DE3700499A1 - Bohrender und selbstschneidender befestiger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen selbstbohrenden und selbst­ schneidenden mit Gewinde versehenen Befestiger und ins­ besondere einen mit zwei Schmiedegesenken hergestellten Befestiger.

Selbstbohrende und selbstschneidende Befestiger sind be­ kannt. Einige von ihnen sind besonders für die Herstellung durch Fräsen, andere für die Herstellung in einem Schmie­ de- bzw. Umformungsverfahren unter Verwendung eines Paares von Gesenken, und Dritte schließlich für beide Herstellungs­ verfahren geeignet. Ein typisches Beispiel für selbst­ bohrende und selbstschneidende Befestiger, die durch Schmie­ den hergestellt werden, ist in der US-PS 33 95 603 erläutert. Danach hergestellte Befestiger sind von den Anwendern weit­ gehend angenommen worden, da sie in ihrer Anwendung einfach sind, kein Vorbohren der Werkstücke erfordern, in denen sie eingesetzt werden sollen, und sich als mit Hilfe von Massen­ fertigungsverfahren leicht herstellbar erwiesen haben.

Da die Benutzung dieser bohrenden und selbstschneidenden Befestiger zugenommen hat, wird die Forderung nach einer Verkürzung der Bohrzeit wichtig speziell in Fällen wie in der Kfz-Produktion, im Metallbau usw., wo diese Befestiger in großer Anzahl Anwendung finden und insbesondere dort, wo zur Herstellung eines solchen Produkts Massenproduktions­ straßen dienen. Bei der Entwicklung eines bohrenden und schneidenden Gewindebefestigers ist daher eine verkürzte Bohrzeit ein wichtiger Faktor geworden.

Es ist daher ein Gegenstand der Erfindung, einen bohrenden und selbstschneidenden Befestiger anzugeben, der eine ge­ gegenüber bekannten Befestigern verkürzte Bohrzeit bietet.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein bohrender und gewindeschneidender Befestiger, der eine Verbesserung der Bohrzeit insbesondere in der Anfangsphase des Bohrvorgangs bietet.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein bohrender und selbstschneidender Befestiger, der gegenüber bekannten Be­ festigern eine Leistungsverbesserung insgesamt mit sich bringt.

Diese und andere Gegenstände lassen sich erreichen mit einem bohrenden und Gewinde- bzw. selbstschneidenden Befestiger mit einem Gewindeschaft und einem Führungsende bzw. einer Bohrspitze mit zwei querverlaufenden Achsen, die sich in der Mittellinie des Befestigers schneiden. Zwei Spannuten erstrecken sich längs über die Bohrspitze und bilden zwei Schneidflächen, die im Schnitt eine der Achsen definieren und jeweils in einer Schneidkante enden. Weiterhin bilden diese Spannuten zwei mit der Mittellinie des Schafts kon­ zentrische Freiflächen, die jeweils eine sich auswärts er­ streckende, gewölbte Oberfläche aufweisen, die in ihrer radialen Erstreckung in einem beliebigen Schnitt der Rohr­ spitze die andere der Achsen begrenzen. In jeder Schneid­ fläche ist neben der jeweiligen Schneidkante eine im Schnitt bogenförmige, lineare Nut ausgebildet.

Ausführlicher betrachtet kann der bohrende und selbst­ schneidende Befestiger mit einer von der Schneidfläche de­ finierten Achse ausgeführt werden, die größer als die von den gekrümmten Oberflächen der Freiflächen begrenzten Achse ist.

Weiterhin kann ein bohrender und Gewinde bzw. selbst­ schneidender Befestiger geschaffen werden, bei welchem sich die Nut über die gesamte Länge der Schneidkante erstreckt.

Ein Paar zusammengehöriger Gesenke ist zur Ausbildung des Führungsendes eines bohrenden Befestigers zwischen sich in einem Kaltverformungsverfahren vorgesehen, wobei jedes Gesenk einen Abschnitt aufweist, der zur Ausbildung einer Schneidfläche an einem Werkstück durch Zusammendrücken der Gesenke gegen das Werkstück während des Kaltverformens angeordnet ist, wobei die Oberflächen an miteinander zusam­ menarbeitenden Flächenteilen der Gesenke enden und sich ein im Querschnitt gewölbter Abschnitt von dem die Schneidfläche bildenden Gesenkteil an dem jeweiligen der zusammenarbei­ tenden Flächenteile erstreckt, um während des Kaltumfor­ mungsvorgangs eine Nut in der Schneidfläche des Befestigers auszubilden.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht eines bohrenden und gewinde­ schneidenden Befestigers,

