Einpress-Verbindungselementen in ein bleibend verformbares metallisches Flachmaterial oder daraus hergestellte Bauteile bzw.

Werkstücke

Die Erfindung betrifft ein Einpress-Verbindungselement und ein Verfahren zum Verankern von Einpress-Verbindungselementen in ein bleibend verformbares metallisches Flachmaterial oder daraus hergestellte Bauteile bzw. Werkstücke gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und 12.

Einpress-Verbindungselemente, die in ein bleibend verformbares metallisches Flachmaterial, insbesondere ein Metallblech oder einem daraus hergestellten Bauteil oder Werkstück durch Fügen und anschließendes Verpressen eingebracht bzw. verankert werden, sind hinlänglich bekannt.

Derartige Einpress-Verbindungselemente sind häufig in Form von

Einpressmuttern mit Innengewinde oder Einpressbuchsen ohne Innengewinde ausgebildet. Durch entsprechende Wahl der Materialhärten des Materials des Einpress-Verbindungselementes im Vergleich zu dem bleibend verformbaren metallischen Flachmaterial wird beim Einpressvorgang ausschließlich das metallische Flachmaterial, insbesondere Metallblech und nicht das Einpress- Verbindungselement an sich verformt. Einpress-Verbindungselemente weisen in der Regel einen hülsenartigen

Grundkörper mit einem Kopfabschnitt und einen daran entlang einer Längsachse anschließenden, im Vergleich zum Kopfabschnitt querschnittsreduzierten

Schaftabschnitt auf. Der Schaftabschnitt weist einen unmittelbar an den

Kopfabschnitt anschließenden Fügeabschnitt auf, dessen Mantelfläche zur drehfesten Fixierung des Einpress-Verbindungselementes im Metallblech als Rändelung oder sonstige unrunde bzw. polygene Mantelfläche ausgebildet ist. Am freien, dem Kopfabschnitt gegenüberliegenden Ende des Schaftabschnittes ist ein vorzugsweise ringförmiger Einpressabschnitt vorgesehen, der eine

Hinterschneidung zwischen dem Fügeabschnitt und dem Einpressabschnitt bildet. Nach dem Fügen, d .h. nach dem Einsetzen des Fügeabschnitts des

Schaftabschnittes des Einpress-Verbindungselementes in eine im Metallblech vorbereitete Fügeöffnung, auch Vorlochung genannt, erfolgt das Verbinden bzw. Verankern des Verbindungselementes durch Verpressen unter plastischer Verformung des Metallblechs im Bereich der Fügeöffnung, in dem das Einpress- Verbindungselement verankert werden soll. Für die durch Fügen und Verpressen erzeugte Verbindung zwischen dem Blech und dem Verbindungselement wird u.a. gefordert, dass diese Verbindung eine hohe Festigkeit gegen Ausdrücken des Einpress-Verbindungselementes aus dem Metallblech durch axial wirkende Kräfte sowie auch eine hohe Festigkeit gegen Verdrehen, d.h. eine ausreichend hohe Drehmomentaufnahme aufweist. Dies wird u.a. dadurch erreicht, dass das Material des Metallblechs beim Verpressen in die Hinterschneidung zwischen dem Fügeabschnitt und dem Einpressabschnitt fließt. Das Fügen und Verpressen der Einpress-Verbindungselemente erfolgt vielfach unter Verwendung eines sogenannten Stanzkopfes in einem Werkzeug, beispielsweise einem

Folgewerkzeug, in welchem auch das jeweilige Werkstück oder Bauteil z.B. durch Stanzen und/oder Biegen aus dem Metallblech hergestellt wird.

Nachteilig kann es beim Einbringen und Fügen des Einpress- Verbindungselementes in das Metallblech bzw. in die Vorlochung im Metallblech bereits aufgrund einer ungünstigen Dimensionierung des Fügeabschnittes und/oder des Einpressabschnittes des Schaftabschnittes in Bezug auf die

Vorlochung im Metallblech zu einer ungewünschten Materialverdrängung des

Metallbleches in axialer Richtung und ggf. bereits in den

Hinterschneidungsbereich kommen, welche den nachfolgenden Stanzvorgang negativ beeinflussen, insbesondere zu einer fehlerhaften Positionierung und/oder

Fixierung des Verbindungselementes führen kann.

