DE102007011770A1

DE102007011770A1 - Rivet, to fasten overlapping components, has a hollow shaft with an inner shoulder at the end to be expended by a tool into a spread head

Info

Publication number: DE102007011770A1
Application number: DE102007011770A
Authority: DE
Inventors: René LENZ; Marcus Forche; Jan Hoffmann; Christian Courth; Axel Nieder-Vahrenholz; Harald Dr. Biller; Jochen Klein; Fabian Wey
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2006-09-23
Filing date: 2007-03-10
Publication date: 2008-04-03

Abstract

The rivet (3), to fasten together two overlapping components (1,2), has a hollow shaft (7) extending from the die head(5) which can expand laterally and longitudinally. The end of the shaft, away from the die head, has an inner shoulder (6) to support a tool (10) exerting pull and lateral forces. The inner shoulder defines an opening (9) of a smaller diameter to be expanded by the tool into a spread head (8). The tool can be removed through the expanded opening.

Description

Die Erfindung betrifft ein Niet sowie Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile mittels Niet nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a rivet and method for connecting at least two components by means of rivet according to the preamble of patent claim 1.

Aus DE 296 22 477 U1 ist bereits ein derartiges Niet bekannt, das an einem Setzkopf einen Hülsenschaft aufweist, in den ein Bolzen dauerhaft eingesetzt ist. Zur Abdichtung des Bolzens im Hülsenschaft ist zwischen den beiden Teilen eine ringförmige Dichtung vorgesehen, die entweder ein Bestandteil des Bolzens oder des Setzkopfes ist.Out DE 296 22 477 U1 Such a rivet is already known, which has a sleeve shaft on a setting head into which a bolt is permanently inserted. To seal the bolt in the sleeve shaft an annular seal is provided between the two parts, which is either a part of the bolt or the setting head.

Da der Bolzen ausschließlich Spreizkräfte innerhalb des Hülsenschafts zu erzeugen vermag, ist eine feste, flüssigkeitsdichte Nietverbindung im Bereich des Setzkopfes nicht sichergestellt. Überdies ist die Verwendung der vorgestellten Nietverbindung unter anderem infolge des dauerhaften Verbleibens des Bolzens im Hülsenschaft auf wenige Verwendungsfälle beschränkt.There the bolt exclusively spreading forces inside the sleeve shaft is able to produce, is a solid, liquid-tight riveted joint not ensured in the area of the setting head. Moreover, the use is the presented rivet connection among other things as a result of permanent Remaining of the bolt in the sleeve shaft on a few use cases limited.

Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Niet der angegebenen Art sowie ein Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile mittels des angegebenen Niets vorzuschlagen, welches die vorgenannten Nachteile nicht auf weist.Therefore It is the object of the present invention, a rivet of the specified Art and a method for connecting at least two components to propose by means of the specified rivet, which is the aforementioned Disadvantages not on points.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für einen Niet der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.These Task is according to the invention for a Rivet of the type specified with the characterizing features of the claim 1 solved.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im Folgenden aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand mehrerer Zeichnungen hervor.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the description an embodiment based on several drawings.

Es zeigen:It demonstrate:

1 einen Längsschnitt durch ein in die Löcher mehrerer, miteinander zu verbindenden Bauteile eingesetztes Niet, 1 a longitudinal section through a rivet inserted into the holes of several, to be interconnected components,

2 die Gegenstände nach 1 ergänzt um ein in den Hohlschaft des Niets eingeführtes Werkzeug, 2 the objects after 1 supplemented by a tool inserted in the hollow shaft of the rivet,

3 den durch das Werkzeug in Längs- und Querrichtung gedehnten Hohlschaft, 3 the hollow shaft stretched longitudinally and transversely by the tool,

4 die fertig gestellte Nietverbindung funktionell erweitert um die Aufnahme eines in den Hohlschaft eingepressten Blendenkörpers. 4 the finished rivet connection functionally extended by the inclusion of a pressed into the hollow shaft visor body.

