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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen eines Befestigungselements
an einer oder mehreren plastisch verformbaren Tafeln gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, der den Stand der Technik der US-A-4,610,072 widerspiegelt.
Dabei kann das Befestigungselement dauerhaft an einer Vielzahl von
Tafeln befestigt werden, die mit einander zugewandten Flächen gehalten
werden und das Befestigungselement kann dann dazu verwendet werden, ein
Bauelement am Tafelzusammenbau zu halten. Das Verfahren dieser Erfindung
ist insbesondere für Massenproduktionsanwendungen,
wie beispielsweise Kraftfahrzeuganwendungen, ausgelegt, die einen engen
Kontakt zwischen den Tafeln erfordern, welche Stahlplatten mit relativ
großer
Dicke sein können. Das
Befestigungselement kann selbststanzend und zur Bildung einer Clinchverbindung
ausgeführt
sein.
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Selbstbefestigende
Befestigungselemente werden derzeit von den Kraftfahrzeug- und Geräteindustrien
umfassend bei Anwendungen in der Massenproduktion verwendet, um
beispielsweise ein Bauelement dauerhaft an einer Tafel zu befestigen, wie
beispielsweise eine Metallklammer, ein Rahmenelement oder eine Karosserietafel.
Die US-Patente Nr. 2,707,322 und 3,648,747 offenbaren Stanzmuttern,
die von der Kraftfahrzeugindustrie etwa angenommen worden sind,
wobei die Stanzmutter in einer Matrizenpresse dauerhaft an einer
Metalltafel befestigt wird. Die Presse kann auch dazu verwendet
werden, die Metalltafel in eine konturierte Form zu bringen. Mit
jedem Schlag der Presse wird eine Stanzmutter dauerhaft in der Metalltafel
angebracht, wobei der Führungsabschnitt der
Stanzmutter einen Butzen aus der Tafel stanzt und die Tafel dann
in Nuten hinein verformt wird, die in dem Körperabschnitt der Mutter vorgesehen
sind. Die US-Patente Nr. 4,555,838 und 4,610,072 offenbaren verbesserte
Befestigungssysteme zum dauerhaften Anbringen von männlichen
und weiblichen Befestigungselementen in einer Tafel in Massenproduktionsanwendungen. Ein
Befestigungselement bei derartigen Befestigungssystemen weist einen
rohrförmigen
oder ringförmigen
Zylinderabschnitt auf, der während
der Anbringung mit der Tafel vernietet wird. Der rohrförmige Zylinderabschnitt
kann dazu verwendet werden, einen Butzen aus der Tafel zu stanzen,
der in dem rohrförmigen
Zylinderabschnitt aufgenommen wird, wie in dem US-Patent Nr. 4,555,838
offenbart ist, oder es kann ein Lochwerkzeug verwendet werden, um
die Tafel vorzustanzen oder gleichzeitig zu stanzen, wie beispielsweise
in den US-Patenten
Nr. 4,711,021, 4,831,698 und 4,713,872 offenbart ist. In den letzten Jahren
hat zum Beispiel die Kraftfahrzeugindustrie das Gewicht der Fahrzeuge
wesentlich verringert, um den Kraftstoffwirkungsgrad zu verbessern.
Die Dicke der Metalltafeln und -platten, die von dieser Industrie
verwendet werden, ist ebenfalls verringert worden. Diese Befestigungssysteme
waren unter anderem dazu ausgelegt, ein Befestigungselement an dünneren Tafeln
zu befestigen, einschließlich
Stahltafeln mit einer Dicke von ungefähr 0,75 mm (0,030 Inch).
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Es
besteht jedoch Bedarf an einem Befestigungssystem für Tafeln
mit größerer Dicke
und für Befestigungssysteme
mit verbessertem Drehmomentwiderstand. Das in der oben erwähnten, ebenfalls
anhängigen
Anmeldung offenbarte Befestigungssystem kann mit einem breiteren
Bereich von Tafeldicken verwendet werden, einschließlich Stahltafeln
mit einer Dicke im Bereich von 0,75 mm bis 4 mm.
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Es
besteht auch Bedarf an einem Befestigungssystem, durch das eine
Vielzahl von mit ihren Flächen
einander zugewandten Tafeln befestigt wird, welcher nicht von den
in den oben erwähnten
Patenten offenbarten Befestigungssystemen abgedeckt wird. Derzeit
werden Stahltafelzusammenbauten typischerweise durch Punktschweißen befestigt.
Ein Schweiß-Befestigungselement
wird an einer der Tafeln befestigt, wodurch ein Befestigungselement-
und Tafelzusammenbau gebildet wird. Beispielsweise kann das Achsgehäuse eines
Kraftfahrzeuges an einem U-förmigen
Rahmenzusammenbau befestigt werden, der zwei ineinander gesetzte
Stahltafeln umfasst, die miteinander punktverschweißt sind.
Dort, wo die Befestigungselemente den Achszusammenbau am Rahmen
befestigen sollen, sind in den Tafeln Löcher ausgebildet, und die Befestigungselemente werden
an die innere Tafel in Ausrichtung mit den Löchern geschweißt. Der
Rahmenzusammenbau kann durch Eintauchen in Wachs beschichtet werden,
um Korrosion zu vermindern. Das flüssige Wachs wird jedoch zwischen
die Tafeln gezogen, da die Tafeln nicht in einem engen Kontakt stehen.
Wenn Schrauben in die Schweißmuttern
geschraubt werden, die an einer der Tafeln befestigt sind, werden
die Tafeln zusammengepreßt
und das Wachs zwischen den Tafeln herausgedrückt. Da das Wachs jedoch viskos
ist, wird es langsam herausgedrückt.
Die Schrauben müssen
mehrmals festgezogen werden, um eine feste Verbindung sicherzustellen.
Ferner können
die geschweißten
Befestigungselemente unter hohen Drehmomentbelastungen auch versagen.
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Das
Verfahren dieser Erfindung kann dazu verwendet werden, eine Vielzahl
von mit ihren Flächen
einander zugewandten Tafeln eng zusammenpassend derart zu befestigen,
daß Wachs
beispielsweise nicht zwischen die Tafeln gezogen wird und das Befestigungselement
für einen
verbesserten Drehmomentwiderstand sorgt. Da das Befestigungselement
selbst stanzend ausgeführt
ist, kann es in Massenproduktionsanwendungen in einer Matrizenpresse
verwendet werden. Das Befestigungselement gemäß der Erfindung kann auch dazu
verwendet werden, zwei oder mehr Tafeln in einer herkömmlichen
Matrizenpresse miteinander zu verbinden, und sorgt für einen
verbesserten Herauszieh- und Durchdrückwiderstand. Somit bietet
der erfindungsgemäße Befestigungselement-
und Tafelzusammenbau wichtige Vorteile gegenüber dem Stand der Technik und befriedigt
den Bedarf, der durch die gegenwärtigen Befestigungselementzusammenbauten
nicht abgedeckt wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den Merkmalen
von Anspruch 1 vorgesehen. Das Befestigungselement umfasst somit
einen Zylinderabschnitt, vorzugsweise einen rohrförmigen Abschnitt, der
dazu verwendet werden kann, eine Öffnung in die erste Tafel zu
stanzen, wie nachfolgend beschrieben ist. Das Befestigungselement
umfasst ferner einen Flanschabschnitt, der sich radial vom Zylinderabschnitt
weg im Allgemeinen senkrecht zum Zylinderabschnitt erstreckt, und
einen Befestigungsabschnitt, der dem Zylinderabschnitt im Allgemeinen
gegenüberliegt.
