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Diese
Erfindung betrifft integrierte mechanisch und über Klebung arbeitende Befestigungseinheiten
und im Besonderen einen neuen und verbesserten Blindniet, der mit
einem Befestigungsklebstoff gefüllt
ist, um eine optimale Fügestelle,
die mehrere Teile miteinander verbindet, mechanisch und durch Klebung
zu bewirken, und ferner neue und verbesserte Verfahren zum Befüllen von
Blindnieten mit einem Klebstoff zum Optimieren der Herstellung,
des Gebrauchs und der Leistungsfähigkeit
einer solchen Befestigungseinheit.
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Vor
der vorliegenden Erfindung sind verschiedene Befestigungseinheiten
und -verfahrensweisen bei der Metallfertigung ersonnen und angewandt
worden, um die Verbindung von Bauelementen miteinander zu verbessern.
Beispielsweise sind Blindbefestigungselemente und Widerstandspunktschweißungen dazu
verwendet worden, diskrete Bleche aus Aluminium und dessen Legierungen
zusammenzufügen,
so dass leichte Anordnungen hergestellt werden konnten. Derartige
Verbindungen waren oft für
eine wesentliche Gewichtsverringerung in einem breiten Anwendungsbereich,
beispielsweise bei Kraftfahrzeugen, verwendet worden, bei denen
sich eine Gewichtsverringerung in eine erhöhte Kraftstoffwirtschaftlichkeit
im Betrieb umsetzt.
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Es
sind auch bei anderen Anwendungen Klebstoffe in mechanische Befestigungseinheiten eingearbeitet
worden, um die Verbindungen zu verbessern. In den US-Patenten an
Krug et al.: 5,375,953, das am 27. Dezember 1994 für einen Blindniet
erteilt wurde, und 5,473,806, das am 12. Dezember 1995 für ein Verfahren
zum Verhindern einer Kaltverschweißung insbesondere von Blindnieten
erteilt wurde, sind seitlich beabstandete Haltenuten in den Dornen
von Blindbefestigungselementen vorgesehen, um härtbare Klebstoffe zu tragen,
die mit den mechanischen Verbindungsmerkmalen des Nietes zusammenarbeiten,
um eine optimierte Befestigung von mehreren Bauelementen zu bewirken.
In US-Patent an Newton 3,772,957, das am 20. November 1973 für einen
selbstbohrenden und selbstdichtenden Niet erteilt wurde, sind diskrete
Kammern speziell zwischen einem selbstbohrenden Dorn und der zylindrischen
Hülse des
Nietes zur Trennung von Harz- und Härterkomponenten eines Epoxidharzes für ein anschließendes Mischen
und Härten
zum Verbessern der mechanischen Verbindung ausgebildet. In dem US-Patent
an Del Mundo et al.: 4,659,268 das am 21. April 1987 für ein Verbundblindbefestigungselement
erteilt wurde, sind konzentrische kreisringförmige Aufnahmen in dem Ende
eines Blindnietes für
die diskreten Epoxidharzkomponenten vorgesehen, die miteinander
vermischt werden, wenn der Niet gesetzt wird, um eine kombinierte
mechanisch und über
Klebung arbeitende Verbindung zwischen einem Plattenpaar zu bewirken.
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Obwohl
diese früheren
Konstruktionen und Verfahren dafür
geeignet sind, ihre Aufgaben zu erfüllen, sind sie im Allgemeinen
schwierig herzustellen und besitzen freiliegende Klebstoffe oder
verschiedene Dornabänderungen,
um die Harz- und Härteranteile
des Epoxidharzes zu trennen. Dementsprechend erfüllen sie weder neue und höhere Standards für die wirtschaftliche
und abgedichtete Packung des Klebstoffes in dem Blindbefestigungselement
noch die neue und verbesserte Blindbefesti gungselementverbindung,
die durch die Klebeverbindung verbessert wird, die durch eine vorbestimmte
abgedichtete Füllung
mit Klebstoff bereitgestellt wird. Im Besonderen offenbart der Stand
der Technik keine neuen und verbesserten Verfahren zum Befüllen einer
Blindbefestigungselementeinheit mit einem Klebstoff, wie es bei
der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, noch legt er ein
solches nahe.
