DE202007019237U1

DE202007019237U1 - pierce nut

Info

Publication number: DE202007019237U1
Application number: DE202007019237U
Authority: DE
Original assignee: Nedschroef Plettenberg GmbH
Current assignee: Nedschroef Plettenberg GmbH
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2007-11-16
Publication date: 2011-05-19
Anticipated expiration: 2017-11-17

Abstract

Stanzmutter mit
– einem Kopf (11);
– einem demgegenüber um eine Schulter (9) zurückversetzten, schmaleren Schaftteil (13) mit polygonem, aus Polygonflächen (15) gebildeten Außendurchmesser;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Polygonflächen (15) konkav ausgebildet sind.Pierce nut with
A head (11);
A narrower shaft part (13) set back on the other hand about a shoulder (9) and having polygonal outer diameters formed from polygon surfaces (15);
characterized in that
the polygon surfaces (15) are concave.

Description

I. AnwendungsgebietI. Field of application

Die Erfindung betrifft Stanzmuttern wie sie beispielsweise aus der DE 15 75 187 sowie der DE 36 26 466 bekannt sind.The invention relates to punch nuts as they are for example from the DE 15 75 187 as well as the DE 36 26 466 are known.

II. Technischer HintergrundII. Technical background

Dabei wird die Stanzmutter in ein nicht-vorgelochtes Blech eingepresst und wirkt dabei als Stanzstempel, die einen Butzen aus dem Blech ausstanzt.The punching nut is pressed into a non-pre-punched sheet and acts as a punch, which punches a slug from the sheet.

Um die notwendige drehfeste Fixierung der Stanzmutter im Blech zu erreichen, ist der im Blech steckende Schaftteil der Stanzmutter mit einem unrunden, meist polygonen Außenumfang ausgestattet.In order to achieve the necessary rotationally fixed fixation of the punching nut in the sheet metal, the shank part of the punching nut which is inserted in the sheet metal is equipped with a non-round, mostly polygonal outer periphery.

Prinzipiell müssen dabei die so genannten Stanzmuttern, bei denen während des Einpressvorganges der Mutter in das Blech ausschließlich das Blech, aber nicht die Mutter selbst verformt wird, die ähnlich gestalteten so genannten Nietmuttern unterschieden werden, bei denen während des Einpressvorganges auch die Mutter, teilweise zusätzlich zum Blech, verformt wird, meistens im freien Ende des Schaftbereiches. Bei derartigen Stanzmuttern ist eine der wesentlichen Kenngrößen die Drehmoment-Belastbarkeit, die die eingepresste Mutter verkraften kann, bevor sie im Blech durchdreht.In principle, the so-called punching nuts, in which only the sheet, but not the nut itself is deformed during the Einpressvorganges the mother in the sheet, the similarly designed so-called rivet nuts must be distinguished, in which during the press-in process, the mother, partially in addition to the sheet, is deformed, usually in the free end of the shaft area. In such punching nuts is one of the key parameters, the torque capacity that can withstand the pressed nut before it rotates in the plate.

Dies wird vorzugsweise durch eine Formschlussverbindung zwischen Mutter und Blech, einerseits durch die polygone Ausgestaltung des Schaftteiles, andererseits durch die Erhebungen in der Fläche der Schulter der Mutter, an welche sich durch Fließvorgänge des Bleches beim Einpressen das umgebende Blechmaterial möglichst gut anliegt.This is preferably due to a form-fitting connection between nut and plate, on the one hand by the polygonal design of the shaft part, on the other hand by the elevations in the surface of the shoulder of the mother to which as best as possible by flow of the sheet during pressing the surrounding sheet material.

In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt – auch unter Berücksichtigung der Tatsache, dass heute in der verarbeitenden Industrie immer härtere und damit sprödere und damit weniger fließfähige Blechsorten eingesetzt werden – dass dieses Fließvermögen überschätzt worden ist.In practice, however, it has been found that this flowability has been overestimated, even taking into account the fact that today harder and thus more brittle and thus less flowable types of sheet metal are used in the processing industry.

Dabei entstehen zwischen dem theoretischen Gesamtumfang in Form eines Hüllkreises und der Außenkontur des Schaftteiles Differenzflächen, die eine in axiale Richtung betrachtet flache, linsenförmige Gestalt mit Enden besitzen, die in einem spitzen Winkel auslaufen.In this case arise between the theoretical total circumference in the form of an enveloping circle and the outer contour of the shaft part differential surfaces, which have a viewed in the axial direction flat, lenticular shape with ends that terminate at an acute angle.

Diese Differenz-Flächen müssen beim Einpressen der Mutter von dem fließenden Blech-Material in radialer Richtung überwunden werden, damit sich das Blechmaterial wie gewünscht an der unrunden, etwa polygonen, Außenkontur des Schaftteiles anlegt und dadurch ein Verdrehen gegenüber dem unrunden Schaft verhindert wird.These differential surfaces must be overcome during the pressing of the mother of the flowing sheet metal material in the radial direction, so that the sheet metal as desired on the non-circular, approximately polygonal, outer contour of the shaft part applies and thereby twisting against the non-circular shaft is prevented.

Bei einer versuchten Verdrehung wirkt das ursächliche Drehmoment dabei jedoch unter einem sehr kleinen, spitzen Winkel, fast noch tangential, gegen die unrunde Außenkontur des Schaftteiles, so dass durch diese Keil-Wirkung ein Lockern der Formschlussverbindung mit der Zeit möglich sein kann.In an attempt twisting the causative torque acts but at a very small, acute angle, almost tangentially, against the non-circular outer contour of the shaft part, so that by this wedge effect loosening the form-locking connection with time may be possible.

III. Darstellung der ErfindungIII. Presentation of the invention

a) Technische Aufgabea) Technical task

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Stanzmutter, insbesondere in Relation zu dem zu verarbeitenden Blech, so zu gestalten, dass das Lösemoment der eingepressten Mutter möglichst groß wird.It is therefore an object of the invention to design a punching nut, in particular in relation to the sheet to be processed, so that the release torque of the pressed nut is as large as possible.

b) Lösung der Aufgabeb) Solution of the task

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 11 und 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is solved by the features of claims 1, 11 and 12. Advantageous embodiments will be apparent from the dependent claims.

Durch die konkave Ausbildung der Polygonflächen wird die Drehmoment-Belastbarkeit deutlich verbessert, was an der anderen Gestaltung des Außenumfanges des Schaftteiles liegt:
Die Polygonflächen können konkav ausgebildet sein betrachtet entweder in axialer Richtung oder in tangentialer Richtung wodurch der Winkel unter dem das Drehmoment angreift, größer wird und die Keilwirkung geringer.Due to the concave design of the polygon surfaces, the torque capacity is significantly improved, which is due to the other design of the outer circumference of the shaft part:
The polygon surfaces may be concave, viewed either in the axial direction or in the tangential direction, whereby the angle at which the torque acts becomes larger and the wedge effect is lower.

