DE102004031379A1

DE102004031379A1 - Verfahren zur Anbringung eines Funktionselementes an ein Bleichteil sowie Zusammenbauteil

Info

Publication number: DE102004031379A1
Application number: DE102004031379A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Müller; Jiri Babej
Original assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2005-02-10
Also published as: EP1500461A3; EP1500461B1; DE602004018877D1; BRPI0402994B1; BRPI0402994A; US20050022359A1; EP1500461A2; ES2318220T3; US7155798B2

Abstract

Ein Verfahren zur Anbringung eines Funktionselementes, beispielsweise in Form eines RSN- oder RND-Elementes der Firma Profil, an ein Blechteil wird beschrieben, bei dem das Loch im Blechteil so ausgeführt wird, dass das Blechteil im der Stirnseite der Nietmatrize zugewandten Bereich in einer Ebene liegt und zumindest im Wesentlichen nicht über diese Ebene hinausgeht. Das Loch im Blechteil weist einen Innendurchmesser auf, der größer ist als der Außendurchmesser des Nietabschnittes des Funktionselements, ungeachtet etwaiger dort vorhandener Verdrehsicherungsmerkmale, und zwar um einen Betrag, der sicherstellt, dass der Randbereich des Loches durch die Einwirkung der Nietmatrize aus der Blechebene heraus und in Richtung des Funktionselements gebogen wird, bevor der Randbereich des Loches aufgrund der Bildung des Nietbördels an den Nietabschnitt so in Anlage gerät, dass der Randbereich an der Biegung des Randbereiches des Loches aus der Blechebene heraus oder an der Bildung des Nietbördels gehindert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anbringung eines Funktionselementes, insbesondere eines Befestigungselementes an ein Blechteil, wobei das Funktionselement einen zumindest im Wesentlichen nicht verformbaren Körperabschnitt größeren Durchmessers, der über eine ringförmige Anlagefläche in einen verformbaren, rohrförmigen Nietabschnitt kleineren Durchmessers übergeht sowie vorzugsweise rippenartige Verdrehsicherungsmerkmale aufweist, die erhaben im Bereich der Anlagefläche und/oder an der Außenseite des Nietabschnittes vorgesehen sind, wobei das Blechteil zur Aufnahme des Nietabschnitts vorgelocht wird und nach der Einführung des Nietabschnitts in das vorzugsweise kreiszylindrische Loch der Nietabschnitt mittels einer, an ihrer dem Blechteil zugewandten Stirnseite eine Erhebung aufweisende Nietmatrize radial nach außen zur Ausbildung eines Nietbördels umgeformt wird.

Ein Verfahren dieser Art ist in der US-PS 5 251 370 bzw. in der entsprechenden EP-B-539 793 beschrieben.

Das entsprechende Verfahren wird mit einem Funktionselement verwendet, bei dem der Körperabschnitt bzw. dessen Mantelfläche über eine in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Funktionselements angeordnete, ringförmige Anlagefläche in den rohrförmigen Nietabschnitt übergeht, wobei Verdrehsicherungsrippen erhaben an der Anlagefläche und am rohrförmigen Nietabschnitt vorgesehen sind und vorzugsweise eine etwa rechtwinklige Form aufweisen. Ein solches Funktionselement ist von der Firma Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG unter der Bezeichnung RSN zu erhalten.

Das gleiche Verfahren kann aber auch mit einem Funktionselement verwendet werden, bei dem der Körperabschnitt bzw. dessen Mantelfläche über eine in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Funktionselements angeordnete, ringförmige Anlagefläche in eine axiale ringförmige Nut übergeht, die auf der radial inneren Seite durch den rohrförmigen Nietabschnitt begrenzt ist, wobei die radiale Nut eine konusförmige Wand benachbart zur ringförmigen Anlagefläche aufweist und von sich radial erstreckenden Verdrehsicherungsrippen überbrückt ist. Ein Funktionselement dieser Art ist von der Firma Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG unter der Bezeichnung RND erhältlich. Auch andere Elemente, bei denen der Körperabschnitt über eine in einer Ebene zur Längsachse des Funktionselements angeordnete ringförmige Anlagefläche direkt oder indirekt in den Nietabschnitt übergehen, können mit dem genannten Verfahren an einem Blechteil befestigt werden.

Während das RSN-Element in der genannten EP-B-539 793 gezeigt ist, wird das RND-Element in der europäischen Patentanmeldung 01 109 757.3 beansprucht.

Beide Elemente, d.h. sowohl das RSN-Element als auch das RND-Element werden mit dem so genannten Klemmlochnietverfahren gemäß EP-539 793 B1 an ein Blechteil befestigt.

Dieses Verfahren wird so durchgeführt, dass ein sich durch das Blechteil erstreckendes Loch gebildet wird, dass das Blechteil in einen im Allgemeinen domförmigen Abschnitt gezogen und plastisch verformt wird, der das Loch umgibt, wobei das Loch bei einem kleineren Durchmesser des dom förmigen Abschnitts gelegen ist, der rohrförmige Abschnitt des Funktionselementes wird durch das Loch im Blechteil eingesetzt und der domförmige Abschnitt der Tafel wird plastisch verformt, wodurch der Durchmesser des Loches und das umgebende Blechmaterial in Eingriff mit dem rohrförmigen Nietabschnitt gebracht wird. Gleichzeitig mit der Hochpressung des domförmigen Abschnitts des Blechteils in eine im Allgemeinen ebene Form wird ein Ende des rohrförmigen Abschnittes gleichzeitig radial nach außen plastisch verformt, wodurch eine mechanische Verzahnung zwischen dem Blechteil und dem Funktionselement gebildet wird. Mit anderen Worten wird der Durchmesser des Loches im Blechteil verringert und gleichzeitig der rohrförmige Nietabschnitt des Funktionselements aufgrund der Einwirkung der Nietmatrize radial nach außen gedehnt, so dass eine feste Anpressung des Blechteils am rohrförmigen Nietabschnitt erfolgt.

Das Loch wird so bemessen, dass wenn das Blechteil ohne Elemente flach gepresst wäre, der Innendurchmesser des Loches kleiner ist als der Außendurchmesser des rohrförmigen Nietabschnittes. Diese Bemessung des Loches stellt sicher, dass der erwünschte "Würgegriff" zwischen dem Blechteil und dem rohrförmigen Nietabschnitt erfolgt. Hierdurch soll sowohl im Blechmaterial um den Lochrand herum wie auch im rohrförmigen Nietabschnitt im eingebrachten Zustand eine permanente Druckspannung erzeugt werden. Diese Druckspannung führt zu einer hohen Lochlaibung bzw. Reibung zwischen dem Blechteil und dem rohrförmigen Nietabschnitt, wodurch eine erhebliche Verdrehsicherung zwischen dem Funktionselement und dem Blechteil unabhängig von den Verdrehsicherungsnasen erreicht wird. Ferner stellt diese permanente Druckspannung eine Sicherheit gegen Ermüdungsrisse dar, da diese nur entstehen können, wenn die Druckspannung durch Belastung in eine Zugspannung übergeht. Aufgrund der Höhe der Druckspannung können solche Zugspannungen und daher Ermüdungsrisse wirksam verhindert werden.

