DE102005020416A1

DE102005020416A1 - Halbhohlstanzniet sowie Stanznietverbindung

Info

Publication number: DE102005020416A1
Application number: DE102005020416A
Authority: DE
Inventors: Peter Strempel
Original assignee: Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Richard Bergner Holding & Co Kg De GmbH
Priority date: 2005-05-03
Filing date: 2005-05-03
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-05-04
Also published as: DE102005020416B4

Abstract

Um die hohen Fügekräfte beim Stanznieten von hochfesten Materialien gering zu halten, ist die Unterkopfgeometrie des Halbholnietes (4) an die Krümmung des sich beim Stanzvorgang ausbildenden Lochrandes (22) angepaßt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Halbhohlstanzniet mit einem Nietkopf, einem sich daran anschließenden Nietschaft sowie mit einer gerundet ausgebildeten Nietkopfunterseite. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Stanznietverbindung zwischen zumindest zwei Fügeteilen, die mittels eines Halbhohlstanzniets miteinander verbunden sind, wobei im gesetzten Zustand das dem Halbhohlstanzniet zugewandte Fügeteil ein Stanzloch mit einem nach innen gekrümmten Lochrand aufweist.

Ein derartiger Halbhohlstanzniet sowie eine derartige Stanznietverbindung sind aus der EP 1 229 254 B1 zu entnehmen. Der hierin beschriebene Halbhohlstanzniet ist als ein Stahlniet zur Verbindung von hochfesten Fügeteilen ausgebildet, deren Zugfestigkeit im Bereich oberhalb von 700 N/mm² bis hin zu 1.500 N/mm² liegt.

Bei der Ausbildung einer Stanznietverbindung mittels eines Halbhohlniets werden üblicherweise die zumindest zwei Fügeteile auf eine Matrize gelegt und der Halbhohlstanzniet wird mit einem Nietfuß voraus mit Hilfe eines Stempels in die zu fügenden Bauteile eingestanzt. Hierbei durchtrennt er üblicherweise das erste Fügeteil, anschließend weitet sich der Nietschaft auf, schneidet in das zweite Bauteil seitlich ein und bildet somit einen Hintergriff aus. Die beiden Fügeteile sind daher durch den Halbhohlstanzniet formschlüssig gehalten. Dabei sind die Fügeteile zwischen dem Nietkopf und dem aufgespreizten Nietschaft geklemmt. Ein durch das Durchtrennen des ersten Fügeteils ausgestanzter Stanzbutzen verbleibt in einem Schafthohlraum des Nietes.

Die Qualität der Stanznietverbindung wird entscheidend beeinflusst von der geometrischen Ausbildung des Halbhohlstanzniets sowie den Materialeigenschaften der Fügeteile sowie des Niets. Entscheidenden Einfluss auf das Aufspreizverhalten des Nietschafts hat die Geometrie des Niets. Um bei hoch- und höchstfesten Stählen ein vorzeitiges unerwünschtes Aufspreizen zu vermeiden, ist gemäß der EP 1 229 254 B1 vorgesehen, den Nietfuß stumpf auszubilden.

Aufgrund der Zweckbestimmung zur Verbindung von hoch- und höchstfesten Stählen insbesondere auch in Verbindung mit dem stumpfen Nietfuß treten während des Fügevorgangs teilweise sehr hohe Fügekräfte auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim Fügevorgang auftretenden Fügekräfte zu verringern, insbesondere beim Fügen von hoch- und höchstfesten Stählen mit einer Zugfestigkeit von bis zu 1.500 N/mm² oder darüber.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen Halbhohlstanzniet, welcher einen Nietkopf mit einer gerundet ausgebildeten Nietkopfunterseite sowie einen sich daran anschließenden Nietschaft aufweist, wobei ein Unterkopfradius der Nietkopfunterseite in Richtung zum Nietkopf hin größer wird.

Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass beim Ausbilden der Stanznietverbindung das obere Fügeteil beim Durchstanzen umgebogen wird, so dass sich ein trichterförmiges Stanzloch ausbildet, dessen Lochrand, nämlich die Oberseite des oberen Fügeteils, nach innen gekrümmt ist. Der Krümmungsradius nimmt hierbei von der zentralen Lochmitte nach außen hin kontinuierlich zu. Beim Fügevorgang wird der Nietkopf mit seiner Nietkopfunterseite gegen diesen Lochrand gepresst. Die Ausgestaltung des Verlaufs der Nietkopfunterseite, also seine Unterkopfgeometrie, ist nun derart gewählt, dass durch den zunehmenden Unterkopfradius die Unterkopfgeometrie bereits im ungesetzten Zustand an die Geometrie des Lochrands angepasst ist, also im Wesentlichen den gleichen Verlauf wie der gekrümmte Lochrand aufweist. Der entscheidende Vorteil hierbei ist, dass während des Fügevorgangs kein oder nur ein geringer Anteil der Fügekraft für ein zusätzliches Umformen der Nietkopfunterseite und/oder des Lochrands erforderlich ist. Ein derartiges Umformen ist für die Qualität der Nietverbindung, also die Festigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegen äußere, insbesondere mechanische Belastungen, nicht erforderlich.

Versuche haben gezeigt, dass im Vergleich zu einem Halbhohlstanzniet, welcher einen konstanten Unterkopfradius aufweist, eine Verringerung der notwendigen Fügekraft um etwa 20% bei gleicher Fügequalität erzielt wird. Umgekehrt bedeutet dies, dass allein durch diese Geometrieänderung Fügeteile mit höherer Festigkeit verbunden werden können, da mehr Fügekraft zur Verfügung steht.

Gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung umfasst die Unterkopfgeometrie einen ersten kleineren und einen zweiten größeren Unterkopfradius. Die Unterkopfgeometrie setzt sich vorteilhafterweise lediglich aus diesen beiden Geometrien zusammen. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von zwei ineinander übergehenden Unterkopfradien zur Abbildung des Krümmungsverlaufs des Lochrands ausreichend ist. Zur Bestimmung des Krümmungsverlaufs des Unterkopfradius wird hierbei zweckdienlicherweise derart vorgegangen, dass ein Testfügevorgang mit einem Halbhohlstanzniet vorgenommen wird, jedoch der Fügevorgang vorzeitig abgebrochen wird, so dass die Nietkopfunterseite des Nietkopfes noch nicht auf dem oberen Fügeteil aufliegt, jedoch bereits das obere Fügeteil durchstanzt ist. In diesem Zustand hat sich nämlich der gekrümmte Verlauf des Lochrands bereits ausgebildet. Der Krümmungsverlauf des Lochrands wird anschließend ausgemessen und die Messergebnisse werden als Grundlage für die Ausbildung der Unterkopfgeometrie des Niets herangezogen. Da der Krümmungsverlauf des Lochrands abhängt u.a. von der Materialwahl der Fügeteile, der Dicke der Fügeteile und der Größe, insbesondere dem Durchmesser des Stanzniets, empfiehlt es sich, derartige Untersuchungen für mehrere typisierte Anwendungsfälle durchzuführen und mehrere Stanzniet-Sätze mit unterschiedlichen Unterkopfgeometrien vorzusehen.

Wie Untersuchungen ergaben, ist es zweckdienlich, wenn der zweite Unterkopfradius etwa dem 3- bis 10-Fachen und insbesondere etwa dem 7-Fachen des ersten Unterkopfradiusses entspricht.

Gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich der Schafthohlraum des Nietschafts zum Nietfuß glockenartig erweitert. Seine Innenwand weist daher im Querschnitt gesehen einen insbesondere durchgehend gekrümmten Verlauf auf, welcher durch mehrere ineinander übergehende Krümmungsradien gebildet ist. Der Schafthohlraum ist zum Nietfuß hin offen und wird an der Nietkopfseite durch einen Schaftgrund begrenzt. Durch die glockenartige Ausgestaltung wird der Vorteil erzielt, dass – im Vergleich zu einer Ausgestaltung, bei der die den Schafthohlraum begrenzende Innenwand auf einer Kegelmantelfläche liegt – der freie Raum im Bereich des Schaftgrunds erhöht ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zu Grunde, dass beim Fügevorgang der ausgestanzte Stanzbutzen zunehmend in den Schafthohlraum hineingepresst wird und hierbei aufgrund der sich zum Nietkopf hin verjüngenden Querschnittsfläche plastisch verformt werden muss. Diese Umformkräfte nehmen zum Ende des Fügevorgangs kontinuierlich zu. Durch die glockenartige Ausgestaltung wird die für die Umformung des Stanzbutzens notwendige Umformkraft am Ende des Fügevorgangs gering gehalten. Versuche haben gezeigt, dass allein durch diese Maßnahme eine Reduzierung der notwendigen Fügekraft um 10% erreicht ist im Vergleich zu einem Halbhohlstanzniet, dessen Schafthohlraum durch eine Kegelmantelfläche begrenzt ist.

Zweckdienlicherweise sind zur Ausgestaltung der glockenartigen Ausbildung ein Grundradius, ein Schaftradius sowie ein Übergangsradius vorgesehen. Der Grundradius begrenzt den Schafthohlraum zum Nietkopf hin, der Schaftradius begrenzt den Schafthohlraum zum Nietschaft und der Übergangsradius verbindet die beiden vorgenannten Radien miteinander. Der glockenartige Verlauf wird daher insbesondere durch diese drei Radien abschließend gebildet. Es hat sich als zweckdienlich herausgestellt, wenn für diese Radien die im Anspruch 6 angeführten Beziehungen gelten.

Im Hinblick auf das Aufspreizverhalten des Nietschafts folgt der glockenartige Verlauf der Innenwand bevorzugt in etwa einem Kegel, d.h. der Schafthohlraum verjüngt sich zum Nietkopf hin zunehmend und in etwa konisch, mit der Maßgabe, dass die Innenwand einen insbesondere durchgehend gekrümmten Verlauf einnimmt.

Der Öffnungswinkel des Kegels liegt hierbei insbesondere im Bereich zwischen 40 und 70°, vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 60 bis 65°. Mit einem derartigen Öffnungswinkel wird im Sinne einer qualitativ hochwertigen Stanznietverbindung ein geeignetes Aufspreizverhalten bei hochfesten Stählen erzielt.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung weist der Nietschaft eine nach innen auf eine Mittellängsachse des Halbhohlniets gekrümmte Außenwand auf. Die Außenwand des Nietes im Schaftbereich folgt daher einem Verlauf, welcher sich durch einen Außenwandradius bestimmten lässt. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zugrunde, dass beim im Wesentlichen plastischen Umformen der Fügeteile diese auch elastisch verformt werden, so dass auf den Nietschaft radiale, elastische Rückstellkräfte ausgeübt werden. Diese führen zu einer hohen Reibung zwischen dem Nietschaft und den Fügeteilen beim Fügevorgang, zu deren Überwindung ein Teil der Fügekraft erforderlich ist. Durch die nach innen gewölbte Außenwand werden die auf den Nietschaft einwirkenden elastischen Rückstellkräfte reduziert. Auch hierdurch wird insgesamt die notwendige Fügekraft reduziert. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Maßnahme ist darin zu sehen, dass die beim Aufspreizen des Nietschafts am Außenumfang des Nietschafts auftretenden Druckkräfte im Vergleich zu einer zylinderförmigen Außenwand reduziert sind. Der Nietschaft ist daher insgesamt geringeren Kräften beim Aufspreizen ausgesetzt, so dass die Gefahr einer Rissbildung reduziert ist.

