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Die Erfindung betrifft einen Blindniet
mit einer Niethülse,
die endseitig einen Setzkopf aufweist, und mit einem durch die Niethülse geführten Nietdorn,
der eine Sollbruchnut sowie einen dem Setzkopf gegenüberliegenden
Dornkopf umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Blindnietverbindung,
bei der zumindest zwei Bauelemente über einen derartigen Blindniet
miteinander verbunden sind.
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Ein derartiger Blindniet ist beispielsweise aus
der
EP 0 894 986 A2 bekannt.
Der bekannte Blindniet weist an einem Dornschaft des Nietdorns eine
Mehrzahl von unmittelbar nacheinander angeordneten Sollbruchnuten
auf. In Abhängigkeit
der Bauteildicke der zu vebindenden Bauteile reißt beim Setzvorgang der Nietschaft
an verschiedenen Sollbruchnuten ab. Damit wird ein planes Abschließen des
nach dem Setzvorgang in der Niethülse verbleibenden Restdornschafts
mit dem Setzkopf erreicht. Werden zwei dünne Bauteile miteinander verbunden, so
reißt
der Nietdorn beim Setzvorgang an der letzten, dem Dornkopf zugewandten
Solbruchnut ab. In der Niethülse
verbleibt ein Restnietdorn.
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Neben diesem Blindniettyp sind beispielsweise
aus der
DE-PS 661 357 oder
der
DE-PS 646 200 so
genannte Schließringbolzensysteme
bekannt, bei denen ein Nietdorn durch ein radiales Aufpressen eines
Schließrings
verriegelt wird.
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Beim Setzvorgang eines aus der
EP 0 894 986 A2 bekannten
Blindniets mit Hilfe eines Setzwerkzeugs wird der Setzkopf der Niethülse zumindest
geringfügig
verformt, so dass Hülsenmaterial gegen
den Restdomschaft gepresst wird. Üblicherweise ist am Restdornschaft
eine Verriegelungsrille vorgesehen, in die dieses Hülsenmaterial
zumindest teilweise beim Setzvorgang eingepresst wird. Dadurch wird
eine Befestigung des Restdornschafts in der Niethülse erzielt.
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Die von der Verriegelungsrille ausgeübte Haltekraft
ist jedoch nicht für
besondere Beanspruchungen ausgelegt. Eine typische Beanspruchung einer
solchen Blind nietverbindung erfolgt beispielsweise durch eine Scherung
der miteinander verbundenen Bauteile. Versuche haben gezeigt, dass
sich der gesetzte Blindniet bei einer derartigen Scherbeanspruchung
aufgrund der auftretenden Querkräfte mitunter
stark verformt. Zusätzlich
besteht die Gefahr, dass der in der Niethülse stekkende Restnietdorn
mit zunehmender Verformung der Niethülse aus dieser herausgepresst
wird. Die üblicherweise
durch die Verriegelungsrille ausgeübte Haltekraft ist also für eine derartige
Beanspruchung zu gering. Da der Restnietdorn maßgeblich für die Widerstandsfähigkeit
der Blindnietverbindung gegenüber
Querkräften verantwortlich
ist, führt
dieser Effekt des Herauspressens des Restnietdorns dazu, dass die
Widerstandsfähigkeit
der Nietverbindung gegenüber
solchen Querkräften
zusehends nachlässt.
