DE4028212A1

DE4028212A1 - Nut and plate connection - has smooth outside shaft and has larger shaft dia. than shaft length

Info

Publication number: DE4028212A1
Application number: DE19904028212
Authority: DE
Inventors: Michael Feuchter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-09-06
Filing date: 1990-09-06
Publication date: 1992-03-12

Abstract

The nut and plate connection comprises a nut which can be fitted in an opening of the plate and which has a bore with a threaded section and cylinder part as well as a shaft corresponding in external cross-section to the opening which holds the rivet nut. The ratio of shaft dia. to shaft length is one or larger than one and the moulded section (6) lying between the head and threaded section is then half as long as the threaded section (4). The moulded section is pref. less than a third of the length of the threaded section and the wall thickness of the moulding section is less than one half the thickness of the threaded section starting from the bottom of the thread. ADVANTAGE - A radial clamping action produces the fastening without danger of the nut separating within the moulded section.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Mutter- Plattenverbindung nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a mother Panel connection according to the genus of the main claim.

Derartige Mutter-Plattenverbindungen weisen die unterschiedlichsten Ausgestaltungen für die verschiedensten Anwendungsbereiche auf, wobei über den Gewindedorn beim Montieren der Nietmutter die Gesamtlänge verkürzt wird und sich im Verformungsabschnitt eine radiale Ausdehnung ergibt, die die Befestigung der Nietmutter in der jeweiligen Öffnung ermöglicht.Such mother-plate connections have the different configurations for the various areas of application, with the Threaded mandrel when mounting the rivet nut Overall length is shortened and in Deformation section gives a radial expansion that the attachment of the rivet nut in the respective opening enables.

Bei einer bekannten Mutter-Plattenverbindung der gattungsgemäßen Art (DE-OS 35 13 644) handelt es sich um eine Nietmutter, insbesondere zum Einbau in verhältnismäßig dünne Bleche, wobei die Festspannung in Art eines Nietvorganges erfolgt, indem die radiale Ausdehnung des Verformungsbereichs auf der Blindseite des Blechs erfolgt und dieses hintergreift, so daß das die Nietmutter aufnehmende Blech zwischen dem Setzkopf und diesem Schließkopf axial eingespannt ist. Diese Einspannung ist meist so fest, daß sich die Nietmutter beim späteren Einschrauben von Gewindebolzen oder Schrauben nicht mehr in der öffnung verdreht. Um in jedem Fall ein solches Verdrehen zu vermeiden, sind auch Nietmuttern bekannt, bei denen der Schaft vielkantig, also beispielsweise sechseckig ausgebildet ist, wofür dann auch die Wandöffnung einen entsprechenden Vielkantquerschnitt aufweist. In jedem Fall ist bei diesen Nietmuttern zur Erzielung der Nietwirkung das Längenverhältnis von Schaftdurchmesser zu Schaftlänge wesentlich kleiner als eins und es ist der Verformungs abschnitt sehr lang, meist nahezu so lang wie der Gewindeabschnitt, ausgebildet. Bei einer Verkürzung des Verformungsabschnittes oder entsprechender Verdickung des Bleches wird die Nietbildung verhindert, so daß ein Abscheeren oder Abplatzen der Nietmutter die Folge wäre.In a known mother-plate connection generic type (DE-OS 35 13 644) a rivet nut, especially for installation in relatively thin sheets, the fixed tension in Kind of a riveting is done by the radial Expansion of the deformation area on the blind side of the sheet occurs and engages behind, so that the the sheet metal receiving the rivet nut between the setting head and this closing head is clamped axially. These Clamping is usually so tight that the rivet nut when screwing in threaded bolts or later Screws no longer twisted in the opening. To in Avoid such twisting in any case Known rivet nuts for which the shaft is polygonal, So, for example, is hexagonal, for what then the wall opening a corresponding one Has polygonal cross section. In any case, at these rivet nuts to achieve the riveting effect Length ratio of shaft diameter to shaft length much less than one and it's the deformation section very long, mostly almost as long as the Threaded section, formed. If the Deformation section or corresponding thickening the sheet is prevented from riveting, so that a The result would be shearing or chipping of the rivet nut.