Zweckdienlicherweise schließt sich an den Außenwandradius der erste Unterkopfradius an. Insgesamt nimmt daher der Nietschaft einen durchgängig gekrümmten Verlauf vom Nietfuß bis zur Nietkopfunterseite ein. Der Außenwandradius ist hierbei zweckdienlicherweise etwa so groß gewählt wie der Schaftradius.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Nietkopf einen umlaufenden Nietkopfrand auf, der schräg in eine Kopfoberseite des Nietkopfes übergeht, so dass ein materialfreier Eckbereich ausgebildet ist. Unter einem schrägen Übergangsbereich wird hier allgemein die Abweichung von einem rechtwinkligen Eckbereich zwischen dem Nietkopfrand und der Kopfoberseite verstanden. Der Nietkopf weist in diesem Übergangsbereich eine kegelartige Mantelfläche oder auch eine gebogene oder gekrümmte Mantelfläche auf. Diese Maßnahme dient insbesondere zur Vermeidung einer Spaltkorrosion bei der fertigen Stanznietverbindung. Beim Fügevorgang kann es aufgrund von Toleranzen im Fügesystem zu einem nicht konzentrischen Fügen des Nietes kommen, so dass ein Teilbereich des Nietkopfes auf dem oberen Fügeteil aufliegt und ein anderer Teilbereich des Nietkopfes vom oberen Fügeteil beabstandet ist. Im weiteren Verlauf des Fügevorgangs wird dann der Nietkopf insgesamt gegen das obere Fügeteil gepresst. Hierbei können erhebliche Kräfte auf den Nietkopf einwirken. Mit dem abgeschrägten Übergangsbereich ist in diesem Fall die Möglichkeit geschaffen, dass der Nietkopf in seinem Randbereich nach oben in das materialfreie Eck ausweicht, also verformt wird. Bei einer Ausbildung ohne materialfreiem Eck ist dies aufgrund der planen Fläche des Stempels beim Fügevorgang nicht möglich. Durch diese Maßnahme lässt sich daher insgesamt gewährleisten, dass die Nietkopfunterseite vollständig um das Stanzloch umlaufend auf dem oberen Fügeteil aufliegt, so dass keine Spalte gebildet sind, die eine unerwünschte Spaltkorrosion begünstigen.