Dadurch, dass der Stanzstempel, also die freie Stirnfläche des Schaftteiles einerseits, und die auf der Gegenseite des Bleches angelegte Matrize, in die die Stanzmutter beim Einpressen geringfügig eintaucht, einander entsprechende Umfangskonturen und nur einen begrenzten Durchmesserunterschied besitzen, wird der Butzen zuverlässig aus dem Blechteil ausgestanzt, und fällt durch die Matrize ab. Vorzugsweise besitzt die Matrize einen runden Innendurchmesser, der wesentlich einfacher und kostengünstiger herzustellen ist als ein unrunder Durchmesser, so dass ausreichend maßhaltige Rohre und Buchsen als Fertigmatrize oder zumindest als Halbzeug zur Herstellung der Matrize kostengünstig zugekauft werden können.Characterized in that the punch, so the free end face of the shank part on the one hand, and applied to the opposite side of the sheet die into which the punch nut when pressing slightly dips, each have corresponding circumferential contours and only a limited difference in diameter, the slug is reliable from the sheet metal part punched out, and falls off through the die. Preferably, the die has a round inner diameter, which is much simpler and less expensive to produce than a non-circular diameter, so that sufficiently dimensionally stable tubes and bushings can be purchased inexpensively as a finished die or at least as a semi-finished product for the production of the die.

Vorzugsweise besitzt auch das Schaftteil an seiner freien Stirnfläche einen runden Außendurchmesser, trotz der ansonsten polygonen Außenkontur des restlichen Schaftteiles. Denkbar wären auch übereinstimmende unrunde Konturen von Stanzstempel, also Stirnfläche des Schaftteiles, und Matrize, jedoch erhöht dies nicht nur die Herstellkosten, sondern bedingt auch eine Drehlagenpositionierung der Stanzmutter vor dem Einpressen, nämlich ausgerichtet auf die Drehlage der unrunden Matrize.Preferably, the shaft part also has a round outer diameter at its free end face, despite the otherwise polygonal outer contour of the remaining shaft part. Also conceivable would be matching non-circular contours of punch, so the end face of the shaft portion, and die, but this not only increases the cost, but also requires a rotational position of the punching nut before pressing, namely aligned with the rotational position of the non-circular die.

Der Unterschied zwischen dem Durchmesser der Matrize und dem Durchmesser der Stirnfläche des Schaftteiles als Stanzstempel hängt von der Dicke des Blechteiles ab und liegt bei 8 bis 12/100 mm pro mm der Blechdicke. Dabei muss die als Stanzstempel wirkende freie Stirnfläche des Schaftteiles keineswegs den größten Außendurchmesser des Schaftteiles darstellen.The difference between the diameter of the die and the diameter of the end face of the shaft part as a punch depends on the thickness of the sheet metal part and is 8 to 12/100 mm per mm of sheet thickness. At the same time, the free end face of the shank part, which acts as a punch, does not have to represent the largest outer diameter of the shank part.

Vielmehr hat sich gezeigt, dass der größte Außendurchmesser des Schaftteiles von der freien Stirnfläche aus zurückversetzt vorhanden sein sollte, und dieser größte Außendurchmesser, der sog. Pressdurchmesser, der die vom Stanzdurchmesser erzeugte Innenkontur im Blechteil radial nach außen schiebt, bereits wie der Rest des Schaftteiles polygon ausgebildet sein sollte. Zwischen dem größeren Pressdurchmesser und dem stirnseitigen Stanzdurchmesser verläuft also eine Pressschräge, die zwischen 10° und 20°, insbesondere zwischen 13° und 17°, zur Axialrichtung steht.Rather, it has been shown that the largest outer diameter of the shaft part should be set back from the free end face, and this largest outer diameter, the so-called. Press diameter, which pushes the inner contour generated by the punch diameter radially in the sheet metal part, already like the rest of the shaft part polygon should be trained. Between the larger pressing diameter and the end-side punch diameter thus extends a pressing bevel, which is between 10 ° and 20 °, in particular between 13 ° and 17 °, to the axial direction.

Dieser Abschnitt bildet jedoch keinen Kegelstumpf, sondern in dieser Pressschräge laufen die Polygonflächen, die dem Schaft zwischen dem Pressdurchmesser und dem Ansatz zum Kopfteil seine polygonförmige Gestalt geben, aus, um die gewünschte runde Außenkontur am stirnseitigen Stanzdurchmesser des Schaftteiles zu ergeben.However, this section does not form a truncated cone, but in this pressing bevel run the polygonal surfaces that give the shaft between the pressing diameter and the approach to the head part its polygonal shape, to give the desired round outer contour at the end punch diameter of the shaft portion.

Als richtige axiale Länge der Pressschräge hat sich eine Länge von 5% bis 25%, insbesondere von 8% bis 15%, der axialen Länge des Schaftteiles ergeben, sowie eine Winkelabweichung von 20–40°, insbesondere 30–40° von der Axialrichtung.As the correct axial length of the pressing bevel, a length of 5% to 25%, in particular of 8% to 15%, of the axial length of the shaft part, and an angular deviation of 20-40 °, in particular 30-40 ° from the axial direction.

Dabei ist ferner zu beachten, dass die axiale Länge des Schaftteiles kürzer sein soll als die Dicke des Bleches, in welches die Stanzmutter eingesetzt werden soll, damit die eingesetzte Pressmutter auf der Gegenseite nicht über die Kontur des Blechteiles vorsteht und dort Probleme verursacht.It should also be noted that the axial length of the shaft portion should be shorter than the thickness of the sheet into which the punching nut is to be used, so that the press nut used on the opposite side does not project beyond the contour of the sheet metal part and causes problems there.

Dabei ist die Differenz zwischen Schaftlänge und Blechdicke nicht immer gleich, sondern hängt einerseits von der absoluten Dicke des Bleches und andererseits von der Materialpaarung Stanzmutter/Blechteil, insbesondere dem Material des Blechteiles, ab. Als vorteilhafte Werte haben sich ergeben:The difference between shaft length and plate thickness is not always the same, but depends on the one hand on the absolute thickness of the sheet and on the other hand on the material combination punching nut / sheet metal part, in particular the material of the sheet metal part from. As advantageous values have resulted:

Blech: Stahl; Mutter: StahlSheet metal: steel; Mother: steel

Shank length 0.05-0.3 mm, in particular 0.05-0.1 mm, shorter than sheet thickness and / or shaft length 1% -10% shorter than sheet thickness, difference in% the smaller, the larger the sheet thickness.

Blech: Leichtmetall; Mutter: StahlSheet metal: light metal; Mother: steel

Shank length 0.1-0.4 mm, in particular 0.1-0.2 mm, shorter than sheet thickness and / or shaft length 2% -15% shorter than sheet thickness, difference in% the smaller, the larger the sheet thickness.

Die Blechdicke beträgt in der Regel 2–6 mm.The sheet thickness is usually 2-6 mm.

Während durch die Verkürzung des Schaftteiles gegenüber dem Blechteil zuverlässig das Überstehen der eingesetzten Mutter über die Rückseite des Blechteiles verhindert wird, wird eine hohe Prozesssicherheit hinsichtlich des Abscherens des Butzens und Herabfallens dadurch erzielt, dass beim Einpressen der Mutter die freie Stirnfläche des Schaftteiles, also die Pressfläche, die Oberseite der Matrize nicht nur erreicht, sondern geringfügig in diese eintaucht, wodurch das Abscheren des Butzens erst zuverlässig erreicht wird, zusammen mit einer ausreichend geringen Durchmesserdifferenz zwischen Außendurchmesser des Pressstempels und Innendurchmessers der Matrize.While the shortening of the shank part relative to the sheet metal part reliably prevents the mother used to protrude beyond the rear side of the sheet metal part, a high process reliability with regard to shearing off and falling off is achieved in that the free end face of the shank part, ie the Pressing surface, the top of the die is not only achieved, but slightly immersed in this, whereby the shearing of the Butzens is only reliably achieved, together with a sufficiently small diameter difference between the outer diameter of the ram and inner diameter of the die.

