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Die Erfindung betrifft einen Blindniet mit einem Nietkörper, der einen Schaft mit einer Umfangsfläche und einen Setzkopf aufweist, und einem Zugelement.
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Blindniete haben sich seit vielen Jahren bewährt, um beispielsweise zwei oder mehr Teile miteinander zu verbinden. Die beiden zu verbindenden Teile werden mit einer Durchgangsbohrung versehen. Die beiden Teile werden so aufeinander gelegt, dass die Durchgangsbohrungen einander überdecken. Ein Blindniet mit einem Nietkörper, dessen Außendurchmesser dem Durchmesser der Bohrung entspricht, wird durch die Bohrung geführt, bis der Setzkopf an dem einen der Teile anliegt. Danach wird das Zugelement aus dem Blindniet herausgezogen, wobei es auf der dem Setzkopf gegenüberliegenden Seite des Nietkörpers einen Schließkopf bildet. In vielen Fällen reißt das Zugelement ab und die Nietverbindung mit Hilfe des Blindniets ist erzeugt.
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Eine andere Art von Blindnieten wird durch Blindnietmuttern gebildet. Hier wird das Zugelement durch eine Gewindestange gebildet, die in ein Gewinde eingeschraubt ist, das an dem dem Setzkopf abgewandten Ende des Nietkörpers angeordnet ist. Wenn man mit Hilfe eines Zugs auf die Gewindestange den Schließkopf ausgebildet hat, wird die Gewindestange herausgeschraubt. Man hat dann eine Gewindemutter zur Verfügung, die zum Anbringen von anderen Teilen verwendet werden kann.
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Die Verwendung von Blindnieten und Blindnietmuttern hat sich insbesondere im Bereich des Automobilbaus, des Bootsbaus und des Flugzeugbaus bewährt. Hier werden hauptsächlich Metallbleche miteinander verbunden oder es werden Befestigungspunkte an Metallblechen erzeugt.
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Die Verwendung von Blindnieten bei anderen Werkstoffen hat sich bislang jedoch nicht oder nicht nennenswert durchsetzen können. Insbesondere werden Materialien aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen (im Folgenden kurz CFK-Materialien genannt) praktisch noch nicht mit Blindnieten verarbeitet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Blindniete zur Verarbeitung mit faserverstärkten Kunststoffen geeignet zu machen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Blindniet der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass zumindest der Schaft von einer Hülse aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff umgeben ist.
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Wenn im Folgenden von „Blindniet” die Rede ist, dann ist damit auch immer eine „Blindnietmutter” gemeint, auch wenn dies nicht extra wiederholt wird.
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Man geht bei der Erfindung davon aus, dass die Verwendung von Blindnieten, die aufgrund der Anforderungen an ihre Verformbarkeit praktisch ausschließlich aus einem Metall gebildet sein können, bei CFK-Materialien oder anderen faserverstärkten Kunststoffen schwierig ist, weil bei der Erzeugung der zum Setzen des Blindniets notwendigen Durchgangsbohrung nicht nur der Kunststoff durchgebohrt werden muss, sondern beim Bohren auch die Verstärkungsfasern angeschnitten werden. Wenn diese Fasern elektrisch leitfähig sind, was beispielsweise bei Kohlefasern der Fall ist, und Feuchtigkeit zwischen den Blindniet und das Material, in das der Blindniet eingesetzt ist, gelangt, dann ergibt sich ein galvanisches Element, bei dem das Risiko besteht, dass Ströme fließen. In Abhängigkeit von der Stärke und der Dauer derartiger Ströme kann es dabei zu Beschädigungen kommen, die die Haltbarkeit der Materialien erheblich beeinträchtigen können. Wenn man nun den Schaft des Nietkörpers mit einer Hülse aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff umgibt, dann schafft man eine galvanische Trennung zwischen dem Niet und dem Fügegut, so dass sich ein Stromfluss nicht ausbilden kann. Insbesondere ergibt sich keine galvanische Berührung zwischen dem Metall des Nietkörpers und den Verstärkungsfasern in dem Fügegut. Die Verwendung einer Hülse aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff auf dem Nietkörper ist problemlos möglich. Eine derartige Hülse trägt nicht nennenswert auf, vergrößert also den Durchmesser des Nietkörpers ebenfalls nicht nennenswert. Gegebenenfalls muss man hier eine Anpassung des Durchmessers des Nietkörpers vornehmen. Diese Hülse kann auch in situ erzeugt werden, indem ein entsprechendes Isoliermaterial angespritzt wird.