Eine andere bekannte Nietmutter (DE-OS 27 44 547) kann in massiven Wänden befestigt werden, wobei die Nietmutter in eine im Durchmesser angepaßte Bohrung (Wandöffnung), beispielsweise in einer Betonwand, gesteckt wird, um danach über eine als Gewindedorn dienende Schraube, beispielsweise Maschinenschraube, die gleichzeitig zur Verankerung der zu befestigenden Teile dient, axial verkürzt wird und damit durch die radiale Ausdehnung sich in der Wandöffnung verklemmt. Auch hier werden obengenannte Proportionen eingehalten, um kein Befestigungsrisiko einzugehen. So betragen auch hier die maximalen Außendurchmesser 10 bis 12 mm.Another known rivet nut (DE-OS 27 44 547) can be fixed in solid walls, the Rivet nut in a diameter-adjusted hole (Wall opening), for example in a concrete wall, is then plugged in over a as a mandrel serving screw, for example machine screw, the at the same time for anchoring the parts to be fastened serves, is shortened axially and thus by the radial Expansion jammed in the wall opening. Here too the above-mentioned proportions are observed, in order to avoid any Risk of attachment. So here too maximum outer diameter 10 to 12 mm.

Bei allen bekannten Nietmuttern besteht das Problem, daß beim axialen Verkürzen aufgrund des Eingriffs des Gewindedorns im Gewindeabschnitt der Innenbohrung das Gewinde beschädigt wird oder so verändert wird, daß die spätere Benutzung beeinträchtigt ist. Da die Proportionen zwischen Gewinde und Durchmesser genormt sind und da das Verhältnis zwischen Ausreißfestigkeit und Durchmesser mit zunehmendem Durchmesser abnimmt, sind die auf dem Markt erhältlichen Nietmuttern auf ein Innengewinde mit maximal 12 mm (M 12) beschränkt. Andererseits ist eine Mindestausreißfestigkeit dieses Gewindes schon allein deshalb erforderlich, weil die Verformung des Verformungsabschnittes außerordentlich hohe Zugkräfte erfordert und dies deshalb, weil die Wanddicke im Verformungsabschnitt ein Mindestmaß aufweisen muß, um bei beispielsweise einer Montage in Blechwänden eine ausreichende Befestigung der Mutter zu erhalten bzw. bei Massivwänden eine ausreichende bleibende Spannwirkung.The problem with all known rivet nuts is that when shortening axially due to the engagement of the Threaded mandrel in the threaded section of the inner bore Thread is damaged or changed so that the later use is impaired. Since the Proportions between thread and diameter standardized and there is the relationship between tear resistance and diameter decreases with increasing diameter, are the rivet nuts available on the market Internal thread limited to a maximum of 12 mm (M 12). On the other hand, a minimum pull-out strength is this Thread required simply because the Deformation of the deformation section is extraordinary requires high tractive forces and this is because the Wall thickness in the deformation section a minimum must have, for example, during assembly in Adequate fastening of the nut to sheet metal walls preserved or sufficient for solid walls lasting tension.

