DE102006024787A1

DE102006024787A1 - Nietverbindung

Info

Publication number: DE102006024787A1
Application number: DE200610024787
Authority: DE
Inventors: Thorge Hammer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-05-27
Filing date: 2006-05-27
Publication date: 2007-11-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nietverbindung mit einem einen Nietkopf (1) und einen hohlen Nietschaft (2) aufweisenden Blindniet (3). Mittels des Blindnietes (3) sind ein plattenförmiges Bauteil (5) und ein massives Bauteil (7) miteinander verbunden, wobei der Nietschaft (2) des Blindnietes (3) in der Sackausnehmung (6) des massiven Bauteils (7) angeordnet ist. Zwischen der Außenwandfläche (8) des Nietschaftes (2) und der Innenwandfläche (9) der Sackausnehmung (6) ist zumindest abschnittsweise ein Zwischenmaterial (10) angeordnet. Dieses Zwischenmaterial (10) ist durch eine radiale Aufweitung des Nietschaftes (2) zumindest teilweise in den Nietschaft (2) des Blindnietes (3) und in das die Sackausnehmung (6) aufweisende Bauteil (7) eingedrungen. Hierdurch wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Nietschaft (2) und dem Zwischenmaterial (10) und zwischen dem massiven Bauteil (7) und dem Zwischenmaterial (10) geschaffen, welche ein Herausziehen des Blindnietes (3) bzw. des Nietschaftes (2) aus der Sackausnehmung des Bauteils (7) wirksam verhindert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nietverbindung mit einem einen Nietkopf und einen hohlen Nietschaft aufweisenden Blindniet und mit einer in einem der zu verbindenden Bauteile angeordneten Sackausnehmung zur Aufnahme des Nietschaftes.
Eine Nietverbindung ist eine formschlüssige Verbindung zweier Bauteile durch ein plastisch verformtes zylindrisches Verbindungselement, den Niet. Ein Blindniet ist eine spezielle Form von Niet, welche nur den Zugang zu einer Seite der zu verbindenden Bauteile erfordert und mit einer speziellen Blindnietzange befestigt wird. Das Blindniet besteht aus einem hohlen Nietschaft und einem Nietkopf. Durch den Nietkopf und den Nietschaft ist ein Dorn durchgesteckt, welcher am dem Nietkopf abgewandten Ende des Nietschaftes einen Kopf aufweist. Das Blindniet wird durch die in den zu verbindenden Bauteilen angeordnete Bohrung oder in die in einem der Bauteile angeordnete Sackausnehmung eingeführt und anschließend wird der am Nietkopf herausragende Dorn mit einer Blindnietzange herausgezogen. Dies führt zu einer Stauchung und somit zu einer radialen Aufweitung des Nietschaftes hinter der Bohrung bzw. innerhalb der Sackausnehmung. Anschließend wird der Dorn an einer Sollbruchstelle abgebrochen und ragt nicht mehr aus dem Nietkopf hervor.
Eine Nietverbindung der eingangs genannten Art ist aus der DE 36 19 826 A1 bereits bekannt. Hierbei sind in das Material der Innenwand der Sackausnehmung Gewindegänge eingearbeitet, mit welchen das Material des Nietschaftes verpresst wird, während der Nietschaft durch Zugausübung auf ein Durchziehteil gestaucht oder verformt wird. Das Material des Nietschaftes fließt hierbei nach außen in die Gewindegänge, so dass diese mit dem Material des Nietschaftes ausgefüllt werden. Hierbei erwreist es sich als nachteilig, dass vor der eigentlichen Durchführung des Nietverfahrens aufwändige Vorbereitungsmaßnahmen im Bereich der Sackausnehmung erforderlich sind. Eine sichere Nietverbindung wird nur dann erreicht, wenn das Material des Bauteils, welches die Sackausnehmung aufweist, eine größere Härte aufweist als das Material des Nietschaftes. Andernfalls könnte das Nietschaftmaterial nicht in die Gewindegänge in der Innwand der Sackausnehmung fließen, sondern der Nietschaft würde das Gewinde verformen und die Gewindegänge mit Gewindematerial füllen.
