DE4131651A1 - Werkzeug zum einseitigen befestigen einer gewindebuchse an duenne bauteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum einseitigen Befestigen einer Gewindebuchse an dünne Bauteile gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Einnietmuttern zur Herstellung von verdrehsicheren und beidseitg belastbaren Schraubenverbindungen in dünnwandigen Werkstücken sind hinreichend bekannt. Solche Gewindebuchsen mit Innengewinde weisen einen dünnwandigen Ansatz auf, der in eine Aufnahmebohrung eingesetzt wird, worauf der überstehende Rand mittels eines Nietwerkzeuges umgeformt wird. Diese Kerbverzahnung am Außenumfang des Ansatzes dient zur Verdrehsicherung. Auch eine aus DE-A-40 00 209 bekannte Gewindebuchse weist einen Bördelrand auf, der zum Vernieten der Gewindebuchse dient.

Die hierzu erforderlichen Nietwerkzeuge können keine Verwendung finden, wenn die Gewindebuchse blind vernietet werden soll, wenn also das Bauteil nur von einer Seite zugänglich ist und die Befestigung ohne Gegenlager erfolgen muß, wie z. B. an Hohlprofilen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Werkzeug für eine derartige Gewindebuchse zu schaffen, das mit der Gewindebuchse zu­ sammenwirkt, um diese fest an dünnwandige Bauteile zu verankern und drehsicher zu befestigen, ohne daß ein rückwärtiger Zugriff für ein Nietwerkzeug möglich ist, also durch eine "Blindvernietung".

Blindnietmuttern mit entsprechenden Werkzeugen sind weitläufig bekannt, aber nicht immer einsetzbar, vor allem dort nicht, wo keine Querschnittsverminderung im Arbeits- bzw. Anschlußbereich zulässig ist. Diese Verbindungselemente bauen immer hinter der Anschlußfläche auf, wo sich dann der Stauchbereich und Gewinde­ abschnitt befindet. In vielen Fällen muß aber der Gewindebereich vor der Fläche liegen.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patent­ anspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Wird auf das mit der Stirnseite auf die Gewindebuchse aufgesetzte Werkzeug Druck ausgeübt, so tritt der Bördelfinger aus dem unteren Bereich des Werk­ zeuges in Höhe des Bördelrandes der in die Aufnahmebohrung aufgesetzten Ge­ windebuchse aus und gerät in Anlage an den Bördelrand. Beim Drehen des Werk­ zeuges rollt der Nietfinger vom Bördelbereich, bis eine hochfeste verdrehsichere Ver­ bindung entsteht. Zum Verhindern des Mitdrehens der Buchse während des Ver­ nietens können mehrere Möglichkeiten geschaffen sein. So z. B. ist der kegelige Ansatz, der in die Bohrung eingesetzt wird, oder die der Stirnfläche entgegengesetzte Auflagefläche zum Bauteil mit kerbverzahntem Rändel versehen. Auch eine polygonale Kontur am Umfang der Buchse, wie in der DE-A-40 00 209 dargestellt, mit der Anlagemöglichkeit an einem am Bauteil befindlichen Absatz kann ein Mitdrehen verhindern. Auf jeden Fall wird eine Übertragung von Drehkräften des rotierenden Werkzeuges auf die feststehende Buchse über ein Axiallager auf ein Mindestmaß reduziert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch das Nietwerkzeug;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht bzw. einen um 90° gedrehten Schnitt des Nietwerkzeuges;

Fig. 4 eine Ansicht des Bördelfingers in vergrößertem Maßstab im Augenblick des Vernietens;

Fig. 5 eine Gewindebuchse mit Innengewinde, gerändeltem Ansatz und Dichtring;

Fig. 6 eine Gewindebuchse mit Außengewine, grerändeltem Ansatz und Dichtring;

Fig. 7 eine Gewindebuchse mit Innengewinde und stirnseitiger Rändel.

Das Nietwerkzeug umfaßt im wesentlichen ein Gehäuseunterteil 1, ein Gehäuseoberteil 2, einen Bördelfinger 3 und eine Spindel 4. Die Gehäuseteile 1 und 2 sind teleskopisch gegeneinander verschiebbar angeordnet. Zur Führung dient die sich durch entsprechende Bohrungen in den Gehäuseteilen 1 und 2 erstreckende Spindel 4. Der obere Schaft 5 der Spindel 4 wird in eine Bohrmaschine eingesetzt, deren Drehung über die Spinel auf das obere Gehäuseteil 2 übertragen wird. In den Fig. 2 und 3 sind Zylinderstifte 8 dargestellt, die sich in entsprechenden Bohrungen der beiden Gehäuseteile erstrecken, so daß die Drehung vom Oberteil 2 auf das Unterteil 1 über die Stifte 8 übertragen wird.

