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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden einer Nietverbindung zwischen
einem Nietelement und einem Wandteil eines Hausgeräts, bei
welchem ein Loch zum Einführen
des Nietelements in dem Wandteil ausgebildet und das Wandteil auf
einer Seite verzundert und auf der gegenüberliegenden Seite emailliert
wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Nietverbindung zwischen
einem Nietelement und einem Wandteil eines Hausgeräts.
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Im
Stand der Technik sind Mikrowellengeräte bekannt, bei denen ein Heizkörper zum
Erzeugen von Energie zum Grillen eines Zubereitungsguts an einer
Decke des Mikrowellengeräts
oder des Backofens angeordnet ist. In diesem Zusammenhang sind die
Befestigungen derartiger Heizkörper
mittels Verschraubungen in Nietverbindungen vorgesehen. Es handelt
sich in diesem Zusammenhang um Nietverbindungen in einer emaillierten
Decke des Garraums des Mikrowellengeräts oder des Backofens. An diesem
Niet wird der Grillheizkörper
befestigt. Da sich der Grillheizkörper bei Mikrowellengeräten, wie
beispielsweise Mikrowellenbacköfen,
in einem Hochfrequenzfeld mit hoher Frequenz und hohen elektrischen
Feldstärken
befindet, werden an der metallischen Grillheizkörperoberfläche Hochfrequenzströme induziert,
die sich ausgleichend über
die Edelstahl-Nietverbindung
auf die Deckenwand des Zubereitungsraums erstrecken und dorthin
Weiterfließen. Wird
der elektrische Stromfluss durch Widerstände behindert, bauen sich hohe
elektrische Potentiale auf, die in der Umgebung Hochfrequenzenergie
abstrahlen.
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Dieses
als Decke ausgebildete Wandteil des Hausgeräts wird beim Emailliervorgang
mit Emaille beschichtet. Dadurch ist keine elektrische Kontaktverbindung
möglich.
Die äußere Seite
dieses Wandteils wird zum einen ungewollt mit einer dünnen Emailleschicht überzogen,
da sich durch die elektrostatische Emaille-Pulver-Aufbringungen
ein Hintergreifen durch kleine Öffnungen,
wie gestanzte Löcher,
nicht vermeiden lässt.
Diese Emailleschicht in Verbindung mit der verzunderten angrenzenden Oberfläche ergibt
eine ungenügende
elektrische Verbindung. Die Verzunderung der Oberfläche geschieht durch
die hohen Einbrenntemperaturen während
des Emailleprozesses.
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Durch
den heute im Fertigungsprozess durchgeführten Stauchungsvorgang einer
Edelstahl-Niethülse
mit innenliegendem Gewindeeindruck wird die Emailleschicht an den
Wangen der Öffnung
in der Decke des Garraums bzw. der Muffeldecke verformt, geweitet
und verbogen. Diese Formänderungen
sind jedoch sehr stark von den Maßtoleranzen der beteiligen
Bauteile abhängig
und zusätzlich vom
Montagepersonal für
die Nietung abhängig.
Darüber
hinaus gewähren
diese Verbindungen keine Dauerhaftigkeit einer elektrisch leitenden
Verbindung.
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Mit
diesem Edelstahl-Niet wird der Grillheizkörper bei Mikrowellenbacköfen an der
Muffeldecke beispielsweise an drei Stellen befestigt. Durch die thermische
Beanspruchung des Grillheizkörpers
treten mechanische Zug- und Druckkräfte auf, die von der Nietverbindung
aufgefangen werden müssen. Dies
führt auf
Dauer zu einem Lockerwerden der Nietverbindung und konsequenterweise
zu einem Schwanken der Qualität
der elektrischen Kontaktverbindung.
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Durch
eine schlechte elektrische Verbindung von Nietelement und Backofenmuffeldecke,
die sich im Ohmbereich bis zu Kiloohm-Bereich erstrecken kann, kann
eine koaxiale Auskopplung von Hochfrequenzenergie im beträchtlichen
Ausmaße
erfolgen. Es handelt sich dabei um eine koaxiale Auskopplung von
Mikrowellenenergie mit einem Mittelleiter. Der geometrische Aufbau
wirkt wie eine Sendeantenne und strahlt Hochfrequenzenergie in den
Schalterraum des Hausgeräts
ab. Als Konsequenz kommt es zu einer Störung von elektrischen Bauteilen
und es kann auch letztendlich zu einem Abschalten des ganzen Geräts führen. Erschwerend
kommt hinzu, dass die Erdungsverbindung bzw. der elektrische Widerstand
nicht konstant bleibt, sondern sich durch mechanische Belastungen
durch den Grillheizkörper ändern kann.