Da der Schaftteil der Stanzmutter im montierten Zustand nicht über die Rückseite des Bleches vorstehen soll, ist dies nur erreichbar durch eine ringförmig umlaufende Aufwölbung in der Matrizenstirnfläche, deren axiale Erstreckung größer ist als der Rückstand der freien Stirnfläche des Schaftteiles gegenüber der Blechrückseite im montierten Zustand.Since the shank part of the pierce nut in the assembled state should not protrude beyond the back of the sheet, this is only achievable by an annular circumferential curvature in the Matrizenstirnfläche whose axial extent is greater than the residue of the free end face of the shank portion relative to the back of the sheet in the mounted state.

Die axiale Erstreckung des Matrizendurchmessers ist dabei vorzugsweise geringer als die axiale Erstreckung der Pressschräge, so dass der Matrizendurchmesser an der Matrizenstirnfläche größer als der Stanzdurchmesser des Schaftteiles und kleiner als sein Pressdurchmesser gewählt werden sollte.The axial extension of the die diameter is preferably smaller than the axial extension of the pressing bevel, so that the die diameter should be selected on the Matrizenstirnfläche greater than the punch diameter of the shank portion and smaller than its pressing diameter.

Um die Drehmomentbelastbarkeit der eingesetzten Mutter nicht nur von dem Formschluss zwischen der Außenkontur des Schaftteiles und dem daran anliegenden Material des Blechteiles abhängen zu lassen, ist es bekannt, dass der schulterförmige Überstand des Mutternkopfes gegenüber dem Schaftteil nicht rechtwinklig zur axialen Richtung verläuft, sondern in Form einer schräg nach außen abfallenden Hinterschneidung, so dass bei einer unrunden Außenkontur des Kopfteiles sich die Ecken der schulterförmigen Unterseite des Kopfteiles zusätzlich in die Oberseite des Blechteiles einpressen und die Drehmomentbelastbarkeit weiter erhöhen.In order to make the torque load capacity of the nut used to depend not only on the positive connection between the outer contour of the shaft part and the adjacent material of the sheet metal part, it is known that the shoulder-shaped projection of the nut head with respect to the shaft part is not perpendicular to the axial direction, but in shape an obliquely sloping outward undercut, so that in the case of a non-circular outer contour of the head part, the corners of the shoulder-shaped underside of the head part additionally press into the top of the sheet metal part and further increase the torque capacity.

Zum einen hat sich gezeigt, dass eine optimale Verhakung zwischen Schulter und Blechteil erzielt wird, wenn die nach außen unten abfallende Hinterschneidung nicht bis zum Außendurchmesser des Kopfes verläuft, sondern vorher in eine umgekehrte, nach außen oben wieder ansteigende Außenschräge übergeht. Die beste Wirkung wird erzielt, wenn die radiale Erstreckung der Außenschräge 10% bis 30%, insbesondere 15% bis 25%, der radialen Erstreckung der Schulter beträgt.On the one hand, it has been shown that an optimal entanglement between shoulder and sheet metal part is achieved when the downwardly sloping downwards undercut does not extend to the outer diameter of the head, but before in a reverse, rising upward again from above Outside bevel passes. The best effect is achieved when the radial extent of the outer slope is 10% to 30%, in particular 15% to 25%, of the radial extent of the shoulder.

Weiterhin ist das Einpressen der Vorsprünge der Schulter in das Blechteil nur dann gegeben, wenn der Kopfteil der Stanzmutter eine polygone Außenkontur besitzt, also wenn der Kopfteil beispielsweise nach Art einer üblichen Achtkantmutter geformt ist. Für viele Anwendungsfälle sind jedoch Kopfteile mit runder Außenkontur gewünscht, da das Ansetzen eines Schraubenschlüssels oder ähnlichen Werkzeuges am Außenumfang ohnehin aufgrund der drehfesten Verbindung mit dem Blechteil nicht notwendig ist.Furthermore, the pressing of the projections of the shoulder in the sheet metal part is only given if the head part of the punching nut has a polygonal outer contour, so if the head part is shaped for example in the manner of a conventional octagonal nut. For many applications, however, head parts are desired with a round outer contour, since the attachment of a wrench or similar tool on the outer circumference anyway due to the rotationally fixed connection with the sheet metal part is not necessary.

Um auch in diesem Fall die beschriebene Verhakungswirkung zwischen Schulter und Blechteil herbeizuführen, werden erfindungsgemäß zwei Alternativen vorgeschlagen:
Entweder verläuft – bei rundem Außendurchmesser des Kopfes – der Übergang zwischen der schräg abfallenden Hinterschneidung und der Außenschräge nicht in gleichbleibendem radialen Abstand, also ebenfalls entlang einer runden Kontur, auf der Schulter, sondern entlang einer polygonen Kontur, wodurch wiederum eine Verhakungswirkung erzielt wird.In order to bring about the described interlocking effect between shoulder and sheet metal part in this case, two alternatives are proposed according to the invention:
Either runs - at round outer diameter of the head - the transition between the sloping undercut and the outer slope not in a constant radial distance, ie also along a circular contour on the shoulder, but along a polygonal contour, which in turn is achieved Verhakungswirkung.

Ein besseres Ergebnis wird jedoch erzielt, wenn die Schulter relativ zur Axialrichtung keine rotationssymmetrische Fläche darstellt, sondern eine in Umlaufrichtung gewellte oder vorzugsweise gezackte Fläche, die entweder bis zum Außendurchmesser durchgehen kann oder auch nur bis zum Übergang in die Außenschräge. Die Außenschräge selbst kann dann wiederum eine rotationssymmetrische, nicht gewellte oder gezackte, Fläche sein.A better result is achieved, however, if the shoulder is not a rotationally symmetrical surface relative to the axial direction, but a corrugated in the circumferential direction or preferably jagged surface that can either go to the outside diameter or even to the transition to the outer slope. The outside bevel itself can turn be a rotationally symmetric, not corrugated or jagged, surface.

Die Verdrehsicherheit hängt somit natürlich auch von der radialen Erstreckung der Schulter ab, die umso größer sein sollte, je dünner und/oder härter das Blechteil ist.Of course, the security against rotation also depends on the radial extent of the shoulder, which should be the greater, the thinner and / or harder the sheet metal part.

Wenn die Polygonflächen dagegen konkav ausgebildet sind, insbesondere betrachtet in Axialrichtung, sind die in tangentialer Richtung wirkenden Kräfte bei einer Drehmomentbelastung der Mutter unter einem umso größeren Winkel gegen die seitlichen Ränder der Polygonflächen nahe der Kanten dazwischen gerichtet, je stärker die konkave Vertiefung dieser Flächen ausgebildet ist. Dies erhöht die Verdrehsicherheit.Conversely, when the polygon faces are concave, especially when viewed in the axial direction, the forces acting in the tangential direction at a torque load on the nut are directed at an even greater angle against the lateral edges of the polygon faces near the edges therebetween, the more the concave depression of those faces is formed is. This increases the security against rotation.

Bei einer konkaven Ausbildung betrachtet in der Tangentialrichtung zur Axialrichtung wird erreicht, dass das Blechmaterial beim Einpressen der Mutter vor allem im Bereich der Mitte der Blechdicke einen größeren radialen Weg nach innen zurücklegen muss, um an dem Schaftteil angepresst zu werden.When viewed in a concave configuration in the tangential direction to the axial direction is achieved that the sheet material during insertion of the nut, especially in the region of the center of the sheet thickness must cover a greater radial path inwards to be pressed against the shaft part.