Die 1 zeigt ein im Längsschnitt abgebildetes Niet 3 mit einem ringscheibenförmigen Setzkopf 5 und einem am Setzkopf 5 angeformten Hohlschaft 7 zum Verbinden von mehreren überlappenden Bauteilen 1, 2, 4, wozu die Bauteile 1, 2, 4 mit Löchern 13 versehen sind, durch die sich der Hohlschaft 7 erstreckt. Die Erfindung sieht vor, dass der Hohlschaft 7 in Längs- und Querrichtung dehnbar ausgeführt ist, wozu an dem vom Setzkopf 5 abgewandten Ende des Hohlschafts 7 eine Innenschulter 6 vorgesehen ist, an der ein Werkzeug 10 anlegbar ist. An der Innenschulter 6 des Hohlschafts 7 schließt sich eine Öffnung 9 an, die einen gegenüber dem Innendurchmesser des Hohlschafts 7 kleineren Durchmesser aufweist, der durch das Werkzeug 10 zur Bildung eines Spreizkopfes 8 plastisch aufweitbar ist.The 1 shows a rivet shown in longitudinal section 3 with an annular disc-shaped setting head 5 and one at the set head 5 molded hollow shaft 7 for connecting several overlapping components 1 . 2 . 4 what the components are for 1 . 2 . 4 with holes 13 are provided, through which the hollow shaft 7 extends. The invention provides that the hollow shaft 7 Is designed to be stretchable in the longitudinal and transverse directions, including on the setting head 5 opposite end of the hollow shaft 7 an inner shoulder 6 is provided, on which a tool 10 can be applied. At the inner shoulder 6 of the hollow shaft 7 closes an opening 9 on, one opposite to the inner diameter of the hollow shaft 7 smaller diameter, by the tool 10 to form a spreading head 8th is plastically expandable.

Aus 2 ist das innerhalb des Hohlschafts 7 zunächst Zugkräfte F erzeugende Werkzeug 10 ersichtlich, das sich auf der Innenschulter 6 abstützt. Das Werkzeug 10 ist durch einen Dorn gebildet, dessen Kegelspitze 11 abbildungsgemäß zur Längsdehnung und Aufweitung des Hohlschafts 7 an der Innenschulter 6 anliegt. Durch das Ausüben einer in Richtung der Innenschulter 6 wirksamen Axialkraft F definierter Größe auf das Werkzeug 10, wird zunächst die gewünschte Längsdehnung zur Erzeugung einer permanenten Vorspannkraft Fv am Hohlschaft 7 bewirkt. Die Längsdehnung des Hohlschafts 7 ist durch entsprechende Dehnungspfeile graphisch verdeutlicht.Out 2 is that within the hollow shaft 7 first tensile forces F generating tool 10 It can be seen on the inner shoulder 6 supported. The tool 10 is formed by a thorn whose cone top 11 according to the illustration for longitudinal expansion and expansion of the hollow shaft 7 on the inner shoulder 6 is applied. By exercising one in the direction of the inner shoulder 6 effective axial force F defined size on the tool 10 , First, the desired longitudinal strain to produce a permanent biasing force Fv on the hollow shaft 7 causes. The longitudinal expansion of the hollow shaft 7 is illustrated graphically by appropriate expansion arrows.

Die 3 verdeutlicht die infolge einer Steigerung der Axialkraft F hervorgerufene plastische Aufweitung des Hohlschafts 7 durch radial nach außen gerichtete Spreizkräfte Fs (siehe Pfeile), wobei es durch die Aufweitung des Hohlschafts 7 an seinem Endbereich zur Ausbildung eines Spreizkopfs 8 kommt. Zur plastischen Aufweitung des Hohlschafts 7 ragt die Kegelspitze 11 die Öffnung 9 stetig erweiternd am unteren Endabschnitt des Hohlschafts 7 hervor, bis schließlich nach der Herstellung des Spreizkopfes 8 durch ein vollständiges Hindurchdrücken des Werkzeugs 10 durch die Öffnung 9 die Werkzeugentnahme erfolgt.The 3 illustrates the caused by an increase in the axial force F plastic expansion of the hollow shaft 7 by radially outward spreading forces Fs (see arrows), where it is due to the expansion of the hollow shaft 7 at its end to form a spreading head 8th comes. For plastic expansion of the hollow shaft 7 sticks out the cone top 11 the opening 9 steadily widening at the lower end portion of the hollow shaft 7 until finally after the production of the spreading head 8th by completely pressing the tool 10 through the opening 9 the tool removal takes place.

