DE3132599A1

DE3132599A1 - Mutter- und -platten-anordnung und verfahren zum herstellen derselben

Info

Publication number: DE3132599A1
Application number: DE19813132599
Authority: DE
Inventors: Katsumi Osaka Shinjo
Original assignee: Shinjo Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shinjo Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1981-02-24
Filing date: 1981-08-18
Publication date: 1982-09-23
Also published as: JPS57140911A

Description

B E S C.H.R E I B U'N G
Die vorliegende Erfindung. betrifft eine Mutter- - und- -Platten-Anordnung und ein Verfahren zum Herstellen derselben bzw. zum Zusammenbauen einer Mutter und einer Platte.
Nach dem.Stande der Technik ist eine Mutter, die allgemein als Durchdringungsmutter bezeichnet wird,-bekannt und in weitem.Umfang in Gebrauch; diese Mutter hat einen Führungsteil, der um eine mittige Gewindeöffnung für eine Schraube herum vorgesehen ist. Der Führungsteil wird in ein vorgeformtes Loch in'eine Metallplatte gedrückt, was bedeutet, daß der Führungsteil als ein Stanzstempel gègen die Metallplatte dient. Auf diese. Weise wird die Mutter zum Zusammenbauen der Mutter und einer Platte mittels eines einzigen Stanzstempels bzw. einer einzigen Stanzung an der Metallplatte befestigt. Dieses Verfahren ist ziemlich erwünscht,. insbesondere in der Automobilindustrie und in der Elektrogeräteindustrie, wo eine Vielfalt von kleinen Bauteilen an relativ dünnen Platten befestigt.
wird.
Die früheren Arten von Durchdringungsmuttern besitzen den Nachteil, daß vorher eine Ausnehmung um eine Mutteranbringungsöffnung herum geprägt werden muß, um zu verhindern, daß der Führungsteil über die OberflAche der Platte vorsteht. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß. der geprägte Teil dünner als der andere Teil der Platte wird und infolgedessen dazu neigt, zu Bruch zu gehen oder-Risse zu bekommen, wenn eine Schraube eingeschraubt wird.
Das hat die Wahrscheinlichkeit zufolge, daß es zu einem losen Anziehen der Schraube kommt. Infolgedessen ist die Einheit aus der Mutter und der Platte der Gefahr einer Auftrennung unterworfen, wenn die Platte einer hohen Bean- spruchung ausgesetzt wird, wie beispielsweise schwerer Vibration.
In einem Versuch, diese vorerwähnten Schwierigkeiten zu überwinden, wurden in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 43-14770 (US-Patent Nr. 3 315 345) und in der japanischen Patentyeröffentlichung Nr. 48-9531 (US-Patent Nr. 3 648 747) eine sogenannte "hoch beanspruchbare" Durchdringungsmutter, eine neue Mutter- und -Platten-Anordnung sowie ein neues Verfahren zum Durchführen des Zusammenbaus vorgeschlagen. Allgemein weist die "hoch beanspruchbare" Durchdringungsmutter einen rechteckigen Führungsteil auf, der in der Mitte der oberen Fläche der Mutter angeordnet ist, wobei ein Paar geflanschte Teile zum Abstützen einer Metallplatte vorgesehen sind. Ein bemerkenswertes Merkmal dieser "hoch -beanspTuchbaren" Durchdringungsmutter besteht darin, daß zwei Schwalbenschwanznuten zwischen dem Führungsteil und den Flanschteilen vorgesehen sind.
Die Schwalbenschwanznuten sind so aufgebaut, daß sie einen verschobenen bzw. verdrängten Teil. der Platte aufnehmen, so daß die Einheit zwischen der Mutter und der Metallplatte gefestigt wird.
