WO2011042445A1 - Verbindungsvorrichtung bestehend aus einem blechteil und einem damit stoffschlüssig verbundenen gewindeeinsatz - Google Patents

Verbindungsvorrichtung bestehend aus einem blechteil und einem damit stoffschlüssig verbundenen gewindeeinsatz Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a connecting device consisting of a bending member and a threaded insert connected thereto, which is inserted into a bore of the sheet metal component.
  • Threaded inserts are used when the thickness of a sheet metal component is so low that an internally threaded bore can not have a sufficient number of threads to form a strong threaded connection. The height of a threaded insert is therefore greater than the thickness of the sheet metal component.
  • the threaded inserts can be made of steel or of a plastic. They are also needed for such compounds, if the strength of the materials used is so low that the threads are plastically deformed or destroyed under load.
  • connection between a bending component for example a sheet steel housing and a threaded insert by means of a riveted connection.
  • a riveted joint is relatively expensive due to the deformation of the material and such a connection is u.U. unsatisfactory. This is especially true if the sheet metal part is a Stahlblechgephinu- se, are installed in the electrical and / or electronic components.
  • the present invention has for its object to simplify the production of a connection device explained in more detail above and herzus negligence a tight-to-see connection between the bending member and the threaded insert.
  • the stated object is achieved in that the threaded insert and the sheet metal component form a one-piece joining part by a cohesive connection. Due to the cohesive connection a simple, in no time and thus inexpensive to produce connection is created. These connections can be designed so that an absolutely tight connection between the threaded insert and the sheet metal component takes place.
  • connection can be produced in a particularly simple manner if the threaded insert is provided at one end with a connecting flange fixed to the sheet-metal component, which is connected by welding to the adjacent surface of the sheet-metal component, at least in some areas.
  • the threaded insert is smooth on the outside and provided with an internally threaded hole into which a screw can be screwed.
  • connection area in this embodiment is then a closed ring.
  • cohesively interconnected areas of the connecting flange of the threaded insert and the sheet metal component are connected by applying a resistance hump welding.
  • the resistance hump welding is well known. In this method, the current density necessary for welding is not generated by electrodes, but by the shape of a component. The electrodes, which are necessary in any case, serve exclusively for power supply and the introduction of force.
  • At least one component has a hump, a bulge or a similar shape when not yet welded, so that the surfaces abutting one another during the welded component lie at a relatively small distance from one another before the welding operation.
  • the threaded insert may have a through-threaded bore, but is closed in a preferred embodiment at the opposite end of the connecting flange. This prevents a screwed-in screw from projecting beyond the end opposite the connecting flange, as a result of which the electrical or electronic components mounted in the sheet-metal component could be destroyed.
  • the transition region between the connecting flange of the threaded insert and the cylindrical portion is sharp-edged or formed as a chamfer. With a sharp-edged
  • the connection region between the connecting flange and the sheet-metal component runs in the plane of the connecting flange, while in the form of a chamfer this connecting region extends at the angle of the chamfer. Usually, the chamfer runs at an angle of 45 ° to the connection fiansch.
  • FIG. 1 shows the connecting device according to the invention in a loose state in a sectional view
  • Figure 2 shows the connecting device in the assembled state
  • FIG. 3 is a plan view corresponding to FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 4 shows a detail IV in FIG. 2 in an enlarged view
  • Figure 6 shows the connecting device in the assembled state
  • FIG. 7 is a plan view corresponding to FIGS. 5 and 6 and FIG.
  • Figure 8 a detail VII! in the figure 6 in an enlarged view.
  • the connecting devices 10 consist of a sheet metal component 11 and a threaded insert 12 inserted in a bore of the sheet metal component 11, which is provided with an internally threaded bore 13 in a manner not shown.
  • the sheet metal component 1 is only shown as a plate.
  • the sheet metal component 11 is a sheet steel housing in which electronic and electrical components are installed.
  • the internal threaded bore 13 as
  • Formed blind hole and provided at the open end with a chamfer.
  • the open end is delimited by a connecting flange 14, which abuts against the facing side of the sheet metal component 11 in the assembled state according to FIGS. 2 and 6.
  • connection region between the connecting flange 14 and the cylindrical region of the threaded insert is made sharp-edged, whereas in the embodiment according to FIG. 5 this region is formed as a chamfer, which extends at an angle of 45 ° to the connecting flange 4.