Der obengenannte Nachteil aller bekannten Nietmuttern besteht darin, daß der Gewindeabschnitt und der Zylinderteil etwa gleich lang sind, um beispielsweise bei einer Blechwandmontage einen ausreichend großen Schließkopf auf der dem Setzkopf abgewandten Seite, also der Blindseite der Blechwand, für die Nietwirkung zu erzielen. Dies hat allerdings zur Folge, daß der Schaft auf der Gewindeseite der Nietmutter weit in den Blindbereich hineinragt. Auch dies ist ein Grund, warum derartige Nietmuttern nur mit Gewinden bis M 12 hergestellt wurden, weil naturgemäß mit zunehmendem Durchmesser und der Anmontierung entsprechend größerer und schwerer Teile die Hebelwirkung an der Einspannstelle entsprechend zunimmt. Der Fachmann ist zudem davon ausgegangen, daß die Wanddicke im Zylinderteil ausreichend dick sein muß, um die gewünschte Festigkeit zu erhalten und auch um zu bewirken, daß an dieser Stelle trotz der Materialverschiebung bei der Verformung kein Bruch eintritt.The above-mentioned disadvantage of all known rivet nuts is that the threaded portion and the Cylinder part are about the same length, for example with a sheet metal wall mounting a sufficiently large one Closing head on the side facing away from the setting head, that is the blind side of the sheet metal wall, for the riveting effect achieve. However, this has the consequence that the shaft on the threaded side of the rivet nut far into the Blind area protrudes. This is another reason why such rivet nuts only with threads up M 12 were made because of increasing nature Diameter and the mounting accordingly larger and heavy parts the leverage on the Clamping point increases accordingly. The specialist is also assumed that the wall thickness in Cylinder part must be thick enough to to get desired strength and also to cause at this point despite the Material displacement during the deformation no break entry.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Mutter-Plattenverbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß statt einer Nietwirkung eine radiale Klemmwirkung die Befestigung im wesentlichen bestimmt, ohne Gefahr eines Abscheerens oder Abtrennens der Mutter innerhalb des Ver formungsabschnittes, daß der Schaft verhältnismäßig kurz ist und dadurch weniger in die Blindseite, beispielsweise einen Luftkanal, hineinragt oder bei Montagen in Massivwände eine weniger tiefe Öffnung erfordert. Diese Vorteile gegenüber den bekannten Nietverbindungen sind besonders im Blechkanalbau von entscheidender Bedeutung und wurden aus obengenannten Gründen, also infolge einer Voreingenommenheit der Nietmutterfachleute, als praktisch nicht durchführbar außer Acht gelassen. Bei der erfindungsgemäßen Mutter- Plattenverbindung wird nicht vorausgesetzt, daß der Verformungsabschnitt stets vollständig auf der Blindseite liegt, sondern die radiale Verformung erfolgt abschnittsweise auch innerhalb der die Mutter auf nehmenden Öffnung in der Platte durch radiales Einpressen und dadurch Festklemmen, so daß die Mutter auch in Wände völlig anderen Materials, wie beispielsweise Preßspanplatten, einsetzbar ist, ohne daß die Mutter auch in bereits verkürztem Zustand die Wandplatte ganz durchdringen muß. Vorteilhafterweise wird die Klemmwirkung auch bei dünnen Wandblechen weniger durch axiale Klemmwirkungen von Setzkopf und Verformungsbauch erzielt, sondern vielmehr durch eine Kombination von radialen Spannkräften sowie teilweise auch axialen wulstbedingten Kräften, wobei letztere mit dem Setzkopf zusammenwirken.The mother-plate connection according to the invention has characteristic features of the main claim in contrast, the advantage that instead of a riveting effect a radial clamping effect the attachment in the essentially determined, without risk of shearing off or severing the mother within the ver shaping section that the shaft is relatively short and therefore less into the blind side, for example an air duct, protrudes or at Installation in solid walls with a less deep opening required. These advantages over the known ones Rivet connections are particularly popular in sheet metal duct construction crucial and have been derived from the above Reasons, i.e. as a result of a bias of the Rivet nut specialists, as practically not feasible disregarded. In the mother according to the invention Plate connection is not assumed that the Deformation section always completely on the Blind side lies, but the radial deformation takes place in sections also within the mother taking opening in the plate by radial Press in and thereby clamp so that the mother even in walls of completely different materials, such as for example chipboard, can be used without the mother also in the already shortened state Wall plate must penetrate completely. Advantageously is the clamping effect even with thin wall sheets less due to axial clamping effects of the setting head and Deformation belly achieved, but rather by a Combination of radial clamping forces as well as partially also axial bead-related forces, the latter with interact with the setting head.