Die 4 zeigt schließlich die Nietverbindung im fertig gestellten Zustand, wonach infolge der permanent wirksamen axialen Vorspannkraft am Hohlschaft 7 diametral gerichtete Klemmkräfte am Setz- und Spreizkopf 5, 8, wirken, die durch entsprechende Richtungspfeile verdeutlicht sind. Zum Verbinden der Bauteile 1, 2, 4 mittels des vorgestellten Niets sind somit lediglich die aus den 1–3 ersichtlichen Verfahrensschritte zu beachten:

1. Einsetzen des Hohlschafts 7 in die sich überdecken den Löcher 13 der zu verbindenden Bauteile 1, 2, 4,
2. Einführen des Werkzeugs 10 aus Richtung des Setzkopfes 5 in den Hohlschaft 7, bis die Kegelspitze 11 des Werkzeugs 10 an der Innenschulter 6 des Hohlschafts 7 anliegt,
3. Ausüben einer in Richtung der Innenschulter 6 hinreichend wirksamen Axialkraft F auf das Werkzeug 10 zur Längsdehnung und Erzeugung einer permanenten Vorspannkraft Fv am Hohlschaft 7,
4. Steigern der auf die Innenschulter 6 einwirkenden Axialkraft F bis zur plastischen Aufweitung des Hohlschafts 7 zur Ausbildung des Spreizkopfs 8,
5. Vollständiges Hindurchdrücken des Werkzeugs 10 durch die Öffnung 9 zwecks Werkzeugentnahme.

The 4 finally shows the rivet connection in the finished state, after which due to the permanently effective axial biasing force on the hollow shaft 7 diametrically directed clamping forces on the setting and spreading head 5 . 8th , act, which are illustrated by appropriate directional arrows. For connecting the components 1 . 2 . 4 By means of the presented rivet are thus only from the 1 - 3 to observe the following procedural steps:

1. Inserting the hollow shaft 7 in which cover the holes 13 the components to be connected 1 . 2 . 4 .
2. Insert the tool 10 from the direction of the setting head 5 in the hollow shaft 7 until the cone top 11 of the tool 10 on the inner shoulder 6 of the hollow shaft 7 is applied,
3. Exercise one in the direction of the inner shoulder 6 sufficiently effective axial force F on the movement stuff 10 for longitudinal expansion and generation of a permanent biasing force Fv on the hollow shaft 7 .
4. Increase the on the inner shoulder 6 acting axial force F to the plastic expansion of the hollow shaft 7 for the formation of the spreading head 8th .
5. Pressing the tool completely 10 through the opening 9 for tool removal.

Die anhand den 1–4 dargestellte Nietverbindung eignet sich bevorzugt zur Verwendung in einem hydraulischen Regelventil, um eine möglichst einfache, kompakte Ausbildung druckmittelführenden als auch druckmittelsteuernden Elementen zu ermöglichen.The basis of the 1 - 4 illustrated rivet connection is preferably suitable for use in a hydraulic control valve to allow the simplest possible, compact training pressure-carrying and pressure-medium-controlling elements.

Als druckmittelführendes Element der Nietverbindung übernimmt daher der Hohlschaft 7 die Funktion eines Druckmittelkanals 14, in den zur kalibrierten Hindurchführung von Druckmittel ein kappenförmiger, vorzugsweise als Dünnblechteil ausgeführter Blendenkörper 12 eingepresst ist.As the pressure-carrying element of the rivet connection therefore assumes the hollow shaft 7 the function of a pressure medium channel 14 , in the calibrated passage of pressure medium, a cap-shaped, preferably designed as a thin sheet metal diaphragm body 12 is pressed.