Fig. 2 den Befestiger nach Fig. 1 um 90° gedreht,

Fig. 3 eine vergrößerte Endansicht des in Fig. 1 und 2 dargestellten Befestigers,

Fig. 4 perspektivisch einen Endabschnitt des in Fig. 1 und 2 gezeigten Befestigers,

Fig. 5 eine Schnittansicht gemäß der Linie V-V in Fig. 1,

Fig. 6 schematisch einen bekannten Befestiger beim Setzen,

Fig. 7 eine Fig. 6 entsprechende Darstellung des Befestigers nach Fig. 1 und 2,

Fig. 8 perspektivisch ein von zwei Gesenken zum Aus­ bilden des in Fig. 1 und 2 gezeigten Befesti­ gers.

Wie insbesondere in Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, weist ein bohrender und gewindeschneidender Befestiger 10 einen Schaft 12, auf welchem ein durchgehendes Gewinde 14 ausgebildet ist, sowie ein Führungsende 16 auf. Der Befestiger 10 ist im wesentlichen um die Mittellinie des Schafts 12 symme­ trisch; die querverlaufende Hauptachse x-x und die quer­ verlaufende Nebenachse y-y schneiden sich in der Mittelli­ nie des Führungsendes bzw. der Bohrspitze 16. Zwei Span­ nuten 18, 20 in der Bohrspitze 16 erstrecken sich in Längs­ richtung über deren gesamte Länge und bilden entlang der Hauptquerachse zwei Schneidflächen 22, 24, die allgemein die Erstreckung der Hauptachse des Befestigers in einer be­ liebigen Schnittebene bestimmen.

Jede der Schneidflächen 22, 24 endet in einer Schneidkante 26, 28, die mit der Mittellinie des Befestigers 10 einen spitzen Winkel bildet. Die Schneidkanten 26, 28 bewirken einen vorläufigen Eintritt in die Metalloberfläche, um eine Führung für das Führungsende bzw. die Bohrspitze 16 des Befestigers zu schaffen.

Beide Spannuten 18, 20 dienen weiterhin dazu, ein Paar von Freiflächen 30, 32 zu begrenzen, die konzentrisch mit der Mittellinie des Schafts 12 liegen. Die Freiflächen 30, 32 weisen jeweils eine bogenförmig gekrümmte und sich auswärts erstreckende Oberfläche 34, 36 auf, die gemeinsam in ihrer radialen Erstreckung in einer beliebigen Schnitt­ ebene der Bohrspitze 16 die Nebenachse bestimmen.

Wie in Fig. 1 bis 4 gezeigt ist, ist der Befestiger 10 mit einem Paar gradliniger Nute 38, 40 in der Schneidfläche 22 bzw. 24 neben der Schneidkante 26 bzw. 28 versehen. Bei der gezeigten Ausführungsform erstrecken sich die grad­ linigen Nuten 38, 40 über die gesamte Länge der jeweiligen Schneidkante 26 bzw. 28.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist die Nut 38 im Querschnitt gekrümmt, braucht aber nicht kreisförmig zu sein. Der Ef­ fekt der gradlinigen Nut 38 ist bzw. 40 ist, einen kon­ tinuierlichen Span zu schaffen, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist und nicht eine Vielzahl von kleinen Spankrümeln, wie sie die bekannten Befestiger erzeugen (vergl. Fig. 6), so daß man einen Span erhält, der sich glatt durch die Span­ nut 18 bzw. 20 und aus dem vom Befestiger gebohrten Loch hinausbewegt.

Bei der Herstellung der Nut 38 hat sich herausgestellt, daß, um die Festigkeit des Befestigers nicht zu beeinträchtigen, die Nuttiefe D etwa 15% bis 40% der Stegdicke W (vergl. Fig. 3) betragen sollte.

In Fig. 8 ist eine Matrize bzw. ein Gesenk 50 gezeigt, das eines eines Paares zusammengehöriger Gesenke zur Her­ stellung der in Fig. 1 bis 4 gezeigten Befestiger ist. Das Gesenk 50 ist dem in der US-Patentschrift 33 95 603 ge­ zeigten ähnlich, weist aber die Vorteile und Änderungen auf, mit denen sich ein Befestiger entsprechend der Be­ schreibung zu Fig. 1 bis 7 herstellen läßt.