Ausgehend davon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Einpress- Verbindungselementes und ein Verfahren zu dessen Verankerung in einem bleibend verformbaren metallischen Flachmaterial oder daraus hergestelltes Bauteil bzw. Werkstück aufzuzeigen, bei dem eine ungewünschte

Materialverdrängung in axialer Richtung beim Fügen des Einpress- Verbindungselementes vermieden werden kann. Die Aufgabe wird ausgehend von einem Einpress-Verbindungselement gemäß den Merkmalen des

Oberbegriffes des Patentanspruches 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale - -

gelöst. Ferner ist zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren zum Verankern von Einpress-Verbindungselementen in ein bleibend verformbares metallisches Flachmaterial, insbesondere Metallblech oder daraus hergestellten Bauteilen bzw. Werkstücken gemäß Patentanspruch 12 ausgebildet.

Ein wesentlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Einpress-Verbindungselementes ist darin zu sehen, dass der gerädelte Fügeabschnitt einen ersten Durchmesser und der Einpressabschnitt einen zweiten Durchmesser aufweisen und der zweite Durchmesser kleiner als der erste Durchmesser ist, wobei der zweite

Durchmesser näherungsweise dem Ausgangsdurchmesser des Fügeabschnittes vor dem Einbringen der Rändelung in die Mantelfläche oder näherungsweise dem ersten Durchmesser abzüglich der halben Rändelungstiefe.entspricht. Besonders vorteilhaft ist damit der Durchmesser des Rändelungs- bzw. Fügeabschnitt des Schaftabschnittes im Vergleich zum Stanzabschnitt des Schaftabschnittes des Einpress-Verbindungselementes derart ausgebildet, dass weder durch den

Stanzabschnitt noch durch den Rändelungs- bzw. Fügeabschnitt beim Einbringen des Einpress-Verbindungselementes in ein Blechelement eine

Materialverdrängung in axialer Richtung entsteht. Vorteilhaft wird damit der Stanzvorgang nicht negativ beeinflusst. Die Materialverdrängung wird nahezu ausschließlich durch das Stanzwerkzeug bzw. eine Matrize mit ringförmigen Prägebund erzeugt.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die Rädelung als so genannte RAA- Rändelung mit einer Vielzahl von parallel zur Längsachse verlaufenden Riefen ausgebildet ist. Derartige RAA-Rändelungen bilden eine in Längsrichtung des Verbindungselementes und damit auch in Fügerichtung des

Verbindungselementes orientiertes Zackenprofil aus, so dass eine

Materialverdrängung in die zwischen zwei Zacken eingebrachten Riefen der Rändelung beim Fügen möglich ist. Weiterhin vorteilhaft wird bei der

erfindungsgemäßen Dimensionierung der Durchmesser des Füge- und

Einpressabschnittes des Einpress-Verbindungselementes aufgrund der

Orientierung der Riefen parallel zur Längsachse ein axiale Materialverdrängung effektiv unterbunden. Besonders bevorzugt weist die als RAA-Rädelung ausgebildete Rändelung eine Teilung und einem Profilwinkel auf und die die Differenz zwischen dem ersten - -

und zweiten Durchmesser ist erfindungsgemäß abhängig von der Teilung der Rädelung gewählt, wobei zwischen dem ersten und zweiten Durchmesser d l, d2 und der Teilung t folgender Zusammenhang besteht:

d l - 0,5 * t = d2

Die RAA-Rändelung ist in der DIN82 genormt und kann beispielsweise genormte Teilungen von 0,5 mm, 0,6 mm, 0,8 mm, 1,0 mm, 1,2 mm oder 1.6 mm aufweisen. Besonders bevorzugt ist beispielsweise eine Teilung t von 0,8 mm und ein Profilwinkel von 90°.

Besonders vorteilhaft ist beim erfindungsgemäßen Einpress-Verbindungselement der erste Durchmesser derart gewählt, dass dieser dem Durchmesser einer virtuellen Kreislinie um die Längsachse entspricht, auf der die äußeren Spitzen der Rändelung zu liegen kommen.

Erfindungsgemäß entspricht die Rändelungstiefe der Differenz des Radius der virtuellen Kreislinie um die Längsachse, auf der die äußeren Spitzen der

Rändelung bzw. der Zacken des Zackenprofils zu liegen kommen, und des Radius der weiteren virtuellen Kreislinie um die Längsachse, auf der die inneren Spitzen der Rändelung bzw. der Zacken des Zackenprofils zu liegen kommen.

