DE102008011344A1

DE102008011344A1 - Method for fastening a component and fastening element for carrying out the method

Info

Publication number: DE102008011344A1
Application number: DE200810011344
Authority: DE
Inventors: Reinhold Opper; Michael Krengel; Jochen Hain
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2009-09-03
Also published as: EP2245321A1; WO2009108787A1; JP2011514491A

Abstract

Bei dem Verfahren wird wenigstens ein Bauteil (14) an einem Grundbauteil (12) mit Hilfe eines Befestigungselements (1) befestigt, das eine Hülse (2) mit einem Befestigungsende und einen in der Hülse angeordneten Zugdorn aufweist, durch den die Hülse (2) zur Vergrößerung ihres Durchmessers plastisch verformbar ist, wobei das Befestigungselement (1) mit seinem Befestigungsende an dem Grundbauteil (12) befestigt wird, das Bauteil (14) gegenüber dem Grundbauteil (12) und dem Befestigungselement (1) in einer vorbestimmten Lage ausgerichtet wird, wobei sich das Befestigungselement (1) durch eine Öffnung (15) in dem Bauteil (14) erstreckt, mit Hilfe des Zugdorns der Durchmesser der Hülse (2) in einem Bereich zwischen dem Bauteil (14) und dem Grundbauteil (12) vergrößert und eine Sitzfläche (18) an der Unterseite (17) des Bauteils (14) gebildet wird, auf der Oberseite (19) des Bauteils (14) ein Gegenkopf (20) angestaucht und anschließend der Zugdorn zumindest teilweise entfernt wird.In the method, at least one component (14) is fastened to a base component (12) by means of a fastening element (1) which has a sleeve (2) with a fastening end and a mandrel arranged in the sleeve, through which the sleeve (2) is plastically deformable to increase its diameter, wherein the fastening element (1) is fixed with its attachment end to the base member (12), the component (14) relative to the base member (12) and the fastener (1) is aligned in a predetermined position, wherein the fastening element (1) extends through an opening (15) in the component (14), with the aid of the mandrel, the diameter of the sleeve (2) in an area between the component (14) and the base member (12) increases and a Seat (18) on the underside (17) of the component (14) is formed on the top (19) of the component (14) a counter-head (20) upset and then the mandrel at least partially removed we d.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befestigen wenigstens eines Bauteils an einem Grundbauteil mit Hilfe eines sich durch eine Öffnung in dem Bauteil erstreckenden Befestigungselements, wobei das Befestigungselement mit einem Befestigungsende an dem Grundbauteil befestigt wird und anschließend plastisch verformt wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Befestigungselement zur Durchführung des genannten Verfahrens.The The invention relates to a method for attaching at least one Component on a basic component with the help of a through an opening in the component extending fastener, wherein the fastener is fastened with a fixing end to the base member and is then plastically deformed. The invention further relates a fastener for performing said Process.

Ein Verfahren der angegebenen Art ist aus DE 10 2005 006 253 B4 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird ein T-förmiger Bolzen durch eine Bohrung in dem zu befestigenden Bauteil hindurchgesteckt und dann mit seiner Stirnfläche auf der Oberfläche des Grundbauteils elektrisch aufgeschweißt. Anschließend wird der Schaft des Bolzens, der an seinem freien Ende einen Kopf aufweist, durch einen nach dem Aufschweißen der Stirnfläche erzeugten zweiten elektrischen Impuls erhitzt und gleichzeitig gestaucht, bis die Unterseite des Kopfes auf der Oberfläche des Bauteils aufliegt. Der Schaft des Bolzens kann hierbei so weit gestaucht werden, dass er bereichsweise in Umfangsrichtung die Bohrung des Bauteils vollständig ausfüllt. Dieses bekannte Verfahren eignet sich nur für Anwendungen, bei denen das Bauteil beim Fügen fest an das Grundbauteil angedrückt werden kann. Es hat weiterhin den Nachteil, dass das Bauteil vor dem Anschweißen des Bolzens auf dem Grundbauteil angeordnet werden muss und das Anschweißen des Bolzens in Gegenwart beider Bauteile erfolgt. Dies schränkt das Schweißverfahren und auch die Werkstoffwahl des Bauteils erheblich ein. Weiterhin ist von Nachteil, dass das Grundbauteil mit der zum Stauchen des Bolzens erforderlichen Kraft belastet wird und unter Umständen auf der der Fügeseite abgekehrten Seite zusätzlich abgestützt werden muss.A method of the type specified is out DE 10 2005 006 253 B4 known. In this known method, a T-shaped bolt is inserted through a hole in the component to be fastened and then electrically welded with its end face on the surface of the base member. Subsequently, the shaft of the bolt, which has a head at its free end, is heated by a generated after welding the end face second electrical pulse and simultaneously compressed until the bottom of the head rests on the surface of the component. The shank of the bolt can in this case be compressed so far that it partially completely fills the bore of the component in the circumferential direction. This known method is only suitable for applications in which the component can be pressed firmly against the base component during joining. It also has the disadvantage that the component must be arranged on the base component prior to welding of the bolt and the bolt is welded in the presence of both components. This considerably restricts the welding process and also the choice of material of the component. Furthermore, it is disadvantageous that the basic component is loaded with the force required for compressing the pin and, under certain circumstances, must be additionally supported on the side facing away from the joining side.