Dadurch bedingt erhöht
sich die Querverformung, was wiederum zu einem weiteren Austreiben
des Restnietdorns führt. Der
nachteilige Effekt des Austreibens des Restnietdorns ist also ein
sich selbstverstärkender
Effekt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
gegenüber
einer Scherbeanspruchung widerstandsfähige Blindnietverbindung zu
ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung
gelöst
durch einen Blindniet mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Durch die Anordnung der Mittragenuten
zwischen dem Dornkopf und der Sollbruchnut ist gewährleistet,
dass diese unter allen Umständen
nach dem Setzvorgang in der Niethülse verbleiben. Dieser Ausgestaltung
liegt die Idee zugrunde, einen Blindniet derart auszubilden, dass
bei der fertigen Blindnietverbindung mehrere Mittragenuten bei einer Scherbeanspruchung
mit der Niethülse
in Wechselwirkung treten. Während
die Mittragenuten im Normalfall, d.h. ohne anliegende Scherbeanspruchung, mit
der Niethülse
nicht wechselwirken, werden Sie bei einer Querverformung an bestimmten
Stellen in das Hülsenmaterial
eingepresst. Sie bilden also eine Art Verzahnung mit der Niethülse und
verhindern dadurch ein Austreiben des Nietrestdorns aus der Niethülse. Die
Mittragenuten übertragen
daher einen maßgeblichen
Teil der zunächst
auf die Niethülse
wirkenden Scher kräfte
auf den in der Niethülse
steckenden Restnietdorn. Dadurch ist die Widerstandsfähigkeit
der gesamten Blindnietverbindung gegenüber einer Scherbeanspruchung
deutlich verbessert und es ist eine. besonders sichere Blindnietverbindung
gebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist
der Nietdorn einen Anschlag und die Niethülse einen diesem zugeordneten
Gegenanschlag auf, wobei die Mittragenuten auf der dem Dornkopf
abgewandten Seite im Anschluss an den Anschlag, und insbesondere
unmittelbar im Anschluss an den Anschlag angeordnet sind. Durch
die Anordnung des Anschlags und des Gegenanschlags ist die Position der
Mittragenuten relativ zu der Niethülse im gesetzten Zustand für alle Anwendungsfälle unabhängig von
der Dicke der zu verbindenden Bauteile festgelegt. Dadurch besteht
die Möglichkeit,
die Mittragenuten an einer geeigneten Stelle relativ zur Niethülse zu plazieren.
Diese geeignete Stelle im gesetzten Zustand ist im Bereich des Setzkopfes
der Niethülse und
insbesondere in der Bohrung des Setzkopfes.
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Vorzugsweise sind die Mittragenuten
für eine Zugspannung
ausgelegt, die über
der maximalen Zugspannung liegt, für die die Sollbruchnut ausgelegt ist.
Damit ist gewährleistet,
das der Nietdorn definiert an der Sollbruchnut beim Setzvorgang
abreißt
und nicht etwa an einer der Mittragenuten.
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Zum gleichen Zweck weist die Sollbruchnut vorteilhafterweise
einen geringeren Nutdurchmesser und/oder eine andere Nutgeometrie
als die Mittragenuten auf. Unter Nutgeometrie wird dabei die Profilierung
der Nut, also der im Querschnitt gesehene Randverlauf der Nut verstanden.
Die Mittragenuten sind dabei im Vergleich zu der Sollbruchnut möglichst kerbarm
ausgebildet.
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Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, dass
die Mittragenuten alle den gleichen Nutdurchmesser und die gleiche
Nutgeometrie aufweisen.
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Zwischen den Mittragenuten sind jeweils Ringstege
gebildet, wobei zweckdienlicherweise der vordere, vom Dornkopf am
entferntesten angeordnete Ringsteg einen kleineren Außendurchmesser
als die nachfolgenden Ringstege aufweist. Dies hat beim Setzvorgang
den Vorteil, dass durch den größeren Außendurchmesser
des dem vorderen Ringsteg nachfolgenden Ringstegs Hülsenmaterial
in die vorderste Mittragenut gepresst wird und somit eine Restdornverriegelung
gebildet ist. Für
eine besonders effektive Restdornverriegelung sind die Ringstege
vorzugsweise tannenbaumartig angeordnet. Ihr Außendurchmesser nimmt also in
Richtung auf den Dornkopf kontinuierlich zu.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften
Ausgestaltung sind die Mittragenuten unter einem von der rechtwinkligen
Anordnung verschiedenen Winkel schräg zur Längsachse des Nietdorns angeordnet.
