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Die
Erfindung betrifft eine Befestigungseinheit, die eine Bindnietmutter,
eine Scheibe und eine Schraube mit einem Schraubenkopf und einen
Gewindeschaft aufweist, wobei die Blindnietmutter einen Setzkopf
und einen Nietschaft aufweist und die Scheibe durch die Schraube
an der Blindnietmutter gehalten wird.
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Derartige
Befestigungseinheiten haben sich beispielsweise für Befestigungsaufgaben
bewährt, bei denen eine Schraubverbindung in dünnwandigen Materialien
wie z. B. Blechen erforderlich ist, in die normalerweise kein Gewinde
geschnitten werden kann. Die Befestigungseinheit wird dabei nach
Art eines Blindniets in einem Blech befestigt. Im Folgenden wird
der Begriff Blech stellvertretend für alle dünnwandigen
Elemente verwendet, an denen beispielsweise ein Bauelement befestigt
werden soll.
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Aus
DE 101 267 47 C2 ist
eine Befestigungseinheit bekannt, bei der das Setzen der Befestigungseinheit
und das Befestigen eines Bauteils an einem Blech in einem Arbeitsgang
erfolgt. Dabei wird die Befestigungseinheit gleichzeitig durch das
zu befestigende Bauteil und durch eine Öffnung des Blechs
gesteckt, an dem das Bauteil befestigt werden soll. Durch Drehen
der Schraube der Befestigungseinheit wird anschließend
der Setzkopf ausgeformt, so dass eine feste Verbindung entsteht.
Das Drehmoment, welches durch das Einschrauben der Schraube in die
Blindnietmutter der Befestigungseinheit eingeleitet wird, wird auf
das Blech übertragen, wobei dafür die Öffnung
im Blech mehreckig ausgebildet ist und die Blindnietmutter einen
entsprechenden Querschnitt aufweist.
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Häufig
ist es dabei problematisch, den mehreckigen Querschnitt der Blindnietmutter
mit der mehreckigen Öffnung im Blech in Übereinstimmung zu
bringen, vor allem wenn die Blindnietmutter bereits durch das zu
befestigende Bauteil geführt ist. In der Regel wird zunächst
die Befestigungseinheit durch das Bauteil und durch das Blech geführt,
wobei in einem anschließenden Arbeitsgang die Schraube der
Befestigungseinheit mit Hilfe eines Setzgeräts angezogen
wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigungseinheit bereitzustellen,
die ein vereinfachtes 1 Setzen ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Befestigungseinheit der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, dass die Scheibe eine Drehmomentangriffsfläche und
einen Vorsprung auf weist, der zumindest abschnittsweise über
die Drehmomentsangriffsfläche übersteht.
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Dadurch
ergeben sich mehrere Vorteile. Zum Einen kann ein Setzwerkzeug am
Vorsprung der Scheibe eingreifen und dadurch die Befestigungseinheit
sicher am Setzwerkzeug halten. Dadurch ist es möglich,
die bereits mit dem Setzwerkzeug verbundene Befestigungseinheit
durch das zu befestigende Bauteil und das Blech zu führen,
ohne dass die Gefahr besteht, die Befestigungseinheit vom Setzwerkzeug
zu verlieren. Da die Befestigungseinheit bereits mit Hilfe des Setzwerkzeuges
eingefädelt wird, kann das Setzen und Befestigen der Befestigungseinheit in
einem Arbeitsschritt erfolgen, ohne dass ein Umgreifen oder Ähnliches
erforderlich ist.
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Durch
die Drehmomentsangriffsfläche der Scheibe kann gleichzeitig
ein Mitdrehen der Scheibe beim Anziehen der Schraube verhindert
werden. Dies ist besonders dann wünschenswert, wenn empfindliche
Bauteile an einem Blech befestigt werden, da dann keine Relativbewegung
zwischen der Scheibe und dem Bauteil auftritt.
