DE3728037A1 - Verbindung zwischen zwei plattenfoermigen metallteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung zwischen zwei plattenförmigen Metallteilen, beispielsweise aus nicht mit­ einander verschweißbarem Material unterschiedlicher Härte, ins­ besondere aus gehärtetem und weichem Stahl, wobei in dem einen (härteren) Metallteil Durchgangslöcher angeordnet sind, denen im anderen (weicheren) Metallteil etwa in halber Platten­ stärke mit gleichem Querschnitt bzw. Durchmesser gestanzte und aus dem Plattenmaterial vorgeschobene Stifte oder Butzen zugeordnet sind.

Bei derartigen bekannten Verbindungen zwischen zwei Metall­ teilen besteht die Möglichkeit, die Verbindung derart herzu­ stellen, daß die Metallteile auf folgende Weise miteinander verbunden werden: Ein Metallteil aus gehärtetem oder wesent­ lich härterem Material wird an den vorgesehenen Stellen mit Durchgangslöchern versehen. Das andere, damit zu verbindende Metallteil wird mit dem erstgenannten Metallteil zusammen­ gelegt, und beide Metallteile werden unter einem Einfach­ oder Mehrfach-Press-Stempel in der für die Verbindung mitein­ ander erwünschten Lage genau zueinander ausgerichtet. Sodann wird mit dem oder den Press-Stempeln, die auf die vorberei­ teten Löchern in dem härteren Metallteil ausgerichtet sind, aus dem weicheren Metallteil durch einen nur teilweise nur durchgeführten Stanzvorgang Material in die vorbereiteten Löcher des härteren Materials hineingedrückt,wobei das Me­ tallteil aus härterem Material gewißermaßen als Stanzma­ trize dient. Eine andere Möglichkeit der Herstellung einer derartigen Verbindung besteht darin, daß in gleicher Weise, jedoch unter Zuhilfenahme einer echten Werkzeugmatrize aus dem (weicheren) Material durch teilweises Ausstanzen Stifte oder Butzen vorgeschoben werden und beide Metallteile daran anschließend zusammengelegt oder -gesteckt werden, wobei die aus dem (weicheren) Material teilweise herausgedrückten Stifte oder Butzen in die vorbereiteten Löcher in dem (härteren) Material eingeschoben oder -gedrückt werden.

Bei dieser bekannten Art von Verbindungen wird eine form­ schlüssige Verbindung zwischen den beiden plattenförmigen Metallteilen in Richtung ihrer Haupterstreckungsebenen er­ reicht. Die Verbindung zwischen den beiden Metallteilen in Richtung der Achsen der Durchgangslöcher in dem Metallteil aus (härterem) Material ist jedoch nicht fest, sie ist weder form- noch reibschlüssig, die beiden Metallteile können in dieser Richtung auseinandergenommen werden bzw. auch ausein­ anderfallen. Es ist daher erforderlich, die beiden derart zu­ sammengefügten plattenförmigen Metallteile in Richtung der Durchgangslöcher und damit der vorgeschobenen Stifte oder Butzen durch andere Maßnahmen an einem Auseinanderfallen zu hindern.

Derartige Verbindungen zwischen zwei plattenförmigen Metall­ teilen werden beispielsweise und bevorzugt verwendet, um Zahnräder oder ringförmige Gebilde mit Innenverzahnung bei Verstellbeschlägen für Fahrzeugsitze herzustellen. Bei der­ artigen Verstellbeschlägen ist es äußerst erwünscht, die Bautiefe (in Richtung der Drehachsen der Zahnräder) so ge­ ring wie möglich zu halten. Aus diesem Grunde ist die vorbe­ schriebene Verbindung äußerst vorteilhaft, weil eine Ver­ bindung zwischen den plattenförmigen Metallteilen, den Zahn­ rädern oder Zahnkränzen mittels Schrauben oder auch mittels Nieten zusätzlichen Raum außerhalb der Außenflächen der auf­ einanderliegenden Zahnräder oder Zahnkränze beansprucht und damit die Bautiefe des gesamten Beschlages vergrößert.