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Dieser Ausgestaltung liegt die Idee
zugrunde, die beim Setzvorgang erforderliche Kraft für die Verriegelung
des Restnietdorns in der Niethülse möglichst
gering zu halten. Denn zur Verriegelung wird üblicherweise ein Teil des Hülsenmaterials
verformt, insbesondere wird es von einer Verriegelungsrille verdrängt. Die
Funktion der Verriegelungsrille übernimmt
beim erfindungsgemäßen Nietdorn
bevorzugt die vorderste, also die vom Dornkopf abgewandte, Mittragenut.
Aufgrund der schrägen
Anordnung relativ zu der Längsachse
greift zunächst
nur ein Teilbereich eines der Mittragenut zugeordneten Ringstegs
in das Hülsenmaterial
ein. Es ist also zunächst nur
lokal eine Umformarbeit zu leisten. Dadurch ist der Kraftaufwand
gering gehalten. Der durch die Schräganordnung eingesparte Kraftaufwand
kann anderweitig verwendet werden, beispielsweise zum Zusammenfügen der
beiden Bauteile, wenn diese zunächst
nicht plan aufeinander aufliegen.
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Um eine einfache Herstellung zu ermöglichen,
sind die Mittragenuten zur Schrägstellung
gegenüber
der Längsachse
nach Art eines Feingewindes ausgebildet. Das Feingewinde wird dabei
vorzugsweise eingepresst.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch
eine Blindnietverbindung, mit den Merkmalen des Patentanspruchs
Die im Hinblick auf den Blindniet aufgeführten bevorzugten Ausführungsformen
und besondere Vorteile sind sinngemäß auf die Blindnietverbindung
anzuwenden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils im
schematischen Darstellungen:
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1 einen
Blindniet vor einem Setzvorgang,
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2 eine
nach einem Setzvorgang ausgebildete Blindnietverbindung,
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3 eine
schematische Darstellung der Beanspruchung eines Blindniets bei
einer Scherbelastung, und
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4 einen
Nietdorn eines Blindniets mit nach Art eines Feingewindes ausgebildeten
Mittragenuten.
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In den Figuren sind gleichwirkende
Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Gemäß 1 umfasst ein Blindniet 2 eine Niethülse 4 und
einen sich durch die Niethülse 4 entlang
einer Längsachse 6 erstreckenden
Nietdorn 8. Die Niethülse 4 ist
im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und weist einen einseitig
abgerundeten Setzkopf 10 auf, an den sich ein langgestreckter
zylindrischer Niethülsenschaft 12 anschließt. Die
Niethülse 4 weist
im Bereich unterhalb des Setzkopfes 10 einen innenliegenden
Gegenanschlag 14 auf.
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Der Nietdorn 8 umfasst einen
Dornschaft 16, an dem endseitig ein Dornkopf 18 angeordnet
ist. Der Dornkopf 18 ist gegenüberliegend zum Setzkopf 10 angeordnet,
und überdeckt
den Niethülsenschaft 12. Der
Außendurchmesser
des Dornkopfs 18 ist also größer als der Innendurchmesser
des Hohlraums des Niethülsenschafts 12 und
gleich oder kleiner dem Außendurchmesser
des Niethülsenschafts 12.
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Der Nietdorn 8 weist weiterhin
einen Anschlag 20 auf, der im ungesetzten Zustand vom Gegenanschlag 14 der
Niethülse 4 beabstandet
ist. An den Anschlag 20 schließen sich in Richtung zum Setzkopf 10 zunächst mehrere
Mittragenuten 22 und anschließend an diese eine Sollbruchnut 24 an.
Im Ausführungsbeispiel
der 1 sind drei Mittragenuten 22 dargestellt.