Dies führt
für den
Kundendienstmitarbeiter zu einer unbefriedigenden Situation, da
das Fehlerbild des Geräts
nicht gleichbleibend ist und öfters Komponenten
getauscht werden, die zwar am Fehlerbild beteiligt sind aber nicht
die Ursache darstellen.
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In 7 ist
in einer schematischen Schnittdarstellung ein Nietelement 1 gezeigt,
welches mit einem Wandteil 2 verbunden ist, welches die
Decke eines Zubereitungsraums eines Mikrowellengeräts, beispielsweise
eines Mikrowellenbackofens, darstellt. Das Nietelement 1 umfasst
einen Nietstift 3 und einen Nietkragen 4, wobei
in dem Nietstift 3 ein Innengewinde 5 ausgebildet
ist.
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Das
Wandteil 2 ist beispielsweise aus Blech ausgebildet und
weist an seiner dem Zubereitungsraum 6 abgewandten Oberseite
eine verzunderte Schicht 7 auf. An seiner dem Zubereitungsraum 6 zugewandten
Seite ist eine Emailleschicht 8 ausgebildet. In der Darstellung
gemäß 7 ist
ein Zustand gezeigt, bei dem die Nietverbindung noch nicht ausgebildet
ist und lediglich das Nietelement 1 durch ein Loch 9 in
dem Wandteil 8 gesteckt ist, um nachfolgend mit dem Wandteil 2 verbunden
werden zu können.
Gemäß der Darstellung
in 7 ist zu erkennen, dass das Wandteil 2 im
das Loch 9 begrenzenden Flächenteil eben ausgebildet ist
und mit einer konstanten Dicke d realisiert ist, welche auch der
Dicke abseits der mit dem Nietelement 1 vorgesehenen Verbindung
entspricht. Insbesondere ist diese ebene Ausbildung des Wandteils 2 vom
Loch 9 weg über
ein Ausmaß realisiert,
welches größer ist
als das radiale Ausmaß des
Nietkragens 4. Das Wandteil 2 ist im mit dem Nietkragen 4 überlappenden
Abschnitt quasi parallel dazu angeordnet.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Nietverbindung
zu schaffen, bei dem das unerwünschte
Ausbreiten von Hochfrequenzenergie über die Nietverbindung zwischen
dem Nietelement und dem Wandteil zumindest deutlich reduziert werden
kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale nach Anspruch
1 aufweist, und eine Nietverbindung, welche die Merkmale nach Anspruch 21 aufweist,
gelöst.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Verfahren zum
Ausbilden einer Nietverbindung zwischen einem Nietelement und einem
Wandteil eines Hausgeräts wird
ein Loch zum Einführen
des Nietelements in dem Wandteil ausgebildet und das Wandteil wird
auf einer Seite verzundert und auf der gegenüberliegenden Seite emailliert.
Das Wandteil wird im das Loch begrenzenden Bereich konusförmig ausgebildet.
Bei der Ausbildung der festen Nietverbindung wird das Emaillematerial
und/oder das verzunderte Material im konusförmigen Bereich zumindest teilweise
entfernt. Durch diese Schrägstellung
bzw. im Schnitt gewinkelte Ausgestaltung des das Loch begrenzenden Bereichs
des Wandteils kann bei der festen Ausbildung der Nietverbindung
ermöglicht
werden, dass in diesem Zusammenhang eine elektrisch leitende Verbindung
realisiert wird, welche keinen hochohmigen Übergang darstellt, so dass
sich auch hier keine hohen Hochfrequenzenergiefelder aufbauen können. Dadurch
lässt sich
auch eine sichere Erdungsverbindung für hochfrequente elektrische
Verbindungen bei emaillierten Blechen realisieren.
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Insbesondere
wird das Wandteil mit dem konusförmigen
Bereich gefertigt und dann für
die Ausbildung der festen Nietverbindung so bereitgestellt. In einem
weiteren nachfolgenden Schritt wird dann die feste Nietverbindung
durch eine Verpressung erzeugt, wobei dabei der konusförmige Bereich
verformt wird, die Konusform jedoch in veränderter Form beibehalten wird,
so dass auch nach dem Ausbilden der festen Nietverbindung eine im
Vergleich zur Ausgangsform unterschiedliche aber noch als konusförmige Formgebung
zu bezeichnende Ausgestaltung erzeugt wird. Einen einer Konusform
typische Schrägstellung
des Materials bzw. eine schräge Flanke
oder Seite des Materials ist daher auch noch nach der erzeugten
festen Nietverbindung und somit nach dem Verpressen vorhanden.
