DE102009053852A1

DE102009053852A1 - Verfahren zur Herstellung einer Nagelverbindung zwischen vorgelochten Bauteilen

Info

Publication number: DE102009053852A1
Application number: DE102009053852A
Authority: DE
Inventors: Dominik Dr.-Ing. Hußmann; Andreas Hammel
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2011-05-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nagelverbindung zwischen zwei Bauteilen (1, 2) in einem Fügebereich (3) mittels eines Nagels (4), der einen Nagelkopf (4a) und einen Nagelschaft (4b) aufweist, bei welchem der Nagel (4) im Fügebereich (3) in die aufeinanderliegenden Bauteile (1, 2) getrieben wird. Erfindungsgemäß weist der Fügebereich (3) Vorlochungen (5, 6) zur Herstellung der Nagelverbindung mittels des Nagels (4) auf, wobei der Nagelschaft (4a) des Nagels (4) mit einem stumpfen Schaftende (4c) ausgebildet ist und der Durchmesser (D) des Nagelschaftes (4b) geringfügig größer als die Durchmesser (d, d) der Vorlochungen (5, 6) ist, vorzugsweise um 0,5 mm bis 2 mm.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Nagelverbindung zwischen zwei Bauteilen in einem Fügebereich mittels eines einen Nagelschaft aufweisenden Nagels gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Nagel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Aus der DE 10 2006 002 238 A1 ist ein solches Verfahren bekannt, das einen Nagel verwendet, der einen Nagelkopf mit einer an der Kopfunterseite vorgesehenen Ringnut, einen Nagelschaft und eine Nagelspitze aufweist. Zur Herstellung einer Nagelverbindung zwischen wenigstens zwei ungelochten Bauteilen wird der Nagel mittels eines Setzgerätes mit hoher Geschwindigkeit im Fügebereich in die Bauteile im Wesentlichen drehungsfrei axial so eingetrieben, dass die Nagelspitze und der Nagelschaft in die Bauteile eindringen, bis der Nagelkopf an der Oberseite des Bauteils aufliegt und hierbei an der Oberseite des Bauteils ein Materialaufwurf gebildet wird, der in die Ringnut an der Kopfunterseite des Nagels vorsteht, sowie im nagelkopfabgewandten Bauteil an dessen Unterseite ein kraterförmiger Materialauswurf gebildet wird, der in nagelkopfabgewandter Richtung vorsteht.
Diese bekannte Verfahren ist jedoch nicht oder zumindest nur mit erheblichem Aufwand dann anwendbar, wenn in einem Reparaturfall die bspw. mit dem bekannten Verfahren hergestellte Nagelverbindung gelöst werden muss und eine neue Nagelverbindung mit den nun von der ursprünglichen Nagelverbindung herrührenden Bohrungen hergestellt werden soll.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, vorgelochte Bauteile bspw. mit Befestigungselementen zu verbinden, die einen Gewindeschaft aufweisen, so dass mit dessen Gewinde in der glattwandigen Bohrung der zu verbindenden Bauteile ein Aufnahmegewinde für das Gewinde des Befestigungselements geschnitten wird. Hierzu wird bspw. auf die DE 203 16 200 U1 oder die DE 10 2004 021 484 A1 verwiesen.
Nachteilig an dieser Lösung ist, dass solche Befestigungselemente mit einem Gewinde aufwendig herzustellen sind und zusätzlich der Montagevorgang gegenüber einem Setzen eines Nagels länger dauert.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung einer Nagelverbindung anzugeben, mit dem eine sichere und einfach herzustellende Verbindung von vorgelochten Bauteilen erzielbar ist und gleichzeitig hierfür nur eine kurze Fertigungszeit erfordert.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bei einem solchen Verfahren zur Herstellung einer Nagelverbindung zwischen zwei Bauteilen in einem Fügebereich mittels eines Nagels, der einen Nagelkopf und einen Nagelschaft aufweist und bei welchem der Nagel im Fügebereich in die aufeinanderliegenden Bauteile getrieben wird, weist der Fügebereich Vorlochungen zur Herstellung der Nagelverbindung mittels des Nagels auf, wobei der Nagelschaft des Nagels mit einem stumpfen Schaftende ausgebildet ist und der Durchmesser des Nagelschaftes geringfügig größer als die Durchmesser der Vorlochungen ist, vorzugsweise um 0,5 mm bis 2 mm.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Nagelverbindung herstellbar, bei dem mittels eines Setzgerätes unter Hochgeschwindigkeit der erfindungsgemäß ausgebildete Nagel in die Vorlochungen der beiden zu verbindenden Bauteile eingetrieben wird und dennoch eine sichere und feste Verbindung erzielt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Schaftende angefast, so dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Schaft leicht auf die Vorlochung des nagelkopfseitigen Bauteils angesetzt werden kann.