  • the adjacent region of the bore of Blechbauteiies 1 is designed accordingly.
  • Each connection between the connecting flange 14 and the facing surface of the sheet metal component 1 1 is carried out by a known kausbuckel- welding process.
  • FIGS. 4 and 8 show that this connecting region does not extend over the entire annular surface of the connecting flange 14, but that in the embodiment according to FIG. 2 this connecting region 15 is concentric with the outer contour of the connecting flange 14 and in this plane, while it in the embodiment according to the figure 6 at an angle of 45 ° to the plane of the connecting flange 14 extends.
  • a sheet metal part in particular a sheet steel housing.
  • a large number of threaded inserts 12 can be inserted into the walls.
  • the connecting flange 14 of each threaded insert 12 it is possible for the connecting flange 14 of each threaded insert 12 to abut against the outside or on the inside of the sheet-metal wall.
  • each inserted into a sheet metal component 11 threaded insert 12 has a connecting flange 14, the material fit with the adjacent Surface of the sheet metal component 11 is connected. This cohesive connection is preferably carried out by a resistance hump welding process.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung (10) bestehend aus einem Blechbauteil (11) und einem damit verbundenen Gewindeeinsatz (12), der in eine Bohrung des Blechbauteils (11) eingesetzt ist, wobei der Gewindeeinsatz (12) und das Blechbauteil (11) durch eine Stoff schlüssige Verbindung bilden.

Description

VERBINDUNGSVORRICHTUNG BESTEHEND AUS EINEM BLECHTEIL UND EINEM DAMIT STOFFSCHLÜSSIG VERBUNDENEN GEWINDEEINSATZ
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung, bestehend aus einem Biechbauteil und einem damit verbundenen Gewindeeinsatz, der in eine Bohrung des Blechbauteils eingesetzt ist.
Gewindeeinsätze werden verwendet, wenn die Dicke eines Blechbauteils so gering ist, dass eine Innengewindebohrung keine ausreichende Anzahl von Gewindegängen aufweisen kann, um eine belastbare Schraubverbindung zu bilden. Die Höhe eines Gewindeeinsatzes ist demzufolge größer als die Dicke des Blechbauteiles. Die Gewindeeinsätze können aus Stahl oder aus einem Kunststoff bestehen. Sie werden außerdem für solche Verbindungen benötigt, wenn die Festigkeit der verwendeten Werkstoffe so gering ist, dass sich die Gewindegänge bei Belastung plastisch verformen bzw. zerstört werden.
Es ist bekannt, die Verbindung zwischen einem Biechbauteil, beispielsweise einem Stahlblechgehäuse und einem Gewindeeinsatz durch eine Nietverbindung herzustellen. Eine Nietverbindung ist aufgrund der Materialverformung relativ aufwendig und eine derartige Verbindung ist von der Dichtigkeit her u.U. nicht ausreichend. Dies gilt insbesondere, wenn das Blechbauteil ein Stahlblechgehäu- se ist, in dem elektrische und/oder elektronische Bauteile installiert sind.
Es ist ferner bekannt, Gewindeeinsätze aus einem Kunststoff herzustellen. Nachteilig ist bei diesen Gewindeeinsätzen, dass Kunststoffe im Laufe der Zeit altern und brüchig werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung einer eingangs näher erläuterten Verbindungsvorrichtung zu vereinfachen und eine als dicht anzusehende Verbindung zwischen dem Biechbauteil und dem Gewinde- einsatz herzusteilen.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Gewindeeinsatz und das Blechbauteil durch eine stoffschlüssige Verbindung ein einstückiges Fügeteil bilden. Durch die stoffschlüssige Verbindung wird eine einfache, in kürzester Zeit und somit kostengünstig herzustellende Verbindung geschaffen. Diese Verbin- dung kann so gestaltet werden, dass eine absolut dichte Verbindung zwischen dem Gewindeeinsatz und dem Blechbauteil erfolgt.
Diese Verbindung lässt sich besonders einfach herstellen, wenn der Gewindeein- satz an einem Ende mit einem an dem Blechbauteil festgelegten Verbindungsflansch versehen ist, der zumindest bereichsweise stoffschlüssig durch Schweißung mit der anliegenden Fläche des Blechbauteils verbunden ist. Der Gewindeeinsatz ist außen glattflächig und mit einer Innengewindebohrung versehen, in die eine Schraube eindrehbar ist.