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Vorzugsweise
ist der Vorsprung am von der Blindnietmutter wegweisenden Ende der
Scheibe angeordnet. Dadurch ist ein einfaches Übergreifen
des Vorsprungs durch eine Setzeinheit möglich. Gleichzeitig
wird für die Drehmomentsangriffsfläche ausreichend
Raum gelassen. Dabei kann beispielsweise das Element des Setzwerkzeugs,
das den Vorsprung übergreift, auch mit der Drehmomentangriffsfläche der
Scheibe in Eingriff gebracht werden.
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Dabei
ist besonders bevorzugt, dass die Drehmomentangriffsfläche
durch mindestens zwei zueinander parallele, ebene Flächen
gebildet ist. Eine derartige Ausbildung bietet einfache Kopplungsmöglichkeiten
mit dem Setzwerkzeug. Dies kann beispielsweise eine gabelförmige
Aufnahme aufweisen. Dabei ist auch die Verwendung beispielsweise
eines herkömmlichen Schraubenschlüssels denkbar.
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Vorzugsweise
ist die Drehmomentangriffsfläche als Vierkant ausgebildet.
Eine derartige Ausbildung ist einfach herzustellen und vereinfacht
aufgrund der Symmetrie ein Verbinden mit dem Setzwerkzeug.
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Vorzugsweise
weist die Scheibe eine Ausnehmung auf, in die der Schraubenkopf
aufgenommen ist. Der Schraubenkopf steht also nicht über
die Oberfläche der Scheibe über. Dadurch ergibt
sich ein harmonischer Gesamteindruck. Gleichzeitig wird erreicht,
dass die Befestigungseinheit nur wenig über das zu befestigende
Bauteil übersteht. Überstehende, eventuell verletzungsträchtige
Kanten werden so vermieden.
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Vorzugsweise
ist die Scheibe unverlierbar mit der Schraube verbunden. Eine Verliersicherung kann
beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Scheibe leicht
verformt wird, nachdem die Schraube durch die Scheibe hindurch gesteckt
ist. Dadurch vereinfacht sich die Handhabung. Zum Zusammenbau der
Befestigungseinheit muss dann nur noch die Schraube in die Blindnietmutter
eingeschraubt werden, die Scheibe befindet sich dann bereits an
der Schraube.
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Vorzugsweise
weist die Blindnietmutter am Setzkopf an der dem Nietschaft gegenüberliegenden Seite
einen verformbaren Fortsatz auf. Durch Anziehen der Schraube wird
zunächst der Schließkopf in herkömmlicher
Weise ausgeformt. Damit ist die Befestigungseinheit bereits im Blech
ausreichend befestigt. Dadurch, dass der Fortsatz ebenfalls verformbar
ist, wird sichergestellt, dass auch das Bauteil mit der notwendigen
Kraft am Blech festgehalten werden kann, wenn die Schraube weiter
gedreht wird, da sich durch die Verformung des Fortsatzes der Abstand der
Scheibe zum Blech verringert. Durch Drehen der Schraube erreicht
man also eine zuverlässige Befestigung der Blindnietmutter
im Blech und ebenso eine zuverlässige Befestigung des Bauteils.
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Dabei
ist besonders bevorzugt, dass die Scheibe an ihrer der Blindnietmutter
zugewandten Seite eine Vertiefung aufweist. Diese Vertiefung kann dabei
zumindest teilweise den verformbaren Fortsatz aufnehmen. Durch die
Wahl einer Scheibe mit einer entsprechend tiefen Vertiefung kann
dabei die Befestigungseinheit an unterschiedliche Bauteile angepasst
werden. Während herkömmlicherweise die Blindnietmutter
in Abhängigkeit der Dicke des zu befestigenden Bauteils
ausgesucht wird, erfolgt nun eine Anpassung durch die Wahl der Scheibe.
Eine Anpassung der Scheibe lässt sich dabei einfacher vornehmen
als eine Veränderung der Länge der Blindnietmutter.
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Vorzugsweise
weist die Vertiefung einen nach innen geneigten Boden auf. Bei einer
Verformung des Fortsatzes kann dieser dann entlang des nach innen
geneigten Bo dens rutschen. Dadurch ergibt sich eine definierte Verformung.