Weiterhin vorteilhaft ist zwischen dem gerädelten Fügeabschnitt und dem

Einpressabschnitt ein ringförmiger Hinterschneidungsabschnitt ausgebildet, der einen vorzugsweise eine konzentrisch zur Längsachse verlaufende,

beispielsweise nut- und/oder ringförmige Ausnehmung bildet, in welche beim Verpressen des Einpress-Verbindungselement mit dem Metallblech das das Einpress-Verbindungselementes umgebende Material des Metallbleches plastisch verformt wird. Durch das hierdurch bewirkte„Auffüllen" des ringförmigen Hinterschneidungsabschnitts mit Material des Metallbleches wird das Einpress- Verbindungselement neben der Rändelung des Fügeabschnittes noch zusätzlich im Metallblech verankert und insbesondere gegen Verdrehen gesichert.

Besonders bevorzugt weist der ringförmige Hinterschneidungsabschnitt einen dritten Durchmesser auf, der kleiner als der zweite Durchmesser ist, und zwar beträgt die Differenz zwischen dem zweiten und dritten Durchmesser

vorzugsweise zwischen dem 0,25-fachen und dem einfachen der Teilung der als - -

RAA-Rändelung ausgebildeten Rändelung. Bei der genannten Dimensionierung des ringförmigen Hinterschneidungsabschnittes in Bezug auf die Durchmesser des Füge- und Einpressabschnittes konnte bei einem guten Fügeverhalten eine optimale Verankerung des Einpress-Verbindungselementes im Metallblech erreicht werden. Vorzugsweise ist der Einpressabschnitt durch einen

ringförmigen Einpressbund gebildet, über welchen auch eine Selbststanzfunktion bereitgestellt werden kann.

Ebenfalls ist Gegenstand der Erfindung eine vorgefertigte Baugruppe umfassend ein erfindungsgemäßes Einpress-Verbindungselementes und ein bleibend verformbares metallisches Flachmaterial oder ein daraus hergestellten Bauteil oder Werkstück, bei dem das Einpress-Verbindungselement durch Fügen und Verpressen in das bleibend verformbare metallische Flachmaterial oder ein daraus hergestellten Bauteil oder Werkstück eingebracht bzw. darin verankert ist.

Weiterhin ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum Verankern eines Einpress-Verbindungselementes in einem bleibend verformbaren metallischen Flachmaterial, insbesondere einem Metallblech oder einem daraus hergestellten Bauteil oder Werkstück durch Fügen und Verpressen, wobei das Einpress- Verbindungselement einen Kopfabschnitt und einen daran entlang einer

Längsachse anschließend, gegenüber dem Kopfabschnitt zurückversetzten Schaftabschnitt aufweist, der zumindest einen unmittelbar an den Kopfabschnitt anschließenden Fügeabschnitt mit einer eine Rändelung aufweisenden

Mantelfläche und einen daran entlang der Längsachse anschließenden

Einpressabschnitt aufweist. Besonders vorteilhaft wird beim Fügen des das Einpress-Verbindungselement in das bleibend verformbare metallische

Flachmaterial, insbesondere Metallblech das Einpress-Verbindungselement ohne Materialverdrängung des Flachmaterials bzw. Metallblechs entlang der

Längsachse bzw. in Fügerichtung in das bleibend verformbare metallische

Flachmaterial, insbesondere Metallblech, vorzugsweise eine darin vorgesehene Fügeöffnung oder Vorlochung eingefügt. Damit wird beim Fügen des Einpress- Verbindungselement in das Flachmaterial bzw. Metallblech das das Einpress- Verbindungselement umgebende Material des Flachmaterials bzw. Metallblechs ausschließlich radial zur Längsachse bzw. Fügerichtung verdrängt. Hierdurch ist - -

der daran anschließende Einpressvorgang weniger fehlerbehaftet und damit zuverlässiger durchführbar.

Weiterhin vorteilhaft wird nach dem Fügen in das bleibend verformbare metallische Flachmaterial, insbesondere Metallblech eingefügte Einpress-

Verbindungselement derart mit dem Flachmaterial bzw. Metallblech verpresst, dass das das Einpress-Verbindungselement umgebende Material des

Flachmaterials bzw. Metallblechs plastisch verformt wird und in einen zwischen dem gerädelten Fügeabschnitt und dem Einpressabschnitt vorgesehenen ringförmigen Hinterschneidungsabschnitt verdrängt wird. Aufgrund der erfindungsgemäßen Dimensionierung der Füge- und Einpressabschnitte des Einpress-Verbindungselementes ist ein gleichmäßiges plastisches Verformen des das Einpress-Verbindungselement umgebende Material des Flachmaterials bzw. Metallblechs in den ringförmigen Hinterschneidungsabschnitt möglich.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird beim Verpressen eine mit einem Auflager zusammenwirkende Matrize mit einem Prägebund verwendet, der den Einpressabschnitt derart aufnimmt, dass für das Verankern bzw. Verpressen des Einpress-Verbindungselementes im Flachmaterial bzw. Metallblech ein Fließen des Materials des Flachmaterials bzw. Metallblechs ohne Verformung des Einpress-Verbindungselementes bewirkt wird.

