-
Die Erfindung betrifft ein klammerförmiges Verbindungsmittel zum Verbinden von wenigstens zwei flächigen Bauteilen, bei dem die Klammerschenkel über einen Steg miteinander verbunden sind.
-
Klammerförmige Verbindungsmittel sind als Heftklammern bekannt, die mit einem speziell dafür konstruierten Werkzeug, einem Eintreibgerät oder einem Setzgerät (auch Tacker genannt), unter Druck in den Untergrund oder in die zu verbindenden Materialien eingetrieben werden.
-
So ist bspw. aus der
JP 11082444 A1 eine Heftklammer beschrieben, die im Bereich des die Klammerschenkel verbindenden Steges M-förmig gebogen ist. Jeder Klammerschenkel besteht aus zwei Abschnitten, wobei der das freie Ende bildende Endabschnitt über einen gebogenen Zwischenbereich nach innen in Richtung des jeweils anderen Klammerschenkels axial versetzt ist und diese beiden Endabschnitte parallel verlaufen.
-
Ferner ist aus der
DE 37 21 717 A1 ist eine Klemmverbindung bekannt, die aus einer U-förmigen Befestigungsklammer und einem Clip besteht, wobei die Befestigungsklammer mehrere selbstschneidende Zargen aufweist, die nach dem Eintreiben in die zu verbindenden Bauteile mit dem Clip durch Umbiegen verbunden werden.
-
Aus der
DE 10 2006 002 238 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Nagelverbindung zwischen zwei Bauteilen mittels eines Nagels bekannt, der von einem Eintreibgerät mit hoher Geschwindigkeit in die Bauteile eingetrieben wird.
-
Bei diesem bekannten Verfahren wird ein Nagel bzw. Bolzen verwendet, der einen Nagelkopf mit einer an der Kopfunterseite vorgesehenen Ringnut, einen Nagelschaft und eine Nagelspitze aufweist, wobei der Nagelschaft mit einer Oberflächenprofilierung versehen ist, die während des Eintreibens mit verdrängtem Material befüllt wird. Zusätzlich greift der beim Eintreiben des Nagels auf dem nagelkopfseitigen Bauteil entstehende Materialwulst in die Ringnut auf der Kopfunterseite des Nagelkopfes ein, wodurch diese Kopfunterseite flächenbündig auf dem nagelkopfseitigen Bauteil anliegt. Der Vorteil eines solchen Verfahrens liegt darin, dass eine einseitige Zugänglichkeit des Fügebereichs ausreicht und das Verfahren ohne Vorlochung der zu verbindenden Bauteile auskommt.
-
Bei einem ähnlichen Verfahren gemäß der
DE 10 2007 033 126 A1 ist zwischen den zu verbindenden Bauteilen eine Klebstoffschicht vorgesehen, so dass beim Eintreiben des Nagels nur in Eintreibrichtung am nagelkopfseitigen Bauteil ein Materialkragen gebildet wird, der in die Klebstoffschicht hineinragt. Daher verwendet dieses Verfahren einen Nagel, dessen Nagelkopf keine Ringnut aufweist.
-
Aufgabe der Erfindung ist, ein klammerförmiges Verbindungsmittel der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem eine verbesserte Verbindungsqualität erzielbar ist und insbesondere bei nur einseitiger Zugänglichkeit der zu verbindenden Bauteile eingesetzt werden kann. Ferner ist es Aufgabe, ein Verfahren zum Herstellen einer Verbindung zwischen zwei Bauteilen mittels eines solchen erfindungsgemäßen Verbindungmittels zu schaffen.
-
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein klammerförmiges Verbindungsmittel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
-
Bei einem solchen klammerförmigen Verbindungsmittel zum Verbinden von wenigstens zwei flächigen Bauteilen, bei dem die Klammerschenkel über einen Steg miteinander verbunden sind, sind erfindungsgemäß die Klammerschenkel jeweils als Nagel mit Nagelschaft und Nagelspitze ausgebildet, wobei der Steg einen gemeinsamen Nagelkopf bildet.
-
Mit diesem erfindungsgemäßen klammerförmigen Verbindungsmittel wird eine verbesserte Verbindungsqualität erreicht, die insbesondere verdrehsicher hinsichtlich der zu verbindenden Bauteile ist.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Nagelschaft jedes Nagels eine Oberflächenprofilierung auf, wodurch in dieser Profilierung Material der zu verbindenden Bauteils gesammelt wird und dadurch eine die Verbindungsqualität erhöhende Verzahnung des Nagelschaftes mit den zu verbindenden Bauteilen erfolgt. Vorzugsweise besteht die Oberflächenprofilierung in Axialrichtung des Nagels aus einem sägezahnförmigen oder aus einem abgerundeten wellenförmigen Profil. Dabei erhöht insbesondere das sägezahnförmige Profil die Verzahnung des Nagelschaftes mit den zu verbindenden Bauteilen.