Gerade hochfeste und damit spröde Blech-Sorten, wie sie zunehmend im Automobilbau eingesetzt werden, können zumindest in den Bereichen, die in größerer Entfernung vom Ausprägungspunkt der sie verformenden Kraft liegen, besser fließen als nahe an diesen Bereichen, da mit zunehmender Anzahl der Korngrenzen zwischen Einwirkungspunkt und dem Bereich des Materialflusses auch die Summe der Verschiebungen aus den einzelnen Korngrößen sich addiert.Especially high-strength and thus brittle sheet metal grades, as they are increasingly used in the automotive industry, at least in the areas that are located at a greater distance from the expression of the deforming force, flow better than close to these areas, as with increasing number of grain boundaries between Point of action and the range of material flow and the sum of the shifts from the individual grain sizes added.

Da der Krafteinwirkungspunkt die Anlageflächen der Schulter der Mutter einerseits und des Matrizenrandes anderseits sind, liegt der Bereich der Blechmitte des ausgestanzten Loches genau dazwischen, so dass hier die größte Fließfähigkeit gegeben ist.Since the force action point are the contact surfaces of the shoulder of the mother on the one hand and the die edge on the other hand, the area of the center of the sheet punched hole is exactly in between, so that here the greatest flowability is given.

Die besten Ergebnisse bringt eine Kombination, also konkave Ausbildung sowohl betrachtet in Axialrichtung als auch in Tangentialrichtung.The best results bring a combination, ie concave training both viewed in the axial direction and in the tangential direction.

Bei konkaver Ausbildung betrachtet in axialer Richtung ist diese Ausbildung zumindest im Axialbereich zwischen dem Pressdurchmesser und der Schulter vorhanden, vorzugsweise im gesamten Längenbereich, also von dem Stanzdurchmesser bis zur Schulter. Letzteres bringt zwar keinen Gewinn an Drehmomentbelastbarkeit, erleichtert aber die Herstellung dieser Polygonflächen.When viewed in a concave configuration in the axial direction, this design is present at least in the axial region between the pressing diameter and the shoulder, preferably in the entire length range, ie from the punch diameter to the shoulder. Although the latter brings no gain in torque capacity, but facilitates the production of these polygonal surfaces.

Der konkave Radius sollte dabei betrachtet in axialer Richtung zwischen 50% und 120%, besser zwischen 70% und 100% des Pressdurchmessers betragen, um eine optimale Verbesserung der Drehmomentbelastbarkeit zu erreichen. Ebenso sollte der Rundungsradius der Kanten zwischen dem Polygonflächen, betrachtet in Axialrichtung, geringer als 0,2 mm, insbesondere weniger als 0,1 mm sein, da gerade die Kraftangriffe bei Drehmomentbelastbarkeit nahe dieser Kanten den Zugewinn an Drehmomentbelastbarkeit bringen, und dies gemindert wird, je stärker die Kanten gerundet sind.The concave radius should be considered in the axial direction between 50% and 120%, more preferably between 70% and 100% of the pressing diameter, in order to achieve an optimal improvement in the torque capacity. Likewise, the radius of curvature of the edges between the polygon faces, viewed in the axial direction, should be less than 0.2 mm, in particular less than 0.1 mm, since it is precisely the force attacks with torque loadability close to these edges which bring about the gain in torque load, and this is reduced, the stronger the edges are rounded.

Nochmals vergrößert werden kann der Keilwinkel zwischen Kraftangriffsrichtung und Richtung des Randbereichs der Polygonfläche, wenn die Polygonfläche nicht kreisbogenförmig und konkav gebildet ist, sondern die Kavität durch im Winkel zueinander stehende Abschnitte oder eine andere unregelmäßige Form gebildet wird, bei der die Randbereiche stärker geneigt sind als bei einer Kreisbogenform, bzw.The wedge angle between the force application direction and the edge region of the polygonal surface can be increased again if the polygonal surface is not circular-arc-shaped and concave, but the cavity is formed by angled sections or another irregular shape in which the edge regions are more inclined than in a circular arc shape, or

Bei einer Kreisbogenform mit sehr kleinem konkaven Radius, die jedoch im Vergleich dazu zu einer sehr großen radialen Tiefe der Kavität führen würde, die von sehr spröden und wenig fließfähigen Blechen nicht mehr durch fließendes Material überwunden werden kann.In a circular arc shape with a very small concave radius, however, would lead in comparison to a very large radial depth of the cavity, which can no longer be overcome by very brittle and less flowable sheets by flowing material.

Die konkave Ausbildung muss auch über die axiale Länge des Schaftes nicht gleichmäßig sein, sondern nimmt vorzugsweise in Axialrichtung von der Schulter in Richtung Stirnfläche am freien Ende des Schaftes, insbesondere bis zum Pressdurchmesser, zu. Denkbar ist auch die Wahl andersherum, in axialer Richtung eine Zunahme der konkaven Tiefe vom freien Ende zur Schulter hin zu wählen, was jedoch herstellungstechnisch schwieriger zu bewältigen ist. The concave configuration need not be even over the axial length of the shaft, but preferably increases in the axial direction of the shoulder in the direction of the end face at the free end of the shaft, in particular to the pressing diameter. It is also conceivable to choose the other way around, to choose an increase in the concave depth from the free end to the shoulder in the axial direction, which however is more difficult to handle in terms of production technology.

Um eine optimale Drehmomentbelastbarkeit sicherzustellen, hat sich eine Anzahl der Polygonflächen in Umfangsrichtung zwischen 6 und 20 Flächen, insbesondere zwischen 8 und 15 Flächen als am sinnvollsten erwiesen, in Abhängigkeit von der Größe der Mutter, also in Richtung zur oberen Grenze bei großen Mutterndurchmesser und umgekehrt. Vorzugsweise sollte somit die Anzahl an Polygonflächen das 1,0-fache bis 1,2-fache des Pressdurchmessers (In Millimeter gemessen) betragen.In order to ensure optimum torque capacity, a number of polygonal surfaces in the circumferential direction between 6 and 20 surfaces, in particular between 8 and 15 surfaces has proven to be most useful, depending on the size of the nut, ie towards the upper limit with large nut diameter and vice versa , Preferably, therefore, the number of polygon areas should be 1.0 times to 1.2 times the crimp diameter (measured in millimeters).

Ebenso muss die Wahl des konkaven Radius oder bei nicht kreisbogenförmiger Ausbildung der sonstigen Gestaltung der konkaven Fläche, mit Blick auf die radiale Tiefe der Kavität in Abhängigkeit des verarbeitenden Bleches und dessen Härte gewählt werden.Likewise, the choice of the concave radius or in non-circular shape training the other design of the concave surface, with a view to the radial depth of the cavity depending on the processing sheet and its hardness must be selected.

Die radiale Tiefe der Kavität sollte umso kleiner werden, je größer die Härte und damit Sprödigkeit des Bleches ist.The radial depth of the cavity should be smaller, the greater the hardness and thus brittleness of the sheet.

Durch die Anordnung einer oder gar mehrerer Ringnuten im Schaftumfang werden weitere Hinterschneidungen zur Verfügung gestellt, in die Blechmaterial beim Einsetzen der Mutter einfließen kann, und die das vor allem axiale Herausziehen der Mutter erschweren, bei nicht umlaufender Ringnut auch das Ausdrehen erschweren.The arrangement of one or even more annular grooves in the shaft circumference further undercuts are provided, can flow into the sheet material when inserting the mother, and complicate the especially axial withdrawal of the mother, make it difficult to turn even with non-circumferential groove.