Als druckmittelsteuerndes Element der Nietverbindung ist das erste Bauteil 1 als ein in Stapelbauweise aus mehreren Ventilscheiben bestehendes Ventilschließglied ausgeführt, während das zweite Bauteil 2 konsequent als ein mit dem Ventilschließglied zusammenwirkender Ventilsitzkörper ausgebildet ist, der ortsfest im teilweise dargestellten Stoßdämpferregelventil integriert ist. Zusätzlich befindet sich zwischen dem Setzkopf 5 und dem Ventilschließglied ein weiteres Bauteil 4, das als Zwischenstück die Funktionsfähigkeit der Ventilscheiben dauerhaft begünstigt. In vorliegendem Anwendungsfall stellt der im Hohlschaft 7 integrierte Blendenkörper 12 eine kalibrierte Druckmittelverbindung zwischen dem unterhalb den Ventilscheiben angeordneten Druckmittelzulaufraum und einem oberhalb der Ventilscheiben angeordneten Steuerdruckraum her, der durch ein elektromagnetisch betätigbares Vorsteuerventil begrenzt ist.As the pressure-medium-controlling element of the riveted joint is the first component 1 designed as a stacked construction consisting of a plurality of valve disks existing valve closing member, while the second component 2 is consistently designed as a cooperating with the valve closing member valve seat body, which is stationary in the shock absorber control valve partially shown integrated. In addition, located between the setting head 5 and the valve closure member another component 4 , which permanently promotes the functioning of the valve discs as an intermediate piece. In the present application, the in the hollow shaft 7 integrated visor body 12 a calibrated pressure medium connection between the arranged below the valve disc pressure medium inlet space and a valve discs arranged above the control pressure chamber ago, which is limited by an electromagnetically actuated pilot valve.

Prinzipiell gilt für die Funktionsweise des in 4 teilweise abgebildeten Regelventils, dass das Ventilschließglied (Bauteil 1) in der abgebildeten geschlossenen Stellung am Ventilsitzkörper (Bauteil 2) verharrt, solange die hydraulischen Drücke beiderseits der Ventilscheiben weitgehend konstant sind. Sinkt der in Schließrichtung auf die Ventilscheiben wirkende hydraulische Druck durch entsprechende Betätigung eines Vorsteuerventils ab, so heben die Ventilscheiben (Bauteil 1) vom Ventilsitzkörper (Bauteil 2) ab und ermöglichen eine geregelte Verbindung zwischen einem Ventileinlass und einem Ventilauslass.In principle applies to the functioning of the in 4 partially illustrated control valve that the valve closing member (component 1 ) in the illustrated closed position on the valve seat body (component 2 ) remains, as long as the hydraulic pressures on both sides of the valve discs are substantially constant. If the hydraulic pressure acting on the valve disks in the closing direction decreases as a result of corresponding actuation of a pilot valve, the valve disks (component 1 ) from the valve seat body (component 2 ) and allow a regulated connection between a valve inlet and a valve outlet.

Zusammenfassend lässt sich somit mittels einer als Zugvernietung ausgeführten Nietverbindung im dargelegten Verwendungsfall auf besonders geschickte Weise eine dauerhafte Vorspannung der Bauteile 1, 2, 4 erreichen, um eine dauerhafte Dichtwirkung der zwischen dem Setz- und Spreizkopf 5, 8 angeordneten Bauteile zu gewährleisten. Unerwünschte Leckageströme entlang der Nietaußenkontur sind somit vermieden. Wie anhand der 3 ersichtlich ist, kommt es ab einem bestimmten Schwellenwert der Kraft F zu einer plastischen Aufweitung des unterhalb des zweiten Bauteils 2 hervorstehenden Abschnitts am Hohlschaft 7, wobei während dieses Aufweitungsprozesses der Hohlschaft 7 weiterhin starken Längsdehnungen ausgesetzt ist, welche die Dichtwirkung zwischen den gestapelten Bauteilen 1, 2, 4 und Niet 3 verbessern. Gleichzeitig entsteht durch die Aufweitung und Ausbildung des Spreizkopfs 8 ein Hinterschnitt 14 im Übergang zwischen Spreizkopf 8 und Hohlschaft 7, der zur dauerhaft sicheren Nietverbindung der Bauteile 1, 2, 4 beiträgt.In summary, therefore, by means of a riveted joint designed as a tensile riveting in the case of use set out in a particularly skillful way, a permanent bias of the components 1 . 2 . 4 achieve a permanent sealing effect between the setting and spreading head 5 . 8th to ensure arranged components. Unwanted leakage currents along the Nietaußenkontur are thus avoided. As based on the 3 can be seen, it comes from a certain threshold value of the force F to a plastic expansion of the below the second component 2 protruding portion of the hollow shaft 7 wherein during this expansion process the hollow shaft 7 continues to be exposed to strong longitudinal expansion, which the sealing effect between the stacked components 1 . 2 . 4 and rivet 3 improve. At the same time arises due to the expansion and formation of the expansion head 8th an undercut 14 in the transition between spreading head 8th and hollow shaft 7 , the permanently secure rivet connection of the components 1 . 2 . 4 contributes.

