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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
selbststanzender Muttern. Einige Arten von selbststanzenden Muttern
sind im Stand der Technik bekannt, und ein Beispiel ist in der US-A-2,707,322
oder auch in der US-A-3,152,628 dargestellt. Diese Muttern haben eine
rechteckige Form (üblicherweise
als „universeller
Typ" bezeichnet),
und sie haben die grundlegendste Struktur, wie sie für die Verwendung
in großem
Maßstab
bei der Herstellung von Teilen von Automobilen ausgelegt ist.
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Die 7(a) und 7(b) der
beigefügten Zeichnungen
veranschaulichen die selbststanzende Mutter nach dem Stand der Technik,
bei welcher der Korpus 1 der Mutter in der Draufsicht eine
rechtekkige Form hat. Diese Mutter hat einen in etwa quadratischen
Führungsabschnitt 3,
der um eine zentrale Gewindebohrung 2 herum ausgebildet
ist, und dieser Abschnitt hat eine obere Fläche zum Durchstanzen einer
Metallplatte. Flansche 4 und 4 stehen seitwärts von
dem unteren Endbereich gegenüberliegender Seitenwände des
Führungsabschnitts 3 hervor.
Diese Flansche 4 dienen dazu, die Mutter in dem in die Metallplatte
oder durch die Metallplatte eingesetzten Zustand zu sichern und
um auch eine Schraube sicher in Position zu halten, die in die Gewindebohrung 2 eingeschraubt
ist. Ein Paar seitlicher Nuten 5 und 5, die voneinander
abgewandt sind, gehen von den entsprechenden Flanschen 4 und 4 aus
und verlaufen in Richtung der oberen Fläche des Führungsabschnitts 3.
Kantenbereiche eines gestanzten Loches, welche die Metallplatte 10 durchdringen,
werden verstemmt und in diese seitlichen Nuten 5 hineingepreßt. Schultern 6 und 6,
welche obere Enden der Nuten 5 definieren, sind einstückig mit
der Oberseite des Führungsabschnitts 3 hergestellt,
so daß sie
sich parallel zu den entgegengesetzten Seitenwänden desselben erstrecken.
Im Gebrauch wirkt der Führungsabschnitt
dieser Mutter, der auf einem Amboß oder dergleichen 7 gehalten
wird, mit einem Verstemmungsgesenk bzw. -stempel 8 zusammen,
um ein Loch in die Metallplatte 10 zu stanzen. Gleichzeitig mit
einer solchen Stanzbewegung drückt
ein Paar von Verstemmungsblättern 9 und 9 des
Gesenkwerkzeuges 8 die gegenüberliegenden Kantenbereiche des
gestanzten Loches in die Nuten, wie man in 7 erkennen
kann. Die Schultern 6 umgreifen damit hakenförmig und
sicher diese Kantenbereiche, um diesen selbststanzenden Mutterkorpus 1 in
dem durch die Metallplatte 10 hindurchgedrückten Zustand
zu fixieren.
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Im
allgemeinen ist der rechtwinklige Typ selbststanzender Muttern,
wie er in 7(a) dargestellt ist, unter
Verwendung eines länglichen
Rohmaterials zum Herstellen von Spiralfedern hergestellt worden,
wie es beispielsweise in der US-A-3,999,659 dargestellt ist. Vorzugsweise
wird dieses Material vorbearbeitet, so daß es einen profilierten Querschnitt
hat, der die Längsnuten
liefert, welche den seitlichen Nuten 5 und 5 in
jedem Führungsabschnitt 3 entsprechen.
Vor oder nach dem Abtrennen des länglichen Materials zu Stücken als
noch nicht fertiggestellte Muttern wird vorzugsweise ein grobes
Loch in jedem Teil hergestellt bzw. geöffnet, welches einem Gewindeherstellungsvor gang
ausgesetzt wird. Jedoch sind runde Ausgangsstäbe nicht unbedingt einfach
durch eine Matrize zu rollen oder zu ziehen, um ein solches profiliertes,
längliches
Material herzustellen. Demnach war die Herstellung der selbststanzenden
Muttern nach dem Stand der Technik wesentlich teurer als im Fall
der Herstellung gewöhnlicher Muttern.