Um eine optimal festsitzende Mutter im Blech zu erreichen, soll bewirkt werden, dass die Aufwölbung der Matrize ein Fließen des Blechmaterials in den Hinterschnitt an der Mutter hinein bewirkt. Hierfür darf sich diese Aufwölbung nicht bereits beim Stanzvorgang der Mutter vollständig im Blech einprägen.In order to achieve an optimally tight nut in the sheet metal, it is intended to cause the bulge of the die to cause the sheet material to flow into the undercut on the nut. For this purpose, this bulge may not already completely impress in the sheet metal during the stamping process of the mother.

Um dies zu vermeiden wird – sofern die Größe des Außenumfanges des Kopfes der Mutter nicht verändert werden kann die Größe des Stanzdurchmessers der Matrize verändert, um zwei im Grunde widersprüchliche Forderungen gleichzeitig zu erfüllen:
Einerseits wird der Stanzdurchmesser der Matrize so gering gewählt, dass während des Stanzens der Stanzmutter im Blech, also bis die Schulter der Stanzmutter die Blechoberfläche erreicht, die Aufwölbung der Matrize noch nicht vollständig im Blech eingedrungen ist.To avoid this, unless the size of the outer circumference of the head of the nut can be changed, the size of the die diameter of the die is changed to meet two basically contradictory requirements simultaneously:
On the one hand, the punch diameter of the die is chosen so small that during the punching of the punch nut in the sheet, ie until the shoulder of the punch nut reaches the sheet surface, the bulge of the die has not yet completely penetrated the sheet.

Auf der anderen Seite wird der Durchmesser der Matrize zumindest so groß gewählt, dass erst nach dem Einprägen der Schulter des Mutterkopfes im Blech die Aufwölbung der Matrize vollständig auf der Gegenseite ins Blech eindringt bis zur Anlage an der Planfläche der Matrize.On the other hand, the diameter of the die is at least chosen so large that only after the embossing of the shoulder of the mother head in the sheet, the bulge of the die completely on the opposite side penetrates into the sheet until it rests against the flat surface of the die.

Alternativ oder auch ergänzend zu dieser Wahl der Matrizengröße kann auch ein Stempel mit einem die Stanzmutter umlaufenden Ringflansch gewählt werden, dessen axiale Erstreckung so gewählt ist, dass sich der Ringflansch mit seiner Stirnfläche auf dem Blech abstützt und auf diesem gegebenenfalls auch einprägt, wenn die Stanzmutter die richtige Einpresstiefe erreicht hat. Dadurch stützt sich der Stempel mit diesem Ringflansch gegenüber der vorzugsweise einen gleich großen Außendurchmesser besitzenden Matrize ab. Dies hat erhebliche Vorteile:
Einerseits kann das richtige Einsetzen der Mutter kontrolliert werden, indem sich dann eine Kontrollmarkierung am Blech im Radialbereich außerhalb der Mutter, nämlich zwischen Ringflansch des Stempels und Planfläche der Matrize, ausbildet.Alternatively, or in addition to this choice of die size, a punch with a circular flange surrounding the punch nut can be selected, the axial extent is chosen so that the annular flange is supported with its end face on the sheet and if necessary also impressed on the punching nut has reached the correct offset. As a result, the punch is supported by this annular flange with respect to the die, which preferably has an equally large outer diameter. This has significant advantages:
On the one hand, the correct insertion of the nut can be controlled by then forming a control mark on the sheet metal in the radial area outside the nut, namely between the ring flange of the punch and the flat surface of the die.

Des weiteren wird durch den ebenfalls anpressenden Ringflansch die Verfüllung des Hinterschnittes der Schulter der Stanzmutter optimiert, der Eindrückweg des Achtkants ist definiert, die Reproduzierbarkeit des Einpressvorganges wird verbessert und damit die Ausdrückkräfte und die Ausdrehmomemte in einen definierten Bereich gehalten, ohne die Geometrie der Stanzmutter verändern zu müssen.Furthermore, the filling of the undercut of the shoulder of the punching nut is optimized by the likewise pressing annular flange, the Eindrückweg the octagon is defined, the reproducibility of the press-fitting process is improved, and thus the Ausdrückkräfte and Ausdrehmomemte kept in a defined range, without changing the geometry of the punch nut to have to.

Vor allem aber ist es dadurch möglich, die Anpressfläche gegen das Blech von der Seite des Mutternkopfes her zu verändern und damit in Relation zur Fläche des Stanzdurchmesser und der Aufwölbung der Matrize, ohne die letztere ändern zu müssen.Above all, it is thereby possible to change the contact surface against the sheet from the side of the nut head and thus in relation to the surface of the punch diameter and the bulge of the die, without having to change the latter.

Die Führung der Mutter wird dabei verbessert indem die Innenkontur des Ringflansches möglichst genau der Außenkontur des Mutternkopfes entspricht, also insbesondere einen Innensechskant besitzt und/oder die Mutter möglichst gut im Inneren von einem Konus oder besser einem zentralen Führungszapfen des Stempels geführt wird.The leadership of the mother is thereby improved by the inner contour of the annular flange as closely as possible corresponds to the outer contour of the nut head, so in particular owns a hexagon socket and / or the nut as well as possible inside a cone or better a central guide pin of the punch is performed.

c) Ausführungsbeispielec) embodiments

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:Embodiments according to the invention are described in more detail below by way of example. Show it:

1: Stanzmutter und Matrize in unterschiedlichen Bewegungszuständen, 1 : Punching nut and die in different states of motion,

2: eine Aufsicht auf die Stanzmutter von unten, 2 : a top view of the punch nut from below,

3: eine Seitenansicht der Stanzmutter der 2, 3 : a side view of the punch nut of 2 .

4: eine Vergrößerung aus 2, und 4 : an enlargement 2 , and

5: eine geänderte Stanzmuttern-Vorrichtung. 5 : a modified punching nut device.

Die 1a und 3 lassen die Grundform der Stanzmutter am einfachsten erkennen, mit einem Schaftteil 13 und einem demgegenüber breiteren Kopfteil 11, die sich in Axialrichtung 10 aneinander anschließen, vorzugsweise einstückig miteinander ausgebildet sind und – bis auf die polygonen Außenkonturen – rotationssymmetrisch ausgebildet sind.The 1a and 3 The easiest way to recognize the basic shape of the punching nut is with a shaft part 13 and a comparatively wider headboard 11 extending in the axial direction 10 connect to each other, preferably integrally formed with each other and - are formed rotationally symmetrical - except for the polygonal outer contours.

Kopf 11 als auch Schaft 13 sind von einer Gewindebohrung 12 durchdrungen, die vorzugsweise als Durchgangsbohrung ausgebildet ist, jedoch auch eine Sacklochbohrung sein könnte mit einer dann geschlossenen freien Stirnfläche 8 am Schaftteil 13.head 11 as well as shaft 13 are from a threaded hole 12 penetrated, which is preferably formed as a through hole, but could also be a blind hole with a then closed free end face 8th on the shaft part 13 ,

Der Außenumfang des Schaftteiles 13 ist über den Hauptteil seiner Länge als polygon gestaltet mit schräg nach außen zum freien Ende des Schaftteiles hin abfallenden oder auch parallel zur Axialrichtung 10 verlaufenden Polygonflächen 15.The outer circumference of the shaft part 13 is designed over the main part of its length as a polygon with sloping outwards towards the free end of the shank part down or parallel to the axial direction 10 extending polygon surfaces 15 ,

Die Polygonflächen 15 gehen nicht bis zur freien Stirnfläche 8 des Schaftteiles 13 durch, da der größte Durchmesser des Schaftteiles 13 nicht der Stanzdurchmesser 1 am vorderen freien Ende, also der Stirnfläche 8, ist, sondern ein demgegenüber zurück versetzter, größerer Pressdurchmesser 2.The polygon surfaces 15 do not go to the free end face 8th of the shaft part 13 through, because the largest diameter of the shaft part 13 not the punch diameter 1 at the front free end, so the end face 8th , is, but a staggered, larger pressing diameter 2 ,

Die Polygonflächen 15 laufen im Bereich der Pressschräge 5 zwischen dem Stanzdurchmesser 1 und dem Pressdurchmesser 2 aus, wodurch der Pressdurchmesser 2 hinsichtlich des Umfanges eine polygone Kontur ergibt, der Stanzdurchmesser 1 dagegen eine runde Kontur.The polygon surfaces 15 run in the area of the press slope 5 between the punch diameter 1 and the press diameter 2 out, reducing the pressing diameter 2 in terms of circumference gives a polygonal contour, the punch diameter 1 against a round contour.