Das Befestigungselement ist ein weibliches oder ein mutterartiges
Befestigungselement und kann eine Gewindebohrung, die koaxial mit
dem Zylinderabschnitt ausgerichtet ist, oder eine glatte Bohrung
zur Aufnahme einer Selbstschneide- oder Gewindewälz-Schraube oder -Bolzens aufweisen. Der Flanschabschnitt
umfasst benachbart dem Zylinderabschnitt eine Nut, die den Zylinderabschnitt
umgibt, um eine mechanische Verriegelung zwischen dem Befestigungselement
und der ersten Tafel zu schaffen.
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Der
Befestigungselement- und Tafelzusammenbau gemäß der Erfindung umfasst ferner
eine erste Tafel mit einer den Zylinderabschnitt des Befes tigungselementes
aufnehmenden Öffnung.
Die erste Tafel liegt am Flanschabschnitt des Befestigungselementes
an und ist in die Nut des Flanschabschnittes hinein verformt, um
das Befestigungselement an der ersten Tafel festzuhalten. Bei der
am meisten bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Außenfläche des
Zylinderabschnittes eine radiale ringförmige Rippe, die vom freien
Ende des Zylinderabschnitts beabstandet ist und an der ersten Tafel
anliegt, wodurch die erste Tafel in der ringförmigen Nut im Flanschabschnitt
gefangen ist. Wie nachstehend beschrieben wird, wird die ringförmige Rippe
vorzugsweise aus dem Zylinderabschnitt geformt, wenn das Befestigungselement
an der ersten Tafel fixiert wird.
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Der
Zusammenbau aus Befestigungselement und Tafel umfasst ferner eine
zweite Tafel mit einer Öffnung,
die den Zylinderabschnitt durch diese hindurch aufnimmt, wobei das
freie Ende des Zylinderabschnittes radial nach außen über die
zweite Tafel verformt wird, wodurch die Tafeln mit einander zugewandten
Flächen
dauerhaft aneinander befestigt werden, und wobei der Befestigungsabschnitt
zur Befestigung eines anderen Elements an dem Tafelzusammenbau von
der ersten Tafel absteht, wie oben beschrieben ist. Bei der bevorzugtesten
Ausführungsform
umfasst die erste Tafel eine Ringnut oder -ausnehmung, die den Zylinderabschnitt
umgibt und in die erste Tafel geformt wird, wenn die Tafel in die Ringnut
des Flanschabschnittes des Befestigungselementes verformt wird.
Die zweite und die weiteren Tafeln werden dann in die Ringausnehmung
in der ersten Tafel verformt, wodurch ein enger Kontakt zwischen
einander zugewandten Flächen
der Tafeln gebildet wird, die durch das Befestigungselement gesichert
sind. Das freie Ende des Zylinderabschnittes wird bevorzugt radial
nach außen
in eine bogenförmige
Hakenform über
einen Rand der zweiten Tafel, der die zweite Tafelöffnung umgibt,
verformt, und die zweite Tafel wird radial einwärts an den Zylinderabschnitt
verformt, wodurch eine sehr sichere mechanische Verriegelung zwischen
dem Befestigungselement und der zweiten Tafel gebildet wird.
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Bei
dem bevorzugten Verfahren zum Befestigen einer Vielzahl von mit
ihren Flächen
einander zugewandten Tafeln mit einem Befestigungselement gemäß der Erfindung
wird ein Befestigungselement einer ersten Tafel gegenüberliegend
angeordnet, wobei das freie Ende des Zylinderabschnittes der ersten Tafel
zugewandt ist. Dann wird bei dem Verfahren das freie Ende des Zylinderabschnittes
des Befestigungselementes gegen die erste Tafel getrieben, eine Öffnung in
die erste Tafel gestanzt, dann der Zylinderabschnitt des Befestigungselementes
durch die Öffnung
in der ersten Tafel getrieben und das Befestigungselement an der
ersten Tafel gesichert. Das Verfahren umfasst ferner die Ausbildung
einer Öffnung
in einer zweiten Tafel, die derart ausgeführt ist, daß sie den Zylinderabschnitt
des Befestigungselementes aufnimmt, dann die Positionierung der
zweiten Tafel an der ersten Tafel mit einander zugewandten Flächen, wobei
sich der Zylinderabschnitt des Befestigungselementes im wesentlichen
durch die Öffnung
der zweiten Tafel hindurch erstreckt, und schließlich die radial nach außen gerichtete
Verformung des Zylinderabschnitts des Befestigungselementes, um
die zweite Tafel fest an die erste Tafel zu nieten und das Befestigungselement
mechanisch am Tafelzusammenbau zu befestigen, wobei das Befestigungselement
von der ersten Tafel absteht, um weitere Elemente am Tafelzusammenbau
zu befestigen. Es können
zwei oder mehr Tafeln durch das Verfahren gemäß der Erfindung an der ersten
Tafel befestigt werden.
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Bei
vielen Anwendungen wird es bevorzugt, das Befestigungselement an
der ersten Tafel vor Aufnahme und Befestigung der zweiten und weiterer
Tafeln sicher festzuhalten. Bei einer Anwendung in der Massenproduktion beispielsweise
kann das Befestigungselement an der ersten Tafel an einer Stelle
befestigt werden, beispielsweise dort, wo die erste Tafel in eine
konfigurierte Form gebracht wird. Der Zusammenbau aus Befestigungselement
und erster Tafel wird dann zu einer zweiten Station transportiert,
bei welcher der Zusammenbau aus Befestigungselement und erster Tafel
an einer zweiten Tafel befestigt wird. Bei Anwendungen in der Massenproduktion kann
der Zusammenbau aus Befestigungselement und erster Tafel zusammen
mit anderen Zusammenbauten in einen Behälter geladen werden. Das Befestigungselement
kann sich von der ersten Tafel lösen, sofern
das Befestigungselement nicht sicher an der ersten Tafel festgehalten
wird. Ferner kann, wie vorstehend beschrieben, das Befestigungselement Drehmomentbelastungen
im Tafelzusammenbau ausgesetzt sein, so daß das Befestigungselement bei
derartigen Anwendungen mit Verdrehsicherungsmitteln versehen sein
muß. Somit
umfasst das Befestigungselement, wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise
eine den Zylinderabschnitt umgebende, ringförmige Nut im Flanschabschnitt
benachbart dem Zylinderabschnitt. Bei der am meisten bevorzugten Ausführungsform
ist die Nut etwa V-förmig
und erstreckt sich radial nach innen in Richtung des Zylinderabschnittes.
Die Nut umfasst eine Vielzahl von radialen Rippen, welche die V-förmige Nut
im Allgemeinen überbrücken. Bei
der Befestigung an einer Tafel wird dann die erste Tafel benachbart
der Tafelöffnung in
die ringförmige
Nut im Flanschabschnitt hinein verformt, wodurch eine mechanische
Verriegelung zwischen der ersten Tafel und dem Befestigungselement gebildet
wird, wobei die Rippen eine Drehung des Befestigungselementes im
Tafelzusammenbau verhindern. Ferner wird vorzugsweise eine ringförmige Ausnehmung
in die ersten Tafel geformt, wenn die Tafel in die ringförmige Nut
im Zylinderabschnitt hinein verformt wird, und die zweite Tafel
in die ringförmige
Ausnehmung in der ersten Tafel hinein verformt, wodurch die Tafeln
mit einander zugewandten Flächen
eng beieinander liegen und der Eintritt von Fremdmaterial zwischen
die Tafeln, einschließlich der
Wachsbeschichtung, die auf den Tafelzusammenbau aufgebracht werden
kann, verhindert wird.
