DE102012011020A1

DE102012011020A1 - Stanzniet, Nietverbindung und Nietverfahren

Info

Publication number: DE102012011020A1
Application number: DE102012011020A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Opper; Joachim Schneider
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey LLC
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2013-12-05
Also published as: EP2671654A3; EP2671654A2; EP2671654B1

Abstract

Stanzniet (10) zum Verbinden von Bauteilen (50, 52), mit einem Kopfabschnitt (14) und einem in einer Längsrichtung (15) an dem Kopfabschnitt (14) anschließenden Schaftabschnitt (12), wobei der Schaftabschnitt (12) an einem dem Kopfabschnitt (14) abgewandten Ende (16) eine Stanzkante (18) aufweist, wobei der Kopfabschnitt (14) an einem dem Schaftabschnitt (12) abgewandten Kopfendabschnitt einen größeren Außendurchmesser als der Schaftabschnitt (12) aufweist. Dabei ist der Kopfabschnitt (14) in Längsrichtung (15) in eine Mehrzahl von diskreten Teilabschnitten (34–42; 34', 36', 42'; 34''', 36''', 38''', 42'''; 34V, 42V) unterteilt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stanzniet zum Verbinden von Bauteilen, mit einem Kopfabschnitt und einem in einer Längsrichtung an dem Kopfabschnitt anschließenden Schaftabschnitt, wobei der Schaftabschnitt an einem dem Kopfabschnitt abgewandten Ende eine Stanzkante aufweist, und wobei der Kopfabschnitt an einem dem Schaftabschnitt abgewandten Kopfendabschnitt einen größeren Außendurchmesser als der Schaftabschnitt aufweist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Nietverbindung mit wenigstens einem ersten und wenigstens einem weiteren Bauteil, die durch einen während des Verbindungsprozesses umgeformten Stanzniet miteinander verbunden sind, und betrifft schließlich ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Nietverbindung unter Verwendung eines Stanznietes.
Stanzniete dienen zum Verbinden von Bauteilen, insbesondere von Blechteilen, wobei ein Vorlochen der Blechteile nicht notwendig ist.
Die Bauteile werden auf eine Matrize aufgelegt. Auf der gegenüberliegenden Seite der Bauteile wird ein Niederhalter angeordnet, derart, dass die Bauteile zwischen Niederhalter und Matrize verspannt werden. Der Niederhalter ist hohl ausgebildet. Anschließend ein Stanzniet in die Bauteileanordnung getrieben. Bei Verwendung eines Vollstanznietes, der als massives, im Wesentlichen nicht verformbares Fügeelement ausgebildet ist, erfolgt nach dem Durchstanzen der Bauteile eine plastische Deformation insbesondere des matrizenseitigen Bauteiles, so dass dessen Material teilweise in eine Ringausnehmung des Vollstanznietes fließt. Die fertiggestellte Nietverbindung stellt eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den Bauteilen in einer Längsrichtung (Fügerichtung) und/oder in einer Richtung quer hierzu bereit.
Bei sogenannten Halbhohlstanznieten ist der Schaftabschnitt nicht massiv sondern hohl ausgebildet. Bei der Herstellung einer Nietverbindung dringt der hohle Schaftabschnitt stanzend in die Bauteilanordnung ein und weitet sich hierbei konisch auf. Bei dieser Variante erfolgt vorzugsweise kein Durchstanzen des matrizenseitigen Bauteiles.
Auf dem Gebiet der Vollstanzniete ist es bekannt, den Übergang zwischen dem Schaftabschnitt und dem Kopfabschnitt kegelstrumpfförmig auszubilden. Dabei ist zum einen bekannt, die Kegelstumpffläche in eine zylindrische Fläche eines Kopfendabschnittes übergehen zu lassen ( GB-B-912,516 , DE-OS 2 345 017 , DE 297 07 669 , EP 1 054 169 B1 ).
Alternativ ist es bekannt, die Kegelstumpffläche spitzwinklig in eine stirnseitige Endfläche des Kopfabschnittes übergehen zu lassen ( DE 298 22 745 U1 ). Es ist ferner bekannt, den Vollstanzniet generell zylindrisch mit einer sich über mehr als 50% der Längsachse erstreckenden, im Längsschnitt halbkreisförmigen Ringvertiefung zu versehen ( DE-OS 2 839 838 , US-A-4,978,270 , WO 97/413 59 ).