Dabei ist in den 1–3 jeweils in der linken Bildhälfte eine konkave Ausbildung der Polygonflächen 15 eingezeichnet und zwar in 2 eine Kavität ausgebildet bei Betrachtung in axialer Richtung 10 und in den 1 und 3 eine Kavität bei Betrachtung in tangentialer Richtung, die natürlich auch miteinander kombiniert werden können. Dabei zeigt 4 in einer vergrößerten Darstellung anhand einer Kanten 4 zwischen zwei Polygonflächen 15 die Wirkung dieser konkaven Ausbildung:It is in the 1 - 3 each in the left half of a concave configuration of the polygon surfaces 15 drawn in in 2 a cavity formed when viewed in the axial direction 10 and in the 1 and 3 a cavity when viewed in the tangential direction, which of course can be combined with each other. It shows 4 in an enlarged view with reference to an edge 4 between two polygon surfaces 15 the effect of this concave training:

4a zeigt ebene Polygonflächen 15 gemäß des Standes der Technik, die sich an einer Kante 4 treffen. 4a shows flat polygon surfaces 15 according to the prior art, which is located at one edge 4 to meet.

Bei einer Drehmomentbelastung greift die Kraft 29 in Umfangsrichtung, also in Richtung der Tangentiale zum gestrichelt dargestellten Hüllkreis um den polygonen Schaft 13 an der Mutter an, und presst damit unter einem Keilwinkel 28 gegen vor allem die Randbereiche der Polygonflächen 15.At a torque load, the force engages 29 in the circumferential direction, ie in the direction of the tangential to the hatched circle shown in dashed lines around the polygonal shaft 13 at the nut, and presses it under a wedge angle 28 against especially the edge areas of the polygon surfaces 15 ,

4a zeigt, dass abhängig von der Größe des Hüllkreises und der Anzahl der Polygonflächen dieser Keilwinkel 28 sehr kein ist, und damit eine starke Keilwirkung auftritt, die mit der Zeit ein Lösen dieser Formschlussverbindung bewirken kann. 4a shows that depending on the size of the enveloping circle and the number of polygon surfaces this wedge angle 28 is very little, and thus a strong wedge effect occurs, which can cause a release of this positive connection over time.

Dagegen zeigt 4b bei gleichem Radius des Hüllkreises und gleicher Anzahl an Polygonflächen 15 konkav ausgebildete Polygonflächen 15. Dabei wird unmittelbar ersichtlich, dass sich hierbei bei ansonsten gleichen Verhältnissen ein deutlich größerer Keilwinkel 28 ergibt.On the other hand shows 4b with the same radius of the enveloping circle and the same number of polygon surfaces 15 concave polygon surfaces 15 , It is immediately apparent that in otherwise identical conditions, a significantly larger wedge angle 28 results.

Allerdings besitzen nunmehr die Differenzflächen 27 zwischen Hüllkreis und Polygonflächen eine wesentlich größere radiale Tiefe 31, die beim Einpressen der Mutter vom Blechmaterial durch Fließen des Materials überwunden werden muss.However, now have the difference surfaces 27 between enveloping circle and polygon surfaces a much larger radial depth 31 , which must be overcome by the flow of the material when pressing the nut from the sheet material.

4c zeigt eine im Gegensatz zu 4b nicht mehr kreisbogenförmige Gestaltung der konkaven Polygonfläche, sondern eine aus geraden Abschnitten zusammengesetzte Kavität, so dass ein gleichgroßer Keilwinkel 28 mit deutlich geringerer radialer Tiefe 31' erzielbar ist, was vor allem bei harten und spröden Blechen zu bevorzugen ist. 4c shows one as opposed to 4b no longer arcuate design of the concave polygon surface, but a composite of straight sections cavity, so that an equal wedge angle 28 with significantly less radial depth 31 ' achievable, which is preferable especially for hard and brittle sheets.

Wie 1b zeigt, stanzt der kleinere Stanzdurchmesser 1 primär den Butzen 19 aus, indem er ihn – wie vor allem 1c zeigt – gegenüber dem Matrizendurchmesser 104 abschert. Der in Einpressrichtung weiter hinten liegende Pressdurchmesser 2 vergrößert die Einpressöffnung durch Verdrängen des umgebenden Blechmaterials, erreicht jedoch die Matrize 100 nicht mehr, da deren Stirnflächen, insbesondere die dort vorhandene Aufwölbung 107, auch am Ende der Einpressbewegung diesen Pressdurchmesser 2 in der Regel nicht mehr erreicht. Die Aufwölbung 107 zusammen mit den sich in der Oberseite des Bleches durch die Hinterschneidung 14 des Schaftteiles 13 gebildeten Erhebungen in der Schulter 9 des Kopfteiles 11 bewirken ein Fließen des Blechmaterials an dem hinterschnittenen Schaftteil 13 und die formschlüssige Anlage an dessen Polygonflächen 15.As 1b shows, punches the smaller punch diameter 1 primarily the slug 19 out by calling him - like most of all 1c shows - against the die diameter 104 shears. The press diameter located further back in the press-in direction 2 increases the injection opening by displacing the surrounding sheet material, but reaches the die 100 no more, since their faces, especially the bulge there 107 , also at the end of the press-in movement this pressing diameter 2 usually not reached anymore. The bulge 107 along with in the top of the sheet through the undercut 14 of the shaft part 13 formed elevations in the shoulder 9 of the head part 11 cause a flow of the sheet material to the undercut shaft part 13 and the positive engagement with its polygon surfaces 15 ,

Um mittels der Hinterschneidung 14 in der Schulter 9 des Kopfteiles 11 ebenfalls eine drehfeste Verhakung der Stanzmutter im Blechteil zu bewirken, selbst bei rundem Außenumfang des Kopfes, sind mehrere Ausformungen, auch in Kombination miteinander, möglich.To by means of the undercut 14 in the shoulder 9 of the head part 11 also to effect a rotationally fixed entanglement of the punch nut in the sheet metal part, even with a round outer circumference of the head, several forms, even in combination, are possible.

Wie die Aufsicht auf die Schulter 9 in der 2 und auch den 1 zeigt, wird bevorzugt die Hinterschneidung 14 nicht bis zum Außenumfang fortgesetzt, sondern geht vor Erreichen des äußeren Randes in eine Außenschräge 7 über. Die dadurch vom äußeren Rand nach innen versetzte Erhebung 16 läuft bei einer nicht runden Außenkontur des Kopfes 11, wie in der rechten Hälfte der 2 dargestellt, ebenfalls unrund um und ergibt bereits eine drehfeste, formschlüssige Verbindung gegenüber dem Blech.Like the supervision on the shoulder 9 in the 2 and also the 1 shows is preferred the undercut 14 not continued to the outer periphery, but goes before reaching the outer edge in an outer slope 7 above. The resulting offset from the outer edge inward elevation 16 runs at a non-round outer contour of the head 11 as in the right half of the 2 shown, also out of round and already results in a rotationally fixed, positive connection with respect to the sheet.

