DE3327751C2

DE3327751C2 -

Info

Publication number: DE3327751C2
Application number: DE3327751A
Authority: DE
Inventors: Harvey Philip Stevenage Hertfordshire Gb Jeal
Original assignee: Avdel UK Ltd
Current assignee: Avdel UK Ltd
Priority date: 1982-08-06
Filing date: 1983-08-01
Publication date: 1989-07-13
Also published as: NO832816L; NO159499B; SE8304251L; CA1222651A; AU553014B2; DE3327751A1; ES285795Y; IT1169072B; NO159499C; ES282209Y; FR2532015B1; AU1750883A; BR8304200A; ES285795U; US4557649A; JPH0488712U; JPH0645051Y2; ES282209U; SE457278B; IT8348812A0

Description

Die Erfindung betrifft eine Verankerungsmutter mit einem hülsenförmigen Körperabschnitt und einem dahinterliegenden, Außenabschnitte mit verschiedenen Konizitäten und ein Innengewinde aufweisenden Mutterabschnitt, welche nach Art eines Blindniets in Bohrungen von Werkstücken setzbar ist, indem der Mutternabschnitt durch ein Setzwerkzeug in den Körperabschnitt hineingezogen wird, welcher durch die konischen Außenabschnitte expandiert wird, wobei an dem Körperabschnitt ein mit der Vorderseite des Werkstücks in Eingriff gelangender, radial vergrößerter Kopfabschnitt vorgesehen ist und wobei die Bohrung des Körperabschnitts an der Mündung im Kopfabschnitt eine Erweiterung enthält, in welche das Material des im gesetzten Zustand bis zur Mündung das Setzwerkzeug durch den Körperabschnitt hindurchgezogenen Mutternabschnitt hineinverformt wird.

Eine Verankerungsmutter dieser Art ist aus der US-PS 23 65 834 bekannt, d. h. eine Verankerungsmutter, welche wie ein Blindniet durch Bildung eines Schließkopfes gegen Herausziehen aus dem Werkstück und durch die Bildung eines Setzkopfes an dem bis auf die Werkstückvorderseite hindurchgezogenen Mutternabschnitt gegen Herausdrücken gesichert ist. Bei der bekannten Verankerungsmutter sind die Außenabschnitte verschiedener Konizitäten aufeinanderfolgend mit entgegengesetzter Steigungsrichtung ausgebildet und bilden eine axial gerichtete, d. h. achsparallele, um den Umfang reichende Lippe. Darüber hinaus ist die bekannte Verankerungsmutter zweitilig ausgebildet und läßt sich nur in Werkstücken mit vergleichsweise geringem Wandstärkenbereich verarbeiten, da dieser praktisch durch die Länge der achsparallelen Lippe begrenzt ist, welche sicherstellt, daß es auf der Werkstückvorderseite innerhalb der Hülse zur Ausbildung eines Setzkopfes kommt. Aufgrund der vergleichsweise großen Steigung des in Einziehrichtung vorliegenden konischen Abschnittes 18 a kann dieser kaum in die Bohrung des Werkstücks eintreten.

Aus der GB-PS 11 58 907 und den US-PS 34 93 254 und 32 16 304 sind ferner Verankerungsmuttern bekannt, welche einstückig mit dem Hülsenteil ausgebildet sind. Abschnitt unterschiedlicher Konizität sind hierbei jedoch nicht vorgesehen. Diese bekannten Verankerungsmuttern lassen sich nur in einem ausgesprochen geringen Bereich von Werkstückstärken einsetzen, es sei denn, man ermöglicht das Eindringen des Mutternabschnittes vollständig in den Körperabschnitt, indem jeweils entsprechende Werkstückstärke eine Anpassung des Durchmesser der Bohrung vorgenommen wird, in welche die Verankerungsmutter gesetzt werden soll.

Ausgehend von einer Verankerungsmutter der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine wesentlich erleichterte Handhabung der Verankerungsmutter, zu ermöglichen und gleichzeitig sicherzustellen, daß ohne Änderung der Bohrungsgröße ein wesentlich größerer Bereich von Werkstückstärken bearbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Körperabschnitt über eine ringförmige Sollbruchstelle mit dem Mutternabschnitt verbunden ist, also Mutternabschnitt und Körperabschnitt einen einstückigen Teil bilden, und daß die Abschnitte unterschiedlicher Konizität durch einen bezüglich des Kopfabschnitts vorneliegenden ersten relativ langen Abschnitt mit einer vergleichsweise flachen Steigung und einen zweiten daran anschließenden vergleichsweise kurzen Abschnitt mit relativ steiler Steigung und gleicher Steigungsrichtung wie der erste Abschnitt umfaßt.