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Die
Konusform und somit die Schrägstellung des
Wandteilbereichs wird insbesondere bis zum Loch hin stetig ausgebildet.
Der konusförmige
Bereich ist somit insbesondere an keiner Stelle quasi parallel zur
zugewandten Seite des Nietkragens angeordnet, sondern stets geneigt
dazu ausgebildet.
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Das
Loch im Wandteil wird somit in einer konusförmigen Erhebung des Wandteils
ausgebildet und ist quasi nach oben hin versetzt. Durch die Schrägstellung
des das Loch begrenzenden Wandteils im konusförmigen Bereich werden somit
Bedingungen bei der festen Ausbildung der Nietverbindung geschaffen,
welches ermöglicht,
die Emailleschicht und die verzunderte Schicht dahingehend zu entfernen,
dass quasi das darunterliegende Grundmaterial, insbesondere einem
Blech, des Wandteils freigelegt wird und zu einer guten elektrischen
Verbindung mit dem Material des Nietelements beiträgt.
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Vorzugsweise
ist der konusförmige
Bereich des Wandteils vollständig
umlaufend um das Loch ausgebildet und stellt somit die vollständige Begrenzung
des Lochs dar. Dadurch kann im gesamten Lochbereich eine derartig
verbesserte elektrische Verbindung zwischen dem Nietelement und
dem Grundmaterial des Wandteils geschaffen werden.
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Vorzugsweise
wird der konusförmige
Bereich bei der Ausbildung der festen Nietverbindung so verformt,
dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem unter der
Zun derschicht und der Emailleschicht ausgebildeten Grundmaterial
des Wandteils und dem Material des Nietelements erzeugt wird. Dieser
direkte Kontakt zwischen dem Grundmaterial des Wandteils und dem
Material des Nietelements ohne das Emaillematerial und das verzunderte
Material gewährleistet
eine besonders günstige
elektrische Verbindung im Hinblick auf das Vermeiden von unerwünschten
Ausbreitungen der Hochfrequenzenergie.
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Vorzugsweise
wird die Verformung so durchgeführt,
dass das Grundmaterial an einer die Lochwand bildenden Schmalseite
des Wandteils freigelegt wird und eine elektrisch leitende Verbindung
zwischen dem Grundmaterial und dem Material des Nietelements an
dieser Schmalseite generiert wird.
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Vorzugsweise
wird der konusförmige
Bereich in Richtung der verzunderten Seite des Wandteils nach oben
ausgebildet. Die Schrägstellung
des konusförmigen
Bereichs und somit auch desjenigen Bereichs, welcher das Loch im
Wandteil begrenzt, ist somit von einem Kragen des Nietelements abgewandt
ausgebildet. Das Abplatzen des Emaillematerials und des verzunderten
Materials von dem Wandteil kann dann bei der Verformung der Komponenten besonders
gut gewährleistet
werden.
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Vorzugsweise
wird der konusförmige
Bereich in seinen Ausmaßen
senkrecht zur Lochachse kleiner, insbesondere viel kleiner, als
ein Kragen des Nietelements ausgebildet. Dadurch kann eine unerwünschte Verformung
im Hinblick auf die Erzeugung des guten elektrisch leitenden Kontakts
vermieden werden und auch ein Durchrutschen des Nietelements, insbesondere
des Kragens des Nietelements, durch das Loch über die Schrägstellung
des konusförmigen
Bereichs verhindert werden.
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Vorzugsweise
wird ein Kragen des Nietelements in Richtung senkrecht zur Lochachse
mit größeren, insbesondere
viel größeren, Ausmaßen als das
Loch ausgebildet, und das Nietelement wird so in das Loch eingeführt, dass
der Kragen der emaillierten Seite zugewandt positioniert wird.
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Vorzugsweise
wird der konusförmige
Bereich vor der Erzeugung der festen Nietverbindung so ausgebildet,
dass seine Höhe
kleiner ist als ein Abstand zwischen der Oberseite des Kragens des
Nietelements und einer Ausbuchtung im Nietstift des Nietelements.
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Insbesondere
wird die Ausbuchtung mit einem größeren Ausmaß als das Innenmaß des Lochs ausgebildet.
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Vorzugsweise
wird der konusförmige
Bereich des Wandteils auf der dem Nietkragen abgewandten Seite,
insbesondere der verzunderten Seite des Wandteils, mit einen zusätzlichen
nach oben orientierten Steg ausgebildet.