Es ist nicht erforderlich, das Blechteil erst in einen domförmigen Abschnitt zu verformen und dann das Loch im domförmigen Abschnitt zu erzeugen, sondern es kann erst das Loch erzeugt werden und dann das Blechteil zu einem domförmigen Abschnitt verformt werden, oder die Ausbildung des domförmigen Abschnittes und des Loches können gleichzeitig erfolgen.

Aus der oben angegebenen Beschreibung des bekannten Verfahrens geht hervor, dass der domförmige Abschnitt wesentlich ist, um sicherzugehen, dass bei Flachpressung oder teilweiser Flachpressung dieses Abschnittes eine Verkleinerung des Loches erreicht wird. Ferner geht aus der Beschreibung hervor, dass das Loch einen Durchmesser erhalten soll, der nur geringfügig größer ist als der Durchmesser des rohrförmigen Abschnittes. In der Praxis hat das Loch im domförmigen Abschnitt vor Anbringung des Funktionselementes einen Durchmesser der den Durchmesser des rohrförmigen Abschnittes um etwa 0,3 mm übersteigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein anderes Verfahren zum Anbringen eines Funktionselementes der eingangs genannten Art, d.h. beispielsweise ein RSN-Element oder ein RND-Element in einem Blechteil zu schaffen, bei der einerseits die Blechvorbereitung vereinfacht wird, andererseits aber eine hochfeste Verbindung zwischen dem Funktionselement und dem Blechteil erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Loch im Blechteil so vorgenommen wird, dass das Blechteil im der Stirnseite der Nietmatrize zugewandten Bereich in einer Ebene liegt und zumindest im Wesentlichen nicht über diese Ebene hinausgeht, dass das Loch im Blechteil einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser des Nietabschnittes, ungeachtet etwaiger, dort vorhandener Verdrehsicherungsmerkmale, um einen Betrag, der sicherstellt, dass der Randbereich des Loches durch die Einwirkung der Nietmatrize aus der Blechebene heraus und in Richtung des Funktionselementes gebogen wird, bevor der Randbereich des Loches aufgrund der Bildung des Nietbördels an den Nietabschnitt so in Anlage gerät, dass weder eine Biegung des Randbereichs des Lochs aus der Blechebene heraus noch die Bildung des Nietbördels gehindert wird, und dass das Funktionselement in einer Aufnahme eines Setzkopfes versenkt aufgenommen ist, so dass die am weitesten vorstehende Anlagefläche des Funktionselements zumindest im wesentlichen nicht über die freie, dem Blechteil zugewandte Stirnseite des Setzkopfes vorsteht, die die Aufnahme definiert und im Regelfall von dieser Stirnseite zurückversetzt ist.

Das Loch im Blechteil wird vorzugsweise als ein Glattloch des Stanzlochs ausgeführt und der Betrag, um den der Innendurchmesser des Loches den Außendurchmesser des Nietabschnitts übersteigt, liegt vorzugsweise im Bereich von 0,8 mm bis 1,2 mm und vorzugsweise bei 1,0 mm. Am Besten ist es, wenn bei Funktionselementen in der Größe unter M6 der genannte Betrag im Bereich 0,8 in der Größe M8 bei etwa 1,0 mm und bei der Größe M10 oder größer unabhängig von der Blechdicke bei etwa 1,2 mm gewählt wird.

Dadurch, dass das Blechteil nicht zu einem domförmigen Abschnitt verformt wird, sondern lediglich in der Ebene des Blechteils gelocht wird, wird die Blechverarbeitung vereinfacht. Überraschend ist, dass trotz der Vermeidung eines domförmigen Abschnittes, der bei Flachpressung zu einer Herabsetzung des Lochdurchmessers führen würde, bei der Erfin dung das Loch deutlich größer gewählt wird als bei dem bisherigen Klemmlochnietverfahren (in etwa 1,0 mm anstelle von 0,3 mm), die erwünschte hochfeste Verbindung aber dennoch erreicht wird.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, das Loch im Blechteil mit einem Innendurchmesser zu versehen, der größer ist als der Außendurchmesser des Nietabschnittes, ungeachtet etwaiger dort vorhandener Verdrehsicherungsmerkmale, wird sichergestellt, dass der Randbereich des Loches unter der Einwirkung der Nietmatrize aus der Blechebene heraus und in Richtung des Funktionselementes gebogen wird, bevor der Randbereich des Loches aufgrund der Bildung des Nietbördels an den Nietabschnitt in Anlage gerät. Eine solche Anlage wird bei einem in einer Ebene liegenden Blechteil dann passieren, wenn das Loch, wie bei dem Klemmlochnietverfahren den Außendurchmesser des rohrförmigen Nietabschnittes um lediglich 0,3 mm übersteigen würde. Durch diese Anlage wird die saubere Ausbildung des Nietbördels verhindert und das Anbringungsverfahren kann nicht mehr zufrieden stellend durchgeführt werden. Dadurch, dass bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Blechteil im Bereich des Lochrandes erst dann mit dem sich ausbildenden Nietbördel in Anlage gerät, wenn dieser bereits eine Schrägstellung gegenüber dem Lochrand aufgrund der radialen Aufweitung des rohrförmigen Nietabschnittes erhalten hat, wird aufgrund der Schrägstellung des nunmehr in Richtung seines freien Endes konusförmig divergierenden Nietbördels das Blechteil im Bereich des Lochrandes konusförmig verformt, d.h. es bildet sich quasi von selber ein domförmiger Abschnitt im Bereich des Lochrandes, der Nietbördel kann dann nicht mehr an der erwünschten Verformung zu dem erwünschten Nietbördel gehindert werden und es gelingt, bei Auswahl des Grades der Versenkung des Funktionselements in der Aufnahme des Setzkopfes, ein Zusammenbauteil bestehend aus dem Funktionselement und dem Blechteil zu erzeugen, wobei das Funktionselement eine hochfeste Anbindung an das Blechteil aufweist.

Der Grad der Versenkung des Funktionselements in der Aufnahme des Setzkopfes muss entsprechend der Blechteildicke gewählt werden, um die angestrebte hochwertige feste Anbindung des Funktionselementes an dem Blechteil zu erreichen.

Besonders günstig ist es, wenn die Stirnseite des Setzkopfes im Bereich des Übergangs der Aufnahme in dieser Stirnseite eine Fase oder einen gerundeten Übergang bzw. einen konvex gerundeten Übergang um das Funktionselement herum aufweist.

Diese Fase bzw. dieser Übergang stellt sicher, dass das Funktionselement entsprechend der jeweiligen Blechteildicke ordnungsgemäß am Blechteil befestigt werden kann.