Die Ausdrucke„näherungsweise",„im Wesentlichen" oder„etwa" bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht. - -

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen : eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Einpress- Verbindungselementes, eine stirnseitige Ansicht auf den Schaftabschnitt des

erfindungsgemäßen Einpress-Verbindungselementes gemäß Figur 1, ein Längsschnitt entlang der Linie A-A durch das Einpress- Verbindungselementes gemäß Figur 2, ein schematischer Längsschnitt durch eine alternative

Ausführungsvariante eines Einpress-Verbindungselementes, eine schematischer Längsschnitt durch ein in ein Metallblech eingebrachtes und mit diesem verpresstes erfindungsgemäßes Einpress-Verbindungselement sowie die zugehörigen Werkzeuge. In Figur 1 ist beispielhaft eine perspektivische Darstellung eines

erfindungsgemäßen Einpress-Verbindungselementes 1 dargestellt, welches bei der dargestellten Ausführungsvariante als Einpress-Mutterelement mit

Innengewinde ausgebildet ist. Alternativ kann jedoch das erfindungsgemäße Einpress-Verbindungselement 1 auch als Einpress-Buchsenelement ohne

Innengewinde realisiert sein. Das Einpress-Verbindungselement 1 ist einteilig bzw. einstückig ausgebildet und aus einem Material oder Materialgemisch hergestellt.

Das Einpress-Verbindungselement 1 ist zum Einbringen und Verankern in ein bleibend verformbares metallisches Flachmaterial, insbesondere ein Metallblech 10 bzw. einem daraus hergestellten Bauteil oder Werkstück durch Fügen und Verpressen ausgebildet und weist hierzu einen sich entlang einer Längsachse LA erstreckenden hülsenförmigen Grundkörper auf, der zumindest einen

Kopfabschnitt 2 und einen entlang der Längsachse LA unmittelbar daran anschließenden Schaftabschnitt 3 umfasst. Der Schaftabschnitt 3 ist durch einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Bund gebildet, der im Vergleich zum - -

Kopfabschnitt 2 querschnittsreduziert ist, so dass im eingebrachten Zustand der Kopfabschnitt 2 zur Anlage gegenüber dem Oberseite des Metallbleches gelangt. Auch der Kopfabschnitt 2 ist vorzugsweise in Form eines kreiszylinderförmigen Körperabschnittes realisiert.

Ferner weist der hülsenförmige Grundkörper einen vorzugsweise

kreiszylinderförmigen Hohlraum 4 auf, der von einer konzentrisch zur

Längsachse LA verlaufenden Innenwandung des Einpress- Verbindungselementes 1 eingeschlossen wird und sich über die gesamte Länge des Einpress-Verbindungselement 1 erstreckt. Bei der in den Figuren

dargestellten Ausführung als Einpress-Mutterelement bzw. Einpressmutter ist die Innenwandung beispielsweise mit einem Innengewinde versehen. Der kreiszylinderförmige Hohlraum 4 erstreckt sich hierbei über die gesamte Länge des Einpress-Verbindungselementes 1 und bildet somit eine Durchgangsbohrung zur Aufnahme und/oder Durchführung eines stabförmigen Elements,

beispielsweise des Schaftes einer Schraube oder Bolzens aus.

Das Einpress-Verbindungselement 1 ist zum Einpressen in ein Metallblech 10 oder in ein aus einem Metallblech 10 hergestelltes Bauteil oder Werkstück ausgebildet, und zwar soll dieses darin durch Fügen und Verpressen

vorzugsweise mit hoher Auspresskraft und Drehmomentaufnahme verankert werden. Figur 5 zeigt beispielsweise einen schematischen Längsschnitt durch ein in ein Metallblech 10 eingebrachtes Einpress-Verbindungselement 1 und einen Längsschnitt durch die entsprechenden Werkzeuge 12, 13. Hierbei wird das Einpress-Verbindungselement 1 vorzugsweise in eine im Metallblech 10 eingebrachte Vorlochung 11 mit den entsprechenden Werkzeugen 12, 13 eingepresst und darin verankert. Das Bauteil oder Werkstück kann beispielsweise ein aus Stahlblech durch Stanzen und Biegen gefertigtes Bauteil oder Werkstück sein. Vorzugsweise ist die Materialhärte des Einpress-Verbindungselement 1 größer als die Materialhärte des Metallbleches 10.