Bei dem Fügen von Bauteilen besteht vielfach das Problem, dass an den Fügestellen der Bauteile durch Herstellungstoleranzen bedingte Maßabweichungen auftreten. Insbesondere beim Fügen von Blechteilen im Automobilbau kann es vorkommen, dass an den Fügestellen herstellungsbedingte Maßabweichungen ausgeglichen werden müssen, um zu vermeiden, dass die miteinander zu verbindenden Bauteile oder Baugruppen beim Fügen verspannt oder verzogen werden. Zum Ausgleich solcher Maßabweichungen beim Fügen sind, z. B. aus DE 10 84 766 T5 Ausgleichsverschraubungen bekannt, die meist aus drei oder vier separaten Elementen bestehen, teuer sind und aufwendig zu montieren sind.When joining components, there is often the problem that dimensional deviations caused by manufacturing tolerances occur at the joints of the components. In particular, when joining sheet metal parts in the automotive industry, it may happen that at the joints production-related deviations must be compensated to avoid that the components or assemblies to be joined together are clamped or warped during joining. To compensate for such deviations in the joining, z. B. off DE 10 84 766 T5 Compression fittings known, which usually consist of three or four separate elements are expensive and expensive to install.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches dazu geeignet ist, Maßabweichungen zwischen Bauteil und Grundbauteil auszugleichen und ein spannungsfreies Fügen der Bauteile zu ermöglichen. Das Verfahren soll außerdem einfach und kostengünstig durchführbar sein. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Befestigungselement zu schaffen, das einfach und kostengünstig herstellbar ist.Of the Invention is based on the object, a method of the initially specify which type is suitable, deviations between Compensate component and basic component and a stress-free joining allow the components. The procedure should also be easy and inexpensive to carry out. Farther The invention is based on the object, for carrying out to create the method suitable fastener, the simple and is inexpensive to produce.