Angaben zur Auslegung der Aufnahme und des Lochs im Blechteil unter Berücksichtigung der Blechteildicke sowie zur Auslegung des Funktionselementes, gehen aus den weiteren Patentansprüchen 6 bis 13 hervor. Die Patentansprüche 14 und 15 befassen sich mit der konkreten Ausbildung der bevorzugten Matrize, während die weiteren Ansprüche 16 bis 19 sich mit bevorzugten Anordnungen des Setzkopfes befassen. Schließlich wird das erfindungsgemäße Zusammenbauteil bestehend aus dem Blechteil und einem mittels eines der vorher erwähnten Verfahrens an das Blechteil vernieteten Funktionselements im Anspruch 20 angegeben.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher erläutert anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in welcher zeigen:
1A eine schematische, teilweise axial geschnittene Darstellung einer Vorrichtung zur Anbringung eines Funktionselementes des Typs RSN der Firma Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG an ein dünnes Blechteil,
1B eine vergrößerte Darstellung der Matrize der 1A zur Veranschaulichung des Volumens V₅,
1C eine vergrößerte Darstellung des Setzkopfes der 1A zur Veranschaulichung der Volumen V₁ und V₂ und
1D eine vergrößerte Darstellung des Setzkopfes der 1A zur Darstellung der Volumen V₃ und V₄.
2A eine Darstellung des RSN-Elementes der 1A nach der Anbringung an dem Blechteil,
2B eine vergrößerte Darstellung der 2A um die Volumen V6 und V₇ darzustellen,
3A zeigt das gleiche Funktionselement wie bei der 1A, diesmal in einer Vorrichtung zur Anbringung des Funktionselements in ein dickeres Blechteil,
3B zeigt die Matrize der 3A, um das Volumen V₅ darzustellen,
3C zeigt den Setzkopf gemäß 3A, um die Volumen V₁ und V₂ darzustellen,
3D zeigt den Setzkopf gemäß 3A, um die Volumen V₃ und V₄ darstellen,
4A zeigt das gleiche Funktionselement wie die 3A, jedoch nach der Anbringung an dem Blechteil,
4B zeigt die gleiche Darstellung wie 3A, jedoch in einem größeren Maßstab, um die Volumen V₆ und V₇ darzustellen,
5A zeigt eine Vorrichtung bestehend aus einem Setzkopf und einer Matrize zur Anbringung eines Funktionselementes in Form eines RND-Elements der Firma Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG an ein dünnes Blechteil,
5B zeigt in einem größeren Maßstab die Matrize der 5A, um das Volumen V₅ darzustellen,
5C zeigt den Setzkopf gemäß 5A in einem großen Maßstab, um die Volumen V₁ und V₂ darzustellen,
5D zeigt den Setzkopf der 5A in einem großen Maßstab, um die Volumen V₃ und V₄ darzustellen,
6A zeigt das Funktionselement der 5A nach der Anbringung an dem Blechteil,
6B zeigt das Gleiche wie die 6A, jedoch in einem größeren Maßstab, um zusätzlich die Volumen V₆ und V₇ darzustellen,
7A zeigt eine Vorrichtung bestehend aus einem Setzkopf und einer Matrize zur Anbringung eines RND-Elements der Firma Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG an ein dickes Blechteil,
7B zeigt in einem vergrößerten Maßstab die Matrize der 7A, um das Volumen V₅ darzustellen,
7C zeigt in einem vergrößerten Maßstab den Setzkopf gemäß 7A, um die Volumen V₁ und V₂ darzustellen,
7D zeigt in einem vergrößerten Maßstab die Matrize der 7A, um die Volumen V₃ und V₄ darzustellen,
8A zeigt das Funktionselement der 7 nach der Anbringung an dem Blechteil und
8B zeigt das Gleiche wie 8A, jedoch in einem vergrößerten Maßstab, um die Volumen V₆ und V₇ darzustellen.
Bezug nehmend auf die 1A zeigt diese einen Setzkopf 10 sowie eine Matrize 12, die zur Anbringung eines Funktionselementes 14 an ein Blechteil 16 ausgelegt sind.
In dieser Darstellung ist der Setzkopf 10 unten angeordnet, während sich die Matrize 12 oberhalb des Setzkopfes befindet. In üblicher Weise wird die Matrize 12 an einer Zwischenplatte oder einem oberen Werkzeug einer Presse angebracht, während der Setzkopf 10 im unteren Werkzeug der Presse bzw. in der Zwischenplatte angeordnet ist. Diese Anordnung ist deshalb bevorzugt, weil man hierdurch auf einfache Weise sicherstellen kann, dass das Blechteil 16 vollständig auf der Stirnseite 18 des Setzkopfes und des vorstehenden Teils des Funktionselementes 14 sitzt, bevor die Matrize 12 mit der Verformung des Funktionselementes 14 und des Blechteils 16 beginnt. Diese Anordnung ist allerdings nicht zwingend erforderlich, die Anordnung könnte durchaus so sein, dass der Setzkopf 10 an der Zwischenplatte oder am oberen Werkzeug einer Presse angeordnet ist, während sich die Matrize 12 im unteren Werkzeug der Presse bzw. in der Zwischenplatte angeordnet ist. Es müssen dann Maßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass das Funktionselement 14 sich vollständig innerhalb der Aufnahme 20 des Setzkopfes und das Blechteil 16 sich vollständig in Anlage an der Stirnseite 18 des Setzkopfes 10 befindet.
Es ist ferner nicht zwingend erforderlich, den Setzkopf und die Matrize 12 in einer Presse anzuwenden. Stattdessen könnten beispielsweise die Matrize 12 und der Setzkopf 10 von einem Roboter getragen werden und mittels des Roboters aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden, entsprechend der Bewegung in einer Presse. Der Roboter könnte beispielsweise als C-Gestell realisiert werden, wobei die Matrize an einem Ende des C's benachbart zum Maul des C-Gestells angeordnet ist, während der Setzkopf auf dem anderen Ende des C's benachbart zum Maul des C-Gestells vorgesehen und mit der Matrize ausgerichtet ist. In allen Fällen soll die Ausrichtung so sein, dass die mittlere Längsachse 22 der Matrize mit der mittleren Längsachse 24 des Setzkopfes 10 und mit der mittleren Längsachse 24 des Funktionselementes 14 fluchtet.
Eine Möglichkeit, das Funktionselement 14 vollständig in der Aufnahme 20 zu halten, d.h. so, dass die in 1A untere Stirnseite 28 des Körperabschnitts 30 des Funktionselements 14 in Anlage an der unteren Be grenzung 32 der Aufnahme 20 sitzt, besteht darin, einen oder zwei Magneten 34 innerhalb der mittleren Bohrung 36 bzw. innerhalb des Gewindezylinders 38 des Funktionselementes oder unterhalb des Funktionselementes (7A) vorzusehen. Der Magnet 34 bzw. die Magnete (siehe beispielsweise auch 7A) können über einen jeweiligen Schaftteil 40 einer in Achsrichtung 26 des Setzkopfs hin- und her beweglichen Einrichtung gehalten werden (nicht gezeigt). Um das Blechteil 16 in Anlage mit der Stirnseite 18 des Setzkopfes 10 zu bringen, kann, wenn die Anordnung nicht so ausgelegt ist, dass Schwerkraft diese Aufgabe erfüllt, ein Niederhalter 44 verwendet werden. Wie in 1A dargestellt, ist der Niederhalter 44, der konzentrisch zur Matrize 12 angeordnet ist, in Richtung des Setzkopfes gefedert und steht vor der Stirnseite der Matrize 12 vor. Beim Schließen der Presse bzw. unter Anwendung der Kraft erzeugenden Einrichtung des Roboters weicht der Niederhalter 44 zurück, bis die Stirnseite 42 der Matrize 12 an der in 1A oberen Seite 42 des Blechteils 16 zur Anlage gelangt. Ein solcher gefederten Niederhalter 44 ist in der 1A eingezeichnet und könnte auch bei allen anderen Ausführungsbeispielen zur Anwendung gelangen.
