DE102006062073A1

DE102006062073A1 - Funktionselement, Zusammenbauteil bestehend aus dem Funktionselement und einem Blechteil sowie Verfahren zum Anbringen eines Funktionselements

Info

Publication number: DE102006062073A1
Application number: DE102006062073A
Authority: DE
Inventors: Jiri Babej; Michael Vieth; Richard Humpert
Original assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2007-07-12

Abstract

Ein Funktionselement mit einem Funktionsabschnitt, einem im Allgemeinen rohrförmigen Nietabschnitt und einer ringförmigen Blechauflagefläche zeichnet sich dadurch aus, dass Formmerkmale zur Mitnahme des Blechteils bei der Ausbildung des Nietbördels am Nietabschnitt vorgesehen sind, insbesondere am freien Stirnende des Nietabschnitts und/oder an der radial äußeren Seite des Nietabschnitts, mindestens im Bereich benachbart zum freien Stirnende des Nietabschnitts. Es wird auch ein Zusammenbauteil bestehend aus dem Funktionselement und dem Blechteil sowie ein Verfahren zum Anbringen des Funktionselements am Blechteil beansprucht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Funktionselement mit einem Funktionsabschnitt, einem im Allgemeinen rohrförmigen Nietabschnitt und einer ringförmigen Blechauflagefläche. Ferner betrifft die Erfindung ein Zusammenbauteil bestehend aus einem solchen Funktionselement und einem Blechteil sowie ein Verfahren zum Anbringen des Funktionselements an einem Blechteil.

Funktionselemente der oben angegebenen Art in Form von Befestigungselementen werden von der Firma Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG in verschiedenen Formen unter der Bezeichnung SBF, SBK, RSF und RSK seit vielen Jahren vertrieben. Die Elemente selbst sowie ein Verfahren zur Anbringung der Elemente und die verwendeten Matrizen sind unter anderem in den deutschen Patenten DE 34 47 006 C2 , DE 34 46 978 C2 und DE 38 35 566 C2 im Detail beschrieben.

Befestigungselemente dieser Art werden entweder selbst stanzend im Blechteil eingebracht, so dass das Element einen Stanz- und/oder Nietabschnitt aufweist. Sie können aber auch in vorgelochte Bleche eingebracht werden, wobei die Vorlochung häufig unter Anwendung eines so genannten vorlaufenden Lochstempels erfolgt, der das Blechteil unmittelbar vor bzw. während der Anbringung des Befestigungselements locht. Diese Möglichkeit besteht nur bei Funktionselementen, die aus Hohlkörperelemen ten, beispielsweise Mutterelementen, ausgebildet sind, da der Lochstempel das Befestigungselement durchdringen muss.

Es besteht auch die Möglichkeit, Funktionselemente, die mit einem Stanz- und Nietabschnitt versehen sind, so zu verwenden, dass das Blechteil mit dem Stanz- und/oder Nietabschnitt vor bzw. während des Anbringungsvorgangs gelocht wird. Bei Realisierung des Funktionselements als Bolzenelement wird der so entstandene Butzen häufig innerhalb des Rohrnietabschnitts eingeklemmt, wo er auch eine Stützfunktion für den Nietbördel ausüben kann. Bei Hohlkörperelementen wird der Stanzbutzen mittels eines nachlaufenden Ausstoßstiftes, der durch das Hohlkörperelement hindurchgeführt wird, üblicherweise entfernt.

Unabhängig davon, ob das entsprechende Funktionselement selbst stanzend oder mit einem vorgelochten Blech verwendet wird, muss der Stanz- und/oder Nietabschnitt eine nicht unerhebliche Verformungsarbeit am Blechteil leisten, da er im Bereich der Vernietung dafür sorgen muss, dass das Blechteil zu einem rohrförmigen Kragen verformt wird. Der Stanz- und/oder Nietabschnitt wird anschließend um das freistehende Ende des rohrförmigen Kragens radial nach außen verformt, um eine im radialen Querschnitt gesehene U-förmige Aufnahme für den rohrförmigen Kragen zu bilden. Dabei wird der rohrförmige Kragen häufig an sich selbst zurückgefaltet, so dass eine ringförmige Blechfaltung sich innerhalb der durch den umgebördelten Nietabschnitt gebildeten U-förmigen Aufnahme befindet.

Die Forderungen an den Stanz- und/oder Nietabschnitt, egal ob mit oder ohne Vorlochung gearbeitet wird, sind somit, einerseits ausreichende Stabilität aufzuweisen, um die notwendige Verformungsarbeit leisten zu können und andererseits nach der Bildung des Nietbördels eine ausreichende Festigkeit im Bereich des Nietbördels zu erreichen, damit die angestrebte Festigkeit der Verbindung gewährleistet ist. Dies ist für die feste Anbringung eines Gegenstands an das Blechteil erforderlich. Bei einem Befestigungselement bedeutet dies darüber hinaus, dass die Festigkeit des Stanz- und/oder Nietabschnitts der Festigkeitsklasse der Schraube entsprechen muss. Bei der Anbringung des Befestigungselements an das Blechteil darf der Stanz- und/oder Nietabschnitt nicht knicken. Andererseits muss die Verformbarkeit so gegeben sein, dass der Stanz- und/oder Nietabschnitt zu dem im radialen Querschnitt U-förmigen Nietbördel umgeformt werden kann.

Diese gegenläufigen Forderungen führen dazu, dass die radiale Wanddicke des rohrförmigen Stanz- und/oder Nietabschnitts eine klare Zuordnung zu der effektiven Größe des Befestigungsabschnitts haben muss. Unter der Bezeichnung "effektive Größe des Befestigungsabschnitts" ist die Festigkeit, die vom Befestigungselement als solches verlangt wird, zu verstehen.

Selbst wenn die genannten Befestigungselemente in der Praxis seit mehreren Jahren erfolgreich im Einsatz sind, weisen sie einige Nachteile auf, nämlich, dass die Anbringung der Elemente, egal ob mit oder ohne Vorlochung, zur Ausbildung von kleinen Spänen führt, die im Laufe der Zeit im Bereich der Matrizen oder anderswo in den verwendeten Werkzeugen bzw. Pressen festsitzen und zu Verklemmungen und Verformungen führen (von den bearbeiteten Blechteilen, die durchaus unerwünscht sind).

Die Ursache für diese kleinen Späne ist äußerst schwierig nachzuvollziehen, da man das Entstehen der Späne in einer großen Presse nicht visuell betrachten kann, da der Arbeitsbereich aus massivem Metall besteht, und es keine Möglichkeiten gibt, hier sozusagen Betrachtungsfenster vorzuse hen, die es ermöglichen würden, das Herstellungsverfahren zu betrachten, ohne den Ablauf des Herstellungsverfahrens wesentlich zu beeinträchtigen. Mit der Ausbildung des Stanz- und/oder Nietabschnitts, die im europäischen Patent 1 430 229 beschrieben und beansprucht ist, gelingt es, die Bildung der Späne wesentlich zu unterdrücken. Dennoch kann es vorkommen, dass die Nietverbindung im Bereich des umgelegten Endes des Nietbördels bzw. im Bereich der Blechkante des zurück gefalteten Blechteils nicht immer perfekt aussieht, und es kann vor allem vorkommen, dass der zurück gefaltete Abschnitt des Blechteils durch das umgelegte freie Ende des Nietabschnitts sichelartig eingeschnitten bzw. eingedrückt wird, so dass Teile des Blechs als Span aus dem Nietwulst herausragen oder gar ganz abgelöst werden, in den Werkzeugen und für Abdrücke im Blechteil sorgen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, durch eine besondere Formgebung des Stanz- und/oder Nietabschnitts dafür zu sorgen, dass das zurück gefaltete Blech im Bereich des Nietbördels vollständig vom Nietabschnitt abgedeckt wird, wodurch es nicht mehr möglich ist, dass Teile des Bleches als Span aus der Nietwulst herausragen oder gar abgelöst werden können. Ferner soll diese Aufgabe mit verhältnismäßig einfachen Mitteln gelöst werden.