Ein Hauptvorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäße Mutter-Plattenverbindung in bezug auf Länge zu Durchmesserverhältnisse insbesondere betreffend Gewindedurchmesser nahezu unabhängig ist und sogar bevorzugt für größere Durchmesser, also ab 12 mm Gewinde aufwärts, verwendbar ist. Durch die Verkürzung des Zylinderteils kann dieses zugunsten des Gewindeteils erfolgen, so daß auch bei großen Durchmessern und im Verhältnis geringeren Gewindetiefen eine ausreichende Zugkraft des Gewindedorns auch bei sehr hohen gewünschten Spannkräften übertragbar ist.A main advantage is that the invention Nut-plate connection in relation to length too Diameter ratios in particular Thread diameter is almost independent and even preferred for larger diameters, i.e. from 12 mm thread upwards, is usable. By shortening the Cylinder part can do this in favor of the threaded part take place so that even with large diameters and Adequate in relation to the smaller thread depths Tension of the mandrel even at very high desired clamping forces is transferable.

So ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Verformungsabschnitt weniger als ein Drittel so lang wie der Gewindeteil.According to an advantageous embodiment, the Invention of the deformation section less than one Third as long as the threaded part.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Wand im Verformungsabschnitt weniger als einhalb so dick wie im Gewindebereich, dort ausgehend vom Gewindegrund. Besonders bei Muttern größeren Durchmessers ist die verbleibende Wanddicke für die gewünschte Befestigungskraft weit ausreichend, wobei durch die Verdünnung des Verformungsabschnitts die erforderlichen Verformungskräfte erheblich verringert werden können. Erfindungsgemäß kann die Wand im Verformungsabschnitt weniger als ein Drittel so dick sein wie im Gewindebereich.According to a further advantageous embodiment of the Invention is less the wall in the deformation section than a half as thick as in the thread area, there starting from the thread root. Especially with nuts larger diameter is the remaining wall thickness for the desired fastening force is sufficient, whereby by thinning the deformation section required deformation forces significantly reduced can be. According to the wall in Deformation section less than a third as thick be like in the thread area.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein bevorzugter Anwendungsbereich, Muttern mit einem Innengewinde von 3/8 Zoll Rohrgewinde und größer sowie von PG-Gewinden. Auf diese Weise können Sonden denkbarer Meßgeräte und Meßwertgeber sonstiger Art an nahezu beliebigen Stellen an z. B. Luftkanälen vorgesehen werden. Bisher ist es üblich, ein mit einem Gewindestutzen versehenen Blechflansch an die Kanalwand zu montieren, indem vorher im Bereich des Gewindestutzens ein Durchbruch durch die Kanalwand gemacht wurde. Diese durch die Erfindung überholte, seit Jahrzehnten übliche und die Voreingenommenheit bestätigende Montageart ist mehr als doppelt so teuer in den Materialkosten und viermal so Zeitaufwendig bei der Montage. Die bisherige Methode verlangt drei Arbeitsgänge, nämlich Anreißen, große Bohrung vorsehen, kleine Bohrungen für die Schrauben vorsehen, mit denen die Flanschplatte an die Kanalwand geschraubt werden soll, deren Gewinde schneiden. Probleme bestehen außerdem in der exakten Durchführung der kleinen Bohrungen, um das erforderliche Fluchten zu erzielen, ganz abgesehen davon, daß eine zusätzliche Dichtung zwischen der Flanschplatte und der Kanalwand vorgesehen werden muß. Nicht zuletzt besteht der Nachteil, daß die markterhältlichen Flanschplatten ungenormt sind, das heißt, für Flanschplatten mit unterschiedlichen Gewindestutzen auch unterschiedliche Lochanordnungen der kleinen Bohrungen vorhanden sind.According to a further advantageous embodiment of the Invention is a preferred application, nuts with an internal thread of 3/8 inch pipe thread and larger as well as PG threads. That way you can Probes of conceivable measuring devices and other measuring sensors Kind at almost any point on z. B. air channels be provided. So far it is common to have one with one Threaded metal plate flange on the duct wall to be assembled by beforehand in the area of the Threaded connector a breakthrough through the channel wall have been done. This has been overtaken by the invention since Decades common and the bias confirmatory mounting method is more than twice as expensive in the material costs and four times as time consuming at Assembly. The previous method requires three Operations, namely marking out, large bore, Provide small holes for the screws with which the flange plate can be screwed to the duct wall should cut their threads. There are problems also in the exact implementation of the small ones Holes to achieve the required alignment, quite apart from that an additional seal provided between the flange plate and the duct wall must become. Last but not least, there is the disadvantage that the available flange plates are not standardized, that means for flange plates with different Threaded connectors also have different hole arrangements small holes are available.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als Werkzeug für die Montage der erfindungsgemäßen Mutter-Plattenverbindung ein hydromechanisches Werkzeug mit einem Gewindedorn, auf den die Mutter vor der Montage geschraubt wird, um nach Einstecken in die Wandöffnung über einen begrenzten hydraulisch bewirkten Hub (Axialverkürzung der Mutter) montiert zu werden. According to an advantageous embodiment of the invention serves as a tool for the assembly of the invention Mother-plate connection a hydromechanical tool with a threaded mandrel, on which the nut in front of the Assembly is screwed to after plugging into the Wall opening via a limited hydraulically operated Stroke (axial shortening of the nut).