Ein solcher Niederhalter 44 könnte auch zur Anwendung gelangen, wenn beispielsweise der Setzkopf 10 der 1A oben und die Matrize 12 unten angeordnet sind. Das Blechteil wird dann auf der freien Stirnseite 46 des Niederhalters (wobei diese Stirnseite 46 dann nach oben zeigen wird) abgelegt und das Blechteil wird daher beim Schließen der Presse über den rohrförmigen Nietabschnitt 48 des Funktionselementes 14 gelegt, so dass das Loch 50 den rohrförmigen Nietabschnitt 48 aufnimmt, wie in 1A gezeigt ist. Auch könnte ein Roboter verwendet werden, um das Blechteil in Anlage gegen die in diesem Beispiel nach unten weisende Stirnseite des Setzkopfes und über den ebenfalls dann nach unten weisenden Nietabschnitt des Funktionselementes zu bringen. Es ist für die vorliegende Erfindung von Bedeutung, dass der Nietabschnitt 48 bereits vollständig in das Loch 50 eingeführt ist, um den Betrag, der durch die axiale Tiefe der Aufnahme 20 des Setzkopfs jeweils bestimmt wird, bevor die Nietbördelung mittels der Matrize 12 durchgeführt wird.
Bei dem Funktionselement gemäß 1A handelt es sich um ein RSN-Element der Firma Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG, bei dem die Mantelfläche 52 des Körperabschnitts 30 über eine in einer Ebene senkrecht zur Längsachse 24 des Funktionselementes angeordneten ringförmigen Anlagefläche 54 in den rohrförmigen Nietabschnitt 48 übergeht. In diesem Beispiel verfügt das Funktionselement 14 über acht um die Längsachse 24 winkelmäßig gleichmäßig verteilte Verdrehsicherungsnasen 56, die erhaben an der ringförmigen Anlagefläche 54 und am Nietabschnitt 48 angeordnet sind und in etwa eine rechtwinklige Form aufweisen. Wie bei 58 angedeutet, haben diese Verdrehsicherungsnasen 56 im Allgemeinen eine gerundete Außenfläche, damit sie zwar in das Blechteil eingedrückt werden können, dieses jedoch nicht unzulässig verletzen. Die Anzahl der Verdrehsicherungsnasen 56 bzw. Verdrehsicherungsmerkmale liegt nicht zwingend bei 8. Es kann im Prinzip eine beliebige Zahl von Verdrehsicherungsnasen vorgesehen werden, wobei eine Zahl zwischen 6 und 18 üblich wäre.
Man sieht aus 1A, dass die ringförmige Anlagefläche 54 durch Wahl der axialen Tiefe der Aufnahme 20 von der freien Stirnfläche 18 des Setzkopfes 10 zurückversetzt ist, wobei die zylindrische Wand der Aufnahme 20 über eine Fase 60 in die freie Stirnseite 18 des Setzkopfes übergeht.
Das Funktionselement 14 ist also innerhalb des Setzkopfes 10 versenkt angeordnet.
Beim Schließen der Presse greift (sofern vorhanden) die Stirnseite 46 des Niederhalters 44 auf das Blechteil 16 und drückt dieses fest gegen die freie Stirnseite 18 des Setzkopfes bzw. gegen eine etwaige Abstützfläche 62 eines Werkzeugs, die um den Setzkopf 10 herum angeordnet ist. Eine solche Abstützfläche kann bei Bedarf bei allen weiteren Ausführungsformen vorgesehen werden, wird aber der Übersicht halber nur in 1 eingezeichnet. Der Niederhalter 44 stellt sicher, dass die Unterseite 64 des Blechteils an die freie Stirnseite 18 des Setzkopfes anliegt, und zwar mit dem rohrförmigen Nietabschnitt 48 bereits im Loch 50 positioniert, bevor die Matrize 12 anfängt, den rohrförmigen Nietabschnitt 48 des Funktionselementes zu verformen. Bei zunehmendem Schließen der Presse weicht der Niederhalter 44 gegen die Kraft der vorgesehenen Federn 66 zurück, bis der mittlere Pfosten 64 der Matrize in den rohrförmigen Nietabschnitt 48 des Funktionselementes 14 eindringt. Während dieser Eindringbewegung fängt der mittlere Pfosten 64 an, den Nietabschnitt 48 radial nach außen aufzuweiten und umzubördeln. Man merkt, dass der mittlere Pfosten 64 der Matrize 22 über eine ringförmige, konkav gerundete Fläche 68 in einen Ringabsatz 70 übergeht, der um etwa 0,2 mm vor der Stirnseite 40 der Matrize vorsteht. Die gestrichelte Linie 72 zeigt die Position der gerundeten Fläche 68 an, die mit der zylinderförmigen inneren Fläche 74 des rohrförmigen Nietabschnittes 48 fluchtet. Die gestrichelte Linie 73 zeigt die Stelle, an der der Ringabsatz 70 über eine Ringschulter in die Stirnseite 40 der Matrize 12 übergeht.
Bei zunehmender Bewegung der Matrize 12 auf das Blechteil 16 und den Setzkopf 10 zu, gerät die Innenfläche 74 des rohrförmigen Nietabschnittes 48 bzw. die konusförmige Fläche 76 in Berührung mit der gerundeten Fläche 68 und diese treibt den Nietabschnitt 48 im Bereich seines freien Stirnendes zunehmend radial nach außen, so dass dieser ausgehend von der Form in 1 eine nach oben divergierende Konusform annimmt und die so gebildete konusförmige Außenwand des rohrförmigen Nietabschnitts 48 auf den Rand des Loches 50 im Blechteil zu bewegt und anschließend den Lochrand in 1A nach unten in Richtung auf die ringförmige Anlagefläche 54 zu treibt. Da der Eingriff zwischen dem sich ausbildenden Nietbördel und dem Rand des Loches 50 konusförmig erfolgt, wird das Blechteil im Bereich der Aufnahme 20 des Setzkopfes nach unten gebogen. Bei weiter fortschreitender Bewegung der Matrize 12 auf das Blechteil 16 bzw. auf den Setzkopf 10 zu wird der Nietabschnitt 48 anschließend entlang des Absatzes 70 um den mittleren Pfosten der Matrize herum getrieben, bis der Zustand gemäß 2A, der das fertig gestellte Zusammenbauteil nach dem vollständigen Schließen der Presse bzw. des Roboters entspricht, erreicht wird. Man sieht aus der 2A, dass die Oberseite 80 des Nietbördels 49 geringfügig unterhalb der Oberseite 42 des Blechteils 16 liegt, und zwar um einen Betrag im Bereich zwischen 0,0 und 0,2 mm, der der axialen Höhe des Absatzes 70 entspricht.
Man merkt auch aus der 2A, dass das Blechteil den Raum zwischen dem Nietbördel 49 und der ringförmigen Anlagefläche 54 des Funktionselementes 14 vollständig ausfüllt und dies bedeutet, dass auch bei dieser Ausführungsform ein erheblicher Würgegriff zwischen dem verformten Blechteil 16 und dem Nietbördel 49, insbesondere im Bereich zwischen dem Nietbördel 49 und der ringförmigen Anlagefläche 54 entstanden ist, obwohl die Anordnung so gewählt wurde, dass im Ausgangsstadium das Loch 50 im Blechteil einen nicht unerheblichen Abstand vom rohrförmigen bzw. zylinderförmigen Nietabschnitt 48 aufweist.