Damit eine hoch belastbare und äußerst dichte Verbindung zwischen dem Verbindungsflansch des Gewindeeinsatzes und dem Blechbauteil gegeben ist, ist vorgesehen, dass die miteinander verbundenen Bereiche umlaufend miteinander verbunden sind. Der Verbindungsbereich ist bei dieser Ausführung dann ein ge- schlossener Ring. In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die stoffschlüssig miteinander verbundenen Bereiche des Verbindungsflansches des Gewindeeinsatzes und dem Blechbauteil durch Anwendung eines Widerstandsbuckel- Schweißens verbunden sind. Das Widerstandsbuckel-Schweißen ist allgemein bekannt. Bei diesem Verfahren wird die zum Schweißen notwendige Stromdichte nicht durch Elektroden, sondern durch die Form eines Bauteiles generiert. Die ohnehin notwendigen Elektroden dienen ausschließlich nur der Stromzuführung und der Krafteinbringung. Beim Widerstandsbuckel-Schweißen hat zumindest ein Bauteil im noch nicht verschweißten Zustand einen Buckel, eine Wulst oder eine ähnliche Ausformung, so dass die beim verschweißten Bauteil aneinander lie- genden Flächen vor dem Schweißvorgang in einem relativ geringen Abstand zueinander liegen.
Der Gewindeeinsatz kann eine Durchgangs-Innengewindebohrung aufweisen, ist jedoch in bevorzugter Ausführung an dem dem Verbindungsflansch gegenüber- liegenden Ende geschlossen. Dadurch wird verhindert, dass eine eingedrehte Schraube gegenüber dem dem Verbindungsflansch gegenüberliegenden Ende vorsteht, wodurch die in das Blechbauteil montierten elektrischen oder elektronischen Bauteile zerstört werden könnten. In weiterer Ausgestaltung ist noch vorgesehen, dass der Übergangsbereich zwischen dem Verbindungsflansch des Gewindeeinsatzes und dem zylindrischen Bereich scharfkantig oder als Fase ausgebildet ist. Bei einer scharfkantigen Aus- bildung verläuft der Verbindungsbereich zwischen dem Verbindungsflansch und dem Blechbauteil in der Ebene des Verbindungsflansches, während bei der Ausbildung als Fase dieser Verbindungsbereich unter dem Winkel der Fase verläuft. Üblicherweise verläuft die Fase unter einem Winkel von 45° zum Verbindungs- fiansch.
Anhand der beiliegenden Zeichnungen wird die Erfindung noch näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung im losen Zustand in Schnittdarstellung,
Figur 2 die Verbindungsvorrichtung im zusammengefügten Zustand in
Schnittdarstellung,
Figur 3 eine den Figuren 1 und 2 entsprechende Draufsicht,
Figur 4 eine Einzelheit IV in der Figur 2 in vergrößerter Darstellung,
Figur 5 die Verbindungsvorrichtung in einer zweiten Ausführung im losen Zustand in Schnittdarstellung,
Figur 6 die Verbindungsvorrichtung im zusammengefügten Zustand in
Schnittdarstellung,
Figur 7 eine den Figuren 5 und 6 entsprechende Draufsicht und
Figur 8 eine Einzelheit VII! in der Figur 6 in vergrößerter Darstellung.
Die erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtungen 10 bestehen aus einem Blechbauteil 11 und einem in einer Bohrung des Blechbauteiles 11 eingesetzten Gewindeeinsatz 12, der in nicht näher dargestellter Weise mit einer Innengewindebohrung 13 versehen ist Aus Gründen der vereinfachte Darstellung ist das Blechbauteil 1 nur als Platte dargestellt. In bevorzugter Ausführung ist das Blechbauteil 11 ein Stahlblechgehäuse, in dem elektronische und elektrische Bauteile installiert werden. Wie die Figuren 1 , 2, 5 und 6 zeigen, ist die Innengewindebohrung 13 als
Sackloch ausgebildet und am offenen Ende mit einer Fase versehen. Das offene Ende wird durch einen Verbindungsflansch 14 begrenzt, der im zusammengefüg- ten Zustand gemäß den Figuren 2 und 6 an der zugewandten Seite des Blechbauteiles 11 anliegt.