Es ist offensichtlich, daß durch diese Merkmalskombination die gestellte Aufgabe vollständig gelöst wird. Durch die einstückige Ausbildung wird der Vorteil erzielt, daß Mutternabschnitt und Köperabschnitt sich vor dem Setzen nicht mehr voneinander trennen und verlorengehen können, so daß auch ein umständliches Auffädeln zweier getrennter Teile auf das Setzwerkzeug entfällt. Die besondere Gestaltung der äußeren konischen Abschnitte am Mutternabschnitt ermöglicht es, einen ausgesprochen weiten Bereich von Werkstückstärken zu bearbeiten, indem der lange Abschnitt geringerer Steigung beim Durchziehen des Mutternteils durch den hülsenförmigen Körperabschnitt sicherstellt, daß der Mutternabschnitt bis zur Vorderseite des Werkstücks hindurchgezogen werden kann und dort innerhalb des Köperabschnitts ein Setzkopf ausgebildet werden kann. Der daran anschließende Abschnitt größerer Steigerung mit gleicher Steigungsrichtung stellt demgegenüber gleichzeitig sicher, daß bei einem derartigen großen Bereich von Werkstückstärken dennoch sicher ein Schließkopf auf der Rückseite der Werkstücke ausgebildet wird, indem hier eine stärkere Aufweitung des hülsenförmigen Körperabschnitts erzeugt wird. Das Grundprinzip nach der Erfindung besteht also darin, daß der vergleichweise flache konische Abschnitt verhältnismäßig großer Länge in den Bereich der im Werkstück vorgesehenen Bohrung eindringen kann, so daß es lediglich erforderlich ist, daß der kurze steilere konische Abschnitt außerhalb der Werkstückbohrung verbleibt. Durch den kurzen steilen Abschnitt wird das Ausenende des hülsenförmigen Köperabschnitts stark aufgeweitet, wobei jedoch keinerlei Aufweitung irgendeinen Teils des Körperabschnitts innerhalb des Werstücks durch diesen Vorgang hervorgerufen wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung weist der erste konische Abschnitt des Mutternabschnitts einen eingeschlossenen Winkel von weniger als 5° auf.

Im einzelnen kann die Erfindung dadurch weitergebildet werden, daß der zweite konische Abschnitt des Mutternabschnitts einen eingeschlossenen Winkel von größer als 10° aufweist.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung erstreckt sich der erste konische Abschnitt von der Sollbruchstelle bis zu einem Punkt, welcher etwa bei zwei Drittel der Länge des Mutternabschnitts liegt.

Mit besonderem Vorteil beträgt die Länge des zweiten konischen Abschnitts etwa ein Sechstel der Länge des Mutternabschnitts.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Verankerungsmutter, welche in einem Werkstück eingesetzt ist, und durch den Dorn und das Nasenstück eines Werkstücks zum Setzen der Verankerungsmutter, wobei der Dorn nicht im Schnitt dargestellt ist;

Fig. 2 und 3 Endansichten der Verankerungsmutter gemäß den Linien II-II und III-III in Fig. 1;

Fig. 4 eine perspektivische Teilansicht eines Teiles des Nasenstücks gemäß Fig. 1;

Fig. 5, 6 und 7 ähnliche Schnitte wie Fig. 1 von aufeinanderfolgenden Zuständen beim Setzen der Verankerungsmutter;

Fig. 8 eine Fig. 7 entsprechende Ansicht einer identischen Verankerungsmutter, welche in einem Werkstück von wesentlich größerer Dicke eingesetzt ist, und zwar nach Entfernung des Setzwerkzeugs;

Fig. 9 eine Fig. 1 entsprechende Ansicht einer Verankerungsmutter mit einer alternativen Kopfform zusammen mit einem Nasenstück von geeigneter Form;

Fig. 10 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Verankerungsmutter, diese Figur entspricht teilweise der Fig. 1;

Fig. 11 einen Teilschnitt einer Zwischenstufe beim Setzen der Verankerungsmutter gemäß Fig. 10;

Fig. 12 eine perspektivische, Fig. 4 entsprechende Teilansicht des Nasenstücks des entsprechenden Setzwerkzeuges; und

Fig. 13 eine Fig. 7 entsprechenden Längsschnitt durch eine voll gesetzte modifizierte Verankerungsmutter und das Setzwerkzeug.

Die Verankerungsmutter gemäß Fig. 1, 2 und 3 ist ein einstückiges Metallelement und umfaßt im wesentlichen einen rohrförmigen Köperabschnitt 11, welcher einstückig mit einem außen konisch ausgebildeten Mutternabschnitt 12 ausgebildet ist. Das freie Endes des Körperabschnitts, d. h. das Ende entfernt vom Mutternabschnitt, ist sowohl innen als auch außen radial aufgeweitet, indem das äußerste Ende unter 45° nach außen geneigt ist, um einen Kopfschnitt 10 zu bilden, welcher eine äußere abgesenkte Kopffläche 13 und eine entsprechende innere Erweiterung 14 aufweist. Die innnere Oberfläche 15 und die äußere Oberfläche 16 des Körperabschnitts 11 sind jeweils von gleichförmigem Durchmesser über ihre gesamte Länge, so daß die Wandung 17 über ihre gesamte Länge gleichmäßige Dicke aufweist, und der radial vergrößerte Kopfabschnitt 10 weist im wesentlichen auch die gleiche Wandstärke auf. Die innere Oberfläche 15 des Körperabschnitts definiert eine durchgehende Bohrung 22.

An seinem anderen Ende ist der Köperabschnitt 11 mit dem Mutternabschnitt 12 verbunden. Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Mutternabschnitt außen über über seine im wesentlichen gesamte Länge abgeschrägt, wobei sich diese konische Ausbildung bis zur Verbindung mit dem Körperabschnitt 11 erstreckt. Das enge Ende 18 der Abschrägung weist im allgemeinen den gleichen Außendurchmesser wie der Innendurchmesser des Körperabschnitts 11 auf. Der Mutternabschnitt 12 ist mit einem Innengewinde 19 versehen, wobei sich dieses Innengewinde vollständig durch die Mutter hindurch erstreckt. Am engen Ende der Mutter ist das Gewinde mit einer Einführungsschräge 21 unter 45° versehen, das Ende der Bohrung 22 mit dem Ende des Innengewindes 19 verbindet. Außen ist das Ende des Körperabschnitts 11 im Querschnitt gesehen abgerundet, um eine Schulter 23 zu bilden, welche an das enge Ende 18 des konischen Abschnitts anschließt. Die Dicke der Wandung des Mutternabschnitts ist größer als diejenige der Wandung des Körperabschnitts.

