DE102004046833A1 - Nietverbindung mit Verstärkung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nietverbindung mit Verstärkung, bei der ein Niet mit einem flachen Nietkopf in die Ausnehmung eines aufnehmenden Teils und an der Rückseite des aufnehmenden Teils eine im Außendurchmesser in etwa gleich große Scheibe auf den Schaft des Nietelements aufgeschoben und beide Teile im aufnehmenden Teil durch Verformen des Schaftes vernietet werden.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Nietverbindung mit Verstärkung gemäß der in Anspruch 1 angegebenen Art.
• Bei der Verbindung von Bauteilen durch Blindniete ist bekannt, dass die rückseitige Wölbung des Schaftes der Blindniete nur geringe Festigkeit der Nietverbindungen zulässt. Folge von Überlastung ist das Ausknöpfen der Niete.
• Um dies zu verhindern, wurde bereits vorgeschlagen, Blindniete durch axiales Stauchen einer Hülse so zu formen, dass beidseitig ringförmige Wülste entstehen. Ein entsprechender Vorschlag ist in EP 1 021 260 B1 enthalten. Sind die aufnehmenden Teile jedoch dünnwandig und damit leicht verformbar, können auch Blindniete mit ringförmigen Wülsten nur eingeschränkt verwendet werden. Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Nietformen besteht darin, dass jeweils ein Rest des Nietstempels im Niet verbleibt. Solcher Art Niete sind deshalb nicht geeignet, nachträglich in die Bohrung Bauteile einzuführen oder die Bohrung mit einem Gewinde zu versehen.
• Für solche Fälle soll nach einem Vorschlag in DE G 89 09 773 U1 in einem unten liegenden Teil eine Blindnietmutter eingesetzt werden, während in einem darüber liegenden Teil ein Verriegelungsglied (Renkverschluss) angeordnet ist, wobei Letzteres unter Federvorspannung steht. Diese Form eines wieder lösbaren Verschlusses ist aufwendig. Bei Anwendungsfällen mit Schwingungsbelastung sind solche Verbindungen wegen des vorhandenen Spiels nicht einsetzbar.
• Um ein Ausknöpfen von Verbindungen in dünnwandigen Bauteilen zu verhindern, ist für Schraubverbindungen in DE 201 13 973 U1 vorgeschlagen worden, geteilte Beilagescheiben zu verwenden, wobei zwei weitgehend gleiche Formteile jeweils so angeordnet werden, dass sie Ober- und unterhalb des aufnehmenden Teiles angeordnet werden, den Durchbruch im aufnehmenden Bauteil jeweils umgreifen und mit Hilfe der Schraubverbindung gegeneinander verspannt bzw. deformiert werden. Diese Art der Stabilisierung einer Verbindung ist aufwendig und nicht für eine automatisierte Montage geeignet.
• Weiterhin ist es oft problematisch, Bauteile durch Blindniete miteinander zu verbinden, wenn die Bauteile zueinander positioniert werden müssen und gleichzeitig eine Mehrzahl Nietverbindungen beteiligt ist. Die erforderliche radiale Beweglichkeit ist durch eine herkömmliche Blindnietverbindung nicht zu gewährleisten.
• Eine Lösung, bei der zwei Bauteile zueinander zentriert werden können und die zugleich mit einem Blindnietelement arbeitet, ist in DE 102 42 807 A1 beschrieben. Dabei wird ein Blindnietelement mit einem aufnehmenden Bauteil vernietet, ein zweites Bauteil durch die Außenkontur des Nietkopfes zentriert und die Gesamtanordnung durch eine anschließend eingebrachte Schraube zusammengespannt. Eine Ausführungsform dieser Verbindung soll darin bestehen, dass das Blindnietelement gegenüber dem aufnehmenden Teil verdrehgesichert ist.
• Die oben beschriebene Verbindung setzt voraus, dass die zu verbindenden Bauteile sehr präzise gefertigt sind. Da das Blindnietelement im aufnehmenden Bauteil fixiert ist, muss das zweite Bauteil hinsichtlich der Lage der erweiterten Durchtrittslöcher exakt gefertigt sein, soll die Verbindung ohne verbleibende Spannungen in den Bauteilen hergestellt werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nietverbindung mit Verstärkung derart weiterzubilden, dass eine Fixierung des Nietelements im aufnehmenden Teil bei gleichzeitig hoher Festigkeit der Verbindung möglich ist.
• Diese Aufgabe wird für die Nietverbindung mit Verstärkung durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
• Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine ausreichend feste Verbindung zwischen einem Nietelement und einem aufnehmenden Bauteil dadurch entsteht, dass das Nietelement eine materialeinheitlich angeformte Scheibe hat und auf den Schaft bei der Montage des Nietelements eine Scheibe zusätzlich aufgeschoben wird, wobei diese beim nachfolgenden Nietvorgang mit verspannt wird.
• Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass in Abhängigkeit von den Parametern des Nietvorganges sowohl feste als auch radial verschiebbare Verbindungen erzeugt werden können.
• Nach der Erfindung wird daher ein Nietelement, vorzugsweise eine so genannte Nietmutter mit ihrem rückseitigen Schaft in eine Ausnehmung eines aufnehmenden Bauteils eingeführt. Dabei legt es sich mit der Rückseite des Kopfes an die Außenseite des aufnehmenden Teiles an. Von der Rückseite her wird eine Scheibe auf den Schaft des Nietelements aufgeschoben und diese Anordnung axial verspannt. Die Spannkräfte können abhängig von den geforderten Parametern der herzustellenden Verbindung variieren. Anschließend erfolgt der Nietvorgang durch axiales Verformen des Schaftes, wobei vorzugsweise eine ringförmige Wulst ausgebildet wird. Die rückseitig angeordnete Scheibe wird unverlierbar.
