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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Anschweißmutter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und ein Verfahren zur Herstellung der Anschweißmutter.
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Anschweißmuttern
aus Stahl, insbesondere Edelstahl, sind seit langem bekannt und
werden häufig
eingesetzt. Derartige Anschweißmuttern
weisen in der Regel Laschen oder Fortsätze auf, so dass die Muttern
mit einem entsprechenden Untergrund verschweißt werden können.
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In
den letzten Jahrzehnten hat jedoch der Einsatz von Aluminium in
vielen Bereichen, beispielsweise im Karosseriebau, im Lüftungsbau,
im Gerüstbau,
im Treppenbau und im Schallschutzbau, stark zugenommen. Die bekannten
Stahl- bzw. Edelstahlanschweißmuttern
sind für
solche Konstruktionen jedoch nicht einsetzbar, da die Muttern nicht
mit Aluminium verschweißt
werden können.
Es wurden deshalb Aluminiumanschweißmuttern bereitgestellt, die eine
entsprechende Gestalt hatten wie die bekannten Stahlanschweißmuttern,
jedoch aus Aluminium gefertigt waren. Nachteilig an solchen Muttern
ist jedoch, dass das Gewinde aus Aluminium gefertigt ist und somit
leicht ausreißt
und die Mutter keine hohen Belastungen tragen kann.
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Es
gab deshalb in der Literatur Ansätze,
eine Anschweißmutter
bereitzustellen, die mit Aluminium verschweißt werden kann, die jedoch
ein Stahlgewinde aufweist. So ist aus der
JP 2003202012 A eine Anschweißmutter
bekannt, bei der eine herkömmliche
Stahlmutter auf einer Trägerplatte
aus einem Zweischichtmaterial befestigt wird. Die der Mutter zugewandte
Seite der Zweischichtträgerplatte
besteht aus Eisen und die gegenüber
liegende aus Aluminium, so dass die Aluminiumseite mit einer entsprechenden
Aluminiumkonstruktion verschweißt
werden kann. Die
JP
5000381 A offenbart eine Mutter aus Stahl, in die ein Aluminiumstift
eingelassen ist, der dann mit der Aluminiumkonstruktion verschweißt werden
kann. Die
JP 6123307
A offenbart eine Stahlmutter, die mit einer Aluminiumlegierung überzogen ist,
so dass diese wiederum mit Aluminium verschweißt werden kann. Die japanischen
Patentanmeldungen
JP
2002364624 A und
JP
2002364623 A offenbaren jeweils aufwändige Konstruktionen, bei denen
j e eine Trägerplatte
aus Aluminium und eine aus Stahl miteinander vernietet sind, wobei
letztere die Mutter trägt.
Ferner ist aus der
JP
2002295435 A eine Anschweißmutter bekannt, bei der eine
Stahlmutter mit einem Aluminiumblech verbunden wird, indem dieses
Aluminiumblech durch Präzisionspressen,
Kalthämmern
oder Warmschmieden entsprechend bearbeitet wird. Schließlich offenbart
das deutsche Gebrauchsmuster
DE 79 07 821 U1 eine Anschweißmutter
aus Stahl, die in einen aus Aluminium gefertigten Flansch eingepresst
ist.
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Nachteilig
an diesen bekannten Konstruktionen ist die jeweils sehr aufwändige Herstellung.