Ferner ist es aus dem Dokument DE 100 69 421 C2 bekannt, einen Übergang zwischen einem zylindrischen Schaftabschnitt und einem zylindrischen Kopfendabschnitt im Längsschnitt konkav bzw. hohlkehlenartig zu gestalten.
Schließlich ist es generell bekannt, am Schaftabschnitt eine Mehrzahl von in Längsrichtung versetzt angeordneten Ringausnehmungen vorzusehen ( US-A-4,978,270 , EP 1 054 169 B1 ).
Generell besteht bei derartigen Stanznietverbindungen ein Wunsch nach einer Verringerung von Biegespannungen.
Es ist demzufolge eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Stanzniet, eine verbesserte Nietverbindung und ein verbessertes Nietverfahren anzugeben, wobei wenigstens einer der Nachteile des Standes der Technik vermieden wird und/oder beim Verbindungsprozess Biegespannungen reduzierbar sind.
Ferner sollen die Stanzniete vorzugsweise möglichst kostengünstig herstellbar sein.
Die obige Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Stanzniet dadurch gelöst, dass der Kopfabschnitt in Längsrichtung in eine Mehrzahl von diskreten Teilabschnitten unterteilt ist.
Unter diskreten Teilabschnitten wird vorliegend insbesondere verstanden, dass die Teilabschnitte unterschiedliche Außendurchmesser, unterschiedlich Außenformen, unterschiedliche Kegelwinkel, unterschiedliche axiale Dicken und/oder unterschiedliche Formen haben können. Die Teilabschnitte sind in einer Variante vorzugsweise nicht-stetig miteinander verbunden. Zwei der Teilabschnitte und vorzugsweise auch ein Kopfendabschnitt (ein vom Schaftabschnitt am weitesten entfernter Teilabschnitt) sind dabei vorzugsweise am Außenumfang nicht zylindrisch sondern mit einer von der Zylinderform abweichenden Geometrie ausgestaltet. In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der Kopfendabschnitt am Außenumfang zylindrisch ausgebildet, wobei zwischen dem Kopfendabschnitt und dem Schaftabschnitt wenigstens zwei diskrete Teilabschnitte angeordnet sind, die vorzugsweise nicht zylindrisch ausgebildet sind.
Der Schaftabschnitt kann aus einem Vollmaterial hergestellt sein. In diesem Fall kann der Schaftabschnitt an seinem Außenumfang wenigstens eine Ringausnehmung aufweisen, um auf diese Weise einen Vollstandsniet zu bilden.
Alternativ hierzu kann der Schaftabschnitt auch hohl ausgebildet sein. In diesem Fall kann der Niet als Halbhohlstanzniet ausgebildet sein, vorzugsweise in der sogenannten C-Form.
Mit wenigstens einer Ausführungsform des oben genannten Stanznietes lassen sich Stanznietprozesse realisieren, bei denen geringere Biegespannungen auftreten.
Die neuartige Gestaltung eines Senkkopfes für einen Stanzniet mit mehreren Teilabschnitten ermöglicht zudem eine Verwendung bei Einbereichs- und bei Mehrbereichsnieten. Ferner ist eine Verwendung bei Vollstanznieten und bei Halbhohlstanznieten vorzugsweise in gleicher Weise möglich.
Schließlich lassen sich Stanzniete mit einer derartigen Senkkopfgeometrie kostengünstig herstellen. Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die Anzahl der diskreten Teilabschnitte im Bereich von 1 bis 6, insbesondere im Bereich von 1 bis 3.
Bei einer derartigen Teilabschnittanzahl lassen sich sehr gute Stanznietverbindungen herstellen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Anzahl der diskreten Teilabschnitte größer als 1, und kleiner als 10, vorzugsweise größer als 2, kleiner als 9.
Bei dieser Ausführungsform können zum einen Stanzniete mit geringen Kosten hergestellt werden. Zum anderen lassen sich die diskreten Teilabschnitte gut an die jeweilige Funktion während des Stanznietprozesses anpassen.
In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gehen wenigstens zwei der Teilabschnitte stufenförmig ineinander über.
Bei dieser Variante ist eine Ringebene zwischen zwei Teilabschnitten in einer Richtung quer, insbesondere senkrecht zu der Längsrichtung ausgerichtet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind wenigstens zwei aneinander angrenzende Teilabschnitte im Längsschnitt kegelstumpfförmig mit unterschiedlichen Kegelwinkeln geformt.