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Die
vorliegende Erfindung ist auf neue und verbesserte mechanisch und über Klebung
arbeitende Befestigungselementeinheiten und im Besonderen auf einen
neuen und verbesserten mit Klebstoff befüllten und abgedichteten Blindniet
gerichtet, der dazu dient, mehrere Bauelemente durch die mechanische
Verbindung des Nietes, die durch die Verbindungseigenschaften des
Klebstoffes verbessert werden, effektiv zusammenzufügen. Darüber hinaus
ist diese Erfindung ferner auf neue und verbesserte Verfahren zum
Befüllen
von Blindnieten mit Klebstoffen gerichtet, um die Produktion von
mit Klebstoff befüllten
Nieten zu steigern und den Blindnietaufbau zu verbessern, wodurch
dessen Verwendung bei der anschließenden Verbindung von Teilen
optimiert wird. Bei dieser Erfindung wird der Klebstoff vollständig in
den Umgrenzungen des Nietes verkapselt und geschützt, bis der Niet positioniert
und gesetzt wird, um die separaten Teile zusammenzufügen.
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Zeichnungskurzbeschreibung
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Die
Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen
beschrieben, in diesen ist:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer Ausführungsform der Erfindung, die
eine Blindnietanordnung veranschaulicht, die mit einem Klebstoff befüllt ist;
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1a eine
Teilansicht eines Abschnittes von 1;
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2 eine
Ansicht ähnlich
der 1, die eine andere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht;
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2a eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils von 2, die den O-Ring und den Dichtungssitz
dafür veranschaulicht,
die in Wirkeingriff stehen, um den Klebstoff in dem Blindniet einzuschließen;
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3 eine
schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
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4 eine
andere Ansicht der Ausführungsform
von 3 der Erfindung, die die Arbeitsweise des Nietbefüllungssystems
veranschaulicht;
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5 eine
andere Ansicht der Ausführungsform
von 3, die einen vollständig mit einem Klebstoff befüllten Niet
veranschaulicht;
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6a eine
schematische Ansicht des Blindnietes der Ausführungsform von 1 vor
dem Einbau;
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6b eine
schematische Ansicht des Blindnietes der Ausführungsform der 3 vor
dem Einbau;
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6c eine
vergrößerte schematische
Ansicht eines umkreisten Abschnittes von 6a;
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7 einen
schematische Ansicht, teilweise weggebrochen, die den Einbau von
Blindnieten gemäß dieser
Erfindung veranschaulicht, um Bauelemente aneinander zu befestigen.
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Die 1 und 1a veranschaulichen
einen Blindniet 10 mit einem kuppelartigen oberen Kopf 12 mit
einem abstehenden Hülsenabschnitt 14, der
durch eine zylindrische Wand gebildet ist, die sich von einer Verbindung
mit der abgeflachten unteren Auflagefläche des Kopfes bis zu einem
verformbaren distalen oder hinteren Ende 16 erstreckt.
Der Blindniet umfasst einen länglichen
Dorn 18, der sich entlang seiner zentralen Achse 19 erstreckt
und einen vergrößerten Kopf 20 an
seinem unteren oder Blindende aufweist. Der Kopf 20 weist
im Allgemeinen eine konische Form auf und ist im Betrieb an dem
distalen Ende des zylindrischen Hülsenabschnittes 14 angeordnet.
Von einem erweiterten, kreisringförmigen Stauchabschnitt 21,
der sich radial von dem distalen Ende des Hülsenabschnittes nach außen erstreckt,
verjüngt
sich der Dornkopf 20 nach oben und in dem zylindrischen
Hülsenabschnitt 14 fortschreitend
und nimmt in radialer Richtung ab, bis er in einen massiven zylindrischen
Zugschaft oder Treibzapfen 22 übergeht, der sich nach oben
und in dem zylindrischen Hülsenabschnitt
erstreckt. Der Zugschaft erstreckt sich wie veranschaulicht entlang
der zentralen Achse 19 des Hülsenabschnittes und heraus
durch einen ausgerichteten kreisringförmigen Durchgang oder eine Öffnung 26,
die in dem Kopf 12 des Nietes ausgebildet ist, bis zu einem äußeren Abschlussende 30.