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient als Material für die Mutter AlMgSiPb- 6012 warm gehärtet oder AlCuMgPb kalt ausgehärtet, jeweils nach DIN. Dieses Material gewährleistet eine gute Verformbarkeit bei geringer Langzeitermüdung.According to a further advantageous embodiment of the Invention serves as material for the mother AlMgSiPb- 6012 hot hardened or AlCuMgPb cold hardened, according to DIN. This material ensures a good ductility with low long-term fatigue.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the Invention are the following description, the Drawing and the claims can be removed.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the object of the invention is shown in the drawing and in more detail below described. Show it

Fig. 1 die erfindungsgemäße Mutter im Längsschnitt in uneingebautem Zustand und Fig. 1, the nut according to the invention in longitudinal section in the unassembled state and

Fig. 2 die gleiche Mutter nach der Montage mit einem Ausschnitt einer Platte, an der die Mutter befestigt ist. Fig. 2 shows the same nut after assembly with a section of a plate to which the mother is attached.

Description of the embodiment

Die in der Zeichnung dargestellte Mutter weist einen zylindrischen Schaft 1 auf, der in einen flanschartigen Setzkopf 2 übergeht. Die Innenbohrung weist einen zylindrischen Teil 3 und einen Gewindeabschnitt 4 auf. The nut shown in the drawing has a cylindrical shaft 1 which merges into a flange-like setting head 2 . The inner bore has a cylindrical part 3 and a threaded section 4 .

Zwischen dem Zylinderteil 3 und Gewindeabschnitt 4 ist ein konischer Übergang 5 vorhanden. Als Verformbereich 6 steht somit nur der Abschnitt zwischen konischem Übergang 5 und Setzkopf 2 zur Verfügung. In Fig. 2 ist dieser Abschnitt 6 in verformtem Zustand gezeigt. Die Verformung findet mittels eines nicht dargestellten Gewindedorns statt, der in den Gewindeabschnitt 4 eingeschraubt wird und in Richtung des Pfeiles 7 verschoben wird. Die Mutter wird vorher mit ihrem Schaft 1 in die entsprechende Wandöffnung 8 einer Wand 9 geschoben, wobei der Setzkopf 2 an der Wand 9 anliegt. Zwischen dem Setzkopf 2 und der Wand 9 können noch Scheiben für beispielsweise Informationszwecke eingelegt werden, die beispielsweise größere Abmessungen als der Setzkopf 2 haben. Es können auch Dichtungen hier eingelegt werden. In jedem Fall wird durch das Ziehen in Richtung des Pfeiles 7 und die dadurch bewirkte Ausbuchtung des Verformungsbereiches 6 eine Klemmwirkung an der Innenkante der Wandöffnung bei 11 erreicht, so daß eine Radial- sowie Axialverspannung des ehemalig zylindrischen Teils 3 sowie des Setzkopfes 2 mit der Wand 9 erfolgt. Natürlich kann der Setzkopf 2 auch konisch ausgebildet sein, um dadurch bei einer entsprechenden Ansenkung der Wandöffnung wandbündig montiert werden zu können oder es kann der Radialquerschnitt als zusätzliche Verdrehsicherung und entsprechend auch die Wandöffnung einen vieleckigen Querschnitt aufweisen. A conical transition 5 is present between the cylinder part 3 and the threaded section 4 . As deformation region 6 thus represents only the portion between the conical transition 5 and setting head 2 is available. In FIG. 2 of this portion is shown in the deformed state 6. The deformation takes place by means of a threaded mandrel, not shown, which is screwed into the threaded section 4 and is displaced in the direction of the arrow 7 . The nut is previously pushed with its shaft 1 into the corresponding wall opening 8 of a wall 9 , the setting head 2 resting against the wall 9 . Between the setting head 2 and the wall 9 , disks can also be inserted for information purposes, for example, which have, for example, larger dimensions than the setting head 2 . Seals can also be inserted here. In any case, pulling in the direction of arrow 7 and the resulting bulging of the deformation region 6 results in a clamping effect on the inner edge of the wall opening at 11 , so that radial and axial bracing of the formerly cylindrical part 3 and of the setting head 2 with the wall 9 takes place. Of course, the setting head 2 can also be conical in order to be able to be mounted flush with the wall opening if the wall opening is correspondingly countersunk, or the radial cross section can have a polygonal cross section as an additional anti-rotation device and, accordingly, the wall opening.