Es ist weiterhin durch die 196 46 668 A1 und die DE 815 281 ein in ein Sackloch einsetzbares Befestigungselement zur Fixierung von Bauteilen an Baukörpern bekannt. Das hohle Schaftteil des Befestigungselementes weist Erhebungen in Form eines Gewindeabschnitts auf, welche sich bei einer radialen Aufweitung des Schaftteiles in Folge eines Herausziehens eines Aufweitdornes in die Bohrungswandung des Sackloches einpressen. Auch hierbei sind aufwändige vorbereitende Maßnahmen, nämlich dass Einbringen des Gewindes in das Schaftteil des Befestigungselementes erforderlich. Eine sichere Verbindung wird nur erreicht, wenn das Material des Schaftteiles härter ist als das Material des Bauteils, welches das Sackloch aufweist. Sollte das Material des Bauteils härter sein als das Material des Schaftteiles, kann sich das Gewinde auf der Außenwandung des Schaftteiles nicht in die Bohrungswandung des Sackloches einpressen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Nietverbindung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche verbesserte Ausreißwerte aufweist und welches eine sichere Verbindung unabhängig davon gewährleistet, ob der Werkstoff des Nietschaftes härter oder weicher als der Werkstoff des die Sackausnehmung aufweisenden Bauteils ist.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Nietverbindung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also eine Nietverbindung vorgesehen mit einem zwischen der Außenwandfläche des Nietschaftes und der Innenwandfläche der Sackausnehmung zumindest abschnittsweise angeordneten Zwischenmaterial, welches zumindest teilweise in den Nietschaft des Blindniets und in das die Sackausnehmung aufweisende Bauteil eindringt. Dadurch, dass das Zwischenmaterial sowohl in den Nietschaft als auch in das die Sackausnehmung aufweisende Bauteil eindringt, ergibt sich einerseits eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Nietschaft und dem Zwischenmaterial und andererseits auch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Zwischenmaterial. Es kommt zu einem Verkrallen des Zwischenmaterials mit dem Werkstoff des Nietschaftes und mit dem Werkstoff des die Sackausnehmung aufweisenden Bauteils, wodurch die Ausreißwerte bzw. Auszugswerte für das Blindniet wesentlich verbessert werden. Durch die Verwendung eines Zwischenmaterials kann auf aufwändige vorbereitende Maßnahmen am Nietschaft oder an der Innenwandfläche der Sackausnehmung, wie beispielsweise das Einbringen von Gewindeabschnitten, verzichtet werden. Weiterhin kann eine sichere Verbindung unabhängig davon gewährleistet werden, ob der Werkstoff des Nietschaftes härter oder weicher als der Werkstoff des die Sackausnehmung aufweisenden Bauteiles ausgebildet ist. Die Variabilität wird verbessert dadurch, dass das Zwischenmaterial kurzfristig vor der Herstellung der Nietverbindung eingebracht werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für die Nietverbindung in der Sackausnehmung keine Blindniete mit besonderer konstruktiver Ausgestaltung benötigt werden. Stattdessen können die herkömmlichen Blindniete, welche auch zur Verbindung von Bauteilen mit einer durchgehenden Bohrung verwendet werden, bei der erfindungsgemäßen Nietverbindung eingesetzt werden. Durch die Verbesserung der Festigkeitswerte der Nietverbindung ist es nunmehr auch möglich, teure und aufwändige Schraubverbindungen, beispielsweise am Motorblock eines Kraftfahrzeugmotors, durch die erfindungsgemäße Nietverbindung zu ersetzten.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Nietverbindung wird auch dadurch erreicht, dass das Zwischenmaterial eine geometrisch unbestimmte, insbesondere unregelmäßige, Oberflächenstruktur aufweist. Hierdurch kann es zu zusätzlichen Hinterschneidungen kommen, welche die Auszugskraft bzw. die Auszugswerte des Blindnietes nochmals verbessern.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ergibt sich auch dadurch, dass ein Werkstoff des Zwischenmaterials eine höhere Härte aufweist als ein Werkstoff des Nietschaftes und als ein Werkstoff des die Sackausnehmung aufweisenden Bauteils. Hierdurch wird gewährleistet, dass das Zwischenmaterial in jedem Fall in den Nietschaft und in das Bauteil. eindringen und eine ausreißsichere Nietverbindung zur Verfügung gestellt werden kann.
Der Erfindungsgedanke lässt sich dadurch ergänzen, dass das Zwischenmaterial haftend auf der Außenwandfläche des Nietschaftes und/oder der Innenwandfläche der Sackausnehmung fixiert ist. Hierdurch besteht eine Möglichkeit, das Zwischenmaterial vor dem eigentlichen Nietvorgang auf dem Nietschaft oder in der Sackausnehmung anzuordnen und einen Verbleib am Auftragsort auch während des Einführens des Blindnietes in das Sackloch bzw. während des eigentlichen Nietvorganges zu gewährleisten.
