DE102005031916A1 - Joining element for mechanical joining - Google Patents

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Abstract

Fügeelemente zum mechanischen Fügen wie z. B. Halbhohl- und Volstanzniete, Blindniete, Nägel und Schrauben sind erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche des Schaftes des Fügeelementes zumindest in einem vorgegebenen Bereich außerhalb des Übergangs zwischen Schaft und Kopf in Richtung auf den Kopf divergierend ausgebildet ist, dass also der Außendurchmesser des Schaftes in Richtung auf den Kopf größer wird. Der divergierende Bereich kann sich über die gesamte Länge oder auch nur einen Teil der Länge des Schaftes erstrecken. Durch diese konstruktive Ausgstaltung des Fügeelementes kann die Druckspannung in der Fügeverbindung erhöht werden, da Spalte zwischen dem Schaft des Fügeelementes und den angrenzenden Fügeteilen vermieden werden. Besonders vorteilhaft sind derartige Fügeelemente in der Hybridfügetechnik mechanisches Fügen-Kleben einsetzbar. Die Verwendung derartiger Fügeelemente erlaubt es, Lufteinschlüsse und -kanäle in der Klebstoffschicht zu vermeiden.Joining elements for mechanical joining such as B. semi-hollow and solid rivets, blind rivets, nails and screws are characterized according to the invention that the peripheral surface of the shaft of the joining element is designed to diverge at least in a predetermined area outside the transition between the shaft and head in the direction of the head, so that the outer diameter of the The shaft becomes larger in the direction of the head. The diverging area can extend over the entire length or only part of the length of the shaft. This structural design of the joining element can increase the compressive stress in the joining connection, since gaps between the shaft of the joining element and the adjacent joining parts are avoided. Such joining elements can be used particularly advantageously in the hybrid joining technique of mechanical joining and gluing. The use of such joining elements makes it possible to avoid air inclusions and channels in the adhesive layer.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fügeelement zum mechanischen Fügen sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung zwischen mindestens zwei plattenförmigen Fügeteilen. Fügeelemente zum mechanischen Fügen sind insbesondere Halbhohl- und Vollstanzniete, Blindniete, Nägel und Schrauben.The The present invention relates to a joining element for mechanical Joining as well a method for producing a joint connection between at least two plate-shaped Joining parts. joining elements for mechanical joining are in particular semi-hollow and solid punch rivets, blind rivets, nails and Screws.

Derartige Fügeelemente werden in den unterschiedlichsten industriellen Bereichen eingesetzt und bestehen üblicherweise aus einem Kopf und einem Schaft, welcher zumindest bereichsweise zylindrisch ausgebildet ist. Eine Schwierigkeit, die beim Herstellen entsprechender Fügeverbindungen auftreten kann, besteht darin, dass der zylindrische Bereich des Fügeelementes ein gewisses Spiel im Loch der plattenförmigen Fügeteile hat. Dies kann insbesondere bei dynamisch hoch belasteten Verbindungen wie z.B. in der Kraftfahrzeugtechnik von großem Nachteil sein.such joining elements are used in a wide variety of industrial areas and usually exist from a head and a shaft, which at least partially is cylindrical. A difficulty in manufacturing corresponding joints can occur, is that the cylindrical portion of the joining element has a certain play in the hole of the plate-shaped joining parts. This can be special for dynamically heavy loaded connections such as e.g. in automotive engineering of great disadvantage be.

Die vorstehend genannten Fügeverfahren werden häufig mit dem Kleben zur Hybridfügetechnik „Fügen-Kleben" kombiniert. Diese Hybridfügetechnik leidet nicht selten an dem Nachteil, dass die Verbindungsfestigkeit der Fügeverbindung durch Fehler in der Klebstoffschicht, insbesondere eine unvollständige Klebfugenfüllung, beeinträchtigt wird. Dies hat in der Praxis u.a. dazu geführt, die Klebnähte nachzuversiegeln, was natürlich einen entsprechenden Aufwand erfordert.The above joining methods often combined with bonding to the hybrid joining technique "join-gluing" Hybrid joining technique suffers not infrequently at the disadvantage that the connection strength of Retaining compound due to defects in the adhesive layer, in particular incomplete adhesive joint filling. This has in practice u.a. led to re-seal the adhesive seams, which of course requires a corresponding effort.

Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Nachteile vermieden werden. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Fügeelement zum mechanischen Fügen sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung zwischen mindestens zwei plattenförmigen Fügeteilen anzugeben, die es erlauben, jegliches Spiel zwischen dem Fügeelement und den plattenförmigen Fügeteilen zu vermeiden und im Falle von Füge-Klebe-Verbindungen Beeinträchtigungen der Verbindungsfestigkeit zwischen den plattenförmigen Fügeteilen aufgrund einer unvollständigen Klebfugenfüllung zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren.By the present invention is intended to avoid these disadvantages. In particular, the invention has the object, a joining element for mechanical joining and a method for producing a joint between at least two plate-shaped joining parts which allow any play between the joining element and the plate-shaped joining parts to avoid and in the case of joint-adhesive joints impairments the bond strength between the plate-shaped joining parts due to incomplete Klebfugenfüllung to avoid or at least reduce.

Diese Aufgabe wird durch ein Fügeelement gemäß Anspruch 1 gelöst.These Task is achieved by a joining element according to claim 1 solved.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Fügeelement ist die Umfangsfläche des Schaftes zumindest in einem vorgegebenen Bereich in Richtung auf den Nietkopf divergierend, also sich erweiternd, ausgebildet. Das bedeutet, dass der Außendurchmesser des Schaftes in dem betreffenden Bereich im Richtung auf den Kopf größer wird. Der divergierende Bereich kann sich über die gesamte Länge oder auch nur über einen Teil der Länge des Schaftes erstrecken, wobei der divergierende Bereich konisch oder auch gekrümmt verlaufen kann.at the inventively designed joining element is the peripheral surface of the shaft at least in a predetermined area in the direction of the rivet head diverging, so expanding, trained. The means that the outside diameter of the shaft in the area in question in the direction of the head gets bigger. The diverging area may be over the entire length or also only about a part of the length extend the shaft, wherein the diverging region conical or curved can run.

Der divergierende Bereich des Fügeelementes sorgt beim Fügevorgang dafür, dass der Schaft aufgrund seiner reibschlüssigen Anlage am Werkstoff der plattenförmigen Fügeteile gestaucht wird. Auf diese Weise wird die Druckspannung im Fügeelement wie auch im Werkstoff der plattenförmigen Fügeteile erhöht, was insbesondere bei dynamisch hoch belasteten Fügeverbindungen wie z.B. in der Kraftfahrzeugtechnik von erheblichem Vorteil ist.Of the diverging region of the joining element ensures during the joining process for this, that the shaft due to its frictional engagement on the material the plate-shaped joining parts is compressed. In this way, the compressive stress in the joining element as well as increased in the material of the plate-shaped joining parts, which is particularly dynamic high loaded joints such as. in automotive engineering is of considerable advantage.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß ausgebildeten Fügeelemente besteht darin, dass ihnen in ihrem kritischen Bereich eine höhere Stabilität verliehen werden kann. So kommt es im Stand der Technik beim Stanznieten hochfester Werkstoffe nicht selten zu einem Abreißen bzw. Abscheren von Stanznieten in einem mittleren Bereich, da beim Stanznieten fester Werkstoffe der Rückfederungseffekt besonders hoch ist. Durch die divergierende Form des Schaftes kann der Schaft des Fügeelementes in diesen kritischen Bereichen besonders stabil ausgeführt werden.One Another advantage of the present invention formed joining elements is that they give them greater stability in their critical area can be. So it comes in the state of the art in punch riveting high-strength Materials often cause tearing or shearing off of punched rivets in a middle area, as in punch riveting solid materials the springback effect is particularly high. Due to the divergent shape of the shaft can the shaft of the joining element be carried out particularly stable in these critical areas.