Wesentlich ist, daß die Länge des Schaftes 1 bevorzugt gleich oder kleiner ist als der Außendurchmesser der Mutter im Schaftbereich und daß der Verformungsabschnitt 6 weniger als halb so lang ist, wie die Länge des Gewindeabschnittes 4 einschließlich dem konischen Übergang. Außerdem ist vorzugsweise die Wanddicke im Verformungsbereich 6 weniger als halb so dick wie im Gewindeabschnitt hier ausgehend vom Gewindegrund.It is essential that the length of the shaft 1 is preferably equal to or less than the outer diameter of the nut in the shaft area and that the deformation section 6 is less than half as long as the length of the threaded section 4 including the conical transition. In addition, the wall thickness in the deformation region 6 is preferably less than half as thick as in the threaded section here, starting from the root of the thread.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and the features shown in the drawing can both individually as well as in any combination with each other be essential to the invention.

Claims

1. nut-plate connection, in which the nut in the manner of a blind fastening can be plugged into an opening of the plate corresponding to the radial dimensions of the nut and can be clamped to the plate by axial shortening on the blind side and thereby partial radial widening, the nut having a bore having a threaded portion and a cylinder portion and a corresponding in external cross section of the rivet nut receiving aperture shaft which is limited to the cylinder portion side by a setting head and wherein the deformation of the lying between rivet head and the threaded portion of the deformation section by means of a threaded mandrel, characterized in that the ratio of Shank diameter to shaft length one or greater than one and that the deformation section ( 6 ) is less than half as long as the threaded section ( 4 ).

2. Nut-plate connection according to claim 1, characterized in that the deformation section ( 6 ) is less than a third as long as the threaded section ( 4 ).

3. Mother-plate connection according to claim 1 or 2, characterized in that the wall thickness in the deformation section ( 6 ) is less than half as thick as in the threaded section ( 4 ) starting from the thread root.

4. nut-plate connection according to claim 3, characterized in that the wall thickness in the deformation section ( 6 ) is less than a third as thick as in the threaded section ( 4 ).

5. Nut-plate connection according to one of the preceding claims, characterized in that the internal thread provided in the threaded section ( 4 ) is larger than 3/8 inch pipe thread, or PG 11.

6. Mother-plate connection according to one of the preceding claims, characterized in that the setting head ( 2 ) is designed as a flange or countersunk head.

7. Mother-plate connection according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft cross-section is round or polygonal.

8. Mother-plate connection according to one of the preceding claims, characterized in that as the material AlMgSiPb-6012 warm cured or AlCuMgPb cold hardened, according to DIN.