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Unmittelbar
unter dem Nietkopf 12 ist eine kreisringförmige, abgeflachte,
obere Dichtung 32 aus einem geeigneten Elastomer oder anderem
Material, das eine qualitativ hochwertige Nachgiebigkeit, Abdichtungseigenschaften
und Lebensdauer für
den Betrieb als ein Einwegventil aufweist, angeordnet, um einen
inaktiven und viskosen Klebstoff in den Hülsenabschnitt des Nietes hineinzulassen
und darin festzuhalten. Diese Dichtung ist in Umfangsrichtung in
einer kreisförmigen
Haltenut 34 befestigt, die radial an dem oberen Ende der
zylindrischen Wand des Hülsenabschnittes
ausgebildet ist, oder steht durch einen Klebstoff an der flachen
unteren Oberfläche 36 des
Nietkopfes 12 in Wirkverbindung, wie es am besten in 1a dargestellt
ist. In jedem Fall steht die Dichtung unmittelbar unter dem Kopf 12 in
Wirkverbindung und erstreckt sich radial nach innen an dem Durchgang 26 in
diesem vorbei, bis sie in einer kreisringförmigen inneren Dichtlippe 38 endet,
die normalerweise in in Umfangsrichtung dichtendem Kontakt mit der
Außenfläche der
Zugstange 22 steht. Der zylindrische Hülsenabschnitt 14 des
Nietes arbeitet mit der oberen Dichtung 32 und dem Stauchkopf
und dem Zugschaft des Dorns zusammen, um eine im Allgemeinen torusförmige Kammer 40 zu
definieren. Diese Kammer ist bemessen, um eine vorbestimmte Menge
Klebstoff 42 zur anschließenden Verwendung bei der Verbindung
mehrerer Werkstücke
miteinander, wie etwa Blechen 44, 46 und 47 aus
einer Aluminiumlegierung, die in 7 veranschaulicht
sind, zu halten.
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Die
Zugstange des Dorns kann gefurcht, gekerbt oder auf andere Weise
an einem vorbestimmten Punkt geschwächt sein, um einen Sollbruchstelle bereitzustellen,
wie etwa bei Bruchlinie 48, um den Bruch der Stange an
diesem Punkt zu erleichtern. Dieser Bruch tritt bei fortge setzter
Aufbringung einer Einbaukraft nach Abschluss des Setzens des Blindnietes,
bei dem mehrere Werkstücke
aneinander befestigt werden, auf. Diese Bruchlinie kann an jeder Stelle
entlang der Länge
des Zugschaftes liegen, wie etwa außerhalb der Dichtung, und von
dem kreisringförmigen
Durchgang 26 umgeben sein, um die Festigkeit, Abdichtung
und das Aussehen der Fügestelle zu
optimieren.
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Der
Klebstoff kann gewählt
werden aus einem weiten Bereich von kommerziellen Klebstoffen und
Dichtungsmaterial mit einer Viskosität, die für die erzwungene Strömung durch
die kleine Öffnung
oder Extrusionslöcher 50,
die sich radial durch die zylindrische Wand 52 des Hülsenabschnittes 14 des
Nietes erstrecken, wenn der Dorn zum Setzen des Nietes gezogen wird,
geeignet ist. Bei dieser Ausführungsform
weist der Klebstoff eine ausreichende Oberflächenspannung auf, so dass er
normalerweise nicht durch die Öffnungen 50 austritt,
wie etwa während der
Lagerung oder während
die befüllten
Nieten gehandhabt werden. Der Klebstoff kann ein warmhärtender
Einkomponentenklebstoff sein, bei dem die Härtungstemperatur hoch genug
ist, so dass kein vorzeitiges Härten
während
der Lagerung auftreten wird, aber niedrig genug ist, um eine Beschädigung jeglicher
zu fügender
polymerbasierter Verbünde oder
eine Verformung jeglicher Grundmaterialien, wie etwa Aluminium,
während
des Härtens
zu verhindern.
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Der
Klebstoff 42 kann auch ein Befestigungsklebstoff sein,
wie etwa Scotch-GripTM, ein Zweikomponenten-Epoxidharz, das eine
Klebstoffmasse und einen Härter
umfasst. Dieser Klebstoff wird in Ansprechen auf seine Scherung
aktiviert. Eine Komponente ist mikroverkapselt und wird mit der
zweiten Komponente vermischt, um einen Brei oder Schlamm zu bilden.
Dieser Brei kann als inaktiver Befestigungsklebstoff in die zylindrische
Hülse des
Nietes für
einen anschließenden
Verbindungsvorgang eingebracht und dort gespeichert werden, um die
mechanische Verbindung zu verbessern, wenn der Niet angewandt wird,
um separate Materialien zusammenzufügen. Nachdem der Niet in die
in den zu fügenden
Materialien ausgebildete Nietöffnung
eingesetzt und der Niet gesetzt worden ist, tritt entsprechend eine
Scherwirkung in dem Klebstoff auf. Eine derartige Wirkung kann stattfinden,
wenn der Stauchkopf 20 in die Niethülse eintritt und diesen verformt, sowie
wenn der Brei durch die Einschnürungen strömt, die
durch die radialen Öffnungen 50 geschaffen
sind, und in die Öffnung,
die gebohrt oder auf andere Weise in den gebildeten Teilen ausgebildet
ist, eintritt. Die Ränder
der Öffnungen 50 können rau oder
unregelmäßig sein,
wie es in 6c schematisch dargestellt ist,
um die Scherung zu verbessern. Die Scherwirkung führt zu einem
Bruch einiger Mikrokapseln und zu der sich daraus ergebenden Mischung
des Klebstoffes mit dem Härter
oder Härtungsmittel.