5 zeigt eine Bauform der gesamten Vorrichtung in einem Längsschnitt analog zu 1c mit weiteren Verbesserungen:
Zum einen ist im Schaftteil 13 der Stanzmutter im Außenumfang eine Ringnut 32 angeordnet, die hier einen bogenförmigen, d. h. halbkreisförmigen, Querschnitt besitzt und zumindest die am weitesten nach außen ragenden Bereiche, die Kanten 4 des Schaftteiles 13 durchschneidet, und vorzugsweise umlaufend im gesamten Schaftteil 13 vorhanden ist. 5 shows a design of the entire device in a longitudinal section analogous to 1c with further improvements:
For one thing is in the shaft part 13 the punching nut in the outer circumference of an annular groove 32 arranged here, which has an arcuate, ie semicircular, cross-section and at least the most outwardly projecting areas, the edges 4 of the shaft part 13 cuts through, and preferably circumferentially throughout the shaft portion 13 is available.

Dadurch wird die Ausziehbarkeit erschwert, da auch in diesem – in axialer Richtung als Hinterschnitt wirkender Nut – Material einfließen kann.As a result, the pull-out is difficult, since also in this - acting in the axial direction as an undercut groove - material can flow.

Des Weiteren ist in der rechten Bildhälfte der die Stanzmutter in Richtung Matrize 100 pressende Stempel 200 dargestellt, der in diesem Fall einen außen um die Stanzmutter umlaufenden Ringflansch 201 aufweist.Furthermore, in the right half of the picture, the punching nut is in the direction of the die 100 pressing stamp 200 represented, in this case, an outer circumferential to the punch nut ring flange 201 having.

Dieser Ringflansch 201 dient der verbesserten Führung der Stanzmutter, vor allem aber ist die axiale Länge des Ringflansches 201 in Relation zur axialen Länge Stanzmutter und insbesondere deren Kopfteil 11 so gewählt, dass bei korrekter Einpresstiefe der Mutter in das Blech 21 der Ringflansch 201 sich bereits ebenfalls in der Oberseite des Bleches 21 einprägt und dort eine Markierungsprägung 300 hinterlässt.This ring flange 201 serves the improved guidance of the punching nut, but above all is the axial length of the annular flange 201 in relation to the axial length of punching nut and in particular its head part 11 chosen so that with correct offset of the nut in the plate 21 the ring flange 201 already in the top of the sheet 21 imprints and there a marking stamping 300 leaves.

Im Zentrum des Stempels 200 kann ein Konus 202 gegen die Stanzmutter vorstehen zur Anlage an der Anschrägung des Innengewindes der Stanzmutter, was ebenfalls die Führung und Zentrierung der Mutter erleichtert.In the center of the stamp 200 can a cone 202 projecting against the punch nut to rest against the chamfer of the internal thread of the punch nut, which also facilitates the guidance and centering of the nut.

Der Innenumfang des Ringflansches 201 ist dabei entsprechend der Außenkontur des Kopfteiles der Stanzmutter geformt, beispielsweise mit einem Innensechskant 203 bei einem Sechskantkopf der Stanzmutter.The inner circumference of the annular flange 201 is formed according to the outer contour of the head part of the punch nut, for example with a hexagon socket 203 at a hexagon head of the punch nut.

Wie an der Stellung der Matrize 100 auf den beiden Seiten der 5 zu erkennen, sind in den beiden Bildhälften unterschiedliche Zustände des Einspressvorganges dargestellt:
In der rechten Hälfte ist der Einpressvorgang beendet, was sich darin äußerst, dass die Matrizen-Planfläche 101 an der Unterseite des Bleches 21 anliegt, und der Ringflansch 201 sich in der Oberseite des Bleches 21 bereits eingeprägt hat.As at the position of the matrix 100 on the two sides of the 5 To recognize different states of the Einspressvorganges are shown in the two halves of the picture:
In the right half of the press-in process is completed, which is extremely in that the die plane 101 at the bottom of the sheet 21 abuts, and the annular flange 201 yourself in the top of the sheet 21 already impressed.

Die linke Bildhälfte zeigt den Zustand kurz vorher, was darin ersichtlich ist, dass die Aufwölbung 107 der Matrize sich noch nicht vollständig im Blech 21 eingeprägt hat und damit der Fließvorgang des Bleches 21 noch nicht abgeschlossen ist.The left half shows the state shortly before, which shows that the bulge 107 the matrix is not completely in the metal 21 has impressed and thus the flow of the sheet 21 not finished yet.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: StanzdurchmesserPunching diameter
22: PressdurchmesserPress diameter
33: HalsdurchmesserNeck diameter
44: Kantenedge
55: PressschrägePress incline
66: PresswinkelPress angle
77: Außenschrägeouter slope
88th: Stirnflächeface
99: Schultershoulder
1010: Axialrichtungaxially
1111: Kopfhead
1212: Gewindebohrungthreaded hole
1313: Schaftteilshank part
1414: Hinterschneidungundercut
1515: Polygonflächepolygon area
1616: Erhebungsurvey
1717: konkaver Radiusconcave radius
1818: konkaver Radiusconcave radius
1919: Butzenslugs
2020: Blechdickesheet thickness
2121: Blechsheet
2222: Konkave TiefeConcave depth
2323: Zwischenwinkelintermediate angle
24a, b24a, b: Flankeflank
2525: Flankenwinkelflank angle
2626: Hüllkreisenveloping circle
2727: Differenzflächedifferential area
2828: Keilwinkelwedge angle
2929: Kraftforce
3030: Tangentialrichtungtangential
3131: radiale Tieferadial depth
100100: Matrizedie
101101: Planflächeplane surface
104104: Matrizen-DurchmesserMatrices diameter
107107: Aufwölbungupheaval
108108: Aufwölbungs-StirnflächeAufwölbungs end face
200200: Stempelstamp
201201: Ringflanschannular flange
202202: Konuscone
203203: InnensechskantAllen
204204: Außendurchmesserouter diameter
300300: Markierungsprägungmarking embossing

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 1575187 [0001]
DE 3626466 [0001]

Claims

Punching nut with - a head ( 11 ); - one on the other hand around a shoulder ( 9 ) recessed, narrower shaft part ( 13 ) with polygonal, polygonal surfaces ( 15 ) formed outer diameter; characterized in that the polygon surfaces ( 15 ) are concave.

A pierce nut according to claim 1, characterized in that - the polygonal surfaces ( 15 ) in the axial direction ( 10 ) are concave, and / or - the polygon surfaces ( 15 ) in a tangential direction ( 30 ) to the axial direction ( 10 ) are concave, and / or - the polygon surfaces ( 15 ) in the region of the pressing bevel ( 5 ) between the punch diameter ( 1 ) and the opposite back pressed diameter ( 2 ) are concave.

Punch nut according to one of the preceding claims, characterized in that - the polygonal surfaces ( 15 ) in the axial region of the polygon surfaces ( 15 ) between the pressing diameter ( 2 ) and the shoulder ( 9 ) are concave, and / or - the edges ( 4 ) between the polygon surfaces ( 15 ) have a radius of curvature of less than 0.2 mm, in particular less than 0.1 mm, and / or - the concave radius ( 18 ) viewed in the axial direction ( 10 ) between 50% and 120%, in particular between 70% and 100% of the pressing diameter ( 2 ) is.