-
Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zwischen einem mit der Oberflächenprofilierung versehenen Teil des Nagelschaftes und dem Nagelkopf ein Abschnitt auf dem Nagelschaft ohne Oberflächenprofilierung vorgesehen ist. Damit wird verhindert, dass auf der Oberfläche des nagelkopfseitigen Bauteils ein Materialwulst entsteht, wodurch der stegförmige Nagelkopf flächenbündig auf der Oberfläche des nagelkopfseitigen Bauteils aufliegen kann.
-
Vorzugsweise ist die Nagelspitze jedes Nagels ogival ausgeformt, so dass die Spitzen der beiden Nägel des klammerförmigen Verbindungselements mit möglichst wenig Widerstand in die Bauteile eingetrieben bzw. die Bauteile ohne große Materialabplatzungen und Durchbiegungen durchdringt werden können.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der die Klammerschenkel verbindende Steg quer zur Verbindungsrichtung mit einem rechteckförmigen Querschnitt ausgebildet, dessen Breite größer als der Durchmesser des Nagelschaftes der beiden die Klammerschenkel bildenden Nägel ist. Somit wird verhindert, dass das klammerförmige Verbindungsmittel beim Eintreiben die zu verbindenden Bauteile durchschlägt und stattdessen die Eintreibkraft über einen solchen stegartigen Nagelkopf auf das nagelkopfseitige Bauteil übertragen wird.
-
Besonders von Vorteil ist es, wenn ein solcher Steg quer zur Verbindungsrichtung einen Querschnitt gemäß eines gleichschenkligen Trapezes entspricht, wobei dessen kürzere Basis dem Durchmesser des Nagelschaftes der beiden Nägel entspricht. Aufgrund der dadurch entstehenden Keilform des stegartigen Nagelkopfes kann das klammerförmige Verbindungmittel so weit eingetrieben werden, dass die dem Nagelschaft abgewandte Oberfläche des Steges bündig mit der Oberfläche des nagelkopfseitigen Bauteils verläuft.
-
Der Nagelschaft jedes Nagels des klammerförmigen Verbindungsmittels ist im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Daneben sind natürlich auch andere Bauformen, wie bspw. eine konisch auf die Nagelspitze zulaufende Bauform möglich.
-
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10.
-
Hiernach wird bei einem Verfahren zur Herstellung einer Nagelverbindung zwischen wenigstens zwei flächigen Bauteilen in einem Fügebereich mittels eines erfindungsgemäßen klammerförmigen Verbindungsmittels erfindungsgemäß das klammerförmige Verbindungsmittel von einem Eintreibgerät mit hoher Geschwindigkeit in die im Fügebereich nicht vorgelochten Bauteile axial eingetrieben, wobei die Nagelspitzen beide Bauteile vollständig durchdringend über das nagelkopfabgewandte Bauteil hinaus austreten und dabei jeweils an der Austrittsstelle einen kraterförmigen Materialaufwurf bilden.
-
Mit einem solchen Verfahren können flächenhafte Bauteile mit hoher Geschwindigkeit mit hoher Verbindungsqualität verbunden werden.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegt die Oberflächenprofilierung auf den Nagelschäften bei eingetriebenen klammerförmigen Verbindungsmittel im Wesentlichen innerhalb des nagelkopfabgewandten Bauteils, so dass dadurch ein Materialwulst auf der Oberfläche des nagelkopfseitigen Bauteils verhindert wird und deshalb der Nagelkopf mit seiner Nagelkopffläche auf dieser Oberfläche aufliegen kann.
-
Ein besonders vorteilhaftes Verfahren ergibt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, bei der die Oberflächenprofilierung des Nagelschaftes jedes Nagels des klammerförmigen Verbindungsmittels mit Klebstoff versehen wird, wodurch die Verbindungsqualität weiter erhöht wird.
-
Schließlich kann gemäß einer letzten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung zum Eintreiben des klammerförmigen Verbindungsmittels eine Matrize verwendet wird, auf der das nagelkopfabgewandte Bauteil aufliegt.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine schematische Schnittdarstellung einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindung zwischen zwei Bauteilen mittels eines erfindungsgemäßen klammerförmigen Verbindungsmittels,
-
2 schematische Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen klammerförmigen Verbindungsmittels, und
-
3 schematische Ansichten eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen klammerförmigen Verbindungsmittels.