Um diese Aufgabe zu lösen, wird erfindungsgemäß ein Funktionselement der eingangs genannten Art vorgesehen mit dem besonderen Kennzeichen, dass Formmerkmale zur Mitnahme des Blechteils bei der Ausbildung des Nietbördels am Nietabschnitt vorgesehen sind, insbesondere am freien Stirnende des Nietabschnitts und/oder an der radial äußeren Seite des Nietabschnitts im Bereich benachbart zum freien Stirnende des Nietabschnitts. Durch solche Formmerkmale gelingt es, das Verfahren so zu gestalten – und ohne die Formgebung der verwendeten Matrizen von der ge genwärtigen Form abzuändern – dass das Blech bei dem Rollvorgang zur Ausbildung des Nietbördels mit dem Nietbördel mitbewegt wird und dadurch dafür zu sorgen, dass das Blech vom Nietabschnitt vollständig abgedeckt ist. Damit ist es nicht mehr möglich, dass Teile des Bleches als Span aus dem Nietwulst herausragen oder gar abgelöst werden.

Es kommt eine Vielfalt von Formmerkmalen in Frage, die zur Lösung der Aufgabe beitragen können, darunter:

a) sich axial am Nietabschnitt erstreckende Rippen, die sich mindestens von einem der Anlagefläche benachbarten Bereich bis mindestens kurz vor dem freien Stirnende (59) des Nietabschnitts erstrecken,
b) ein am freien Stirnende (59) des Nietabschnitts vorgesehener radial nach außen über die äußere zylindrische Fläche des rohrförmigen Nietabschnitts herausragender Wulst und
c) lokale Erhebungen und/oder Vertiefungen am freien Stirnende (59) des Nietabschnitts, die vorzugsweise radial außerhalb einer im Allgemeinen konusförmigen oder gerundeten inneren Fläche des freien Stirnendes vorgesehen sind. Die oben genannten Merkmale können alleine oder in Kombination verwendet werden.

Auch sind andere Formgebungen denkbar, die die gleiche Wirkung haben können, beispielsweise eine Rändelung insbesondere Kreuzrändelung an der zylindrischen Außenfläche des Stanz- und/oder Nietabschnitts.

Das erfindungsgemäße Funktionselement kann als selbst stanzendes Element realisiert werden, d.h., dass das freistehende Ende des Nietabschnitts zum Durchstanzen des Blechteils verwendet wird. Insbesondere kann das freie Stirnende des Nietabschnitts auf der radial inneren Seite eine sich in Richtung von der ringförmigen Anlagefläche weg divergierende Ringfläche, beispielsweise in Form einer konusförmigen Schneidfläche, und auf der radial äußeren Seite eine gerundete Ziehfläche aufweisen. Die entsprechende Form kann entsprechend den oben angegebenen deutschen Patenten realisiert werden, und zwar entweder in einer Form wie in den oben genannten deutschen Patenten beschrieben oder entsprechend dem ebenfalls oben genannten europäischen Patent.

Besonders bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Funktionselements sind den weiteren Unteransprüchen 5 bis 31 zu entnehmen.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Zusammenbauteil bestehend aus einem erfindungsgemäßen Funktionselement und einem eine Öffnung aufweisenden Blechteil, und zwar egal ob die Öffnung vorgeformt oder durch den Stanz- und/oder Nietabschnitt ausgebildet wird, mit dem besonderen Kennzeichen, dass die ringförmige Blechauflagefläche auf einer Seite des Blechteils an diesem anliegt, dass der Nietabschnitt sich durch die Öffnung im Blechteil hindurch erstreckt, dass der Randbereich der Öffnung des Blechteils über sich selbst zurückgefaltet ist und dass der zurück gefaltete Abschnitt des Randbereichs des Blechteils vollständig vom umgebördelten Bereich des Nietabschnitts abgedeckt ist.

Besonders günstig ist es bei einem solchen Zusammenbauteil, dass bei Realisierung des oben angegebenen Merkmals a) des Funktionselements die Rippen sich im Randbereich der Öffnung des Blechteils abbilden. Durch die Zusammenarbeit zwischen den Rippen und deren Abbildung im Blechteil wird eine zusätzliche Verdrehsicherheit erreicht.

Bei einem Zusammenbauteil der oben bezeichneten Art ist es auch von Vorteil, dass bei Realisierung des Merkmals b) der Wulst den zurückgefalteten Abschnitt des Randbereichs des Blechteils an seiner radial äußeren Begrenzung umfasst. Hierdurch wird der Wulst sozusagen zum Anschlag für den zurück gefalteten Abschnitt des Randbereichs des Blechteils und verhindert auf diese Weise, dass das Blechteil über die freie Ringkante des zurück gefalteten Blechteils hinausragt.

Auch bei Realisierung des oben bezeichneten Merkmals c) bilden sich die Erhebungen bzw. Vertiefungen am freien Stirnende des Stanz- und/oder Nietabschnitts im Blechteil ab und bieten ebenfalls eine erhöhte Verdrehsicherheit.