Ein anderer wesentlicher Punkt bei der Herstellung der vor­ beschriebenen Verbindungen besteht darin, daß eine Verschweis­ sung der Metallteile gar nicht oder kaum möglich ist. Der­ artige Verschweissungen könnten zwar in einer Form ausge­ führt werden, bei der eine zusätzliche Vergrößerung der Bau­ tiefe vermieden wird. Eine Verschweissung zwischen Metall­ teilen ist jedoch nur dann möglich, wenn diese aus zumindest annähernd gleichem Material bestehen. Eine Verschweissung zwischen Metallteilen aus gehärtetem und weichem Stahl ist ausgeschlossen, weil durch die Erwärmung während des Ver­ schweissens der gehärtete Stahl beispielsweise erweichen würde und seine Härte verliert.

Die beschriebene, gattungsgemäße Verbindung zwischen Metall­ teilen hat jedoch auch Nachteile, die beispielsweise darin bestehen, daß eine feste bzw. formschlüssige Verbindung zwi­ schen den Metallteilen ausschließlich nur in der Ebene ihrer Haupterstreckungsrichtungen bzw. quer zu den Achsen der Durch­ gangslöcher bzw. der vorgeschobenen Stifte oder Butzen vor­ handen ist. In Richtung dieser Achsen besteht lediglich eine Steckverbindung, die leicht auseinanderfallen kann. Das ist insbesondere für die Montage und Demontage nachteilig, ab­ gesehen davon, daß es erforderlich wird, vor dem Zusammen­ stecken der Teile dafür zu sorgen, daß die aufeinander zu lie­ gen kommenden Flächen zu säubern sind, damit die zusammenge­ steckten Teile auch maßhaltig sind und nicht durch dazwischen­ liegende Verunreinigungen oder Fremdkörper Maßhaltigkeit ge­ stört und der Einbau damit unter Umständen unmöglich wird.

Insbesondere bei den schon erwähnten verstellbaren Sitzbe­ schlägen für Kraftfahrzeuge besteht das Problem, daß bei­ spielsweise zwei Zahnräder mit einer Zähnezahl, die beispiels­ weise nur um einen Zahn unterschiedlich ist, oder zwei Zahn­ räder, die etwas gegeneinander verdreht sind, um ein Spiel so gering wie möglich zu halten, einzusetzen sind. Auch dabei ergeben sich gewisse Nachteile der bekannten Verbindungen zwi­ schen den Zahnrädern oder Zahnkränzen, weil bei entsprechen­ der lang dauernder Beanspruchung die in den Durchgangslöchern steckenden Stifte oder Butzen durch Abnutzungserscheinungen das Bewegungsspiel zwischen den zusammengesteckten Metallteilen vergrößern können, so daß ein stärkeres "Wackeln" oder "Schla­ gen" der Sitzlehne nicht zu vermeiden ist.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, die Verbindung zwischen zwei plattenförmigen Metallteilen der gattungsgemäßen Art weiterzuentwicklen und derart auszu­ bilden, daß diese Verbindung in jeder Richtung dauerhaft fest und unlösbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Verbindung der gattungsge­ mäßen Art dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschobenen Stifte oder Butzen in den Durchgangslöchern des (härteren) Metallteils im Press-Sitz festgelegt sind. Dazu können die vorgeschobenen Stifte oder Butzen in den Durchgangslöchern des (härteren) Metallteils mittels Aufweiten ihres Endbe­ reiches, beispielsweise durch Aufpressen eines kegel- oder körnerförmigen Werkzeuges, nietenähnlich im Press-Sitz fest­ gelegt sein. Nach einer anderen Ausführungsform bzw. Ergän­ zung dazu sind die vorgeschobenen Stifte oder Butzen in den Durchgangslöchern durch teilweises Auspressen oder -stanzen eines größeren Querschnittes bzw. Durchmessers aus dem (weicheren) Material erzeugt.