Der Schaftabschnitt 3 weist beispielsweise einen unmittelbar an den

Kopfabschnitt 2 entlang der Längsachse LA anschließenden Fügeabschnitt 3.1 auf, der abhängig von der Materialstärke des Metallbleches 10, in welches das erfindungsgemäße Einpress-Verbindungselement 1 verankert werden soll, und/oder dem jeweiligen Anwendungsfall hinsichtlich seiner Erstreckung entlang - -

der Längsachse LA anpassbar ist. Ferner weist der Schaftabschnitt 3 an seinem freien, dem Kopfabschnitt 2 gegenüberliegende Ende einen Einpressabschnitt 3.2 auf, welcher vorzugsweise durch einen konzentrisch um die Längsachse LA umlaufenden, ringförmiger Einpressbund gebildet ist. Bei fehlender Vorlochung 11 im Metallblech 10 kann der Einpressabschnitt 3.2 auch eine ringförmige

Einpresskante ausbilden, mittels der ein Ausstanzen eines Buzens bewirkt wird, um ein Fügen des nachfolgenden Fügeabschnittes 3.1 zu ermöglichen.

Der Fügeabschnitt 3.1 weist eine Mantelfläche mit einer Rändelung RA, insbesondere eine Rändelung RA mit einer Vielzahl von parallel zur Längsachse LA verlaufenden Riefen auf, welche als RAA-Rändelung bezeichnet wird.

Hierdurch wird ein um die Längsachse LA umlaufendes Zackenprofil auf der Mantelfläche des Fügeabschnittes 3.1 erzeugt, wobei jeweils zwischen zwei aufeinander folgenden Zacken eine Riefe eingeschlossen wird. Die Rändelung RA weist eine Rändelungstiefe T auf.

Die in den Figuren 1 bis 5 dargestellte bzw. angedeutete Rändelung RA ist beispielsweise als RAA-Rändelung mit einer Teilung t von 0,8 mm und einem Profilwinkel von 90° ausgebildet. Es versteht sich das auch RAA-Rändelungen mit unterschiedlicher gemäß der DIN 82 genormten Teilungen t, beispielsweise 0,5 mm, 0,6 mm, 1,0 mm, 1,2 mm oder 1.6 mm zur Anwendung kommen können. Auch sind alternative Profilwinkel möglich.

Vor dem Einbringen der Rändelung RA in die Mantelfläche des Fügeabschnittes 3.1 weist dieser einen Ausgangsdurchmesser D auf, der abhängig von der ausgewählten Teilung t einen Nenndurchmesser bzw. ersten Durchmesser d l des gerädelten Fügeabschnittes 3.1 ergibt. Der Nenndurchmesser bzw. erste

Durchmesser d l bezeichnet hierbei den Durchmesser einer virtuellen Kreislinie um die Längsachse LA, auf der die äußeren Spitzen der Rändelung RA bzw.

Zacken des Zackenprofils zu liegen kommen. Mit anderen Worten : der erste Durchmesser d l bezeichnet den äußeren Durchmesser des gerädelten

Fügeabschnittes 3.1.

Die Rändelungstiefe T entspricht der Differenz des Radius der virtuellen Kreislinie um die Längsachse LA, auf der die äußeren Spitzen der Rändelung RA bzw. der Zacken des Zackenprofils zu liegen kommen, und des Radius der weiteren - -

virtuellen Kreislinie um die Längsachse LA, auf der die inneren Spitzen der Rändelung RA bzw. der Zacken des Zackenprofils zu liegen kommen.

Zwischen dem Ausgangsdurchmesser D des noch ungerändelten Fügeabschnittes 3.1, dem Nenndurchmesser bzw. ersten Durchmesser d l und der Teilung t besteht bei einer RAA-Rändelung beispielsweise folgender Zusammenhang :

D = d l - 0,5 * t Die Rändelung RA wird in diesen Zusammenhang vorzugsweise durch Drehen hergestellt. Alternativ kann die Rändelung RA durch Kaltverformen hergestellt werden.