Besonders vorteilhaft lässt sich das erfindungsgemäß ausgebildete Fügeelement in Verbindung mit der Hybridfügetechnik „Fügen-Kleben" verwenden, und zwar aus folgenden Gründen:
Wie bereits oben erwähnt wurde, können im Stand der Technik beim Herstellen von Füge-Klebe-Verbindungen Lufteinschlüsse und -Kanäle in der Klebstoffschicht entstehen. Der Erfinder hat erkannt, dass z.B. im Fall von Stanznietverbindungen nach dem Durchstanzen des stempelseitigen Fügeteiles (Bleches) dieses zurückfedert, so dass ein Hohlraum zwischen den beiden Fügeteilen (Blechen) entsteht. Der Hohlraum füllt sich über den Schneidspalt mit Luft. Beim anschließenden Fertigsetzen des Stanznietes werden die beiden Bleche miteinander verpresst, und die eingeschlossene, unter Druck gesetzte Luft expandiert in die Klebstoffschicht. Wird ein heißhärtender Klebstoff eingesetzt, expandiert die in der Klebstoffschicht enthaltende Luft im Härtungsofen weiter, so dass sich Luftkanäle zur Umgebung bilden, durch welche korrosive Medien an den Stanzniet gelangen können.The joining element designed according to the invention can be used particularly advantageously in conjunction with the hybrid joining technique "joining-gluing", for the following reasons:
As already mentioned above, in the prior art in the production of joint-adhesive connections, air pockets and channels can form in the adhesive layer. The inventor has recognized that, for example, in the case of self-piercing rivet joints, after the punch-side joining part (sheet metal) has been punched through, this springs back, so that a cavity is created between the two joining parts (sheets). The cavity fills with air through the cutting gap. During the subsequent completion of the punch rivet, the two sheets are pressed together, and the trapped, pressurized air expands into the adhesive layer. If a hot-curing adhesive is used, the air contained in the adhesive layer further expands in the curing oven, so that form air channels to the environment through which corrosive media can get to the punch rivet.

Es hat sich nun gezeigt, dass durch Verwendung eines Fügeelementes mit einem divergierend ausgebildeten Schaft Lufteinschlüsse und -kanäle in der Klebstoffschicht vermieden werden können. Der Erfinder nimmt an, dass die erfindungsgemäß vorgesehene Ausbildung der Außenfläche des Schaftes dazu führt, dass das Rückfedern des stempelseitigen Bleches und damit das Einziehen von Luft unterbunden oder zumindest reduziert wird. Jedenfalls wird bei Verwendung von erfindungsgemäßen Fügeelementen mit divergierend ausgebildetem Schaft die Verbindungsfestigkeit der Stanzniet-Klebe-Verbindung nicht durch Lufteinschlüsse bzw. -kanäle beeinträchtigt.It has now been found that air inclusions and channels in the adhesive layer can be avoided by using a joining element with a diverging shaft. The inventor assumes that the design of the outer surface of the shaft provided according to the invention leads to the spring-back of the punch side Sheet metal and thus the intake of air is prevented or at least reduced. In any case, when using joining elements according to the invention with a divergently formed shaft, the connection strength of the stamped rivet-adhesive connection is not impaired by air inclusions or channels.

Ein Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung zwischen mindestens zwei plattenförmigen Fügeteilen ist in Anspruch 13 definiert. Bei diesem Verfahren wird ein vorstehend beschriebenes Fügeelement dazu verwendet, eine erhöhte Druckspannung im Fügeelement und im Fügebereich der plattenförmigen Fügeteile zu erzeugen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird dieses Fügeverfahren in Verbindung mit dem Kleben verwendet, wie bereits vorstehend erläutert wurde.One Method for producing a joint connection between at least two plate-shaped joining parts is in claim 13 Are defined. In this method, an above-described joining element used to an increased Compressive stress in the joining element and in the joining area the plate-shaped joining parts to create. In a further embodiment of the invention this is Joining method in Bonding used as already explained above.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.Further advantageous embodiments and refinements of the invention are in the dependent claims Are defined.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:Based The drawings are exemplary embodiments closer to the invention explained. It shows:

1 einen schematischen Querschnitt durch eine Stanzniet-Klebe-Verbindung nach dem Stand der Technik; 1 a schematic cross section through a stamped rivet bonding connection according to the prior art;

2 eine der 1 entsprechende Ansicht einer Stanzniet-Klebe-Verbindung unter Verwendung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Stanznietes; 2 one of the 1 corresponding view of a punched rivet bond using a punch rivet formed according to the invention;

3 eine Seitenansicht des Stanznietes in 2; 3 a side view of the punch rivet in 2 ;

4 bis 7 abgewandelte Ausführungsformen des Stanznietes. 4 to 7 modified embodiments of the punch rivet.