Nach der Erfindung ist zur Lösung der genannten Aufgabe ein Verfahren vorgesehen, bei welchem wenigstens ein Bauteil an einem Grundbauteil mit Hilfe eines Befestigungselements befestigt wird, das eine Hülse mit einem Befestigungsende und einen in der Hülse angeordneten Zugdorn aufweist, durch den die Hülse zur Vergrößerung ihres Durchmessers plastisch verformbar ist, wobei das Befestigungselement mit seinem Befestigungsende an dem Grundbauteil befestigt wird, das Bauteil gegenüber dem Grundbauteil und dem Befestigungselement in einer vorbestimmten Lage ausgerichtet wird, wobei sich das Befestigungselement durch eine Öffnung in dem Bauteil erstreckt, mit Hilfe des Zugdorns der Durchmesser der Hülse in einem von dem Bauteil umgebenen Bereich vergrößert und eine Haftung, insbesondere Lochleibung, zwischen der Hülse und dem Bauteil erzeugt wird und anschließend der Zugdorn zumindest teilweise entfernt wird. Vorzugsweise wird durch eine Vergrößerung der Hülse eine Sitzfläche an der Unterseite des Bauteils gebildet und auf der Oberseite des Bauteils ein Gegenkopf angestaucht.To The invention is to solve the above problem Provided method in which at least one component on a Basic component is fastened by means of a fastener, the a sleeve with a fastening end and one in the Sleeve arranged mandrel has, through which the sleeve to increase their diameter plastically is deformable, wherein the fastening element with its attachment end is attached to the base member, the component relative to the Basic component and the fastener in a predetermined Position is aligned with the fastener through an opening in the component extends, with the help of the mandrel the diameter of the sleeve in a surrounded by the component Enlarged area and liability, in particular Perimeter bearing generated between the sleeve and the component and then the mandrel is at least partially removed becomes. Preferably, by an enlargement the sleeve has a seat at the bottom of the Component formed and on the top of the component a counter head upset.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist das Fügen eines Bauteils an einem Grundbauteil in einem Bereich möglich, der sich von einem Abstand Null zwischen den Bauteilen bis zu einem durch die Länge der Hülse vorgegebenen Abstand erstreckt. Auf diese Weise kann das Bauteil jeweils in der vorliegenden, herstellungsbedingten Toleranzlage mit dem Grundbauteil gefügt werden, ohne dass es zu einem Verspannen oder Verziehen der Bauteile kommt. Nachdem das Befestigungselement an dem Grundbauteil befestigt ist, erfolgt die Fügeverbindung zwischen dem Befestigungselement und dem Bauteil durch Ausübung einer Zugkraft an dem Zugdorn mit Hilfe eines üblichen, zum Setzen von Blindnieten bekannten Werkzeugs, wobei die Gegenkraft mit Hilfe des Werkzeugs an dem freien Ende der Hülse abgestützt wird. Es treten daher keine nennenswerten äußeren Kräfte auf, die das Grundbauteil oder das Bauteil belasten. Ist die Sitzfläche an der Unterseite des Bauteils gebildet und auf der Oberseite des Bauteils ein Gegenkopf angestaucht, so wird der aus dem Gegenkopf herausragende Teil des Zugdorns, ähnlich wie beim Blindnieten, durch erhöhte Zugkraft von dem die Verformung bewirkenden Kopf abgerissen und entfernt. Beide Bauteile sind nunmehr zumindest reibschlüssig, z. B. durch Lochleibung, oder formschlüssig in der Position miteinander verbunden, in der sie zuvor spannungsfrei zueinander positioniert worden sind. Alternativ kann auch der Zugdorn vollständig aus der verformten Hülse herausgezogen werden.The inventive method, the joining of a component to a base member in a range is possible, which extends from a distance zero between the components to a predetermined by the length of the sleeve distance. In this way, the component can be joined in each case in the present, production-related tolerance position with the base component, without causing a distortion or distortion of the components. After the fastener is attached to the base member, the joint between the fastener and the component by applying a tensile force to the mandrel using a conventional, known for setting blind rivets tool, wherein the counterforce by means of the tool at the free end of the sleeve is supported. There are therefore no significant external forces that burden the base member or the component. If the seat surface is formed on the underside of the component and a counterhead is swaged on the upper side of the component, the part of the mandrel protruding from the counterhead, similar to the blind riveting, is torn off and removed by the head effecting the deformation by increased tensile force. Both components are now at least friction, z. B. by Lochleibung, or positively connected to each other in the position in they were previously positioned stress-free to each other. Alternatively, the mandrel can be completely pulled out of the deformed sleeve.