Der konische Abschnitt auf der Mutter 12 umfaßt zwei Teile: einen ersten Abschnitt 24, welcher relativ lang ist und eine relativ flache Steigung aufweist, welcher sich vom engen Ende 18 bis zu einem Punkt 25 erstreckt, welcher ungefähr in etwa bei zwei Drittel der Länge des Mutternabschnitts angeordnet ist, und einen zweiten Abschnitt 26, welcher relativ kurz ist und eine relativ steile Steigung aufweist, welche sich radial nach außen von dem weiten Ende des Abschnitts flacher Steigung und in axialer Richtung um einen Abstand von ungefähr einem Sechstel der Länge des Mutternabschnitts erstreckt. Jenseits des weiten Endes 27 des Abschnitts steiler Steigung umfaßt die äußere Oberfläche der Mutter 12 einen kurzen Abschnitt 28 von gleichförmigem Außendurchmesser, gefolgt durch einen unter einem Winkel von 45° abgeschrägten Bereich 29, welcher an eine im wesentlichen ringförmige flache Endfläche 31 des Mutternabschnitts anschließt. Die Endfläche 31 weist einen Außendurchmesser auf, welcher annährungsweise gleich ist dem Durchmesser des weiten Endes 25 der flachen Abschrägung 24, und das Innere der Endfläche 31 ist durch die Öffnung des Innengewindes 19 definiert. Der Außendurchmesser des Abschnitts 28 ist im wesentlichen der gleiche wie der Durchmesser der Außenfläche 16 des Körperabschnitts 11.

Ein Besisiel einer Vorrichtung zum Setzen der beispielsweise beschriebenen Verankerungsmutter ist in den Fig. 1 und 4 dargestellt. Die Vorrichtung ist ein von Hand gehaltenes, kraftbetätigtes Werkzeug, welches einen mit einem Gewinde versehenen Dorn 41 umfaßt, welcher durch eine zentrale Öffnung 42 eines ringförmigen Nasenstücks 43 hindurchragt. Das Werkzeug umfaßt eine (nicht dargestellte) Einrichtung zum Drehen des Dorns bezüglich des Nasenstücks in beide Richtungen, welche einen Luftmotor umfassen kann, welcher den Dorn über eine Drehmomentbegrenzende Kupplung antreibt. Solche Setzwerkzeuge sind im allgemeinen auf dem Gebiet des Setzens von Verankerungsmuttern gut bekannt und werden im weiteren nicht näher beschrieben mit der Ausnahme insoweit, als es für die vorliegende Erfindung relevant ist.

Das Nasenstück gemäß dieser Ausführungsform umfaßt einen radialen äußeren Teil 44, um mit dem abgeschrägten Kopfabschnitt 10 des Körperabschnitts 11 der Verankerungsmutter in Eingriff zu kommen, und einen radialen innenliegenden Teil 45, um mit dem vorauseilenden Ende des Mutternabschnitts 12 der Verankerungsmutter in Eingriff zu kommen, wenn dieser vollständig in den Körperabschnitt hineingezogen ist. Der radial innenliegende Teil 45 ist aus Gründen, die weiter unten beschrieben werden, axial unterhalb des äußeren Teils 44 versetzt. Beide Teile 44 sind gezahnt bzw. geriffelt ausgebildet, um mit den entsprechenden Abschnitten der Verankerungsmutter besser in Eingriff zu kommen und sie an einem Drehen zu hindern. Die Riffelungen werden durch sich radial erstreckende, im Querschnitt V-förmige Zähne 46 und Nuten 47 gebildet, wobei die Breite der Zähne und Nuten bezüglich des Nasenstücks in Richtung nach außen zunehmen. Die Zähne auf dem äußeren Teil 44 haben die volle Höhe und enge flache obenliegende Oberflächen 48. Nachdem der innere Teil 45 unterhalb des äußeren Teils versetzt ist, sind die Nuten 47 hierin sehr flach, und die Zähne haben weite flache obenliegende Oberflächen 49. Die flachen Nuten 47 im inneren Teil 45 sind Fortsetzungen der Täler der tieferen Nuten 47 im äußeren Teil 44, und die inneren Enden 50 der Zähne 46 auf dem äußeren Teil liegen auf einer zylindrischen Oberfläche und bilden eine Umfangswandung um den inneren Teil 45 des Nasenstücks. Die Spitzen der Zähne haben schmale Grate, welche durch die Ausbildung der Nuten zwischen ihnen aufgeworfen werden.

Es wird wieder auf Fig. 1 Bezug genommen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Verankerungsmutter dargestellt, wie sie in einem Werkstück angeordnet ist, welches durch ein relativ dünnes Metallblech 51 gebildet ist, welches in sich ein kreisförmiges Loch 52 aufweist, dessen Durchmesser aureichend ist, um das Eintreten und den Durchgang des Abschnitts 28 des Mutternabschnitts und des Abschnitts 16 des Körperabschnitts zu gestatten, jedoch geringer als der Außendurchmesser des Kopfabschnittes 10 des Körperabschnitts.

Die Verankerungsmutter kann von Hand durch das Loch 52 eingeführt werden, Mutternabschnitt voraus, bis die äußere Fläche 13 des Kopfabschnitts 10 mit der näherliegenden Fläche 53 des Bleches um das Loch 53 herum in Kontakt tritt, wie dies im oberen Teil der Fig. 1 dargestellt ist. Das Setzwerkzeug wird dann, wie in Fig. 1 dargestellt, nach oben gerichtet, wobei der Dorn 41 im Uhrzeigersinn rotiert (um sich in den Mutternabschnitt einzuschrauben), und es wird dann der Dorn durch die Bohrung 22 hindurch in den Körperabschnitt 11 und in den Mutternabschnitt 12 eingeführt, wobei das Einführen durch die Einführungsschräge 21 unterstützt wird. Der Dorn schraubt sich in das Gewinde 19 des Mutternabschnitts, bis der äußere Teil 44 des Werkzeug-Nasenstücks 43 mit dem vorderen Ende des Kopfabschnitts 10 des Körperabschnitts in Berührung kommt. Diese Position ist in Fig. 5 dargestellt. Während dieses Teils des Betriebes muß der Werkzeugbenutzer das Werkzeug nach vorne führen und das Werkzeug zum Blech hin drücken, während sich der Dorn in den Mutternabschnitt einschraubt, um die Oberfläche 13 des Kopfabschnittes 10 der Verankerungsmutter in Reibungskontakt mit dem Blech 51 zu halten, um so zu verhindern, daß die Verankerungsmutter zusammen mit dem eindringlichen Dorn 41 rotiert.