Das Verfahren zum Anbringen des erfindungsgemäßen Funktionselements mit einem rohrförmigen Nietabschnitt, bei dem der Nietabschnitt durch ein Öffnen im Blechteil innerhalb eines Kragenbereichs des Blechteils hindurchgeführt wird und mittels einer Matrize mit einer in Draufsicht kreisförmigen und im Allgemeinen gerundeten Rollfläche zu einem quer stehenden in etwa U-förmigen Nietbördel umgerollt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass Formmerkmale am Nietabschnitt vorgesehen sind, die bei der Rollbewegung das Blechteil mitnehmen. Eine weitere Lösung dieses Verfahrens ist dem Anspruch 37 zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachfolgend näher erläutert anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in welcher zeigen:
1A und 1B zwei verschiedene Phasen der Anbringung eines herkömmlichen SBF-Bolzenelements an einem Blechteil, um die Problematik im Bereich des Nietbördels zu erläutern, wobei sowohl die 1A als auch die 1B eine vergrößerte Darstellung des Nietbördelbereiches umfassen,
2A und 2B zwei Zeichnungen entsprechend den 1A und 1B, jedoch von einem erfindungsgemäßen Element, bei dem die erwünschte erfindungsgemäße Ausbildung im Bereich des Nietbördels eintritt, wobei das Element der 2A und 2B an der Außenseite erfindungsgemäß Rippen aufweist,
2C und 2D Zeichnungen, die denen der 2A und 2B ähnlich sind, die aber die Verarbeitung eines Bolzenelements entsprechend der 2G darstellen,
2E bis 2O verschiedene Ausbildungen des Nietabschnitts bzw. Stanznietabschnitts des erfindungsgemäßen Bolzenelements, die alle mit Rippen an der äußeren Mantelfläche des Nietabschnitts versehen sind,
3A bis 3L verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsformen von Bolzenelementen, die mit einer Ringwulst im Bereich des freien Endes des Nietabschnitts versehen sind,
4A–K verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsformen von Bolzenelementen, die mit lokalen Erhebungen am freien Stirnende des Nietabschnitts versehen sind, wobei die 4Ii bis 4Iv verschiedene Darstellungen des Elements gemäß 4I zeigen, und zwar in 4Ii einen Längsschnitt entsprechend der Schnittebene i-i der 4Iii, in 4Iii eine Stirnansicht auf das freie Ende des Nietabschnitts in Pfeilrichtung ii der 4Ii, 4Iiii eine Seitenansicht des Kopfteils des Elements entsprechend der Pfeilrichtung iii der 4Iii, 4Iiv eine Seitenansicht des Kopfteils des Elements entsprechend dem Pfeil iv der Fii und 4Iv einen Längsschnitt des Elements gemäß 4I entsprechend der Schnittebene v-v der 4Iii und die 4Ki bis 4Kv entsprechende Darstellungen zu den 4Ii bis 4Iv, jedoch vom Element 4K zeigen,
5A–5C perspektivische Darstellungen von drei erfindungsgemäßen Mutterelementen, die mit sich axial erstreckenden Rippen am Nietabschnitt versehen sind,
6A–6C perspektivische Darstellungen von verschiedenen erfindungsgemäßen Mutterelementen, die alle mit einer Ringwulst am freien Ende des Nietabschnitts versehen sind,
7A–C Darstellungen von verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen von Mutterelementen, die alle mit Erhebungen am freien Stirnende des Nietabschnitts versehen sind, wobei für das Element der 7C die 7Ci bis 7Civ verschiedene Darstellungen analog zu den Darstellungen der 4Ii bis 4Iiv zeigen.
Bei allen nachfolgend erläuterten Beispielen werden für gleiche Merkmale bzw. gleiche Formmerkmale die gleichen Bezugszeichen verwendet, gegebenenfalls mit einem Strich oder Doppelstrich, wenn es darum geht, die eine Ausführung von der bisherigen Ausführung zu unterscheiden. Es versteht sich, dass alle Beschreibungen, die im Zusammenhang mit den ein zelnen Merkmalen gegeben sind, egal ob die entsprechenden Bezugszeichen mit oder ohne Strich versehen sind, auch für alle anderen Formmerkmale bzw. Ausführungsbeispiele gelten, bei denen die gleichen Bezugszeichen zur Anwendung gelangen. So werden unnötig lange sich wiederholende Beschreibungen der einzelnen Merkmale vermieden.
Bezug nehmend auf die 1A und 1B wird gezeigt, wie ein an sich bekanntes SBF-Bolzenelement entsprechend dem deutschen Patent DE 3447006 C2 mittels einer Matrize 12 selbststanzend in einem Blechteil 14 eingebracht wird. Das Bolzenelement 10 besteht aus einem Schaftteil 16 mit Gewinde 17 und einem Kopfteil 18 mit einem rohrförmigen Nietabschnitt 20 auf der dem Schaftteil 16 abgewandten Seite des Kopfteils, wobei der rohrförmige Nietabschnitt 20 in eine ringförmige Anlagefläche 22 des Kopfteils 18 übergeht und der Schaftteil 16, der Kopfteil 18 und der rohrförmige Nietabschnitt konzentrisch zur mittleren Längsachse 24 des Elements 10 angeordnet sind. Im Bereich der ringförmigen Blechauflagefläche 22 befinden sich Verdrehsicherungsnasen 26, in diesem Beispiel sechs an der Zahl, die schräg gestellt den Übergang vom rohrförmigen Nietabschnitt 20 in die ringförmige Auflagefläche 22 überbrücken.
Zwischen den Verdrehsicherungsnasen 26 befinden sich in der ringförmigen Auflagefläche 22 Vertiefungen 28, ebenfalls sechs an der Zahl, die sich jeweils zwischen zwei Verdrehsicherungsnasen 26 befinden und ebenfalls gleichmäßig um die mittlere Längsachse 24 des Elements 10 herum angeordnet sind. Man sieht aus der Darstellung der 1A, dass die ringförmige Auflagefläche 22 hier leicht konusförmig ist.
Die Matrize 12 hat an der freien Stirnseite 30, die das Blechteil 14 abstützt, eine ringförmige Vertiefung 32 mit einem mittleren zylindrischen Vorsprung 34, der über eine sanft gerundete radial nach außen führende so genannte Rollfläche 36 in die Bodenfläche 38 der Ringvertiefung 32 übergeht. Die Bodenfläche 38 geht wiederum über einen Radius 40 in einen zylindrischen Wandbereich 42 der Vertiefung 32 über. Dieser zylindrische Wandbereich 42 geht anschließend über eine leichte Rundung 43 in eine konusförmig in Richtung des Kopfteils 18 des Bolzenelements divergierende Wand 44 über, die anschließend über eine gerundete Kante 46 in die freie Stirnseite 30 der Matrize übergeht.
Die Verwendung der Matrize 12 mit einem selbst stanzenden Element in Form eines SBF-Bolzens, um den Nietbördel auszubilden, ist an sich bestens aus der Praxis sowie aus den oben angegebenen deutschen Patentschriften bekannt.