Die Verdrehsicherungsnasen 56 sind durch die Anbringung des Funktionselementes an das Blechteil 16 in das Blechteil eingetrieben und bilden, zusammen mit dem genannten Würgegriff, eine erhebliche Verdrehsiche rung zwischen dem Funktionselement 14 und dem Blechteil 16. Dadurch, dass das Blechteil 16 im Bereich des Lochrandes zwischen dem Nietbördel 49 und der ringförmigen Anlagefläche 54 festgeklemmt ist, können sich die gerundeten Verdrehsicherungsnasen 56 auch bei Anbringung von erheblichen Drehmomenten an das Funktionselement 14 nicht aus den von ihnen selbst im Blechteil gebildeten Nuten herausbewegen.
Um diese feste Anbringung des Funktionselementes am Blechteil sicherzustellen, ist es angebracht, verschiedene Volumen unter Berücksichtigung der jeweiligen Dicke des Blechteils vorzugeben.
Es handelt sich hier um die Volumen V₁ bis V₇, die in den 1B, 1C, 1D und 2B gezeigt sind. Diese Volumen werden nunmehr näher erläutert:
V₁ ist as Volumen des Freiraums der genannten Aufnahme 20 im Setzkopf um den rohrförmigen Nietabschnitt 48 herum zwischen der das Blechteil berührenden ringförmigen Stirnfläche 18 des Setzkopfs und der Ebene der Blechauflagefläche 54 des Funktionselements. Das Volumen V₁ ist ringförmig und ist mit schwarzem Halbquerschnitt nur auf der rechten Seite der 1C eingetragen, um die Darstellung von V₂ auf der linken Seite von 1C nicht zu erschweren.
V₂ ist das Volumen des sich zwischen dem Lochrand des Loches im Blechteil und dem rohrförmigen Nietabschnitt vorgesehenen Freiraums. Auch dieses Volumen ist ringförmig und in 1C nur im schwarzen Halbquerschnitt gezeigt.
V₃ ist das Volumen der insgesamt vorgesehenen Verdrehsicherungsmerkmale 56 mit positiven Vorzeichen, wenn die Verdrehsicherungsmerkmale die Form von Erhebungen wie 56 aufweisen und mit negativen Vorzei chen, wenn die Verdrehsicherungsmerkmale durch Vertiefungen gebildet wären (nicht gezeigt).
V₄ ist das Volumen des Bereichs des rohrförmigen Nietabschnitts, der über die dem Setzkopf abgewandten Seite des Blechteils herausragt. Auch das Volumen V₄ ist ringförmig und nur im schwarzen Halbquerschnitt in 1D gezeigt.
V₅ ist das Volumen des mittleren Pfostens 64 der Matrize, der über die Stirnfläche der Matrize 12 vorsteht, die der ringförmigen Stirnfläche 18 des Setzkopfs gegenüberliegt und sich radial außerhalb eines kreiszylindrischen Bereichs des mittleren Pfostens befindet, mit einem Durchmesser, der dem Innendurchmesser des rohrförmigen Nietabschnitts entspricht, wie durch die Position der gestrichelten Linie 72 klargestellt ist. Die Linie 73 stellt die äußere Begrenzung des Volumens Vs dar, d.h. die Stelle bzw. der Durchmesser des Absatzes 70, wo dieser über eine Ringschulter in die Stirnseite 40 übergeht. Auch hier ist das Volumen V₅ ringförmig und nur im schwarzen Halbquerschnitt gezeigt.
V₆ ist das Volumen eines etwaig vorhandenen Freiraums auf der Nietbördelseite des fertig gestellten Zusammenbauteils, der unterhalb der Blechebene liegt, die durch die den Körperabschnitt abgewandten Seite des Blechteils definiert ist und radial außerhalb und gegebenenfalls unterhalb der durch V₅ bestimmten Vertiefung im Nietbördel liegt. Das Volumen V₆ ist ebenfalls ringförmig und im schwarzen Halbquerschnitt gezeigt. Es erstreckt sich zwischen einem inneren Durchmesser entsprechend der Position 73 und einem äußeren Durchmesser entsprechend der Stelle 79, wo die Vertiefung im Blechteil zu Ende geht, d.h. in die Ebene der Blechoberseite 42 ausläuft.
V₇ ist das Volumen eines ringförmigen Bereichs, der auf der dem Körperabschnitt des Funktionselements 14 zugewandten Seite des Blechteils radial innerhalb der Mantelfläche 52 des Körperabschnitts zwischen diesem und der diesem zugewandten Seite des Blechteils vorliegt und durch die Blechbiegung an einer Fase oder einem genannten gerundeten Übergang der Aufnahme gebildet ist. Das Volumen V₇, das ebenfalls im schwarzen Halbquerschnitt gezeigt ist, ist somit in etwa dreieckig und wird auf der Seite der Hypotenuse durch das Blechteil, auf der unteren Seite durch die Ebene der ringförmigen Auflagefläche 54 und auf der radial äußeren Seite durch die gedachte Fortsetzung 81 der zylindrischen Mantelfläche 52 begrenzt.
Die Auslegung ist vorzugsweise so, dass V₁ + V₂ – V₃ – V₄ – V₅ – V₆ – V₇ gleich Null ist oder eventuell geringfügig kleiner als Null ist, um sicherzustellen, dass der Raum zwischen dem Nietbördel und der ringförmigen Anlagefläche vollständig mit Blechmaterial gefüllt ist. Der so entstehende Überschuss an Material kann zum Teil in Kompression des Blechmaterials bzw. des Elementmaterials aufgenommen werden und kann auch zum Teil eine geringfügige Erhebung des Blechmaterials unmittelbar außerhalb des Funktionselementes darstellen. Man sieht, dass bei einem dünnen Blechteil gemäß 1A, beispielsweise ein Blech mit 0,75 mm Dicke, das Funktionselement 14 um einen Betrag von etwa 1,5 mm innerhalb der Aufnahme 20 des Setzkopfes versenkt angeordnet ist.
Bei einem dicken Blech, beispielsweise mit einer Dicke von 2 mm, zeigt sich die Lage bei dem gleichen RSN-Element ähnlich. Hier ist die aber Auflagefläche 54 des Funktionselements 14 um einen Betrag von etwa 0,5 mm (unter Berücksichtigung der vergrößerten Darstellung der 3) innerhalb der Aufnahme 20 versenkt angeordnet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch mit dickeren Blechen von 3 bis 4 mm verwen det werden. Je nach konkreter Auslegung des Elements kann es gelingen, ein Element für einen großen Blechdickenbereich von beispielsweise 0,6 mm bis 3,5 mm oder gar bis zu 4,0 mm zu verwenden. Es kann aber auch notwendig sein, zwei Elemente mit unterschiedlichen Nietabschnitten vorzusehen, um einen solchen Blechdickenbereich abzudecken. Dies kann vor allem bei einem Funktionselement der RND-Art notwendig sein.
Das Volumen V₅ gemäß 3B entspricht dem Volumen V₅ gemäß 1B.
Dagegen ist das Volumen V₂ gemäß 3C deutlich größer als das Volumen V₂ der 1C, da die Blechdicke wesentlich größer ist als in 1C. Das Volumen V₁ gemäß 3C entspricht dem Volumen V₁ der 1C, fällt aber kleiner aus als in 1C, da das Blechteil 16 zunächst von der Stirnfläche 18 des Setzkopfs beabstandet ist, da die untere Kante des Lochs auf den Verdrehsicherungsnasen 56 sitzt. Dies gilt auch für das Volumen V₃ der Verdrehsicherungsrippen (Volumen einer einzelnen Verdrehsicherungsrippe mal Anzahl der Verdrehsicherungsrippen), was bedeutet, dass das gleiche Element sowohl bei dünnen Blechen als auch bei dicken Blechen verwendet werden kann. Obwohl die Blechdicke bei der Ausführung gemäß 3A größer ist als bei der Ausführungsform gemäß 1, ist das Volumen V₄ dennoch größer als in 1D gezeigt, das das Element im Setzkopf höher sitzt.