Um diese Notwendigkeit zu vermeiden, kann der Werkzeugbenutzer alternativ anfänglich die Verankerungsmutter auf den Dorn aufschrauben und dann den Dorn und das Befestigungselement zusammen in das Loch 32 einschieben, bis die Oberfläche 13 des Kopfabschnitts 10 mit der Blechfläche 53 in Berührung kommt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. Der Benutzer schaltet dann die Rotation des Dorns ein.

Welche der beiden alternativen Methoden des anfänglichen Betriebs auch immer benutzt wird, das Setzen der Verankerungsmutter im Blech geht dann in der gleichen Weise von der n Fig. 5 dargestellten Position weiter. Die andauernde Rotation des Dorns übt auf den Mutternabschnitt 12 und den Körperabschnitt 11 eine zum Nasenstück 44 hin gerichtete axial Kraft aus. Das Ineingriffkommen zwischen den Nasenstückzähnen 46 und dem Kopfabschnitt 10 des Mutternabschnitts wächst an, und es wird daher weiter sichergestellt, daß sich die Verankerungsmutter bezüglich des Nasenstücks nicht drehen kann. Nachdem die Wandung des Körperabschnitts 11 relativ dünn ist und daher relativ schwach, verursacht der anwachsende axiale Druck auf die Verankerungsmutter zunächst, daß sich der Körperabschnitt in axialer Richtung verkürzt und sich leicht in Kontakt mit der Wandung des Loches 52 expandiert. Ein weiteres Anwachsen des axialen Drucks bewirkt, daß sich die Verankerungsmutter bei der Verbindung des Mutternabschnitts und des Körperabschnitts teilt. Diese Teilung findet annährungsweise entlang einer imaginären Fläche statt, deren eines Ende durch das enge Ende 18 des ersten konischen Abschnitts 24 auf dem Mutternabschnitt und deren anderes Ende durch das weitere Ende der Einführungsschräge 21 definiert ist, wo dieses das Ende der inneren zylindrischen Oberfläche 15 auf dem Körperabschnitt trifft. Der Mutternabschnitt 12 bricht daher vom Körperabschnitt 11 entlang dieser Teilungsfläche ab und betritt allmählich den Körperabschnitt. Die Drehung des Mutternabschnitts unter dem Einfluß des sich drehenden Dorns wird durch den Reibungskontakt zwischen dem Mutternabschnitt und dem Körperabschnitt verhindert.

Die weitergehende Drehnung des Gewindedorns 41 zieht den Mutternabschnitt progressiv in den Körperabschnitt hinein. Der Eintritt der ersten äußeren Abschrägung 24 des Mutternabschnitts progressiv in die Bohrung 22 des Körperabschnitts hinein und entlang dieser Bohrung 22 bewirkt, daß sich der Körperabschnitt progressiv relativ sanft ausdehnt, d. h. mit einem relativ geringen Betrag von radialer Expansion des Körperabschnitts bei einem gegebenen Betrag axialen Eintretens des Mutternabschnitts. Fig. 6 illustriert diejenige Position, bei der der Eintritt des ersten konischen Abschnitts 24 des Mutternabschnitts bewirkt hat, daß sich der Teil des Körperabschnitts hinter der Rückseite des Bleches 51 expandiert hat, wie dies bei 55 angedeutet ist. Das vorauseilende Ende 56 des Mutternabschnitts hat eine axiale Position erreicht, welche in einer Ebene mit der rückwärtigen Fläche 54 des Bleches 51 liegt, und der expandierte Teil 55 des Körperabschnitts hat gerade die rückwärtige Fläche 54 des Bleches erreicht. Zur gleichen Zeit hat das enge Ende 25 des zweiten und steileren konischen Abschnitts 26 auf dem Mutternabschnitt das Ende des Körperabschnitts bei 23 erreicht. Der auf den Körperabschnitt ausgeübte axiale Druck hat bewirkt, daß er in radialer Richtung in Kontakt mit der Wandung des Loches 52 expandiert, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.