Im allgemeinen wird das freie Stirnende des rohrförmigen Nietabschnitts 20, das außen eine gerundete Ziehfläche 48 und innen eine, wenn auch kleine konusförmige Schneidfläche 50 aufweist, benutzt, um zunächst das Blechteil 14 im Bereich der ringförmigen Vertiefung 32 einzudellen und nach unten in einen Kragen 15 zu ziehen, bis das Blechteil auf das freie Stirnende des mittleren zylindrischen Pfostens 34 der Matrize trifft, wodurch der Stanzbutzen 52 aus dem Blechteil herausgetrennt wird. Dabei wird das freie Stirnende des rohrförmigen Nietabschnitts 20 durch das so entstandene Loch 54 im Blechteil hindurch geschoben und mittels der gerundeten Rollfläche 36 nach außen bis in die Position gerollt, die in 1B ersichtlich ist. Man sieht aus 1B, dass der rohrförmige Nietabschnitt durch die Zusammenarbeit mit der ringförmigen Rollfläche 36 zu einer U-förmigen Aufnahme 56 umgebördelt wird, in der der in sich selbst zurück gefaltete Kragenbereich 58 des Blechteils aufgenommen ist. Man sieht insbesondere aus der vergrößerten Darstellung unten rechts in 1B, dass sich ein Teil 58' des zurück gefalteten Kragenbereichs 58 des Blechteils außerhalb des umgebördelten freien Endes 59 des rohrförmigen Nietabschnitts befindet und dort einen im Prinzip ringförmigen Span bildet. In der Praxis erfolgt die Ausbildung oft so, dass der ringförmige umgeformte Endbereich 59 des rohrförmigen Nietabschnitts 20 tief in den zurück gefalteten Kragenbereich 58' eingedrückt wird, wodurch sich der zurück gefaltete Kragenbereich radial außerhalb des umgebördelten freien Stirnendes 59 des Nietabschnitts befindet und nur über einen kleinen Steg noch mit dem Blechteil 14 verbunden ist. Dies kann soweit gehen, dass der kleine Steg eingerissen ist oder dass das zurück gefaltete Blechteil radiale Einrisse aufweist, wodurch es möglich ist, dass sich bogen- oder sichelförmige Bereiche des zurück gefalteten Kragens vom Blechteil ablösen und weiter in die Werkzeugen der für die Anbringung des Elements verwendeten Presse wandern.
Aus 1B sieht man auch, dass der Stanzbutzen 52 aufgrund der Ausbildung des mittleren zylindrischen Pfostens 34 der Matrize fest innerhalb des rohrförmigen Nietabschnitts 20 eingeklemmt ist, und sogar verstemmt wird, so dass nach Entfernung des Zusammenbauteils, d.h. des Blechteils 14 mit dem daran genieteten Bolzenelement 10 aus der Presse bzw. aus der Matrize sich unverlierbar innerhalb des umgebördelten rohrförmigen Nietabschnitts befindet und sogar auch diesen Bereich des Zusammenbauteils versteift.
In der Praxis wird das Blechteil 14 üblicherweise mit einem Niederhalter des Setzkopfs (nicht gezeigt) gegen das freie Stirnende 30 der Matrize gedrückt, so dass das Blechteil in diesem Bereich plan bleibt. Man sieht auch aus 1B, dass die ringförmige Anschraubfläche 60 des Bolzenelements 10 mit der in 1B oberen Seite 62 des Blechteils fluchtet oder geringfügig gegenüber dieser zurückgesetzt ist. Dies hat den Vorteil, dass in der Anschraubsituation, in der ein weiteres Bauteil über dem Schaftteil des Bolzenelements angeordnet ist und mittels einer an dem Schaftteil angeschraubten Mutter am Zusammenbauteil (10 + 14) befestigt ist, plan auf dem Blechteil 14 bzw. der Anschraubfläche 60 des Bolzenelements sitzt.
Die 2A und 2B zeigen nun wie unter Anwendung eines erfindungsgemäßen Bolzenelements 10' entsprechend der 2L der zurück gefaltete Bereich 58 bzw. 58' des Kragens 15 vollständig innerhalb der U-förmigen Aufnahme 56 zu liegen kommt, d.h. radial innerhalb des freien Endes 59 des umgebördelten rohrförmigen Nietabschnitts 20. Das Bolzenelement 10' entsprechend der 2L hat die gleichen Verdrehsicherungsnasen 26 und Verdrehsicherungsvertiefungen 28 wie das SBF-Element 10 der 1A und 1B, verfügt jedoch zusätzlich über an der Zahl sechs Längsrippen 70 von gerundeter Form an der Außenfläche des rohrförmigen Nietabschnitts, die sich in axialer Richtung erstrecken und mit den Vertiefungen 28 im Kopfteil des Elements winkelmäßig ausgerichtet sind, d.h. mit der gleichen Winkelteilung um die mittlere Längsachse 24 des Bolzenelements angeordnet sind.
Es hat sich herausgestellt, dass diese Formmerkmale in Form der längsgerichteten Rippen 70 sich bei der Ausbildung der Vertiefung im Kragenbereich 15 des Blechteils 14 in diesen eingraben und das Blechteil zwingen, so sozusagen schlupffrei mit dem rohrförmigen Nietabschnitt 20 bei dessen Umbördelung mitzubewegen, wodurch die erwünschte Ausbildung im Sinne des verkapselten zurück gefalteten Blechteils 58' des Kragenbereichs 15 erreicht wird.
Es ist nicht zwingend erforderlich, dass das Bolzenelement die Verdrehsicherungsrippen 26 und die Verdrehsicherungsvertiefungen 28 der 2L aufweist, einerseits deshalb nicht, weil die Längsrippen 70 ebenfalls eine Verdrehsicherung gegenüber dem Blechteil bilden und andererseits, weil bei manchen Anwendungen eine Verdrehsicherung entweder nicht nötig ist, beispielsweise wenn es sich bei dem Schaftteil 16 des Bolzenelements 10' um eine zylindrische Lagefläche ohne Gewinde handelt oder weil die Verdrehsicherung mit anderen Mitteln mit erreicht wird, beispielsweise durch einen Klebstoff, der an der ringförmigen Auflagefläche 22 und an der Außenfläche des rohrförmigen Nietabschnitts 20 vorgesehen ist, der unter Druck härtet und für eine verklebte Verbindung zwischen dem Kopfteil 2 des Elements und dem Blechteil sorgt.
Die 2E bis 2K sowie 2M und 2N zeigen verschiedene Möglichkeiten, Funktionselemente in Bolzenform mit Längsrippen bzw. modifizierte Längsrippen wie 70 zu realisieren. An dieser Stelle sollte auch darauf hingewiesen werden, dass es sich bei den Elementen der 2E bis 2N anstelle von Bolzenelementen um Mutterelemente handeln könnte. Dann wäre im Kopfteil 14 des Elements axial oberhalb des rohrförmigen Nietabschnitts ein Innengewinde vorgesehen (hier nicht gezeigt).
2E zeigt eine einfache Ausführungsform, bei der keine Verdrehsicherungsmerkmale, außer den sich in Axialrichtung erstreckenden Rippen 70 an der radial äußeren Fläche des rohrförmigen Nietabschnitts, vorgesehen sind.
Bei der Ausführungsform gemäß 2F werden die sechs Längsrippen 70 mit sechs Verdrehsicherungsnasen 26' ergänzt, die jeweils in der Mitte zwischen zwei benachbarten Längsrippen 70 angeordnet sind. Hier überbrücken die Verdrehsicherungsnasen 26' die ringförmige Auflagefläche 22 und unterteilen sie in sechs Bogenbereiche 22'.
Bei der Ausführung gemäß 2G sind zusätzlich zu den in axiale Richtung gerichteten Rippen 70 Vertiefungen 28 im Kopfteil 18 des Bolzenele ments 10 vorgesehen, die die ringförmige Auflagefläche 22 stellenweise unterbrechen. Die 2C und 2D zeigen wie ein Bolzenelement gemäß 2G erfindungsgemäß an ein Blechteil angebracht wird und sind den 2A und 2B sehr ähnlich. Man merkt aber auf der rechten Seite der 2D, dass die Blech-/Kopfteilverbindung im Bereich der Vertiefung 28 leicht anders ist als die Verbindung auf der linken Seite im Bereich zwischen zwei Vertiefungen 28 bzw. zwei Längsrippen 70. In beiden Bereichen befindet sich aber das zurück gefaltete Blechteil 58', d.h. der zurück gefalteten Bereich des Ringkragens 15, vollständig innerhalb der U-förmigen Aufnahme 56, die durch den umgebördelten Nietabschnitt 20 gebildet ist, d.h. das zurück gefaltete Teil 58' wird in allen Bereichen vom umgebördelten Nietabschnitt 20 sozusagen verkapselt.
Die Ausbildung gemäß 2H entspricht weitestgehend der 2G wird aber zusätzlich mit Verdrehsicherungsnasen 26' ergänzt, die so angeordnet sind, wie im Zusammenhang mit 2F gezeigt und beschrieben wird.