11: Bauteilcomponent
22: Bauteilcomponent
33: Nietrivet
44: Bauteilcomponent
55: Setzkopfsetting head
66: Innenschulterinner shoulder
77: Hohlschafthollow shaft
88th: Spreizkopfexpanding head
99: Öffnungopening
1010: WerkzeugTool
1111: Kegelspitzeapex
1212: Blendenkörpervisor body
1313: Lochhole
1414: Hinterschnittundercut

Claims

Rivet with a setting head and a hollow shaft formed on the setting head for connecting at least two overlapping components, to which the components are provided with holes through which the hollow shaft extends, characterized in that the hollow shaft ( 7 ) is designed to be stretchable in the longitudinal and transverse directions, to which at the from the setting head ( 5 ) facing away from the end of the hollow shaft ( 7 ) an inner shoulder ( 6 ) is provided at the one within the hollow shaft ( 7 ) Tensile and shear forces generating tool ( 10 ) can be applied.

Rivet according to claim 1, characterized in that a at the inner shoulder ( 6 ) of the hollow shaft ( 7 ) subsequent opening ( 9 ) one opposite the inner diameter of the hollow shaft ( 7 ) smaller diameter, which by the tool ( 10 ) to form a spreading head ( 8th ) is plastically expandable.

Rivet according to claim 1 and 2, characterized gekenn draws that the tool ( 10 ) after the production of the spreading head ( 8th ) through the opening ( 9 ) is removable.

Rivet according to one of the preceding claims, characterized in that the tool ( 10 ) is formed by a mandrel whose cone point ( 11 ) for longitudinal expansion and expansion of the hollow shaft ( 7 ) can be applied.

Rivet according to one of the preceding claims, characterized in that the hollow shaft ( 7 ) is designed as a pressure medium channel, wherein the calibrated Hin performing pressure medium in the hollow shaft ( 7 ) an aperture body ( 12 ) is used.

Rivet according to claim 1, characterized in that the first component ( 1 ) by a disk-shaped valve closing member and the second component ( 2 ) is formed by a cooperating with the valve closing member valve seat body, which is stationary in a control valve, preferably integrated in a shock absorber control valve.

Method for connecting two components by means of rivet according to one of the preceding claims 1-6, characterized by the following method steps: - inserting the hollow shaft ( 7 ) into which the overlapping holes ( 13 . 14 ) of the overlapped components ( 1 . 2 . 4 ), - inserting the tool ( 10 ) in the hollow shaft ( 7 ) until the cone top ( 11 ) of the tool ( 10 ) on the inner shoulder ( 6 ), - exerting one towards the inner shoulder ( 6 ) effective axial force (F) on the tool ( 10 ) for longitudinal expansion and generation of a permanent biasing force (Fv) on the hollow shaft ( 7 ), - increase the on the inner shoulder ( 6 ) acting axial force (F) to the plastic expansion of the hollow shaft ( 7 ) for the formation of the spreading head ( 8th ), - pushing the tool ( 10 ) through the opening ( 9 ) for tool removal.