1 zeigt in stark schematisierter Form eine Stanzniet-Klebe-Verbindung nach dem Stand der Technik unter Verwendung eines herkömmlichen Stanznietes 2 während des Fügevorgangs. Der Stanzniet 2 hat in herkömmlicher Weise einen Nietkopf 4 und einen Nietschaft 6 mit einer zylindrischen Außenfläche. Der Stanzniet 2 dient zum Verbinden zweier plattenförmiger Fügeteile 8, 10 (Bleche), in deren Anlagebereich eine Klebstoffschicht 9 vorgesehen ist. Das Setzwerkzeug zum Setzen des Stanznietes 2 umfasst in herkömmlicher Weise eine Matrize 12 sowie einen Niederhalter 14 zum Ausüben einer Niederhalterkraft. Da derartige Setzwerkzeuge und ihre Funktionsweise bekannt sind, wird hierauf nicht näher eingegangen. 1 shows in highly schematic form a prior art punch rivet bond using a conventional punch rivet 2 during the joining process. The punch rivet 2 has a rivet head in a conventional manner 4 and a rivet 6 with a cylindrical outer surface. The punch rivet 2 serves to connect two plate-shaped joining parts 8th . 10 (Sheets), in their investment area an adhesive layer 9 is provided. The setting tool for setting the punch rivet 2 conventionally comprises a die 12 and a hold-down 14 to exercise a hold-down force. Since such setting tools and their operation are known, will not be discussed in detail.

Wie in 1 übertrieben dargestellt ist, federt das dem Setzstempel (nicht gezeigt) zugewandte Fügeteil 8, nachdem es vom Stanzniet 2 durchstanzt wurde, zurück, wodurch ein Spalt S zwischen den beiden Fügeteilen 8 und 10 entsteht. Über den Spalt S kann Luft in den Bereich der Klebstoffschicht 9 eindringen. Wenn der Stanzniet 2 fertiggesetzt und hierbei der Nietkopf 4 in das stempelseitige Fügeteil 8 eingedrückt wird, werden die beiden Fügeteile 8, 10 miteinander verpresst. Die eingeschlossene und unter Druck gesetzte Luft expandiert dann in die Klebstoffschicht 9. Wird ein heißhärtender Klebstoff eingesetzt, expandiert die in der Klebstoffschicht enthaltene Luft im Härtungsofen weiter, und es bilden sich Luftkanäle zur Umgebung, durch welche korrosive Medien an den Niet gelangen können.As in 1 is shown exaggerated, the Fitting the punch (not shown) facing joining part 8th after it from the punch rivet 2 was punched back, creating a gap S between the two parts to be joined 8th and 10 arises. Air can enter the area of the adhesive layer via the gap S. 9 penetration. When the punch rivet 2 finished and this rivet head 4 in the stamp-side joining part 8th is pressed, the two joining parts 8th . 10 pressed together. The trapped and pressurized air then expands into the adhesive layer 9 , When a thermosetting adhesive is used, the air contained in the adhesive layer continues to expand in the curing oven, forming air passages to the environment through which corrosive media may enter the rivet.

Die 2 und 3 zeigen nun ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Stanznietes 16, mit dem die Bildung eines Spaltes S und damit von Lufteinschlüssen und -kanälen in der Klebstoffschicht 9 vermieden oder zumindest gemindert werden kann.The 2 and 3 Now show an embodiment of an inventively designed punch rivet 16 , with which the formation of a gap S and thus of air inclusions and channels in the adhesive layer 9 avoided or at least mitigated.