Eine Press-Sitz der Stifte oder Butzen in den Durchgangs­ löchern läßt sich dadurch erreichen, daß diese Stifte oder Butzen in einer Werkzeugmatrize hergestellt werden, in der die Lochform bzw. der Querschnitt der Durchgangslöcher oder deren Durchmesser in der Weise ausgestaltet bzw. vergrößert ist, daß die erzeugten Stifte oder Butzen im Press-Sitz in die Durchgangslöcher des damit zu verbindenden Metallteils einzusetzen bzw. -zupressen sind. Unter bestimmten Bedingungen kann ein solcher Press-Sitz auch erreicht werden, wenn bei unmittelbarem Aufeinanderliegen der beiden plattenförmigen Metallteile und teilweisem Ausstanzen oder -drücken aus dem (weicheren) Material und damit Erzeugen der Stifte oder Butzen in den Durchgangslöchern des (härteren) Materials in diese Löcher eingeführte Gegenstempel verwendet werden, die ein freies Vordringen der eingedrückten Stifte oder Butzen in diesen Durchgangslöchern verhindern sondern vielmehr erzwingen, daß das eingedrückte Material der Stifte oder Butzen sich im Press-Sitz an die Wandungen der Durchgangslöcher anlegt. Ver­ bessert werden kann dieser Effekt dadurch, daß die Gegen­ stempel mit einem Vorsprung, beispielsweise in Form eines kegel- oder körnerförmigen Werkzeuges an ihrer Stirnfläche versehen sind, so daß dadurch der Fluß des in die Durchgangs­ löcher eindringenden Materials gegen die Wandungen der Durch­ gangslöcher gerichtet wird. Gleiche Wirkung läßt sich er­ zielen, wenn bei in bekannter Weise hergestellten und zusam­ mengefügten Metallteilen mittels eines kegel- oder körnerför­ migen Werkzeuges die Stirnflächen der in den Durchgangslöchern steckenden Stifte oder Butzen aufgeweitet werden, so daß da­ durch zumindest das Material des Endbereiches der Stifte oder Butzen gegen die Wandungen der Durchgangslöcher gepresst und damit eine unlösbare Verbindung der beiden Metallteile er­ zeugt wird. Wenn die Durchgangslöcher oder Butzen an dem (weicheren) Metallteil durch teilweises Auspressen oder -stanzen mittels eines Press-Stempels nahezu gleichen Quer­ schnitts oder Durchmessers erzeugt werden, ist nur eine teil­ weise Ausfüllung des Durchgangsloches in dem (harten) Metall­ teil möglich, da noch eine ausreichende Materialverbindung mit dem (weicheren) Material vorhanden sein muß. Zur Erzie­ lung einer Verbindung von hoher Festigkeit ist daher vor­ teilhaft, wenn die Durchgangslöcher in dem (härteren) Material möglichst vollständig von den Stiften oder Butzen aus (wei­ cherem) Material ausgefüllt sind. Das läßt sich erfindungs­ gemäß dadurch erreichen, daß die Stifte oder Butzen in dem weicheren Material durch teilweises Auspressen oder -stanzen eines größeren Querschnitts bzw. Durchmessers erzeugt werden. Diese Ausführung hat den zusätzlichen Vorteil, daß der Ma­ terialfluß in dem (weicheren) Material zur Erzeugung der Stifte oder Butzen kontunierlicher erfolgt und nicht wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform durch Verschiebung des Materials im etwa gleichen Querschnitt der Durchgangslöcher eine Trennfläche bzw. die Gefahr einer Trennfläche erzeugt wird.

Nach der Erfindung können die Durchgangslöcher im härteren Material mit gleichförmigem Querschnitt durchgehend ausge­ bildet sein. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weisen die Durchgangslöcher im härteren Material einen sich etwa konisch erweiternden Querschnitt auf, wobei der engste Quer­ schnitt gegen das weichere Material hin gerichtet ist. Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung weisen die Durch­ gangslöcher im härteren Material einen etwa doppelt-konisch erweiterten Querschnitt auf, wobei die engste Stelle etwa in der Mitte der Materialstärke angeordnet ist. Durch die zu­ letzt beschriebenen Ausbildungen wird eine noch wesentlich bessere Verbindung und Festlegung der Stifte oder Butzen in dem (härteren) Material erreicht, wobei zusätzlich selbstver­ ständlich auch noch eine Aufweitung der Stifte oder Butzen mittels eines kegel- oder körnerförmigen Werkzeuges von der offenen Stirnfläche her erfolgen kann.

In diesen Unterlagen ist vielfach der Unterschied zwischen den Materialien der einzelnen miteinander zu verbindenden Metall­ teile als härteres und weicheres Material bezeichnet. Diese Bezeichnungen sind an vielen Stellen in Klammern gesetzt, um anzuzeigen, daß es sich nicht immer im physikalischen Sinne um eine größere oder geringere Materialhärte handelt. Viel­ mehr ist darunter auch zu verstehen, daß es sich um Materia­ lien handeln kann, die zäher oder weniger zähe sind, um Ma­ terialien, die sich miteinander kaum oder gar nicht verschweis­ sen lassen, um Materialien, bei denen das "härtere" nicht durch teilweises Ausstanzen in der Weise verformbar ist. um die Stifte oder Butzen auszubilden, die für die Verbindung nach der Erfindung erforderlich sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei­ spielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1-4 Querschnitte durch zwei aufein­ anderliegende, plattenförmige Me­ tallteile im Ausschnitt, zwischen denen auf unterschiedliche Arten Verbindungen hergestellt sind.