Erfindungsgemäß weist der gerädelte Fügeabschnitt 3.1 den ersten Durchmesser dl und der Einpressabschnitt 3.2 einen zweiten Durchmesser d2 auf, wobei der zweite Durchmesser d2 kleiner als der erste Durchmesser d l ist. Hierbei entspricht der zweite Durchmesser d2 näherungsweise dem

Ausgangsdurchmesser D des Fügeabschnittes 3.1 vor dem Einbringen der Rändelung RA in dessen Mantelfläche, insbesondere bei einer durch Drehen erzeugten Rändelung RA, oder der zweite Durchmesser d2 entspricht

näherungsweise dem ersten Durchmesser d l abzüglich der halben

Rändelungstiefe T, insbesondere bei einer mittels Kaltverformen erzeugten Rändelung RA. Der zweite Durchmesser d2 ist damit um die halbe

Rändelungstiefe R im Vergleich zum ersten Durchmesser d l reduziert. Die Erfinder haben erkannt, dass bei einer entsprechender Dimensionierung des ersten und zweiten Durchmessers d l, d2 des gerädelten Fügeabschnittes 3.1 und des Einpressabschnittes 3.2 keine Materialverdrängung beim Fügen des Fügeabschnittes 3.1 in das Metallblech 10 erfolgt, da vorteilhaft über den Einpressabschnitt 3.2 der Fügebereich bereits entsprechend vorbereitet ist.

Erfindungsgemäß besteht damit zwischen dem ersten und zweiten Durchmesser dl, d2 und der Teilung t der als RAA-Rändelung ausgebildeten Rändelung RA folgender Zusammenhang : d2 = d l - 0,5 * t - -

Bei einer RAA-Rändelung mit einer Teilung t von 0,8 mm und einem Profilwinkel von 90° ergibt sich damit beispielsweise folgender Zusammenhang zwischen dem ersten Durchmesser d l des gerädelten Fügeabschnittes 3.1 und dem zweiten Durchmesser d2 des Einpressabschnittes 3.2 : d2 = d l - 0,5 * 0,8 mm = d l - 0,4 mm bzw. d l = d2 + 0,4 mm

Der erste Durchmesser d l des gerädelten Fügeabschnittes 3.1 ist somit um 0,4 mm größer als der zweite Durchmesser d2, d.h. der Unterschied des ersten und zweiten Durchmessers d l, d2 ist abhängig von der Teilung t der Rändelung RA gewählt. Dies trifft insbesondere auf eine durch Drehen erzeugte RAA-Rändelung zu.

Alternativ besteht zwischen dem ersten und zweiten Durchmesser d l, d2 und der Rändelungstiefe T der Rändelung RA folgender Zusammenhang : d2 = d l - 0,5 * T

Bei einer Rändelungstiefe T von 0,8 mm ergibt sich damit beispielsweise folgender Zusammenhang zwischen dem ersten Durchmesser d l des gerädelten Fügeabschnittes 3.1 und dem zweiten Durchmesser d2 des Einpressabschnittes 3.2 : d2 = d l - 0,5 * 0,8 mm = d l - 0,4 mm Der erste Durchmesser d l des gerädelten Fügeabschnittes 3.1 ist in beiden

Fällen um 0,4 mm größer als der zweite Durchmesser d2, d.h. der Unterschied des ersten und zweiten Durchmessers d l, d2 ist abhängig von der Teilung t der Rändelung RA oder von der Rändelungstiefe T gewählt. Dies trifft insbesondere auf eine durch Drehen bzw. Kaltverformen erzeugte RAA-Rändelungen zu. - -

Der Kopfabschnitt 2 ist in einer bevorzugten Ausführungsvariante ebenfalls durch einen kreiszylinderförmigen Abschnitt gebildet, der einen Kopfdurchmesser dk und eine Kopfbreite bk jeweils bezogen auf die Längsachse LA aufweist. Ferner weist der vorzugsweise kreiszylinderförmige Hohlraum 4 einen

Innendurchmesser di auf, der abhängig vom Anwendungsfall, insbesondere abhängig des bereitzustellenden Maß des Innengewindes gewählt ist.

Zwischen dem Fügeabschnitt 3.1 und dem Einpressabschnitt 3.2 ist ein ringförmiger Hinterschneidungsabschnitt 3.3 angeordnet, welcher eine konzentrisch zur Längsachse LA verlaufende, nut- und/oder ringförmige

Ausnehmung bildet, in welche beim Verpressen des in das Metallblech 10 eingefügten Einpress-Verbindungselementes 1 das Material des Metallbleches 10 im Fügebereich plastisch verformt wird. Der ringförmige

Hinterschneidungsabschnitt 3.3 kann unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen, beispielsweise eine im Querschnitt dreieckförmige oder trapezförmige Hinterschneidung ausbilden. Der ringförmige Hinterschneidungsabschnitt 3.3 ist somit im Vergleich zum Fügeabschnitt 3.1 und dem Einpressabschnitt 3.2 querschnittsreduziert und springt damit in Richtung der Längsachse LA radial zurück.