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Bei
einem bevorzugten Verfahren dieser Erfindung wird die zweite Tafel
in dem Zusammenbauprozess bevorzugt dann verformt, wenn die Öffnung in
der zweiten Tafel geformt wird, indem eine allgemein konische oder
kegelstumpfförmige
Lippe geformt wird, die die Öffnung
in der zweiten Tafel umgibt und einen freien kreisförmigen Rand
besitzt, der von der Ebene der zweiten Tafel beabstandet ist. Bei
dem Verfahren wird dann die zweite Tafel an der ersten Tafel so
angeordnet, dass die kegelstumpfförmige Lippe an der ersten Tafel
anliegt. Anschließend
wird bei dem Verfahren die konische Lippe radial einwärts an den
Zylinderabschnitt des Befestigungselementes abgeflacht, wenn das
freie Ende des Zylinderabschnittes radial nach außen verformt
wird, um den Tafelzusammenbau dauerhaft zu sichern. Wenn zusätzliche
Tafeln über
der zweiten Tafel befestigt werden, werden die zusätzlichen
Tafeln bevorzugt so verformt, dass eine kegelstumpfförmige Lippe
vorgesehen wird, die die Tafelöffnung
umgibt, wie beschrieben ist.
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Wie
angemerkt wurde, umfasst der Zylinderabschnitt des Befestigungselementes
einen ersten Abschnitt mit einem Durchmesser benachbart dem freien
Ende des Zylinderabschnittes, der kleiner als ein zweiter Abschnitt
mit größerem Durchmesser
benachbart dem Flanschabschnitt ist, wodurch eine radiale Schulter
an der Verbindungsstelle zwischen den ersten und zweiten Abschnitten
definiert wird. Die Verdrehsicherungsrippen können sich von der Nut in den
zweiten Abschnitt mit größerem Durchmesser
erstrecken, wodurch ein verbesserter Drehmomentwider stand für den Befestigungselement- und
Tafelzusammenbau geschaffen wird. Im Gebrauch wird dann der Zylinderabschnitt
durch die Tafelöffnung
getrieben, um den zweiten Abschnitt mit größerem Durchmesser des Zylinderabschnittes
in der Tafelöffnung
aufzunehmen. Wenn die Tafelöffnung
durch den Zylinderabschnitt gestanzt wird, umfasst der Zylinderabschnitt
vorzugsweise einen äußeren Rand,
der eine Öffnung
in die Tafel stanzt, die einen Durchmesser aufweist, der etwa dem
ersten Abschnitt mit kleinerem Durchmesser des Zylinderabschnittes
entspricht. Wenn die Tafel vorgestanzt wird, ist der Durchmesser
der Tafelöffnung
vorzugsweise kleiner als der Durchmesser des zweiten, größeren Abschnittes
des Zylinderabschnittes. Die radiale Schulter wird dann radial nach
außen
verformt, wodurch eine radiale Rippe gegen die erste Tafel geformt
wird und die erste Tafel in der Nut oder Ausnehmung im Flanschabschnitt
gefangen ist. Somit wird das Befestigungselement vor Aufnahme der
zweiten Tafel sicher an der ersten Tafel gehalten, was bei Massenproduktionsanwendungen
aus den oben dargelegten Gründen
erwünscht
ist.
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Das
Verfahren dieser Erfindung und der resultierende Befestigungselement-
und Tafelzusammenbau wird aus der nachfolgenden Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsformen,
der beigefügten
Ansprüche
sowie den Zeichnungen besser verständlich, deren Kurzbeschreibung
nachstehend angegeben ist.
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1 ist
eine perspektivische Stirnansicht eines verbesserten weiblichen
Befestigungselementes, das in dem Befestigungselement- und Tafelzusammenbau
und dem Verfahren dieser Erfindung verwendet werden kann;
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2 ist
eine teilgeschnittene Seitenansicht des weiblichen Befestigungselementes
von 1;
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3 ist
eine teilgeschnittene Seitenansicht des Befestigungselementes von 1 und 2 bei der
Anbringung des Befestigungselements in einer ersten Tafel in einer
Matrizenpresse;
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4 ist
eine teilgeschnittene Seitenansicht des Zusammenbaus aus Befestigungselement
und erster Tafel in einer Matrizenpresse ähnlich 3 nach dem
Anbringen des Befestigungselementes in einer ersten Tafel;
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5 ist
eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Matrizenpressenaufbaues,
der dazu verwendet werden kann, die zweite Tafel zu formen;
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6 ist
eine vergrößerte, teilgeschnittene Seitenansicht
der Matrizenpresse von 5 im Anschluß an das Stanzen und Formen
der zweiten Tafel;
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7 ist
eine geschnittene Seitenteilansicht der in der zweiten Tafel gebildeten Öffnung;
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8 ist
eine teilgeschnittene Explosionsseitenansicht des Zusammenbaues
aus erster Tafel und Befestigungselement von 4 in einem
Matrizenaufbau zum Befestigen einer zweiten Tafel, die entsprechend
der 5 und 6 gebildet wird;
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9 ist
eine teilgeschnittene Seitenansicht ähnlich 8 im Anschluß an das
Anbringen des Befestigungselementes an der zweiten Tafel;
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10 ist
eine Seitenansicht einer typischen Anbringung des Zusammenbaus aus
Befestigungselement und Tafel gemäß der Erfindung während der Befestigung
eines weiteren Elementes;
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11 ist
eine vergrößerte, teilgeschnittene Seitenansicht
des Befestigungselement- und Tafelzusammenbaues von 10;
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12 ist
eine teilgeschnittene Seitenansicht ähnlich 6, die das
Stanzen und Formen einer Mehrzahl ineinander gesetzter Tafeln veranschaulicht;
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13 ist
eine vergrößerte Ansicht
der geformten Öffnung
in den Tafeln von 12;
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14 ist
eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Befestigungselement- und
Tafelzusammenbaues, wobei die entsprechend 12 und 13 gebildeten
Tafeln am Zusammenbau aus Befestigungselement und erster Tafel befestigt
sind; und
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15 ist
eine Darstellung ähnlich 2 in der
rechten Hälfte,
zeigt aber eine alternative Ausführung
der Verdrehsicherungsmittel in der linken Hälfte in Form von gerändelten
Keilnuten oder axialen Rippen.
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Die 1 und 2 veranschaulichen
eine bevorzugte Ausführungsform
eines Befestigungselementes 20, das im Befestigungselement-
und Tafelzusammenbau und beim Anbringungsverfahren gemäß der Erfindung
verwendet werden kann, in Form eines weiblichen Befestigungselementes.
Das Befestigungselement 20 umfasst einen Zylinderabschnitt 22,
der vorzugsweise ringförmig
oder rohrförmig
ist, einen radialen Flanschabschnitt 24 be nachbart dem Zylinderabschnitt 22,
der sich etwa rechtwinklig zum Zylinderabschnitt erstreckt, und
einen Befestigungsabschnitt 26 etwa gegenüberliegend
dem Zylinderabschnitt 22. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
ist das freie Ende 28 des Zylinderabschnittes selbststanzend,
was bei vielen Massenproduktionsanwendungen besonders vorteilhaft
ist. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist der radiale Außenrand 30 des
freien Endes 28 des Zylinderabschnittes 22 relativ
scharf, wie am besten in 2 gezeigt ist, um einen Butzen
aus der Tafel zu stanzen, der einen Innendurchmesser aufweist, der
etwa gleich dem Außendurchmesser 32 des
freien Endes des Zylinderabschnittes ist, wie nachstehend bezüglich des
Verfahrens der vorliegenden Erfindung beschrieben ist. Ferner ist
der Außendurchmesser
des Zylinderabschnittes bei 32 benachbart dem freien Ende 28 kleiner
als der Außendurchmesser
bei 34 benachbart dem Flanschabschnitt 24, wodurch
eine radiale Schulter 36 definiert wird, wie am besten
in 1 gezeigt ist. Wenn der Zylinderabschnitt in die Öffnung getrieben
wird, die vom Zylinderabschnitt 32 mit kleinerem Durchmesser
gestanzt wurde, sorgt der Abschnitt 34 mit größerem Durchmesser
somit für
einen Preßsitz
mit dem Loch in der ersten Tafel, wie nachfolgend beschrieben ist.