-
1 zeigt eine Verbindung zwischen einem flächigen Bauteil 7 und einem weiteren flächigen Bauteil 8 mittels eines erfindungsgemäßen klammerförmigen Verbindungsmittels 1. Dabei stellt das Bauteil 7 ein dünnwandiges Bauteil in Form eines Bleches dar, während das weitere Bauteil 8 bspw. ein Blechteil, Profilteil oder Gussteil mit größerer Wandstärke darstellt. Bei diesen Bauteilen 7 und 8 kann es sich bspw. um Karosserieteile für den Fahrzeugbau handeln, die aus Stahl, Aluminium, Magnesium oder kohlenfaserstoffverstärktem Kunststoff (CFK) bzw. glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) gefertigt sein können.
-
Das klammerartige Verbindungsmittel 1 weist als Klammerschenkel zwei parallel zueinander verlaufende Nägel 2 und 2' auf, die über einen Steg 3, der für die beiden Nägel 2 und 2' als gemeinsamer Nagelkopf dient, miteinander verbunden sind. Jeder dieser beiden Nägel 2 und 2' besteht aus einem Nagelschaft 4 und 4' sowie jeweils einer daran angeformten Nagelspitze 5 und 5'. Die beiden Nagelschäfte 4 und 4' sind im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und mit einer Oberflächenprofilierung 6 bzw. 6' versehen, wobei zwischen dem die Oberflächenprofilierung 6 bzw. 6' aufweisenden Abschnitt auf dem Nagelschaft 4 bzw. 4' und dem Nagelkopf 3 ein Abschnitt ohne eine Oberflächenprofilierung verbleibt. Gemäß 1 besteht diese Oberflächenprofilierung 6 bzw. 6' aus einer Reihe von ringförmigen Vertiefungen und Erhöhungen und bildet damit in axialer Richtung des Nagelschaftes 4 bzw. 4' ein abgerundetes wellenförmiges Profil.
-
Die Nagelspitze 5 und 5' des Nagels 2 bzw. 2' ist mit einer ogivalen Form ausgebildet und bietet damit beim Eintreiben des erfindungsgemäßen klammerförmigen Verbindungsmittels 1 einen geringstmöglichen Widerstand.
-
Vor dem Eintreiben des erfindungsgemäßen klammerförmigen Verbindungsmittels 1 werden die zu verbindenden Bauteile 7 und 8 in einer Vorrichtung (in der 1 nicht gezeigt) zueinander ausgerichtet und fixiert. Eine Vorlochung der Bauteile 7 und 8 ist nicht erforderlich.
-
Zur Erhöhung der Verbindungsqualität kann auf den die Oberflächenprofilierung 6 bzw. 6' aufweisende Abschnitt der Nägel 2 und 2' Klebstoff aufgebracht werden. Nun wird das klammerförmige Verbindungsmittel 2 mittels eines Eintreibgerätes (in 1 nicht dargestellt) mit hoher Geschwindigkeit ohne Vorlochung zunächst in das Bauteil 7 und anschließend in das Bauteil 8 eingetrieben. Dabei bildet sich in Eintreibrichtung auf der freien Oberfläche des nagelkopfabgewandten Bauteils 8 ein den Nagelschaft 4 bzw. 4' ringförmig umlaufender Materialwulst 9, also jeweils an der Stelle des Bauteils 8, die von der Nagelspitze 5 bzw. 5' durchstoßen wird. Dieser Materialwulst 9 besteht im Wesentlichen aus dem von der Nagelspitze 5 bzw. 5' verdrängten Material. Ferner wird auch das im Bereich des nagelkopfseitigen Bauteils 7 verdrängte Material über die Oberflächenprofilierung 6 bzw. 6' mitgeführt und teilweise mit nach außen geführt, da nicht nur die Nagelspitze 5 bzw. 5' aus dem nagelkopfabgewandten Bauteil 8 übersteht, sondern auch ein Teil der Oberflächenprofilierung 6 bzw. 6'. Der Eintreibvorgang ist beendet, wenn die Kopfunterseite des den Nagelkopf bildenden Stegs 3 auf der Oberfläche des nagelkopfseitigen Bauteils 7 aufliegt.
-
Natürlich können die Bauteile 7 und 8 und/oder das klammerförmige Verbindungsmittel 1 auch so dimensioniert werden, dass das freie Ende der Nagelspitze 5 bzw. 5' nur geringfügig oder überhaupt nicht aus dem nagelkopfabgewandten Bauteil 8 übersteht.