Die Kraft, welche erforderlich ist, um den Mutternabschnitt weiter in den Körperabschnitt hineinzuziehen, wächst nun an. Das engere Ende des ersten konischen Abschnitts 24 betritt progressiv die Zone innerhalb des Bleches 51, wobei der Körperabschnitt sogar noch fester gegen die Wandung des Loches 52 gedrückt wird. Der zweite konische Abschnitt 26 auf dem Körperabschnitt betritt progerssiv den rückwärtigen Endteil des Körperabschnittes und expandiert diesen relativ stark. Der Mutternabschnitt wird weiterhin in den Körperabschnitt durch den rotierenden Dorn gezogen, bis das vorauseilende Ende des Mutternabschnitts den Kopfabschnitt 10 des Körperabschnitts erreicht. Das vorauseilende Ende 56 des Mutternabschnitts wird in Kontakt mit dem inneren Teil 45 des Nasenstücks gezogen, und dieser direkte Eingriff des Nasenstücks und des Mutternabschnitts verhindert, daß der Mutternabschnitt unter dem anwachsenden Reibungsfluß des rotierenden Dorns gedreht wird, wenn die übertragene Axialkraft weiter anwächst. Wenn diese axiale Kraft auf den Mutternabschnitt anwächst, so wird das vorauseilende Ende des Mutternabschnitts durch die axiale Reaktion des inneren Teils 45 des Nasenstücks deformiert. Der vorauseilende Endteil des Mutternabschnitts deformiert sich in radialer Richtung nach außen, bis es die inneren Enden 50 der Zähne auf dem äußeren Nasenstückteil 44 und die Erweiterung 14 der inneren radialen Aufweitung des Kopfabschnittes 10 des Körperabschnitts trifft bzw. von diesen beschränkt wird, um einen radial erweiterten Kopf 61 zu bilden. Dies ist die in Fig. 7 dargestellte Position. Das deformierte Material des Mutternabschnitts ist fest gegen diese Oberflächen gepreßt, und dies hat die Wirkung, den Kopfabschnitt 10 des Körperabschnitts sogar noch fester gegen die Vorderseite 53 des Bleches um die Öffnung 52 zu drücken bzw. zu expandieren.

Zu diesem Zeitpunkt hat die gesamte Länge des flachen konischen Abschnitts 24 des Mutternabschnitts den Körperabschnitt betreten, und es wird weiterhin der Teil des Körperabschnitts, der innnerhalb des Loches 52 liegt, gegen die Wandung des Loches gedrückt. Abgesehen vom Deformieren des Körperabschnitts bewirkt dies auch einige Deformation des Bleches um die Enden des Loches herum, wie dies bei 59 in Fig. 7 angedeutet ist. Auch hat sich der Teil des Mutternabschnitts innerhalb des Bleches leicht in radialer Richtung kontraktiert, so daß der Abstand zwischen dem Dorn und dem Innengewinde leicht reduziert wird, jedoch nicht soviel, daß sich der Dorn festfrist. Zusätzlich hat fast die gesamte Länge des steilen konischen Abschnitts 26 des Mutternabschnittes den Endteil des Körperabschnitts betreten, wodurch dieser Endteil um ein gröeßres Ausmaß expandiert wurde als der anschließende Teil, welcher durch den flachen konischen Abschnitt 24 expandiert wurde. Dies bewirkt, daß sich der Körperabschnitt um das enge Ende 25 der steilen Abschrägung 24 von dem Mutternabschnitt wegverformt und hiermit geringfügig den Kontakt verliert, so daß auf diese Weise ein schmaler, ringförmiger Zwischenraum 30 nahe der Verbindung zwischen dem flachen konischen Abschnitt 24 und dem steilen konischen Abschnitt 26 zurückgelassen wird.

Diese zusätzliche Expansion des hinteren Teils des Körperabschnitts aufgrund des steilen konischen Abschnitts 26 des Mutternabschnitts bewirkt eine weitere radiale Expansion desjenigen Teils des Körperabschnitts, welcher auf der Rückseite des Bleches herausragt. Dies verstärkt oder verbessert weiterhin den Kontakt zwischen dem expandierten hervorstehenden Teil des Körperabschnitts und der rückwärtigen Fläche 54 des Bleches 51 um das Loch 52 herum. Es vergrößert auch den Widerstand der gesetzten Verankerungsmutter gegen jegliche Kraft, welche beim Gebrauch dazu tendiert, die Verankerungsmutter aus dem Loch herauszuziehen.

Die radiale Expansion des Körperabschnitts hinter dem Blech 51 hat in effektiver Weise einen Blindkopf 58 geformt so daß das Blech 51 zwischen diesem Blindkopf 58 und dem vorgeformten Kopfabschnitt 10 eingeklemmt ist, welcher, wie weiter oben beschrieben, weiter expandiert worden ist durch die Expansion und Deformation des voreilenden Endes des Mutternabschnitts zurück gegen das Blech gepreßt worden ist.

Wenn dieses Stadium erreicht ist, so steigt das Drehmoment auf den rotierenden Dorn plötzlich sehr stark an, und die Rotation des Dorns hört aufgrund der Schleifkupplung im Werkzeug auf (in alternativer Weise kann der Motor zum Stillstand kommen).

Der Werkzeugbenutzer schaltet nun das Werkzeug um, um die Drehrichtung des Dorns umzukehren (d. h. im Gegenuhrzeigersinn), um den Dorn herauszuschrauben und hierbei das Werkzeug von der gesetzten Verankerungsmutter außer Eingriff zu bringen.

Die gesetzte Verankerungsmutter ist nun sicher im Blech verankert. Wie weiter oben beschrieben, ist der Körperabschnitt sicher im Blech verankert, und zwar aufgrund sowohl der relativ sanften Ausdehnung des Teils des Körperabschnitts innnerhalb des Blechs in Kontakt mit der Wandung des Loches durch den ersten flachen konischen Abschnitt des Mutternabschnitts, als auch aufgrund der relativ größeren Expansion des hervostehenden Teiles des Körperabschnitts durch den zweiten steilen konischen Abschnitt auf dem Mutternabschnitt, welcher zusammen mit dem vorgeformten Kopfabschnitt 10 den Körperabschnitt am Blech festklemmt. Ebenfalls ist der Mutternabschnitt sicher im Körperabschnitt gehalten, und zwar aufgrund der Expansion des vorauseilenden Endes des Körperabschnittes bei 61 in die Erweiterung 14 innerhalb des Kopfabschnittes 10 des Körperabschnitts, aufgrund des Einkeilens der konischen Abschnitte auf den Mutternabschnitt in den Körperabschnitt und aufgrund der auf den Körperabschnitt wirkenden Klemmwirkung zwischen dem zweiten steilen konischen Abschnitt 26 und dem Kopf 61 des Mutternabschnitts. Der Mutternabschnitt ist in festem Kontakt mit dem Körperabschnitt zumindest über den Teil seiner Länge innerhalb des Bleches, und der Körperabschnitt ist in festem Kontakt mit dem Blech über die gesamte Dicke. Dies ergibt eine tatsächlich solide Verankerungsmutter, welche sicher im Blech gesetzt ist.