Bei dieser Variante kann eine gewünschte Kontur durch Teilabschnitte mit unterschiedlichen Kegelstumpfwinkeln realisiert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens einer der Teilabschnitte einen rillenförmigen Außenumfang auf. Die Rille kann im Längsschnitt teilkreisförmig sein, oder teilelliptisch oder ähnliches. Dabei können rillenförmige Außenumfangsabschnitte stumpfwinklig ineinander übergehen. Alternativ ist es möglich, dass rillenförmige Abschnitte wellenförmig ineinander übergehen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, ist der Kopfabschnitt in Längsrichtung in eine Mehrzahl von Teilabschnitten unterteilt, die am Außenumfang des Kopfabschnittes eine Hüllkontur bilden.
Eine derartige Hüllkontur kann in einer Variante durch eine im Wesentlichen stetig verlaufende Kontur am Außenumfang des Kopfabschnittes gebildet sein.
Bei einer Ausgestaltung, bei der die Teilabschnitte so voneinander abgegrenzt sind, dass sie am Übergang nicht stetig ineinander übergehen, können insbesondere Rillen am Außenumfang des Kopfabschnittes gebildet werden.
Die Hüllkontur bildet dabei vorzugsweise die für den Stanznietprozess wesentliche Kontur des Außenumfanges des Kopfabschnittes.
In einer Variante kann die Hüllkontur dabei kegelstumpfförmig sein. Die Hüllkontur kann dabei durch einen Kegelstumpf mit einem einheitlichen Kegelwinkel gebildet sein. Alternativ können einer oder mehrere Teilabschnitte unterschiedliche Kegelstumpfwinkel aufweisen, wobei die Hüllkontur dann durch die Summe dieser kegelstumpfförmigen Teilabschnitte gebildet wird bzw. sich entlang der aneinander angrenzenden Übergänge erstreckt.
Gemäß einer Variante ist es bevorzugt, wenn die Hüllkurve nach der Art einer Funktion mit wenigstens einem Wendepunkt ausgebildet ist, derart, dass beispielsweise ein Wechsel von einem konkaven Hüllkonturabschnitt in einen konvexen Hüllkonturabschnitt erfolgt, oder umgekehrt. Der konkave und/oder der konvexe Hüllkonturabschnitt kann dabei durch einen Teilabschnitt oder jeweils durch eine Mehrzahl von Teilabschnitten gebildet sein.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Hüllkontur die Form einer Sinusfunktion auf, die einen derartigen Wendepunkt beinhaltet.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist die Hüllkurve eine konvexe Form auf, die bevorzugt an eine konkave Form anschließen kann.
Von besonderem Vorzug ist es, wenn ein konkaver Abschnitt einer Hüllkontur benachbart ist zu dem Schaftabschnitt und wenn ein konvexer Abschnitt der Hüllkontur benachbart ist zu einem Kopfendabschnitt des Kopfabschnittes.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn wenigstens einer der Teilabschnitte eine gegenüber der Hüllkontur zurückversetzte Vertiefung zur Aufnahme eines Fügehilfsmittels aufweist.
Die Vertiefung kann dabei eine Radialvertiefung sein, kann jedoch auch eine sich über den gesamten Außenumfang erstreckende ringförmige Vertiefung sein, wie es insbesondere bei einer Ausführungsform möglich ist, bei der die Teilabschnitte jeweils einen rillenförmigen Außenumfang haben oder wellenartig ineinander übergehen. Auch bei der Bildung der Hüllkontur durch eine Mehrzahl von kegelstumpfförmigen Teilabschnitten mit unterschiedlichen Kegelwinkeln verbindet die Hüllkontur die Verbindungspunkte dieser kegelstumpfförmigen Teilabschnitte, wobei wenigstens eine kreissegmentförmige ringförmige Vertiefung zwischen der Hüllkontur und wenigstens einer planen Kegelstumpfflache gebildet wird. Bei stufenförmigen Teilabschnitten können derartige Ringvertiefungen durch die Stufen selbst gebildet sein.
Das Fügehilfsmittel kann insbesondere ein Schmierstoff sein, der in die Vertiefung für eine bessere Verarbeitung bei dem Setzvorgang des Stanznietes eingelassen wird. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das Fügehilfsmittel ein Klebstoff sein, der die Festigkeit einer Stanznietverbindung erhöhen kann.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform ist der Stanzniet aus einem Werkstoff wie Metall durch eine Kaltumformung bei einer Temperatur unterhalb einer Rekristallisationstemperatur des Werkstoffes hergestellt.