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Der
Flanschabschnitt 24 umfasst eine äußere ringförmige Tafelanlagefläche 38 und
eine ringförmige
Nut 40 benachbart dem Zylinderabschnitt 22, die
den Zylinderabschnitt umgibt. Wie am besten in 2 gezeigt,
ist die Nut 40 V-förmig,
wobei sie eine Bodenwand, die sich radial in die Anlagefläche 38 des
Flanschabschnittes in Richtung des Zylinderabschnittes erstreckt,
und eine innere Wand aufweist, die mit der Außenfläche 34 des Zylinderabschnittes zusammenfällt. Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
umfasst die Nut eine Vielzahl von beabstandeten radialen Rippen 42,
die sich von der Nut in die Fläche 34 des
Zylinderabschnittes mit größe rem Durchmesser
erstrecken, wodurch ein ausgezeichneter Drehmomentwiderstand des
Befestigungselementes im Tafelzusammenbau geschaffen wird.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist die offenbarte Ausführungsform des Befestigungselementes 20 ein
weibliches Befestigungselement mit einer ein Innengewinde aufweisenden
Bohrung 44, die vorzugsweise koaxial mit der Innenfläche 46 des
Zylinderabschnittes ausgerichtet ist. Wenn das weibliche Befestigungselement
mit einer Selbstschneide- oder Gewindewälz- Schraube oder mit derartigen
Bolzen verwendet wird, ist die Bohrung 44 nicht mit einem Gewinde
versehen. Bei der offenbarten Ausführungsform umfasst der weibliche
Befestigungsabschnitt 26 einen rohrförmigen Abschnitt 48 und
eine Dichtungskappe oder einen Dichtbutzen 50, der in einem
Schlitz 52 im freien Ende 54 des rohrförmigen Abschnittes 48 gehalten
wird, wobei das freie Ende 54 über die Kappe 52 verformt
oder geprägt
wird, wie in 2 gezeigt. Eine Dichtungskappe 50 ist
in Anwendungen vorgesehen, in denen Fremdmaterial aus dem Befestigungselementzusammenbau
herausgehalten werden muß,
wie beispielsweise in Kraftfahrzeuganwendungen, in denen der Tafel-
und Befestigungselementzusammenbau beschichtet oder der Befestigungselementzusammenbau Öl, Schmutz
und Straßenverunreinigungen
ausgesetzt ist.
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Die 3 und 4 veranschaulichen
die Anbringung des Befestigungselementes 20 in einer ersten
Tafel 58. Bei einer typischen Anwendung besteht die Tafel 58 aus
Stahl, wie beispielsweise kohlenstoffarmer 1010 Stahl oder hochfester,
niedriglegierter Stahl (HSLA). Das Befestigungselement 20 wird
aus einem härteren
Stahl gebildet, so daß der Zylinderabschnitt 22 die
Stahltafel 58 stanzt. Ein geeignetes Material für das Befestigungselement
ist ein 35-Kohlenstoffstahl mit Bor, wie beispielsweise 10B35 oder
35B2, wobei die Mutter entsprechend Klasse 10 wärmebehandelt
sein kann. Das Befestigungselement 20 kann in einer Matrizenpresse
angebracht werden. Die Tafel 58 kann durch eine herkömmliche
Abstreifplatte (nicht gezeigt) vorbelastet sein. Bei der in 3 und 4 gezeigten
Anbringung wird das Befestigungselement 20 in einem Befestigungselement-Montagekopf
in der oberen Grundplatte einer Matrizenpresse (nicht gezeigt) aufgenommen,
der einen sich hin- und herbewegenden Stempel 60 aufweist,
welcher an der getriebenen Fläche 56 des
Flanschabschnittes 24 anliegt. Ein weiblicher Matrizenteil
oder eine Matrize 62 ist im Aufbau der unteren Grundplatte
(nicht gezeigt) angeordnet, wobei das freie Ende 28 des
Zylinderabschnittes 22 vom Stempel 60 gegen die
erste Tafel 58 getrieben wird, wie durch Pfeile 64 gezeigt.
Die Matrize 62 umfasst eine Bohrung 66, die den
Tafelbutzen aufnimmt, und eine ringförmige Schlaglippe 68,
welche die Tafel in die Nut 40 hinein verformt, wie nachstehend
anhand von 4 beschrieben. Die Matrize 62 umfasst ferner
benachbart der Bohrung 66 einen relativ scharfen Stanzrand 70,
der mit dem Stanzrand 30 des Zylinderabschnittes 22 zusammenwirkt,
um einen Butzen aus der Tafel zu stanzen, wie im folgenden beschrieben
wird.
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Bei
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird das Befestigungselement 20 zuerst
durch den Montagekopf so angeordnet, daß das freie Ende 28 des
Zylinderabschnittes 22 der Tafel 58 gegenüberliegend
koaxial mit der Bohrung 66 der Matrize 62 ausgerichtet
angeordnet ist, wie in 3 gezeigt. Anschließend wird
der Stempel 60 betätigt,
um das freie Ende 28 des Zylinderabschnittes 22 gegen
die Tafel zu treiben. Der relativ scharfe Schneide- oder Stanzrand 30 des
Zylinderabschnittes 22 wirkt mit dem relativ scharfen Schneide-
oder Stanzrand 70 der Matrize zusammen, um einen Butzen 72 aus
der Tafel zu stanzen, wie in 4 gezeigt.
Eine V- förmige Schlaglippe 68 verformt
anschließend
den Tafelabschnitt 74 in die V-förmige Nut 40 im Flanschabschnitt 24 hinein.
Die äußere ringförmige Anlagefläche 38 wird
gegen die erste Tafel 58 getrieben, wie in 4 gezeigt.
Bei der am meisten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens der
vorliegenden Erfindung verformt der Schneiderand 70 der
Matrize gleichzeitig eine ringförmige
Rippe 76 radial nach außen, und zwar von der radialen
Schulter 36 des in 1 bis 3 gezeigten
Zylinderabschnitts. Die ringförmige
radiale Rippe 76 wird gegen den verformten Abschnitt 74 der
ersten Tafel getrieben, wodurch die Tafel in der Nut 40 gefangen
und eine mechanische Verriegelung zwischen der ersten Tafel 58 und dem
Befestigungselement 20 gebildet wird. Die Schlaglippe 68 der
Matrize 62 verformt weiter eine flache V-förmige ringförmige Ausnehmung 78 in
der ersten Tafel, welche die zweite Tafel aufnimmt, wie nachstehend
beschrieben. Des weiteren wird der Abschnitt 34 mit vergrößertem Durchmesser
des Zylinderabschnittes durch die gestanzte Tafelöffnung getrieben,
wodurch ein Preßsitz
geschaffen und die Herausziehfestigkeit des Befestigungselementes
aus dem Zusammenbau der ersten Tafel weiter verbessert wird.
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Wie
vorstehend beschrieben, wird insbesondere bei Massenproduktionsanwendungen
vorzugsweise das Befestigungselement vor der Aufnahme der zweiten
Tafel sicher an der ersten Tafel gehalten, wie nachstehend beschrieben.
Bei einer typischen Massenproduktionsanwendung kann das Befestigungselement 20 an
der ersten Tafel 58 an einer Station und die zweite Tafel
am Zusammenbau an einer nachfolgenden Station befestigt werden.