Zur Vermeidung der Spaltkorrosion ist vorzugsweise an der Nietkopfunterseite ein umlaufender und insbesondere scharfkantiger Steg oder Grat vorgesehen. Dieser schneidet daher quasi in das obere Fügeteil ein, so dass Spalte sicher vermieden sind.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch eine Stanznietverbindung gemäß Anspruch 14. Die im Hinblick auf den Halbhohlstanzniet angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf die Stanznietverbindung zu übertragen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:
1 eine stark vereinfachte Querschnittsdarstellung einer Stanzvorrichtung mit einem Halbhohlstanzniet und zwei Fügeteilen zur Illustration des Fügevorgangs,
2 eine Querschnittsdarstellung eines weiteren Halbhohlniets,
3 und 4 ausschnittsweise Darstellungen im Randbereich des Nietkopfs.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß der 1 werden zwei als Stahlbleche 2A, 2B ausgebildete hochfeste Fügeteile mittels eines Halbhohlstanzniets 4 miteinander verbunden. Die beiden Bleche 2A, 2B weisen hierbei eine Zugfestigkeit oberhalb von 700 N/mm² bis hin zu 1.500 N/mm² auf. Derart hochfeste Bauteile werden insbesondere in der Kraftfahrzeugindustrie zunehmend eingesetzt, um bei gleichen oder verbesserten Materialeigenschaften Gewichtseinsparungen zur erzielen.
Der Halbhohlstanzniet 4 besteht ebenfalls aus einem höchstfesten Material, insbesondere Stahl. Die Zugfestigkeit des hochfesten Materials liegt vorzugsweise im Bereich von 2.000–4.000 N/mm². Der Halbhohlstanzniet 4 umfasst einen Nietkopf 6 sowie einen sich an dessen Nietkopfunterseite 7 anschließenden Nietschaft 8, welcher sich in Richtung einer Mittellängsachse 10 des Stanzniets 4 zu einem endseitigen stumpfen Nietfuß 12 erstreckt. Die Breite b der stumpf ausgebildeten Stirnseite des Nietfußes 12 beträgt etwa 7 bis 20% des Außendurchmessers d des Nietschafts 8. Die Mittellängsachse 10 ist zugleich eine Rotationsachse des rotationssymmetrisch ausgebildeten Stanzniets 4.
Die Stanzvorrichtung umfasst eine Matrize 14, auf die die beiden Bleche 2 übereinander liegend aufgelegt werden. Die Matrize 14 weist eine scheibenartige Ausnehmung auf, deren Außendurchmesser üblicherweise größer als der Außendurchmesser des Nietschafts ist. Weiterhin ist ein Stempel 16 vorgesehen, der den Stanzniet 4 gegen die Matrize 14 drückt.
Beim Stanzvorgang wird das obere Blech 2A durchstanzt, d.h. der Nietfuß 12 durchtrennt das obere Blech 2A und schneidet einen etwa scheibenförmigen Stanzbutzen 18 aus, der in einem Schafthohlraum 20 des Nietschafts 8 verbleibt. Durch die auf die Bleche 2A, 2B einwirkende Kraft werden diese verformt, so dass sich um das ausgestanzte Loch ein zur Mittellängsachse 10 hin gekrümmter Lochrand 22 ausbildet. Im weiteren Verlauf des Fügevorgangs erfolgt ein Aufspreizen des Nietschafts 8 radial nach außen derart, dass der Nietfuß 12 in das untere Blech 2B eindringt und somit einen Hinterschnitt und eine formschlüssige Verbindung ausbildet. Entscheidend für die fertige Stanznietverbindung (vollständig ausgebildete Stanznietverbindung ist hier nicht dargestellt) ist ein definierter Fügevorgang, an dessen Ende der Stanzniet 4 mit seiner Nietkopfunterseite 7 vollumfänglich auf dem oberen Blech 2A aufliegt. Durch das plane Aufliegen sind daher Spalte zwischen der Nietkopfunterseite 7 und dem oberen Blech 2A vermieden, so dass keine Gefahr einer Spaltkorrosion besteht. In diesem Endzustand sind die Bleche 2A, 2B zwischen dem Nietkopf 6 und dem aufgespreizten Nietschaft 8 eingeklemmt. Zum Ende des Fügevorgangs treten die höchsten Fügekräfte auf. Anhand des Kräfteverlaufs kann erkannt werden, ob der Fügevorgang erfolgreich war oder nicht. Die Fügekraft ist für die notwendigen Umformvorgänge der Bleche 2A, 2B und des Nietschafts 8 erforderlich. Ein nicht unerheblicher Teil der Fügekraft wird bei herkömmlichen Halbhohlstanznieten jedoch auch für Umformvorgänge aufgewendet, die für die Qualität der Stanznietverbindung keine oder nur eine unwesentliche Bedeutung haben.
Die Geometrie des im Folgenden zu den 1 und 2 beschriebenen Halbhohlstanzniets 4 weist insbesondere folgende Merkmale auf, um die notwendige Fügekraft gering zu halten:

a) Die Unterkopfgeometrie, also der Verlauf der Nietkopfunterseite zum Nietschaft 8 hin ist bereits im ungesetzten Zustand dem Krümmungsverlauf des Lochrands 22 angepasst, wie er sich beim Setzvorgang ausbildet.
b) Der Schafthohlraum 20 weist insgesamt eine glockenartige Form auf.
c) Der Nietschaft 8 weist eine nach innen in Richtung zur Mittellängsachse 10 gekrümmt ausgebildete Außenwand 26 auf. Das Merkmal a) dient zugleich zur Vermeidung von mit Spalten einhergehender Spaltkorrosion. Weitere Maßnahmen zur Vermeidung der Spaltkorrosion sind folgende (vgl. insbesondere 3, 4):
d) Es ist ein schräger, insbesondere gerundeter Übergang von einem Nietkopfrand 28 zu einer Kopfoberseite 30 vorgesehen.
e) Randseitig an der Nietkopfunterseite 7 ist ein umlaufendes, nach Art eines Stegs 32 ausgebildetes Formelement angeordnet.

