DE102004006344A1

DE102004006344A1 - Verfahren zum Fügen mindestens zweier Bauteile und Blindnied zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102004006344A1
Application number: DE102004006344A
Authority: DE
Inventors: Sandra Dr. Semmler; Thomas Michel; Thomas Wimmer; Roland Lang; Norbert Donath; Uwe Wasmuth; Roland Dr. Golle
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2005-08-25

Abstract

Wird ein Blindniet erfindungsgemäß mit einer Schneide an seiner vorderen Spitze ausgerüstet, so kann das Vorbohren entfallen. Zum Herstellen der Öffnung in den zu verbindenden Bauteilen wird der Niet mit einer adäquaten Drehzahl gedreht und gleichzeitig auf die Bauteile gedrückt, der Niet wird gleichsam als Kernlochbohrer verwendet, wobei das herausgetrennte Kernmaterial in einem Hohlraum in der Nietspitze aufgenommen und gehalten wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine Blindniet zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6 bzw. Anspruch 10.

Es ist allgemein bekannt, zwei oder mehr Bauteile mit Blindnieten zu verbinden. Hierzu ist an der Verbindungsstelle der beiden Bauteile zuerst ein Loch gebohrt, in das dann die Blindniet eingesteckt wird. Durch Ziehen an dem Nietdorn bei gleichzeitigem Halten der Niethülse in den beiden Bauteilen wird die Niethülse gestaucht, so dass die beiden Bauteile zusammengepresst werden. Bei einem weiteren Ziehen an dem Nietdorn bricht dieser an einer definierten Stelle ab.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verfahren zum Setzen eines Blindniets zu vereinfachen und einen hierfür geeigneten Blindniet vorzuschlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des 1., 6. oder 10. Anspruchs gelöst.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass es bei einer geeigneten Ausgestaltung des Endes des Blindnietes möglich ist, auf das Vorbohren des Einsteckloches zu verzichten. Damit wird ein Arbeitsschritt und somit auch Kosten eingespart, ohne dass die Qualität der Verbindung bezüglich Festigkeit und Optik leidet. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Öffnung spanfrei eingebracht wird, so dass sie sich auch für Hohlräume eignet, aus der Späne nicht entfernt werden können. Weiterhin können Bauteile ohne Gegenhalter, das heißt, die nur von einer Seite aus zugänglich sind, problemlos gefügt werden.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass das Einbringen der Öffnung und das Nietsetzen in einem Arbeitsgang geschieht, so dass die Bauteile auch nur einmal eingespannt werden müssen. Damit erreicht man auch eine leichtere Automatisierbarkeit. Als Bauteilmaterial eignet sich besonders Aluminium und ähnlich "weiche" Materialien. Allerdings ist es auch möglich, härtere Materialien wie Stahlblech zu fügen, wenn die Spitze des Bohrniets entsprechend hart ist, beispielsweise gehärtet wurde.

Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Insbesondere bei der Anordnung nach Anspruch 2 und 3 können die Bolzensetzgeräte, die in der Bauindustrie zum Setzen von Schlagnägeln verwendet werden, vom Prinzip her verwandt werden, wenn deren Aufnahme entsprechend der Ausgestaltung der verwendeten Blindnieten geändert wird.

Je nach Materialstärke der zu verbindenden Bauteile und Anforderungen an die Verbindungsqualität wird die Ausgestaltung nach Anspruch 4 bevorzugt. Durch das gleichzeitige Drehen und Drücken wird weniger Material verdrängt, sondern vielmehr wird das Material an der Verbindungsstelle spanfrei herausgeschnitten und verklebt aufgrund der durch den Schnitt und den Druck erzeugten Wärme an der Blindnietspitze. Somit wird auch spanfrei und ohne Abfall eine saubere Öffnung erzeugt. Die Erfindung gemäß Anspruch 4 besteht also aus einer Kombination von Fließformbohren mit Blindnieten.

Eine geeignete Blindniet zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 beschreiben die Unteransprüche 5 bis 9. Hierbei hat es sich vorteilhaft erwiesen, die Blindniet an ihrem Ende mit einer Schneide nach Art eines Kernlochbohrers zu versehen, um durch die Drehbewegung und den Druck eine Schneidwirkung zu erzielen.

Der Hohlraum nach der Ausgestaltung der Erfindung gemäß den Ansprüchen 8 und 9 kann das ausgeschnittene Material im Wesentlichen aufnehmen, so dass es nicht als Pfropfen an dem Ende der Niethülse haftet, sondern im Wesentlichen von ihr aufgenommen wird.

