DE202008015352U1

DE202008015352U1 - Fließlochbohrelement

Info

Publication number: DE202008015352U1
Application number: DE200820015352
Authority: DE
Original assignee: Acument GmbH and Co OHG
Current assignee: Rt Holdings Iii Wg (us) Lp Scs Lu
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2018-11-21

Abstract

Fließlochbohrelement (10) mit einem Schaft (14) und einer werkstückseitig davon angeordneten Spitze (18), die zum spanlosen Durchbohren eines Werkstückes dient, indem die Spitze (18) gegen das Werkstück gedrückt und gleichzeitig gedreht wird, sodass das Werkstück durch die entstehende Hitze erweicht wird und das Fließlochbohrelement (10) dann durch den erweichten Bereich des Werkstückes gedrückt wird, sodass der Schaft (14) das Werkstück durchdringt, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang zwischen Spitze (18) und dem Schaft (14) als Konus (16) gestaltet ist.Fließlochbohrelement (10) with a shaft (14) and a workpiece side thereof arranged tip (18), which is used for chipless drilling a workpiece by the tip (18) pressed against the workpiece and is rotated simultaneously, so that the workpiece by the resulting heat is softened and the Fließlochbohrelement (10) is then pushed through the softened area of the workpiece, so that the shank (14) penetrates the workpiece, characterized in that the transition between the tip (18) and the shaft (14) designed as a cone (16) is.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fließlochbohrelement mit einem Schaft und einer werkstückseitig davon angeordneten Spitze, die zum spanlosen Durchbohren eines Werkstückes dient, indem die Spitze gegen das Werkstück gedrückt und gleichzeitig gedreht wird, sodass das Werkstück durch die entstehende Reibungshitze erweicht wird und das Fließlochbohrelement dann durch den erweichten Bereich des Werkstücks gedrückt wird, sodass der Schaft das Werkstück durchdringt.The The present invention relates to a flow hole drilling element with a Shank and one workpiece side arranged therefrom tip, which serves for cutting through a workpiece, by pressing the tip against the workpiece and simultaneously turning it so that the workpiece passes through the resulting frictional heat is softened and the Fließlochbohrelement then pushed through the softened area of the workpiece so that the shaft the workpiece penetrates.

Solche Fließlochbohrelemente werden meist in Form von Verbindungselementen als Fließlochbohrschrauben oder -blindniete verwendet.Such Fließlochbohrelemente are usually in the form of fasteners as Fließlochbohrschrauben or blind rivets used.

Solche Fließloch-Bohrschrauben oder -verbindungselemente verzeichnen heutzutage einen erhöhten Bedarf, da auf Vorbohren und Gewindeschneiden verzichtet werden kann. Die im Markt befindlichen Lösungen bedürften einer bestimmten Druckkraft, um bei einer gegebenen Drehzahl genügend Reibung zu erzeugen, damit das Material des Werkstückes zu fließen beginnt. Gemäß dem derzeitigen Stand der Technik sind sowohl die erforderliche Drehzahl als auch der erforderliche Druck sehr hoch.Such Flow hole drilling screws or fasteners nowadays have an increased need as can be dispensed with pre-drilling and tapping. The solutions available on the market bedürften a certain compressive force sufficient friction at a given speed to generate, so that the material of the workpiece begins to flow. According to the current The state of the art is both the required speed and the required pressure is very high.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, auch bei geringerem Druck und/oder geringeren Drehzahlen eine ausreichende Erhitzung des Werkstückmaterials sicherstellen zu können, damit das erfindungsgemäße Fließlochbohrelement auch bei sehr dünnen Blechen eingesetzt werden kann, ohne dass sich das Blech des Werkstückes durch den Anpressdruck plastisch verformt.task The present invention is therefore also at lower pressure and / or lower speeds sufficient heating of the workpiece material to be able to thus the Fließlochbohrelement invention even with very thin ones Can be used without the sheet of the workpiece through the Contact pressure plastically deformed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine neue Geometrie der Spitze des Fließlochbohrelementes gelöst. Damit kann dann sowohl der erforderliche Druck, als auch gegebenenfalls die erforderliche Drehzahl bei der Verarbeitung eines erfindungsgemäßen Fließlochbohrelementes deutlich abgesenkt werden.According to the invention this Task by a new geometry of the tip of the Fließlochbohrelementes solved. This can then both the required pressure, and possibly the required speed during processing of a Fließlochbohrelementes invention be lowered significantly.