Dabei erweist es sich als besonders praxisnah, wenn zur Fixierung des Zwischenmaterials auf der Außenwandfläche des Nietschaftes und/oder auf der Innenwandfläche der Sackausnehmung ein Klebstoff und/oder ein Haftvermittler vorgesehen ist. Hierdurch kann das Zwischenmaterial auf einfache Art und Weise, beispielsweise durch Auftragen des Klebstoffes oder des Haftvermittlers mittels eines Pinsels, kurz vor dem Nietvorgang auf dem Nietschaft oder in der Sackausnehmung angeordnet werden. Der zwischen dem Zwischenmaterial und der Innenwandfläche bzw. zwischen dem Zwischenmaterial und der Außenwandfläche angeordnete Haftvermittler hält das Zwischenmaterial an der Auftragsstelle.
Das Zwischenmaterial kann als Schüttgut oder in pulverförmiger Form lose oder haftend zwischen der Außenwandfläche des Nietschaftes und der Innenwandfläche der Sackausnehmung angeordnet werden oder aber auch als Zwischenkörper, beispielsweise als auf dem Nietschaft oder in der Sackausnehmung angeordnete Hülse, ausgebildet sein. Eine andere zweckmäßige Weiterbildung der vorliegenden Nietverbindung wird jedoch dadurch geschaffen, dass das Zwischenmaterial als eine auf der Außenwandfläche des Nietschaftes bzw. als eine auf der Innenwandfläche der Sackausnehmung angeordnete Beschichtung ausgebildet ist. Die Beschichtung kann beispielsweise bereits bei der Produktion des Blindnietes direkt auf den Nietschaft aufgebracht werden. Hierbei kann einerseits der gesamte Nietschaft bzw. die gesamte Innenwandfläche der Sackausnehmung beschichtet werden und andererseits kann die Beschichtung auch nur partiell aufgetragen werden. Der Einsatz eines Haftvermittlers oder eines Klebstoffes ist hierbei nicht erforderlich.
Insbesondere bei einer Serienfertigung kann es von Vorteil sein, wenn die Beschichtung oder das Zwischenmaterial durch Spritzen, und/oder Rollen und/oder Tauchen und/oder Strahlen auf die Außenwandfläche des Nietschaftes und/oder die Innenwandfläche der Sackausnehmung aufgetragen ist. Alternativ kann das, beispielsweise als Pulver ausgebildete, Zwischenmaterial auf den sich drehenden Nietschaft aufgestreut werden.
Als besonders praxisnah hat es sich erwiesen, dass das Zwischenmaterial Siliziumkorund und/oder gebrochenes Glas ist, welche eine unbestimmte und unregelmäßige Oberflächenstruktur aufweisen. Bei der Verwendung von Siliziumkorund und gebrochenem Glas als Zwischenmaterial haben sich in der Praxis besonders vorteilhafte Ausreißwerte eingestellt.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 eine erfindungsgemäße Nietverbindung in einer geschnittenen Darstellung;
2 einen vergrößerten Ausschnitt der in 1 dargestellten Nietverbindung;
3 eine vergrößerten Ausschnitt der in 2 dargestellten Nietverbindung.
1 zeigt eine Nietverbindung mit einem einen Nietkopf 1 und einen hohlen Nietschaft 2 aufweisenden Blindniet 3 und 2 einen vergrößerten Ausschnitt der in 1 dargestellten Nietverbindung. Das Blindniet 3 bzw. der Nietschaft 2 ragt durch eine Bohrung 4 eines plattenförmigen Bauteils 5 in eine Sackausnehmung 6 eines massiven Bauteiles 7, wobei das plattenförmige Bauteil 5 durch den Blindniet 3 mit dem massiven Bauteil 7 verbunden ist. Zwischen einer Außenwandfläche 8 des Nietschaftes 2 und einer Innenwandfläche 9 der Sackausnehmung 6 ist abschnittsweise ein Zwischenmaterial 10 angeordnet. Durch Zugausübung auf das Kopfteil 11 eines Dorns 12 in Richtung des Pfeils 13, welcher in einer Durchbrechung 14 des Blindniets 3 angeordnet ist, wurde der Nietschaft 2 radial aufgeweitet. Nach der Zugausübung auf den Dorn 12 bzw. das Kopfteil 11 wurde der Dorn 12 entlang einer Sollbruchstelle 15 abgebrochen. In Folge der radialen Aufweitung des Nietschaftes 2 ist das Zwischenmaterial 10 sowohl in die Außenwandfläche 8 des Nietschaft 2 als auch in die Innwandfläche 9 der Sackausnehmung 6 im massiven Bauteil 7 eingedrungen. Durch dieses Verkrallen des Zwischenmaterials 10 sowohl mit dem Nietschaft 2 als auch mit dem massiven Bauteil 7 wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Blindniet 3 und dem massiven Bauteil 7 geschaffen, welche ein Herausziehen oder ein Lösen des Blindnietes 3 aus der Sackausnehmung 6 verhindert.