Versuche haben gezeigt, dass mit dem Merkmal a) die größte Fügekraftreduzierung im Vergleich zu einem herkömmlichen Stanzniet erreicht wird. Die weiterhin genannten Merkmale b), c) sowie teilweise auch d) dienen zur weitergehenden Reduzierung der Fügekraft. Gleichwohl können diese Merkmale sowie auch das Merkmal e) jeweils unabhängig vom Merkmal a) und auch unabhängig voneinander jeweils einzeln verwirklicht werden. Die Merkmale b) bis e) bilden daher für sich genommen jeweils eigene erfinderische Aspekte, unabhängig vom Aspekt nach Merkmal a).
Im Hinblick auf das Merkmal a) des an den Lochrand 22 angepassten Krümmungsverlaufs der Unterkopfgeometrie sind im Ausführungsbeispiel genau zwei Unterkopfradien vorgesehen, nämlich ein erster kleinerer Unterkopfradius R1 sowie ein zweiter, größerer Unterkopfradius R2, der sich an den ersten Unterkopfradius unmittelbar anschließt. Der erste Unterkopfradius R1 schließt sich an die im Ausführungsbeispiel der 1 zylindrische Außenwand 26 an. Der zweite Unterkopfradius R2 endet an einer Kante 34, die zugleich eine Begrenzungskante des Nietkopfrands 28 ist. Die Kante 34 ist zweckdienlicherweise scharfkantig ausgebildet, um ein möglichst dichtes Abschließen mit dem oberen Blech 2A im gesetzten Zustand zu gewährleisten. Wie aus 1 zu entnehmen ist, finden sich die beiden Unterkopfradien R1, R2 im Verlauf des Lochrands 22 wieder. D.h. die Unterkopfgeometrie ist an die Geometrie des Lochrands 22 angepasst und die beiden Krümmungsverläufe entsprechen sich. Da beim Fügevorgang aufgrund dieser angepassten Ausbildung die Nietkopfunterseite 7 sich weitgehend vollflächig und nicht nur punktuell an das obere Blech 2A anschmiegt, ist eine besonders dichte Verbindung zwischen der Nietkopfunterseite 7 und dem oberen Blech 2A erreicht und eine Spaltkorrosion vermieden. Zugleich ist für dieses dichte Aufliegen keine weitergehende Umformung des oberen Blechs 2A bzw. der Nietkopfunterseite 7 erforderlich. Bei einem Standard-Stahlstanzniet mit einem Außendurchmesser von etwa 5,3 mm des Nietfußes 12 und der Verwendung von hochfesten Blechen 2A, 2B beträgt der erste Unterkopfradius R1 vorzugsweise 1 mm und der zweite Unterkopfradius R2 vorzugsweise 7 mm.
Im Hinblick auf die glockenartige Ausgestaltung des Schafthohlraums 20 sind insgesamt drei unterschiedliche, den glockenartigen Verlauf bestimmende Radien vorgesehen, nämlich ein Schaftradius R3, ein Übergangsradius R4 sowie ein Grundradius R5. Insgesamt folgt die glockenartige Öffnung einem gestrichelt dargestellten Kegel und weist einen Öffnungswinkel α auf, der vorzugsweise im Bereich von etwa 60° bis 65° liegt. Der Schaftradius R3 ist nunmehr so gewählt, dass die den Schafthohlraum 20 begrenzende Innenwand 36 ausgehend von der innenliegenden Kante