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Durch
diese Ausgestaltung kann die Abplatzung des Emaillematerials und
des verzunderten Materials bei der Ausbildung der festen Nietverbindung nochmals
verbessert werden und dadurch auch die erwünschte elektrisch leitende
Verbindung nochmals im Hinblick auf ihre Funktionalität mit einem
möglichst
niedrigohmigen Übergang
verbessert werden.
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Vorzugsweise
ist der Steg mit einer von der Lochachse weg und nach oben geneigten
Flanke ausgebildet. Dies ist insbesondere Vorteilhaft im Hinblick
auf die Verformungsrichtung bei der Ausbildung der festen Nietverbindung
und im Hinblick auf das Absprengen der Emailleschicht und der verzunderten Schicht.
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Vorzugsweise
wird die Dicke des Wandteils im konusförmigen Bereich kleiner ausgebildet,
als außerhalb
des konusförmigen
Bereichs. Gerade eine derartige Verdünnung des Wandteils im lochnahen Bereich
und somit im schräggestellten
und angestellten Bereich ermöglicht
eine verbesserte Ausgestaltung im Hinblick auf die Verformung einerseits
und die Abtragung des Emaillematerials und des Zundermaterials andererseits.
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Bevorzugt
erweist es sich, wenn das Wandteil mit sich verändernder Dicke über die
Ausmaße des
konusförmigen
Bereichs ausgebildet wird. Der konusförmige Bereich, welcher im Schnitt
somit auch als schräg
bzw. gewinkelt ausgebildeter Bereich bezeichnet werden kann, verändert über die
Ausdehnung seine Dicke. Dies trägt
besonders bevorzugt zur geeigneten Verformung bei der Ausbildung
der festen Nietverbindung im Hinblick auf ein Entfernen der Emailleschicht
und der verzunderten Schicht im gewünschten Abschnitt des Wandteils,
nämlich
an der Schmalseite, welche an dem Nichtelement anliegt und mit dem
verbunden werden soll, bei.
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Vorzugsweise
wird die Dicke des Wandteils im konusförmigen Bereich zum Loch hin
abnehmend ausgebildet. Dies bedeutet, dass das Wandteil im konusförmigen Bereich
mit Annäherung
an das Loch immer dünner
wird. Insbesondere wird diese Verjüngung stetig abnehmend ausgebildet,
so dass eine stetige Verdünnung
des Wandteils in Richtung des Lochs im konusförmigen Bereich erzeugt wird.
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Vorzugsweise
wird bei der Erzeugung der festen Nietverbindung das Nietelement
in radialer Richtung aufgeweitet und das Material des Nietelements
wird an die dem Kragen des Nietelements zugewandten schräge Flanke
des konusförmigen
Bereichs des Wandteils angelegt und stützt diese schräge Flanke
des konusförmigen
Bereichs ab. Bei der Ausbildung der festen Nietverbindung und somit
bei dem mechanisch festen Verbinden wird somit quasi automatisch
und selbst erzeugt eine Abstützung
generiert, so dass die Schrägflanke
des konusförmigen Bereichs
auch bei der weiteren Verformung erhalten bleibt und dadurch das
Abplatzen des Emaillematerials und des Zundermaterials besonders
begünstigt wird.
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Vorzugsweise
wird nach oder zumindest zeitweise nach dem Ausbilden der Flankenstützung eine
Wulstbildung des Nietelementmaterials erzeugt, durch welche der
konusförmige
Bereich auf seiner dem Kragen des Nietelements abgewandten Seite, insbesondere
der verzunderten Seite eines Wandteils, von der Lochachse weg nach
außen
und nach unten in Richtung des Kragens des Nietelements gedrückt wird.
Es wird somit quasi eine Verformung des konusförmigen Bereichs bei dem Ausbilden
der festen Nietverbindung dahingehend generiert, dass ein Zusammendrücken erfolgt,
wodurch aufgrund der damit verbundenen Verformung das Abtragen des Emaillematerials
und des Zundermaterials besonders vorteilhaft erfolgt.
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Vorzugsweise
wird durch die Verformung des konusförmigen Bereichs die Zunderschicht
und die Emailleschicht ortsspezifisch und somit an lokal erwünschten
Stellen abgeplatzt und ein elektrisch leitender Kontakt zwischen
dem Material des Nietelements und dem Grundmaterial des Wandteils
gebildet.
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Vorzugsweise
ist das Wandteil ein Deckenteil eines Garraums eines Gargeräts, insbesondere eines
Mikrowellengeräts,
wie einem Mikrowellenbackofen.