Jedoch hat die "hoch beanspruchbare" Durchdringungsmutter auch ihre Nachteile: Zunächst ist die "hoch beanspruchbare" Durchdringungsmutter, die in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 43-14770 (US-Patent Nr. 3 315 345) beschrieben ist, insofern nachteilig, als das in die Schwalbenschwanznuten verdrängte Metall teilweise von der Metallplatte abgetrennt wird, und daß der abgetrennte Teil die Wahrscheinlichkeit mit sich bringt, daß ein Riß verursacht wird, wenn die Mutter- und -Platten-Anordnung einer Beanspruchung, wie es z. B. Vibrationen, Torsion, Zug und Kompression sind, ausgesetzt wird. Mit der "hoch beanspruchbaren" Mutter, die in der japanischen Patent- veröffentlichung Nr. 48-9513 (US-Patent Nr. 3 648 747) beschrieben ist, wurde zwar dieser Nachteil des Auftrennens zwischen dem verdrängten Metall -und der Platte überwunden, so daß dadurch die Einheit genügend gefestigt wurde, um einem großen Drehmoment und einer Scherkraft zu widerstehen-. Jedoch hat diese Art von:"hoch beanspruchbarer" Durchdringungsmutter die folgenden Nachteile: Es sei diesbezüglich auf Fig. 10 Bezug genommen, wonach eine Metallplatte 25a mittels eines Führungsteils 3a- einer Mutter durchstoßen wird, und dann wird ein Metallteil 26a, der über einer Schwalbenschwanznut 5a ist, unter Druck, der durch das obere bzw. in Fig. 10 untere Ende eines Stanzstempels 12a aufgebracht wird, in der Schwalbenschwanznut verschoben bzw. verdrängt. Im Verlauf der Verschiebung bzw. Verdrängung wird der Metallteil 26a anfänglich längs der äußeren Seitenwand 11a der Nut 5a gebogen, wie in Fig. 10 (c) dargestellt ist. Wenn der Metallteil gebogen wird, dann wird seine Endfläche 30a von einer Seitenfläche 8a des Führungsteils 3a - getrennt. Schließlich-wird bewirkt, daß der Metallteil 26a auf dem Boden der Nut 5a ruht, wobei ein zwischen der Endfläche 30a und der Seitenfläche 8a vorhandener Spalt e graduell vergrößert wird. Im Endstadium kommt ein gebogener Schenkel 27a des Metallteils 26a in vollen Kontakt mit der äußeren Seitenwand 11a, wogegen die Endfläche 30a dieses Metallteils nicht die innere Seitenwand 9a erreicht, wie in Fig. 1o (d) gezeigt ist. Dieser Spalt e beeinflußt die Einheit zwischen der Mutter und der Platte nachteilig, insbesondere dann, wenn eine äußere Beanspruchung auf den verbundenen Teil ausgeübt wird, bevor die Mutter mit einer Schraube festgezogen wird.
Der Nachteil, den die vorerwähnten beiden Arten von "hoch beanspruchbaren" Durchdringungsmuttern gemeinsam haben, besteht insbesondere darin, daß Schwalbenschwanznuten vorgesehen sind, was zu hbhen Herstellungskosten führt, weil es schwierig ist., solche Nuten auszubilden.
Mit der vorliegenden Erfindung soll .im wesentlichen eine verbesserte Mutter- und -Platten-Ånordnung von genügender Festigkeit zur Verfügung'gestelltwerden, die jeder Art von darauf ausgeübter Beanspruchung widerstehen kann, und außerdem soll mit der Erfindung ein verbessertes Verfahren zum wirtschaftlichen und leistungsfähigen Herstellen einer solchen Anordnung zur Verfügung gestellt werden.
Die Mutter- und -Platten-Anordnung und das Verfahren zum Herstellen derselben, welche die vorstehenden Vorteile haben:, sind in den Patentansprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung sei nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung beispielsweise erläutert; es zeigen: Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Durchdringungsmutter, die zum Herstellen einer Mutter- und -Platten-Anordnung. gemäßder vorliegenden Erfindung verwendet werden kann; Fig. 2 eine Querschnittsansicht der Durchdringungsmutter der -Fig. 1; Fig. 3 bis 6 Querschnittsansichten eines S.tanz- bzw. Montagestempels, einer Platte und der Durchdringungsmutter der Fig. 1, insbesondere zur Veranschaulichung der aufeinanderfolgenden Vorgänge, die beim Zusammenbau der Platte und der Durchdringungsmutter ausgeführt werden; Fig. 7 eine Querschnittsansicht längs der Linie III-II-I der Fig. 6; Fig. 8 eine Aufsich auf eine Mutter- und -Platten-Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Stanz- bzw.