Punch nut according to one of the preceding claims, characterized in that - the concave radius ( 18 ) considered in the tangential direction ( 30 ) to the axial direction ( 10 ) between 250% and 500%, in particular between 300% and 400% of the axial length of the shaft part ( 13 ), and / or - the concave shape of the polygon surfaces ( 15 ) is formed in a non-circular arc, in particular by straight sections which are at an angle to each other or an irregular shape, - and / or the concave depth ( 22 ) in concave formation viewed in the axial direction ( 10 ) from the shoulder ( 9 ) to the face ( 8th ) increases.

Punch nut according to one of the preceding claims, characterized in that - the concave depth ( 22 ) in concave configuration viewed in the axial direction ( 10 ) in the region of the pressing diameter ( 2 ) is the lowest and to the shoulder ( 9 ), and / or - in particular to the end face ( 8th ) and / or the number of polygon surfaces ( 15 ) in the circumferential direction between 6 and 20, in particular between 8 and 15, and / or - the number of polygonal surfaces ( 15 ) 0.7 times to 1.7 times the crimp diameter ( 2 ) measured in millimeters.

Punch nut according to one of the preceding claims, characterized in that - the end face acting as a punch ( 8th ) of the shaft part ( 13 ) a round punch diameter ( 1 ), and / or - the axial length of the between pressing diameter ( 2 ) and punch diameter ( 1 ) formed press bevel ( 5 ) depending on the pressing angle ( 6 ) is chosen so large that the particular flat polygon surfaces ( 15 ) of the shaft part ( 13 ) between pressing diameter ( 2 ) and shoulder ( 9 ) Of the head ( 11 ) in the region of the pressing bevel ( 5 ), and / or - the pressing angle ( 6 ) between 10 ° and 20 °, in particular between 13 ° and 17 °, in particular 15 °.

Punch nut according to one of the preceding claims, characterized in that - the axial length of the pressing bevel ( 5 ) between 5% and 25%, in particular between 8% and 15% of the axial length of the shaft part ( 13 ), and / or - that of the shaft part ( 13 ) obliquely sloping undercut ( 14 ) in front of the outer diameter of the head ( 11 ) ends and in an outer slope ( 7 ), which increases to the outside, and in particular the radial extension of the outer slope ( 7 ) between 10% and 30%, in particular between 15% and 25%, of the radial extent of the shoulder ( 9 ), and / or - the skew angle of the outer slope ( 7 ) with respect to the transverse plane to the axial direction ( 10 ) is between 10 ° and 30 °, in particular between 15 ° and 25 °.

Punch nut according to one of the preceding claims, characterized in that - the shoulder ( 9 ) relative to the axial direction ( 10 ) even with a round outer diameter of the head ( 11 ) is not a rotationally symmetrical surface, but a corrugated in the circumferential direction or jagged surface, in particular with a round outer diameter of the head ( 11 ), and / or - the wavy or zigzag-shaped shoulder surface ( 9 ) between 4 and 16, in particular between 6 and 8 elevations or valleys over the circumference, and / or - the neck diameter ( 3 ) is at most 10%, better only 7% less than the pressing diameter ( 2 ).

Punch nut according to one of the preceding claims, characterized in that - the axial length of the shaft part ( 13 ) is 1/10 to 5/10 mm shorter than the sheet thickness ( 20 ), in particular by 2/10 to 3/10 shorter, depending on the material of the sheet, and / or - the shoulder ( 9 ), the larger the thinner and / or softer the sheet, in particular that the largest shoulder width of the nut is at least (4 mm minus sheet thickness), better (5 mm minus sheet thickness), and / or - in the outer periphery of the shank portion ( 13 ) an annular groove ( 32 ) is arranged, which at least the radially outermost edges ( 4 ) between the surfaces ( 15 ), in particular circumferentially passes over the circumference.

Punch nut according to one of the preceding claims, characterized in that - the annular groove ( 32 ) has an arcuate cross-section, and / or - the punch nut has a central through hole without internal thread for cooperation with a self-tapping screw.

Punching-nut device with - a punching nut according to one of the preceding claims, - a mating die ( 100 ), and a - sheet metal ( 21 ), in which the pierce nut is to be pressed, characterized in that the concave radius ( 17 ) of the polygon surfaces ( 15 ) viewed in the axial direction is chosen to be smaller, the greater the hardness of the sheet ( 21 ).

Punching-nut device with - a punching nut according to one of the preceding claims, - a mating die ( 100 ), and a - sheet metal ( 21 ), in which the pierce nut is to be pressed, characterized in that the concave radius ( 18 ) of the polygon surfaces ( 15 ) considered in a tangential direction ( 30 ) to the axial direction ( 10 ) the smaller the hardness of the sheet ( 21 ).

Punching-nut device according to one of claims 11 or 12, characterized in that - the edges ( 4 ) between the polygon surfaces ( 15 ) the less rounded the harder the sheet metal ( 21 ), and / or - the concave depth ( 22 ) in the region of the pressing diameter ( 2 ), the greater the harder the sheet metal ( 21 ), and / or - the die has a round die diameter ( 104 ) as effective internal diameter.

Punching-nut device according to one of claims 11-13, characterized in that - the die diameter ( 104 ) by 0.08 to 0.12 mm per mm of sheet thickness ( 20 ) is greater than the punch diameter ( 1 ) of the punch nut, and / or - the axial length of the die diameter ( 104 ) larger, in particular by a factor of 1.2 to 1.8, is greater than the sheet thickness ( 20 ), and / or - the die diameter ( 104 ) larger than the punch diameter ( 1 ) and smaller than the pressing diameter ( 2 ).

Punching-nut device according to one of claims 11-14, characterized in that - the axial length of the shaft part ( 13 ) less than the axial extent of the bulge ( 107 ) of the die ( 100 ) is shorter than the sheet thickness ( 20 ), and / or - the die diameter ( 104 ) is chosen sufficiently small, so that when penetrating the punch nut to the shoulder ( 9 ) in the sheet ( 20 ) the bulge ( 107 ) of the die ( 7 ) not yet completely into the sheet ( 20 ) penetrates, and / or - the diameter ( 104 ) of the die ( 100 ) is at least chosen so large that during the full penetration the bulge ( 107 ) in the sheet ( 20 ) to the die plane ( 101 ) the shoulder ( 9 ) of the punch nut in the top of the sheet ( 20 ).

Punching-nut device according to one of claims 11-15, characterized in that - the punch ( 200 ) for pressing in the punching nut an outer circumferential to the punch nut annular flange ( 201 ), whose axial extent is dimensioned such that at the correct offset of the nut on the plate ( 20 ) between stamps ( 200 ) and matrix plan area ( 101 ) a marking imprint ( 300 ), and / or - the outer diameter of the die ( 100 ) is greater than the inner diameter of the annular flange ( 201 ) and in particular the same size as the outer diameter ( 204 ) of the annular flange ( 201 ).

Punching-nut device according to one of claims 11-16, characterized in that the annular flange ( 201 ) an inner contour corresponding to the outer contour of the punch nut, in particular a hexagon socket ( 203 ) owns.

Punching-nut device according to one of claims 11-17, characterized in that - the punch ( 200 ) in the center a cone ( 202 ) for abutment with the chamfer of the internal thread of the punching nut, and / or - the punch ( 200 ) in the center a cylindrical guide pin ( 205 ), which projects into the internal thread of the punching nut, preferably over its entire axial extent, and / or - the punching nut is moved by means of a about the axial direction of the punch nut wobbling motion in the sheet.