Hierbei lässt sich der Stanzniet kostengünstig durch Kaltumformung herstellen. Insbesondere können hiermit enge Maßtoleranzen realisiert werden. Der Stanzniet kann nach der Kaltumformung noch vergütet werden.
Der Stanzniet ist vorzugsweise rotationssymmetrisch, so dass eine Kaltumformung durch kostengünstige Verfahren darstellbar ist.
Bei einer erfindungsgemäßen Nietverbindung mittels eines derartigen Stanznietes ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Kopfendabschnitt des Stanznietes gegenüber einer Oberfläche des benachbarten Bauteils übersteht.
Während klassische Stanznietverfahren davon ausgehen, dass der Kopfabschnitt vollständig in dem benachbarten Bauteil versenkt wird, kann ein überstehender Kopfendabschnitt insbesondere dazu verwendet werden, um an dem Kopfabschnitt Funktionselemente anzubringen.
Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Stanznietes.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Ansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stanznietes und eine mittels eines solchen Stanznietes hergestellte Stanznietverbindung;
2 ein Detail II der 1;
3 eine der 2 entsprechende Detailansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stanznietes;
4 eine der 2 entsprechende Detailansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stanznietes;
5 eine der 2 entsprechende Detailansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stanznietes;
6 eine der 2 entsprechende Detailansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stanznietes; und
7 eine der 2 entsprechende Detailansicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stanznietes.
In 1 ist auf der linken Seite eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stanznietes schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
Der Stanzniet 10 ist als Vollstanzniet ausgebildet und weist einen im Wesentlichen zylindrischen Schaftabschnitt 12 auf, der einstückig mit einem Kopfabschnitt 14 verbunden ist. Eine Längsachse des Stanznietes 10 ist bei 15 gezeigt.
Ein dem Kopfabschnitt 14 entgegengesetztes Ende 16 des Schaftabschnittes 12 ist generell kreisförmig ausgebildet, wobei eine Stanzkante 18 zwischen dem stirnseitigen Ende 16 des Schaftabschnitte 12 und dem Außenumfang 20 des Schaftabschnittes 12 ausgebildet ist. Am Außenumfang 20 des Schaftabschnittes 12 können eine oder mehrere in Längsrichtung voneinander versetzt angeordnete Ringausnehmungen 22 ausgebildet sein, was in 1 lediglich schematisch für eine einzelne Ringausnehmung 22 angedeutet ist.
Der Stanzniet 10 ist rotationssymmetrisch ausgebildet. Ein Außenradius des Schaftabschnittes 12 ist bei 24 gezeigt. Der maximale Außenradius des Kopfabschnittes 14 ist bei 26 gezeigt. Der Kopfabschnitt 14 weist an seiner dem Schaftabschnitt 12 zugewandten Seite eine Senkkopfgeometrie auf, die durch die Ausgestaltung des Überganges von dem Außenumfang 20 des Schaftabschnittes hin zu dem maximalen Außendurchmesser des Kopfabschnittes 14 gebildet ist. Die axiale Länge des Schaftabschnittes ist in 1 bei 28 gezeigt. Die axiale Länge des Kopfabschnittes 14 ist bei 30 gezeigt.
Bevor auf die in 1 rechts gezeigte Nietverbindung eingegangen wird, die mittels eines Stanznietes 10 hergestellt ist, wird anhand der 2 die Senkkopfgestaltung des Kopfabschnittes 14 erörtert.
Der Kopfabschnitt 14 ist bei dem Stanzniet 10 in Längsrichtung 15 in eine Mehrzahl von diskreten Teilabschnitten 34, 36, 38, 40, 42 unterteilt, die vorliegend jeweils eine gleiche axiale Länge bzw. Dicke 44 besitzen. Der erste Teilabschnitt 34 ist benachbart zu dem Schaftabschnitt 12 und weist einen zylindrischen Außenumfang mit einem etwas größeren Durchmesser als der Schaftabschnitt 12 auf. Der zweite Teilabschnitt 36 weist wiederum einen zylindrischen Außenumfang auf, dessen Außendurchmesser größer ist als jener des ersten Teilabschnittes 34. Der dritte, der vierte und der fünfte Teilabschnitt weisen jeweils ebenfalls zylindrische Außenumfänge mit größer werdenden Außendurchmessern auf, wobei der fünfte Teilabschnitt 42 als Kopfendabschnitt ausgebildet ist, dessen Oberseite das axiale Ende des Stanznietes 10 bildet.