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Vorzugsweise
wird mittels der Nietverbindung ein Heizkörper, insbesondere ein Heizkörper zur
Erzeugung von Energie zum Grillen eines Garguts, an einem Deckenteil
eines Gargeräts
befestigt. Insbesondere ist das Nietelement aus Edelstahl ausgebildet.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren
wird erreicht, das aufgrund der Geometrie für das Loch bzw. die Öffnung an
dem Wandteil während
des Stauchungsvorgangs beim Nieten des Nietelements eine spezifische
Verformung auftritt, so dass anhaftende Emailleschichten und Zunderschichten
abplatzen und weggesprengt werden und sich nicht zwischen die Komponente
Nietelement und Grundmaterial des Wandteils setzen können und
somit auch nicht als elektrischer Isolator wirken können.
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Beim
Stauchvorgang des Nietelements kommt es dabei zuerst zu einer Vergrößerung des Durchmessers
des Nietelements. Das Nietelement legt sich an die Wangen des Blechs
des Wandteils an. Dadurch wird die leicht schräge Flanke des konusförmigen Bereichs
des Wandteils gestützt
und sie kann nicht mehr nach unten gedrückt werden. Durch die anschließende Wulstbildung
des Nietelements wird die dem Zubereitungsraum abgewandte Seite der
Flanke des konusförmigen
Bereichs radial zur Seite und nach unten gedrückt. Dabei kommt es zu einer
massiven Verformung der Flanken und demzufolge zum Abplatzen der
Emailleschicht und der vorhandenen Zunderschicht. Das Ergebnis ist
ein sehr guter elektrisch leitender Kontakt zwischen den Komponenten
Nietelement und Grundmaterial des Wandteils der im Zehntel-Milliohm-Bereich
liegt.
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Die
Vorteile der Erfindung liegen in einem niedrigen elektrischen Widerstand
der Nietverbindung, die im Fertigungsprozess gezeigt eine geringe Streubreite
aufweist. Die elektrische Verbindung zeigt selbst bei etwas schief
angesetzten Nietelementen praktisch keine Verschlechterung der elektrischen
Eigenschaften. Die Nietverbindung kann als dauerhaft angesehen werden.
Durch die höhere
Verformungsarbeit beim Nietvorgang ist eine drehsichere Nietverbindung
möglich,
die dem Kundendienstpersonal vor allem auch nach Jahren des Gebrauchs des
Geräts
ein Ausdrehen der Grillbefestigungsschraube ohne Durchdrehen ermöglicht.
Darüber
hinaus ist kein zusätzlicher
Arbeitsgang, wie die mechanische Bearbeitung der verzunderten oder
emaillierten Oberflächen,
notwendig.
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Eine
erfindungsgemäße Nietverbindung
umfasst ein Nietelement und ein Wandteil eines Hausgeräts. Das
Wandteil weist auf einer Seite eine Emailleschicht und auf der anderen Seite
eine verzunderte Schicht auf. Ein konusförmiger Bereich des Wandteils,
welcher ein Loch, durch das sich das Nietelement erstreckt, begrenzt,
weist mit dem Nietelement eine elektrisch leitende Verbindung auf,
welche Emaillmaterialfrei und Zundermaterialfrei ausgebildet ist.
Das Grundmaterial des Wandteils ist somit in direktem Kontakt mit
dem Nietelement. Dadurch kann ein hochohmiger Übergang verhindert werden.
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Vorteilhafte
Ausführungen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind als vorteilhafte Ausführungen der
erfindungsgemäßen Nietverbindung
anzusehen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Frontansicht für
ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Hausgeräts,
bei dem eine Nietverbindung vorgesehen ist, welche gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt wurde;
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2 eine
perspektivische Darstellung eines zweiten Hausgeräts, bei
dem ebenfalls eine entsprechende Nietverbindung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
ausgebildet ist;
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3 eine
Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer herzustellenden
Nietverbindung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren;
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4 eine
Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer mit dem
erfindungsgemäßen Verfahren
herzustellenden Nietverbindung;
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5 eine
vergrößerte Darstellung
eines Teilausschnitts gemäß 4;
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6 ein
Schliffbild einer fertig ausgebildeten Nietverbindung, welche nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren
erzeugt wird; und
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7 eine
Schnittdarstellung einer herzustellenden Nietverbindung, wie sie
aus dem Stand der Technik bekannt ist.
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In
den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist
eine Frontansicht eines Hausgeräts 10 gezeigt,
welches als Mikrowellen-Backofen ausgebildet
ist. Der Backofen 10 umfasst einen Garraum bzw. Zubereitungsraum 11,
welcher durch eine Muffel begrenzt ist. Die Muffel umfasst Seitenwände 12 und 13,
sowie einen Boden 14 und ein als Decke ausgebildetes Wandteil 15.