Das gemischte Epoxidharz härtet
dann bei Umgebungstemperatur aus und bewirkt eine Anbringung über Klebung
der Teile aneinander, wobei die mechanische Verbindung stofflich
unterstützt wird.
Ein anderer für
diese Erfindung geeigneter Klebstoff, der durch einen Binder hindurch
verteilte Mikrokapseln aus einem Klebstoff enthält, ist als Loctite-DrilocTM bekannt und im Handel erhältlich.
Viele andere Klebstoffarten können
bei dieser Erfindung angewandt werden, im Besonderen jene, die in
einem ruhenden oder inaktiven Zustand in dem Niet in einem im Wesentlichen
abgedichteten oder umschlossenen Reservoir enthalten sein können.
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Die 1 und 1a veranschaulichen
ein bevorzugtes Verfahren zum Befüllen des Blindnietes mit einer
vorbestimmten Menge Klebstoff 42.
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Wie
es gezeigt ist, wird ein Blindniet oder Befestigungselement 10 an
einem nachgiebigen Sockel 60 eines Klebstoffbefüllungsbehälters oder
-gefäßes 62 montiert,
das eine kreisringförmige
und sich nach oben erstreckende Seitenwand 64 aufweist,
die in einer flachen, kreisringförmigen
oberen Oberfläche 66 endet
und eine Kammer 68 definiert. Die flache untere Oberfläche 36 des
oberen Kopfes 12 des Blindnietes liegt auf einer oberen
kreisringförmigen
Dichtung 78 auf, die in der oberen Oberfläche und
um die Zugangsöffnung
der Kammer 68 herum angeordnet ist. Wenn sich der Niet 10 in
die Kammer hinein erstreckt, wie es in 1 veranschaulicht
ist, wirkt die obere Dichtung 32 mit dem Kopf des Blindnietes
und mit dem Dornschaft zusammen, um als Einwegklappenventil zu arbeiten
und somit Klebstoff in die Kammer 68 hineinzulassen und
anschließend
die Abdichtung dafür
wiederherzustellen und zu erzielen, so dass der Blindniet effektiv
mit dem Klebstoff 42 befüllt werden kann. Diese Befüllung wird
erzielt, indem der Klebstoff an der Dichtung 32 vorbei,
wodurch diese ausgelenkt wird, und in die torusförmige Kammer 40 des Nietes
hinein gedrückt
wird und dann zugelassen wird, dass die Dichtung wieder ihren natürlichen
Zustand herstellt.
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Die
Kammer 68 des Nietträgergefäßes 62 steht
in Wirkverbindung mit einer Radialluftpumpe 70 über eine
Leitung 72, die selektiv betreibbar ist, um Luft aus der
Kammer zu pumpen und diese in die Atmosphäre mittels eines Auslasses 74 (Ex)
abzugeben. Der Betrieb der Luftpumpe stellt ein Vakuum oder einen
Niederdruckzustand in der Kammer 68 her, der ausreicht,
um eine Klebstoffbefüllung
des Hülsenabschnittes
des Nietes zu bewirken. Im Besonderen kann der Klebstoff in das
Blindbefestigungselement mittels einer Einspeisungsvorrichtung 80 eingebracht
werden, die mit einem Reservoir 82, das eine Versorgung
für Klebstoff 42 enthält, über eine
Klebstoffzufuhrleitung 84 verbunden ist, in der ein Steuerventil 86 in
Wirkverbindung steht. Die Zufuhrvorrichtung 80 weist eine
vordere Kontaktfläche 88 mit
einem vorstehenden kreisringförmigen
Bundabschnitt 90 auf, der jeweils dichtend mit der oberen Oberfläche des
Kopfes 12 und der kreisringförmigen Wand des Kopfes, die
die kreisringförmige Öffnung 26 definiert,
in Kontakt steht.
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Um
den Niet mit einem Klebstoff zu befüllen, wird ein nicht befüllter Blindniet
in dem Behälter
oder dem Nietträger-
und -füllgefäß 62 platziert;
anschließend
wird die Vorrichtung 80 in einer Klebstoffzufuhrstellung
auf dem Kopf des Nietes platziert, wie es in 1 veranschaulicht
ist. Die Pumpe 70 wird mit Energie beaufschlagt, um ein
Vakuum in der Kammer 68 herzustellen. Das Ventil 86 wird
geöffnet
und Klebstoff wird in die Vorrichtung eingespeist. Wegen der hergestellten
Druckdifferenz wirkt atmosphärischer Druck
auf die der Vorrichtung zugeführte
abgemessene Menge Klebstoff. Der unter Druck gesetzte Klebstoff
bewirkt, dass die obere Dichtung 32 als Einwegklappenventil
arbeitet, indem sie gebogen oder auf andere Weise in eine offene
Stellung verschoben wird, wie es in 1a gezeigt
ist, so dass der Klebstoff in der Zufuhrvorrichtung an der Dichtung 32 vorbei
in die torusförmige
Kammer 40 strömt
und diese füllt.
