DE202007016958U1

DE202007016958U1 - Befestigungselement mit einer konzentrischen Ringwulst

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Publication number: DE202007016958U1
Application number: DE202007016958U
Authority: DE
Original assignee: Ejot GmbH and Co KG
Current assignee: Ejot GmbH and Co KG
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2017-12-06

Abstract

Befestigungselement (1) mit einer an seiner Stirnseite konzentrischen, im Querschnitt sich axial konisch verjüngende Ringwulst (4, 10) zur Reibschweißverbindung mit einem flächigen Bauteil (7) durch eine Rotationskraft und Presskraft, die auf das gegenüber dem Bauteil härtere Befestigungselement (1) gegen das Bauteil (7) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Bauteil (7) zugewandte ringförmige Schneide der Ringwulst (4, 10) eine Abflachung (5) in einer Breite von max. 1 mm bildet, die in einen im Querschnitt schlanken Konus von max. 30° übergeht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Befestigungselement mit einer an seiner Stirnseite konzentrischen, im Querschnitt sich axial konisch verjüngenden Ringwulst zur Reibschweißverbindung mit einem flächigen Bauteil durch eine Rotationskraft und Presskraft, die auf das gegenüber dem Bauteil härtere Befestigungselement gegen das Bauteil wirkt.
Ein derartiges Befestigungselement ist aus der DE 196 42 331 A1 bekannt. Das in dieser Druckschrift offenbarte Befestigungselement besitzt eine konzentrische Ringwulst, die entweder im Querschnitt dreieckförmig oder halbkreisförmig abgerundet ist. Das Befestigungselement dient dazu, durch Reibschweißen mit einem flächigen Bauteil verbunden zu werden, wobei sich die Reibschweißzone im Bereich der Berührungsstellen zwischen der Ringwulst und dem betreffenden Bauteil ergibt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ringwulst in besonders günstiger Weise für die Herstellung einer Reibschweißverbindung zu gestalten, um mit möglichst geringen Axialkräften beim Reibschweißen auszukommen. Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, dass eine dem Bauteil zugewandte ringförmige Schneide der Ringwulst auf eine Breite von max. 1 mm radial abgeflacht ist, die in einen im Querschnitt schlanken Konus von max. 30° übergeht.
Mit der besonderen Gestaltung der dem Bauteil zugewandten ringförmigen Schneide der Ringwulst ergibt sich eine günstige besonders schmale Berührungsfläche, die aufgrund der Abflachung eine solche Breite besitzt, dass sich damit trotz der schneidenartigen Gestaltung der Ringwulst eine hohe Festigkeit der Verbindung zwischen Befestigungselement und dem betreffenden Bauteil ergibt.
Das Befestigungselement kann dabei entweder als Bolzen ausgebildet sein, es kann sich dabei aber auch um eine Mutter handeln.
Um einem beim Reibschweißen entstehenden hohen Luftdruck innerhalb des von der Ringwulst umgebenden Bereichs seine schädliche Wirkung zu nehmen, die in einem Herausdrücken des sich beim Reibschweißen ergebenden erschmolzenen Materials im Bereich der Schneide der Ringwulst ergibt, wodurch das erschmolzene Material entlang der Schneide in unerwünschter Weise weggedrückt werden könnte, kann man vorteilhaft einen radialen Durchbruch vorsehen, der von dem von der Ringwulst umschlossenen Freiraum ausgeht und durch den ein Überdruck aus dem vom Ringwulst eingeschlossenen Raum abgeleitet werden kann.
Zweckmäßig wird die Ringwulst so angeordnet, dass sie aus einem Flansch am Befestigungselement herausragt und der Flansch zur Ringwulst hin eine ringförmige Vertiefung bildet, die es dann erleichtert, erschmolzenes Material beim Reibschweißen aufzunehmen.
Die Ableitung eines solchen Überdrucks kann auch dadurch herbeigeführt werden, dass die Ringwulst am Innen- und Außenkonus axiale Nuten aufweist, die über eine Vertiefung im Bereich der Schneide ineinander übergehen. Über diese Vertiefung kann dann ebenfalls ein Überdruck aus dem Innenraum innerhalb des Ringswulstes abgeleitet werden.
Mit dem vorstehend beschriebenen Befestigungselement lässt sich eine Reibschweißverbindung mit einem Bauteil herbeiführen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schneide in das Bauteil eingedrungen ist, wobei sowohl der Innenkonus als auch der Außenkonus der im Querschnitt konisch verjüngenden Ringwulst Material des Bauteils nach dessen Plastifizierung weggedrängt hat und im Wesentlichen mit seiner ganzen Höhe in das Bauteil eingedrungen ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Es zeigen:
1 einen Querschnitt durch das Befestigungselement mit abgeflachter Schneide der Ringwulst, und zwar in der Gestalt eines Bolzens;
2 eine Gestaltung des Befestigungselementes ähnlich derjenigen gemäß 1, allerdings in Gestalt einer Mutter;
3 im Querschnitt die Reibschweißverbindung zwischen dem Befestigungselement und einem flächigen Bauteil;
4 im Querschnitt das Befestigungselement gemäß 1, versehen mit einem Radialdurchbruch zum Freiraum innerhalb der Ringwulst;
5 im Querschnitt das Befestigungselement gemäß 1, versehen mit einem Radialdurchbruch zum Freiraum innerhalb der Ringwulst, und zwar oberhalb eines Flansches;
6 im Querschnitt das Befestigungselement ähnlich demjenigen gemäß 1 mit am Innen- und Außenkonus angeordneten Vertiefungen;
7 eine Draufsicht auf das Befestigungselement gemäß 5 mit Blickrichtung auf die abgeflachte Schneide der Ringwulst.
Das in der 1 dargestellte Befestigungselement 1 wird durch den Bolzen 2 gebildet, der an seinem einen Ende mit dem Flansch 3 versehen ist, aus dem heraus die Ringwulst 4 herausragt. Die Ringwulst 4, die sich im Querschnitt axial konisch verjüngt, ist hier im Querschnitt dreieckförmig ausgebildet und besitzt an ihrer Schneide eine radiale Abflachung 5 von 1 mm, wobei der Querschnitt der Ringwulst 4 einen Konus bildet, der etwa in einem Winkel von 30° verläuft. Die Ringwulst 4 umschließt die axiale Ausnehmung 14.
In der 2 ist ein ähnliches Befestigungselement wie in 1 dargestellt, allerdings handelt es sich um eine Mutter 6 mit Innengewinde, die also als Mutterstück für die Aufnahme einer Schraube verwendet werden kann. Hinsichtlich der anderen Bestandteile wird auf die Erläuterung zu 1 verwiesen.
In der 3 ist die Reibschweißverbindung im Schnitt dargestellt, wie sie sich bei Aufsetzen des Befestigungselementes gemäß 1 auf das plattenartige Bauteil 7 ergibt, wobei die Ringwulst 4 vollständig in das Bauteil 7 eingedrungen ist. Die Reibschweißzone, in der Material von dem Befestigungselement 1 und dem Bauteil 7 erschmolzen ist, wird in der 3 durch die verdickte Linienführung dargestellt. Dabei ergibt sich, dass außen seitlich an dem Ringwulst 4 aufgestiegenes Material in Richtung zu dem Flansch 3 sich unter diesem ansammelt, der zwecks Verhinderung des Abfließens von erschmolzenem Material radial nach innen mit einer Vertiefung 8 versehen ist, wie er in der 1 deutlich dargestellt ist. Außerdem steigt das erschmolzene Material auch in der Ausnehmung 14 hoch.
Da beim Reibschweißen in dem von der Ringwulst umgebenen Ausnehmung 14 aufgrund der entwickelten Wärme ein Überdruck entstehen kann, der möglicher Weise erschmolzenes Material wegdrängt, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4, das weitgehend demjenigen gemäß 1 entspricht, der Radialdurchbruch 9 in der Ringwulst 4 vorgesehen, durch den beim Reibschweißen entstehende heiße Luft nach außen hin radial entweichen kann und damit das unge hinderte Reibschweißen längs der gesamten Innenfläche der Ringwulst 4 ermöglicht.
In der 5 ist eine Abwandlung der Gestaltung gemäß 4 dargestellt, bei der es sich darum handelt, den Radialdurchbruch 15 oberhalb des Flansches 3 vorzusehen, der damit praktisch bis zum Grund der Ausnehmung 14 reicht.
Anstelle des in den 4 und 5 dargestellten Radialdurchbruchs 9 bzw. 15 kann für die Abfuhr von heißer Luft beim Reibschweißen aus dem Innenraum innerhalb der Ringwulst 10 diese gemäß 6 mit Längsnuten 11 versehen sein, die sich sowohl über den Außenkonus als auch den Innenkonus erstrecken, wobei diese Nuten im Bereich der ringförmigen Schneide 12 mit Verbindungsnuten 13 versehen sind, die die Nuten 11 miteinander verbinden und so dafür sorgen, dass heiße Luft über die Nuten 11 nach außen hin abfließen kann.
In der 7 ist eine axiale Draufsicht auf das Befestigungselement gemäß 5 dargestellt, wobei im Bereich der Ringwulst 10 eine axiale Nut 11 am Außenkonus und eine axiale Nut 11 am Innenkonus der Ringwulst 10 dargestellt sind.
Das Bauteil und das Befestigungselement können beispielsweise aus Aluminium oder Stahl, insbesondere rostfreiem Stahl oder mit Aluminium beschichtetem Stahl, bestehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19642331 A1 [0002]