Grundsätzlich ist die unterschiedliche "Härte" der platten­ förmigen Metallteile in den Zeichnungen dadurch angedeutet, daß das "härtere" Material durch eine engere Schrägstriche­ lung gekennzeichnet ist - im übrigen ist in den Zeichnungen das "härtere" Material immer obenliegend dargestellt.

Nach Fig. 1 ist in dem härteren, plattenförmigen Metallteil 1 ein Durchgangsloch 2 gleichen Querschnitts oder Durchmessers erzeugt. In dem Teil 3 aus weicherem Material ist mittels ei­ nes Stempeleindruckes 4 Material 5 unter Ausbildung eines Stiftes oder Butzen 6 in das Durchgangsloch 2 des härteren Materials eingedrückt. Dabei weist der Querschnitt oder Durchmesser des Stanzstempels, der das Material durch den Ein­ druck 4 aus dem weicheren Metallteil 4 in das Durchgangsloch 2 verdrängt, einen wesentlich größeren Querschnitt oder Durchmesser auf als das Durchgangsloch 2 in dem härteren Ma­ terial. Durch den teilweisen Eindruck 4 des Stempels in das weichere Material wird aus diesem also aus einem weiteren Bereich Material in das Durchgangsloch 4 eingepresst oder einfließen lassen, so daß der Eindruck 4 hinsichtlich seiner Tiefe nicht sehr groß zu sein braucht, um das im Querschnitt oder Durchmesser wesentlich kleinere Durchgangsloch mit dem weicheren Material weitgehend auszufüllen. Dadurch wird nicht nur eine wesentlich günstigere Materialverbindung zwi­ schen dem ausgedrückten, weicheren Material und dem dazuge­ hörigen Metallteil aufrechterhalten, die Fließlinien bei der Materialverdrängung verlaufen wesentlich kontinuierlicher, und es wird zudem erreicht, daß das Durchgangsloch 2 in dem härteren Material 1 bis fast an seine Öffnung aufgefüllt werden kann, so daß der erzeugte Stift oder Butzen 5 auf größter Fläche optimal in der Wandung des Durchgangslochs 2 anliegt.

Nach der Ausführung entsprechend der Fig. 2 ist die Erzeu­ gung des Stiftes oder Butzen 6 durch Verdrängen von weicherem Material 5 aus dem plattenförmigen Metallteil 3 mittels eines Stempels 4 mit einem Querschnitt oder Durchmesser erfolgt, der weitgehend dem Querschnitt oder Durchmesser des Durch­ gangsloches 2 in dem härteren Material 1 entspricht. Der Eindruck 4 des Stempels in dem weicheren Material 3 ist daher tiefer. Eine feste Verbindung zwischen dem Stift oder Butzen 6 und den Innenwandungen des Durchgangsloches 2 ist erreicht durch Eindrücken oder-pressen eines konus- oder körnerför­ migen Werkzeuges zum Erzeugen eines Presskegels 7, so daß unter Materialverdrängung nach den Seiten hin zumindest ein Press-Sitz des Stiftes oder Butzen 6 in dem Durchgangsloch 2 erreicht ist. Bei geeigneter Materialpaarung läßt sich auf diese Weise jedoch auch schon ein gewisses Material-Verbinden oder sogar Verfliessen erreichen, so daß eine über den Press- Sitz hinausgehende, wesentlich höhere Festigkeit der Verbin­ dung erreicht ist.