Erfindungsgemäß ist die Geometrie der Spitze dann in der Form einer Halbkugel definiert.According to the invention Geometry of the tip then defined in the shape of a hemisphere.

Durch diese spezielle Form der Spitze wird ein schnelles Aufheizen des Bleches des Werkstückes bei einem relativ niedrigen Anpressdruck gewährleistet.By This special shape of the tip will quickly heat up the Sheet metal of the workpiece ensured at a relatively low contact pressure.

Um die erforderliche Drehzahl und/oder den erforderlichen Druck weiter herabzusetzen, ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, dass der Durchmesser der Halbkugel, die die Spitze bildet, dem Außenradius des Schaftes entspricht. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass der Durchmesser des Schaftes etwa dem doppelten Durchmesser der Halbkugel entspricht.Around the required speed and / or the required pressure on To reduce, it is particularly preferred according to the invention that the diameter of the hemisphere forming the tip, the outer radius of the shaft corresponds. In other words, that means the diameter of the shaft about twice the diameter of the hemisphere equivalent.

Weiter kann gemäß der vorliegenden Erfindung auch ein weiteres Problem gelöst werden, welches ebenfalls insbesondere beim Setzen von Fließlochbohrelementen in dünne Bleche auftritt. Dieses Problem besteht darin, dass die Fließlochbohrelemente gemäß dem Stand der Technik beim Einformen in das Blech einen Materialaufwurf auf der Oberseite des Bleches, also entgegen der Einformrichtung erzeugen. Nachteilhafterweise muss man dann in den Köpfen der entsprechenden Fließlochbohrelemente eine spezielle Unterkopfgeometrie, beispielsweise eine Unterkopfrille vorsehen, um dieses Material aufnehmen zu können. Probleme entstehen hierbei insbesondere bei einer zu dünnen Gegenlage, also bei sehr dünnen Blechen, da das verdrängte Material dann nicht vollständig nach oben (zur Kopfseite hin) ausgeformt werden kann. Das Material wird dann gestaucht und die bei Fließlochbohrschrauben erforderliche zusätzliche Gewindeausbildung wird dann möglicherweise verhindert.Further can according to the present Invention also solved another problem, which also in particular when setting flow hole boring elements in thin sheets occurs. This problem is that the flow hole drills according to the state the technique when molding in the sheet on a material aufauf the top of the sheet, so create against the Einformrichtung. Disadvantageously, one must then in the heads of the corresponding Fließlochbohrelemente a special Unterkopfgeometrie, for example, a Unterkopfrille provide to accommodate this material can. Problems arise here especially if one is too thin Opposite, so very thin Sheet metal, as the repressed Material then not complete can be formed upwards (toward the head). The material is then upset and required in Fließlochbohrschrauben additional Threading may then become prevented.

Erfindungsgemäß wird dadurch, dass der Übergang zwischen der halbkugelförmigen Spitze und dem Schaft als Konus gestaltet ist, dafür gesorgt, dass das ver drängte Material sich ausschließlich in Bewegungsrichtung ausformt. Das heißt, dass sich eine entsprechend längere und/oder dickwandigere Tube auf der Unterseite des Bleches (in Einsetzrichtung des Fließlochbohrelementes) bildet, während auf der Oberseite des Bleches praktisch kein Materialaufwurf entsteht. Vorteilhafterweise kann durch die Bildung einer entsprechend längeren Tube auf der Unterseite des Bleches eine entsprechend höhere Anzahl tragender Gewindegänge realisiert werden und zwar selbst dann, wenn das Blech des Werkstückes extrem dünn ist.According to the invention, that the transition between the hemispherical Lace and the shaft is designed as a cone, made sure that that forced Material exclusively in the direction of movement ausformt. That means that a corresponding longer and / or thicker-walled tube on the underside of the sheet (in the insertion direction the flow hole drilling element) forms while on the top of the sheet practically no material Aufwurf arises. Advantageously, by forming a correspondingly longer tube on the underside of the sheet a correspondingly higher number carrying threads be realized and even if the sheet of the workpiece extremely is thin.