Das Zwischenmaterial 10 weist eine geometrisch unbestimmte und unregelmäßige Oberflächenstruktur 16 auf, was insbesondere der 3 zu entnehmen ist, welche einen vergrößerten Ausschnitt der in 2 dargestellten Nietverbindung zeigt. Durch diese geometrisch unbestimmte und unregelmäßige Oberflächenstruktur 16 des Zwischenmaterials 10 ergibt sich eine besonders innige, formschlüssige und ausreißsichere Verbindung zwischen dem Nietschaft 2 des Blindniets 3 und dem massiven Bauteil 7. Eine auf den Nietschaft 2 wirkende Auszugskraft F_A wird entlang des gestrichelt dargestellten Kraftverlaufes 17 über das Zwischenmaterial 10 in das massive Bauteil 7 eingeleitet, wobei sich hierdurch eine der Auszugskraft F_A entgegen gerichtete Gegenkraft F_G einstellt, welche ein Ausreißen des Blindnietes 3 aus der Sackausnehmung 6 des massiven Bauteiles 7 wirksam verhindert.

1: Nietkopf
2: Nietschaft
3: Blindniet
4: Bohrung
5: Bauteil
6: Sackausnehmung
7: Bauteil
8: Außenwandfläche
9: Innenwandfläche
10: Zwischenmaterial
11: Kopfteil
12: Dorn
13: Pfeil
14: Durchbrechung
15: Sollbruchstelle
16: Oberflächenstruktur
17: Kraftverlauf
F_A: Auszugskraft
F_G: Gegenkraft

Claims

Nietverbindung mit einem einen Nietkopf (1) und einen hohlen Nietschaft (2) aufweisenden Blindniet (3) und mit einer in einem der zu verbindenden Bauteile (5, 7) angeordneten Sackausnehmung (6) zur Aufnahme des Nietschaftes (2), gekennzeichnet durch ein zwischen der Außenwandfläche (8) des Nietschaftes (2) und der Innenwandfläche (9) der Sackausnehmung (6) zumindest abschnittsweise angeordnetes Zwischenmaterial (10), welches zumindest teilweise in den Nietschaft (2) des Blindniets (3) und in das die Sackausnehmung (6) aufweisende Bauteil (7) eindringt.
Nietverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmaterial (10) eine geometrisch unbestimmte, insbesondere unregelmäßige, Oberflächenstruktur (16) aufweist.
Nietverbindung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstoff des Zwischenmaterials (10) eine höhere Härte aufweist als ein Werkstoff des Nietschaftes (2) und als ein Werkstoff des die Sackausnehmung (6) aufweisenden Bauteils (7).
Nietverbindung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmaterial (10) haftend auf der Außenwandfläche (8) des Nietschaftes (2) fixiert ist.
Nietverbindung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmaterial (10) haftend an der Innenwandfläche (9) der Sackausnehmung (6) fixiert ist.
Nietverbindung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fixierung des Zwischenmaterials (10) auf der Außenwandfläche (8) des Nietschaftes (2) und/oder auf der Innenwandfläche (9) der Sackausnehmung (6) ein Klebstoff und/oder ein Haftvermittler vorgesehen ist.
Nietverbindung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmaterial (10) als eine auf der Außenwandfläche (8) des Nietschaftes (2) angeordnete Beschichtung ausgebildet ist.
Nietverbindung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmaterial (10) als eine auf der Innenwandfläche (9) der Sackausnehmung (6) angeordnete Beschichtung ausgebildet ist.
Nietverbindung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung oder das Zwischenmaterial durch Spritzen, und/oder Rollen und/oder Tauchen und/oder Strahlen auf die Außenwandfläche (8) des Nietschaftes (2) und/oder die Innenwandfläche (9) der Sackausnehmung (6) aufgetragen ist.
Nietverbindung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmaterial (10) Siliziumkorund ist.
Nietverbindung nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenmaterial (10) gebrochenes Glas ist.