Montagestempels, der zum Herstei?len der Mutter-und -Platten-Anordnung der Fig. 8 verwendet werden kann; und Fig. 10(a) bis (d) Teilquerschnittsansichten einer "hochbeanspruchbaren" Durchdringungsmutter-einerçMetallplatte und eines Stanz- bzw. Montagestempels nach dem Stande-der Technik, insbesondere zur-Veranschaulichung der auféinanderfolgenden Vorgänge die beim Zusammenbau der Platte und der Mutter stattfinden.
Es sei zunächst auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen, wonach eine durchdringende Mutter 1, die auch als Durchdringungs-, Loch-, Durdhbrech- 0. dgl. -mutter bezeichnet wird, einen rechteckigen Führungsteil 3 um eine Gewindeöffnung 2-herum, die in der Mitte der Mutter vorgesehen ist, aufweist, sowie ein Paar Flanschteile 4, die auf jeweiligen. Seiten des Führungsteils 3 vorgesehen sind; diese Flanschteile 4 sind dazu geeignet, eine Metallplatte 25 abzustützen. Auwerden weist die Mutter 1 ein Paar Nuten 5 auf, von denen je eine zwischen dem Führungsteil 3 und je einem der Flanschteile 4 angeordnet ist. Die Mutter ist so ausgebildet, daß die obere Oberfläche 6 des Führungsteils 3 höher als die obere Oberfläche 7 jedes Flansches 4 angeordnet ist, wie deutlich aus den Fig.2 und 3 ersichtlich ist. Jede Nut 5 wird durch eine innere Seitenwand 9, eine äußere-Seitenwand 11 und einen Boden 10 begrenzt. Die innere Seitenwand 9 erstreckt sich von einer Endfläche 8 des Führungs- teils 3 derart nach einwärts, daß sie den Führungsteil 3 hinterschneidet. Die äußeren Seitenwände 11 sind aufrecht parallel zur Achse der Mutter 1. Die Böden haben0berflächen, welche parallel mit der oberen Oberfläche 7 der Flanschteile 4 sind.
Es sei nun auf die Fig. 3 und 9-Bezug-genommen, wonach ein für die Montage der Mutter verwendeter Stanz- bzw.
Montagestempel 12 eine Öffnung 13 hat, die in dessen Basisfläche 14 ausgebildet ist, deren Niveau senkrecht zur Achse der Öffnung 13- ist. Die Öffnung 13 wird durch vier Seitenwände 16 begrenzt, sodaß sie einen rechteckigen Querschnitt. hat, derart, daß die Öffnung 13 den Führungsteil 3 der Mutter 1 in ihrem Inneren aufnehmen kann, wenn der Stanz- bzw; Montagestempel 12 und die Mutter 1 zusammentreffen, wie weiter unten beschrieben ist. Der Stanz-bzw. Montagestempel 12 hat ein Paar Gesenk- bzw. Stauchvorsprünge 15 auf jeweiligen Rändern der Öffnung 13. Jeder Gesenk- bzw. Stauchvorsprung 15 hat eine innere schräge Wand 19 und eine äußere aufrechte Wand 20, zwischen denen eine Stanz- bzw. Formungsfläche 21 vorgesehen ist. Mit 22 ist ein Paar Zwischenwände bezeichnet, die zwischen den Stauchvorsprüngen 15 vorgesehen sind. Die Zwischenwände fallen nach der Basisfläche 14 zu ab, und zwar insbesondere schräg nach außen gerichtet. Jede Seitenwand 16 schneidet eine Schulter 17 unter einem rechten Winkel, so daß dadurch eine Scherkante 18 zwischen beiden ausgebildet wird.