Abweichend hiervon sind vorzugsweise vier oder mehr Mittragenuten
vorgesehen. Die Sollbruchnut 24 ist als definierte Sollbruchstelle
ausgebildet. Hierzu ist der Nietdorn 8 derart ausgebildet, dass
seine schwächste
Stelle durch die Sollbruchnut 24 gebildet ist. Die maximal
auf den Nietdorn 8 beim Setzvorgang einwirkende Zugspannung
ist daher durch diese Sollbruchnut 24 begrenzt. Die Mittragenuten 22 sind
demgegenüber
für eine
Zugspannung ausgelegt, die über
derjenigen liegt, für
die die Sollbruchnut 24 ausgebildet ist. Damit wird gewährleistet,
dass der Nietdorn 8 beim Setzvorgang immer zuverlässig an
der Sollbruchnut 24 abreißt.
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Zur Ausbildung einer Blindnietverbindung 26,
wie sie in 2 dargestellt
ist, wird der Blindniet 2 in seiner in 1 dargestellte Ausgangsposition mit der
Niethülse 4 durch
eine gemeinsame Bohrung 28 durch zumindest zwei Bauteile 30 durchgeführt, bis
der Setzkopf 10 mit seiner planen Unterseite auf einem
der Bauteile aufliegt. Anschließend
wird mit Hilfe eines Setzwerkzeugs (nicht dargestellt) der Nietdorn 8 in
Zugrichtung 32 gezogen. Dabei drückt der Dornkopf 18 gegen
den Niethülsenschaft 12 und verformt
diesen derart, dass sich ein Schließwulst 34 ausbildet.
Die beiden Bauteile 30 sind zwischen dem Setzkopf 10 und
dem Schließwulst 34 eingeklemmt.
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Sobald der Anschlag 20 des
Nietdorns 8 an den Gegenanschlag 14 der Niethülse 4 gelangt, steigt
die von dem Setzwerkzeug ausgeübte
Zugspannung sprunghaft an und der Nietdorn reißt an der Sollbruchnut 24 ab.
In der Niethülse 4 verbleibt ein
Restnietdorn 8A.
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Gemäß 2 reicht im gesetzten Zustand Hülsenmaterial
in die vorderste Mittragenut 22 hinein. Dieses Hülsenmaterial
bildet mit dem dieser vorderen Mittragenut 22 zugeordneten Ringsteg 36A einen
Hinterschnitt, aufgrund dessen ein Heraus fallen des Nietdorns 8 aus
der Niethülse 4 vermieden
ist. Der vordere Ringsteg 36A wirkt daher nach Art einer Verriegelungsrille
und hat vorzugsweise einen kleineren Außendurchmesser als die nachfolgenden
Ringstege 36B (nicht dargestellt). In diesem Fall schiebt beim
Setzvorgang der nachfolgende Ringsteg 36B Hülsenmaterial
vor sich her und in die vordere Mittragenut hinein, so dass eine
effektive Restdornverriegelung geschaffen ist.
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Im Ausführungsbeispiel der 2 sind lediglich zwei Mittragenuten 22 angeordnet.
Wie bereits zu 1 erläutert, sind
vorzugsweise vier oder mehr vorgesehen. Von diesen vier Mittragenuten 22 steht im
Normalfall, wie er in 2 dargestellt
ist, lediglich die vorderste Mittragenut 22 über den
ihr zugeordneten Ringsteg 36 in unmittelbarer Wechselwirkung
mit der Niethülse 4.
Die weiteren Mittragenuten 22 tragen nicht zur Verriegelung
bei. Deren zugeordnete Ringstege 36B liegen lediglich an
der Niethülse 4 an.
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Anhand von 3 werden die bei einer Scherbeanspruchung
der Blindnietverbindung 26 auftretenden Probleme erläutert. Bei
Scherbeanspruchung werden die beiden Bauteile 30 gegeneinander derart
verschert, dass auf die beiden Bauteile 30 entgegengesetzte
Querkräfte 38A, 38B wirken.