Die Ansprüche 10 und 11 beschreiben einen Blindniet, der nur mit Druck die Öffnung in die zu verbindenden Bauteile erzeugt.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es stellen dar:
1 eine schematisierte Ansicht zu Beginn des Verfahrens;
2a-2c einzelne Verfahrensschritte;
3 eine schematisierte Ansicht eines alternativen Blindniets.
Das erfindungsgemäße Verfahren und ein bevorzugter Aufbau des Blindniets ist in den Figuren dargestellt. Als Befestigungsbeispiel ist ein Aluminiumblech 1 gewählt, das an einem geschlossenen Aluminiumprofil 2 mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Blindniets 3 befestigt werden soll. Bei dieser einseitigen Zugänglichkeit werden die Vorteile der Erfindung besonders deutlich.
Weder das Blech 1 noch das Profil 2 weisen an der Verbindungsstelle ein Durchgangsloch zum Setzen des Blindniets 3 auf.
Um eine Öffnung in dem Blech 1 und dem Profil 2 zu schneiden, weist die Spitze 4 des Blindniets 3 eine umlaufende Schneide 5 nach Art eines Kernlochbohrers auf.
Eingerahmt von der Schneide 5 befindet sich ein Hohlraum 6, der in etwa dem Volumen der beiden durchtrennten Blechabschnitte an der Verbindungsstelle entspricht.
Bei dem Blindniet 3 handelt es sich um einen Blindniet mit einem Innengewinde 7. Deshalb wird der Blindniet von einem Werkzeugdorn 8 mit Außengewinde gehalten. Der Werkzeugdorn 8 ist bei 9 drehbar antreibbar. Gleichzeitig wird der Werkzeugdorn außerhalb des Blindniets von einem Niederhalter 10 umschlossen, der so dimensioniert ist, dass er mit dem Flansch 11 des Blindniets 3 zusammenwirken kann.
1 zeigt die Ausgangsstellung zum Befestigen des Bleches 1 an dem Profil 2.
Durch Drehen des Werkzeughalters 9, beispielsweise mit einer Drehzahl, die beim Herstellen einer gleich großen Verbindungsöffnung mit einem Bohrer eingestellt würde und gleichzeitigem Niederdrücken des Blindniets 3 durchdringt der Blindniet aufgrund seiner Schneide 5 das Blech 1 und das Profil 2.
Der herausgetrennte Blechpfropfen wird von dem Hohlraum 6 aufgenommen. Aufgrund der Drehzahl und des Druckes findet zwischen dem Blechpfropfen 12 und den Wänden des Hohlraumes 6 ein Verkleben/Verschweißen statt. Dieser Zustand ist in 2a dargestellt.
Sobald der Nietenflansch auf dem Blech 1 aufliegt (2b) wird der Blindniet 3 in an sich bekannter Weise mit Hilfe des Niederhalters 10 gesetzt, in dem im vorliegenden Fall der Werkzeugdorn 8 nach oben bewegt wird. Aufgrund des Niederhalters 10 wird der Blindniet 3 in dem Profil 2 gestaucht. Es bildet sich eine Stauchwulst 13; der in 2b sichtbar ist und dazu dient, das Blech 1 auf dem Profil 2 zu befestigen.
Nachdem dieser Stauchwulst 13 gebildet wurde, wird der Werkzeugdorn 8 aus dem Blindniet herausgedreht. Somit ist das Blech 1 mit dem Profil 2 verbunden. In den so gesetzten Blindniet kann nun eine Schraube oder ein Gewindestift eingeschraubt werden, der zum Befestigen weiterer Bauteile dient.
Selbstverständlich kann anstelle eines Blindniets mit einem Innengewinde auch ein Blindniet mit einem Nietendorn verwenden werden, der dann nach der Bildung der Stauchwulst 13 und einer Erhöhung der Zugkraft an einer vordefinierten Stelle abreißt. Selbstverständlich weist auch dieser Blindniet eine Schneide 5 und einen Hohlraum 6 zur Aufnahme des Blechpfropfens 12 auf.
Bei der Verbindung zweier Aluminium-Bauteile mit einer Gesamtwandstärke von 4 mm wurde eine Kraft von bis 1.500 N bei einer Drehzahl des Blindniets von 1.500 Umdrehungen pro Minute aufgebracht.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und den erfindungsgemäß ausgebildeten Blindniet wird spanlos in einem Arbeitsgang an der Verbindungsstelle der beiden Bauteile eine Durchtrittsöffnung für den Blindniet geschaffen und gleichzeitig der Blindniet gestaucht, so dass er die beiden Bauteile sicher hält. Der herausgetrennte Blechpfropfen verbleibt am Blindniet und wird somit kein Losteil, was zu Klappergeräuschen oder Korrosionsproblemen führen könnte.
Anstelle der Schneide 5 und des Hohlraumes 6 kann auch die Spitze 4 des Blindniets 3 massiv mit einer Spitze ausgebildet sein (3), ähnlich einem Nagel. Dann wird dieser Blindniet durch das Blech 1 und das Profil 2 mit seiner Spitze durchgetrieben durch Schlagen. Geeignete Werkzeuge hierzu arbeiten analog den Bolzensetzgeräten zum Setzen von Schlagnägeln in Beton oder Stahl. Auch hier wird wieder das Vorbohren unnötig, wobei anstelle eines Blechpfropfens hier das Blech durchtrennt wird und nach innen auskragt, so dass auch kein Span gebildet wird.

Claims

Verfahren zum Fügen mindestens zweier Bauteile, insbesondere aus Aluminium, mit Hilfe eines Blindniets, der eine Niethülse und einen Nietdorn aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Blindniet an der Verbindungsstelle der zu verbindenden Bauteile durch Drücken eine Öffnung in die zu verbindenden Bauteile erzeugt und dann in an sich bekannter Weise gestaucht wird und dass anschließend der Nietdorn entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Setzen des Blindniets Bolzensetzgeräte verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck impulsartig auf den Blindniet aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig zu dem Drücken der Blindniet in Drehung versetzt wird.
Blindniet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bestehend aus einer Niethülse und einem daran befestigten Nietdorn, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse an ihrem vorderen Ende eine Schneide aufweist.
Blindniet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse an ihrem vorderen Ende eine gehärtete Schneide aufweist.
Blindniet nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Rand der Niethülse als Schneide ausgebildet ist.
Blindniet nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse an ihrem vorderen Ende hohl ist.
Blindniet nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum in seiner Größe in etwa dem Volumen des herausgeschnittenen Materials an der Verbindungsstelle entspricht.
Blindniet zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse an ihrem Ende eine Spitze aufweist.
Blindniet nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze der Blindniet massiv ausgebildet ist.