Die äußeren aufrechten Wände 20 sind senkrecht zur Basisfläche 14 des Stanzstempels 12, was bedeutet, daß sie parallel zu-r Achse der öffnung 13 sind. Die äußeren aufrechten Wände 20 sind so ausgebildet, daß deren Flächen in einem Abstand, der gleich der Dicke der Metallplatte 25 ist, von den äußeren Innenwänden 11 zu liegen kommen, wenn die Stauchvorsprünge 15 in die nuten 5 der Mutter 1 gestoßen werden, wie- unten beschrieben ist.
Zum Befestigen der Metallplatte 25 an der Mutter 1 wird, wie in Fig. 3 gezeigt ist, die Metallplatte 25 auf der Mutter 1 angeordnet, so daß daher die Metallplatte auf dem Führungsteil 3 der Mutter 1 ruht. In diesem Stadium wird der Stanzstempel 12 nach -abwärts und in Eingriff mit der Metallplatte 25 bewegt. Alternativ ist es-möglich, die Mutter und die Metallplatte als Ganzes nach aufwärts und in Eingriff mit -dem Stanzstempel 12 zu bewegen.
Wenn der Stanzstempel 1.2 gegen die Metallplatte 25 gedrückt wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, dann wirken die Vorsprünge 15 als Gesenk- bzw. Stauchkanten gegen die Metallplatte 25, wodurch ein Teil .26 der Metallplatt.e 25t der sich über den Nuten 5 befindet, in die Nuten 5 gestaucht bzw. tiefgezogen und verschoben wird. Aufgrund der Spalte, die zwischen den inneren schrägen Wänden 19 der Vorsprünge 15 und den Endflächen8 des Führungsteils 3, sowie zwischen den äußeren aufrechten Wänden 20 der Vorsprünge 15 und den äußeren Innenwänden 11 der Nuten 5 vorhanden sind, wird der verschobene Metallteil 26 in diesen Spalten begrenzt. Die Metallplatte 25 wird auf den oberen Oberflächen 7 der. Flanschteile 4 abgestützt.
Wenn der Stanzstempel -12 weiter nach abwärts bewegt wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist, wirkt die obere Oberfläche 6 des Führungsteils 3 mit den Schultern 7 des Stanzstempels 72 zusammen, so daß'aadurch ein Loch entlang dem Umfang des Führungsteils 3 durchgestoßen wird. Der Führungsteil 3 wird veranlaßt, sich durch das frisch durchgestoßene Loch in die Öffnung 13 des Stanzstempels 12 vorzuschieben.
Schließlich wird der verschobene bzw. verdrängte Metallteil 26 auf den Böden lo der Nuten 5 vollständig ausge- breitet. Es sei darauf hingewiesen, daß das verdrängte Metall in diesem Stadium aus drei Teilen 27, 28 und 29 besteht. Der erste Teil 27 befindet sich in Eingriff mit den äußeren Innenwänden 11 der Nuten; der zweite Teil 28 befindet sich in Eingriff-mit den Böden 10 der Nuten; und der dritte Teil 29 verläuft, vom Boden 10 aus nach aufwärts gewandt, wobei sein Abschlußende 30' .in Eingriff mit der inneren Innenwand 9 kommt. Wie deutlich in Fig. 7 dargestellt ist, sind die-Randteile 31 des frisch durchstoßenen Lochs nach aufwärts gewandt, und sie kommen mittels der Zwischenwände 22 in Eingriff mit der Mutter 1.
