EP1268100B1 - Verfahren zur herstellung einer durchsetzfügeverbindung - Google Patents

Description

• Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Verbinden von Bauteilen wie Platten, Bolzen, Muttern udgl. mit einer Platte unter Bildung einer Druchsetzfügeverbindung nach der Gattung des Hauptanspruchs.
• Bei einem bekannten gattungsgemäßen Verfahren US PS 5,046,228 ) sind die abschnittsweise radial nachgiebigen Wände an Federplatten (dort Schneidenteile genannt) angeordnet, wobei einerseits angestrebt ist, dass abgesehen von geringem Platzbedarf die Schneidenteile, die zu verbindenden Bleche nicht aufschneidet und andererseits vermieden wird, dass Späne odgl. zwischen die Schneidenteile und die Matrize gelangen. Nicht zuletzt ist angestrebt, aufgrund der ovalen Form des Verbindungspunktes eine isotrope Festigkeit zu erzielen. Abgesehen davon, dass durch die gegebene Konstruktion mit einer Schneidplatte nicht verhindert werden kann, dass Späne udgl. in den bei Ausschwenken der Schneidplatte gegebenen Spalt gelangen und damit ein Rückschwenken der Schneidplatte verhindern, wirkt sich die isotrope Kräfteverteilung im Verbindungspunkt als Nachteil aus.
• Bei einem anderen bekannten Verfahren ( DE OS 35 32 900 ) wird das aus der Platte in die Matrizenöffnung verdrängte Material aufgrund des Bodens der Matrize radial nach außen an die axialen Wände der Matrizenöffnung verdrängt, wobei dieses verdrängte Material den Rand der durch den Stempel bewirkten Durchgangsöffnung hintergreift und dadurch eine feste Verbindung zwischen Bauteil und Platte bildet. Diese Art der Verbindung wird üblicherweise mit Durchsetzfügeverbindung bezeichnet. Sie ist denkbar für die Verbindung von zwei oder mehr übereinanderliegenden Platten oder aber auch zum Verbinden von Bolzen odgl. an einer oder mehreren Platten, wobei der dabei verwendete sogenannte verlorene Stempel entweder aus weichem verformbarem Material besteht, welches ausreichend hart ist um einen Einpressvorgang durch die Platte zu bewirken oder der entsprechende radiale Ausnehmungen aufweist, in die sich das verdrängte Plattenmaterial einformen kann. Der Nachteil dieser sehr schnell und exakt arbeitenden Durchsetzfügeverbindung mit einer Matrize mit unnachgiebigen Begrenzungswänden führt zu Verbindungspunkten begrenzter Elastizität.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem bei Inanspruchnahme nur eines geringen Raumes eine höhere Festigkeit des Verbindungspunktes erzielbar ist. Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.
• Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass bei hoher Funktionssicherheit der Herstellung des Verbindungspunktes eine höhere Elastizität der Verbindung entsteht, so dass endgültig die technischen Scher- und Kopfzugswerte wesentlich höher sind als bei Verbindungspunkten der oben genannten Art. Vorteilhafterweise wird trotz der gewonnenen Elastizität des Verbindungspunktes das hohe Arbeitsvermögen des Verfahrens bzw. des Werkzeuges beibehalten. Durch die erfindungsgemäße Aufteilung des radialen Widerstandes erfolgt im Gegensatz zu den bekannten Verfahren eine abwechselnde und damit unterschiedliche Materialbeanspruchung, die wiederum gleichmäßig auf den Umfang verteilt ist und damit diese höhere Elastizität bewirkt. Die sich dadurch ergebende wellige Form ist zudem optisch sehr ansprechbar.
• Dem Anspruch 2 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zu entnehmen.
• Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit Varianten in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1