Wie dargestellt, ist die Umfangsfläche des Nietschaftes 20 im Bereich 22 in Richtung auf den Nietkopf 18 leicht divergierend (sich erweiternd) ausgebildet. Genauer gesagt, hat die Umfangsfläche die Form eines Konus mit dem Konuswinkel α. Wird der Stanzniet 16 mit der konusförmigen Umfangsfläche vom Setzstempel (nicht gezeigt) in die Fügeteile 8, 10 eingetrieben (2), übt der Nietschaft 20 aufgrund seiner Konizität auf das stempelseitige Fügeteil 8 eine nach unten gerichtete Kraft aus, die ein Rückfedern des stempelseitigen Fügeteils 8 unterbindet. Die Folge ist, dass die Fügeteile 8, 10 in der Fügezone in Anlage bleiben, so dass kein Spalt S entsteht. Die im Stand der Technik (1) vorhandene Bildung von Lufteinschlüssen und -kanälen und die daraus resultierende Beeinträchtigung der Verbindungsfestigkeit werden auf diese Weise verhindert.As shown, the peripheral surface of the rivet shank is 20 in the area 22 towards the rivet head 18 slightly divergent (widening) formed. More specifically, the peripheral surface has the shape of a cone with the cone angle α. Will the punch rivet 16 with the conical peripheral surface of the setting punch (not shown) in the joining parts 8th . 10 driven in ( 2 ) practices the riveting 20 due to its conicity on the stamp-side joining part 8th a downward force, the springback of the punch-side joining part 8th in derogation. The consequence is that the joining parts 8th . 10 remain in the joining zone in plant, so that no gap S is formed. The in the prior art ( 1 ) existing formation of air pockets and channels and the resulting impairment of the connection strength are prevented in this way.

Der optimale Konuswinkel α ist von verschiedenen Faktoren wie z. B. der Art und dem Werkstoff des Fügeelementes, dem Werkstoff der Fügeteile und dergleichen abhängig. Der Konuswinkel α ist in jedem Fall größer als Null und auch größer als fertigungsbedingte Konuswinkel und liegt z.B. im Bereich von 0,2° bis 30°, vorzugsweise 0,5 bis 20°, besonders bevorzugt 1° bis 10°.Of the optimum cone angle α is of various factors such. B. the type and material of Joining element, the material of the parts to be joined and like that. The cone angle α is in any case greater than Zero and also bigger than production-related cone angles and lies e.g. in the range of 0.2 ° to 30 °, preferably 0.5 to 20 °, more preferably 1 ° to 10 °.

Der Stanzniet 16 ist vorzugsweise ein Halbhohlniet, kann jedoch auch ein Vollniet sein. Der Nietkopf 18 kann beliebig ausgebildet sein und beispielsweise ein Senkkopf, Flachkopf, Flachrundkopf, Großkopf oder dergleichen sein. Als Werkstoff für den Stanzniet 16 kommen alle gängigen Werkstoffe in Frage. Der am häufigsten verwendete Werkstoff ist Stahl; andere Werkstoffe wie Aluminiumlegierungen, Edelstahl, Titan und dergleichen sind jedoch ebenfalls einsetzbarThe punch rivet 16 is preferably a half-tubular rivet, but may also be a solid rivet. The rivet head 18 can be configured as desired and, for example, a countersunk head, flat head, Flachrundkopf, big head or the like. As material for the punch rivet 16 All common materials come into question. The most commonly used material is steel; However, other materials such as aluminum alloys, stainless steel, titanium and the like can also be used

Der Stanzniet kann im übrigen mit einem Stehbolzen, Stutzen oder einen ähnlichen Ansatz, wie im Stand der Technik grundsätzlich bekannt, versehen sein.Of the Punch rivet may otherwise with a stud, neck or similar approach, as in the state the technology basically be known, be provided.

Als Werkstoff für die Fügeteile 8 und 10 sind ebenfalls alle gängigen Werkstoffe möglich. Im übrigen können für die Fügeteile 8 und 10 artgleiche oder auch verschiedene Werkstoffe verwendet werden.As a material for the parts to be joined 8th and 10 All common materials are also possible. Otherwise, for the parts to be joined 8th and 10 same or different materials are used.

Als Klebstoff für die Klebstoffschicht 9 können ebenfalls alle gängigen Klebstoffe wie z.B. ein kalthärtender Zweikomponenten-Klebstoff oder ein heißhärtender Einkomponenten-Klebstoff verwendet werden.As an adhesive for the adhesive layer 9 It is also possible to use all conventional adhesives, such as, for example, a cold-curing two-component adhesive or a heat-curing one-component adhesive.