Um die Bildung der Tube auf der Unterseite des Bleches des Werkstückes zu optimieren, wird erfindungsgemäß weiter vorgeschlagen, dass der Konus einen Neigungswinkel von 15 bis 45° gegenüber der Rotationsachse des Schaftes aufweist.Around the formation of the tube on the underside of the sheet of the workpiece too optimize, continues according to the invention proposed that the cone has an inclination angle of 15 to 45 ° relative to the Has rotational axis of the shaft.

Die Ausbildung eines Materialaufwurfes an der Oberseite des Werkstückbleches und die Ausformung einer möglichst langen Tube auf der Unterseite kann weiterhin erfindungsgemäß günstig beeinflusst werden, indem der Konus mit mehreren, ringförmig umlaufenden und senkrecht zur Rotationsachse des Schaftes verlaufenden Nuten oder Riefen versehen ist.The Formation of a Materialaufwurfes at the top of the workpiece sheet and shaping one as possible long tube on the bottom can continue to be favorably influenced according to the invention, by making the cone with several, circular circumferential and vertical is provided to the axis of rotation of the shaft extending grooves or grooves.

Gegenüber dem Stand der Technik weist die vorliegende Erfindung daher folgende Vorteile auf:
Durch die halbkugelförmig ausgebildete und relativ große Reibfläche an der Spitze entsteht eine sehr große Auflagefläche. Gemäß dem Stand der Technik weisen Fließlochbohrelemente üblicherweise eine relativ kleine Reibfläche ähnlich einer Bleistiftspitze auf, welche anschließend in ein sich erweiterndes zylindrisches Lochformteil übergeht. Dieses Lochformteil weist einen relativ spitzen Winkel auf. Diese Ausführungsform gemäß dem Stand der Technik hat darüber hinaus den Nachteil, dass durch den kleinen Durchmesser der Spitze im Verhältnis zur Größe der erforderlichen Bohrung in der Gegenlage für eine exakte Zentrierung gesorgt werden muss.Compared with the prior art, the present invention therefore has the following advantages:
Due to the hemispherical design and relatively large friction surface at the top creates a very large contact surface. In the prior art, flow hole drilling elements usually have one relatively small friction surface similar to a pencil tip, which then merges into an expanding cylindrical hole forming part. This hole molding has a relatively acute angle. This embodiment of the prior art has the further disadvantage that must be taken care of by the small diameter of the tip in relation to the size of the required bore in the counter-position for an exact centering.

Demgegenüber weist das erfindungsgemäße Fließlochbohrelement eine relativ große Auflage auf und kann daher mit deutlich geringeren Drehzahlen oder deutlich geringerem Druck gesetzt werden, da das Blech aufgrund der erfindungsgemäßen Geometrie der Spitze in kürzerer Zeit die erforderliche Temperatur erreicht, um eine Tube auszubilden.In contrast, points the flow hole drilling element according to the invention a relatively large one Edition and can therefore with significantly lower speeds or significantly lower pressure because the sheet due to the geometry of the invention the tip in shorter Time reaches the required temperature to form a tube.

Bei dem erfindungsgemäßen Fließlochbohrelement wird außerdem durch die halbkugelförmige Gestaltung der Reibfläche für eine Selbstzentrierung in der dafür vorgesehenen Gegenlage des Werkstückes gesorgt.at the flow hole drilling element according to the invention will also through the hemispherical Design of the friction surface for one Self-centering in the for provided counter-position of the workpiece provided.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Minimierung des Materialaufwurfes auf der Oberseite des Bleches, in das das Fließlochbohrelement gesetzt wird. Dadurch kann eine erhebliche Erhöhung der tragenden Gewindegänge in der Tube erzielt werden.One Another advantage of the present invention is the minimization the material Aufwurf on the top of the sheet, in which the Fließlochbohrelement is set. This can significantly increase the load bearing threads in the tube be achieved.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:The The present invention will be described below with reference to the drawing illustrated embodiments explained in more detail. It shows:

1 eine Fließlochbohrschraube gemäß der vorliegenden Erfindung von der Seite; und 1 a Fließlochbohrschraube according to the present invention from the side; and

2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fließlochbohrschraube von der Seite. 2 a further embodiment of a Fließlochbohrschraube according to the invention from the side.