Der Bördelfinger 3 weist im Bereich des Unterteils 1 einen radialen Arm 9 auf, der in einem Verstellstück 10 drehbar gelagert ist. Dabei ist der Arm 9 um einen im Verstellstück 10 befestigten Schwenkstift 11 drehbar. Das Verstellstück 10 ist im Querschnitt zylindrisch, wie aus Fig. 2 hervorgeht und ist in einer Bohrung des unteren Gehäuseteils 1 längs einstellbar angeordnet. Die Höheneinstellung des Verstellstücks 10 erfolgt über den Gewindeansatz 12, der mit der Verstellmutter 14 im Eingriff steht. Durch Verdrehen der Verstellmutter 14 läßt sich der Bördelfinger 3 im Bereich X verschieben, um den Bördelfinger jeweils auf die Höhe des Bördelrandes und somit auf verschiedene Längen der Gewindebuchse einzustellen.

Der Arm 9 gegenüberliegend ist an dem Bördelfinger 3 ein weiterer Arm 15 angeformt, der gegen eine am Gehäuseoberteil 2 eingesetzte Druckschraube 16 anliegt und von einer Feder 18 gegen die Druck­ schraube 16 angedrückt wird. Die Vorspannung der Feder 18 kann durch eine im Gehäuseunterteil 1 angeordnete Schraube 19 eingestellt werden.

Der stilförmige Bördelfinger 3 ist in einem Längsschlitz 21 der Spindel 4 aufgenommen. An der Stirnseite des Gehäuseunterteils 1 ist ein Axiallager 24 vorgesehen.

Eine Feinjustierung es Bördelfingers 3 erfolgt durch Verstellung der Spindel 4 gegenüber dem Gehäuseunterteil 1 nach Lösen der Konter­ muttern 25, 26 auf einem Spindelgewinde 28. Mit der Feinjustierung wird erreicht, daß der Bördelfinger 3 mit seinem balligen Ansatz 30 genau unter der Oberfläche des Schlitzes 21 liegt, so daß die Spindel mit dem Bördelfinger in den Innenbereich der Gewindebuchse frei einführbar ist.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind zwischen den Gehäuseteilen 1 und 2 noch mehrere Federn 31 eingesetzt, welche die Gehäuseteile ausein­ anderdrücken, wodurch ein Wegtauchen des Fingers 3 unter der Oberfläche der Spindel 4 nach dem Bördelvorgang gewährleistet ist.

Die Höheneinstellung des Verstellstücks 10 und damit der Abstand zwischen dem stirnseitigen Axiallager 24 und dem balligen Ansatz 30 des Bördelfingers 3 wird an einer am Unterteil 1 vorgesehenen Skala 33 angezeigt. Hierzu weist das Verstellstück 10 eine mit der Skala 33 zusammenwirkende Markierung 34 auf. Als Anzeiger dient die fest in das Verstellstück 10 eingesetzte Schraube 20.

Zum einseitigen Vernieten vorgesehene Gewindebuchsen sind in den Fig. 5 bis 7 beispielhaft dargestellt. In Fig. 5 weist eine Gewinde­ buchse ein Innengewinde 41 auf sowie in Fortsetzung des Innengewindes einen Ansatz 42, der als Bördelrand dient. Der Ansatz ist auf der Außenseite leicht kegelig und mit einer Rändel 43 versehen. Ferner ist die Gewindebuchse 40 stirnseitig mit einer Ausnehmung 44 versehen, die vom Außenumfang schräg nach innen bis zum Ansatz 42 verläuft und einen am Ansatz anliegenden Dichtring 45 aufnimmt, von der etwa der halbe Querschnitt über die Ausnehmung 44 axial vorsteht, um eine gewisse Verformung des O-Ringes beim Andruck auf das Werkstück und somit Dichtigkeit zu gewährleisten.

In Fig. 6 ist eine Gewindebuchse 50 mit Außengewidne 51 dargestellt, bei der der Ansatz 52 mit der kegeligen Rändelung 53, der Ausnehmung 54 und dem Dichtring 55 in der bereits beschriebenen Form ausgebildet sind. Gegebenenfalls können die Dichtringe 45 und 55 sowie die Ausnehmungen 44 und 54 entfallen, so daß die Gewindebuchse stirnseitig plan ausgeführt ist.

In Fig. 7 ist eine Gewindebuchse 60 mit Innengewinde 61 dargestellt, die stirnseitig, dem Werkstück zugewandte Seite, eine Rändelung 62 zur Erhöhung des Reibschlusses beim Bördeln trägt.

Zum Vernieten mit dem Werkzeug eignet sich auch eine aus DE-A-40 00 209 bekannte Gewindebuchse, bei der die Verdrehsicherung durch einen an der Gewindebuchse angeformten Flansch erfolgt, der mit einer entsprechenden Aufnahmebohrung zusammenwirkt oder in drehsichere Anlage an einen am Werkstück angeformten Steg gelangt.