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Vorzugsweise ist die Hülse auf ihrer dem Setzkopf abgewandten Seite geschlossen. In diesem Fall kann man auch ein Vordringen von Feuchtigkeit zwischen der Hülse und dem Nietkörper jedenfalls von der Seite des Schließkopfes her verhindern. Auf der Seite des Setzkopfes muss die Hülse natürlich offen sein, damit sie überhaupt auf den Nietkörper aufgeschoben werden kann.
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Vorzugsweise ist der Kunststoff elastisch dehnbar. Wenn der Schließkopf gebildet wird, ergibt sich am Nietkörper eine Durchmesservergrößerung. Wenn der Kunststoff elastisch dehnbar ist, dann kann er diese Durchmesservergrößerung problemlos aufnehmen, ohne zu reißen. Die Dichtigkeit bleibt also in vollem Umfang erhalten. Man kann die Hülse dann im Bereich des Schließkopfes radial nach außen umformen, so dass sie auf der Seite des Schließkopfes unter einem gewissen Druck am Fügegut anliegt und dort zu einer verbesserten Dichtigkeit beiträgt. Man verhindert damit auch, dass überhaupt Feuchtigkeit von dieser Seite aus in die Bohrung eintreten kann.
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Vorzugsweise ist die Hülse unter Vorspannung auf dem Nietkörper angeordnet. Damit wird die Handhabung vereinfacht. Die Hülse kann nicht ohne weiteres vom Nietkörper herabrutschen und herunterfallen.
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Vorzugsweise weist die Hülse auf ihrer radialen Innenseite mindestens einen Steg mit einer axial verlaufenden Komponente auf, der an der Umfangsfläche anliegt. Mit einem derartigen Steg lässt sich die Vorspannung der Hülse auf dem Nietkörper relativ einfach erzeugen. Der Steg muss nicht genau axial verlaufen. Es reicht aus, wenn er eine axial verlaufende Komponente hat. Die Hülse liegt dann jedenfalls mit dem Steg am Nietkörper an. Auch bei einer kleinen Vorspannung ergibt sich hier eine relativ große Flächenpressung, so dass die Hülse mit einer ausreichenden Reibung auf dem Nietkörper gehalten wird. Gleichwohl ist zum Aufschieben der Hülse auf den Nietkörper nur eine relativ kleine Kraft erforderlich.
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Hierbei ist bevorzugt, dass neben dem Steg in Umfangsrichtung ein Freiraum zwischen der Hülse und der Umfangsfläche gebildet ist. In diesem Freiraum kann sich die Hülse dann verformen, wenn die Hülse auf den Nietkörper aufgeschoben wird. Die Hülse weicht dann zwar von ihrer ursprünglichen Form, beispielsweise einer Kreiszylinderform, ab. Dies ist jedoch unkritisch.
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Vorzugsweise weist die Hülse eine Wandstärke im Bereich von 0,3 bis 0,5 mm auf. Obwohl die Hülse so dünn ist, bildet sie einen ausreichenden galvanischen Widerstand, so dass nach dem Setzen des Blindniets in ein Fügegut aus CFK-Material oder einem anderen faserverstärkten Kunststoff keine Gefahr eines Stromflusses besteht.
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Vorzugsweise weist die Hülse an ihrem dem Setzkopf benachbarten Ende einen radial vorstehenden Rand auf. Dieser Rand bildet eine Art „Krempe”, die sich zwischen das Fügegut und den Setzkopf legt. Dabei kann der Rand radial durchaus über den Setzkopf vorstehen. Die Dichtigkeit wird hierdurch weiter verbessert, weil sich eine flächige Anlage des Randes der Hülse an das Fügegut ergibt, wenn der Blindniet gesetzt wird. In diesem Fall presst nämlich der Setzkopf den Rand gegen das Fügegut.