Betrachtet man die linke Seite der Blindnietverbindung 26,
so übt
das obere Bauteil 30 auf die Niethülse 4 eine Druckbeanspruchung
aus, wohingegen das untere Bauteil 30 von der Niethülse 4 weggezogen
wird. Auf der rechten Seite der Blindnietverbindung 26 sind
die Verhältnisse
genau umgekehrt. Das in 3 dargestellte
Ergebnis nach einer Scherbeanspruchung gilt für weiche oder dünne Bauteile 30.
Bei harten oder dicken Bauteilen 30 verformt sich der Schließwulst 34 und
der Setzkopf 10 stärker
und die Bauteile 30 weniger stark als in 3 gezeigt. In diesem Fall wird die Niethülse 4 also
gelängt,
was insbesondere zu einem Herauspressen des Restnietdorns 8A führt.
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Aufgrund der Querkräfte 38A,38B verformt sich
der Blindniet 2 und die Niethülse 4 wird relativ zum
Restnietdorn 8A verschoben. Diese Verschiebung äußert sich
darin, dass sich jeweils auf der nicht beanspruchten Seite sich
ein Spült 40 zwi schen
der Niethülse 4 und
dem Restnietdorn 8A ausbildet. Dadurch bedingt wirkt auf
den Restnietdorn 8A eine resultierende Kraft 42,
die derart gerichtet ist, dass der Restnietdorn 8A aus
der Niethülse 4 herausgepresst wird.
In 3 ist dies durch
einen Abstand 44 zwischen der Unterseite des Dornkopfes 18 und
dem Niethülsenschaft 12 illustriert.
Da sich der Blindniet 2 aufgrund der Scherbeanspruchung
schräg
stellt, ist im Ausführungsbeispiel
der 3 der Abstand 44 auf der
linken Seite der Blindnietverbindung 26 größer als
auf der rechten Seite.
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Das Austreiben des Restnietdorns 8A aus der
Niethülse 4 heraus
wird mit der Anordnung der Mittragenuten 22 verhindert.
Zur Illustration der Wirkung der Mittragenuten 22 sind
diese im Ausführungsbeispiel
der 3 gestrichelt dargestellt.
Hieraus ist zu entnehmen, dass die den Mittragenuten 22 zugeordneten
Ringstege 36A, 36B, die insbesondere spitz zulaufend
ausgebildet sind, auf der belasteten Seite, also im Ausführungsbeispiel
der 3 auf der linken
Seite, in das Hülsenmaterial
eingepresst werden. Dadurch verkrallt sich der Restnietdorn 8A am Hülsenmaterial.
Ein Herauspressen des Restnietdorns 8A ist nicht möglich. Im
Vergleich zu einer herkömmlichen
Blindnietverbindung ist dies ein entscheidender Vorteil, da der
Restnietdorn 8A einen wesentlichen Teil der bei einer Scherbeanspruchung auftretenden
Querkräfte 38A,38B übernimmt.
Durch die Ausgestaltung mit den Mittragenuten 22 werden die
zunächst
auf die Niethülse 4 ausgeübten Querkräfte 38A,B
zuverlässig
in den Restnietdorn 8A eingeleitet. Insgesamt ist dadurch
die Blindnietverbindung 26 deutlich widerstandsfähiger gegenüber einer Scherbeanspruchung.
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Eine bevorzugte Ausführungsvariante
eines Nietdorns 8 ist in 4 dargestellt.
Danach sind die Mittragenuten 22 nach Art eines Feingewindes
ausgebildet, sie verlaufen also schräg zur Längsachse 6 des Nietdorns 8.
Wie in Verbindung mit 2 erläutert, wird
beim Setzvorgang im Bereich des vordersten Ringsteg 36A Hülsenmaterial
umgeformt bzw. verdrängt.