Dadurch sind die Gestehungskosten vergleichsweise hoch und die Muttern
müssen
entsprechend teuer verkauft werden. Weiterhin ist beispielsweise
die aus der
JP 5000381
A bekannte Mutter sehr schwierig zu verschweißen aufgrund
der kleinen auf der Unterseite angebrachten Aluminiumstifte. Bei
den Anschweißmuttern,
die aus den
JP 2003202012
A ,
2002364624
A und
2002364623
A bekannt sind, besteht jeweils die Gefahr, dass die Stahlmutter
sich von der Trägerkonstruktion
löst, was
gerade bei versteckten Konstruktionen, wo solche Muttern sehr häufig eingesetzt
werden, ein Lösen
und Wiederanbringen von Befestigungen erschwert. Ähnliches
gilt für
die Anschweißmutter
der
JP 2002295435
A . Zudem müssen
bei dieser Konstruktion die Bohrungen sehr exakt gefertigt sein,
um ein Herausfallen der Mutter zu verhindern. Ferner tritt der Nachteil
auf, dass wenn das Aluminiumblech die Mutter nicht sehr exakt und
eng umschließt,
sich jene beim Eindrehen der Schraube mitdreht.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Anschweißmutter
bereitzustellen, die für hohe
Belastungen geeignet und die verdrehsicher ist. Sie soll günstig herzustellen
sein und es soll möglich sein,
bestehende Verschraubungen zu lösen
und erneut vorzunehmen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Anschweißmutter
nach Anspruch 1 und ein Verfahren zu ihrer Herstellung nach Anspruch
8. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Anschweißmutter
besteht aus einem Grundkörper,
der eine Ausnehmung hat, in welche eine herkömmliche Mutter eingepresst ist.
Der Grundkörper
besteht aus einem Material, das mit dem gewünschten Material verschweißbar ist, beispielsweise
aus Aluminium. Bei der eingepressten Mutter handelt es sich insbesondere
um eine aus Edelstahl. Die Anschweißmutter weist weiter eine Abdeckung
auf, die sich auf der Seite der Anschweißmutter befindet, die der zu
verschweißenden
Seite gegenüber
liegt.
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Ein
Vorteil ist folglich, dass die Mutter durch die Abdeckung vor dem
Herausfallen geschützt
ist. Zudem schützt
die Abdeckung das Gewinde der eingepressten Mutter vor Verschmutzungen
während des
Schweißvorganges.
Die Mutter ist verdrehsicher in den Grundkörper eingebracht. Da eine herkömmliche
Mutter, insbesondere eine Edelstahlmutter, eingepresst ist, hat
die Anschweißmutter
ein stabiles Gewinde und ist somit für hohe Belastungen geeignet.
Im Vergleich mit ebenfalls im Stand der Technik bekannten Einpressmuttern
ist die erfindungsgemäße Anschweißmutter
günstig
bei der Verarbeitung, da sie verschweißt werden kann und kein Spezialwerkzeug
erfordert. Erschütterungen,
Wärmeausdehnungen
und ähnliche
Einflüsse
sind unproblematisch und haben keinen Einfluss auf die Stärke der
Befestigung.
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Bevorzugt
weist die Abdeckung eine durchgehende Öffnung auf, die sich in der
Verlängerung des
Gewindes der eingepressten Mutter befindet. Dies ist vorteilhaft,
da die einzudrehende Schraube beliebig lang sein kann, weil die
Schraube durch die Öffnung
in der Abdeckung hindurch gehen kann.
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Beim
erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren
wird aus einem entsprechenden Rohmaterial, beispielsweise einer
Aluminiumplatte, der Grundkörper
ausgestanzt. Er hat beispielsweise eine zylindrische, prismenförmige oder
quaderförmige
Gestalt. In den Grundkörper
wird nun eine Ausnehmung durch Verdrängen von Material erzeugt.
Mit Hilfe von z. B. Stempel und Matrize wird Material aus dem Grundkörper herausgedrückt. Dies
erfolgt jedoch nur soweit, dass eine Aufnehmung entsteht, die so
groß ist, dass
die Mutter aufgenommen werden kann, und dass das herausgedrückte Material
nicht von dem Grundkörper
abfällt.
Stattdessen steht das verdrängte
Material über
den Grundkörper über und
bleibt als Abdeckung bestehen. Diese Abdeckung braucht nicht weiter
mit dem Grundkörper
verbunden werden, sondern die durch das Herausdrücken entstehenden unregelmäßigen Oberflächen wirken
ineinander und bewirken so ein „Verbeißen" von Abdeckung und Grundkörper. Abschließend wird
eine herkömmliche Mutter
in die Ausnehmung eingepresst.