Das Gesenk 50 umfaßt einen Abschnitt 52, der so angeordnet ist, daß er die Schneidfläche 22 an einem Werkstück sowie eine zugehörige Fläche zur Ausbildung der Bohrspitze 16 des Befestigers in einem Schmiedeverfahren ausbilden kann, wie es bekannt ist.

Um das Ziel der Erfindung zu erreichen, sind die Fläche 52 und die entsprechende Fläche auf dem zugehörigen zweiten Gesenk mit einem bogenförmigen im Querschnitt vorstehenden Abschnitt 54 ausgebildet, der sich von dem die Schneid­ fläche bildenden Teil 52 erstreckt und beim Ausbilden der Bohrspitze durch Kaltumformung die gradlinige Nut 38 er­ zeugt. In der gezeigten Ausführungsform endet die Fläche 52 an einer zugehörigen und passend ausgebildeten Fläche des mit dem Gesenk 50 zusammenwirkenden zweiten Gesenks an einem gradlinigen Teil 56, während der abragende Ab­ schnitt 54 sich entlang der Linie der zueinandergehörigen Flächen erstreckt, um die Nut 38 (bzw. die Nut 40) im Befestiger 10 auszubilden.

Es hat sich herausgestellt, daß mit dem oben beschriebenen Aufbau in der Schneidfläche 22 bzw. 24 der Bohrspitze 16 eine gradlinige Nut 38 bzw. 40 geschaffen ist, die infolge des flachen Schnittwinkels eine Hobelwirkung ausübt, so daß sich eine verbesserte Bohrzeit ergibt. Die Schneidfläche 22 bzw. 24 mit der geformten gradlinigen Nut 38 bzw. 40 erzeugt an der Schneidspitze einen Aufhubeffekt, der beim Anbohren der Werkstückoberfläche äußerst wirkungsvoll ist.

Wie weiter unter Bezug auf Fig. 6 und 7 beschrieben ist, erzeugt die in der Schneidfläche 22 bzw. 24 ausgebildete gradlinige Nut 38 bzw. 40 einen kontinuierlichen Span; infolgedessen wird die Spitze in und durch das gebohrte Material gezogen, so daß eine verbesserte Leistung und kürzere Bohrzeiten erzielbar sind.

Claims (7)

1. Bohrender und selbstschneidender Befestiger mit ei­ nem Gewindeschaft und einem Führungsende mit zwei quer verlaufenden Achsen, die sich in der Mittellinie des Be­ festigers schneiden, mit zwei längs des Führungsendes ver­ laufende Spannuten, die zwei Schneidflächen bilden, im Querschnitt eine der Achsen begrenzen und in einer Schneid­ kante enden, wobei die Spannuten weiterhin zwei mit der Mit­ tellinie des Schafts konzentrische Freiflächen jeweils mit gewölbter Oberfläche bilden, die auswärts verlaufen und in ihrer radialen Erstreckung in jeder Schnittebene des Führungsendes die andere der Achsen begrenzen, und mit einer in jeder der Schneidflächen neben deren Schneidkante ausgebildeten, im Querschnitt bogenförmigen geradlinigen Nut.

2. Befestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Schneidflächen begrenzte Achse länger ist als die von den gekrümmten Oberflächen der Freiflächen begrenzte Achse.

3. Befestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut über die gesamte Länge der Schneidkante erstreckt.

4. Befestiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten jeweils unter einem spitzen Winkel zur Mittellinie liegen.

5. Befestiger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nut über die gesamte Länge der Schneidkante erstreckt.

6. Befestiger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Schneidflächen begrenzte Achse länger als die von den gekrümmten Oberflächen der Freiflächen be­ grenzte Achse ist.

7. Gesenkpaar zur Ausbildung des Führungsendes bzw. der Schreibspitze an einem zwischen dem Gesenkpaar befind­ lichen bohrenden Befestiger in einem Kaltverformungsvor­ gang, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teil des Gesenkes einen zur Ausbildung einer Schneidfläche an einem Werk­ stück durch Zusammendrücken der Gesenkteile gegen das Werkstück während des Verformungsvorgangs einen Abschnitt aufweist, daß die Fläche an einer passenden Oberfläche der Gesenkteile endet und daß sich ein abragender und im Quer­ schnitt gewölbter Gesenkteil von dem die Schneidfläche aus­ bildenden Abschnitt neben der passenden Oberfläche erstreckt, um in der Schneidfläche des Befestigers während des Kalt­ verformens eine Nut auszubilden.