Der Zubereitungsraum 11 ist durch eine Tür 16 frontseitig
verschließbar.
An der Decke 15 ist ein Heizkörper (nicht dargestellt) befestigt,
insbesondere angeschraubt. Der Heizkörper ist zur Erzeugung von
Energie zum Durchführen
eines Grillens eines in dem Zubereitungsraum 11 angeordneten
Lebensmittels ausgebildet. Die Schraubverbindung zum Befestigen
des Heizkörpers
erfolgt dabei in ein Nietelement, welches ein Innengewinde zum Einschrauben
einer Schraube aufweist.
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In 2 ist
ein weiteres Hausgerät 17 gezeigt,
welches als Mikrowellengerät
konzipiert ist.
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Das
Mikrowellengerät 17 gemäß der Darstellung
in 2 weist ebenfalls einen Zubereitungsraum 18 auf,
welcher durch Seitenwände,
einem Boden und ein als Decke ausgebildetes Wandteil 19 begrenzt
ist. Auch an dieser Decke 19 ist zumindest ein Heizkörper befestigt,
um Energie zum Grillen eines Zubereitungsguts abzustrahlen.
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Die
Befestigung des Heizkörpers
und/oder die Anbringung einer nachfolgend erläuterten Nietverbindung zum
Befestigen von Komponenten kann selbstverständlich auch an anderen Stellen
des Backofens 10 oder des Mikrowellengeräts 17 vorgesehen
sein.
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In 3 ist
eine Schnittdarstellung gezeigt, bei der ein Nietelement 1 mit
einem Nietstift 3 und einem Nietkragen 4 und einem
im Nietstift 3 ausgebildeten Innengewinde 5 gezeigt
ist. Die Darstellung in 3 zeigt eine Situation, bei
der die Nietverbindung noch nicht endgültig realisiert ist und lediglich
die lose Anordnung vor dem Verpressen der Komponenten zueinander
gezeigt ist. In diesem Zusammenhang ist das Nietelement 1 in
ein Loch 9 des Wandteils bzw. der Decke 15 eingesetzt.
Das Loch 9 kann eine eckenfreie, beispielsweise runde Öffnung,
oder eine eckige, beispielsweise fünfeckige oder sechseckige Öffnung,
sein.
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Die
Erläuterungen
zu den 3 bis 5 werden anhand des Backofens 10 gemäß 1 durchgeführt, wobei
sie auch für
das Mikrowellengerät 17 gemäß 2 gelten
und anstelle des Wandteils bzw. der Decke 15 die Decke 19 vorgesehen sein
kann.
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Die
Decke 15 weist ein Grundmaterial auf, welches beispielsweise
Blech ist, und welches an seiner dem Zubereitungsraum 14 abgewandten
Seite eine Zunderschicht 7 aufweist. An seiner dem Zubereitungsraum 14 zugewandten
Unterseite weist das Wandteil bzw. die Decke 15 eine Emailleschicht 8 auf.
Wie aus der Darstellung in 3 zu erkennen und
angedeutet ist, weist das Wandteil 15 an der dem Loch 9 zugewandten
Seite und insbesondere im das Loch 9 begrenzenden Teil
einen konusförmigen
Bereich 20 auf. Der konusförmige Bereich 20 ist
durch eine Schrägstellung
bzw. Anwinkelung nach oben (y-Richtung)
des Materials der Decke 15 ausgebildet. Der konusförmige Bereich 20 ist
vollständig
umlaufend ausgebildet und begrenzt das Loch 9, wobei der gesamte
Bereich 20 stetig gewinkelt bzw. über seine gesamte Ausdehnung
in x-Richtung gewinkelt ausgebildet ist und somit in einem Winkel
zur zugewandten Oberseite des Kragens 4 angeordnet ist.
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Des
Weiteren ist in 4 eine schematische Schnittdarstellung
eines weiteren Ausführungsbeispiels
gezeigt, bei dem die Anordnung der Komponenten des Nietelements 1 und
der Decke 15 vor der eigentlichen Verformung zur festen
Verbindung dargestellt ist. Die Ausgestaltungen gemäß 3 und 4 sind
im Hinblick auf das Nietelement 1 identisch und lediglich
die Ausbildung des konusförmigen Bereichs 20' ist bei der
Ausführung
in 4 unterschiedlich zur Ausgestaltung in 3.