Bei dem in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der gesamte Bereich 22 der Umfangsfläche des Nietschaftes 20 divergierend bzw. konisch ausgebildet. Der divergierende Bereich kann jedoch auch eine vom Konus abweichende Form haben und muss sich nicht über die gesamte axiale Länge des Schaftes erstrecken, wie die Ausführungsformen der 4 bis 7 zeigen.In the in the 2 and 3 illustrated embodiment is the entire area 22 the peripheral surface of the rivet shank 20 formed diverging or conical. However, the diverging region can also have a deviating from the cone shape and does not extend over the entire axial length of the shaft, as the embodiments of the 4 to 7 demonstrate.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 hat der Stanzniet 16a einen Schaft 20a, bei dem der divergierende Bereich 22a gekrümmt bzw. bogenförmig ausgebildet ist und am Fuß des Schaftes 20a angrenzt. Der divergierende Bereich 22a geht in einen zylindrischen Bereich 24a über, der an den Übergang zwischen dem Schaft 20a und dem Kopf 18 angrenzt.In the embodiment of the 4 has the punch rivet 16a a shaft 20a in which the diverging area 22a curved or curved and formed at the foot of the shaft 20a borders. The divergent area 22a goes into a cylindrical area 24a over that at the transition between the shaft 20a and the head 18 borders.

Der gekrümmte divergierende Bereich 22a könnte sich jedoch auch über die gesamte Länge des Schaftes 20a erstrecken. In 4 ist der divergierende Bereich 22a konvex nach außen gekrümmt; er könnte jedoch auch konkav ausgebildet sein.The curved divergent area 22a However, it could also be over the entire length of the shaft 20a extend. In 4 is the diverging area 22a convexly curved outward; However, he could also be concave.

Die Ausführungsform der 4 lässt sich relativ einfach herstellen. Außerdem ermöglicht diese Form des Stanznietes ein relativ leichtes Eindringen des Stanznietes in die plattenförmigen Fügeteile ohne abrupte Änderungen der aufzubringenden Nietkraft.The embodiment of the 4 is relatively easy to make. In addition, this shape of the punch rivet allows a relatively easy penetration of the punch rivet in the plate-shaped joining parts without abrupt changes in the applied riveting force.

Bei der Ausführungsform der 5 ist der divergierende Bereich 22b des Stanznietes 16b konisch ausgebildet, liegt jedoch zwischen einem am Nietfuß angrenzenden zylindrischen Bereich 24b und dem Übergang zwischen Schaft und Kopf. Die axiale Länge des zylindrischen Bereiches 24b ist vorzugsweise kleiner oder gleich der Dicke des stempelseitigen Fügeteils 8. Hierdurch wird erreicht, dass der Nietschaft 20b nach dem Durchstanzen des stempelseitigen Fügeteiles 8 an diesem reibschlüssig anliegt, um das Rückfedern des Fügeteils 8 zu verhindern. Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ergibt sich hierbei der Vorteil, dass das Durchstanzen des stempelseitigen Fügeteils 8 und insbesondere das Spreizen des Stanznietes 16a beim Verformen des matrizenseitigen Fügeteiles 10 zum Bilden des Schließkopfes begünstigt wird.In the embodiment of the 5 is the diverging area 22b of the punch rivet 16b conical, but is located between an adjacent to Nietfuß cylindrical area 24b and the transition between the shaft and the head. The axial length of the cylindrical area 24b is preferably less than or equal to the thickness of the punch-side joining part 8th , This ensures that the rivet shank 20b after punching through the punch-side joining part 8th frictionally abuts against this, the springback of the joining part 8th to prevent. As in the previous embodiment, this results in the advantage that the punching of the punch-side joining part 8th and in particular the spreading of the punch rivet 16a when deforming the die-side joining part 10 is favored for forming the closing head.

Bei dem Ausführungsbeispiel der 6 ist der divergierende Bereich 22c des Stanznietes 16c konisch ausgebildet und grenzt an den Nietfuß an. Er erstreckt sich jedoch nur über einen Teil der Länge des Nietschaftes 20c. Zwischen dem divergierenden Bereich 22c und dem Übergang ist ein zylindrischer Bereich 24c vorgesehen. Auch bei dieser Ausführungsform wird das Eindringen des Stanznietes in die plattenförmigen Fügeteile begünstigt.In the embodiment of the 6 is the diverging area 22c of the punch rivet 16c conically shaped and adjoins the Nietfuß. However, it only extends over part of the length of the rivet shank 20c , Between the diverging area 22c and the transition is a cylindrical area 24c intended. Also in this embodiment, the penetration of the punch rivet is favored in the plate-shaped joining parts.