des stumpfen Nietfußes 12 in etwa entlang des Kegels verläuft. Wie aus der Figur zu entnehmen ist, wird durch den gekrümmten Verlauf erreicht, dass sich im oberen, dem Nietkopf 6 zugewandten Drittel des Schafthohlraums 20 eine Verbreiterung des Hohlraums im Vergleich zu einer kegelförmigen Ausbildung erzielen lässt. Um den Raum im Bereich des Schaftgrundes, welcher durch den Grundradius R5 begrenzt ist, möglichst groß zu halten, ist der Übergangsradius R4, welcher den Übergang vom Schaftradius R3 zum Grundradius R5 definiert, möglichst klein gehalten. Gleichzeitig ist der Grundradius R5 wieder möglichst groß. Damit weist der Schafthohlraum auch im Bereich des Grundes eine hohe Öffnungsweite auf, also einen großen Durchmesser, welcher im Ausführungsbeispiel etwa 20% des Schaftaußendurchmessers ausmacht. Beim oben genannten Standard-Stahlstanzniet beträgt der Schaftradius R1 vorzugsweise 7 mm, der Übergangsradius R2 vorzugsweise etwa 1 mm und der Grundradius liegt etwa bei 4 mm. Der Schaftradius R1 bestimmt etwa 2/3 des Verlaufs der Innenwand 36.
Wie aus 2 zu entnehmen ist, ist die Außenwand 26 nach innen gekrümmt ausgebildet. Sie verläuft hierbei entlang eines Außenwandradiusses R6 von einer insbesondere scharfkantigen Außenkante 37 des Nietfußes 12 ausgehend bis zu dem ersten Unterkopfradius R1. Dieser Außenwandradius R6 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 7 und 15 mm.
Wie aus den 1 bis 3 hervorgeht, ist der Übergang vom Nietkopfrand 28 zu der Kopfoberseite 30 gerundet ausgebildet. Alternativ kann auch eine Abschrägung vorgesehen sein. Im Vergleich zu einer gedachten horizontalen Weiterführung der Kopfoberseite 30 sowie einer gedachten vertikalen Weiterführung des Nietkopfrandes 28 ist daher ein materialfreier Eckbereich 38 ausgebildet. Wie insbesondere in 1 zu erkennen ist, liegt der Stempel 16 in diesem Bereich nicht auf und es besteht somit die Möglichkeit, dass der Nietkopf 6 sich bei Bedarf nach oben zum Stempel 16 während des Fügevorgangs verformt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Stanzniet 4 partiell nicht mit dem Blech 2A abschließt. In diesem Fall würde die Gefahr der Spaltkorrosion aufgrund einer fehlenden Auflage der Nietkopfunterseite 7 auf dem oberen Blech 2A gegeben sein. Wie aus den Figuren zu entnehmen ist, beginnt die Ausbildung dieses gerundeten oder abgeschrägten Übergangsbereichs etwa ab dem letzten Drittel einer Nietkopfhöhe h.
Alternativ oder ergänzend hierzu ist gemäß 4 an der Kopfunterseite der Steg 32 vorgesehen, welcher beim Fügevorgang ein sicheres und bündiges Aufliegen auf dem oberen Blech 2A gewährleistet. Der als Formelement ausgebildete Steg 32 schließt bündig an der Außenseite des Nietkopfrands 28 an und ist vollständig umlaufend angeordnet.

