche 22 auf, die mit der Kopf unterseite 23 bzw. der Unterseite des Kopfflansches zusammenwirkt. Der Bolzen kopf 9 kann in jeder beliebigen Art ausgeformt sein. Meist dient seine Ausformung zum Angriff eines Anziehdrehmomentes.

Die Hülse 5 umgibt den Bolzenschaft 6 mit ihrem Hülsenmantel 13 mit großem radialem Spiel. Dieses Spiel ist so groß, daß der Montagebolzen 3 mit seinem Ringwulst 8 problemlos und auch insoweit mit ausreichendem Spiel in die Hülse 5 einführbar ist.

Fig. 3 zeigt die Endstellung des Bolzens 3 nach seiner Einführung in die Hülse 5. In dieser Stellung liegt der Bolzenkopf 9 mit seiner Kopfunterseite 23 auf der Auf lagefläche 22 des Ringkragens 11 auf und bildet damit einen Gegenhalter für die nachstehend beschriebene Prägung bzw. Verformungsoperation zur Herstellung des Gegenstückes der Verliersicherung an der Hülse 5. Hierzu wird der Über gangszwickel 14 zwischen Hülsenmantel 13 und Ringkragen 11 von außen etwa in Richtung des Richtungspfeiles 15 radial einwärts und in Richtung auf den Bol zenkopf 9 punktuell verformt. Die Verformung erfolgt z. B. an vier gleichmäßig über den Umfang des Hülsenmantels 13 bzw. des Ringkragens 11 verteilten Umfangs bereichen zur Bildung von Fixierwarzen 16. Die Ausformung der Fixierwarzen 16 wird mittels eines Prägedornes 17 vorgenommen, von welchem in Fig. 4 und 5 nur die Dornspitze schematisch aufskizziert ist. Die Verformungsrichtung - hier ge kennzeichnet durch den Richtungspfeil 15 - bildet mit der Bolzen- bzw. Hül senachse 18 einen spitzen Winkel α in einer Größe von etwa 30°-60°. Wesentlich ist dabei, daß die Verformung zur Bildung der Fixierwarzen 16 in den Umfas sungsbereich des Ringkragens 11 hinein vorgenommen wird, so daß die Fixier warzen 16 praktisch in einer Ebene mit dem Ringkragen 11 positioniert sind. Die Vorteile dieser Positionierung sind in der Beschreibungseinleitung erläutert.

Das Hintergriffteil der Hülse kann bei einer anderen Ausführungsform des Verfah rens durch eine Einwalzung erfolgen, so daß an der Innenmantelfläche der Hülse ein ununterbrochener radial nach innen vorstehender Ringflansch oder Ringvor sprung entsteht. Die Einwalzrichtung entspricht dabei der Prägerichtung 15.

Der Gegenhalter kann auch durch ein gesondertes Werkzeug 24 gebildet sein, das z. B. parallel zur Bolzenachse 18 teilbar ist. Die Werkzeughälften 24a, 24b werden, bevor der Bolzenkopf 9 auf dem Ringkragen 11 aufliegt, in Richtung der Pfeile 25 auf den Schaft 6 zubewegt, so daß entsprechende Aussparungen in den jeweiligen Werkzeughälten den Schaft 6 umgeben und die Werkzeughälf ten 24a, 24b sich in einem Trennfugenbereich 26 berühren. Das Werkzeug 24 ist mittelbar über den Bolzenkopf 9 oder direkt mit einer Gegenhaltekraft 27 beauf schlagt.

Das Herstellen der Montageeinheit ausgehend von dem Ausnapfen eines Bleches zur Herstellung der Hülse (Fig. 1) über das Einführen des fertigen Montagebolzens (Fig. 3) bis hin zum Endprodukt (Fig. 4-6) kann zweckmäßig auch in einer Stanz biegepresse mit aufeinanderfolgenden Stationen vorgenommen werden.

Bezugszeichenliste

1

Napf

2

Hülsenende

3

Montagebolzen

4

Montageeinheit

5

Hülse

6

Schaft

7

Gewinde

8

Ringwulst

9

Bolzenkopf

10

Kopfende

11

Ringkragen

12

Kopfflansch

13

Hülsenmantel

14

Übergangszwickel

15

Richtungspfeil

16

Verliersicherungselement; Fixierwarze

17

Prägedorn

18

Bolzenachse

19

Eindrückung

20

Auflageebene

21

Wirkebene

22

Auflagefläche

23

Kopfunterseite

24

Werkzeug

25

Pfeil

26

Trennfugenbereich

27

Gegenhaltekraft
α Winkel

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Montageeinheit aus einem einen Bolzen kopf (9) und einen Schaft (6) aufweisenden Montagebolzen und einer einen Teil-Axialbereich des Schaftes umgebenden und axial beweglichen Hülse (5) mit einem kopfseitigen sich radial nach außen erstreckenden Ringkragen (11) und wenigstens einem aus ihrer Innenmantelfläche radial nach innen vorste henden Hintergriffteil, welches im Sinne einer Verliersicherung mit wenigstens einem Gegen-Hintergriffteil am Schaftumfang zusammenwirkt, bei dem

- zuerst der ein Gegen-Hintergriffteil aufweisende Schaft (6) in die Hülse (5) eingeführt und
- anschließend das wenigstens eine Hintergriffteil durch eine im Bereich des Übergangszwickels (14) zwischen dem Hülsenmantel (13) und dem Ringkra gen (11) von außen nach innen gerichtete Prägung erzeugt wird, wobei
- die Prägerichtung (15) sowohl eine radial gegen die Bolzenachse als auch in Axialrichtung gegen den Ringkragen (11) bzw. gegen den Bolzenkopf (9) gerichtete Wirkkomponente aufweist, und
- beim Prägevorgang ein axial wirksamer Gegenhalter gegen die dem Bol zenkopf (9) zugewandte Auflagefläche (22) des Rinkragens (11) drückt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenhalter ein gesondertes, insbesondere parallel zur Längsachse der Hülse teilbares Werkzeug ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenhalter von dem Bolzenkopf (9) gebildet ist, der beim Prägevor gang mit seiner Kopfunterseite (23) auf der Auflagefläche (22) des Ringkra gens (11) aufliegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägerichtung (15) mit der Bolzenachse (18) einen spitzen Winkel (α) von etwa 30° bis 60° bildet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine an mehreren vorzugsweise in Umfangsrichtung gleichmäßig beabstande ten Stellen durchgeführte Prägung zur Erzeugung von radial nach innen vor stehenden Fixierwarzen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Prägung nach Art einer Einwalzung zur Erzeugung eines ununterbro chenen Ringvorsprungs.