Diese Strömung
ist in 1a schematisch als Strömungspfeil
A gezeigt. Ein Ablaufventil 87 kann geöffnet werden, um die Beseitigung
jeglichen überschüssigen Klebstoffes
aus dem Behälter 62 zu
erleichtern. Die Pumpe 70 wird nach einer vorbestimmten
Zeit oder wenn eine abgemessene Menge von Klebstoff in den Niet
eingebracht worden ist, abgeregt, und die Kammer 40 wird
zum atmosphärischen Druck
geöffnet.
Unter diesen Bedingungen stellt sich die Dichtung wieder zurück und schließt an dem Schaft
des Dorns, um den Einschluss des Klebstoffes in der Kammer zu bewirken.
Die Befüllungsvorrichtung
wird von dem Niet abgenommen, und der mit Klebstoff befüllte Niet
wird aus dem Behälter
entfernt und zur anschließenden
Verwendung für
eine doppelt wirkende Verbindung, wie es oben dargestellt wurde,
verpackt.
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Die 2 und 2a veranschaulichen eine
andere Ausführungsform
dieser Erfindung, bei der ein Blindbefestigungselement 100 mit
einem gerundeten Kopf 102 und einer abstehenden zylindrischen
Wand 104 gebildet ist, die um eine zentrale Achse 106 rotiert,
um einen Hülsenabschnitt 108 zu bilden.
Der Hülsenabschnitt
endet in einem verformbaren distalen oder blinden Ende 110,
das so ausgebildet ist, dass es durch den Kopf 112 eines
länglichen
Dorns 114 des Blindbefestigungselements verformt wird.
Wie bei der vorhergehenden Ausführungsform
weist der Dornkopf 112 eine konische Gestalt auf, die sich
von einer Arbeitsstellung an dem distalen Ende des Hauptnietabschnittes
in Verbindung mit einem länglichen
Schaft oder einer Zugstange 116 erstreckt, die axial nach
oben in den Hülsenabschnitt
und heraus durch eine kreisförmige Öffnung oder
Durchgang 118 in dem Kopf bis zu einem Abschlussende 119 hervorragt.
Diese Ausführungsform
des Blindbefestigungselements benutzt einen O-Ring 120 aus einem geeigneten
Elastomer oder einem anderen nachgiebigen Material, um für die obere
Abdichtung und das Einwegventil für die optimierte Füllung des
Blindbefestigungselements 100 mit einem Klebstoff 122 zu
sorgen. Die Dichtungen dieser Erfindung, wie etwa der O-Ring 120,
halten darüber hinaus
nachgiebig den zugehörigen
Dorn in seiner Stellung, in der der Dornkopf das untere Ende des Hauptabschnittes
des Nietes verschließt.
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Wie
es in den 2 und 2a veranschaulicht
ist, steht der O-Ring 120 mit
einer kreisringförmigen,
mit einer Rampe versehenen Haltenut 124 in Wirkverbindung,
die in dem Schaft oder der Zugstange 116 ausgebildet ist.
Dieser O-Ring steht normalerweise in dichtendem Kontakt mit einem
inneren kreisringförmigen
Dichtsitz 126 in dem Befestigungselementkopf 102 und
definiert das innen liegende Ende der Durchgangsöffnung 118. Wenn sich
der Dorn in seiner Position in dem Hülsenabschnitt 108 befindet, ist
eine torusförmige
Kammer 128 zur Aufnahme einer vorbestimmten Menge des Klebstoffes 122 gebildet.
Radiale Öffnungen 130,
die sich durch eine zylindrische Wand 104 hindurch erstrecken,
sind derart bemessen, dass sie normalerweise eine Strömung des
viskosen Klebstoffes durch diese hindurch verhindern, um die an
der Außenseite
des Hülsenabschnittes
vorhandene Materialmenge zu vermindern oder stark einzuschränken, so
dass befüllte
Niete leicht gehandhabt, verpackt und anschließend verwendet werden können. Wie
bei der vorhergehenden Ausführungsform
sind diese Löcher
jedoch derart konstruiert, dass sie beim Setzen des Blindbefestigungselements 100 eine
gute Strömung
und Verteilung des Klebstoffes in die Fügestelle, die unterschiedliche
Teile verbindet, bereitstellt.