Das Zusammenbauteil, das beim Schließen der Presse bzw. bei Bewegung der Matrize auf den Setzkopf entsteht, ist in 4A und 4B gezeigt.
Man sieht aus dieser Darstellung, dass das Volumen V₆ deutlich kleiner ist als das entsprechende Volumen V₆ bei der Darstellung gemäß 2B. Bei der Ausführung gemäß 3 und 4 ist das Volumen V₇' durch den Ring aus Blechmaterial bestimmt, der unterhalb der Blechunterseite im unverformten Bereich des Blechteils 16 liegt und sich um das Nietbördel herum erstreckt. Da dieses Volumen zusätzliche Aufnahmekapazität für das Nietbördel schafft, geht es hier mit positivem Vorzeichen in die Gleichung über, daher gilt V1 + V2 – V3 – V4 – V5 – V6 + V7' ≤ 0.
Auch hier wird eine äußerst feste Anbringung des RSN-Elementes 12 an das dicke Blechteil erreicht.
Die 5 bis 8 zeigen nun, wie das erfindungsgemäße Verfahren bei einem RND-Element verwendet werden kann, wobei sich die 5A bis 5D und 6A, 6B mit der Anbringung eines RND-Elements an einem dünnen Blechteil befassen, während die 7A bis 7D, 8A und 8B sich mit der Anbringung des gleichen Elements an einem dicken Blechteil befassen.
Die in den 5 bis 8 verwendeten Bezugszeichen sind die gleichen wie für die Ausführungsformen gemäß 1 bis 4, so dass die bisher gegebene Beschreibung auch für die entsprechenden Teile und Merkmale in den Ausführungen gemäß 5 bis 8 gelten und es werden hier nur diejenigen Merkmale bzw. Maßnahmen beschrieben, die sich von den bisherigen Ausführungsformen gemäß 1 bis 4 unterscheiden. Auch alle in Zusammenhang mit den Ausführungsformen gemäß 1 bis 4 beschriebenen Alternativen gelten genauso für die Ausführungen gemäß 5 bis 8, beispielsweise die mögliche Anbringung des Setzkopfes und der Matrize in einer Presse bzw. die Bewegung dieser Teile aufeinander zu und voneinander weg unter Anwendung eines Roboters oder eines C-Gestells, die Verwendung von Magneten, um das Funktionselement im Setzkopf bzw. das Blechteil am Setzkopf zu halten und die Anwendung eines Roboters, um das Blechteil 16 über dem Setzkopf zu positionieren, so dass der Nietabschnitt 48 durch das Loch im Blechteil hindurchragt. Auch hier handelt es sich um ein glatt gelochtes Stanzloch 50, so dass das Blechteil 16 vor Anbringung des Funktionselements jeweils eine durchgehende Ebene im Bereich der Stirnseite 18 des Setzkopfes bildet.
Die wesentlichen Unterschiede zwischen dem RND-Element gemäß 5 bis 8 und dem bisher beschriebenen RSN-Element liegt darin, dass innerhalb der ringförmigen Anlagefläche 54 des Funktionselementes, das in einer Ebene senkrecht zur mittleren Längsachse 24 des Elementes steht, eine ringförmige im Halbquerschnitt etwa V-förmige axiale Nut 90 vorgesehen ist, die über einen gerundeten ringförmigen Übergang 92 in den rohrförmigen Nietabschnitt 48 des Funktionselementes 14 läuft. Die Verdrehsicherungsrippen 56 haben in Seitenansicht die Querschnittsform der Nut, weshalb sie als Nut überbrückend bezeichnet werden. Sie erstrecken sich sozusagen von der ringförmigen Anlagefläche bis zum rohrförmigen Nietabschnitt 48. Sie liegen mit ihrer Oberseite in der Ebene der ringförmigen Anlagefläche, könnten aber auch geringfügig darunter liegen. Ferner liegt in diesem Beispiel der Befestigungsabschnitt des Befestigungselementes, d.h. der Gewindezylinder 38, dem rohrförmigen Nietabschnitt gegenüber, d.h. der Gewindezylinder 38 liegt unterhalb der ringförmigen Anlagefläche 54 und erstreckt sich in 6A weiter nach unten innerhalb eines zylinderförmigen Teils 94, der von der Unterseite des Flansches 100 weg steht.
Die ringförmige Fläche der V-förmigen axialen Nut 90 gehört auch zur Anlagefläche des Elements. Gehalten wird das Element im Setzkopf in diesem Beispiel durch zwei Magnete 34, die in 5 am unteren Ende des Zylinderabschnitts 98 des Funktionselementes 14 angreifen.
Dadurch, dass die axiale Nut bei dieser Ausführungsform vorgesehen ist, wird das Volumen V₁ bei einem dicken Blech, wo die axiale Tiefe der Aufnahme 20 so gewählt wird, dass die ringförmige Blechauflagefläche 54 in der Ebene der Stirnseite 18 des Setzkopfs liegt – wie in 7 dargestellt – durch zwei Teilvolumen gebildet, die radial innerhalb und außerhalb der ringförmigen Anlagefläche 54 vorgesehen sind. Ansonsten entsprechen die Volumen V₁ bis V₇ den Volumen V₁ – V₇, die bisher in Zusammenhang mit den Ausführungsformen gemäß 1 bis 4 beschrieben wurden. Hier ist das Volumen Vs der Verdrehsicherungsrippen durch die Anzahl der Rippen, die beispielsweise zwischen 6 und 12 in der Zahl sein können und das Volumen der einzelnen Rippen gegeben. Auch hier kann ein Element mit verschiedenen Blechdicken, beispielsweise im Bereich zwischen 0,75 und 3 mm oder 0,75 und 4 mm, verwendet werden. Insbesondere bei dickeren Blechen ist es letztendlich zulässig, wie auch beim RSN-Element, wenn ein kleines Volumen in Form eines ringförmigen Hohlraums im Bereich des Randes des Loches 50 nach der Anbringung des Funktionselementes am Blechteil übrig bleibt, der nicht durch Material des Blechteils gefüllt ist. Dies ist beispielsweise deshalb zulässig, weil ein erheblicher axialer Bereich des Blechmaterials vorliegt, der radial an dem Nietbördel angedrückt ist und somit hier für einen ausgeprägten Würgeeingriff sorgt.
Schließlich soll darauf hingewiesen werden, dass für das Blechteil alle Stahl- oder Alumagnesiumblechteile in Frage kommen, die diese Qualitäten aufweisen, während für das Funktionselement etwas festere Werkstoffe verwendet werden.
Bei allen Ausführungsformen können auch als Beispiel für den Werkstoff der Funktionselemente alle Materialien genannt werden, die im Rahmen der Kaltverformung die Festigungswerte der Klasse 8 gemäß Isostandard erreichen, beispielsweise eine 35B2-Legierung gemäß DIN 1654. Die so gebildeten Befestigungselemente eigenen sich u.a. für alle handelsüblichen Stahlwerkstoffe für ziehfähige Blechteile wie auch für Aluminium oder deren Legierungen. Auch können Aluminiumlegierungen, insbesondere solche mit hoher Festigkeit, für die Funktionselemente benutzt werden, z.B. AlMg5. Auch kommen Funktionselemente aus höherfesten Magnesiumlegierungen wie bspw. AM50 in Frage.