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Bevorzugterweise
sind die Scheibe und die Blindnietmutter drehfest miteinander verbunden.
Dadurch ist es möglich, die Befestigungseinheit auch in Öffnungen
des Blechs zu befestigen, die einen runden Querschnitt aufweisen.
Das Drehmoment, welches durch Drehen der Schraube auf die Blindnietmutter übertragen
wird, wird dann durch die Scheibe und von dort über die
Drehmomentangriffsfläche durch das Setzwerkzeug aufgenommen.
Runde Löcher sind in Blechen nicht nur einfacher herzustellen, auch
das Setzen der Befestigungseinheit wird dadurch vereinfacht. Der
Setzvorgang kann dann schneller erfolgen, so dass Kosten eingespart
werden können.
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Vorzugsweise
weist die Scheibe an ihrer der Blindnietmutter zugewandten Seite
Ausnehmungen auf, in die Vorsprünge der Blindnietmutter
einbringbar sind. Dadurch wird zwischen der Scheibe und der Blindnietmutter
ein Formschluss hergestellt, so dass Drehmomente von der Blindnietmutter
sicher auf die Scheibe übertragen werden können.
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In
einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die
Blindnietmutter mindestens einen Abschnitt mit mehreckigem Querschnitt
auf. Mit Hilfe eines derartigen mehreckigen Querschnitts kann die Blindnietmutter
drehfest in einem Blech gehalten werden, so dass ein einfaches Einschrauben
der Schraube möglich ist. Eine drehfeste Verbindung zwischen
Scheibe und Blindnietmutter ist dann nicht notwendig.
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Vorzugsweise
weist die Schraube ein selbstfurchendes Gewinde auf. Dies vereinfacht
die Herstellung der Befestigungseinheit. Die Blindnietmutter wird
einfach als Fließpressteil ausgebildet. Ein Innengewinde
muss vor dem Zusammensetzen von Blindnietmutter und Schraube nicht
gebildet werden. Dieses Innengewinde wird vielmehr erst beim Eindrehen der
Schraube in die Blindnietmutter erzeugt. Das Eindrehen ist aber
ohnehin notwendig, so dass hierdurch kein zusätzlicher
Arbeitsschritt benötigt wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung der Befestigungseinheit in Schnittansicht,
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2 eine
teilweise geschnittene Ansicht der Befestigungseinheit in räumlicher
Darstellung,
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3 eine
Schraube mit Scheibe in räumlicher Darstellung,
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4 eine
Schnittdarstellung der Befestigungseinheit, die bereits durch ein
Bauteil und ein Blech geführt ist,
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5 eine
Anordnung wie in 4 mit einem dünneren
Bauteil und
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6–8 verschiedene
Ausgestaltungen der Blindnietmutter.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung eine Befestigungseinheit 1 mit
einer Blindnietmutter 2, die einen Setzkopf 3 mit
einem verformbaren Fortsatz 4 und einen Nietschaft 5 aufweist.
Der Nietschaft 5 weist einen verformbaren Bereich 6 zur
Bildung eines Schließkopfes auf. In die Blindnietmutter 2 ist eine
Schraube 7 eingeschraubt, die einen Schraubenkopf 8 und
einen Gewindeschaft mit einem Gewinde 21 aufweist. Zwischen
dem Schraubenkopf 8 und dem verformbaren Fortsatz 4 der
Blindnietmutter 2 ist eine Scheibe 9 angeordnet.
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Das
Gewinde 21 ist als selbstfurchendes Gewinde ausgebildet.
Dies hat den Vorteil, dass man die Blindnietmutter 2 als
Fließpressteil herstellen kann, ohne bereits ein Innengewinde
ausbilden zu müssen. Damit wird beim Herstellen der Blindnietmutter 2 ein Arbeitsschritt
eingespart. Das Innengewinde wird dann beim Einschrauben der Schraube 7 durch
das Gewinde 21 gebildet. Das Einschrauben der Schraube 7 in
die Blindnietmutter 2 ist zum Herstellen der Befestigungseinheit
aber ohnehin erforderlich.