Der Zusammenbau aus erster Tafel und Befestigungselement kann z.B.
in Behälter
geladen werden, wodurch der Zusammenbau Herauszieh- und Schwingungskräften ausgesetzt
wird. Wie vorstehend beschreiben, sorgt der Zusammenbau aus Befestigungselement und
Tafel gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise für
einen engen zusammenpassenden Kontakt zwischen den Tafeln. Das Befestigungselement
kann während
der Befestigung eines weiteren Elementes am Tafelzusammenbau einem
beträchtlichen
Drehmoment ausgesetzt sein, wie nachstehend beschrieben. Somit ist
der Zusammenbau aus Befestigungselement und erster Tafel vorzugsweise
mechanisch verriegelt, um für
eine sichere Anbringung vor der Aufnahme der zweiten Tafel zu sorgen.
Bei einer typischen Anwendung ist die Herausziehfestigkeit des Befestigungselementes 20 in
der ersten Tafel, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildet wird,
8 kN oder größer. Des
weiteren werden die radialen Rippen 42 in den Tafelabschnitt 74 getrieben,
wenn der Abschnitt 34 des Zylinderabschnittes mit vergrößertem Durchmesser
in die Tafelöffnung
getrieben wird, wodurch für
den Tafelzusammenbau ein ausgezeichneter Drehmomentwiderstand geschaffen
wird. Der Zusammenbau aus erster Tafel 58 und Befestigungselement
ist nunmehr zur Aufnahme der zweiten Tafel bereit, wie nachstehend beschrieben.
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Die
zweite Tafel 80 wird zur Aufnahme des Zylinderabschnittes 22 vorgestanzt
und vorzugsweise benachbart der Öffnung
verformt, um eine die Öffnung
umgebende konische Lippe zu bilden, die durch die in den 5 und 6 gezeigte
Vorrichtung gebildet werden kann. Die obere Matrizenplatte 82 ist durch
herkömmliche
Mittel an der oberen Grundplatte 84 der Matrizenpresse
befestigt. Die untere Matrizenplatte 86 umfasst ein Matrizenteil
oder eine Matrize 88. Ein Stempel 90 ist über eine
Platte oder Klammer 91 an der oberen Grundplatte befestigt.
Die obere Matrizenplatte umfasst eine Bohrung 92, die den Stempel
aufnimmt. Ein ringförmiger
federnder Stoßfänger bzw.
Puffer oder eine ringförmige
federnde Hülse 94 ist
in einer Bohrung 92 in einer Gegenbohrung gehalten. Die
Matrize 88 umfasst eine zentrale Bohrung 96, die
den Stempel 90 aufnimmt, und eine Matrizenvertiefung 98,
welche die Tafel formt, wie nachstehend beschrieben. Die obere Grundplatte
ist durch Schraubenfedern 100 federvorgespannt, die im
Normalzustand die obere Matrizenplatte 82 von der Grundplatte 84 trennen.
Wenn die obere Grundplatte 84 durch die Matrizenpresse
abgesenkt wird, stanzt der Stempel 90 einen Butzen 102 aus
der Tafel, wie in 6 gezeigt. Eine fortgesetzte
Abwärtsbewegung
der oberen Grundplatte 84 drückt die Feder 100 zusammen,
wodurch die federnde Kunststoffhülse 94 gegen
die Oberfläche
der die gestanzte Öffnung
umgebenden Tafel getrieben und die Tafel zu einer im Allgemeinen
konischen Lippe 104 verformt wird, wie am besten in 6 und 7 gezeigt.
Die konische Lippe 104 erstreckt sich von der Ebene der
Tafel 80 weg und umfasst eine ringförmige Lippe 106, die
von der Ebene der Tafel 80 beabstandet ist. Der federnde
Stoßfänger 94 formt
die Tafel in der Matrizenvertiefung 98 in die gewünschte Form, wie
am besten in 6 gezeigt. Im übrigen sind
Einzelheiten dieser Vorgehensweise in dem US-Patent 5,335,411 offenbart. Die zweite
Tafel 80 ist nunmehr zur Anbringung am Zusammenbau aus
erster Tafel und Befestigungselement bereit, der gemäß dem in 3 und 4 offenbarten
Verfahren gebildet wird, wie nachstehend anhand von 8 und 9 beschrieben.
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Die
Montagevorrichtung umfasst einen ringförmigen Stempel 110,
der in einem Montagekopf (nicht gezeigt) gegen die getriebene Fläche 56 des Flanschabschnittes 24 getrieben
wird. Wie vorstehend bezüglich
der Montagevorrichtung zum Anbringen des Befestigungselementes in
der ersten Tafel 58 beschrieben ist, kann die Montagevorrichtung
in einer herkömmlichen
Matrizenpresse angeordnet sein, so daß die zweite Tafel 80 mit
jedem Schlag der Presse am Befestigungselement befestigt wird. Eine Matrize 112 ist
in der unteren Matrizenplatte angeordnet, die einen zentralen Matrizenanschlag 114 enthält, der
so ausgeführt
ist, daß er
in der Öffnung 110 aufgenommen
wird, die in der zweiten Tafel 80 ausgebildet ist, wie
vorstehend beschrieben. 8 ist eine Explosionsansicht
des Zusammenbaues zur Veranschaulichung. In einer normalen Anwendung wird
die Tafel 80 an der oberen Fläche 120 der Matrize
angeordnet und durch die Abstreifplatte der Matrizenpresse gehalten.
Der Matrizenanschlag 114 umfasst eine konkave gekrümmte Oberfläche 116,
die in die radiale äußere Fläche 118 des
Matrizenanschlages übergeht.
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Wie
in 8 gezeigt ist, ist die zweite Tafel 80 in
der Matrizenpresse so angeordnet, daß der ringförmige Rand 106 des
konischen Abschnittes 104 der zweiten Tafel 80 der
ersten Tafel 58 zugewandt ist. Die Öffnung 110 ist so
ausgeführt,
daß sie den
Zylinderabschnitt 22 aufnimmt. Wenn der Stempel 110 in 8 nach
unten getrieben wird, wie durch Pfeile 122 gezeigt, kommt
die innere Fläche 46 des Zylinderabschnittes
an der konkaven Oberfläche 116 des
Matrizenanschlages zur Anlage, wodurch das freie Ende 28 des
Zylinderabschnittes radial nach außen über den Rand 104 der
zweiten Tafel 80 verformt wird. Die Tafel wird gleichzeitig
zwischen der oberen Fläche 120 des
Matrizenteiles und der ersten Tafel 58 abgeflacht, wodurch
die konische Lippe 104 radial nach innen gegen die äußere Fläche des
Zylinderabschnittes und in die V-förmige Ausnehmung in der ersten
Tafel hinein verformt wird. Die zweite Tafel 80 wird somit
gegen die erste Tafel 58 verformt, wodurch ein enger zusammenpassender
Kontakt zwischen den mit ihren Flächen einander zugewandten Tafeln gebildet
und das freie Ende des Zylinderabschnittes radial nach außen in Form
eines gebogenen Hakens über
den die Öffnung
der zweiten Tafel umgebenden Rand der zweiten Tafel in engen zusammenpassenden
Kontakt verformt wird. Hierdurch wird eine sichere mechanische Verriegelung
zwischen dem Zylinderabschnitt 22 und der zweiten Tafel 80 gebildet. Der
resultierende Befestigungselement- und Tafelzusammenbau weist einen ausgezeichneten
Durchdrück-,
Herauszieh- und Drehmomentwiderstand auf. Die Herausziehfestigkeit
des Tafelzusammenbaues beträgt
etwa 15 kN (oder mehr als etwa 3000 lb). Der Drehmomentwiderstand
beträgt
bei einer typischen Anwendung etwa 120 Newtonmeter.
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10 und 11 zeigen
eine typische Anwendung des Befestigungselement- und Tafelzusammenbaues
gemäß der Erfindung.