Die Verankerungsmutter gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann in gleichem Maße gut in einem Werkstück von wesentlich größerer Dicke gesetzt werden als diejenige gemäß den Fig. 5, 6 und 7. Fig. 8 entspricht Fig. 7, wobei Elemente, welche sich hinsichtlich dieser beiden Figuren unterscheiden, in Fig. 8 durch das Hinzufügen des Zusatzes "a" an die Bezugsziffer gekennzeichnet sind. Fig. 8 zeigt daher eine identische Verankerungsmutter (nachdem der Dorn herausgeschraubt und entfernt wurde), welche in einem Loch 52 a gesetzt ist, dessen Durchmesser identisch denjenigen des Beispiels gemäß Fig. 5 und 7 ist, wobei sich das Loch in einem Blech bzw. in einer Platte 51 a befindet, deren Dicke ungefähr zweieinhalbmal so groß ist wie die Dicke des Bleches 51 der Fig. 5 bis 7. Ein Vergleich der Fig. 7 und 8 zeigt, daß, während die Form des Kopfabschnittes 10 und des vergrößerten vorauseilenden Endes 61 des Mutternabschnitts und ihre Beziehung zu der vorderen Fläche 53 a des Bleches jeweils im wesentlichen die gleichen wie in Fig. 7 sind, beim dickeren Blech 51 a der Blindkopf 58 a, welcher aus der hinteren Blattfläche 54 herausragt, natürlich sehr viel kürzer ist, nachdem die Oberfläche 54 a im wesentlichen in einer Ebene mit der Verbindung zwischen dem ersten flachen konischen Abschnitt 24 und dem zweiten steilen konischen Abschnitt 26 liegt.

Die Verankerungsmutter gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist dadurch vorteilhaft, daß identische Stücke in identischen Lochdurchmessern in Blechen einer Dicke gesetzt werden können, die sich in einem Bereich bewegt, der mindestens so groß ist wie in Fig. 7 und 8 dargestellt, und daß dennoch ein zufriedenstellender Widerstand gegen Herausziehen und Herausschieben der gesetzten Verankerungsmutter aufrechterhalten wird. Die kleinste Blechdicke (d. h. der minimale Griff) ist durch die abnehmende Stärke des Bleches bei abnehmender Dicke begrenzt. Am andere Ende des Bereiches wird, wenn die Blechdicke wesentlich vergrößert wird, der Auszugswiderstand der gesetzten Verankerungsmutter abnehmen, und zwar aufgrund der reduzierten Größe des Blindkopfes 57 a aufgrund des reduzierten Hervorstehens des Körperabschnitts jenseits der rückseitigen Blechoberfläche 54 a.

Es ist möglich, eine solche Verankerungsmutter mit einer unterschiedlichen Kopfform auszubilden, und Fig. 9 zeigt ein Beispiel einer Verankerungsmutter mit einem Schließkopf zusammen mit der entsprechenden Form eines Nasenstücks des Setztwerkzeugs. Fig. 9 entspricht Fig. 1, und Elemente, welche zusammen den beiden Figuren unterschiedlich sind, sind in Fig. 9 durch Hinzufügen des Zusatzes "b" gekennzeichnet. Die Verankerungsmutter gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist im Aufbau, in der Konstruktion und in der Betriebsweise identisch derjenigen, welche in den Fig. 1 bis 7 dargestellt ist, mit der Ausnahme, daß die äußere radiale Erweiterung in Form eines Schließkopfes halbrundförmig und relativ groß ausgebildet. Der größere Bereich 13 b dieses Kopfes in Kontakt mit der vorderen Oberfläche 53 des Bleches 51 ermöglicht es, daß das Blech einer etwas höheren Ausdrückkraft wiederstehen kann. Nachdem der Kontakt zwischen dem Kopf und dem Blech über eine größere Fläche stattfindet, wird der Widerstand gegen ein "Herausdrehen" verbessert (d. h. eine Drehung der gesetzten Verankerungsmutter im Loch). Der Kopf ist auch dicker, und die Eweiterung 14 ist mit dem Äußeren des Kopfes über eine Gegenbohrung 62 b verbunden. Daher hat die Erweiterung 14 zur Vorderseite 53 des Bleches und zu dem Körperabschnitt 11 der Verankerungsmutter die gleiche Beziehung wie in Fig. 7. Das Werkzeugnasenstück ist modifiziert, um diese Gegenbohrung hineinzureichen, indem der innere Teil 45 b des Nasenstücks, welcher mit dem vorauseilenden Ende des Mutternabschnitts zusammenwirkt, nach vorne über den äußeren Teil 44 versetzt ist.