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Unterschiedliche
Aspekte und Merkmale der Erfindung sind in den anhängenden
Ansprüchen
definiert. Merkmale der abhängigen
Ansprüche
können mit
Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
kombiniert werden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen einer
selbststanzenden Mutter bereit, welche einen Führungsabschnitt hat, der an einem
der gegenüberliegenden
Stirnflächen
ausgebildet ist und von diesem hervorsteht, um so eine Gewindebohrung
zu umfassen, die einen Korpus der Mutter durchdringt. Dieser Korpus
der selbststanzenden Mutter muß für sich als
ein Stanzstempel zum Stanzen eines Loches durch beispielsweise eine
Metallplatte in der Weise dienen, daß gegenüberliegende Bereiche einer
geschlossenen und in etwa rechtwinkligen Kante des Loches so verstemmt
werden können,
daß sie
sich in der Mutter verbeißen
und sie in Position halten. Ein solcher Befestigungsvorgang kann
augenblicklich und in einem automatisch zuschnappenden Vorgang stattfinden.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein neues Verfahren der Massenherstellung
des rechteckigen Typs selbststanzender Muttern in der Weise bereit, daß eine konventionelle
Mutterformeinrichtung verwendet werden kann, um preiswert die seitlichen
Nuten in gegenüberliegenden
Seitenwänden
eines Führungsabschnitts
jeder Mutter auszubilden. Das Verfahren der Erfindung weist den
Schritt auf, daß zuerst und
vorläufig
in eine geschlossene Form ein rohes Metallstück in Form eines Parallepipeds
hineingepreßt
wird, um einen Mutterrohling bereitzustellen, der an einem oberen
Abschnitt einen in etwa quadratischen Führungsabschnitt hat, der in
der Lage ist, eine Metallplatte zu durchstanzen, wobei der Mutterrohling
an einem Endabschnitt ein Paar von Flanschen hat, die sich seitwärts von
gegenüberliegenden
Seitenwänden
des Führungsabschnitts
aus erstrecken. Das Verfahren weist weiterhin die Schritte auf,
daß zum
zweiten der Mutterrohling geprägt
wird, um ein Paar von einander gegenüberliegenden Graten zu bilden,
die sich entlang von und einstückig
mit gegenüberliegenden
oberen Kanten des Führungsabschnitts
erstrecken, und zum dritten Einpressen des Mutterrohlings in eine
offene Form, so daß die Grate
seitlich und nach außen
gesenkgeschmiedet werden, um Schultern zu bilden, so daß eine seitliche Nut
in der Seitenwand und zwischen jeder Schulter und einem der Flansche,
die ihr gegenüberliegen,
gebildet wird. Das Verfahren der Erfindung weist weiterhin die Schritte
auf, daß zum
vierten eine grobe Bohrung axial durch den Führungsabschnitt herstellt wird und
schließlich
ein Innengewinde in der inneren Umfangsfläche der groben Bohrung geschnitten
bzw. ausgebildet wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung können
obere und untere runde Aussparungen oder Einsenkungen im Zentrum
des Mutterrohlings und gleichzeitig mit dem Schritt des Prägens des
Mutterrohlings ausgebildet werden. In solch einer Ausführungsform
kann der Prägungsschritt selbst
ebenso wie oder statt dessen der spätere Schritt des Bohrens der
Durchgangsbohrung in einem beträchtlichen
Maß erleichtert
werden. Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Teile durchgehend durch
dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind und in denen:
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1(a) ein vertikaler Querschnitt der in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendeten Vorrichtung ist, die einen
Mutterrohling von einem Rohmaterial abtrennt,
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1(b) eine vergrößerte perspektivische Ansicht
des Mutterrohlings ist,
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2(a) ein vertikaler Querschnitt der Vorrichtung
ist, die verwendet wird, um zunächst
den Mutterrohling zu pressen, um darin einen groben Führungsabschnitt
auszubilden,
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2(b) eine vergrößerte perspektivische Ansicht
des auf diese Weise vorab gepreßten
Mutterrohlings ist,
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3(a) ebenfalls eine vertikale Schnittansicht der
Vorrichtung ist, die verwendet wird, um weiterhin Grate in dem Führungsabschnitt
eines Mutterrohlings auszubilden,
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3(b) eine vergrößerte perspektivische Ansicht
des auf diese Weise bearbeiteten Mutterrohlings ist, der derartige
Grate hat,
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4(a) in ähnlicher
Weise eine vertikale Schnittansicht der Vorrichtung ist, die verwendet wird,
um im folgenden weiterhin Schultern und seitliche Nuten in dem Führungsabschnitt
des Mutterrohlings auszubilden,
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4(b) eine vergrößerte perspektivische Ansicht
des auf diese Weise bearbeiteten Mutterrohlings ist, der derartige
Schultern und Nuten hat,
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5(a) eine vertikale Schnittansicht der Vorrichtung
ist, die verwendet wird, um weiterhin eine grobe Bohrung auszubilden,
die danach mit einem Gewindewerkzeug bearbeitet wird, so daß sie ein
Innengewinde hat,
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5(b) eine vergrößerte perspektivische Ansicht
des auf diese Weise bearbeiteten Mutterrohlings ist, so daß er eine
Bohrung ohne Gewinde hat,
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6(a) eine Draufsicht auf eine selbststanzende
Nutmutter ist, die abschließend
mit einem Gewinde versehen und durch einen Vorgang fertiggestellt
ist, gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, wie sie in den vorangehenden Zeichnungen dargestellt
ist,
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6(b) eine Draufsicht von vorn auf die selbststanzende
Mutter ist,
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7(a) eine Draufsicht von vorn auf den rechtwinkligen,
selbststanzenden Muttertyp nach dem Stand der Technik ist, bevor
er an einer Metallplatte angebracht ist, und
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7(b) ebenfalls eine Draufsicht von vorn auf die
selbststanzende Mutter nach dem Stand der Technik ist, nachdem sie
an einer Metallplatte angebracht worden ist.