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Das
Klebstoffbefüllungssystem
der 2, 2a ist im Wesentlichen das Gleiche
wie bei den 1 und 1a und
umfasst eine rotierende Luftpumpe oder Drehschieber-Luftpumpe, die
selektiv betreibbar ist, um die Herstellung eines niedrigen Drucks
in einer Kammer 136 eines Klebstoffbefüllungsgefäßes 138, auf der das
Blindbefestigungselement 100 montiert ist, zu bewirken.
Wie bei der ersten Ausführungsform
steht der Kopf 102 in dichtendem Eingriff mit der oberen
Oberfläche
des Gefäßes 138,
und der Hülsenabschnitt 108 erstreckt
sich durch die durch die zylindrische Wand 140 definierte obere Öffnung in
diesem und nach unten in die Kammer 136 hinein, in der
der Dornkopf auf einem nachgiebigen Träger 141 aufliegt,
der an dem Boden des Gefäßes 138 montiert
ist.
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Bei
der Herstellung eines vorbestimmten Vakuums in dem Gefäß 138 durch
eine Betätigung
einer Vakuumherstellungseinrichtung, wie etwa der Drehpumpe 70 der 1 und 1a,
wird unter Druck gesetzter Klebstoff aus der Vorrichtung 142 in
Richtung des niedrigen Drucks strömen und den O-Ring 120 verschieben
oder verzerren. Wenn der O-Ring 120 aus dem dichtenden
Eingriff mit dem Sitz 126 verschoben ist, wie es in 2a schematisch
gezeigt ist, wird die torusförmige
Kammer 128 für
eine Strömung
von Klebstoff aus der Versorgungsvorrichtung 142, die an
dem Endkopf des Nietes montiert ist, geöffnet, wie es vollständiger in
Verbindung mit der Ausführungsform
von 1 dargelegt wurde.
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Wie
bei der vorhergehenden Ausführungsform
sind die Oberflächenspannung
und die hohe Viskosität
des Klebstoffs 122 derart, dass er normalerweise nicht
durch die radialen Öffnungen 130 strömen wird,
die in der zylindrischen Wand des Hülsenabschnittes 104 des
Nietes ausgebildet sind. Darüber
hinaus wird, nachdem eine vorbestimmte Menge des Klebstoffes oder
Dichtungsmittels in diese Kammer 128 hineingelassen worden
ist, die Pumpe abgeschaltet, und die Rückstellungskräfte des
O-Ringes in der mit einer Rampe versehenen Nut und der Druck des
Dichtungsmittels in der Kammerdichtung bewirken die Rückkehr des
O-Ringes in seine
abdichtende Stellung, wodurch der mit Klebstoff befüllte Hohlraum
verschlossen wird. Die Klebstoffbefüllungsvorrichtung 142 wird
von dem Blindbefestigungselement abgenommen, das wiederum aus dem Befüllungsgefäß entnommen,
verpackt oder auf andere Weise zur Verwendung vorbereitet wird.
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Die 3, 4 und 5 veranschaulichen
eine andere Ausführungsform
der Erfindung, bei der ein Blindnietbefestigungselement 300,
das ähnlich
ist wie bei der Ausführung
der 2, 2a, einen gerundeten oberen
Kopf 302 mit einem abstehenden Hülsenabschnitt 304 umfasst,
der durch eine zylindrische Wand 306 definiert ist, die
in einem verformbaren distalen Ende 308 endet. Wie bei
den anderen Ausführungsformen
ist das verformbare Ende derart ausgebildet, dass es durch den Kopf 310 eines länglichen
Dorns 312 zur Anbringung mehrerer Bleche oder anderer Bauelemente
aneinander radial ausgedehnt werden kann. Im Besonderen weist der Dornkopf
eine konische Form auf und erstreckt sich von dem am äußersten
Ende befindlichen vergrößerten Abschnitt,
der außerhalb
des distalen Endes des Hülsenabschnittes
angeordnet ist, in die Mitte des zylindrischen Hülsenabschnittes 304,
wo er sich mit dem zylindrischen Zugschaft 314 verbindet,
der sich axial und nach oben durch eine kreisringförmige Öffnung 316 erstreckt,
die sich wiederum axial durch den Kopf 302 des Nietes bis
zu einem Abschlussende 320 erstreckt.
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Wie
bei den 2 und 2a weist
die Ausführungsform
der 3 – 5 eine
elastomere O-Ring-Dichtung 322 auf, die in einer in dem
Zugschaft 314 ausgebildeten kreisringförmigen Dichtungshaltenut 324 in
Wirkverbindung steht. Die O-Ring-Dichtung steht normal mit dem kreisringförmigen Sitz 326 in
dem Kopf 302 an dem inneren Ende der kreisringförmigen Öffnung 316 in
Eingriff, um Klebstoff 328 in der torusförmigen Kammer 330 des
Niethülsenabschnittes 304 abzudichten.