In diesem Zusammenhang sei auf die vergrößerte Darstellung in 5 für die weitere
Erläuterung
verwiesen. In 5 ist der Teilausschnitt I in 4 gezeigt.
Diesbezüglich
ist der konusförmige
Bereich 20' der
Ausführung in 4 zu
erkennen. Wie zu erkennen ist, erstreckt sich der konusförmige Bereich 20' an seiner Unterseite über eine
Länge l
in x-Richtung, welche wesentlich kleiner ist, als die Erstreckung
des Kragens 4 des Nietelements 1 in diese horizontale
Richtung.
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Darüber hinaus
ist zu erkennen, dass der konusförmige
Bereich 20' von
dem Kragen 4 abgewandt nach oben angewinkelt bzw. schräg gestellt ausgebildet
ist. In diesem Zusammenhang ist zu erkennen, dass der Nietstift 3 eine
umlaufende Ausbuchtung 21 aufweist, welche in x-Richtung
und somit in radialer Richtung ein größeres Ausmaß aufweist, als der Radius
des Lochs 9. Durch diese Ausgestaltung greift der das Loch 9 begrenzende
konusförmige
Bereich 20' des
Wandteils bzw. der Decke 15 unter die Ausbuchtung 21 hinein.
Der konusförmige Bereich 20' ist so ausgebildet,
dass beidseits schräge
Flanken 22 und 23, die nach oben orientiert sind, ausgebildet
sind.
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Des
Weiteren ist vorgesehen, dass die Dicke d1 der Decke 15 im
konusförmigen
Bereich 20' kleiner
ist als die Dicke d2 außerhalb
des konusförmigen Bereichs 20'. Darüber hinaus
ist vorgesehen, dass der konusförmige
Bereich 22' mit
zunehmender Annäherung
zum Loch 9 verjüngt
ausgebildet ist, so dass die Dicke d3 kleiner ist als die Dicke
d1. Im Ausführungsbeispiel
gemäß 4 und 5 ist
der konusförmige
Bereich 20' mit
seiner Dicke stetig abnehmend ausgebildet und somit stetig verjüngt ausgebildet,
so dass zum Loch 9 hin gesehen eine stetige Abnahme der
Dicke realisiert ist. Lediglich an der vorderen Wand bzw. Schmalseite 24 des
konusförmigen Bereichs 20', welche die
Begrenzungswand des Lochs 9 darstellt, ist an der dem Kragen 4 abgewandten
Seite und somit auf der Seite der Zunderschicht 7 ein im
Schnitt zusätzlicher
Zapfen 25 ausgebildet, welcher sich erhaben über diese
Zunderschicht 7 bzw. die Oberseite der Decke 15 und
somit auch des konusförmigen
Bereichs 20' erstreckt.
Dieser Zapfen 25 weist eine von der Lochachse weg nach
oben geneigte Flanke 26 auf, welche gemäß der Darstellung in 5 an
der Außenseite
des Nietstifts 3, insbesondere im Bereich der Ausbuchtung 21 anliegt.
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Dieser
Zapfen 25 kann auch nicht vorgesehen sein.
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Gemäß der Darstellung
in 5 kann auch der Unterschied zwischen den Ausführungen
gemäß 3 und 4 erläutert werden.
In diesem Zusammenhang ist bei der Ausführung gemäß 3 vorgesehen,
dass der konusförmige
Bereich 20 über
seine Länge
keine Dickenvariation aufweist und bis zur vorderen Begrenzungswand 24 eine
konstante Dicke aufweist, welche jedoch vorzugsweise kleiner ist
als die Dicke d2.
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Gemäß der Darstellung
in 5 ist auch zu erkennen, dass der konusförmige Bereich 20 bzw. 20' eine Höhe (Erstreckung
in y-Richtung) aufweist, welche kleiner ist als der Abstand zwischen
der der Decke 15 zugewandten Oberseite des Kragens 4 des Nietelements 1 und
der Ausbuchtung 21. Der in der Schnittdarstellung gemäß 5 als
Zapfen 25 bezeichnete Zusatz ist ebenfalls vollständig umlaufend um
das Loch 9 ausgebildet und kann somit auch als umlaufender
Steg bezeichnet werden.
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Nachfolgend
wird ausgehend von den gezeigten Momentanzuständen einer Nietverbindung gemäß den 3 bis 5 erläutert, wie
die dann feste Nietverbindung erzeugt wird. Wird gemäß der Darstellung
in 5 dann Kraft auf das Nietelement 1 ausgebildet,
so wird dies in radialer Richtung (x-Richtung) aufgeweitet und das
Material des Nietelements 1 legt sich an die dem Kragen 4 des
Nietelements 1 zugewandte schräge Flanke 22 des konusförmigen Bereichs 20 bzw. 20' an. Bei diesem
Vorgehen wird der konusförmige
Bereich 20 bzw. 20' noch nicht
verformt und durch die Anlegung des Materials des Nietelements 1 an
die schräge
Flanke 22 wird diese für
die weitere Verformung durch das angelegte Material des Nietelements 1 gestützt.