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Hierbei ist bevorzugt, dass der Rand an mindestens einer seiner beiden Seiten mindestens einen in Umfangsrichtung verlaufenden Vorsprung aufweist. Dieser Vorsprung verbessert die Dichtigkeit weiter. Im Bereich dieses Vorsprungs ergibt sich eine relativ hohe Flächenpressung, weil die Setzkraft auf eine relativ kleine Fläche wirkt. Wenn der Vorsprung zwischen dem Fügegut und dem Rand ausgebildet ist, dann drückt der Vorsprung auf das Fügegut und verbessert damit die Widerstandsfähigkeit der Verbindung gegen ein Vordringen von Feuchtigkeit in die Bohrung hinein. Wenn der Vorsprung auf der dem Setzkopf benachbarten Seite angeordnet ist, dann wird das Vordringen von Feuchtigkeit zwischen der Hülse und dem Nietkörper erschwert. Natürlich können auch auf beiden Seiten des Randes entsprechende Vorsprünge ausgebildet sein.
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Bevorzugterweise ist die Hülse aus einem durchsichtigen Kunststoff gebildet. Man kann dann optisch kontrollieren, ob der Schließkopf richtig ausgebildet worden ist.
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In einer alternativen Ausgestaltung kann die Hülse aus einem undurchsichtigen, insbesondere farbigen Kunststoff gebildet sein. In diesem Fall ist die Kontrolle vereinfacht, ob eine Hülse überhaupt verwendet worden ist. Darüber hinaus kann man die Hülse auch aus optischen Erwägungen verwenden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine erste Ausgestaltung eines Blindniets mit einer ersten Ausgestaltung einer Hülse,
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2 eine zweite Ausgestaltung eines Blindniets mit einer zweiten Ausgestaltung einer Hülse,
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3 den Blindniet nach 2 nach einem Setzvorgang und
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4 eine Schnittansicht durch einen Blindniet nach 2.
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Ein Blindniet 1 weist einen Nietkörper 2 auf. Der Nietkörper 2 weist einen Schaft 3 mit einer Umfangsfläche und einen Setzkopf 4 auf. Der Schaft 3 und der Setzkopf 4 sind hierbei einstückig ausgebildet. Durch den Nietkörper 2 hindurchgeführt ist ein Zugelement 5 mit einem verdickten Ende 6, ein sogenannter Zugdorn.
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Der Nietkörper 2 ist von einer Hülse 7 aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff umgeben. Ein derartiger Kunststoff kann beispielsweise als Polyamid oder als Polypropylen ausgebildet sein. Er kann durchsichtig oder undurchsichtig, insbesondere farbig ausgebildet sein. Bei der Ausgestaltung nach 1 ist die Hülse einfach als Hohlzylinder ausgebildet, der beispielsweise von einem Schlauch aus dem elektrisch nicht leitenden Kunststoff abgelängt werden kann.
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Der Blindniet 1 nach 1 wird verwendet, um zwei Teile 8, 9 miteinander zu verbinden. Diese Teile 8, 9, die kurz auch als „Fügegut” bezeichnet werden, sind beispielsweise teilweise aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet, insbesondere aus einem CFK-Material, also einem kohlefaserverstärkten Kunststoff.
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Um den Blindniet 1 setzen zu können, wird das Fügegut 8, 9 mit einer Durchgangsbohrung 10 versehen. Der Nietkörper 2 mit der Hülse 7 wird durch diese Durchgangsbohrung 10 hindurchgeführt, bis der Setzkopf 4 an dem Teil 8 anliegt. Wenn dann ein Zug auf das Zugelement 5 aufgebracht wird, wandert das Ende 6 des Zugelements 5 in Richtung auf den Setzkopf 4. Dabei wird das aus dem Teil 9 herausragende Ende des Nietkörpers 2 verdickt, also im Durchmesser vergrößert, so dass sich ein Schließkopf ausbildet.
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Die Hülse 7 ist dabei aus einem elastisch dehnbaren Material gebildet, das nicht einreißt, wenn der Schließkopf gebildet wird. Darüber hinaus kann die Hülse 7 relativ dünn sein. Sie weist eine Wandstärke im Bereich von 0,3 bis 0,5 mm auf, was die Verformbarkeit weiter erleichtert.