• Die Verbindung kann so ausgelegt werden, dass die am Nietelement angeformte Scheibe einen Durchmesser erhält, der mit der auf den Schaft aufgeschobenen Scheibe korrespondiert und hinsichtlich der Materialfestigkeit des aufnehmenden Teils ausreichende Stabilität gewährleistet.
• Das Nietelement kann so ausgeführt sein, dass der Nietstempel nach dem Nietvorgang in diesem verbleibt. Ebenso kann eine Verbindung mit einer Mehrzahl aufnehmender Teile erfolgen. Eine bevorzugte Ausführungsform ist jedoch die einer Nietmutter mit auch nach dem Nietvorgang offen bleibender Bohrung. Die konzentrische Bohrung des Nietelements kann beliebige Verbindungselemente, wie Stifte, Klammern, Schrauben und dergleichen aufnehmen und auf diese Weise der Befestigung weiterer Bauteile dienen.
• Wird die Ausnehmung im aufnehmenden Teil größer gewählt, als der Schaftdurchmesser des Nietelements, kann innerhalb der vorhandenen Maßtoleranzen ein radialer Ausgleich der Achslage des Nietelements erfolgen.
• Es ist ebenso möglich, die Ausnehmung im aufnehmenden Bauteil nicht kreisförmig auszuführen und gleichzeitig den Schaft des Blindnietelements in einem dazu kompatiblen Profil auszuführen. Neben einem möglichen Ausgleich der Achslage ist so die bei Schraubverbindungen notwendige Verdrehsicherung gewährleistet.
• Weiterhin kann der Schaft des Nietelements in Teilbereichen durch Rändel, Kordel oder Rauigkeiten so gestaltet sein, dass die aufzuschiebende Scheibe beim Aufschiebevorgang einen Widerstand überwinden muss und dadurch zumindest während des Montagevorganges der Verbindung unverlierbar ist. Sie kann ebenso vor Beginn der Montage des Nietelements mit dem aufnehmenden Teil verbunden sein.
• Eine Rändelung kann auch geeignet sein, beim Einpressen des Nietelements in die Ausnehmung des aufnehmenden Teiles die notwendige Verdrehsicherung zu gewährleisten.
• Vorzugsweise wird der Kopf des Nietelements flach ausgeführt sein und einen kreisförmigen Querschnitt haben. Von der Kreisform abweichende Querschnitte sind ebenso möglich. Bei dieser Ausführungsform des Nietelements ist es zweckmäßig, eine Scheibe mit der gleichen Querschnittsform und Größe einzusetzen. Auf diese Weise wird erreicht, dass auf beiden Seiten des aufnehmenden Bauteiles gleiche Belastungskennwerte erreicht werden.
• Wird die konzentrische Bohrung im Nietelement als gestufte Bohrung ausgeführt, wobei am Ende des Schaftes ein Gewindebereich angeordnet ist und vor diesem sich eine Einschnürung der Wanddicke befindet, kann dasselbe auch als Blindnietelement eingesetzt werden.
• Das Vernieten des Schaftes erfolgt dann durch Stauchen, wobei der Stauchvorgang auch erst mit dem Eindrehen einer Schraube ausgeführt werden kann.
• Eine Vorzugsvariante für die Verwendung des Nietelements zum Blindnieten besteht darin, dass die Verstärkung in einem vorgelagerten Arbeitsgang am aufnehmenden Teil befestigt wurde, sodass dafür kein gesonderter Montagearbeitsgang erforderlich ist. In diesem Fall kann die Montage des Nietelements von einer Seite her und mit Handhabungseinrichtungen erfolgen.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
• Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In der Beschreibung, in den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und in der Zeichnung werden die in der hinten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
• 1 eine schematische Darstellung der Nietverbindung mit Verstärkung, und
• 2 einen Schnitt A-A durch die Nietverbindung in Nietelement besteht aus einem flachen Kopf 1 und einem Schaft 2. Dasselbe ist in eine Ausnehmung 3 eines aufnehmenden Teils 4 eingefügt, wobei der Schaft 2 die Ausnehmung 3 nahezu ausfüllt. Auf dem Schaft 2 ist von der Rückseite 5 des aufnehmenden Teils 4 her eine Scheibe 6 angeordnet. Der Innendurchmesser 7 der Scheibe 6 entspricht in etwa dem Außendurchmesser des Schaftes 2, der Außendurchmesser 8 der Scheibe 6 ist in etwa dem des Kopfes 1 des Nietelements gleich. Dadurch wird auf beiden Seiten ein annäherndes Kräftegleichgewicht erreicht.
• Die Scheibe 6 ist durch Stauchen des Schaftes 2 fixiert, wobei die Stauchung 9 wulstförmig umlaufend ausgeführt ist.
• Im Nietelement befindet sich eine konzentrische Bohrung 10, die der Aufnahme von Stiften, Schrauben und dergleichen dienen kann. Diese Bohrung kann auch als gestufte Bohrung und/oder mit Gewinde ausgeführt sein. Die Ausnehmung 3 im aufnehmenden Teil 4 kann größer gewählt sein, als der Durchmesser des Schaftes 2, wobei sich im Zusammenhang mit einer definierten Stauchung 9 des Schaftes 2 die Möglichkeit ergibt, in den durch die Ausnehmung 3 gegebenen Grenzen eine seitliche Verschiebung der Kombination von Nietelement und Scheibe 6 zu erreichen. Dies kann dann vorteilhaft sein, wenn eine Ausrichtung des Nietelements gegenüber einem in die Bohrung 10 einzuführenden Bauteil erforderlich ist.
• Die Erfindung zeichnet sich also dadurch aus, dass mit nur zwei Bauteilen eine feste Verbindung in einem aufnehmenden Bauteil erzeugt werden kann. Dabei können abhängig vom Einsatzfall unterschiedliche Anforderungen, wie seitlicher Ausgleich, Verdrehsicherung sowie die Ausführung in einer umfangreichen Abmessungsreihe erreicht werden.