Zwei Befestigungselemente 20 sind in einem Tafeln 58 und 80 umfassenden
Klammerzusammenbau 124 gemäß dem vorstehend beschriebenen
Verfahren und der vorstehend beschriebenen Vorrichtung angebracht.
Beide Befestigungselemente können
gleichzeitig in einer Matrizenpresse in den Tafeln 58 und 80 angebracht werden,
wie beschrieben. Der offenbarte Klammerzusammenbau 124 kann
beispielsweise an einem Fahrzeugrahmen (nicht gezeigt) befestigt
werden. Ein Bauelement 128, z.B. ein Achszusammenbau, wird
anschließend
am Klammerzusammenbau mit Schrauben 130 befestigt. Wie
in 11 gezeigt, wird der Gewindeabschnitt 132 der
Schraube in der Gewindebohrung 44 des Befestigungselementes 20 aufgenommen.
Der Kopf 134 wird gegen das Bauelement 128 getrieben,
wodurch das Bauelement 128 sicher am Klammerzusammenbau 124 gehalten
wird. Bei einer typischen Anwendung wird die Schraube in das Mutter-Befestigungselement 20 mittels
eines Drehmomentschlüssels
getrieben, wodurch die Mutter insbesondere dann einem beträchtlichen
Drehmoment ausgesetzt wird, wenn die Schraube ein beschädigtes Gewinde
besitzt. Folglich ist in vielen Anwendungen ein beträchtlicher
Drehmomentwiderstand des Befestigungselementes erforderlich. Bei der
am meisten bevorzugten Ausführungsform schließt das freie
Ende 28 des Zylinderabschnittes im Wesentlichen bündig mit
der zweiten Tafel 80 ab. Durch weiteres Anziehen der Schraube 130 wird
der Befestigungselement- und
Tafelzusammenbau somit tatsächlich
nachträglich
angepaßt,
indem das freie Ende des Zylinderabschnittes weiter gegen den Tafelzusammenbau
verformt wird. Wie vorstehend beschrieben, befinden sich die Tafeln
mit ihren einander zugewandten Flächen in engem Kontakt, wodurch verhindert
wird, daß Verschmutzungen
zwischen die Tafeln gelangen. Der Befestigungselement- und Tafelzusammenbau
besitzt schließlich
einen ausgezeichneten Drehmoment-, Durchdrück- und Herausziehwiderstand,
wodurch ein sehr sicherer Zusammenbau insbesondere für solche
Anwendungen geschaffen wird, die Schwingungskräften oder anderen Kräften ausgesetzt
sind.
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12 und 13 veranschaulichen
ein Verfahren zum gleichzeitigen Stanzen und Verformen einer Mehrzahl
von ineinander gesetzten Tafeln 150 und 152. Die
Tafeln 150 und 152 sind an einer ringförmigen Oberfläche 156 eines
Matrizenteiles 154 abgestützt, das eine ringförmige Matrizenvertiefung 158 und
eine zentrale Bohrung 160 aufweist, welche die gestanzten
Tafelbutzen 162 bzw. 164 aufnimmt. Das männliche
Matrizenteil 166 umfasst eine gekrümmte konische Lippe 168,
welche die Tafelabschnitte 170 und 172 in die
ringförmige
Matrizenvertiefung 158 hinein verformt, wenn das Lochwerkzeug 174 gegen
die Tafeln getrieben wird, wodurch die Tafelbutzen 162 und 164 ausgestanzt
werden und eine bogenförmige
Tafelöffnung 178 gebildet
wird, wie in 13 gezeigt. Der Tafelabschnitt 150 wird
zu einer bogenförmigen,
etwa kegelstumpfförmigen
Lippe 170 geformt, die in die konische Lippe 172 der
Tafel 152 übergeht.
Wie vorstehend beschrieben, können die
Tafeln 150, 152 vor dem Stanzen und Formen mit einander
zugewandten Flächen
gehalten werden, z.B. durch Punktschweißen (nicht gezeigt). Ferner können die
Tafeln in zwei Schritten zunächst
in einer flachen Matrize gestanzt und anschließend zu der bevorzugten, ineinander
gesetzten, kegelstumpfförmigen
Form geformt werden, wie in 13 gezeigt. Wie
vorstehend anhand von 10 beschrieben, kann schließlich eine
Vielzahl von geformten Öffnungen
in den Tafeln 150 und 152 zur Aufnahme einer Mehrzahl
von Befestigungselementen 20 geformt werden. Die ineinander
gesetzten Tafeln 150 und 152 sind nunmehr zur
Befestigung am Zusammenbau aus erster Tafel und Befestigungselement
bereit, wie in 14 gezeigt.
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Wie
vorstehend anhand von 8 und 9 beschrieben,
kann die erste Tafel 58 zuerst am Befestigungselement 20 befestigt
werden, wie vorstehend anhand der 3 und 4 beschrieben ist.
Die Tafeln 150 und 152 werden dann ausgehend von
der in 13 gezeigten Position umgedreht,
so daß die
kegelstumpfförmigen
Abschnitte 170 und 172 an der ersten Tafel 58 anliegen.
Anschließend
wird der ringförmige
Stempel 110 gegen den Flanschabschnitt 24 in einem
Montagekopf (nicht gezeigt) getrieben, der in einer Matrizenpresse
angeordnet sein kann. Die Matrize 112 umfasst einen zentralen
Matrizenanschlag 114, der so ausgeführt ist, daß er das freie Ende 28 des
Zylinderabschnittes aufnimmt, wodurch der Zylinderabschnitt 28 radial
nach außen
gegen die konkave Oberfläche 116 des
Matrizenanschlages verformt wird. Die kegelstumpfförmigen Lippen 170 und 172 der
Tafeln 150 bzw. 152 werden anschließend abgeflacht,
indem die Tafeln gegen die erste Tafel 58 getrieben werden,
wodurch die Lippen radial nach innen gegen die äußere Fläche des Zylinderabschnittes
getrieben werden und die Tafel 150 in die etwa V-förmige Ausnehmung 78 in
der ersten Tafel hinein verformt wird, wie vorstehend beschrieben. Somit
kann das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
dazu verwendet werden, eine Vielzahl von Tafeln am Befestigungselement 20 zu
befestigen, wie hier beschrieben. Schließlich kann es bei bestimmten Anwendungen
erwünscht
sein, das Befestigungselement 20 direkt an den Tafeln 150 und 152 zu
befestigen, die zunächst
gestanzt und geformt werden, wie vorste hend anhand von 12 und 13 beschrieben.
Der Zusammenbau braucht also keine erste Tafel 58 zu umfassen.
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Wie
für Fachleute
klar ist, können
verschiedene Modifikationen des Befestigungselement- und Tafelzusammenbaues
und des Verfahrens dieser Erfindung innerhalb des Schutzbereiches
der beigefügten
Ansprüche
vorgenommen werden. Beispielsweise kann das Befestigungselement
durch Entfernen des rohrförmigen
Abschnittes 48 als ein eher herkömmliches Mutter-Befestigungselement
anstatt als das offenbarte Mutter-Befestigungselement ausgebildet sein.
Die hier offenbarten Montagevorrichtungen dienen lediglich der Veranschaulichung.
Es können
andere Vorrichtungen verwendet werden, um das Befestigungselement
anzubringen und den Befestigungselement- und Tafelzusammenbau durch das
Verfahren gemäß der Erfindung
auszubilden. Obwohl das Befestigungselement vorzugsweise in einer
Matrizenpresse angebracht wird, kann das Befestigungselement auch
in einer Aufwärtsorientierung
angebracht werden, wobei die Matrizen in der oberen Grundplatte
oder Matrizenplatte angeordnet sind. Wie vorstehend beschrieben,
kann der Befestigungselement- und Tafelzusammenbau schließlich drei
oder mehr Tafeln umfassen, die eine Verlängerung des Zylinderabschnittes 22 des
Befestigungselementes erfordern können. Wenn die "zweite" Tafel zwei oder
mehr Tafeln umfasst, dann werden die Tafeln vorzugsweise beim Formen
mit einer aufrechten, etwa konischen Lippe 104 versehen,
wie vorstehend anhand von 12 und 13 beschrieben.
