DE4203153A1 - Einpressbolzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Einpreßbolzen zur Befestigung in einer vorgefertigten Bohrung eines Werkstücks durch plastische Verformung seines Werkstoffes infolge Verpres­ sung mittels einer unter dem Kopf des Einpreßbolzens angeord­ neten Einpreßform, wobei der von dieser verdrängte Werkstoff in eine unter dem Bolzenkopf am Bolzenschaft angeordnete Um­ fangsnut fließt.

Einpreßbolzen, die meist als Schraubenbolzen ausgebildet sind, weisen unter dem Schraubenkopf eine Einpreßform auf. Diese besteht aus einer im Umfang von einem Kreis abweichenden Erhebung, die dazu bestimmt ist, in den eine vorgefertigte Boh­ rung umgebenden Werkstoff eines Werkstückes mit hohem Druck eingepreßt zu werden. Die Einpreßform wirkt dabei als Ver­ drängerkörper und verformt den Werkstoff des Werkstücks pla­ stisch, bis er zu fließen beginnt und den von der Umfangsnut des Einpreßbolzens unterhalb seines Kopfes bzw. noch unterhalb seiner Einpreßform bereitgestellten Aufnahmeraum füllt. Hier­ durch kommt eine drehfeste und formschlüssige Verbindung zu­ stande.

Bei Einpreßbolzen bisher bekannter Art wird jedoch beob­ achtet, daß die formschlüssige Verbindung insbesondere in Achs­ richtung des Bolzens vielfach nicht gegeben ist, und er sich zumindest um ein gewisses Maß aus seiner zweckbestimmten Veran­ kerung mit dem Werkstück zurückpressen läßt. Dies ist selbst­ verständlich unerwünscht.

Folglich liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen einfach gestalteten Einpreßbolzen der im Oberbegriff des An­ spruches 1 genannten Art anzugeben, dessen Verbindung mit dem Werkstück auch in Axialrichtung so sicher ist, daß er nicht entgegen der Einpreßrichtung zurückgedrückt werden kann.

Diese Aufgabe löst die Erfindung in überraschend einfacher Weise dadurch, daß die Umfangsnut von einer Kegelmantelfläche begrenzt ist, die vom Kopf des Einpreßbolzens weg divergierend verläuft bis zu einem Ringbund zur Zentrierung des Einpreßbol­ zens in der vorgefertigten Bohrung innerhalb des Werkstücks.

Selbst wenn, was der Regelfall ist, der in die Aufnahmenut verdrängte Werkstoff des Werkstückes die Nut nicht vollständig auszufüllen imstande ist, läßt sich der Einpreßbolzen nicht entgegen seiner Einpreßrichtung zurückdrücken. Denn auch dann, wenn die Umfangsnut nur unvollständig ausgefüllt ist, liegt der verdrängte Werkstoff an der bezüglich der Bolzen-Längsachse schräg angeordneten Grundfläche der Umfangsnut an.

Bei Einpreßbolzen bisher bekannter Art ist dem gegenüber die Umfangsnut von einer Kreiszylinder-Mantelfläche begrenzt, wodurch ein Rückpressen des Bolzens immer dann möglich wird, wenn das durch Fließen verdrängte Material des Werkstücks den Nutraum nicht vollständig ausfüllt. Denn diese Umfangsnut stellt mit ihrer lediglich axial verlaufenden Grundfläche keine Flächenkomponente zur Verfügung, die in Axialrichtung gegen den verdrängten Werkstoff anliegt. Erst wenn der Bolzen beim Aus­ drücken mit der die Umfangsnut begrenzenden axialweisenden Nut­ wand gegen den verdrängten Werkstoff trifft, kommt seine uner­ wünschte Bewegung entgegen der Einpreßrichtung zum Stillstand.

Im übrigen versteht sich die Erfindung am besten aus der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in den Zeichnungen dar­ gestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Einpreßbolzen entsprechend der Erfindung in An­ sicht,

Fig. 2 eine Stirnansicht auf den Schaft entsprechend dem An­ sichtspfeil II in Fig. 1,

Fig. 3 einen in eine vorgefertigte Bohrung eines Werkstücks eingesetzten Einpreßbolzen vor seiner Verpressung,

Fig. 4 eine Darstellung des eingepreßten Bolzens in einem ein­ fachen konkreten Anwendungsfall und

Fig. 5 eine Einzelheit der Einpreßzone des Einpreßbolzens in dem zu seiner Aufnahme bestimmten Werkstück.