Claims

Verfahren zur Anbringung eines Funktionselementes (14), insbesondere eines Befestigungselementes an ein Blechteil (16), wobei das Funktionselement einen zumindest im Wesentlichen nicht verformbaren Körperabschnitt (30) größeren Durchmessers, der über eine ringförmige Anlagefläche (54) in einen verformbaren, rohrförmigen Nietabschnitt (48) kleineren Durchmessers übergeht sowie vorzugsweise rippenartige Verdrehsicherungsmerkmale (56) aufweist, die erhaben im Bereich der Anlagefläche und/oder an der Außenseite des Nietabschnittes vorgesehen sind, wobei das Blechteil (16) zur Aufnahme des Nietabschnitts (48) vorgelocht wird und nach der Einführung des Nietabschnitts (48) in das vorzugsweise kreiszylindrische Loch (50) der Nietabschnitt mittels einer, an ihrer dem Blechteil zugewandten Stirnseite eine Erhebung (64) aufweisende Nietmatrize (12) radial nach außen zur Ausbildung eines Nietbördels (49) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (50) im Blechteil so gebildet, dass das Blechteil im der Stirnseite (40) der Nietmatrize (12) zugewandten Bereich in einer Ebene liegt und zumindest im Wesentlichen nicht über diese Ebene hinausgeht, dass das Loch (50) im Blechteil einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser des Nietabschnittes (48), ungeachtet etwaiger, dort vorhandener Verdrehsicherungsmerkmale (56), um einen Betrag, der sicherstellt, dass der Randbereich des Loches (50) durch die Einwirkung der Nietmatrize (12) aus der Blechebene heraus und in Richtung des Körperabschnitts (30) des Funktionselementes (14) verformt wird, bevor der Randbereich des Loches aufgrund der Bildung des Nietbördels (49) an den Nietabschnitt so in Anlage gerät, dass weder eine Biegung des Randbereichs des Lochs (50) aus der Blechebene heraus noch die Bildung des Nietbördels (49) verhindert wird, und dass das Funktionselement in einer Aufnahme (20) eines Setzkopfes (10) versenkt aufgenommen ist, so dass die am weitesten vorstehende Anlagefläche (54) des Funktionselements zumindest im wesentlichen nicht über die freie, dem Blechteil (14) zugewandte Stirnseite des Setzkopfes vorsteht, die die Aufnahme definiert und im Regelfall von dieser Stirnseite zurückversetzt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das das Loch (50) im Blechteil (16) als ein glatt gelochtes Stanzloch ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag, um den der Innendurchmesser des Loches (50) den Außendurchmesser des unverformten Nietabschnitts (48) übersteigt, im Bereich 0,8 mm bis 1,2 mm liegt und vorzugsweise 1,0 mm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Funktionselementen (14) in der Größe unter M6 der genannte Betrag im Bereich 0,8 mm, in der Größe M8 bei etwa 1,00 mm und bei Größen von M10 oder größer, unabhängig von der Blechteildicke, bei etwa 1,2 mm gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (18) des Setzkopfes (10) im Bereich des Übergangs der Aufnahme (20) in diese Stirnseite und um das Funktionselement herum eine Fase (60) oder einen gerundeten Übergang, insbesondere einen konvex gerundeten Übergang aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die folgende Summe der Volumina V₁ – V₇ zumindest im Wesentlichen gleich Null ist: V1 + V2 – V3 – V4 – V5 – V6 – V7 = 0, wobei: V₁ das Volumen des Freiraums der genannten Aufnahme (20) im Setzkopf (10) um den rohrförmigen Nietabschnitt (48) herum zwischen der das Blechteil (16) berührenden ringförmigen Stirnfläche (18) des Setzkopfs und der Blechauflagefläche (54) des Funktionselements ist, V₂ das Volumen des sich zwischen dem Lochrand des Loches (50) im Blechteil (16) und dem rohrförmigen Nietabschnitt (48) vorgesehenen Freiraums ist, V₃ das Volumen der vorgesehenen Verdrehsicherungsmerkmale (56) mit positiven Vorzeichen ist, wenn die Verdrehsicherungsmerkmale die Form von Erhebungen aufweisen und mit negativen Vorzeichen, wenn die Verdrehsicherungsmerkmale durch Vertiefungen gebildet sind, V₄ das Volumen des Bereichs des rohrförmigen Nietabschnitts (48) ist, der über die dem Setzkopf (10) abgewandten Seite des Blechteils (16) herausragt, V₅ das Volumen des mittleren, die Erhebung bildenden Pfostens (64) der Matrize (12) ist, der über die Stirnfläche (40) der Matrize (12) vorsteht, die der ringförmigen Stirnfläche (18) des Setzkopfs (10) gegenüberliegt und sich radial außerhalb eines kreiszylindrischen Bereichs (72) des mittleren Pfostens (64) befindet, mit einem Durchmesser, der dem Innendurchmesser des rohrförmigen Nietabschnitts (48) entspricht, V₆ das Volumen eines etwaig vorhandenen Freiraums auf der Nietbördelseite des fertig gestellten Zusammenbauteils ist, der unterhalb der Blechebene liegt, die durch die dem Körperabschnitt abgewandten Seite (42) des Blechteils definiert ist und radial außerhalb der durch V₅ bestimmten Vertiefung im Nietbördel (49) liegt und V₇ das Volumen eines etwaigen ringförmigen Bereichs ist, der auf der dem Körperabschnitt des Funktionselements (14) zugewandten Seite des Blechteils radial innerhalb der Mantelfläche (52) des Körperabschnitts (30) zwischen diesem und der diesem zugewandten Seite des Blechteils (16) vorliegt und durch eine Fase (60) oder einen genannten runden Übergang der Aufnahme (20) gebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die folgende Summe der Volumina V₁ – V₇ zumindest im Wesentlichen gleich Null ist: V1 + V2 – V3 – V4 – V5 – V6 + V7' = 0, wobei: V₁ das Volumen des Freiraums der genannten Aufnahme (20) im Setzkopf (10) um den rohrförmigen Nietabschnitt (48) herum zwischen der das Blechteil (16) berührenden ringförmigen Stirnfläche (18) des Setzkopfs und der Blechauflagefläche (54) des Funktionselements ist, V₂ das Volumen des sich zwischen dem Lochrand des Loches (50) im Blechteil (16) und dem rohrförmigen Nietabschnitt (48) vorgesehenen Freiraums ist, V₃ das Volumen der vorgesehenen Verdrehsicherungsmerkmale (56) mit positiven Vorzeichen ist, wenn die Verdrehsicherungsmerkmale die Form von Erhebungen aufweisen und mit negativen Vorzeichen, wenn die Verdrehsicherungsmerkmale durch Vertiefungen gebildet sind, V₄ das Volumen des Bereichs des rohrförmigen Nietabschnitts (48) ist, der über die dem Setzkopf (10) abgewandten Seite des Blechteils (16) herausragt, V₅ das Volumen des mittleren, die Erhebung bildenden Pfostens (64) der Matrize (12) ist, der über die Stirnfläche (40) der Matrize (12) vorsteht, die der ringförmigen Stirnfläche (18) des Setzkopfs (10) gegenüberliegt und sich radial außerhalb eines kreiszylindrischen Bereichs (72) des mittleren Pfostens (64) befindet, mit