Wie in 1 dargestellt, weist das erfindungsgemäße Fließlochbohrelement 10, welches hier als Schraube ausgebildet ist, einen Kopf 12 und einen mit einem Außengewinde versehenen Schaft 14 auf. An dem dem Kopf 12 abgewandten werkstückseitigen Ende des Schaftes 14 geht dieser über einen Konus 16 in die Spitze 18 über.As in 1 shown, has the flow hole drilling element according to the invention 10 , which is designed here as a screw, a head 12 and an externally threaded shank 14 on. At the head 12 remote from the workpiece side end of the shaft 14 this goes over a cone 16 to the top 18 above.

Der Konus 16 ist dabei so gestaltet, dass der Winkel α zwischen seiner Mantelfläche und der Rotationsachse des Schaftes 14 15 bis 45° beträgt. Im Vergleich zum derzeitigen Stand der Technik ist dieser Winkel recht stumpf. Dieser relativ stump fe Winkel dient erfindungsgemäß dazu, den Materialaufwurf auf der Oberseite des Bleches möglichst zu minimieren und die Bildung einer Tube auf der Unterseite des Bleches des Werkstückes zu optimieren.The cone 16 is designed so that the angle α between its lateral surface and the axis of rotation of the shaft 14 15 to 45 °. Compared to the current state of the art, this angle is quite dull. This relatively stump fe angle is used according to the invention to minimize the material throw on the top of the sheet as possible and to optimize the formation of a tube on the underside of the sheet of the workpiece.

Der Konus 16 geht dann in eine halbkugelförmige Spitze 18 über. Der Übergang kann dabei abgerundet sein und es kann auch ein kurzes, zylindrisches Zwischenstück 20 vorgesehen sein.The cone 16 then go into a hemispherical tip 18 above. The transition can be rounded and it can also be a short, cylindrical intermediate piece 20 be provided.

Die halbkugelförmige Spitze 18 weist dabei einen Durchmesser auf, der dem Radius des Schaftes 14 entspricht, das heißt, dass der Schaft 14 den doppelten Durchmesser aufweist wie die Halbkugel der Spitze 18.The hemispherical tip 18 has a diameter which is the radius of the shaft 14 corresponds, that is, the shaft 14 twice the diameter of the hemisphere of the tip 18 ,

2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Konus 16 zusätzlich mit ringförmig umlaufenden und senkrecht zur Rotationsachse des Schaftes 14 verlaufenden Nuten oder Riefen 22 versehen ist. Durch diese Nuten oder Riefen wird zusätzlich der Materialaufwurf an der Oberseite des Bleches verringert und die Tubenausbildung auf der Unterseite verbessert. 2 shows a further embodiment of the present invention, in which the cone 16 additionally with annular circumferential and perpendicular to the axis of rotation of the shaft 14 running grooves or grooves 22 is provided. These grooves or grooves in addition reduces the material throw on the top of the sheet and improves the tube formation on the bottom.

Im Übrigen entspricht die Ausführungsform der 2 derjenigen der 1, sodass hier aus gleichen Teilen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.Otherwise, the embodiment corresponds to 2 that of the 1 , so that here are denoted by the same reference numerals with equal parts.

Claims

Flow hole drilling element ( 10 ) with a shaft ( 14 ) and a workpiece side thereof arranged tip ( 18 ), which is used for chipless drilling through a workpiece by the tip ( 18 ) is pressed against the workpiece and simultaneously rotated, so that the workpiece is softened by the heat generated and the Fließlochbohrelement ( 10 ) is then pushed through the softened area of the workpiece so that the shaft ( 14 ) penetrates the workpiece, characterized in that the transition between the tip ( 18 ) and the shaft ( 14 ) as a cone ( 16 ) is designed.

Flow hole drilling element ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the cone ( 16 ) an inclination angle (α) of 15 to 45 ° with respect to the axis of rotation of the shaft ( 14 ) having.

Flow hole drilling element ( 10 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the tip ( 18 ) has the shape of a hemisphere.

Flow hole drilling element ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the diameter of the hemisphere that the tip ( 18 ), the outer radius of the shaft ( 14 ) corresponds.

Flow hole drilling element ( 10 ) according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that the cone ( 16 ) with a plurality of annular circumferential and perpendicular to the axis of rotation of the shaft ( 14 ) extending grooves ( 22 ) or grooves is provided.