Bei der Ausführungsform gemäß 2I wird die Grundform der Ausbildung gemäß 2H beibehalten, nur werden die Längsrippen 70 an ihren Enden benachbart zum freien Stirnende des rohrförmigen Nietabschnitts 20 über die gerundete Fläche des freien Stirnendes des rohrförmigen Nietabschnitts 20 verlängert, d.h. durch den zusätzlichen Bereich 70' in 2I. Hierdurch wird sozusagen ein Funktionselement vorgesehen, das nicht nur sich axial am Nietabschnitt erstreckende Rippen, die sich mindestens von einem der Anlagefläche 22' benachbarten Bereich bis mindestens kurz vor das freie Stirnende 59 des Nietabschnitts erstrecken, sondern darüber hinaus verlängert, so dass sie lokale Erhebungen am freien Stirnende des Nietabschnitts im Bereich der gerundeten Ziehfläche 48 bilden, die radial außerhalb einer im Allgemeinen konusförmigen oder gerundeten inneren Fläche 50 des freien Stirnendes vorgesehen sind.
Bei der Ausführung gemäß 2J werden entsprechend der Ausführung gemäß 2E nur sich im axialen Nietabschnitt erstreckende Rippen 70 vorgesehen. Der Kopfteil 18 ist aber anders realisiert, und zwar dadurch, dass hier eine ausgeprägte konusförmige Auflagefläche 22'' vorgesehen ist.
Bei der Ausbildung gemäß 2K werden die sich axial erstreckenden Rippen 70 am rohrförmigen Nietabschnitt in 2J durch Verdrehsicherungsvertiefungen 28 ergänzt, die in den gleichen radialen Ebenen wie die Längsrippen 70 angeordnet sind, d.h. die Verdrehsicherungsvertiefungen 28 sind in radialer Richtung mit den sich axial erstreckenden Rippen ausgerichtet, und so angeordnet, dass sie die konusförmige Auflagefläche 22'' stellenweise unterbrechen.
Bei der Ausführungsform gemäß 2L wird die Ausführung gemäß 2J dadurch weitergebildet, dass Verdrehsicherungsnasen 26 am Kopfteil vorgesehen sind, die den Übergang zwischen dem rohrförmigen Nietabschnitt und der konusförmigen Blechauflagefläche 22'' überbrücken. Die Verdrehsicherungsnasen 26 sind hier winkelmäßig jeweils in der Mitte zwischen zwei benachbarten, sich axial erstreckenden Rippen 70 angeordnet.
In 2M ist die Ausführung gemäß 2L durch Vertiefungen wie in 2K ergänzt worden.
Die Ausführung gemäß 2N entspricht im Wesentlichen der der 2M, nur wird in diesem Beispiel ein rohrförmigen Nietabschnitt mit polygonalen Querschnitt, genauer gesagt mit zwölf Seiten 20' verwendet, wobei auch der innere Hohlraum des Nietabschnitts 20' von polygonaler Gestalt mit ebenfalls zwölf Seiten ausgebildet ist. Hier sind die Längsrippen 18 an jeder zweiten Ecke angeordnet, die durch jeweils zwei aneinander grenzende Seitenflächen des rohrförmigen Nietabschnitts 20' gebildet sind. Auch der Kopfteil 18' ist von polygonaler Form mit ebenfalls zwölf Seitenflächen.
Schließlich zeigt die 2O eine Ausführungsform ähnlich der 2M mit Verdrehsicherungsnasen 26 und Verdrehsicherungsvertiefungen 28, bei der jedoch die sich axial erstreckenden Rippen 70 am Nietabschnitt 20 entsprechend der Ausbildung gemäß 2I sich ebenfalls über die gerundete Fläche 48 am freien Stirnende 59 des rohrförmigen Nietabschnitts 20 weitergeführt werden und dort Erhebungen 70' entsprechend der 2I bilden.
Die 3A bis 3L zeigen Ausführungen von Bolzenelementen, die ein gemeinsames Merkmal aufweisen, und zwar in Form eines am freien Stirnende des rohrförmigen Nietabschnitts vorgesehenen, radial nach außen über die äußere zylindrische Fläche des rohrförmigen Nietabschnitts herausragenden Wulstes 80.
An dieser Stelle sollte auch darauf hingewiesen werden, dass es sich bei den Elementen der 3A bis 3L anstelle von Bolzenelementen um Mutterelemente handeln könnte. Dann wäre im Kopfteil 14 des Elements axial oberhalb des rohrförmigen Nietabschnitts ein Innengewinde vorgesehen (hier nicht gezeigt).
Bei der Ausführung gemäß 3A wird dieser ringförmige Wulst 80 mit einer Bolzenausführung entsprechend der 2F verwendet, jedoch ohne die sich in axiale Richtung erstreckenden Längsrippen 70. Das heißt, dass das Element auch über Verdrehsicherungsnasen 26' verfügt, die die ringförmige Blechauflagefläche 22 radial überbrücken, d.h. diese unterbre chen, und in sechs gleichmäßig verteilte, gekrümmte Bereiche 22' aufteilen.
Bei 3B werden diese Verdrehsicherungsnasen 26' durch Vertiefungen 28 ergänzt, genauso wie sie beispielsweise bei der 2H-Ausführung zur Anwendung gelangen. Auch hier sind die sechs Vertiefungen 28 um eine halbe Teilung gegenüber den Verdrehsicherungsnasen 26' angeordnet, d.h. jede Vertiefung 28 befindet sich in der Mitte zwischen zwei benachbarten Nasen 26'.
Bei der Ausführung gemäß 3C wird die im Zusammenhang mit 2J beschriebene Grundform des Bolzenelements, d.h. mit der ausgeprägten konusförmigen Auflagefläche 22'' verwendet, jedoch ohne die sich in axiale Richtung erstreckende Rippen 70 gemäß 2J.
Bei der Ausführungsform gemäß 3C kommen wiederum Verdrehsicherungsnasen 26 zur Anwendung, die den Übergang zwischen dem rohrförmigen Nietabschnitt 20 und der konusförmigen Ringauflagefläche 22 überbrücken.
Bei der Ausführungsform gemäß 3D kommt wiederum die Grundausführungsform gemäß 2M zur Anwendung, jedoch werden hier die sich in axialer Richtung erstreckenden Längsrippen 70 weggelassen und durch den ringförmigen Wulst 80 ersetzt.
Die Ausführungsform gemäß 3E ist der der 2J sehr ähnlich, nur werden die Längsrippen 70 durch den ringförmigen Wulst 80 ergänzt, und zwar so, dass die Längsrippen 70 benachbart zum ringförmigen Wulst 80 am freien Stirnende des rohrförmigen Nietabschnitts 20 in diesen Wulst übergehen. Man sieht, dass hier die sich in axialer Richtung erstreckenden Rippen 70 sich nicht radial über die Ringwulst hinaus erstrecken.
Die Ausführungsform gemäß 3F ist der Ausbildung der 3D sehr ähnlich, nur werden hier die Verdrehsicherungsvertiefungen 28 weggelassen und die Längsrippen 70 an den gleichen Winkelstellungen wie die Vertiefungen 28 in 3D hinzugefügt und so ausgelegt wie in 3E. Es kommen auch hier die Verdrehsicherungsnasen 26 zur Anwendung, die den Übergang zwischen dem rohrförmigen Nietabschnitt 20 und der konusförmigen Auflagefläche 22'' überbrücken.
In der Ausführungsform gemäß 3G werden diese Verdrehsicherungsnasen 26 weggelassen und durch Vertiefungen 28 ersetzt, die in den gleichen radialen Ebenen liegen wie die sich in axialer Richtung erstreckenden Längsrippen 70.
Bei 3H werden die Verdrehsicherungsnasen 26 wieder eingeführt, d.h. zusätzlich zu den Vertiefungen 28 der 3G verwendet, wobei auch hier die Verdrehsicherungsnasen 26 um eine halbe Teilung gegenüber den Vertiefungen 28 angeordnet sind, d.h. jeweils zwischen zwei benachbarten sich in axialer Richtung erstreckenden Längsrippen 70.
Bei der 3I kommt wiederum die Ausbildung gemäß 3A zur Anwendung, nur werden hier zusätzlich Verdrehsicherungsrippen 70 verwendet, die sich in axialer Richtung erstrecken.