Das Befestigungsende des Befestigungselements kann auf unterschiedliche Weise, beispielsweise durch Schweißen, Löten, Kleben oder auch mechanisch, beispielsweise Schrauben, an dem Grundbauteil befestigt werden. Eine bevorzugte Befestigungsart ist jedoch das Hubzündungsschweißen, welches sich insbesondere im Automobilbau bewährt hat und eine stabile und schnell herstellbare Verbindung von Grundbauteil und Hülse gewährleistet. Da sich beim Schweißen oder Löten ein Ringwulst am Befestigungsende des Befestigungs elements ausbilden kann, kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung das Bauteil auf seiner Unterseite mit einer die Öffnung umgebenden Vertiefung versehen werden, die den Ringwulst aufnehmen kann. Hierdurch wird gewährleistet, dass das Bauteil auch nahe der Fügestelle auf dem Grundbauteil aufliegen und in dieser Lage mit Hilfe des Befestigungselements gefügt werden kann.The Mounting end of the fastener can be different Way, for example by welding, soldering, Gluing or mechanical, for example screws, to the base member be attached. However, a preferred method of attachment is that Hubzündungschweißen, which in particular has proven in the automotive industry and a stable and fast ensured producible connection of the base member and sleeve. Because when welding or soldering a torus can form at the attachment end of the fastening element can According to another proposal of the invention, the component on his Bottom provided with a recess surrounding the opening which can absorb the torus. This will ensure that the component also near the joint on the basic component rest and in this position with the help of the fastener can be joined.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt zwei unterschiedliche Verfahrensabläufe zu. Nach einem ersten Verfahrensablauf wird zunächst das Befestigungselement allein an dem Grundbauteil, beispielsweise durch Schweißen, befestigt. Anschließend wird dann das Bauteil mit seiner Öffnung auf das Befestigungselement aufgesteckt und in die vorgegebene Fügeposition gebracht. Eine alternative Verfahrensweise sieht vor, dass zunächst das Befestigungselement durch die Öffnung des Bauteils hindurchgesteckt wird und anschließend die Befestigung des Befestigungselements an dem Grundbauteil erfolgt. Diese Vorgehensweise erfordert allerdings entweder ein besonderes Schweißverfahren, beispielsweise das Widerstandsschweißen, oder ein Bauteil, welches aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht. Weiterhin ist es möglich, das Befestigungselement gegenüber dem Bauteil elektrisch zu isolieren, um es im Bauteil vormontiert im Hubzündungsverfahren anzuschweißen.The inventive method leaves two different Procedures too. After a first procedure First, the fastener alone on the base member, for example, by welding, attached. Subsequently, will then the component with its opening on the fastener attached and brought into the specified joining position. An alternative procedure provides that first the fastener through the opening of the component is inserted through and then the attachment the fastening element is made on the base component. This approach However, either requires a special welding process, for example resistance welding, or a component made of an electrically non-conductive material. Furthermore is it possible to face the fastener electrically isolate the component to pre-assembled in the component weld in the Hubzündungsverfahren.

Das Befestigungselement umfasst nach der Erfindung eine Hülse mit einem Befestigungsende und einen in der Hülse angeordneten und aus dieser herausragenden Zugdorn, durch den die Hülse zur Vergrößerung ihres Durchmessers plastisch verformbar ist. Die Hülse weist vorzugsweise einen geschlossenen Boden auf, der zum Anschweißen, insbesondere mittels elektrischem Hubzündungsschweißverfahren, ausgebildet ist. Der Zugdorn hat ein dem Befestigungsende benachbarten Kopf größeren Durchmessers, einen aus der Hülse herausragenden Schaft kleineren Durchmessers und zwischen dem Kopf und dem Schaft einen eingeschnürten Abreißabschnitt, an dem der Schaft von dem Kopf trennbar ist. Die Hülse des Befestigungselements hat vorzugsweise eine zylin drische Außenfläche und ihre Innenfläche umgibt eng anliegend Kopf, Schaft und Abreißabschnitt des Zugdorns.The Fastening element according to the invention comprises a sleeve with a mounting end and one arranged in the sleeve and from this protruding mandrel, through which the sleeve to increase their diameter plastically is deformable. The sleeve preferably has a closed Floor, which is to be welded, in particular by means of electrical Hubzündungschweißverfahren is formed. The mandrel has a head adjacent to the attachment end larger Diameter, a protruding from the sleeve shaft smaller diameter and between the head and the shaft one constricted tear-off at which the shaft is separable from the head. The sleeve of the fastener preferably has a cylin drical outer surface and its inner surface closely surrounds the head, shaft and tear-off section of the mandrel.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigenThe Invention will be described below with reference to embodiments explained in more detail, which is shown in the drawing are. Show it

1 eine erste Ausführungsform eines Befestigungselements nach der Erfindung, 1 a first embodiment of a fastener according to the invention,

2 eine zweite Ausführungsform eines Befestigungselements nach der Erfindung, 2 a second embodiment of a fastener according to the invention,

3 einen Querschnitt durch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Fügeverbindung und 3 a cross section through a joint connection produced by the method according to the invention and

4 bis 12 eine schematische Darstellung der einzelnen Stufen bei der Herstellung einer Fügeverbindung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. 4 to 12 a schematic representation of the individual stages in the production of a joint connection according to the inventive method.