Die unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8 beispielsweise beschriebene Verankerungsmutter ist aus zinküberzogenem kohlenstoffarmem Stahl gerfertigt, und die Dimensionen der in Fig. 1 gezeigten Verankerungsmutter, bestimmte hierauf bezogene Dimensionen des Bleches und Paramter der gesetzten Verankerungsmutter sind im folgenden aufgeführt:

Gewinde 19 im Mutternabschnitt
M5 metrischer Standard
Länge des Mutternabschnitts 12\|6,48 mm
Länge des Körperabschnitts 11	4,57 mm
Außendurchmesser des Kopfabschnittes 10	7,52 mm
Innendurchmesser der Bohrung 22 des Körperabschnitts	6,05 mm
Außendurchmeser der Hauptlänge des Körperabschnitts	7,06 mm
Außendurchmesser des parallelen Abschnitts 28 des Mutternabschnitts	7,06 mm
Durchmesser des engen Endes des ersten flachen konischen Abschnittes 24 bei 18	6,32 mm
gesamter eingeschlossener Winkel des ersten flachen konischen Abschnittes 24	4°
gesamter eingeschlossener Winkel des zweiten steilen konischen Abschnittes 26	30°
axiale Länge des des ersten flachen konischen Abschnitts 24	3,81 mm
axiale Länge des zweiten steilen konischen Abschnitts 26	1,04 mm
Durchmesser des Loches 52 im Blech	7,15 mm
mittlere Blechdicke (Fig. 7)	1,22 mm
maximale Blechdicke (Fig. 8)	3,16 mm

Typische Widerstandskräfte von in weichem Stahl gesetzten Verankerungsmuttern:

mittlere Blechdicke (Fig. 7)
Auszugkraft	113 kg
Ausdrückkraft	227 kg
maximale Blechdicke (Fig. 8) @	Auszugkraft	113 kg
Ausdrückkraft	454 kg

Die Verankerungsmutter und das Setzwerkzeug gemäß Fig. 10 bis 13 sind modifzierte Versionen derjenigen in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsformen, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Es werden nur die Abwandlungen beschrieben, die Konstruktion und die Betriebsweise sind im übrigen identisch.

Die modifizierte Verankerungsmutter gemäß Fig. 10, 11 und 13 ist im Bereich der Verbindung des Mutternabschnitts 12 und des Körperabschnitts 11 modifziert. In Fig. 1 ist der Mutternabschnitt da, wo er innerhalb des Körperabschnitts überlappt, von verminderter Wanddicke, indem er mit einer einzigen innneren Abschrägung oder Einführungsschräge 21 versehen ist, welche das Ende des Innengewindes 19 des Mutternabschnitts 12 mit der Wandung 15 der Bohrung 22 des Körperabschnitts verbindet. Wie in Fig. 6 dargestestellt, definiert die Einführungsschräge 21 die Form des vorauseilenden Endes 56 des Mutternabschnitts, welcher schließlich radial nach außen durch das Nasenstück des Werkzeugs deformiert wird, um den Mutternabschnitt am Körperabschnitt bei voll gesetzter Verankerungsmutter zu verriegeln.

Bei der in den Fig. 10, 11 und 13 dargestellten modifzierten Verriegelungsmutter ist die Einführungsschräge 21 modifiziert. Der Mutternabschnitt präsentiert eine ringförmige Schulter 121, welche zum entfernten Ende des Körperabschnitts 11 weist. Diese ringförmige Schulter umgibt einen ersten konisch ausgebildeten Teil 122 des Mutternabschnitts, welcher mit einem Winkel von 30° abgeschrägt ist. Diese erste Abschrägung umgibt ihrerseits einen zweiten inneren, konisch ausgebildeten Teil 123 des Mutternabschnitts, welcher unter einem Winkel von 100° abgeschrägt ist und in den mit dem Gewinde 19 versehenen Abschnitt der Mutter führt.

Wie in Fig. 11 dargestellt, definierten, wenn sich der Mutternabschnitt vom Körperabschnitt geteilt hat und den letzteren betritt, die ringsförmige Schulter 151 und die beiden Abschrägungen 122, 123 einen vorauseilenden Endteil 156 des Mutternabschnitts, welcher eine geringfügig unterschiedliche Querschnittsform aufweist, verglichen mit dem vorauseilenden Ende 56 gemäß den Fig. 1 bi 9. Das modifizierte vorauseilende Ende 156 ist an seinem freien Ende neben der Schulter 121 dicker und daher stärker, und es ist zwischen seiner axialer Länge 122 und 123 dünner und daher schwächer.

Diese modifzierte Verankerungsmutter wird vorzugsweise zusammen mit einem Setzwerkzeug verwendet, welches ein Nasenstück von modifizierter Form aufweist, wie dies in den Fig. 12 und 13 dargestellt ist. Bei diesem modifzierten Nasenstück ist der radial außenliegende Teil 44 im wesentlichen ähnlich demjenigen gemäß den Fig. 4 bis 7. Der radial innenliegende Teil 145 hat die Form einer nach außen gerichteten Abschrägung oder einer konischen Neigung. Der innerste Teil 146 des Teils 145 ist eine ringförmige flache Oberfläche, welche im wesentlichen in der gleichen Ebene liegt wie der äußere Teil 44. Der abgeschrägte innere Teil 145 ist axial hinter den äußeren Teil 44 versetzt, und seine äußere rückwärtige Kante schließt an den Boden einer zylindrischen Wand 147 an, welche hinauf zum äußeren Teil 44 führt. Radial außerhalb des Teils 44 ist eine nach vorne vorragende ringförmige Rippe oder Lippe 148, welche eine leicht konisch ausgebildete innere Fläche 149 aufweist.

Wenn das Werkzeug mit dem modifizerten Nasenstück verwendet wird, um die modifzierte Verankerungsmutter zu setzen, so ist die diesbezügliche Prozedur ähnlich derjenigen, wie sie unter Bezugnahme auf die Fig. 5 bis 8 beschrieben worden ist, mit dem Unterschied, daß die Rippe 148 ihrer konisch ausgebildeten inneren Oberfläche 149 hilft, das Nasenstück mit dem Kopfabschnitt 10 des Körperabschnitts der Verankerungsmutter auszurichten. Die abgeschrägte Oberfläche 145 hilft, das vorauseilende Ende 156 des Mutternabschnitts nach außen umzulenken in Eingriff mit dem Körperabschnitt, um einen radial nach außen erweiterten Kopf 161 zu bilden.