Durch Auffüllen des ringförmigen Hinterschneidungsabschnitts 3.3 mit Material des Metallbleches 10 wird das Einpress-Verbindungselement 1 neben der Rändelung RA des Fügeabschnittes 3.1 noch zusätzlich im Metallblech 10 verankert und insbesondere gegen Verdrehen gesichert.

Der gerädelte Fügeabschnitt 3.1 ist durch einen an den Kopfabschnitt 2 entlang der Längsachse LA unmittelbar anschließenden gerädelten, kreiszylinderförmigen Abschnitt gebildet, welcher eine erste Breite bl bezogen auf die Erstreckung entlang der Längsachse LA aufweist. Am gegenüberliegenden freien Ende des Schaftabschnittes 3 ist der Einpressabschnitt 3.2 vorgesehen, dessen zweiter

Durchmesser d2 bezogen auf diejenige äußere Umfangsfläche oder umlaufenden Kante des Einpressabschnittes 3.2 ist, welche den größten radialen Abstand zur Längsachse LA aufweist. Dieser Einpressabschnitt 3.2 ist beispielsweise durch einen ringförmigen Einpressbund gebildet, dessen größter Außendurchmesser den zweiten Durchmesser d2 bildet. Vorzugsweise bildet die Stirnseite des - -

Einpressabschnittes 3.2 des Schaftabschnittes 3 eine ebene Ringfläche aus, welche konzentrisch zur Längsachse LA ist.

Schließlich weist der ringförmige Hinterschneidungsabschnitt 3.3 einen dritten Durchmesser d3 auf, und zwar vorzugsweise im Bereich der Umfangsfläche mit dem geringsten radialen Abstand zur Längsachse LA. Der dritte Durchmesser d3 des ringförmigen Hinterschneidungsabschnitts 3.3 ist kleiner als der erste und zweite Durchmesser d l, d2. Die Differenz zwischen dem zweiten und dritten Durchmesser d2, d3 ist vorzugsweise im Bereich zwischen dem 0,25-fachen und dem einfachen der Teilung t der als RAA-Rändelung ausgebildeten Rändelung RA des gerädelten Fügeabschnittes 3.1 gewählt.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 1 bis 3 ist der ringförmige Hinterschneidungsabschnitt 3.3 durch einen konzentrisch um die Längsachse LA umlaufenden kreiszylinderförmigen Abschnitt mit einer dritten

Breite b3 gebildet, der über jeweils einen schräg zur Längsachse LA verlaufenden Übergangsabschnitt querschnittsverbreiternd in den Fügeabschnitt 3.1 bzw. den Einpressabschnitt 3.2 übergeht. In einer weiteren alternativen Ausführungsvariante gemäß der Figuren 4 und 5 weist der ringförmige Hinterschneidungsabschnitt 3.3 einen bogenförmigen Querschnittsverlauf, so dass die dritte Breite b3 im Wesentlichen auf eine Scheitellinie mit dem geringsten radialen Abstand zur Langsachse LA reduziert ist.

In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsvarianten kann der ringförmige Hinterschneidungsabschnitt 3.3 eine dreieckförmigen Querschnittsverlauf aufweisen, wobei sich dieser ringförmige Hinterschneidungsabschnitt 3.3 spaltartig nach außen öffnet bzw. der hierdurch gebildete Aufnahmeraum in Richtung der Längsachse LA spitz zuläuft.

Figur 5 zeigt beispielhaft in einer schematischen Seitenansicht die zum

Einbringen des Einpress-Verbindungselementes 1 in das Metallblech 10 bzw. in eine beispielhaft vorgesehene Vorlochung 11 durch Fügen und Einpressen vorgesehen Werkzeuge, insbesondere Presswerkzeuge. Der Durchmesser der Vorlochung 11 ist vorzugsweise geringfügig kleiner oder gleich dem zweiten - -

Durchmesser d2 des Einpressabschnittes 3.2 bzw. des Außendurchmessers D des Fügeabschnittes 3.1 vor dem Einbringen der Rändelung RA gewählt. Alternativ kann mittels des Einpressabschnittes 3.2 und den Werkzeugen 12, 13 ein entsprechender Buzen aus dem Metallblech zunächst ausgestanzt werden, welcher ein anschließendes Fügen des Fügeabschnittes 3.1 im Werkzeug ermöglicht.