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Es
wird nun unter Bezug auf die beigefügten Figuren eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei die 1(a) bis 5(b) einen
Mutterrohling zeigen, der in einem üblichen und in weitem Umfang
verwendeten Mutterformer mit den aufeinanderfolgenden Schritten
für das
Herstellen einer selbststanzenden Mutter bearbeitet wird.
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Die 1(a) und 1(b) zeigen
den ersten Schritt des Herstellens eines rohen Mutterrohlings 12,
der mit der erforderlichen Länge
abgeschnitten ist, die einer selbststanzenden Mutter entspricht. Eine
Stahlstange 11 mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, aus welcher üblicherweise
eine Spiralfeder gebildet wird, wird in diesem Fall in einer Hülse angeordnet und
durch diese hindurch bewegt und dann trennt ein Messer 31 von
der Stange 11 den Rohling 12 mit dem Längenabschnitt
ab, der aus der Hülse
hervorsteht. Die Bezugszahl 32 bezeichnet ein Anschlagteil,
um einen Abstand bzw. eine Länge
entsprechend einem gegebenen Maß festzulegen.
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Die 2(a) und 2(b) zeigen
den zweiten Schritt eines vorläufigen
Gesenkschmiedens des rohen Mutterrohlings 12 in einer geschlossenen Form.
Ein Stempel 34 dieser Form hat diesen Rohling in ein Gesenk 33 gepreßt, um auf
diese Weise einen noch unfertigen Mutterrohling 13 herzustellen. Der
auf diese Weise gesenkgeschmiedete Mutterrohling 13 hat
einen groben Führungsabschnitt 14 und ein
Paar von Flanschen 16. Der Führungsabschnitt 14 hat
eine in etwa quadratische Stirnfläche, die sich zu Seitenwänden 15 fortsetzt,
wobei die Flansche 16 obere Flächen haben, die in einem Abstand
unterhalb dieses Führungsabschnitts
angeordnet sind. Ein unteres Teil 17 (in dem auf den Kopf
gestellten Zustand innerhalb der Form, die 2(a) zeigt)
dieses Mutterrohlings 13 einschließlich der einstückig ausgebildeten
Flansche 16 ist als Pyramidenstumpf mit quadratischer Grundfläche ausgebildet.
Eine solche pyramidenstumpfförmige
Konfiguration erleichtert den Schmiedevorgang und verbessert die
Maßhaltigkeit
des Rohlings 13. Die weitere Bezugszahl 35 kennzeichnet
einen Ausstoßstempel.