Wie bei den anderen Ausführungsformen
ist der zylindrische Hülsenabschnitt
des Nietes mit mehreren radialen Löchern 334 versehen,
die für
eine optimierte Verteilung von Klebstoff auf vorbestimmte Stellen
in der Fügestelle
des Materials, das über
Klebung verbunden werden soll, bemessen und angeordnet sind. Im
Gegensatz zu der vorhergehenden Ausführungsform können diese
Löcher 334 jedoch
mit einem breiten Durchmesserbereich gebildet sein, da weitere Vorkehrungen
getroffen sind, um den Klebstoff effektiv in der torusförmigen Kammer 330 der
Niete zu halten. Bei dieser Anordnung können Öffnungen in der zylindrischen
Wand gebildet werden, die eine Familie von Öffnungen mit verschiedenen
Größen umfassen,
die Öffnungen
mit Durchmessern einschließen,
die merklich größer sind
als die Löcher
der früheren
Ausführungsformen.
Es können
aufgeraute, gefurchte oder mit Kanten versehene Löcher angewandt
werden, um die Klebstoffscherung zu erhöhen. Dies sorgt auf bedeutende
Weise für
die Verwendung eines weiten Bereiches von Klebstoffen und einen
freieren Durchtritt von großen
Mengen derartiger Klebstoffe in die Verbindungsnahtstelle.
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Zu
diesem Zweck ist der zylindrische Hülsenabschnitt 304 des
Nietes 300 mit einer zylindrischen Bahn 340 aus
einer nachgiebigen Bahn aus Elastomer oder einem anderen geeigneten
nachgiebigen Material bedeckt oder begrenzt. In diesem ursprünglichen
Zustand sitzt die zylindrische Bahn 340 fest um den Niethülsenabschnitt
herum, um die radialen Öffnungen
oder Löcher 334 zu
bedecken und zu verschließen.
Diese Bahn ist aus Material mit einer ausreichenden Nachgiebigkeit
und Lebensdauer ausgewählt,
um die Befüllung
und das Festhalten von Klebstoff in dem Niet zu verbessern.
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Das
Klebstoffmaterial 328 wird dem Blindbefestigungselement
mittels einer Vorrichtung 344 zugeführt, die an dem oberen Kopf 302 des
Nietes auf eine abgedichtete Weise in Wirkverbindung steht. Eine
vorbestimmte Menge Material 328 wird durch den Hub eines
kraftbetätigten
Kolbens 346, der in einer Versorgung 348 in Wirkverbindung
steht, gedrückt,
um die Auslenkung oder die Verschiebung des O-Ringes 322 aus
dem abdichtenden Sitz nach unten zu bewirken, so dass Klebstoff
aus der Versorgung gezwungen wird, in die torusförmige Kammer 330 einzuströmen. Wenn
die Kammer 330 befüllt
ist, wird jegliche überschüssige Strömung, Pfeile
F, die Buchse oder Bahn 340 auslenken, wie es in 4 schematisch
als eine Erweiterung oder Wölbung nach
außen
gezeigt ist, und in die Kammer des Gefäßes strömen. Ein Sensor 352 kann
an einer geeigneten Stelle im Boden des Gefäßes montiert sein, um jegliches
Verschütten
oder eine Leckage von Überfüllungsklebstoff
zu detektieren. Dieser Sensor kann mit einer Steuereinrichtung 354 verbunden
sein, die betreibbar ist, um sofort das Verschließen oder
Abschalten des Klebstoffzufuhrsystems zu bewirken. Der O-Ring stellt
die Abdichtung der befüllten
Kammer wieder her.
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Die
Elastomerbahnen können
in manchen Fällen
Opferelemente umfassen. So kann die Bahn ausreichend dünn und schwach
sein, so dass sie beim Einbau des Nietes brechen wird und zulassen wird,
dass der Klebstoff zu Zwecken einer Klebefügung leicht in das Nietloch
gelangen kann. Die Bahn kann auch mit kleinen Löchern oder geschwächten Bereichen
ausgebildet sein, die sich unter Druck von dem Klebstoff öffnen, so
dass dieser leicht durch die Hülse
hindurch treten kann, wenn der Niet gesetzt wird, um die mechanische
Verbindung zu verbessern. Darüber
hinaus kann die Hülse
vor oder während
des Setzens des Nietes als Teil des Einbauverfahrens herausgezogen
oder auf andere Weise entfernt werden.