1

Kopf

2

Schaft

3

Ausnehmung

4

aufnehmendes Teil

5

Rückseite d. aufn. Teils [4]

6

Verstärkung

7

Innendurchmesser d. Scheibe [6]

8

Außendurchmesser d. Scheibe [6]

9

Stauchung

10

Bohrung

Claims (8)

1. Nietverbindung mit Verstärkung, mit einem Nietelement mit angeformtem Kopf (1) und einem Schaft (2) und einem Aufnahmeteil (4), das in einer Ausnehmung (3) das Nietelement hält, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Schaft (2) des Nietelements an der Rückseite (5) des Aufnahmeteils (4) eine Verstärkung (6) angeordnet ist und diese Anordnung durch Deformieren des Schaftes (2) des Nietelements in axialer Richtung fixiert ist.
2. Nietverbindung mit Verstärkung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (3) im Aufnahmeteil (4) einen größeren Querschnitt hat, als der Schaft (2) des Nietelements.
3. Nietverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (3) den Schaft (2) des Nietelements formschlüssig hält.
4. Nietverbindung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (3) im Aufnahmeteil (4) den Schaft (2) des Nietelements kraftschlüssig hält.
5. Nietverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des Kopfes (1) des Nietelements und die Verstärkung (6) eine annähernd gleich große und/oder gleich konturierte Auflagefläche haben.
6. Nietverbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrische Bohrung (10) glatt und/oder mit Gewindeprofil versehen ausgeführt ist.
7. Nietverbindung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrische Bohrung (10) im Nietelement eine gestufte Bohrung ist und im Bereich des Schaftendes ein Gewindeprofil angeordnet ist.
8. Nietverbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Bohrung (10) größeren Durchmessers eine Verformungszone mit verringerter Wandstärke angeordnet ist.