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Das
erfindungsgemäße Herstellungsverfahren
ist fertigungstechnisch sehr günstig.
Mit Hilfe eines Folgeschnittwerkzeuges können die einzelnen Schritte
durchgeführt
und damit die Produktion automatisiert werden. Mit dem Herstellungsverfahren kann
somit günstig
eine für
hohe Belastungen geeignete Anschweißmutter bereitgestellt werden.
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Bevorzugt
wird in die Abdeckung eine Öffnung
eingebracht. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem gleichzeitig
mit dem Ausstanzen des Grundkörpers
im Bereich des Zentrums die Öffnung ausgestanzt
wird. Alternativ kann die die Öffnung
in Form einer Bohrung durch ein zerspanendes Verfahren, insbesondere
Bohren hergestellt werden.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert und beschrieben. Es zeigen:
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1:
eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Anschweißmutter;
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2:
eine Unteransicht einer erfindungsgemäßen Anschweißmutter;
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3:
eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anschweißmutter;
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4:
einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in 1, wobei 4B die
Anschweißmutter
ohne eingepresste Mutter zeigt; und
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5:
eine Anschweißmutter
bei ihrem erfindungsgemäßen Einsatz
in der Schnittdarstellung der 4.
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Die
Anschweißmutter 1 weist
einen Grundkörper 2 auf.
Dieser ist in der Ausführung
der 1–5 zylinderförmig. Er
kann jedoch auch andere geeignete Gestalten aufweisen, beispielsweise eine
quaderförmige
oder prismatische Gestalt. In der bevorzugten Ausführung ist
der Grundkörper
aus Aluminium gefertigt. Die Anschweißmutter 1 weist weiter
eine Abdeckung 3 auf, die ebenfalls aus dem Material des
Grundkörpers,
bevorzugt Aluminium, gefertigt ist. In der Mitte der Abdeckung 3 ist
eine Öffnung 4 vorgesehen.
Aus der Unteransicht der 2 wird ersichtlich, dass eine
Mutter 5 insbesondere eine Edelstahlmutter, in den Grundkörper 2,
genauer in eine entsprechende Ausnehmung 6 eingepresst ist.
Bevorzugt handelt es sich hierbei um eine Vierkantmutter. Es können jedoch
auch andere Muttern verwendet werden, beispielsweise eine Sechskantmutter.
Bei der Mutter 5 handelt es sich um eine herkömmliche
Mutter, die auf ihrer Innenseite ein Gewinde 7 aufweist.
Aus dem Schnitt der 4 wird deutlich, dass der Grundkörper eine
Höhe H
aufweist, die größer ist
als die Höhe
h der Mutter 5 bzw. der entsprechenden Ausnehmung 6.
Diese bevorzugte Gestaltung bringt den produktionstechnischen Vorteil mit
sich, dass die Abdeckung 3 dadurch gebildet wird, dass
das zur Bildung der Ausnehmung 6 verdrängte Material nicht vollständig herausgedrückt wird,
sondern als Abdeckung 3 verbleibt. Die Differenz zwischen
H und h ist in Abhängigkeit
der gewünschten
Dimensionierung der Anschweißmutter und
der notwendigen Überlappungsstrecke
zur Fixierung der Abdeckung 3 frei wählbar. Bevorzugt gilt: H =
1,2 – 2,0 × h. Aus
der Darstellung der 4 ist auch ersichtlich, dass
die Öffnung 4 in
der Abdeckung 3 mit dem Gewinde 7 der Mutter 5 fluchtend
angebracht ist und mindestens den Durchmesser einer in das Gewinde 7 einzubringenden
Schraube 20, genauer deren Schaft 21 aufweist.
Die Öffnung 4 könnte deshalb auch
als Schraubenschaftdurchgang bezeichnet werden.
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Aus
einer Zusammenschau der 1 bis 4 wird das
Verfahren zur Herstellung deutlich. Aus einer Platte, beispielsweise
Aluminiumplatte mit einer Höhe
H wird der Grundkörper 2 gestanzt. Gleichzeitig
wird im Bereich des Zentrums des Grundkörpers die Öffnung 4 gestanzt.