Ein als Einpreßschraube ausgebildeter Einpreßbolzen 10 nach Fig. 1 weist einen Bolzenkopf 11 und einen Gewindeschaft 12 mit Gewindeeinlauf 13 und Gewindeauslauf 14 auf. Unmittelbar unter dem Bolzenkopf 11 ist eine Einpreßform 15 stoffschlüssig angeordnet, die etwa die in Fig. 1 dargestellte Umrißform 16 aufweist. Die in Richtung der Bolzenachse 17 gemessene Höhe 18 der Einpreßform 15 ist in den Fig. 1 sowie 3 bis 5 etwa maß­ stäblich dargestellt und abhangig von der Nenngröße des Ein­ preßbolzens sowie vor allem auch vom Material des Werkstückes 19, welches zur Verankerung des Einpreßbolzens 10 dient.

Zwischen dem Bolzenkopf 11 und dem Gewindeschaft 12 befin­ det sich ein kreiszylindrischer Bund 20 und zwischen diesem Bund und der Einpreßform 15 eine Umfangsnut 21, deren Beson­ derheit darin besteht, daß sie von einer Kegelmantelfläche 22 begrenzt ist, die vom Kopf des Einpreßbolzens weg divergierend verläuft bis zu dem Ringbund 20. Dadurch entsteht eine durch eine schräge Wand hinterschnittene Umfangsnut 21, wie sie auch Fig. 3 deutlich zeigt.

Das Werkstück 19, im dargestellten Fall eine Metallplatte, weist zur Aufnahme des Einpreßbolzens 10 eine vorgefertigte Bohrung 23 auf. Der Durchmesser des Ringbundes 20 des Ein­ preßbolzens 10 ist geringfügig größer als der Durchmesser der Bohrung 23, wodurch eine Zentrierung des Einpreßbolzens 10 in der Bohrung 23 erreicht wird. In der entsprechend Fig. 3 einge­ steckten Stellung des Einpreßbolzens 10 wird auf dessen Kopf in Richtung seiner Längsachse 17 ein hoher Druck ausgeübt, der die Einpreßform 15 in den Werkstoff des Werkstücks 19 ein­ treibt. Dabei erfährt der Werkstoff des Werkstücks 19 eine pla­ stische Verformung mit der Folge, daß Werkstoff in die Ringnut 21 einfließt sie im Idealfall zumindest an mehreren Stellen ihres Umfanges füllt. Dies zeigen die Fig. 4 und 5.

Da es zweckmäßig ist, das Aufnahmevolumen der Nut 21 aus Sicherheitsgründen etwas größer zu wählen als es dem erwarteten Volumen des verdrängten Werkstoffs des Werkstücks 19 ent­ spricht, kann auch der Fall eintreten, daß die Ringnut 21 in Axialrichtung des Einpreßbolzens 10 nicht vollständig gefüllt wird. Dennoch ist in diesem Falle aufgrund der kegelförmig-ko­ nischen Gestaltung der bolzenseitig nutbegrenzenden Mantelflä­ che 22 ein Zurückdrücken des Einpreßbolzens 10 entgegen seiner Einpreßrichtung 24 nicht möglich, weil stets verdrängter Werk­ stoff des Werkstückes 19 an der schrägen Umfangsfläche 22 an­ liegen muß. Jeder Versuch, den Einpreßbolzen 10 zurückzu­ drücken, scheitert also an der in Axialrichtung stets absolut sicheren formschlüssigen Verbindung.

Fig. 4 zeigt ein einfaches Anwendungsbeispiel mit einem Fügegut 24, welches zwischen dem Werkstück 19 und einer aus Un­ terlegscheibe 25 und Mutter 26 gebildeten Einspannvorrichtung gehalten ist.

Claims (1)

1. Einpreßbolzen zur Befestigung in einer vorgefertigten Bohrung eines Werkstücks durch plastische Verformung seines Werkstoffes infolge Verpressung mittels einer unter dem Kopf des Einpreßbolzens angeordneten Einpreßform, wobei der von dieser verdrängte Werkstoff in eine unter dem Bolzenkopf am Bolzenschaft angeordnete Umfangsnut fließt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umfangsnut (21) von einer Kegelmantelfläche (22) begrenzt ist, die vom Kopf (11) des Einpreßbolzens (10) weg divergierend verläuft bis zu einem Ringbund (20) zur Zen­ trierung des Einpreßbolzens (10) in der vorgefertigten Bohrung (23) innerhalb des Werkstücks (19).