2A: oberes Blech
2B: unteres Blech
4: Halbhohlstanzniet
6: Nietkopf
7: Nietkopfunterseite
8: Nietschaft
10: Mittellängsachse
12: Nietfuß
14: Matrize
16: Stempel
18: Stanzbutzen
20: Schafthohlraum
22: Lochrand
26: Außenwand
28: Nietkopfrand
30: Kopfoberseite
32: Steg
34: Kante
36: Innenwand
37: Außenkante
38: Eckbereich
α: Öffnungswinkel
b: Breite
d: Außendurchmesser
h: Nietkopfhöhe
R1: erster Unterkopfradius
R2: zweiter Unterkopfradius
R3: Schaftradius
R4: Übergangsradius
R5: Grundradius
R6: Außenwandradius

Claims

Halbhohlstanzniet (4) mit einem eine Nietkopfunterseite aufweisenden Nietkopf (6), einem sich daran anschließenden Nietschaft (8), sowie mit einer gerundet ausgebildeten Nietkopfunterseite (7), dadurch gekennzeichnet, dass ein den Verlauf der Nietkopfunterseite (7) bestimmender Unterkopfradius (R1, R2) in Richtung zum Nietkopf (6) größer wird.
Halbhohlstanzniet (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Nietkopfunterseite (7) einen ersten kleineren (R1) und einen zweiten größeren Unterkopfradius (R2) umfasst.
Halbhohlstanzniet (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Unterkopfradius (R2) etwa dem 3 bis 10-Fachen und vorzugsweise etwa dem 7-Fachen des ersten Unterkopfradius (R1) entspricht.
Halbhohlstanzniet (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietschaft (8) einen sich zu einem Nietfuß (12) glockenartig erweiternden Schafthohlraum (20) aufweist, dessen Innenwand (36) im Querschnitt gesehen einen Verlauf mit mehreren ineinander übergehenden Krümmungsradien (R3, R4, R5) aufweist.
Halbhohlstanzniet (4) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Krümmungsradien vorgesehen sind ein Grundradius (R5), der den Schafthohlraum (20) zum Nietkopf (6) hin begrenzt, ein Schaftradius (R3), der den Schafthohlraum (20) zum Nietschaft (8) hin begrenzt, sowie ein Übergangsradius (R4), der den Grundradius (R5) mit dem Schaftradius (R3) verbindet.
Halbhohlstanzniet (4) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Krümmungsradien im Wesentlichen die Beziehungen gelten, dass – der Schaftradius (R3) etwa dem 3 bis 10-Fachen und insbesondere etwa dem 7-Fachen des Übergangsradius (R4), – der Schaftradius (R3) etwa dem 1,5 bis 3-Fachen des Grundradius (R5) und – der Grundradius (R5) etwa dem 2 bis 5-Fachen des Übergangsradius (R4) entspricht.
Halbhohlstanzniet (4) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der glockenartige Verlauf der Innenwand (36) in etwa einem Kegel mit einem Öffnungswinkel (α) folgt.
Halbhohlstanzniet (4) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (α) im Bereich zwischen 40° bis 70° und insbesondere im Bereich zwischen etwa 60° bis 65° liegt.
Halbhohlstanzniet (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietschaft (8) eine nach innen auf eine Mittellängsachse (10) des Halbhohlniets (4) gekrümmte Außenwand (26) mit einem Außenwandradius (R6) aufweist.
Halbhohlstanzniet (4) nach Anspruch 9 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Außenwandradius (R6) der erste Unterkopfradius (R1) anschließt.
Halbhohlstanzniet (4) nach Anspruch 9 oder 10 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenwandradius (R6) etwa so groß ist wie der Schaftradius (R3).
Halbhohlstanzniet (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietkopf (6) einen umlaufenden Nietkopfrand (28) aufweist, der schräg in eine Kopfoberseite (30) übergeht, so dass ein materialfreier Eckbereich (38) ausgebildet ist.
Halbhohlstanzniet (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Nietkopfunterseite (7) ein umlaufender Steg (32) angeordnet ist.
Stanznietverbindung zwischen zumindest zwei Fügeteilen (2A, 2B), die mittels eines Halbhohlstanzniets (4) miteinander verbunden sind, wobei der Halbhohlstanzniet (4) einen Nietkopf (6) und einen Nietschaft (8) sowie eine gerundet ausgebildete Nietkopfunterseite (7) aufweist, wobei im gesetzten Zustand das dem Halbhohlstanzniet (4) zugewandte Fügeteil (2A) ein Stanzloch mit einem nach innen gekrümmten Lochrand (22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Krümmungsverlauf der Nietkopfunterseite (7) des Halbhohlstanzniets (4) im ungesetzten Zustand dem Krümmungsverlauf des Lochrands (22) im gesetzten Zustand angepasst ist.