Im Anschluss daran wird die Ausnehmung 6 gebildet, indem
das die Abdeckung 3 bildende Material soweit aus dem Grundköper 2 herausgedrückt wird,
bis die Höhe
h der Ausnehmung 6 mindestens der Höhe der einzubringenden Mutter 5 entspricht.
Aufgrund der geeigneten Dimensionierung von H und h bleibt die Abdeckung 3 dabei
mit dem Grundkörper 2 verbunden. Abschließend wird
die Mutter 5 in die Ausnehmung 6 eingepresst.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass eine Öffnung 4 in der Abdeckung 3 nicht
ausgebildet werden muss. Auch dann ist die Anschweißmutter 1 voll
funktionsfähig.
Der Vorteil einer Öffnung 4 liegt
jedoch darin, dass die Länge
der in die Anschweißmutter 1 einzudrehenden
Schraube 20 im Grunde beliebig gewählt werden kann, da die Schraube 20 durch
die Öffnung 4 hindurch
treten kann (vgl. 5C). Weiterhin kann die Öffnung 4 auch
in einem anderen Verfahrensschritt eingebracht werden, beispielsweise bereits
vor dem Ausstanzen des Grundkörpers 2, nach
dem Ausstanzen des Grundkörpers 2 oder nachdem
die Ausnehmung 6 gebildet worden ist.
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5 zeigt
wie die erfindungsgemäße Anschweißmutter 1 eingesetzt
werden kann. Die Anschweißmutter 1 wird
mit einer Platte 10 verschweißt. Hierfür wird die Anschweißmutter über einer
entsprechenden Bohrung 11, durch welche die Schraube 20 hindurchgeführt werden
soll, platziert und herkömmlich
verschweißt,
so dass eine Schweißnaht 15 gebildet
wird und die Anschweißmutter 1 mit
der Platte 10 verbunden ist. Die Bohrung 11 und
die Öffnung 4 sowie
das Gewinde 7 sind nun fluchtend angeordnet. Wichtig ist,
dass, beispielsweise im Gegensatz zu den bekannten Einpressmuttern,
die Bohrung 11 nicht exakt an den Durchmesser des Gewindes 7 angepasst
werden muss, sondern durchaus auch größer sein kann. Es sind somit
fertigungstechnische Toleranzen problemlos. Nach dem Verschweißen der Anschweißmutter 1 kann
eine Schraube 20 entsprechend eingebracht und verschraubt
werden.
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Es
ist für
einen Fachmann ersichtlich, dass die so gebildete Befestigung stabil
ist, jederzeit gelöst und
wieder befestigt werden kann und auch Erschütterungen und Wärmeveränderungen
problemlos standhält.
Weiterhin ist ersichtlich, dass die Mutter 5 vor Herausfallen
geschützt
ist, d. h. sie kann weder auf der Rückseite der Konstruktion, in 5 oben, herausfallen,
da sie in diese Richtung durch die Abdeckung 3 geschützt ist,
noch kann sie in Richtung zur Vorderseite herausfallen. Hier wird
sie von der Platte 10 gesichert. Weiter ist ersichtlich,
insbesondere aus 2, dass die Mutter 5 verdrehsicher
in der Ausnehmung 6 aufgenommen ist, so dass auch größere Drehmomente
problemlos beim Anziehen eingesetzt werden können, ohne dass sich die Mutter 5 lösen kann.
Im Ergebnis überwindet
somit die erfindungsgemäße Anschweißmutter
ein in der Technik lange bestehendes und vielfach angegangenes Problem
auf einfache und kostengünstige
Weise.
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- 1
- Anschweißmutter
- 2
- Grundkörper
- 3
- Abdeckung
- 4
- Öffnung
- 5
- Mutter
- 6
- Ausnehmung
- 7
- Gewinde
- 10
- Platte
- 11
- Bohrung
- 15
- Schweißnaht
- 20
- Schraube
- 21
- Schaft