Claims

Befestigungselement (1) mit einer an seiner Stirnseite konzentrischen, im Querschnitt sich axial konisch verjüngende Ringwulst (4, 10) zur Reibschweißverbindung mit einem flächigen Bauteil (7) durch eine Rotationskraft und Presskraft, die auf das gegenüber dem Bauteil härtere Befestigungselement (1) gegen das Bauteil (7) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Bauteil (7) zugewandte ringförmige Schneide der Ringwulst (4, 10) eine Abflachung (5) in einer Breite von max. 1 mm bildet, die in einen im Querschnitt schlanken Konus von max. 30° übergeht.
Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Bolzen (2) ausgebildet ist.
Befestigungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es als Mutter (6) ausgebildet ist.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem von der Ringwulst (4) umschlossenen Freiraum ein radialer Durchbruch (9) ausgeht.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringwulst (10) axiale Nuten (11) am Innen- und Außenkonus aufweist, die über eine Verbindungsnut (13) im Bereich der Schneide (12) ineinander übergehen.
Befestigungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringwulst (4, 10) aus einem Flansch (3) am Befesti gungselement herausragt und der Flansch (3) zur Ringwulst hin eine ringförmige Vertiefung (8) bildet.
Reibschweißverbindung unter Verwendung eines Befestigungselements und eines Bauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneide (12) in das Bauteil (7) eingedrungen ist, wobei sowohl der Innenkonus als auch der Außenkonus der im Querschnitt sich axial konisch verjüngenden Ringwulst (4, 10) Material des Bauteils (7) nach dessen Plastifizierung weggedrängt hat und im Wesentlichen mit seiner ganzen Höhe in das Bauteil (7) eingedrungen ist.