Aufgrund der Schräganordnung
wird zunächst
nicht über
den gesamten Umfang Hülsenmaterial
verdrängt,
sondern eine Verdrängung
findet lediglich in einem begrenzten Winkelbereich statt. Dadurch
ist die notwendige über
das Setzwerkzeug aufzubringende Zugkraft für das Verdrängen oder Umformen des Hülsenmaterials
gering gehalten. Dies ist ein entscheidender Vorteil im Hinblick
auf eine vollständige
Ausbildung der Blindnietverbindung 26. Unter vollständiger Ausbildung
wird hierbei verstanden, dass die beiden Bauteile 30 plan
aufeinander liegen. Sofern die Bauteile 30 nicht bereits
vor dem Setzvorgang plan aufeinander liegen, müssen sie während des Setzvorgangs gegeneinander
gepresst werden. Hierzu ist also ebenfalls ein Kraftaufwand notwendig, der über den
Blindniet 2 aufgebracht werden muss. Da jedoch die Zugbeanspruchung
aufgrund der Sollbruchnut 24 auf einen fest vorgegebenen
Wert begrenzt ist, bedeutet dies, dass nur ein begrenzter Kraftaufwand
zur Ausbildung der Blindnietverbindung 26 zur Verfügung steht.
Die Schrägstellung
der Mittragenuten 24 relativ zur Längsachse 6 und der damit
eingesparte Kraftaufwand schafft also eine Kraftreserve, die für das Zusammenpressen
der Bauteile 30 zur Verfügung steht und damit der Ausbildung einer
vollständigen
Blindnietverbindung 26 zugute kommt.
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Aus 4 ist
weiterhin zu entnehmen, dass die Mittragenuten 22 identisch
ausgebildet sind, dass sie also jeweils einen gleichen Nutdurchmesser
N1 und auch eine gleiche Profilierung aufweisen. Im Ausführungsbeispiel
der 4 sind die den Mittragenuten 22 jeweils
benachbarten Ringstege 36A, 36B abgeflacht ausgeführt. Um
im Bedarfsfall ein besonders einfaches Einkrallen in das Hülsenmaterial
der Niethülse 4 zu
ermöglichen,
können
sie auch spitz zulaufend ausgebildet sein, wie dies in 3 durch die gestrichelte
Linienführung
dargestellt ist.
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Im Unterschied zu der Ausgestaltung
der Mittragenuten 22 weist die Sollbruchnut 24 einen
deutlich geringeren Nutdurchmesser N2 als die Mittragenuten 22 auf.
Auch ist die Profilierung der Sollbruchnut 24, also der – im Querschnitt
gesehene – Randverlauf
der Sollbruchnut 24 zu der Profilierung der Mittragenuten 22 verschieden
ausgebildet. Insbesondere ist die Profilierung der Sollbruchnut 24 derart
ausgebildet, dass eine hohe Kerbwirkung bei einer Zugbeanspruchung
entsteht. Unter Kerbwirkung wird hierbei verstanden, dass bei einer
Zugbeanspruchung durch das Setzwerkzeug die ausgeübten Kräfte derart
in die Sollbruchnut 24 eingeleitet werden, dass diese im
Bereich des geringsten Nutdurchmessers N2 der Sollbruchnut 34 ihre
höchste Wirkung
entfalten und zu einem Reißen
des Nietdorns 8 an der Sollbruchnut 34 bei einer
definierten Zugbeanspruchung führen.
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- 2
- Blindniet
- 4
- Niethülse
- 6
- Längsachse
- 8
- Nietdorn
- 8A
- Restnietdorn
- 10
- Setzkopf
- 12
- Niethülsenschaft
- 14
- Gegenanschlag
- 16
- Dornschaft
- 18
- Dornkopf
- 20
- Anschlag
- 22
- Mittragenuten
- 24
- Sollbruchnut
- 26
- Blindnietverbindung
- 28
- Bohrung
- 30
- Bauteile
- 32
- Zugrichtung
- 34
- Schließwulst
- 36A,B
- Ringsteg
- 38A,B
- Kräfte
- 40
- Spalt
- 42
- resultierende
Kraft
- 44
- Abstand
- N1,N2
- Nutdurchmesser