Die Tafeln können
dann gleichzeitig oder nacheinander ineinander gesetzt und angebracht
werden.
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In 15 ist
ein Mutterelement 20 gezeigt, das dem von 2 ähnlich ist,
jedoch einen gerändelten
Bereich in Form von axialen Keilnuten bzw. Keilprofilen 42A in
Höhe des
axialen Abschnittes der Rippen 42 in 2 aufweist.
Zwar zeigt die rechte Hälfte
von 15 den axialen Abschnitt der Rippen 42 der
Ausführungsform
von 2, wobei dies jedoch ausschließlich veranschaulichend zu
verstehen ist und sich der gerändelte
Bereich 42A tatsächlich um
den gesamten Umfang der Mutter erstreckt. Tatsächlich endet der gerändelte Bereich
typischerweise in axialer Richtung kurz vor einer radialen Ebene, welche
die untere Seite 38 des Flansches des Mutterelementes definiert,
um die Herstellung des gerändelten
Bereiches zu erleichtern. Im übrigen
braucht der in Form von axialen Keilnuten vorliegende gerändelte Bereich
nicht durch einen Rändelvorgang,
sondern könnte
auch durch Kaltstauchen oder Druckverformen gebildet werden.
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Die
Anbringung der Mutter 20 von 15 findet
in gleicher Weise statt wie die Anbringung der Mutter von 2.
Die gerändelten
Keilnuten 42A dienen in gleicher Weise wie die axialen
Abschnitte der Rippen 42 dazu, Sicherheit gegen Verdrehen
zu schaffen. Bei dieser Ausführungsform
sind keine radialen Rippen in der ringförmigen Nut 40 unterhalb des
Flansches vorgesehen. Derartige radiale Rippen könnten jedoch gegebenenfalls
vorgesehen werden und würden
die Verdrehsicherungseigenschaften des Befestigungselementes verbessern.
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Somit
ist ein Verfahren offenbart, bei dem ein Befestigungselement dauerhaft
an einer Vielzahl von plastisch verformbaren Tafeln zum gleichzeitigen
Sichern der Tafeln mit einander zugewandten Flächen aneinander befestigt werden
kann, wobei das Befestigungselement einen rohrförmigen Stanz- und Nietzylinderabschnitt,
einen Flanschabschnitt, der sich radial benachbart des Zylinderabschnitts
weg erstreckt, und einen dem Zylin derabschnitt etwa gegenüberliegenden
Befestigungsabschnitt umfasst. Die Befestigung an einen Vielzahl
von Tafeln wird durch ein Verfahren ausgeführt, dass die Schritte umfasst,
dass:
- (a) das Befestigungselement einer ersten
Tafel gegenüberliegend
angeordnet wird, wobei das freie Ende des Zylinderabschnittes der
ersten Tafel zugewandt ist;
- (b) das freie Ende des Zylinderabschnittes des Befestigungselemente
gegen die erste Tafel getrieben wird, wodurch ein Butzen aus der
ersten Tafel gestanzt und eine Öffnung
in der ersten Tafel gebildet wird;
- (c) der Zylinderabschnitt des Befestigungselementes durch die
gestanzte Öffnung
der ersten Tafel getrieben, der Flanschabschnitt an der ersten Tafel
zur Anlage gebracht und eine mechanische Verriegelung zwischen dem
Befestigungselement und der ersten Tafel gebildet wird;
- (d) eine Öffnung
in einer zweiten Tafel gebildet wird, die derart ausgeführt ist,
daß sie
den Zylinderabschnitt des Befestigungselementes aufnimmt;
- (e) die zweite Tafel an der ersten Tafel mit einander zugewandten
Flächen
angeordnet wird, wobei sich der Zylinderabschnitt des Befestigungselementes
im wesentlichen durch die Öffnung
der zweiten Tafel hindurch erstreckt; und
- (f) der Zylinderabschnitt des Befestigungselementes radial nach
außen über die
zweite Tafel verformt wird, um die zweite Tafel fest an die erste
Tafel zu nieten und das Befestigungselement mechanisch mit der zweiten
Tafel zu verriegeln, wobei der Befestigungsabschnitt zur Befestigung des
weiteren Elementes an den Tafeln von der ersten Tafel absteht.
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Bei
diesem Verfahren umfasst der Flanschabschnitt des Befestigungselementes
eine ringförmige
Ausnehmung, die den Zylinderabschnitt umgibt, wobei bei dem Verfahren
die erste Tafel benachbart der gestanzten Tafelöffnung in eine Ringnut verformt
werden kann, die in dem Flanschabschnitt angeordnet ist, wodurch
eine mechanische Verriegelung zwischen der ersten Tafel und dem
Befestigungselement gebildet wird.
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Ferner
wird bei dem Verfahren eine Außenfläche des
Zylinderabschnittes, die von dem freien Ende beabstandet ist, radial
nach außen über die erste
Tafel, die in der radialen Nut des Flanschabschnittes angeordnet
ist, verformt, um die mechanische Verriegelung zwischen dem Zylinderabschnitt und
der ersten Tafel zu formen und ein Herausziehen des Befestigungselementes
vor Aufnahme der zweiten Tafel zu verhindern.
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Der
Zylinderabschnitt umfasst ferner einen ersten Außendurchmesser benachbart des
freien Endes, der kleiner als ein zweiter Außendurchmesser benachbart des
Flanschabschnittes ist, wobei eine etwa radiale Schulter definiert
wird und mit dem Verfahren die radiale Schulter radial nach außen verformt
wird, wie unmittelbar oben definiert ist.
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Das
Verfahren kann auch dahingehend ausgeweitet werden, dass die zweite
Tafel benachbart der Öffnung
verformt wird, wodurch eine etwa konische Lippe geformt wird, die
die Öffnung
der zweiten Tafel umgibt und einen freien Rand aufweist, der von der
Ebene der zweiten Tafel beabstandet ist, und anschließend die
zweite Tafel an der ersten Tafel derart angeordnet wird, dass der
freie Rand der zweiten Tafel mit der ersten Tafel in Eingriff steht,
und anschließend
die Lippe abgeflacht wird, um die zweite Tafel benachbart der Öffnung radial
einwärts
an den Zylinderabschnitt zu verformen.
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Der
Flanschabschnitt des Befestigungselementes kann eine ringförmige Ausnehmung
umfassen, die den Zylinderabschnitt umgibt, wobei mit dem Verfahren
anschließend
der Abschnitt der ersten Tafel benachbart der gestanzten Tafelöffnung in
die ringförmige
Ausnehmung verformt wird, wodurch eine mechanische Verriegelung
zwischen der ersten Tafel und dem Befestigungselement gebildet wird, und
eine ringförmige
Ausnehmung in der ersten Tafel entgegengesetzt dem Flanschabschnitt
geformt wird, wobei anschließend
die zweite Tafel an der ersten Tafel derart angeordnet wird, dass
die konische Lippe der zweiten Tafel in der ringförmigen Ausnehmung
in der ersten Tafel angeordnet ist, und anschließend die zweite Tafel abgeflacht
wird.