Wie deutlich aus Fig. 6 ersichtlich ist, wird das verdrängte Metall 26 an dessen Teilen 27, 28 und 29 in Eingriff mit -den Nuten 5 plaziert, wobei ein sehr wesentliches Merkmal in der Tatsachetbesteht, daß die aufwärts gewandten bzw.
nach oben gerichteten bzw. umgebogenen Teile 29 von unten her in Eingriff mit den inneren Innenwänden 9 plaziert sind. Wenn irgendeine äußere Beanspruchung unerwarteterweise auf die Mutter ausgeübt wird, bevor eine Schraube in die Mutter 1 eingeschraubt worden ist, welche Belastung die -Tendenz hat, die Mutter von der Metallplatte zu trennen, erfahren die Teile'29 eine nach dem Boden 1o hin gerichtete Kraft, wodurch-bewirkt wird, daß sich die Randteile des durchgestoßenen Lochs schließen. Im Gegensatz hierzu erfahren die Teile, 27 eine nach auswärts gerichtete Kraft, jedoch verhindern die äußeren Innenwände 11, daß sich-die Metallplatte nach auswärts bewegt. Auf diese Weise ist die Einheit-zwischen der Mutter 1 und der Metallplatte 25 gesichert. Außerdem lassen sich die Nuten 5 nach der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zu den konventionellen Schwalbenschwanznuten leicht ausbilden, so daß sich dadurch verminderte .Herstellungskosten ergeben..
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Claims

Mutter- und -Platten-Anordnung und Verfahren zum Herstellen derselben P A T E N T A N S.P R U.C H E Mutter- und -Platten-Anordnung, umfassend eine Mutter und eine Metallplatte, wobei die Mutter einen Führungsteil mit Flanschen hat, die sich von entgegengesetzten Seiten des Führungsteils nach auswärts erstrecken, und Nuten, von denen jede zwischen dem Führungsteil und einem Flansch angeordnet ist, wobei jede Nut einen im Abstand unterhalb der Flanschoberflächen vorgesehenen.Boden, eine sich längs der entgegengesetzten Seiten von einer Endfläche des Führungsteils aus derart erstreckende innere Seitenwand, daß dieselbe den Führungsteil hinterschneidet, und eine äußere Seitenwand besitzt,. d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß'sich die äußere Seitenwand (11) parallel zur Achse der Mutter (1) erstreckt; daß die Platje (25) öffnungsränder hat, die mittels Durchdringen der Platte (25) mit dem Führungsteil (3) gebildet sind; daß ein Teil (26) der-Platte (25), der sich um die Öffnungsränder herum befindet, in die Nuten (5) hinein tiefgezogen bzw. gestaucht ist; daß der tiefgezogene bzw. gestauchte Teil (26) einen ersten Teil (27) aufweist, der sich in Eingriff mit den gesamten Oberflächen der äußeren Seiten wände (11) befindet, und einen zweiten Teil (28), der in Eingriff mit dem Boden (io) ist, sowie einen dritten Teil (29), der durch eine aufgetrennte bzw. durch Auftrennen entstandene Endfläche der Platte (25) gebildet und in Eingriff mit den entgegengesetzten Seiten des Führungsteils (3) angehoben bzw. hochgebogen ist, so daß dadurch die Mutter (1) und die Platte (25) verbunden sind, wobei der erste Teil (27), der zweite Teil (28) und der dritte Teil (29) -integral bzw. einstückig mit der Hauptplatte bzw. dem Hauptteil der Platte {25) und kontinuierlich mit letzterer bzw. ietzterem verbunden sind.