das Werkzeug in Explosionsdarstellung und im Teilschnitt nach I in Fig. 2,

Fig. 2

einen Teilschnitt gemäß II - II in Fig. 1,

Fig. 3-5

Varianten des Ausführungsbeispiels.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels
• In Fig. 1 ist in Explosionsdarstellung ein Werkzeug dargestellt, nämlich ein Stempel 1 der entsprechend dem Pfeil III für seinen Arbeitshub betätigbar ist und der zwei aufeinanderliegende Platten 2 in eine Öffnung 3 einer Matrize 4 drücken kann. Die Matrize besteht aus feststehenden Abschnitten 5 eines Gesenkes 6 sowie aus axial nach außen schiebbaren Segmenten 7, die durch Blattfedern 8 in die gezeigte Ausgangslage geschoben sind. Die Blattfedern 8 sind über Schrauben 9 an dem Gesenk 6 befestigt und sind in einer Längsnut 11 des Gesenkes 6 angeordnet. Die Öffnung 3 ist nach unten durch einen Boden 12 begrenzt, der vom Gesenk 6 gebildet wird.
• Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die Segmente 7 zwischen den feststehenden Abschnitten 5 des Gesenkes 6 radial verschiebbar geführt, wofür Führungswände 13 an den feststehenden Abschnitten 5 der Matrize dienen. Bei dem Verschieben gleiten die Segmente 7 auf dem Boden 12 der Sacköffnung 3. Bei dieser Bewegung werden die Segmente 7 entsprechend dem Ausweichhub IV verschoben.
• Die Durchsetzfügeverbindung erfolgt dadurch, daß nachdem die Platten 2 auf das Gesenk 6 aufgelegt sind, durch den Stempel 1 entsprechende Flächenteile in die Sacköffnung 3 bis auf den Boden 12 derselben tiefgezogen werden, um danach gequetscht zu werden, so daß Material radial nach außen an die feststehenden Abschnitten 5 sowie die Segmente 7, die die radiale Wand der Sacköffnung 3 bilden, geschoben werden. Während das verdrängte Material bei den feststehenden Abschnitten 5 der Matrize 4 zurückgehalten werden, wird dazwischenliegendes Material gegen die verschiebbaren Segmente 7 verdrängt, welche nachgeben, so daß das Material nachfließen kann. Hierdurch entsteht wie eingangs beschrieben eine unterschiedliche Struktur des Verbindungspunktes.
• In Fig. 3 ist eine Variante des Ausführungsbeispiels dargestellt, bei dem die Blattfeder 8' bei 13 mit dem Gesenk und bei 14 mit dem Segment 7 verschweißt ist. Hierdurch ist eine feste Anbindung vor allem des Segmentes 7' an das Werkzeug gegeben.
• In Fig. 4 ist eine zweite Variante dieses Ausführungsbeispiels dargestellt, bei dem statt einer Blattfeder 8' ein Federstab 15 verwendet wird, der in entsprechende Bohrungen 16 des Gesenkes 6 bzw. 17 des Segmentes 7 gesteckt ist.
• Während bei dem in Fig. 2 dargestellten Gegenstand vier Segmente 7 vorgesehen sind, weist die Variante nach Fig. 5 nur zwei derartige bewegliche Segmente 7 auf. Entsprechend sind die feststehenden Abschnitte 5' dieser Matrize breiter ausgebildet. Entsprechend ist auch die Struktur des Verbindungsknotens anders.
Bezugszahlenliste

1

Stempel

2

Platten

3

Öffnung

4

Matrize

5

Abschnitte

6

Gesenk

7

Segment

8

Blattfeder

9

Schrauben

10

Wandausnehmungen

11

Längsnut

12

Boden

13

Verschweißung

14

Verschweißung

15

Federstab

16

Bohrung

17

Bohrung

I

Schnitt in Fig. 2

II

Schnitt in Fig. 1

III

Arbeitshub

IV

Ausweichhub

Claims (2)

1. Verfahren zum Verbinden von Bauteilen wie Platten (2), Bolzen, Muttern odgl., mit einer Platte (2) unter Bildung einer Durchsetzfügeverbindung, bei welchem mittels eines Stempels (1) und den Seitenwänden (5, 7), bzw. dem Boden (12) einer Matrizenöffnung (3) einer dem Stempel (1) gegenüber angeordneten Matrize (4), Flächenabschnitte der Platte zuerst tiefgezogen und danach verquetscht werden,

   - wobei das beim Verquetschen verdrängte Material quer zur Hubrichtung des Stempels (1) verformt wird und dabei einerseits den stehen gebliebenen Teil der Platte (2) hintergreift und andererseits mit den zu verbindenden Bauteilen eine formschlüssige Verbindung eingeht,

   - wobei das Plattenmaterial in der Matrizenöffnung (3) zum Teil entgegen radial unnachgiebigen und zum Teil während des Verfahrens radial nachgiebigen Wänden (7) verdrängt wird und

   - wobei der Materialfluss des dabei quer verdrängten Materials der Platte (2), über den Umfang der Matrize gesehen, aufgrund unterschiedlichen radialen Widerstandes, abwechselnd groß ist,

   dadurch gekennzeichnet,

   - dass die radial nachgiebigen Wände (7) auf dem Boden (12) der Matrizenöffnung verschoben werden,

   - dass die im Verfahren angewandten nachgiebigen Wände (7) in Hubrichtung und parallel zur Stempelwand verlaufen und

   - dass aufgrund der unterschiedlichen aber abwechselnd auf den Umfang verteilten Materialbeanspruchung eine entsprechend ungleichmäßige Verteilung des radialen Widerstandes in Bezug auf den Umfang der Matrizenöffnung erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet,
   dass der radiale Widerstand zentralsymmetrisch auf den Umfang der Matrizenöffnung (3) verteilt ist.

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