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Die
Scheibe 9 weist eine Ausnehmung 10 auf, in der
der Schraubenkopf 8 angeordnet ist. Ferner ist die Scheibe 9 mit
einem Vorsprung 11 versehen. An den Seiten der Scheibe 9 sind
Drehmomentangriffsflächen 12 angeordnet, über
die der Vorsprung 11 abschnittsweise übersteht.
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Zum
Setzen der Befestigungseinheit 1 kann ein entsprechendes
Setzwerkzeug den Vorsprung 11 der Scheibe 9 umgreifen
und so die Befestigungseinheit 1 sicher am Setzwerkzeug
halten. Mit Hilfe der Drehmomentangriffsflächen 12 ist
es dabei möglich, ein Mitdrehen der Scheibe 9 beim
Anziehen der Schraube 7 zu verhindern. Durch Anziehen der Schraube 7 erfolgt
eine Verformung des verformbaren Bereichs 6 des Nietschafts 5,
so dass sich ein Schließkopf ausbildet und damit die Befestigungseinheit 1 sicher
beispielsweise in einem nicht dargestellten Blech gehalten wird.
Anschließend oder gleichzeitig erfolgt eine Verformung
des verformbaren Fortsatzes 4 der Blindnietmutter 2,
wobei die Scheibe 9 in Richtung des nicht dargestellten
Blechs gedrückt wird. Damit wird sichergestellt, dass ein
zu befestigendes Bauteil durch die Scheibe 9 gegen das
Blech gedrückt wird, an dem es befestigt werden soll.
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2 zeigt
die Befestigungseinheit nach 1 in teilgeschnittener,
dreidimensionaler Darstellung. Zusätzlich weist die Blindnietmutter 2 einen mehreckigen
Querschnitt in dem Bereich des Nietschafts 5 auf, der in
ein nicht dargestelltes Blech eingeführt wird. Das Blech
weist daür eine dem mehreckigen Querschnitt der Blindnietmutter
entsprechende Öffnung auf. Dadurch kann das über
die Schraube eingeleitete Drehmoment beim Einschrauben der Schraube
vom Blech aufgenommen werden. Die Drehmomentangriffsfläche 12 ist
als Vierkant 14 ausgebildet. Die Schraube 7 ist
als Torxschraube ausgebildet und weist eine dementsprechende Aufnahme im
Schraubenkopf 8 auf. Allerdings sind auch andere Ausführungen
der Schraube 7 denkbar.
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In 3 ist
die Schraube 7 mit der mit ihr verbundenen Scheibe 9 dargestellt.
Die Drehmomentangriffsfläche 12 der Scheibe 9 ist
als Vierkant 14 ausgebildet. Die Ecken des Vierkants 14 sind
abgerundet, wobei der Vorsprung 11 im Bereich der abgerundeten
Ecken nicht übersteht. Es hat sich herausgestellt, dass
ein Vorsprung im Bereich der ebenen Flächen des Vierkants 14 ausreichend
ist, um die Befestigungseinheit sicher in einem Setzwerkzeug halten
zu können.
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4 zeigt
eine gesetzte Befestigungseinheit 1 vor ihrer Verformung.
Die Befestigungseinheit 1 ist dabei durch ein zu befestigendes
Bauteil 15 und durch ein Blech 16 geführt,
an dem das Bauteil 15 befestigt werden soll. Die Schraube 7 ist
noch nicht angezogen worden, so dass noch keine Verformung des verformbaren
Bereichs 6 des Nietschafts 5 zur Bildung des Schließkopfes
und auch keine Verformung des verformbaren Fortsatzes 4 am
Setzkopf 3 der Blindnietmutter 2 stattgefunden
hat. Zwischen dem Bauteil 15 und der Scheibe 9 befindet
sich ein Luftspalt. Erfolgt nun zunächst eine Verformung
des verformbaren Bereiches 6 zur Bildung des Schließkopfes,
wird keine Kraft auf das Bauteil 15 ausgeübt. Erst
wenn der Schließkopf ausgebildet ist, erfolgt eine Verformung
des Fortsatzes 4, wodurch der Luftspalt zwischen Scheibe 9 und
Bauteil 15 geschlossen wird. Das Bauteil 15 wird
dabei durch die Scheibe 9 gegen das Blech 16 gedrückt.