Das in 1 gezeigte Befestigungselement 1 besteht aus einer zylindrischen Hülse 2 mit einem geschlossenen Boden 3. In der Hülse 2 befindet sich ein Zugdorn 4, der einen Kopf 5, einen Schaft 6 und zwischen diesen einen eingeschnürten Abreißabschnitt 7 aufweist. Der Kopf 5 grenzt unmittelbar an den Boden 3 an und hat die Form eines Zylinders. Auf der dem Abreißabschnitt 7 zugewandten Seite weist der Kopf 5 eine kegelstumpfförmige Schulter 8 auf, die den Übergang zu dem kleineren Durchmesser des Abreißabschnitts 7 bildet. Der Abreißabschnitt 7 ist ebenfalls zylindrisch. An ihn schließt sich mit einer radialen Schulter der zylindrische Schaft 6 an, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser des Abreißabschnitts 7 und kleiner als der Durchmesser des Kopfes 5. Der Schaft 6 ragt mit dem größeren Teil seiner Länge aus der Hülse 2 heraus und ist an seinem freien Ende kegelstumpfförmig angefast. Die Länge des Schaftes 6 wird in erster Linie durch die Gestaltung des Setzwerkzeugs bestimmt, dessen Backen eine ausreichend große Angriffsfläche an dem Schaft 6 benötigen, um die zum Verformen und Abreißen erforderliche Zugkraft auf den Schaft 6 übertragen zu können.This in 1 shown fastening element 1 consists of a cylindrical sleeve 2 with a closed bottom 3 , In the sleeve 2 there is a mandrel 4 who has a head 5 a shaft 6 and between these a constricted tear-off section 7 having. The head 5 adjoins directly to the ground 3 and has the shape of a cylinder. On the tear-off section 7 facing side, the head 5 a frustoconical shoulder 8th on, which is the transition to the smaller diameter of the tear-off section 7 forms. The tear-off section 7 is also cylindrical. It is followed by a cylindrical shoulder with a radial shoulder 6 at, whose diameter is greater than the diameter of the tear-off 7 and smaller than the diameter of the head 5 , The shaft 6 protrudes with the greater part of its length from the sleeve 2 out and is frustoconically chamfered at its free end. The length of the shaft 6 is determined primarily by the design of the setting tool, the baking of a sufficiently large attack surface on the shaft 6 need to the required for deforming and tearing the traction on the shaft 6 to be able to transfer.

Bei der in 2 gezeigten Ausführungsvariante eines Befestigungselements 1a ist das freie Ende des Schaftes 6a mit einer Kugelkappe 9 versehen. Die Kugelkappe 9 hat einen größeren Durchmesser als der Schaft 6a und bildet mit ihrer Unterseite eine Schulter 10, an der ein Werkzeug angreifen kann. Hierdurch kann die axiale Länge des Schaftes 6a kleiner bleiben. Die Kugelkappe 9 hat außerdem den Vorteil, dass das Aufsetzen und Einfädeln der Öffnung des zu montierenden Bauteils erleichtert wird. Der maximale Durchmesser der Kugelkappe 9 ist nicht größer als der Außendurchmesser der Hülse 2a.At the in 2 shown embodiment of a fastener 1a is the free end of the shaft 6a with a ball cap 9 Mistake. The ball cap 9 has a larger diameter than the shaft 6a and forms a shoulder with its underside 10 where a tool can attack. This allows the axial length of the shaft 6a stay smaller. The ball cap 9 also has the advantage that the placement and threading of the opening of the component to be mounted is facilitated. The maximum diameter of the ball cap 9 is not larger than the outer diameter of the sleeve 2a ,

Die Hülse 2a des Befestigungselements 1a hat einen offenen Boden mit einem gegenüber dem Kopf 5a vorspringenden Kragen 11, der das Anschweißende bildet. Durch diese Gestaltung kann die Herstellung des Befestigungselements 1a vereinfacht werden.The sleeve 2a of the fastener 1a has an open bottom with one opposite the head 5a projecting collar 11 that forms the weld-on finish. By this design, the production of the fastener 1a be simplified.