-
Wie oben bereits ausgeführt, eignet sich dieses Verfahren besonders dann, wenn schmale Flansche bei nur eingeschränkter Zugänglichkeit zur Fügestelle verbunden werden müssen. Solche Situationen treten vor allem auf, wenn das nagelkopfabgewandte Bauteil 8 ein Hohlprofil darstellt, das von innen nicht zugänglich ist.
-
Allerdings kann auch eine Matrize (in 1 nicht dargestellt) auf der nagelkopfabgewandten Seite verwendet werden, wenn bspw. die Steifigkeit des Bauteils 8 nicht ausreichend und die freie Oberfläche des nagelkopfabgewandten Bauteils 8 zugänglich ist. Eine solche Matrize kann bspw. als Hülse ausgebildet sein.
-
Die 2 und 3 zeigen weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen klammerförmigen Verbindungsmitteln 1 in zwei Ansichten, jeweils einer Vorder- und Seitenansicht. Die klammerartigen Verbindungsmittel 1 nach diesen 2 und 3 sind entsprechend dem Verbindungsmittel 1 nach 1 aufgebaut.
-
So besteht nach 2a und 2b das klammerförmige Verbindungsmittel 1 aus zwei über einen Steg 3 miteinander verbundene jeweils als Nagel ausgebildeten Klammerschenkel 4 und 4'. Jeder Nagel 2 und 2' umfasst einen Nagelschaft 4 bzw. 4', der mit einer Oberflächenprofilierung 6 bzw. 6' versehen ist. An den Nagelschaft 4 bzw. 4' schließt sich eine ogival geformte Nagelspitze 5 bzw. 5' an, wie aus der Vorderansicht gemäß 2a erkennbar ist.
-
Gemäß der Seitenansicht nach 2b weist der die beiden Nägel 2 und 2' verbindende stegartige Nagelkopf 3 einen flachen und rechteckförmigen Querschnitt auf, dessen Breite größer als der Durchmesser des Nagelschaftes 4 bzw. 4' ist.
-
Ferner ist im Unterschied zu dem klammerförmigen Verbindungsmittel 1 gemäß 1 die Oberflächenprofilierung 6 bzw. 6' mit einem sägezahnförmigen Profil ausgebildet. Diese Sägezahnprofilierung ist dabei so gerichtet, dass sich jeder Zahn in Richtung der Nagelspitze 5 bzw. 5' verjüngt, wodurch sich eine optimale Verzahnung bzw. Verhakung vor allem mit einem nagelkopfabgewandten Bauteil 8 ergibt, wenn dieses Verbindungsmittel 1 entsprechend 1 zur Verbindung von zwei Bauteilen 7 und 8 verwendet wird.
-
Das Ausführungsbeispiel gemäß 3a und 3b unterscheidet sich von demjenigen nach 2a und 2b nur in dem Querschnitt des stegartigen Nagelkopfes 3. Im Vergleich mit 2a weist gemäß 3a dieser Nagelkopf 3 eine wesentliche größere Dicke auf als derjenige aus den 2. Nach 3b weist der Nagelkopf 3 quer zur Verbindungsrichtung der beiden Nägel 2 und 2' einen trapezförmigen Querschnitt entsprechend eines gleichschenkligen Trapezes auf, wobei die Breite der kurzen Basis dieses gleichschenkligen Trapez dem Durchmesser der beiden Nagelschäfte 4 und 4' entspricht. Damit wird eine leichte Keilform des Nagelkopfes 3 erzielt, so dass bei Verwendung eines solchen Verbindungsmittels 1 entsprechend 1 zur Verbindung von zwei Bauteilen 7 und 8 dieses mit größerer Eintreibenergie so weit in das nagelkopfseitige Bauelement 7 eingetrieben werden kann, dass die nagelschaftabgewandte Oberfläche des Nagelkopfes 3 bündig mit der Oberfläche des nagelkopfseitigen Bauelements 7 ist, wie dies bspw. von der Verwendung von Senkkopfschrauben bekannt ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- klammerförmiges Verbindungsmittel
- 2
- Klammerschenkel, Nagel
- 2'
- Klammerschenkel, Nagel
- 3
- Steg, Nagelkopf
- 4
- Nagelschaft von Nagel 2
- 4'
- Nagelschaft von Nagel 2'
- 5
- Nagelspitze von Nagel 2
- 5'
- Nagelspitze von Nagel 2'
- 6
- Oberflächenprofilierung von Nagel 2
- 6'
- Oberflächenprofilierung von Nagel 2'
- 7
- Bauteil
- 8
- Bauteil
- 9
- Materialkragen
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 11082444 A1 [0003]
- DE 3721717 A1 [0004]
- DE 102006002238 A1 [0005]
- DE 102007033126 A1 [0007]