Vorzugsweise ist der Nagelschaft eines für das Verfahren verwendeten Nagels mit einer Oberflächenprofilierung auf dem Nagelschaft versehen. Vorteilhaft kann der Nagelschaft mit kreisförmigen Querschnitt ausgebildet werden. Auch kann ein Nagelschaft mit trilobularen Querschnitt vorgesehen werden, wodurch eine Verdrehsicherung erreicht wird.
Ein solcher erfindungsgemäß ausgebildeter Nagel ist gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 6 ausgebildet.
Der Vorteil eines solchen Nagels liegt in dessen Verwendbarkeit in kleinen Bauräumen, da wegen der fehlenden Nagelspitze der Nagelschaft kürzer gegenüber einem Nagel mit Nagelspitze ist.
Vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Nagels ergeben sich mit den abhängigen Ansprüchen 7 bis 9.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung eines Fügebereichs von vorgelochten Bauteilen und einen Nagel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
2 eine schematische Schnittdarstellung einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführten Nagelverbindung.
Gemäß 1 liegen zwei zu verbindende, in einem Fügebereich 3 plattenförmig ausgebildete Bauteile 1 und 2 so flächig aufeinander, dass ihre Vorlochungen 5 und 6 miteinander fluchten. Diese Vorlochungen 5 und 6 können in einem Verfahrensschritt vorab hergestellt werden oder sind dadurch entstanden, dass die beiden Bauteile 1 und 2 im Fügebereich 3 mittels eines Nagels verbunden waren und im Rahmen einer Reparatur dieser Nagel vollständig entfernt wurde und dadurch diese Vorlochungen 5 und 6 zurückgeblieben sind.
Zur Herstellung einer Nagelverbindung bzw. zur erneuten Herstellung einer Nagelverbindung zwischen den beiden Bauteilen 1 und 2 dient ein Nagel 4, der vor dem Eintreiben in diese Vorlochungen 5 und 6 in 1 als separates Befestigungselement dargestellt ist. Die beiden Vorlochungen 5 und 6 haben jeweils einen Durchmesser d₁ und d₂, die in der Regel annähernd übereinstimmen.
Dieser Nagel 4 besteht aus einem Nagelkopf 4a mit einem Nagelschaft 4b, wobei dieser Nagelschaft 4b ein stumpfes Schaftende 4c, also eine plane Stirnfläche aufweist. Das wesentlichste Merkmal dieses Nagelschaftes 4b besteht darin, dass dessen Durchmesser D um einen Wert zwischen 0,5 mm und 2 mm größer ist als der Durchmesser d₁ bzw. d₂ der Vorlochungen 5 und 6.
Das stumpfe Schaftende 4c weist eine Anfasung 7 auf, so dass die Stirnfläche des Schaftendes 4c einen Durchmesser aufweist, der etwas geringer ist als der lichte Durchmesser d₁ der Vorlochung 5 im Bauteil 1. Damit kann in der Art einer Positionierungshilfe das Schaftende 4c sicher und genau auf die Vorlochung 5 aufgesetzt werden.
Der Nagelschaft 4b des Nagels 4 ist mit einer Oberflächenprofilierung 8 versehen, wobei zum Nagelkopf 4a hin ein kurzer Abschnitt A ohne Oberflächenprofilierung 8 vorgesehen ist. Auch am Schaftende 4c ist ein kurzer Abschnitt B ohne Oberflächenprofilierung 8 in 1 zu erkennen. Die Oberflächenprofilierung 8 dient vor allem dazu, einen hohen Auszugswiderstand zu erreichen und damit eine hohe Verbindungsqualität sicherzustellen.
Der Nagelkopf 4a des Nagels 4 weist an seiner Unterseite eine Ringnut 9 auf, die den beim Eintreiben des Nagels 4 in die Vorlochung 5 des Bauteils 1 entstehenden Materialaufwurf 10 aufnimmt, wie im Zusammenhang mit 2 erläutert werden soll.
Der Nagel 4 wird nun mittels eines Setzgeräts (nicht dargestellt) in die vorgelochten Bauteile 1 und 2 im Fügebereich 3 eingetrieben, so dass der Nagelschaft 4b die Vorlochungen 5 und 6 vollständig durchdringt, wobei aufgrund des größeren Durchmessers D gegenüber den Durchmessern d₁ und d₂ der Vorlochungen 5 und 6 sowohl Werkstoff der Bauteile 1 und 2 in die Hinterschneidungen auf dem Nagelschaft 4b, die die Profilierung 8 bilden, eindringt als auch nagelkopfseitig am Rand der Vorlochung 5 ein Materialaufwurf 10 und ebenso am Austritt des Nagelschaftes 4b am Rand der Vorlochung 6 des Bauteils 2 ein Materialaufwurf 11 sich bildet. Der Materialaufwurf 10 am nagelkopfseitigen Bauteil 1 wird von der Ringnut 9 auf der Unterseite des Nagelkopfes 4a aufgenommen. Diesen Zustand der fertigen erfindungsgemäßen Nagelverbindung zwischen den Bauteilen 1 und 2 zeigt 2.
Der Nagelschaft 4b des erfindungsgemäßen Nagels 4 kann einen kreisförmigen oder zwecks Realisierung einer Verdrehsicherung einen trilobularen Querschnitt aufweisen.
Der Nagel 4 ist aus gehärtetem Stahlwerkstoff hergestellt, jedoch können auch andere geeignete Materialien verwendet werden. Die Fügeteile, also die Bauteile 1 und 2 können aus Aluminium und/oder Stahlwerkstoff (auch höchstfester Stahlwerkstoff) bestehen.
Bezugszeichenliste