3 zeigt eine erfindungsgemäß ausgebildete Fügeverbindung zwischen einem Grundbauteil 12 und einem Bauteil 14. Mit Grundbauteil 12 ist hier das Bauteil bezeichnet, an dem das Befestigungselement 1 vor der plastischen Verformung durch Schweißen oder auf andere geeignete Weise befestigt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Grundbauteil 12 wie auch bei dem Bauteil 14 um Bleche, wie sie im Karosseriebau der Kraftfahrzeugindustrie verwendet werden. 3 shows a joint connection formed according to the invention between a base component 12 and a component 14 , With basic component 12 Here is the component designated, to which the fastener 1 before plastic deformation by welding or in any other suitable manner. Preferably, the basic component is 12 as well as the component 14 to sheets, such as those used in the bodywork of the automotive industry.

An dem Grundbauteil 12 ist bei der in 3 gezeigten Ausführung der Boden 3 der Hülse 2 angeschweißt. Das Bauteil 14 ist für die Montage mit einer Öffnung 15 und einer durch einen Durchzug gebildeten Vertiefung 16 auf seiner dem Grundbauteil zugekehrten Unterseite 17 versehen. Um das Bauteil 14 in der gezeigten Stellung relativ zum Grundbauteil 12 zu halten, ist durch Aufweiten der Wand der Hülse 2 eine Sitzfläche 18 gebildet, an der sich das Bauteil 14 mit seiner Unterseite 17 abstützt. Auf der Oberseite 19 des Bauteils 14 bildet der durch Stauchen verformte obere Randbereich der Hülse 2 einen ringförmigen Gegenkopf 20, der den Rand der Öffnung 15 übergreift und dadurch das Bauteil 14 an der Sitzfläche 18 festhält. Der Kopf 5 des Zugdorns 4 wurde beim Aufweiten der Hülse 2 bis in die in der Zeichnung dargestellte Position gezogen. Durch den Widerstand, den das Bauteil 14 an dieser Stelle dem weiteren Aufweiten der Hülse 2 entgegensetzt, ließ sich der Kopf 5 nicht weiter nach oben bewegen, so dass nach einer gewissen Erhöhung der auf den Zugdorn einwirkenden Zugkraft und einer damit verbundenen Stauchung des Gegenkopfes 20 der Schaft des Zugdorns 4 an dem Abreißabschnitt 7 abgerissen ist.At the basic component 12 is at the in 3 shown embodiment of the floor 3 the sleeve 2 welded. The component 14 is for mounting with an opening 15 and a depression formed by a draft 16 on its bottom side facing the basic component 17 Mistake. To the component 14 in the position shown relative to the base member 12 To hold is by widening the wall of the sleeve 2 a seat 18 formed, at which the component 14 with its bottom 17 supported. On the top 19 of the component 14 forms the deformed by upsetting upper edge region of the sleeve 2 an annular head 20 that is the edge of the opening 15 engages and thus the component 14 on the seat 18 holds. The head 5 of the mandrel 4 was when expanding the sleeve 2 pulled to the position shown in the drawing. By the resistance, the component 14 at this point the further expansion of the sleeve 2 Opposed, the head dropped 5 do not move further upwards, so that after a certain increase in the tensile force acting on the mandrel and an associated compression of the counter head 20 the shaft of the mandrel 4 at the tear-off section 7 demolished.

Das Herstellen der in 3 gezeigten Fügeverbindung wird nachfolgend anhand der 4 bis 12 beschrieben.Making the in 3 is shown below with reference to the 4 to 12 described.

In 4 wird das Befestigungselement 1 mittels einer Schweißvorrichtung 30 nach dem elektrischen Hubzündungsschweißverfahren mit dem Boden 3 auf das Grundbauteil 12 aufgeschweißt. Der Schweißstrom kann hierbei über den Zugdorn 4 auf die Hülse 2 übertragen werden, da der elektrische Kontakt zwischen beiden Teilen sehr gut ist.In 4 becomes the fastener 1 by means of a welding device 30 after the electrical Hubzündungschweißverfahren with the ground 3 on the basic component 12 welded. The welding current can here via the mandrel 4 on the sleeve 2 be transferred because the electrical contact between the two parts is very good.