7 zeigt eine weitere abgewandelte Ausführungsform eines Stanznietes 16d, bei dem der divergierende Bereich 22d zwischen einem am Nietfuß angrenzenden zylindrischen Bereich 24d und einem zylindrischen Bereich 25d liegt, welcher am Übergang zwischen Schaft und Kopf angrenzt. 7 shows a further modified embodiment of a punch rivet 16d in which the diverging area 22d between a cylindrical area adjacent to the rivet foot 24d and a cylindrical area 25d which adjoins the transition between the shaft and the head.

Die dargestellten Stanzniete können, wie bereits erwähnt, Halbhohlstanzniete oder Vollstanzniete sein. Außerdem können die dargestellten und beschriebenen Schaftgeometrien auch bei anderen Fügeelementen zum mechanischen Fügen wie z.B. bei Blindnieten, Nägeln, Schrauben und dgl. eingesetzt werden, da sich bei allen diesen Fügeelementen im Wesentlichen die gleichen Vorteile ergeben.The Punch rivets shown can, As already mentioned, Semi-holed punch rivets or solid punch rivets. In addition, the illustrated and described shaft geometries also in other joining elements for mechanical joining such as. in blind rivets, nails, Screws and the like. Are used, as in all these joining elements give essentially the same benefits.

Das Fügeverfahren mit den Stanznieten der 2 bis 7 wurde anhand der Hybridtechnik „Stanznieten-Kleben" beschrieben. Wie bereits eingangs erläutert, können jedoch Fügeelemente mit der dargestellten und beschriebenen Schaftgeometrie auch bei entsprechenden Fügeverfahren ohne Kleben mit Vorteil eingesetzt werden. So macht 2 deutlich, dass der Stanzniet 16 während des Fügevorgangs reibschlüssig an dem stempelseitigen Fügeteil 8 anliegt. Hierdurch wird der Stanzniet 16 etwas gestaucht, wodurch eine entsprechende Druckspannung sowohl im Stanzniet 16 wie auch im angrenzenden Werkstoff der Fügeteile 8, 10 erzeugt wird. Ein Spiel oder Spalt zwischen der Umfangsfläche 22 des Stanznietes 16 und den Fügeteilen 8, 10 kann daher nicht entstehen. Dieser Effekt ist besonders vorteilhaft bei dyna misch hochbelasteten Verbindungen, wie sie beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik zu finden sind.The joining process with the punch rivets of the 2 to 7 As already explained at the outset, however, joining elements with the illustrated and described shaft geometry can also be advantageously used with corresponding joining methods without gluing 2 clearly that the punch rivet 16 during the joining process frictionally on the punch side joining part 8th is applied. This will be the punch rivet 16 slightly compressed, causing a corresponding compressive stress both in the punch rivet 16 as well as in the adjacent material of the parts to be joined 8th . 10 is produced. A clearance or gap between the peripheral surface 22 of the punch rivet 16 and the parts to be joined 8th . 10 therefore can not arise. This effect is particularly advantageous in dyna mixed highly stressed compounds, as they are to be found for example in motor vehicle technology.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen beruht die vorteilhafte Wirkung der beschriebenen Schaftgeometrie darauf, dass in dem stempelseitigen Fügeteil ein Loch mit einem kleineren Durchmesser als im oberen Bereich des Schaftes gebildet wird, wodurch die reibschlüssige Anlage zwischen Schaft und Fügeteilen erreicht und das Rückfedern des stempelseitigen Fügeteils vermieden wird.at all described embodiments is based the advantageous effect of the described shaft geometry on it, that in the stamp-side joining part a hole with a smaller diameter than at the top of the Shank is formed, whereby the frictional engagement between shaft and joining parts achieved and the springback of the stamp-side joining part is avoided.