Die Wirkungsweise des in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Werkzeuges in Verbindung mit der Gewindebuchse ist wie folgt:

Wie in Fig. 4 dargestellt, wird die Gewindebuchse 50 in eine Aufnahmebohrung eines dünnwandigen Bauteiles 60 eingesetzt, wobei der Bördelrand 52 über das Bauteil 60 vorsteht. Anschließend wird das Werkzeug abgesenkt und die Spindel 4 mit dem Bördelfinger 3 tritt in die Gewindebuchse 50 ein, bis sich das Axiallager 24 auf die Oberseite der Gewindebuchse 50 anlegt. Dann befindet sich der ballige Ansatz 30 des Bördelfingers 3 im Nietbereich des Bördelrandes 52. Wird jetzt Druck auf die Spindel 4 und damit auf das obere Gehäuseteil 2 ausgeübt, so verschiebt sich dieses axial gegenüber dem Unterteil 1 entgegen der Kraft der Federn 31. Dabei drückt das Druckstück 16 auf den Arm 15, so daß der Bördelfinger 3 um den Schwenkstift 11 schwenkt und dabei der ballige Ansatz 30 aus dem Schlitz 21 der Spindel 4 austritt und in Anlage an den Bördelrand 52 gelangt. Dabei drückt das Werkzeug die Gewindebuchse 50 in die Bohrung.

Der schräge kerbverzahnte Rändel 53 übt einen gewissen Toleranz­ ausgleich aus, so daß gewährleistet ist, daß sich die Gewindebuchse beim Andrücken nicht mitdreht. Während der Drehung des Werkzeuges wird die Gewindebuchse durch mehrere Umläufe des Bördelfingers 3 verbördelt. Es erfolgt ein walkender Bördelprozeß, der bis auf die Lochleibung der Aufnahmebohrung im Werkstück 60 übertragen wird und diese auch noch teilweise verformt, so daß eine hochfeste und verdrehsichere Verbindung entsteht.

Claims (12)

1. Werkzeug zum einseitigen Befestigen einer Gewindebuchse an dünne Bauteile, wobei die in eine Aufnahme­ bohrung des Bauteils eingesetzte Gewindebuchse einen über­ stehenden Bördelrand aufweist, der von dem Werkzeug durch Anbördeln verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein schwenkbar angeordneter Bördelfinger (3) axial in die Gewindebuchse (40, 50) einführbar ist und zum Anlegen an den Innenumfang des Bördelrandes (42, 52, 62) der Gewindebuchse und zum Umformen des Bördelrandes radial bewegbar ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehbar angetriebes Oberteil (2) teleskopisch gegenüber einem Unterteil (1) verschiebbar ist, das Unterteil mit dem Oberteil drehfest verbunden ist, der sich längs der Werkzeuglängsachse erstreckende Bördelfinger (3) zwei gegenüberliegende, sich radial erstreckende Arme (9, 15) aufweist, von denen ein Arm (9) außerhalb der Werkzeuglängs­ achse im Unterteil (1) schwenkbar gelagert ist und der andere Arm (15) an einem Druckstück (16) des Oberteils (2) anliegt, und der Bördelfinger (3) beim Zusammenschieben von Ober- und Unterteil von dem Druckstück (16) radial verschwenkbar ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bördelfinger (3) mit einem radialen balligen Ansatz (30) zur Anlage an den Bördelrand versehen ist.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (1) mit einem Axiallager (24) zum Aufsetzen des Werkzeuges auf die Gewindebuchse (40, 50) versehen ist.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bördelfinger (3) in einem Verstellstück (10) schwenkbar gelagert ist, das im Unterteil (1) in axialer Richtung verschiebbar und feststellbar angeordnet ist und daß die Verstellung von außen durchführbar ist.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung an einer Skala (33) angezeigt ist.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bördelfinger (3) in einem Längsschlitz (21) einer Spindel (4) aufgenommen ist, die sich in Längsrichtung durch das Unter- und Oberteil erstreckt und die in die Gewindebuchse einführbar ist und gegenüber dem Ober- und Unterteil längs einstellbar ist.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (15) von einer Feder (18) an das Druckstück (16) angedrückt ist.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung von Ober- und Unterteil gegen die Kraft mehrerer Federn (31) erfolgt.

10. Gewindebuchse zur Verwendung mit dem Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindebuchse im Bereich des Bördelrandes (42, 52, 62) kegelförmig und mit einem Rändel (43, 53, 63) versehen ist.

11. Gewindebuchse nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bördelrand (42, 52, 62) als Ansatz an der mit einem Innen- oder Außengewinde versehenen Gewindebuchse angeformt ist.

12. Gewindebuchse nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in eine dem Ansatz benachbarte Ausnehmung (44, 54) der Gewindebuchse ein Dichtring (45, 55) eingesetzt ist.