5 zeigt das an das Grundbauteil 12 angeschweißte Befestigungselement 1 nach Entfernen der Schweißvorrichtung 30. 5 shows this to the basic component 12 welded fastener 1 after removing the welding device 30 ,

Im nächsten Schritt wird, wie aus 6 zu ersehen, das Bauteil 14 mit seiner Öffnung 15 auf der Hülse 2 des aufgeschweißten Befestigungselements 1 positioniert. Die Lage, die das Bauteil 14 hierbei einnimmt, entspricht der spannungsfreien Lage, die sich aus verschiedenen, in der Zeichnung nicht sichtbaren Kontaktstellen zwischen dem Grundbauteil 12 und dem Bauteil 14 ergibt.In the next step, how will out 6 to see the component 14 with his mouth 15 on the sleeve 2 of the welded fastener 1 positioned. The location of the component 14 occupies this corresponds to the tension-free layer, which consists of different, not visible in the drawing contact points between the base member 12 and the component 14 results.

Anschließend, wie 7 zeigt, wird ein Setzwerkzeug mit seinem Mundstück 32 auf den Schaft 6 des Zugdorns 4 aufgesteckt und mit seiner Stirnfläche 33 bis zur Anlage an der Stirnseite der Hülse 2 gebracht.Then, how 7 shows, is a setting tool with his mouthpiece 32 on the shaft 6 of the mandrel 4 plugged and with his face 33 until it touches the front of the sleeve 2 brought.

In den 8 und 9 wird der Schaft 6 des Zugdorns 4 in das Mundstück 32 hineingezogen, wobei sich das Setzwerkzeug an der Hülse 2 abstützt. Hierbei wird durch den Kopf 5 der zwischen dem Grundbauteil 12 und dem Bauteil 14 befindliche Bereich der Hülse 2 von unten nach oben fortschreitend plastisch verformt und auf einen größeren Durchmesser aufgeweitet. In 9 beginnt der durch den Kopf 5 aufgeweitete Bereich der Hülse 2 sich an der Öffnung 15 des Bauteils 14 abzustützen, so dass der Widerstand, den die Hülse 2 dem Aufweiten durch den Kopf 5 entgegensetzt, größer wird. Die Zugkraft an dem Zugdorn 4 und die Abstützkraft an dem Mundstück 32 steigen entsprechend an. Dies hat zur Folge, wie aus 10 zu ersehen, dass das Material der Hülse 2 nun auf beiden Seiten der Öffnung 15 des Bauteils 14 gestaucht wird und Lochleibung zwischen der Hülse 2 und dem Rand der Öffnung 15 eintritt.In the 8th and 9 becomes the shaft 6 of the mandrel 4 in the mouthpiece 32 pulled in, with the setting tool on the sleeve 2 supported. This is through the head 5 the between the basic component 12 and the component 14 located area of the sleeve 2 progressively plastically deformed from bottom to top and widened to a larger diameter. In 9 that starts through the head 5 expanded portion of the sleeve 2 at the opening 15 of the component 14 support so that the resistance of the sleeve 2 expanding through the head 5 opposes, gets bigger. The tensile force on the mandrel 4 and the supporting force on the mouthpiece 32 rise accordingly. As a result, as a result 10 to see that the material of the sleeve 2 now on both sides of the opening 15 of the component 14 is compressed and bearing between the sleeve 2 and the edge of the opening 15 entry.

Die weitere Steigerung der Zugkraft an dem Zugdorn 4 und damit auch der dieser entgegengesetzten Abstützkraft an dem Mundstück 32 bewirken die vollständige Ausbildung der Sitzfläche 18 und des Gegenkopfs 20, wie in 11 gezeigt. Schließlich reißt der Abreißabschnitt 7, wodurch der Schaft des Zugdorns 4 in das Setzwerkzeug eingezogen wird, siehe 12.The further increase in the tensile force on the mandrel 4 and thus also the opposite of this supporting force on the mouthpiece 32 effect the complete training of the seat 18 and the counterhead 20 , as in 11 shown. Finally, the tear-off section breaks 7 , causing the stem of the mandrel 4 is pulled into the setting tool, see 12 ,