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Beim
weiteren Vorgehen zum Erzeugen der festen Nietverbindung erfolgt
dann eine Wulstbildung des Materials des Nietelements 1,
durch welche der konusförmige
Bereich 20 bzw. 20' auf
seiner dem Kragen 4 des Nietelements 1 abgewandten
Seite und somit der Seite mit der Zunderschicht 7 von der Lochachse
A weg nach außen
und auch nach unten (negative y-Richtung) des Kragens 4 gedrückt wird. Dadurch
wir auch der konusförmige
Bereich 20 bzw. 20' insbesondere
an seinem dem Loch 9 zugewandten Endbereich so verformt,
dass dort anhaftende Emailleschichten 8 und Zunderschichten 7 abplatzen und
weggesprengt werden. Im weiteren Verformungsvorgang und zur weiteren
Erzeugung der festen Verbindung sind diese Emailleschichten 8 und Zunderschichten 7 somit
insbesondere an der Schmalseite 24 des konusförmigen Bereichs 20 bzw. 20' nicht mehr
vorhanden und dort kann ein guter direkter elektrisch leitender
Kontakt bzw. Verbindung 27 (6) zwischen
dem Material des Nietelements 1 und dem Grundmaterial der
Decke 15 hergestellt werden, welcher dann niederohmig ausgebildet
ist und im Zehntel-Milliohm-Bereich liegt.
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Beispielsweise
kann die Länge
l vor der Verformung und Ausbildung der endgültigen festen Nietverbindung 28 (6)
zwischen 550 μm
und 620 μm, insbesondere
595 μm,
betragen. Die Länge
der oberen Flanke 23 im Hinblick auf ihre horizontale Erstreckung
in x-Richtung kann vorzugsweise 575 μm betragen. Selbstverständlich kann
auch hier eine Längenvariation
nach unten oder nach oben um mehrere 10 μm gegeben sein.
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Der
Winkel α kann
zwischen 145° und
165°, insbesondere
158°, betragen.
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Wie
Schliffbilder einer fest ausgebildeten und endgültig hergestellten Nietverbindung
zwischen dem Nietelement 1 und der Decke 15 zeigen,
bleibt die feste mechanische Verbindung und somit auch gute elektrisch
leitende Verbindung zwischen dem Grundmaterial der Decke 15 und
dem Material des Nietelements 1 insbesondere im Bereich
der Schmalseite 24 und/oder im Bereich des Stegs bzw. Zapfens 25,
wenn dieser vorhanden ist, bestehen bzw. wird dort ausgebildet (siehe
Schliffbild gemäß 6). Auch
nach der Ausbildung der festen Nietverbindung 28 und der
entsprechenden Verformung sind weiterhin die Ausbildungen des konusförmigen Bereichs 20 bzw. 20' gegeben, wobei
in diesem Zusammenhang insbesondere die untere schräge Flanke 22 noch deutlich
zu erkennen ist. Gegebenenfalls kann dann auch aufgrund der Verformung
unterhalb der Flanke 22 nach dem Ausbilden der festen Verbindung 28 eine
beabstandete Anordnung zwischen der schrägen Flanke 22 und
der Oberseite des Kragens 4 realisiert sein.
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In
der Darstellung gemäß 6 ist
ein Schliffbild einer endgültig
ausgebildeten festen Nietverbindung gezeigt. In diesem Zusammenhang
ist die elektrisch leitende Verbindung 27 zu erkennen, wobei
in diesem Zusammenhang gerade an der Schmalseite 24 des
konusförmigen
Bereichs 20 bzw. 21 und an der gegenüberliegenden
Seite mit der Ausbuchtung 21 dies vorgesehen ist. Darüber hinaus
ist zu erkennen, dass an der unteren schrägen Flanke 22 ein
Hohlraum zu der Oberseite des Kragens 4 des Nietelements 1 ausgebildet
ist.
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Im
Bereich dieser elektrisch leitenden Verbindung 27 ist eine
mechanisch feste Verbindung vorgesehen, wobei zwischen dem Nietmaterial
und dem Grundmaterial der Decke 15 kein Emaillematerial
mehr und auch kein Zundermaterial mehr vorhanden ist.