Es wird angenommen, daß die modifzierte Form des vorauseilenden Endes des Mutternabschnittes, wie sie in den Fig. 10 und 11 dargestellt ist, die Vorteile einer sauberen Trennung von der Verbindung mit dem Körperabschnitt mit sich bringt und seine stärkere Verrieglung aufgrund des sich ergebenden, nach außen deformierten Kopfes 161. Es wollte angemerkt werden, daß, wie in Fig. 13 dargestellt, der nach außen deformierte Kopf 161 sich nicht so weit radial nach außen erstrecken muß, daß er die Wandung 147 am Boden der Abschrägung 145 berühren muß. Die zusätzliche Kraft, die erforderlich ist, um diese zusätzliche Deformation zu erzeugen, führt nicht zu irgendeinem nennenswerten Anstieg der Stärke der Verriegelung zwischen dem Mutternabschnitt der Verankerungsmutter und dem Körperabschnitt.

Die modifzierte Verankerungsmutter und das Nasenstück sind nicht auf die Details der vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die erste Abschrägung 122 innerhalb des Mutternabschnitts zylindrisch ausgebildet sein. Die Ausrichtungsrippe 148 des Nasenstücks kann fortfallen.

Falls die abgeschrägte Oberfläche 145 nicht bei der flachen ringförmigen Oberfläche 146 in im wesentlichen derselben Ebene mit dem äußeren Teil 44 endet, sondern darüber hinaus nach vorne weitergeführt ist, so kann dessen vorderstes Ende 156 des Mutternabschnitts in Eingriff kommen. Aufgrund des Winkels dieser Abschrägung würde ein solcher Eingriff dazu tendieren, eine weitere axiale Bewegung des Mutternabschnitts in Richtung auf das Nasenstück hin zu behindern, anstatt die Umbiegung des vorauseilenden Endes 156 des Mutternabschnitts zu unterstüzen.

Bei allen drei beschrieben Ausführungsbeispielen von Befestigungselementen könnte der Außenbereich des Mutternabschnitts der Verankerungsmuttern so ausgebildet sein, daß das enge Ende des flachen konischen Abschnitts von dem vorauseilenden Ende des Mutternabschnitts beispielsweise durch eine Zone mit gleichmäßigem Außendurchmesser getrennt ist, welcher gleich dem Durchmesser des engen Endes des flachen konischen Abschnittes ist. Es muß jedoch der Körperabschnitt dem Mutternabschnitt entsprechend modifiziert werden, um einen Teil hiervon, in den das vorauseilende Ende der Mutter radial expandiert wird, in die angemessene axiale Position zu bringen.

Es kann sich als nicht notwendig erweisen, einen vergrößerten vorgeformten Kopfabschnitt 10 am Körperabschnitt vorzusehen, vorausgesetzt, daß, wenn das vorauseilende Ende des Mutternabschnitts radial expandiert wird, dies dann das anliegende Ende des Körperabschnitts ausreichend radial expandiert, um den Kopf am Körperabschnitt in diesem Stadium zu bilden. Dies könnte durch eine Versenkung bei dem anliegenden Ende des Loches 52 im Blech unterstüzt werden. Falls kein vorgeformter Kopfabschnitt vorhanden ist, so kontaktiert das Werkzeugnasenstück sowohl die Vorderseite des Blattes als auch das Ende des Körperabschnitt der Verankerungsmutter.

Claims

1. Verankerungsmutter mit einem hülsenförmigen Körperabschnitt und einem dahinter liegenden, Außenabschnitte mit verschiedenen Konizitäten und ein Innengewinde aufweisenden Mutternabschnitt, welche nach Art eines Blindniets in Bohrungen von Werkstücken setzbar ist, indem der Mutternabschnitt durch ein Setzwerkzeug in den Körperabschnitt hineingezogen wird, welcher durch die konischen Außenabschnitte expandiert wird, wobei an dem Körperabschnitt ein mit der Vorderseite des Werstücks in Eingriff gelangender, radial vergrößerter Kopfabschnitt vorgesehen ist, und wobei die Bohrung des Körperabschnitts an der Mündung im Kopfabschnitt eine Erweiterung enthält, in welche das Material des im gesetzten Zustand bis zur Mündung durch das Setzwerkzeug durch den Körperabschnitt hindurchgezogenen Mutternabschnitts hineinverformt wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, für sich allein teilweise an sich bekannter Merkmale:
Der Körperabschnitt (11) ist über eine ringförmige Sollbruchstelle mit dem Mutternabschnitt (12) verbunden;
die Abschnitte unterschiedlicher Konizität sind durch einen bezüglich des Kopfabschnitts (10) vorne liegenden ersten relativ langen Abschnitt (24) mit vergleichsweise flacher Steigung und einen zweiten, daran anschließenden relativ kurzen Abschnitt (26) mit relativ steilen Steigung und mit gleicher Steigungsrichtung wie der erste Abschnitt (24) gebildet.

2. Verankerungsmutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste konische Abschnitt (24) des Mutternabschnitts (12) einen eingeschlossenen Winkel von wengier als 5° aufweist.

3. Verankerungsmutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite konische Abschnitt (26) des Mutternabschnitts (12) einen eingeschlossenen Winkel von größer als 10° aufweist.

4. Verankerungsmutter nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste konische Abschnitt (24) sich von der Sollbruchstelle bis zu einem Punkt (25) erstreckt, welcher etwa bei zwei Drittel der Länge des Mutternabschnitts (12) liegt.

5. Verankerungsmutter nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Länge des zweiten konischen Abschnitts (26) etwa ein Sechstel der Länge des Mutternabschnitts (12) beträgt.