Claims (15)

Fügeelement mit einem Schaft (20) und einem Kopf (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche des Schaftes (20) zumindest in einem vorgegebenen Bereich (22; 22a; 22b; 22c; 22d) außerhalb des Übergangs zwischen Schaft und Kopf in Richtung auf den Kopf (18) divergierend ausgebildet ist.Joining element with a shank ( 20 ) and a head ( 18 ), characterized in that the peripheral surface of the shaft ( 20 ) at least in a predetermined range ( 22 ; 22a ; 22b ; 22c ; 22d ) outside the transition between the shaft and head in the direction of the head ( 18 ) is divergent. Fügeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der divergierende Bereich (22) der Umfangsfläche über die gesamte Länge des Schaftes (20) bis zum Übergang in den Kopf (18) erstreckt.Joining element according to claim 1, characterized in that the diverging region ( 22 ) of the peripheral surface over the entire length of the shaft ( 20 ) until the transition to the head ( 18 ). Fügeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der divergierende Bereich (22a; 22b; 22c; 22d) der Umfangsfläche nur über einen Teil der Länge des Schaftes erstreckt.Joining element according to claim 1, characterized in that the diverging region ( 22a ; 22b ; 22c ; 22d ) of the peripheral surface extends only over part of the length of the shaft. Fügeelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der divergierende Bereich (22a; 22c) am Fuß des Schaftes (20a; 20c) angrenzt.Joining element according to claim 3, characterized in that the diverging region ( 22a ; 22c ) at the foot of the shaft ( 20a ; 20c ) adjoins. Fügeelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der divergierende Bereich (22b) am Übergang zwischen Schaft und Kopf angrenzt.Joining element according to claim 3, characterized in that the diverging region ( 22b ) adjoins the transition between shaft and head. Fügeelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der divergierende Bereich (22d) sowohl zum Fuß wie auch zum Übergang zwischen Schaft und Kopf beabstandet ist.Joining element according to claim 3, characterized in that the diverging region ( 22d ) is spaced both to the foot and to the transition between the shaft and head. Fügeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der divergierende Bereich (22; 22b; 22c; 22d) konisch verläuft.Joining element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the diverging region ( 22 ; 22b ; 22c ; 22d ) is conical. Fügeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der divergierende Bereich (22a) gekrümmt verläuft.Joining element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the diverging region ( 22a ) is curved. Fügeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Halbhohlstanzniet oder ein Vollstanzniet ist.joining element according to one of the claims 1 to 8, characterized in that it is a Halbhohlstanzniet or a full punch rivet is. Fügeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Blindniet ist.joining element according to one of the claims 1 to 8, characterized in that it is a blind rivet. Fügeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Nagel ist.joining element according to one of the claims 1 to 8, characterized in that it is a nail. Fügeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Schraube ist.joining element according to one of the claims 1 to 8, characterized in that it is a screw. Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung zwischen mindestens zwei plattenförmigen Fügeteilen (8, 10), bei dem ein Fügeelement (16; 16a; 16b; 16c; 16d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dazu verwendet wird, eine erhöhte Druckspannung im Fügeelement und im Fügebereich der plattenförmigen Fügeteile (8, 10) zu erzeugen.Method for producing a joint connection between at least two plate-shaped joining parts ( 8th . 10 ), in which a joining element ( 16 ; 16a ; 16b ; 16c ; 16d ) is used according to one of the preceding claims, an increased compressive stress in the joining element and in the joining region of the plate-shaped joining parts ( 8th . 10 ) to create. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den plattenförmigen Fügeteilen (8, 10) zumindest im Fügebereich eine Klebstoffschicht (9) vorgesehen wird und dann die Fügeteile (8, 10) unter Verwendung eines Fügeelementes (16; 16a; 16b; 16c; 16d) nach einem der vorhergehenden Ansprüche gefügt werden.A method according to claim 13, characterized in that between the plate-shaped joining parts ( 8th . 10 ) at least in the joining region an adhesive layer ( 9 ) and then the joining parts ( 8th . 10 ) using a joining element ( 16 ; 16a ; 16b ; 16c ; 16d ) are added according to one of the preceding claims. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Fügeteile (8, 10) während des Fügevorganges mit keiner oder nur einer geringen Niederhalterkraft gegeneinander gedrückt werden.A method according to claim 14, characterized in that the plate-shaped joining parts ( 8th . 10 ) are pressed against each other during the joining process with no or only a small hold-down force.
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