2. Verfahren zum Verbinden einer Mutter und einer Platte, insbesondere zum Herstellen der Mutter- und -Platten-Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Mutter einen Führungsteil mit Flanschen hat, die sich von entgegengesetzten Seiten des Führungsteils nach auswärts erstrecken, und Nuten, von denen jede zwischen dem Fuhrungsteil und einem Flansch angeordnet ist, wobei jede Nut einen im-Abstand unterhalb der Flanschoberflächen vorgesehenen Boden, eine sich längs der entgegengesetzten Seiten von einer Endfläche des Führungsteils aus derart erstreckende innere Seitenwand, daß dieselbe den Führungsteil hinterschneidet, und eine äußere Seitenwand besitzt, d a d u r c h g e k e n n -.z e i c h niet , daß das Verfahren bei einer Mutter- und -Platten-Anordnung, bei der sich die äußere Seitenwand (11) parallel zur Achse der Mutter (1) erstreckt; bei der die Platte (25) bffnungsränder hat, die mittels Durchdringen der Platte (25) mit dem Führungsteil (3) gebildet sind; bei der ein Teil (26) der Platte (25), der sich um die Öffnungsränder herum befindet, in-die Nuten (5) hinein tiefgezogen bzw. gestaucht ist; bei der der tiefgezogene bzw. gestauchte Teil (26) einen ersten Teil (27) aufweist, der sich in Eingriff mit den gesamten Oberflächen der äußeren Seitenwände (11) befindet, und einen zweiten Teil (28), der in Eingriff mit dem Boden (10) ist, sowie einen dritten Teil (29)., der durch eine aufgetrennte bzw. durch Auftrennen entstandene Endfläche-der Platte (25) gebildet und in Eingriff mit den entgegeng-esetzten Seiten des Führungsteils (3) erhöht bzw. hochgebogen ist; und bei der der erste Teil (27), der zweite Teil (28) und der dritte Teil (act) integral bzw. einstückig mit der Hauptplatte bzw. dem Hauptteil der Platte (25) und konitnuierlich mit letzterer bzw. letzterem verbunden sind, folgende Verfahrensschritte umfaßt: Anwenden eines Stanz- bzw.. Monagestempels (12) zum Befestigen der Platte (25) -an der Mutter (1), wobei dieser Stanz- bzw. Montagestempel (12) eine öffnung (13).' hat, die in ihrer Abmessung und Form dem Führungsteil (3) der Mutter (1) entspricht, sowie Gesenk- bzw. Stauchvorsprünge (15), die von den Nuten (5) auf genommen werden können, wobei weiter die Öffnung (13) durch Schultern (17) begrenzt ist, die auf den Rändern zwischen der Basisfläche (14) des Stanz- bzw. Montagestempels (12) und den inneren Wänden (16) der Öffnung (13) ausgebildet sind und die Scherkanten (18) auf bzw. an den Ecken haben, wobei ferner jeder Vorsprung (15) eine innere schräge Wand (19.), eine äußere aufrechte Wand (20j und eine zwischen der inneren schrägen Wand (19) und der äußeren aufrechten Wand (20) vorgesehene Stanz- bzw. Verformungsfläche (21) hat und sich die innere schräge Wand (19) von der Schulter (17) aus nach auswärts erstreckt, während die äußere aufrechte Wand (20) senkrecht zur .Basisfläche (14) und in einem Abstand, der gleich der Dicke'der Platte (25)'ist, von der äußeren Seitenwand (11) der Nut -(5) vorgesehen ist; Nie- derdrücken der Platte. (25), die auf der Mutter (1) ruht, durch den Stanz- bzw. Montagestempel .(12) bei der Relativbewegung der Mutter (1) und des Stanz- bzw. Montagestempels (12), so daß ein Metallteil (26) der Platte (25) über den Nuten (5) durch die Gesenk- bzw. Stauchvorsprünge (15) in die Nuten (5} hinein~tiefgezogen bzw. gestaucht und deformiert wird, wobei ein Hauptteil der Platte (25) in Eingriff mit den Flanschen (4) angeordnet wird; Auftrennen bzw. teilweisesAbtrennen eines- Metallteils (26) von der Platte (25) um den Führungsteil (3) herum durch die Stauch- bzw. Scherkanten (18) der Schultern (17) bei einem weiteren Fortschreiten der Relativbewegung, so daß dadurch ein Durchdringungsloch erzeugt wird, durch welches das Führungsteil (3) verankert wird, wobei der tiefgezogene bzw. gestauchte Plattenteil' (26) einen ersten Teil (27) hat, der in Eingriff mit den gesamten Oberflächen der äußeren Seitenwände (11) ist, sowie einen zweiten Teil (28), der in Eingriff mit dem Boden (lo) ist, und einen dritten Teil (29), der durch eine aufgetrennte bzw. durch Auftrennen entstandene Endfläche der Platte (25)gebildet und in Eingriff mit den entgegengesetzten Seiten (9) des Führungsteils (3) angehoben bzw. hochgebogen ist.