Geringe Abweichungen in der Dicke des Bauteils 15 werden
dabei ausgeglichen.
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Ein
späteres Verformen des verformbaren Fortsatzes 4 wird
beispielsweise dadurch erreicht, dass der Fortsatz 4 eine
größere Wandstärke als der verformbare
Bereich 6 aufweist. Um eine definierte Verformung des Fortsatzes 4 zu
erreichen, weist die Schraube 9 eine Vertiefung 17 mit
einem nach innen geneigten Boden 18 auf. Durch das Einschrauben der
Schraube 7 rutscht dann der Fortsatz 4 entlang des
nach innen geneigten Bodens 18 nach innen, also in Richtung
der Schraubachse.
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Die
Befestigungseinheit 1 kann durch die Wahl einer Scheibe 9 mit
einer entsprechenden Vertiefung 17 an unterschiedliche
Bauteildicken angepasst werden. Dies wird durch einen Vergleich
der 4 mit 5 deutlich. In 5 wird
ein Bauteil 15 am Blech 16 befestigt, das eine
geringere Dicke als das Bauteil 15 in 4 aufweist.
Dementsprechend ist die Vertiefung 17 in der Scheibe 9 tiefer
ausgebildet, so dass ein größerer Abschnitt der
Blindnietmutter 2 in der Vertiefung 17 der Scheibe 9 aufgenommen
wird. Eine Änderung an der Blindnietmutter 2 zur Anpassung
an unterschiedliche Stärken des Bauteils 15 ist
nicht erforderlich. Auch das gleiche Setzwerkzeug kann verwendet
werden.
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In 6 ist
schematisch eine Blindnietmutter 2 dargestellt, die am
Setzkopf 3 Vorsprünge 19 aufweist, die
mit entsprechenden Ausnehmungen in der Scheibe 9 in Eingriff
bringbar sind. Dadurch wird ein Mitdrehen der Blindnietmutter 2 verhindert,
wenn die Blindnietmutter 2 keinen mehreckigen Querschnitt 13 im
Bereich des Blechs 16 aufweist, so dass die über die
Schraube 7 eingeleiteten Drehmomente nicht über
das Blech 16 aufgenommen werden.
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In 7 sind
die Vorsprünge 19 als Nasen 20 ausgebildet,
die gegen die Drehrichtung der Blindnietmutter 2 gerichtet
sind. Die Scheibe 9 weist dann entsprechende Ausnehmungen
auf.
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In 8 sind
die Vorsprünge 19 der Blindnietmutter 2 als
feine Verzahnung ausgebildet, die sich über den gesamten
Umfang erstrecken kann. Auch hierbei ist es wünschenswert,
aber nicht unbedingt erforderlich, dass die Scheibe 9 entsprechende Vertiefungen
aufweist.
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Der
Vorteil bei einer Ausgestaltung der Blindnietmutter 2,
wie sie beispielhaft in den 6 bis 8 dargestellt
ist, liegt darin, dass die Befestigungseinheit 1 auch in
runde Öffnungen im Blech befestigt werden kann. Gleichzeitig
kann auf einen mehreckigen Querschnitt 13 an der Blindnietmutter 2 verzichtet
werden. Beim Setzen muss dadurch der mehreckige Querschnitt 13 der
Blindnietmutter 2 nicht mit der entsprechend geformten Öffnung
im Blech 16 in Deckung gebracht werden. Die Winkelstellung
der Befestigungseinheit 1 ist beim Setzen daher ohne Belang.
Dadurch ist ein schnelleres Setzen der Befestigungseinheit 1 möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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