1: Bauteil
2: Bauteil
3: Fügebereich
4: Nagel
4a: Nagelkopf des Nagels 4
4b: Nagelschaft des Nagels 4
4c: Schaftende des Nagelschaftes 4b
5: Vorlochung im Bauteil 1
6: Vorlochung im Bauteil 2
7: Anfasung an dem Schaftende 4c
8: Oberflächenprofilierung auf dem Nagelschaft 4b
9: Ringnut an der Unterseite des Nagelkopfes 4a
10: Materialaufwurf auf dem Bauteil 1
11: Materialaufwurf auf dem Bauteil 2

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

DE 102006002238 A1 [0002]
DE 20316200 U1 [0004]
DE 102004021484 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Nagelverbindung zwischen zwei Bauteilen (1, 2) in einem Fügebereich (3) mittels eines Nagels (4), der einen Nagelkopf (4a) und einen Nagelschaft (4b) aufweist, bei welchem der Nagel (4) im Fügebereich (3) in die aufeinanderliegenden Bauteile (1, 2) getrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass – der Fügebereich (3) Vorlochungen (5, 6) zur Herstellung der Nagelverbindung mittels des Nagels (4) aufweist, – der Nagelschaft (4a) des Nagels (4) mit einem stumpfen Schaftende (4c) ausgebildet ist, und – der Durchmesser (D) des Nagelschaftes (4b) geringfügig größer als die Durchmesser (d₁, d₂) der Vorlochungen (5, 6) ist, vorzugsweise um 0,5 mm bis 2 mm.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaftende (4c) des Nagelschaftes (4b) mit einer Anfasung (7) versehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nagelschaft (4b) mit einer Oberflächenprofilierung (8) versehen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nagelschaft (4b) mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Nagelschaft (4b) mit trilobularem Querschnitt ausgebildet ist.
Nagel zur Herstellung einer Nagelverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nagel (4) einen Nagelkopf (4a) und einen Nagelschaft (4b) mit einem stumpfen Schaftende (4c) aufweist.
Nagel nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass das Schaftende (4c) des Nagelschafts (4b) mit einer Anfasung (7) versehen ist.
Nagel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nagelschaft (4b) eine Oberflächenprofilierung (8) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nagelschaft (4b) mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Nagelschaft (4b) mit trilobularem Querschnitt ausgebildet ist.