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2 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel, bei dem Teile, die denen der 1 entsprechen oder funktionsgleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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Der Blindniet 1 ist hier beispielsweise als Mehrbereichsblindniet ausgebildet, d. h. er weist mehrere Verformungszonen auf, die durch Einprägungen 11 voneinander getrennt sind.
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Die Hülse 7 weist an ihrem dem Setzkopf 4 zugewandten Ende einen radial vorstehenden Rand 12 auf. In 4 ist eine Draufsicht auf den Rand 12 dargestellt. Es ist zu erkennen, dass der Rand 12 zwei konzentrisch in Umfangsrichtung verlaufende Vorsprünge 13 aufweist, die, wenn der Blindniet 1 in die Durchgangsbohrung 10 eingesetzt worden ist, am Teil 8 des Fügeguts anliegen.
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Ferner weist die Hülse 7 ein geschlossenes Ende 14 auf. 2 zeigt den Blindniet 1 kurz vor dem Setzen. Der Blindniet 1 ist so weit in die Durchgangsbohrung 10 eingesetzt worden, dass der Setzkopf unter der Zwischenlage des Randes 12 am Teil 8 des Fügeguts anliegt.
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3 zeigt den Blindniet nach dem Setzvorgang. Es ist zu erkennen, dass aus dem aus dem Fügegut herausragenden Teil des Schaftes 3 ein Setzkopf 15 gebildet worden ist. Der Setzkopf weist gegenüber dem verbleibenden Teil des Schaftes 3 einen vergrößerten Durchmesser auf. Es ist zu erkennen, dass die Hülse 7 diese Durchmesservergrößerung ohne weiteres mitgemacht hat. Die Hülse 7 ist im Bereich des Setzkopfes 15 radial etwas gedehnt worden.
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Dabei ergibt sich ein radial nach außen umgefalteter Bereich 16, der auf der Oberfläche des Teils 9 des Fügeguts anliegt und damit eine Abdichtlänge weiter vergrößert, weil hier eine Abdichtung nicht nur innerhalb der Durchgangsbohrung 10 erfolgt oder Durchmesser des Schafts 3 vergrößert sich beim Setzen auch innerhalb der Durchgangsbohrung etwas), sondern auch an der Oberfläche des Teils 9 des Fügeguts. Am Teil 8 ergibt sich ebenfalls eine verlängerte Dichtungslänge, weil hier der Rand 12 am Teil 8 des Fügeguts anliegt.
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Ein weiteres Merkmal ist in den 2 bis 4 zu erkennen. Die Hülse weist an ihrer radialen Innenseite mehrere, im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei, im Wesentlichen axial verlaufende Stege 17 auf. Wie aus 4 zu erkennen ist, die den Blindniet 1 im ungesetzten Zustand etwas oberhalb des Randes 12 geschnitten zeigt, liegt die Hülse 7 jedenfalls mit diesen Stegen 17 am Schaft 3 an. In Umfangsrichtung beidseits der Stege 17 ist jeweils ein Freiraum 18 zu erkennen. Wenn die Hülse 7 auf den Schaft 3 aufgeschoben wird, dann verformt sich die Hülse 7 etwas aus ihrer Hohlzylinderform heraus, so dass sie nur einer geringen Dehnung unterworfen werden muss. Die Vorspannung, mit der die Hülse 7 auf dem Schaft 3 festhält, ergibt sich dann im Wesentlichen durch die Verformung der Hülse 7.
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Die Ausgestaltung nach den 2 bis 4 ist vor allen Dingen dann von Vorteil, wenn auf der Seite des Teils 9 des Fügeguts eine erhöhte Feuchtigkeitsbelastung zu erwarten ist.
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Die vorliegende Beschreibung lässt sich problemlos auch auf eine Blindnietmutter übertragen. Auch bei einer Blindnietmutter lässt sich eine Hülse 7 aus einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff verwenden. Der Begriff „Blindniet” soll in diesem Zusammenhang auch eine „Blindnietmutter” umfassen.