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7 veranschaulicht
am besten den Einbau eines Blindbefestigungselements in der Form
eines erfindungsgemäß hergestellten
Blindnietes der 6a und 6b. Im
Besonderen veranschaulicht 7 schematisch
ein Einbauwerkzeug T, das auf dem Niet R, der jenen der 6a, 6b entspricht, platziert
wird, um mehrere Bleche 44, 46 und 47 aneinander
zu befestigen. Das Nietwerkzeug T wird wie gezeigt gesetzt, um das
obere Ende der Zugstange des Dorns des Nietes R aufzunehmen und
zu greifen, das in Betrieb in eine abgemessene zylindrische Öffnung oder
einen Durchgang O eingesetzt wird, der durch die übereinander
liegenden Schichten der Bleche 44, 46, 48 gebohrt,
gestanzt oder auf andere Weise gebildet wird. Das Nietwerkzeug T
wird von Hand oder über
einen Motor betätigt,
um das verlängerte
Ende des Dorns mit einem schraubstockartigen Griff zu ergreifen.
Wenn die Griffstücke
des Werkzeugs zusammengedrückt
und zusammengebracht werden, wird der Dorn in das Werkzeug gezogen, das
fest auf den an dem oberen Blech 44 montierten Nietkopf
gesetzt ist. Diese Kraft bewirkt die Verformung oder das Stauchen
des Kopfes, um das distale Ende des Nietes abzuflachen oder auf
andere Weise eine kreisringförmige
Verzerrung desselben zu bewirken, so dass er sich radial wölbt und
gegen die äußere Oberfläche des
unteren Bleches 47 abflacht. Die Kompressionsbelastungen,
die die Bleche zwischen dem Kopf des Nietes und dem verformten Ende
des Hülsenabschnittes
des Nietes einfangen, dienen dazu, die separaten Bleche fest aneinander zu
halten. Darüber
hinaus bewirken die Zugkräfte,
die auf den Zugschaft aufgebracht werden, den Bruch des Dorns an
einem vorbestimmten Punkt, der durch die Kerblinie hergestellt ist,
um eine qualitativ hochwertige Nietfügestelle herzustellen.
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Diese
mechanische Verbindung wird stofflich durch die Klebeverbindung
aus dem Epoxidharz oder einem anderen Klebstoff verbessert, der
durch die Öffnungen
wie etwa 50, 130 und 334, gedrückt
und extrudiert wird, während
der Niet gesetzt wird. Im Besonderen wird, wenn der verjüngte Kopf
des Dorns sich axial in dem Hülsenabschnitt
des Nietes bewegt, eine Menge des Epoxidharzes durch diese Öffnungen
verschoben und gedrückt.
Dieser Klebstoff strömt
geeignet in Grenzflächenbereiche
zwischen den Blechen sowie in den zylindrischen Zwischenraum, der
durch den zylindrischen Hülsenabschnitt des
Nietes und die zylindrische Wand des Durchgangskanals oder der Öffnung O
definiert ist, die sich durch die überlappten Bleche hindurch
erstreckt. Nach dem Härten
verbindet der Klebstoff die Teile sicher miteinander und mit dem
Blindniet in seiner zugehörigen Öffnung.
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Zusammengefasst
weisen die erfindungsgemäßen mechanischen
und mit Klebstoff befüllten Blindbefestigungselemente
eine kreisringförmige, flache
Einweg- oder O-Ringdichtung auf, die an einem Ende eines zylindrischen
Nietkörpers
montiert ist, der abdichtend mit einem sich axial erstreckenden
Dornschaft in Eingriff steht, um eine torusförmige Kammer bereitzustellen.
Der Körper
weist radiale Klebstoffextrusionsöffnungen auf, um die herum
ein Vakuum zu Zwecken einer anfänglichen
Befüllung mit
Klebstoff hergestellt wird. Zum Befüllen wird die Dichtung durch
die Kraft einer Klebstoffströmung
aus einer Versorgung in Ansprechen auf die Herstellung einer positiven
Druckdifferenz zwischen der Versorgung und dem äußeren des Körpers ausgelenkt. Wenn die
torus förmige
Kammer geöffnet
ist, strömt ein
viskoser Klebstoff aus der Versorgung leicht in diese hinein. Nach
dem Befüllen
wird das Vakuum beendet und die Dichtung kehrt in ihre natürliche Lage
zurück
und verschließt
den Körper,
um den Klebstoff darin einzuschließen. Eine Klebstoffbefüllung kann
durch andere Mechanismen erzielt werden, die eine Last auf die Versorgung
aufbringen, um ein Öffnen
der Dichtung zu bewirken.