Bei der Ausführungsform gemäß 3J werden die Verdrehsicherungsnasen 26' der Ausführung gemäß 3I weggelassen. Sie sind in der 3K durch Verdrehsicherungsvertiefungen 28 ersetzt, die in den gleichen radi alen Ebenen liegen wie die sich in axialer Richtung erstreckenden Längsrippen 70.
Bei der 3L-Ausführung wird dann die Ausführung gemäß 3K mit den Verdrehsicherungsnasen 26' ergänzt.
Die Ausführungsform der 4A bis 4K haben als gemeinsames Merkmal die lokalen Erhebungen 90 am freien Stirnende 59 des rohrförmigen Nietabschnitts 20, genauer gesagt an der gerundeten Ziehfläche 48.
An dieser Stelle sollte auch darauf hingewiesen werden, dass es sich bei den Elementen der 4A bis 4K anstelle von Bolzenelementen um Mutterelemente handeln könnte. Dann wäre im Kopfteil 14 des Elements axial oberhalb des rohrförmigen Nietabschnitts ein Innengewinde vorgesehen (hier nicht gezeigt).
Bei der Ausführung gemäß 4A kommt die Kopfform mit der schmalen konusförmigen ringförmigen Auflagefläche 22 ähnlich der Ausführung der 2F zur Anwendung, nur werden aber die Längsrippen 70 der 2F durch die Erhebungen 90 ersetzt.
Bei der Ausführung gemäß 4B kommen zusätzlich zu den Verdrehsicherungsnasen 26' der 4A auch die Verdrehsicherungsvertiefungen 28 zur Anwendung, die in radialen Ebenen mit den lokalen Erhebungen 90 ausgerichtet und jeweils in der Mitte zwischen zwei benachbarten Verdrehsicherungsnasen 26' angeordnet sind.
Bei der Ausführung gemäß 4C ist die Grundausbildung ähnlich der der 4A, nur werden hier die Verdrehsicherungsnasen 26' weggelassen und die lokalen Erhebungen 90 am freien Stirnende des Nietabschnitts werden gleichzeitig mit sich in axialer Richtung erstreckenden Längsrippen 70 am rohrförmigen Nietabschnitt verwendet, die mit den lokalen Erhebungen in radialen Ebenen ausgerichtet sind.
Bei 4D kommen sowohl die Verdrehsicherungsnasen 26' der 4A als auch die sich axialer Richtung erstreckenden Längsrippen 70 am rohrförmigen Nietabschnitt 20 zur Anwendung.
Bei 4E wird dann die Grundform des Bolzenelements 10' mit einer ausgeprägten konusförmigen Auflagefläche 22'' verwendet, wobei hier Längsrippen 70 und Verdrehsicherungsnasen 26, die den Übergang vom rohrförmigen Nietabschnitt 20 in die konusförmige ringförmige Auflagefläche 22'' überbrücken, zur Anwendung kommen. Auch hier sind die Verdrehsicherungsnasen 26 um eine halbe Teilung gegenüber den lokalen Erhebungen 90 an dem freien Stirnende des Nietabschnitts versetzt angeordnet, während die Längsrippen 70 mit diesen ausgerichtet sind.
Bei 4F wird die gleiche Grundausführung des Bolzenelements wie bei 4E bzw. 2J verwendet, wobei anstelle der Verdrehsicherungsnasen 26 der 4E nur die sich axial erstreckenden Längsrippen 70 am rohrförmigen Nietabschnitt 20 verwendet werden.
Bei der Ausführung gemäß 4G wird die Ausführung gemäß 4E verwendet, jedoch ohne die sich in Längsrichtung erstreckenden Rippen 70.
Bei der Ausführung gemäß 4H wird eine Ausführung ähnlich der 4GF verwendet, jedoch zusätzlich mit Verdrehsicherungsvertiefungen 28 versehen, die die konusförmige Auflagefläche 22'' unterbrechen, wobei die Vertiefungen 28 in den gleichen radialen Ebenen angeordnet sind wie die Erhebungen 90 am freien Stirnende 59 des rohrförmigen Nietabschnitts 20.
Die Ausführungsform gemäß 4I entspricht im Wesentlichen der der 4B, wird jedoch zusätzlich mit sich in axialer Richtung am rohrförmigen Nietabschnitt erstreckenden Längsrippen 70 ergänzt. Die Ausführung gemäß 4J ist ähnlich der der 4K, nur hier kommt die polygonale Grundform des rohrförmigen Nietabschnitts entsprechend der 2N zur Anwendung.
Die genaue Ausbildung der Ausführungsform gemäß 4K geht aus den 4Ki bis 4Kv hervor, sie entspricht im Wesentlichen der Ausführung gemäß 4B, ist aber zusätzlich mit den Längsrippen 70 ergänzt worden, die in den gleichen radialen Ebenen liegen wie die Erhebungen 90 und die Vertiefungen 28.
Die 5A bis 5C zeigen Mutterelemente 10'', die alle gemeinsam sich axial erstreckende Längsrippen 70 am rohrförmigen Nietabschnitt aufweisen. Bei 5A werden diese Längsrippen 70 im Prinzip ohne zusätzliche Verdrehsicherungsmerkmale verwendet, wenn man von der polygonalen Außenform 96 des Kopfteils 18'' des Mutterelements absieht, die bei entsprechender Anbringung am Blechteil, d.h. bei einer Versenkung des Kopfteils innerhalb des Blechteils, ebenfalls für eine gewisse Verdrehsicherung gegenüber dem Blechteil sorgen.
Man sieht hier, dass das Mutterelement eine ausgeprägte konusförmige Fläche 22'' aufweist und dass die dem Kopfteil des Elements zugewandten Enden der Längsrippen 70 auf diese konusförmige Fläche auflaufen und dort zu Ende gehen. Radial außerhalb der ausgeprägten konusförmigen Fläche befinden sich zwei weitere ringförmige und konusförmige Auflage flächen 22''' und 22'''', die aber im Vergleich zur konusförmigen Fläche 22'' relativ schmal sind. Diese Flächen werden in diesem Beispiel der 5A nicht von Verdrehsicherungsmerkmalen unterbrochen.
Dagegen werden bei der Ausführungsform gemäß 5B Vertiefungen 28' bzw. 28'' vorgesehen. Dabei sind die längeren Vertiefungen 28', die in den gleichen radialen Ebenen wie die Längsrippen 70 angeordnet sind und welche zumindest teilweise die Kanten 98 zwischen den Seitenflächen 99 des polygonalen Kopfteils 18'' unterbrechen, so angeordnet, dass sie die zwei schmalen konusförmigen Flächen unterbrechen, sich jedoch nicht in die breite konusförmige Fläche hinein erstrecken.
Die kurzen Vertiefungen 28'', die zwischen den längeren Vertiefungen 28' angeordnet sind und teilweise die Seitenflächen 99 des polygonalen Kopfteils des Elements unterbrechen, unterbrechen ebenfalls die zwei schmalen konusförmigen Auflageflächen 22''', 22'''', jedoch nicht die breite konusförmige Auflagefläche 22''.
Bei der Ausführungsform gemäß 5C werden die sich axial erstreckenden Längsrippen 70 am rohrförmigen Nietabschnitt verlängert entsprechend den Verlängerungen 70' der 2I, so dass die Verlängerungen 70' Erhebungen an der gerundeten Ziehfläche 48 des freien Stirnendes des rohrförmigen Nietabschnitts 20 bilden.
Die 6A bis 6C zeigen wiederum Mutterelemente, jetzt aber mit der Grundausbildung eines ringförmigen Wulstes 80 am freien Stirnende des rohrförmigen Nietabschnitts 20. Die Grundform des Mutterelements entspricht abgesehen von der Ringwulst den Grundformen der 5A–5C-Ausführungen. Konkret weist die Ausführungsform gemäß 6A sich abwechselnde längere und kürzere Verdrehsicherungsvertiefungen 28', 28'' auf, die genauso ausgelegt sind wie die der 5B.
Bei der Ausführung gemäß 6B kommen anstelle der längeren und kürzen Verdrehsicherungsvertiefungen 28', 28'' sich in axiale Richtung erstreckende Längsrippen 70 zur Anwendung, die an ihren dem Kopfteil zugewandten Enden an der breiten konusförmigen Fläche auslaufen und an ihren dem freien Stirnende des rohrförmigen Nietabschnitts zugewandten Enden der ringförmigen Wulst in diesen übergehen, ohne radial über diesen ringförmigen Wulst hinaus zu stehen.