Nach dem Ausführungsbeispiel entsprechend der Fig. 3 ist in dem Metallteil 1 aus härterem Material ein konisch geformtes Durchgangsloch 8 derart angeordnet, daß der weitere Quer­ schnitt des Konus nach der äußeren, offenen Seite gerichtet ist. In dem Metallteil 3 aus weicherem Material ist mittels eines Eindruckes 4, der einen größeren Querschnitt hat als der ihm zugewandte kleinere Querschnitt des Konusloches 8, Material verdrängt und in das Durchgangsloch zur Ausbildung eines Stiftes oder Butzens 6 eingedrückt. Wie erkennbar, ist die Anordnung so getroffen, daß das Volumen des Eindruckes 4 weitgehend dem Volumen des konischen Durchgangsloches 8 entspricht, so daß dieses annähernd bis zu seiner freien Außenöffnung ausgefüllt wird. Dazu wird gegebenenfalls das verdrängte Material 5 in dem konischen Durchgangsloch 8 mittels eines Gegenhaltestempels zum Ausfüllen dieses koni­ schen Loches 8 gezwungen. Selbstverständlich kann auch der in das konische Loch 8 hineinragende Stift oder Butzen 6 nach dem Zusammenfügen der beiden Metallteile durch Auf­ weiten mittels eines kegel- oder körnerförmigen Werkzeuges und Erzeugen eines kegelförmigen Eindruckes 7, wie das in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 be­ schrieben ist, zum Aufweiten und Ausfüllen des konischen Durchgangsloches 8 gebracht werden. Es ist also eine Kombina­ tion der Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele mitein­ ander möglich und durchführbar.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist in dem "härteren" plattenförmigen Metallteil 1 ein doppelt-konisches Durchgangs­ loch 9 angeordnet, wobei die engste Stelle der von beiden Seiten her eingebrachten Konuslöcher etwa in der Mitte der Materialstärke ausgebildet ist. Durch den Eindruck 4 ist aus dem Metallteil 3 weicheres Material 5 unter Ausbildung eines Stiftes oder Butzen 6 in das konische Durchgangsloch 9 eingedrückt. Auch hier wieder ist die vollständige Ausfüllung dieses konischen Durchgangsloches 9 wie in dem vorher beschrie­ benen Ausführungsbeispiel mittels eines Gegenstempels zu er­ reichen, der beim Ausdrücken des weicheren Materials 5 und Erzeugen des Stiftes oder Butzens 6 ein vollständig aus­ füllendes Einfließen des weicheren Materials 5 in das doppelt­ konische Durchgangsloch 9 erzwingt. Andererseits besteht die Möglichkeit, nach Einführen des Stiftes oder Butzens 6 in das doppelt-konische Durchgangsloch 9 die vollständige Aus­ füllung dieses Durchgangsloches durch Erzeugen eines kegel­ förmigen Eindruckes 7 mittels eines kegel- oder körnerförmi­ gen Werkzeuges zu erreichen, so daß eine feste, untrennbare Verbindung zwischen den beiden plattenförmigen Metallteilen 1 und 3 erreicht wird, die einer Nietverbindung gleichzu­ setzen ist, wobei jedoch keinerlei zusätzlicher Raumbedarf durch überstehende Nietenköpfe oder dergleichen erzeugt wird.

Claims (6)

1. Verbindung zwischen zwei plattenförmigen Metallteilen, beispielsweise aus nicht miteinander verschweissbarem Material unterschiedlicher Härte, insbesondere aus ge­ härtetem und weichem Stahl, wobei in dem einen (här­ teren) Metallteil Durchgangslöcher angeordnet sind, denen im anderen (weicheren) Metallteil etwa in halber Plattenstärke mit gleichem Querschnitt bzw. Durch­ messer gestanzte und aus dem Plattenmaterial vorge­ schobene Stifte oder Butzen zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschobenen Stifte oder Butzen (6) in den Durchgangslöchern (2) des (härteren) Metallteils (1) im Press-Sitz festgelegt sind.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschobenen Stifte oder Butzen (6) in den Durchgangslöchern (2 bzw. 8 oder 9) des (härteren) Metallteiles mittels Aufweiten ihres Endbereiches (7), beispielsweise durch Aufpressen eines kegel- oder kör­ nerförmigen Werkzeuges, nietenähnlich im Press-Sitz festgelegt sind.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die vorgeschobenen Stifte oder Butzen (6) in den Durchgangslöchern (2 bzw. 8 oder 9) durch teil­ weises Auspressen oder -stanzen eines größeren Quer­ schnittes (4) bzw. Durchmessers aus dem (weicheren) Material erzeugt sind.

4. Verbindung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangs­ löcher (2) im (härteren) Material mit gleichförmigem Querschnitt durchgehend ausgebildet sind.

5. Verbindung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangs­ löcher (8) im (härteren) Material einen sich etwa ko­ nisch erweiternden Querschnitt aufweisen, wobei der engste Querschnitt gegen das weichere Material hin ge­ richtet ist.

6. Verbindung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangs­ löcher (9) im härteren Material einen etwa doppelt­ konisch erweiterten Querschnitt aufweisen, wobei die engste Stelle etwa in der Mitte der Materialstärke an­ geordnet ist.