Zum Befestigen des Einpress-Verbindungselementes 1 an dem Metallblech 10 wird das Einpress-Verbindungselementes 1 unter Verformung des Materials des Metallblechs 10 um die beispielsweise vorab ausgestanzte Fügeöffnung bzw. Vorlochung 11 eingesetzt, und zwar derart, dass das Material radial in die parallel zur Längsachse LA verlaufenden Riefen der Rändelung RA fließt, allerdings eine axiale Verdrängung des Materials in Fügerrichtung, d.h. entlang der Längsachse LA vermieden wird. Nach dem Fügen liegt der Kopfabschnitt 2 mit seiner dem Fügeabschnitt 3.1 zugewandten Unterseite gegen die Oberseite 10a des Metallblechs an, wobei der verbleibende Schaftabschnitt 3 vorzugsweise vollständig in der Vorlochung 11 aufgenommen ist und beispielsweise bündig oder näherungsweise bündig mit der Unterseite 10b des Metallblechs 10. Auch kann der Schaftabschnitt 3 mit seinem freien Ende, und zwar mit dem

Einpressabschnitt 3.2 über die Unterseite 10b des Metallblechs 10 vorstehen.

Anschließend erfolgt in einer Presse oder einem Presswerkzeug bei gegen ein Auflager 12 abgestütztem Kopfabschnitt 2 mit Hilfe einer Matrize 13 mit einem ringförmigen Prägebund 14 ein plastisches Verformen des Materials des

Metallbleches 10 in die durch den ringförmigen Hinterschneidungsabschnitt 3.3 gebildete, konzentrisch um die Längsachse LA verlaufende, beispielsweise nut- und/oder ringförmige Ausnehmung. Bei einer feststehenden Matrize 13 ist das Auflager 12 beispielsweise durch einen Pressstempel oder -plunger gebildet. Zum Verankern des Einpress-Verbindungselementes 1 in der Fügeöffnung bzw. Vorlochung 11 wird mit der Matrize 13, die beim Verpressen mit ihrem

Prägebund 14 den Einpressabschnitt 3.2 bzw. Einpressbund umschließt bzw. vollständig aufnimmt, nahezu ausschließlich Kraft auf das Material des

Metallbleches 10 ausgeübt, und zwar derart, dass für das Verankern bzw.

Verpressen des Einpress-Verbindungselementes 1 im Metallblech 10

hauptsächlich ein Fließen des Materials des Metallblechs 10 bewirkt wird und - -

keine Verformung des Einpress-Verbindungselementes 1 erfolgt. Die

Krafteinleitung erfolgt hierbei ausschließlich über den Prägebund 14 in Richtung der Längsachse LA. Figur 5 zeigt somit beispielhaft eine vorgefertigte Baugruppe umfassend ein erfindungsgemäßes Einpress-Verbindungselement 1 und ein Metallblech 10, wobei das Einpress-Verbindungselement 1 durch Fügen und Verpressen in das beispielhaft angedeutete Metallblech 10 eingebracht ist. Es versteht sich, dass das angedeutete Metallblech 10 auch Teil eines daraus hergestellten Bauteils oder Werkstückes sein kann, ohne dass hierdurch der Erfindungsgedanke verlassen wird.

Mit dem vorbeschriebenen Verfahren wird eine Verankerung des Einpress- Verbindungselementes 1 mit hoher Auspresskraft bzw. hoher Auspressfestigkeit und mit hohem Drehmoment, d.h. mit hoher Festigkeit gegen Verdrehen erreicht. Nach dem Fertigstellen der Verankerung des Einpress- Verbindungselementes 1 im Metallblech 10 liegt der ringförmige

Hinterschneidungsabschnitt 3.3 in seinem gesamten Verlauf, insbesondere auch im Bereich der Übergänge zum Fügeabschnitt 3.1 und/oder Einpressabschnitt 3.2 mit einer hohen Anpress- oder Einspannkraft gegen den die Fügeöffnung bzw. Vorlochung 11 umgebenden Randbereich des Metallbleches 10 an.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche Änderungen sowie Abwandlungen möglich sind, ohne dass dadurch der der Erfindung zugrunde liegend Erfindungsgedanke verlassen wird.

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Bezugszeichenliste

1 Einpress-Verbindungselement

Innenwandung

2 Kopfabschnitt

3 Schaftabschnitt

3.1 Fügeabschnitt

3.2 Einpressabschnitt

3.3 Hinterschneidungsabschnitt

4 Hohlraum

10 Metallblech

10a Oberseite

10b Unterseite

11 Vorlochung

12 Auflager

13 Matrize

14 Prägebund bl erste Breite

b2 zweite Breite

b3 dritte Breite

bk Kopfbreite

dl erster Durchmesser

d2 zweiter Durchmesser

d3 dritter Durchmesser

dk Kopfdurchmesser

di Innendurchmesser

LA Längsachse

RA Rändelung

t Teilung

T Rändelungstiefe