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Wenn
das freie Ende des Zylinderabschnittes einen ersten Durchmesser,
der kleiner als ein zweiter Durchmesser benachbart dem Flanschabschnitt
ist, und einen äußeren Stanzrand
aufweist, dann kann bei dem Verfahren das freie Ende des Zylinderabschnittes
gegen die erste Tafel getrieben werden, um einen Butzen aus der
Tafel zu stanzen, der einen etwa dem ersten Durchmesser des freien Endes
des Zylinderabschnittes entspre chenden Durchmesser aufweist. Anschließend kann
der Zylinderabschnitt durch die gestanzte Tafelöffnung in der ersten Tafel
getrieben werden, um den größeren zweiten
Durchmesser des Zylinderabschnittes in der gestanzten Tafelöffnung aufzunehmen,
wodurch das Befestigungselement in der Öffnung der ersten Tafel gehalten
wird.
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Das
Verfahren umfasst auch, dass die Schulter radial nach außen über die
erste Tafel benachbart der Öffnung
der ersten Tafel verformt wird, wodurch das Befestigungselement
an der Tafel gehalten wird.
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Unter
Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung kann ein Zusammenbau
aus Befestigungselement und Tafel mit einer Vielzahl plastisch verformbarer
Tafeln, die dauerhaft mit einander zugewandten Flächen gehalten
werden, erzeugt werden, wobei der Zusammenbau aus Befestigungselement
und Tafel umfasst: ein Befestigungselement mit einem Zylinderabschnitt,
einem Flanschabschnitt, der radial benachbart des Zylinderabschnittes
etwa rechtwinklig zu dem Zylinderabschnitt absteht, und einem Befestigungsabschnitt,
der dem Zylinderabschnitt etwa entgegengesetzt ist, wobei der Flanschabschnitt
eine V-förmige
Ringnut aufweist, die sich radial einwärts zu dem Zylinderabschnitt
erstreckt und den Zylinderabschnitt etwa umgibt, eine erste Tafel
mit einer ringförmigen Öffnung,
die den Zylinderabschnitt des Befestigungselementes durch diese
hindurch aufnimmt und an dem Flanschabschnitt anliegt und in die
etwa V-förmige
Nut des Flanschabschnittes an dem Befestigungselement gehalten verformt
wird, eine zweite Tafel über
der ersten Tafel, die eine Öffnung
aufweist, die den Zylinderabschnitt durch diese hindurch aufnimmt,
und wobei der Zylinderabschnitt ein freies Ende aufweist, das radial nach
außen über die
zweite Tafel verformt wird, wo durch die Tafeln mit einander zugewandten
Flächen dauerhaft
aneinander befestigt werden und der Befestigungsabschnitt zur Befestigung
eines anderen Elementes an den Tafeln von der ersten Tafel absteht.
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Der
obige Zusammenbau aus Befestigungselement und Tafel kann auch so
sein, dass die erste Tafel eine ringförmige, etwa V-förmige Ausnehmung umfasst,
die den Zylinderabschnitt des Befestigungselementes beabstandet
von dem Zylinderabschnitt umgibt, und die zweite Tafel in die Ausnehmung
der ersten Tafelverformt wird, wodurch die Ausnehmung der ersten
Tafel im Wesentlichen gefüllt
wird.
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Die
zweite Tafel wird optional radial nach innen an den Zylinderabschnitt
verformt, wodurch ein enger Kontakt zwischen der zweiten Tafel und
dem Zylinderabschnitt gebildet wird.
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Die
etwa V-förmige
ringförmige
Nut des Flanschabschnittes umfasst eine Vielzahl radialer Rippen,
wobei die erste Tafel in die V-förmige
Nut um die radialen Rippen verformt wird, wodurch eine Drehung des
Befestigungselementes bezüglich
der Tafeln verhindert wird.
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Der
Zusammenbau aus Befestigungselement und Tafel ist auch derart ausgebildet,
dass die Außenfläche des
Zylinderabschnittes eine radiale ringförmige Rippe umfasst, die von
dem freien Ende beabstandet ist, an der ersten Tafel anliegt und
die erste Tafel in der Nut des Flanschabschnittes einschließt.
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Ferner
ist der Zusammenbau aus Befestigungselement und Tafel derart ausgebildet,
dass die ringförmige
Rippe des Zylinderabschnittes radial nach außen von einer Außenfläche des
Zylinderabschnittes an die erste Tafel verformt wird, wodurch die
erste Tafel in der Flanschnut eingeschlossen wird.
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Zusätzlich kann
der Zusammenbau aus Befestigungselement und Tafel derart ausgebildet
sein, dass das freie Ende des Zylinderabschnittes radial nach außen in eine
bogenförmige
Hakenform über
einen Rand der zweiten Tafel, der die Öffnung der zweiten Tafel umgibt,
verformt wird, und die zweite Tafel radial nach innen an den Zylinderabschnitt
verformt wird, wodurch ein enger zusammenpassender Kontakt zwischen
der zweiten Tafel und dem Zylinderabschnitt gebildet wird.
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Alternativ
dazu kann der Zusammenbau aus Befestigungselement und Tafel eine
Vielzahl plastisch verformbarer Tafeln umfassen, die dauerhaft mit einander
zugewandten Flächen
durch das Befestigungselement aneinander gehalten werden, mit: einem
Befestigungselement, das einen rohrförmigen Zylinderabschnitt umfasst,
einem Flanschabschnitt, der radial benachbart des Zylinderabschnittes
etwa rechtwinklig zu dem Zylinderabschnitt absteht, und einem Befestigungsabschnitt,
wobei der Flanschabschnitt eine etwa V-förmige ringförmige Nut benachbart des Zylinderabschnittes
umfasst, die sich radial einwärts
zu dem Zylinderabschnitt erstreckt, eine erste Tafel mit einer Öffnung,
die den Zylinderabschnitt des Befestigungselementes durch diese
aufnimmt, an dem Flanschabschnitt anliegt und in die etwa V-förmige ringförmige Nut
des Flanschabschnittes an dem Befestigungselement gehalten verformt wird,
wobei die erste Tafel eine etwa V-förmige ringförmige Ausnehmung gegenüberliegend
der Nut des Flanschabschnittes umfasst, die den Zylinderabschnitt
etwa umgibt, eine zweite Tafel über
der ersten Tafel mit einer Öffnung,
die den Zylinder abschnitt durch diese aufnimmt und in die ringförmige Ausnehmung
der ersten Tafel verformt wird, und wobei der Zylinderabschnitt
ein freies Ende aufweist, das radial nach außen über und an die zweite Tafel
verformt wird, wobei die Tafeln mit einander zugewandeten Flächen dauerhaft
aneinander befestigt werden, und der Befestigungsabschnitt zur Befestigung
eines anderen Elementes an den Tafeln von der ersten Tafel absteht.
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Dieser
zuletzt beschriebene Zusammenbau aus Befestigungselement und Tafel
ist bevorzugt auch derart ausgebildet, dass die etwa V-förmige ringförmige Nut
des Flanschabschnittes eine Vielzahl radialer Rippen umfasst, die
die Nut überbrücken, und
die erste Tafel in die V-förmige
Nut um die radialen Rippen verformt wird, wodurch ein Verdrehen
des Befestigungselementes bezüglich
der Tafeln verhindert wird, und derart, dass die Außenfläche des
Zylinderabschnittes eine radiale ringförmige Rippe umfasst, die von
dem freien Ende beabstandet ist, an der ersten Tafel anliegt und
die erste Tafel in der Zylindernut einschließt.
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Schließlich kann
der Zusammenbau aus Befestigungselement und Tafel derart ausgebildet
sein, dass das freie Ende des Zylinderabschnittes radial nach außen in eine
bogenförmige
Hakenform über
einen Rand der zweiten Tafel, der die Öffnung der zweiten Tafel umgibt,
verformt wird, und die zweite Tafel radial einwärts an den Zylinderabschnitt
verformt wird, wodurch ein enger zusammenpassender Kontakt zwischen
der zweiten Tafel und dem Zylinderabschnitt gebildet wird und das
Befestigungselement sicher an den Tafeln gehalten wird.