Bei 6C werden die sich in axiale Richtung erstreckenden Längsrippen gemäß 6B zusammen mit den sich abwechselnden längeren und kürzeren Vertiefungen 28', 28'' gemäß 6A verwendet.
Schließlich zeigen 7A bis 7C wiederum Mutterelemente 10'' mit der gleichen Grundform wie die 5A bis 5C bzw. 6A bis 6C, jedoch hier mit dem gemeinsamen Merkmal von diskreten Erhebungen 90 am freien Stirnende des rohrförmigen Nietabschnitts 20, genauer gesagt an der gerundeten Ziehfläche 48 des freien Stirnendes des rohrförmigen Nietabschnitts. Hier wie bei den anderen gezeigten Ausführungsbeispielen haben die diskreten lokalen Erhebungen 90 in Draufsicht eine Kreisform, was aber nicht zwingend erforderlich ist, beispielsweise könnten lang gestreckte ovale Erhebungen oder in Draufsicht sternförmige oder polygonale Erhebungen verwendet werden. Auch könnten anstelle von Erhebungen wie bei den anderen Ausführungsbeispielen auch lokale Vertiefungen vorgesehen werden, die sich dann ähnlich darstellen wie die lokalen Erhebungen, jedoch hohl anstelle von vorstehend ausgebildet werden.
Bei der Ausführung gemäß 7A werden die lokalen Erhebungen in Kombination mit sich abwechselnden längeren und kürzeren Verdrehsicherungsvertiefungen 28', 28'' am Kopfteil des Elements verwendet, die genauso ausgebildet sind wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß 5B bzw. 6A.
Bei der Ausführung gemäß 7B werden dann aber die sich abwechselnden Verdrehsicherungsvertiefungen 28', 28'' nicht vorgesehen, stattdessen kommen sich in axiale Richtung erstreckende Längsrippen 70 am rohrförmigen Nietabschnitt zur Anwendung, die in ihrer Form denen der 5A genau entsprechen.
Schließlich zeigt 7C wie auch die detaillierte Darstellung gemäß 7Ci bis 7Civ ein Ausführungsbeispiel entsprechend der 7B, jedoch in Kombination mit sich abwechselnden Verdrehsicherungsvertiefungen 28', 28'' am Kopfteil des Elements 10''.
Bei allen Ausführungsbeispielen werden Formmerkmale, die Erhebungen darstellen, wie beispielsweise die sich in Längsrichtung erstreckenden Rippen 70, deren Verlängerungen 70' oder die Erhebungen 90, am freien Stirnende des rohrförmigen Nietabschnitts mit sanft gerundeten Konturen vorgesehen, um eine unnötige Verletzung des Blechteils zu vermeiden. Dagegen kann die Ausführungsform mit einer ringförmigen Wulst mit einer relativ scharfkantigen Ausbildung des ringförmigen Wulstes an der radial breitesten Stelle erfolgen, ohne dass hier eine Blechverletzung zu befürchten wäre. Wenn Vertiefungen wie 28, 28' oder 28'' zur Anwendung gelangen, so können diese scharfkantig in die äußere Mantelfläche des jeweiligen Elements übergehen, doch sollten die Grundbereiche der Vertiefungen gerundet sein, obwohl in vielen Fällen das Blechmaterial dort nicht zum Anliegen kommt, weil das Blechmaterial die entsprechenden Vertiefungen nicht vollständig ausfüllt.
Obwohl in allen gezeigten Ausführungsformen stets sechs Formmerkmale wie 70, 90, 26, 26', 28, 28' 28'' gezeigt sind, ist dies zwar vernünftig aber keinesfalls als einschränkend zu betrachten. Stattdessen könnten weniger oder mehrere solche Formmerkmale vorgesehen werden, die üblicherweise aber nicht zwangsläufig gleichmäßig um die mittlere Längsachse herum verteilt werden sollen.
Ferner soll zum Ausdruck gebracht werden, dass die vorliegende Erfindung auch bei anderen Funktionselementen verwendet werden können, die mit einem rohrförmigen Nietabschnitt versehen sind, beispielsweise bei Elementen mit einer Unterkopfausbildung wie das RND-Element der Firma Profil Verbindungstechnik GmbH & Co. KG oder mit einem Nietabschnitt entsprechend dem Rockmutter- oder Rockbolzenelement der gleichen Firma.
Insbesondere könnte das Funktionselement eine ringförmige Anlagefläche mit mindestens einem ringförmigen Bereich aufweisen, der in einer radialen Ebene senkrecht zur mittleren Längsachse des Funktionselements liegt.
Ferner könnte radial innerhalb eines ringförmigen Bereiches der ringförmigen Auflagefläche, der in einer radialen Ebene senkrecht zur mittleren Längsachse liegt, eine ringförmige Nut vorgesehen werden, die sich um den Nietabschnitt herum erstreckt und gegebenenfalls einen Teil der Anlagefläche bildet. Bei dieser Ausführung könnte die ringförmige Nut auf der radial äußeren Seite eine zur mittleren Längsachse schräg gestellte Fläche aufweisen, d.h. die Nut wäre im Querschnitt zumindest in etwa V-förmig.
Auch könnten sich in radialer Richtung erstreckende Verdrehsicherungsrippen in der ringförmigen Nut vorgesehen werden und diese teilweise oder vollständig überbrücken.
Denkbar wäre es auch, dass Aussparungen, die die radiale äußere Seite der ringförmigen Nut und den ringförmigen Bereich der Auflagefläche unterbrechen, zwischen den Verdrehsicherungsrippen vorgesehen sind.
Es könnte ferner ein Funktionselement vorgesehen werden, das sich dadurch kennzeichnet, dass ein die ringförmige Auflagefläche aufweisender Kopfabschnitt vorgesehen ist, dass der Schaftteil des Bolzenelements auf der gleichen Seite des Kopfteils wie die ringförmige Auflagefläche angeordnet ist und von diesen wegsteht, und dass der rohrförmige Nietabschnitt radial innerhalb der ringförmigen Auflagefläche und radial außerhalb des Schaftteils vorgesehen ist.
Es könnte auch ein Mutterelement vorgesehen werden, das sich dadurch auszeichnet, dass ein die ringförmig Auflagefläche aufweisender Kopfabschnitt vorgesehen ist, der in einen rohrförmigen, hohlen, vom Kopfabschnitt auf der Seite der Auflagefläche wegstehenden Schaftteil übergeht, der vom rohrförmigen Nietabschnitt umgeben ist, wobei das freie Stirnende des Schaftteils von der ringförmigen Auflagefläche weiter entfernt ist als das freie Stirnende des Nietabschnitts.
Hier könnte das freie Stirnende des Schaftteils zum Durchstanzen eines Blechteils ausgelegt sein.
Bei einem solchen Element könnte ein Gewinde im Kopfabschnitt sowie im dem Kopfabschnitt benachbarten Bereich des Schaftteils vorgesehen werden.
Wen eine konusförmige Anlagefläche vorgesehen ist, so könnte das Element entsprechend der EP-Anmeldung 02730181.1 oder der WO 03/089187 ausgelegt und angebracht werden.
Bei allen Ausführungsformen können als Beispiel für den Werkstoff des Profils und der daraus hergestellten Funktionselemente alle Materialien genannt werden, die im Rahmen der Kaltverformung die Festigungswerte der Klasse 8 gemäß ISO-Standard oder höher erreichen, beispielsweise eine 35B2-Legierung gemäß DIN 1654. Die so gebildeten Befestigungselemente eignen sich u.a. für alle handelsüblichen Stahlwerkstoffe für ziehfähige Blechteile wie auch für Aluminium oder dessen Legierungen. Auch können Aluminiumlegierungen, insbesondere solche mit hoher Festigkeit, für das Profil bzw. die Funktionselemente benutzt werden, z.B. AlMg5. Auch kommen Profile bzw. Funktionselemente aus höherfesten Magnesiumlegierungen wie beispielsweise AM50 in Frage.