Wie ein Vergleich der Figur 1 mit der Figur 5 zeigt, ist bei der Ausführung gemäß der Figur 1 der Verbindungsbereich zwischen dem Verbindungsflansch 14 und dem zylindrischen Bereich des Gewindeeinsatzes scharfkantig ausgeführt, während dieser Bereich bei der Ausführung gemäß der Figur 5 als Fase ausgebildet ist, die unter einem Winkel von 45° zum Verbindungsflansch 4 verläuft. Der anliegende Bereich der Bohrung des Blechbauteiies 1 ist entsprechend gestaltet. Jede Verbindung zwischen dem Verbindungsflansch 14 und der zugewandten Fläche des Blechbauteiles 1 1 erfolgt durch ein bekanntes Widerstandsbuckel- Schweißverfahren.
Da dieses Verfahren auf der Basis eines Widerstands-Schweißverfahrens beruht, erfolgt eine stoffschlüssige Verbindung des Verbindungsflansches 14 mit dem Blechbautei! 11. Die Figuren 4 und 8 zeigen, dass dieser Verbindungsbereich sich nicht über die gesamte Ringfläche des Verbindungsflansches 14 erstreckt, sondern dass dieser Verbindungsbereich 15 bei der Ausführung gemäß der Figur 2 konzentrisch zu der Außenkontur des Verbindungsflansches 14 und in dieser Ebene verläuft, während er bei der Ausführung gemäß der Figur 6 unter einem Winkel von 45° zur Ebene des Verbindungsflansches 14 verläuft.
In nicht dargestellter Weise ist das Blechbautei! 1 1 in bevorzugter Ausführung ein Blechformteil, insbesondere ein Stahlblechgehäuse. Dabei können je nach dem Verwendungszweck eine Vielzahl von Gewindeeinsätzen 12 in die Wandungen eingesetzt werden. Insbesondere bei einem Stahlblechgehäuse ist es möglich, dass der Verbindungsfiansch 14 jedes Gewindeeinsatzes 12 an der Außenseite oder an der Innenseite der Blechwandung anliegt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Wesentlich ist, dass jeder in ein Blechbauteil 11 eingesetzter Gewindeeinsatz 12 einen Verbindungsflansch 14 aufweist, der stoffschlüssig mit der anliegenden Fläche des Blechbauteiles 11 verbunden ist. Diese stoffschlüssige Verbindung erfolgt in bevorzugter Weise durch ein Widerstandsbuckel-Schweißverfahren.

Claims

Ansprüche
1 . Verbindungsvorrichtung (10), bestehend aus einem Blechbauteil (1 1 ) und einem damit verbundenen Gewindeeinsatz (12), der in eine Bohrung des Blechbauteils (11) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeeinsatz (12) und das Blechbauteil (11 ) durch eine stoffschlüssige Verbindung bilden.
2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeeinsatz (12) an einem Ende mit einem an dem Blechbauteil (1 1) festgelegten Verbindungsflansch (14) versehen ist, der zumindest bereichsweise stoffschlüssig durch Schweißung mit der anliegenden Fläche des Blechbauteiles (1 1) verbunden ist.
3. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeeinsatz (12) außen glattflächig und mit einer Innengewindebohrung versehen ist.
4. Verbindungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Bereiche des Verbindungsflansches (14) und des Blechbauteils (11) umlaufend miteinander verbunden sind.
5. Verbindungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssig miteinander verbundenen Bereiche des Verbindungsflansches (14) des Gewindeeinsatzes (12) und des Blechbauteiles (1 1) durch Anwendung eines Widerstandsbuckel-Schweißverfahrens hergestellt sind.
6. Verbindungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindeeinsatz (12) eine Durchgangsbohrung aufweist oder an dem dem Verbindungsflansch (14) gegenüberliegenden Endbereich geschlossen ist.
7. Verbindungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, bei der das Biechbauteil (11) als Stahlblechgehäuse oder als Stahl- blechschrank ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsflansch (14) jedes Gewindeeinsatzes (12) an der Außenseite oder an der Innenseite der Stahlblechwandung anliegt.
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