Das beschriebene Fügeverfahren hat eine Reihe von Vorteilen. Wesentlich ist zunächst, dass ein zwischen dem Grundbauteil und dem Bauteil vorhandener Spalt in seiner Größe beim Fügevorgang erhalten bleibt, die Bauteile also nicht verspannt werden. Die Größe des Spalts zwischen dem Grundbauteil und dem Bauteil kann zwischen Null und einem Maß variieren, das durch die Länge der Hülse begrenzt wird. Auf der Rückseite des Grundbauteils ergibt sich kein Überstand und der gesamte Fügevorgang kann von einer Seite des Grundbauteils aus erfolgen. Im Grundbauteil ist keine Öffnung erforderlich, so dass die Dichtig keit der Verbindung am Grundbauteil in jedem Fall gewährleistet ist. Das exakte Ausrichten zweier Löcher, eines im Grundbauteil und eines im Bauteil, wie es bei Niet- oder Schraubverbindungen erforderlich ist, entfällt. Zur Herstellung der Fügeverbindung kommt nur ein einziges Befestigungselement zum Einsatz, in welchem die anzuwendenden Fügefunktionen integriert sind. Das Herstellen der Fügeverbindung nutzt vorhandene und erprobte Technologien wie das Bolzenschweißen zum Anschweißen der Hülse und das Verformen des Befestigungselements mit Hilfe eines Zugwerkzeugs, wie es zum Setzen von Blindnieten bekannt ist. Die Verbindung ist unlösbar und schwingungsfest und ihre Herstellung ist kostengünstig.The joining method described has a number of advantages. It is essential, first, that a gap existing between the basic component and the component is maintained in its size during the joining process, ie, the components are not braced. The size of the gap between the base member and the component may vary between zero and a degree limited by the length of the sleeve. On the back of the base member there is no protrusion and the entire joining process can take place from one side of the basic component. In the basic component no opening is required, so that the tightness of the connection on Basic component is guaranteed in any case. The exact alignment of two holes, one in the base part and one in the component, as required for rivet or screw, eliminates. For the production of the joint connection, only a single fastening element is used, in which the joining functions to be used are integrated. Fabricating the joint uses existing and proven technologies such as stud welding to weld the sleeve and deforming the fastener using a pull tool known in the art of blind rivet placement. The compound is insoluble and vibration resistant and their production is inexpensive.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 102005006253 B4 [0002]
- DE 1084766 T5 [0003]

Claims

Method for fastening at least one component to a base member by means of a fastener, the a sleeve with a fastening end and one in the Sleeve arranged mandrel has, through which the sleeve to increase their diameter plastically is deformable, wherein the fastening element with its attachment end is attached to the base member, the component opposite the base member and the fastener in a predetermined Position is aligned with the fastener through an opening in the component extends, with the help of the mandrel the diameter of the sleeve in a surrounded by the component Enlarged area and liability, in particular Perimeter bearing generated between the sleeve and the component and then the mandrel is at least partially removed becomes.

Method according to claim 1, characterized in that that with the help of the mandrel, the diameter of the sleeve in an area between the component and the base member increases and a seat formed on the underside of the component becomes.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that, on the top of the component a counter head is upset.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve is deformed, that they complete the opening in the component fills.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the component on its underside with a recess surrounding the opening is provided.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the attachment end of the sleeve is welded onto the base component.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the component after attaching the Fastening element attached to the base member on the fastener becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve by a head the mandrel is plastically deformed and the head after training the adhesion or the seat and the head of the Mandrel is separated and left behind in the deformed sleeve.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the mandrel after formation of the Liability or the seat and the back head completely is removed from the sleeve.

Fastening element for connecting at least one Component having a base member, comprising a sleeve with a fastening end and one arranged in the sleeve and from this protruding mandrel, through which the sleeve to increase their diameter plastically is deformable.

Fastening element according to claim 10, characterized in that that the sleeve has a closed bottom which is for electrical Welding formed by Hubzündungsverfahren is.

Fastening element according to claim 10, characterized in that that the sleeve has an open bottom and one opposite the mandrel projecting collar having a weld-on forms.

Fastening element according to one of the claims 10 to 12, characterized in that the mandrel a the fastening end adjacent larger diameter head, one Shank of smaller diameter and between the head and the shaft has a constricted tear-off and that the sleeve has a cylindrical outer surface has and with its inner surface the mandrel close fitting surrounds.