Claims

Funktionselement (10'; 10'') mit einem Funktionsabschnitt (16, 17; 17'), einem im Allgemeinen rohrförmigen Nietabschnitt und einer ringförmigen Blechauflagefläche (22; 22'; 22''; 22'', 22''', 22'''') dadurch gekennzeichnet, dass Formmerkmale (70; 70, 70'; 80; 80, 70; 90; 90, 70) insbesondere zur Mitnahme des Blechteils (14) bei der Ausbildung des Nietbördels am Nietabschnitt (20) vorgesehen sind, insbesondere am freien Stirnende (59) des Nietabschnitts und/oder an der radial äußeren Seite des Nietabschnitts (20), mindestens im Bereich benachbart zum freien Stirnende (59) des Nietabschnitts (20).
Funktionselement nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch mindestens eines der nachfolgenden Merkmale: a) sich axial am Nietabschnitt erstreckende Rippen (70; 70, 70'), die sich mindestens von einem der Anlagefläche (22; 22'; 22''; 22'', 22''', 22'''') benachbarten Bereich bis mindestens kurz vor dem freien Stirnende (59) des Nietabschnitts (20) erstrecken, b) einem am freien Stirnende (59) des Nietabschnitts (20) vorgesehenen, radial nach außen über die äußere zylindrische Fläche des rohrförmigen Nietabschnitts (20) herausragenden Wulst (80) und c) lokale Erhebungen (70'; 90) und/oder Vertiefungen am freien Stirnende (59) des Nietabschnitts (20), die vorzugsweise radial außerhalb einer im Allgemeinen konusförmigen oder gerundeten inneren Fläche (50) des freien Stirnendes vorgesehen sind.
Funktionselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein selbststanzendes Element (10'; 10'') handelt, d.h. dass das freie Stirnende (59) des Nietabschnitts (20) zum Durchstanzen eines Blechteils ausgelegt ist.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Stirnende (59) des Nietabschnitts (20) auf der radial inneren Seite eine sich in Richtung von der ringförmigen Anlagefläche weg divergierende Ringfläche (50), beispielsweise in Form einer konusförmigen Schneidfläche, und auf der radial äußeren Seite eine gerundete Ziehfläche (48) aufweist.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Merkmale a) und b) vorgesehen sind und die sich axial am Nietabschnitt (20) erstreckenden Rippen (70) sich bis zum Wulst (80) erstrecken.
Funktionselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (70) radial nicht weiter vorstehen als der Wulst (80) und vorzugsweise, dass die axialen Scheitellinien der Rippen an einem Kreis mit dem gleichen Durchmesser liegen wie die maximale radiale Abmessung des Wulstes (80).
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Merkmale a) und c) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (70', 90) und/oder Vertiefungen am freien Stirnende (59) des Nietabschnitts (20) mit den sich axial erstreckenden Rippen (70) fluchten, d.h. jeweils in der gleichen axialen Ebene liegen.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7 bei dem die Merkmale a) und c) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (70') an dem freien Stirnende (59) des Nietabschnitts (20) durch die stirnseitigen Enden der sich radial erstreckenden Rippen (70) gebildet sind, die am freien Stirnende (59) auslaufen.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8 mit dem Merkmal a) dadurch gekennzeichnet, dass die sich radial erstreckenden Rippen (70) an ihren der ringförmigen Anlagefläche (22'') benachbarten Enden an der ringförmigen Anlagefläche (22'') einen radial nach außen weisenden Abschnitt aufweisen.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (70) gemäß Merkmal a) im Querschnitt eine gerundete Form aufweisen und beispielsweise bezogen auf die zylindrische Mantelfläche des Nietabschnitts (20) eine zumindest im Wesentlichen halbkreisförmige Gestalt aufweisen.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Realisierung des Merkmals c) die lokalen Erhebungen (90) in Draufsicht zumindest in etwa kreisförmig sind.
Funktionselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (90) konvexer Form sind.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die sich axial erstreckenden Rippen (70) gemäß Merkmal a) und/oder die Erhebungen (70'; 90) bzw. Vertiefungen gemäß Merkmal c) um die mittlere Längsachse (24) des Funktionselements (10'; 10'') gleichmäßig verteilt sind.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der Rippen (70) und/oder der Erhebungen (70'; 90) bzw. Vertiefungen zwischen 3 und 24, vorzugsweise zwischen 4 und 12 und insbesondere bei 6 liegt.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verdrehsicherungsnasen (26) sich im Bereich des Übergangs vom Nietabschnitt (20) in die ringförmige Anlagefläche (22, 22'; 22'') befinden und in Seitenansicht eine zumindest im Wesentlichen dreieckige Form aufweisen.
Funktionselement nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Richtung der Längsachse (24) des Funktionselements gesehen die Verdrehsicherungsnasen (26) jeweils mittig zwischen zwei benachbarten Rippen (70) und/oder Erhebungen (70'; 90) bzw. Vertiefungen angeordnet sind.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Aussparungen (28), insbesondere in Draufsicht etwa halbkreisförmige Aussparungen in einem Kopfteil (18; 18'; 18'') bzw. Flanschbereich des Funktionselements (10'; 10'') vorgesehen sind, mindestens teilweise radial in die ringförmige Anlagefläche (22; 22'; 22''; 22'', 22''', 22'''') hineinragen, in der Richtung radial nach außen offen sind und ihre größten Querabmessungen an der radial äußeren Fläche des Kopfteils (18; 18'; 18'') aufweisen.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Anlagefläche (22; 22'; 22''; 22'', 22''', 22''''), abgesehen von etwaigen Verdrehsicherungsnasen (26; 26'; 28; 28, 28', 28'') und/oder Aussparungen, eine konusförmige Fläche ist.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Anlagefläche mindestens einen ringförmigen Bereich aufweist, der an einer radialen Ebene senkrecht zur mittleren Längsachse (24) des Funktionselements liegt.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass radial innerhalb eines ringförmigen Bereiches der ringförmigen Auflagefläche, der in einer radialen Ebene senkrecht zur mittleren Längsachse liegt, eine ringförmige Nut vorgesehen ist, die sich um den Nietabschnitt (20) herum erstreckt und gegebenenfalls einen Teil der Anlagefläche bildet.
Funktionselement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Nut auf der radial äußeren Seite eine zur mittleren Längsachse schräg gestellte Fläche aufweist, d.h. die Nut im Querschnitt zumindest in etwa V-förmig ist.
Funktionselement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass sich in radialer Richtung erstreckende Verdrehsicherungsrippen in der ringförmigen Nut vorgesehen sind und diese teilweise oder vollständig überbrücken.
Funktionselement nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass Aussparungen, die die radiale äußere Seite der ringförmigen Nut und den ringförmigen Bereich der Auflagefläche unterbrechen, zwischen den Verdrehsicherungsrippen vorgesehen sind.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formmerkmale am rohrförmigen Nietabschnitt (20) durch eine Rändelung bzw. Kreuzrändelung gebildet sind.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Bolzenelement (10') mit einem Schaftteil (16) handelt.
Funktionselement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kopfteil (18; 18') vorgesehen ist, wobei der rohrförmige Nietabschnitt (20) auf der einen Seite des Kopfteils (18; 18') und der Schaftteil (16) auf der anderen Seite des Kopfteils (18; 18') vorgesehen sind und die ringförmige Auflagefläche (22; 22'; 22'') auf der dem Nietabschnitt (20) zugewandten Seite des Bolzenelements (10') vorgesehen ist.
Funktionselement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein die ringförmige Auflagefläche aufweisender Kopfabschnitt vorgesehen ist, dass der Schaftteil des Bolzenelements auf der gleichen Seite des Kopfteils wie die ringförmige Auflagefläche angeordnet ist und von diesen wegsteht, und dass der rohrförmige Nietabschnitt (20) radial innerhalb der ringförmigen Auflagefläche und radial außerhalb des Schaftteils vorgesehen ist.
Funktionselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Mutterelement (10'') handelt.
Funktionselement nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein die ringförmig Auflagefläche aufweisender Kopfabschnitt vorgesehen ist, der in einen rohrförmigen, hohlen, vom Kopfabschnitt auf der Seite der Auflagefläche wegstehenden Schaftteil übergeht, der vom rohrförmigen Nietabschnitt (20) umgeben ist, wobei das freie Stirnende (59) des Schaftteils von der ringförmigen Auflagefläche weiter entfernt ist als das freie Stirnende (59) des Nietabschnitts (20).
Funktionselement nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Stirnende (59) des Schaftteils zum Durchstanzen eines Blechteils ausgelegt ist.
Funktionselement nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewinde im Kopfabschnitt sowie im dem Kopfabschnitt benachbarten Bereich des Schaftteils vorgesehen ist.
Zusammenbauteil bestehend auf einem Funktionselement (10'; 10'') nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem eine Öffnung (54) aufweisenden Blechteil (14), dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmig Blechauflagefläche (22; 22'; 22''; 22'', 22''', 22'''') auf einer Seite des Blechteils (14) an diesem anliegt, dass der Nietabschnitt (20) sich durch die Öffnung (54) im Blechteil hindurch erstreckt, dass der Randbereich der Öffnung des Blechteils (14) über sich selbst zurückgefaltet ist und dass der zurück gefaltete Abschnitt (58') des Randbereichs des Blechteils vollständig vom umgebördelten Bereich des Nietabschnitts (20) abgedeckt ist.
Zusammenbauteil nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass bei Realisierung des Merkmals a) die Rippen (70) sich im Randbereich der Öffnung (54) des Blechteils (14) abbilden.
Zusammenbauteil nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, dass bei Realisierung des Merkmals b) der Wulst (80) den zurück gefalteten Abschnitt (58') des Randbereichs an seiner radial äußeren Begrenzung umfasst.
Zusammenbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass bei Realisierung des Merkmals c) die Erhebungen (70'; 90) bzw. Vertiefungen sich im zurück gefalteten Abschnitt (58') des Randbereichs der Öffnung (54) abbilden.
Verfahren zum Anbringen eines Funktionselements (10'; 10'') mit einem rohrförmigen Nietabschnitt (20), insbesondere eines Funktionselements nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 31 an einem Blechteil (14), bei dem der Nietabschnitt (20) durch eine Öff nung (54) im Blechteil (14) innerhalb eines Kragenbereichs des Blechteils hindurchgeführt wird und mittels einer Matrize (12) mit einer in Draufsicht kreisförmigen, im Allgemeinen gerundeten Rollfläche (36) zu einem im Querschnitt in etwa U-förmigen Nietbördel umgerollt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Formmerkmale (70; 70, 70'; 80; 80, 70; 90; 90, 70) am Nietabschnitt (20) vorgesehen sind, die bei der Rollbewegung das Blechteil (14) mitnehmen.
Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Formmerkmalen um folgende Merkmale handelt: a) sich axial am Nietabschnitt (20) erstreckende Rippen (70; 70 70'), die sich mindestens von einem der Anlagefläche (22; 22'; 22''; 22'', 22''', 22'''') benachbarten Bereich bis mindestens kurz vor dem freien Stirnende (59) des Nietabschnitts (20) erstrecken und/oder b) einen am freien Stirnende (59) des Nietabschnitts (20) vorgesehenen, radial nach außen über die äußere zylindrische Fläche des ringförmigen Nietabschnitts (20) herausragenden Wulst (80) und/oder c) lokale Erhebungen (70'; 90) und/oder Vertiefungen am freien Stirnende (59) des Nietabschnitts (20), die vorzugsweise radial außerhalb einer im Allgemeinen konusförmigen oder gerundeten inneren Fläche (50) des freien Stirnendes vorgesehen sind.