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3(a) und 3(b) zeigen
den nächsten Schritt
des weiteren Gesenkschmiedens des Mutterrohlings 13. Hier
wird ein Paar von Graten 20 ausgebildet, die mit den oberen
Kanten der beiden gegenüberliegenden
Seitenwände 15 des
Führungsabschnitts 14 einstückig sind
und von diesem hervorstehen. Im einzelnen wird der Mutterrohling 13,
der im vorangehenden Schritt hergestellt worden ist, innerhalb eines
weiteren Gesenks 36 von oben nach unten gewendet, bevor
ein Paar weiterer Stempel 37 und 38, die einander
gegenüberliegen,
den dazwischen erfaßten
Rohling pressen. Aussparungen 18 und 19 werden
auf diese Weise in der Oberseite des Führungsabschnitts 14 und
dem Boden 17 des Mutterrohlings zentral ausgebildet. Diese
Aussparungen bzw. Vertiefungen 18 und 19 sind
koaxial zueinander angeordnet, was den späteren Schritt des Bohrens eines
groben Lochs, welches später
mit Gewinde versehen wird, erleichtert. Die oberen Kanten der einander
gegenüberliegenden
Seitenwände 15 des Führungsabschnitts 14 werden
in die Hohlräume oder
Lücken 39 hineingepreßt, die
zwischen dem unteren Endabschnitt des Stempels 38 und dem
quadratischen äußeren Umfang
des Gesenks 36 definiert sind. Diese oberen Kanten, welche
in diese Lücken 39 hineingequetscht
werden, werden demnach so geformt, daß sie den Führungsabschnitt mit den parallelen
Graten 20 versehen.
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Die 4(a) und 4(b) zeigen
den nachfolgenden Schritt des Ausbildens von Schultern 21 und
seitlichen Nuten 22 in und entlang der Seitenwände 15 eines
Führungsabschnitts 14,
ebenfalls durch Gesenkschmieden. Im einzelnen wird der Mutterrohling 13,
der die beiden Grate 20 hat, wie sie soeben oben beschrieben
wurden, zunächst
in einem offenen Hohlraum 41 eines weiteren Gesenks 40 angeordnet.
Seitenwände
der Flansche 16 werden in diesem Hohlraum in Position gehalten,
während
der Führungsabschnitt 14 dieses
Rohlings an die Oberseite bzw. Decke 42 des Hohlraums 41 gedrückt wird. Dann
werden die Grate 20 seitlich in entgegengesetzten Richtungen
weggedrückt,
so daß sie
die Schultern 21 bilden, die mit den oberen Enden der Seitenwand
des Abschnitts 14 einstückig
und bündig hergestellt
werden. Jede seitliche Nut 22 erscheint demnach zwischen
der Schulter 21 und dem entsprechenden Flansch 16 parallel
zu der mittleren Höhe
jeder Seitenwand 15 unterhalb der Schulter 21.
Der Mutterrohling 13, der auf diese Weise halbfertig ist, kann
nunmehr fertiggestellt werden, um eine vollständige, selbststanzende Mutter
bereitzustellen.
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Die
Bezugszahl 44 bezeichnet einen weiteren Ausstoßstempel.
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5(a) und 5(b) zeigen
den vorletzten Schritt des Bohrens einer groben Bohrung 23 in
und durch den Mutterrohling 13, wie er aus dem Preßschritt,
der in den 4(a) und 4(b) gezeigt
ist, hervorgeht. Dieser Rohling wird in einem weiteren Gesenk 45 angeordnet,
so daß ein
Stoßstempel 47 mit
einem Amboß 48 zusammenwirkt,
um eine axiale Bohrung 23 ohne Gewinde zu bilden.
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6(a) und 6(b) zeigen
eine fertige, selbststanzende Mutter 25 mit einem Innengewinde 24,
das in und entlang des inneren Umfangs der Bohrung 23 geformt
ist, die in den vorherigen in den 5(a) und 5(b) gezeigten Schritten ausgebildet wurde. Es
kann eine beliebige Gewindeformungs- bzw. -schneidmaschine verwendet
werden, um die axiale Bohrung mit einem Gewinde zu versehen.
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Aufgrund
der wiederholten Preßschritte,
die mit dem Rohling einer Mutter 25 durchgeführt werden,
hat der sogenannte Effekt des „Bearbeitungshärtens" stattgefunden. Ein
solcher gehärteter
Führungsabschnitt 14 ist
wahrscheinlich fest genug geworden, um eine gewöhnliche Metallplatte 10 zu durchstanzen.
Die Platte kann möglicherweise
aus einem Metall viel höherer
Zähigkeit
bestehen, wie zum Beispiel einem rostfreien Stahl oder einem hoch zugfesten
Stahl. In diesem Fall kann der Führungsabschnitt 14 verstärkt werden,
indem die selbststanzende Mutter 25 insgesamt einer geeigneten
Härtungsbehandlung,
wie zum Beispiel dem Kohlenstoffsinterprozeß, ausgesetzt wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung können die
selbststanzenden Muttern vom rechtwinkligen Typ unter Verwendung
eines gewöhnlichen
Mutternformers in großem
Maßstab
und mit niedrigeren Kosten hergestellt werden, ohne daß ein Walz-
oder Ziehvorgang benötigt
wird.