einem Durchmesser, der dem Innendurchmesser des rohrförmigen Nietabschnitts (48) entspricht, V₆ das Volumen eines etwaig vorhandenen Freiraums auf der Nietbördelseite des fertig gestellten Zusammenbauteils ist, der unterhalb der Blechebene liegt, die durch die dem Körperabschnitt abgewandten Seite (42) des Blechteils definiert ist und radial außerhalb der durch V₅ bestimmten Vertiefung im Nietbördel (49) liegt und V₇' das Volumen ist, das durch den Ring aus Blechmaterial bestimmt ist, der unterhalb der Blechunterseite (83) im unverformten Bereich des Blechteils 16 liegt und sich um das Nietbördel bzw. des Nietabschnitts (48) herum erstreckt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es so durchgeführt wird, das im eingenieteten Zustand zumindest im Wesentlichen kein Freiraum zwischen dem zwischen Körperabschnitt (30) und Nietbördel (49) eingeklemmten Bereich des Blechteils (16) und dem Körperabschnitt (30) bzw. dem Nietbördel (49) vorliegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es so durchgeführt wird, dass im eingenieteten Zustand das Nietbördel (49) maximal in der Ebene der Seite (42) des Blechteils (16) liegt, die dem Körperabschnitt (30) abgewandt ist oder vorzugsweise dieser gegenüber geringfügig zurückversetzt angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Betrag der Versetzung der Anlagefläche (54) des Funktionselements von der freien Stirnseite (18) des Setzkopfs (10) zurück und die Abmessungen einer eventuell vorhandenen Fase (60) oder Rundung am Übergang von der Aufnahme in diese freie Stirnseite je nach Blechteildicke und Formgebung des Körperabschnitts des Funktionselements gewählt wird, wobei bei dünnen Blechteilen die Versetzung eher groß und bei dickeren Blechteilen eher gering ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche und Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es so durchgeführt wird, dass beim fertig gestellten Zusammenbauteil bestehend aus dem Blechteil und dem Funktionselement die Versetzung des Nietbördels (49) von der dem Körperabschnitt (30) abgewandten Seite des Blechteils zurück entsprechend der axialen Höhe eines Absatzes (20) der Matrize im Bereich zwischen 0 und 0,02 mm liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionselement (14) verwendet wird, bei dem der Körperabschnitt (30) über eine in einer Ebene senkrecht zur Längsachse (24) des Funktionselements (14) angeordnete ringförmige Anlagefläche (54) in den rohrförmigen Nietabschnitt (48) übergeht.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass Verdrehsicherungsrippen (56) erhaben an der Anlagefläche (54) und am rohrförmigen Nietabschnitt (48) vorgesehen sind und eine etwa rechtwinklige Form aufweisen, d.h. dass ein Funktionselement verwendet wird, das einem RSN-Element der Fa. Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1–12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionselement (14) verwendet wird, bei dem der Körperabschnitt über eine in einer Ebene senkrecht zur Längsachse des Funktionselements angeordnete, ringförmige Anlagefläche (54) in eine axiale ringförmige Nut (90) übergeht, die auf der radial inneren Seite durch den rohrförmigen Nietabschnitt (48) begrenzt ist, wobei die radiale Nut eine konusförmige Wand benachbart zur ringförmigen Anlagefläche aufweist und von sich radial erstreckenden Verdrehsicherungsrippen (56) überbrückt ist, d.h. es handelt sich um eine Element, das einem RND-Element der Fa. Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nietmatrize (12) mit einem vorstehenden mittleren Pfosten (64) verwendet wird, der in Draufsicht kreisrund ist und über eine konkave Ringschulter (68) in die Stirnseite der Matrize (40) übergeht.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave Ringschulter (68) in einen kleinen ringförmigen Absatz (70) übergeht, der dann über eine kleine Stufe mit einer Höhe kleiner oder gleich 0,02 mm in die Stirnseite (40) der Matrize (12) übergeht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Setzkopf (10) unten angeordnet wird mit dem rohrförmigen Nietabschnitt (48) des Funktionselements (14) nach oben ragend, dass das vorgelochte Blechteil (16) über den nach oben ragenden Nietabschnitt (48) des Funktionselements (14) angeordnet wird und dass die Matrize auf der dem Setzkopf (10) abgewandten Seite des Blechteils (16) vorgesehen ist und durch eine Relativbewegung gegenüber dem Setzkopf (10) auf diesen zu bewegt wird, um den Nietvorgang durchzuführen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (16) vollständig über den rohrförmigen Nietabschnitt gelegt wird, bevor die Matrize (12) zur Durchführung des Nietvorgangs auf den rohrförmigen Abschnitt (48) zu bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Magnete verwendet werden, um das Blechteil in Anlage an die freie ringförmige Stirnseite des Setzkopfs zu halten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Magnet (34) verwendet wird, um das Funktionselement (14) in der Aufnahme (20) des Setzkopfs (10) zu halten.
Verfahren zur Anbringung eines Funktionselementes (14), insbesondere eines Befestigungselementes an ein Blechteil (16), wobei das Funktionselement einen Körperabschnitt (30) größeren Durchmes sers, der über eine ringförmige Anlagefläche (54) in einen verformbaren, zylinderförmigen Nietabschnitt (48) kleineren Durchmessers übergeht sowie rippenartige und/oder nutenartige Verdrehsicherungsmerkmale (56) aufweist, die im Bereich der Anlagefläche und/oder an der Außenseite des Nietabschnittes vorgesehen sind, wobei das Blechteil (16) zur Aufnahme des Nietabschnitts (48) vorgelocht wird und nach der Einführung des Nietabschnitts (48) in das vorzugsweise kreiszylindrische Loch (50) der Nietabschnitt mittels einer, an ihrer dem Blechteil zugewandten Stirnseite eine Erhebung (64) aufweisende Nietmatrize (12) radial nach außen zur Ausbildung eines Nietbördels (49) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Loch (50) im Blechteil so gebildet, dass das Blechteil im der Stirnseite (40) der Nietmatrize (12) zugewandten Bereich in einer Ebene liegt und zumindest im Wesentlichen nicht über diese Ebene hinausgeht, und dass das Loch (50) im Blechteil einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außendurchmesser des Nietabschnittes (48), ungeachtet etwaiger, dort vorhandener Verdrehsicherungsmerkmale (56), um einen Betrag im Bereich zwischen 0,8 und 1,2 mm.
Zusammenbauteil bestehend aus einem Blechteil (16) und einem mittels eines der vorher genannten Verfahren an das Blechteil vernieteten Funktionselements (14).