Die Teilabschnitte 34 bis 42 gehen folglich stufenförmig ineinander über. Die Wahl der Außendurchmesser ist so gewählt, dass eine durch die Stufen gebildete Hüllkurve 46 eine Kegelstumpfform aufweist, mit einem Kegelwinkel 48 gegenüber der Längsachse 15.
Die Hüllkurve ist durch die Stufenkanten gebildet. Zwischen benachbarten Stufenkanten ist demzufolge jeweils eine radiale Vertiefung 47 ausgebildet, die vorliegend jeweils als Ringvertiefung ausgebildet ist.
In die Vertiefung 47 kann ein Fügehilfsmittel eingebracht werden, das beispielsweise einen Schmierstoff und/oder einen Klebstoff beinhalten kann.
In 1 ist auf der linken Seite schematisch dargestellt, dass der Niet 10 auch als Halbhohlniet ausgebildet sein kann. Die Form eines hierzu verwendbaren Schaftabschnittes ist in 1 bei 12a angedeutet.
Zurückkommend auf 1 ist auf deren rechter Seite eine mittels des Stanznietes 10 hergestellte Nietverbindung 60 gezeigt. Die Nietverbindung 60 beinhaltet ein erstes Bauteil 50 in Form eines Blechbauteiles und ein zweites Bauteil 52 in Form eines weiteren Blechbauteiles.
Vorliegend steht der oberste Teilabschnitt 42 (Kopfendabschnitt) gegenüber einer Oberseite 54 des oberen Bauteils 50 vor. An dem Kopfendabschnitt können Funktionselemente angebracht sein.
In einer alternativen Ausgestaltung ist der Stanzniet 10 soweit in das obere Bauteil 50 eingetrieben, dass dessen Oberseite bündig mit der Oberseite des Bauteiles 50 abschließt, wie es in 1 schematisch bei 54a gezeigt ist.
Eine Unterseite 56 des unteren Bauteiles 52 ist vorzugsweise ebenfalls fluchtend mit dem Ende 16 des Schaftabschnittes 12 ausgerichtet. In 1 ist ferner zu erkennen, dass während des Stanznietvorganges Material des unteren (matrizenseitigen) Bauteiles 52 in die Ringausnehmung 22 geflossen ist (bei 58 dargestellt). Demzufolge ist die Nietverbindung 60 in radialer Richtung formschlüssig und in axialer Richtung kraft- und/oder formschlüssig ausgebildet. Die Form der Ringausnehmung 22 ist in 1 nur angedeutet. Die Längsschnittfläche der Ausnehmung 22 kann auch eine andere Form als eine Dreieckform aufweisen, kann beispielsweise hohlkehlenartig ausgebildet sein und/oder kann im Verhältnis größer sein als die in 1 gezeigte Ringausnehmung 22.
Der Außenradius 24 des Schaftabschnittes 12 kann im Bereich von 1,7 bis 2,8 mm liegen, insbesondere im Bereich von 1,9 bis 2,2 mm, oder insbesondere im Bereich von 2,4 bis 2,6 mm.
Der Außenradius 26 des Kopfabschnittes 14 kann im Bereich von 2,2 bis 3,1 mm liegen, insbesondere im Bereich von 2,3 bis 2,5 mm, oder insbesondere im Bereich von 2,9 bis 3,0 mm.
Die axiale Länge 28 des Schaftabschnittes kann beispielsweise im Bereich von 2,5 bis 8 mm liegen, je nach Anwendungsfall und in Abhängigkeit davon, ob der Niet als Ein- oder Mehrbereichsniet ausgebildet ist.
Die axiale Länge 30 des Kopfabschnittes 14 kann im Bereich von 0,5 bis 0,9 mm liegen, vorzugsweise im Bereich von 0,6 bis 0,8 mm.
Der Kegelwinkel 46 kann vorzugsweise im Bereich von 22° bis 45° liegen, insbesondere im Bereich von 25° bis 40°. In einer Variante kann der Kegelwinkel im Bereich von 27° bis 29° liegen. In einer alternativen Ausführungsform kann der Kegelwinkel im Bereich von 33° bis 38° liegen, insbesondere im Bereich von 34° bis 36°.
Die Anzahl der diskreten Teilabschnitte des Kopfabschnittes 14 kann im Bereich von 1 bis 6 liegen, insbesondere im Bereich von 1 bis 3. Bei dem Stanzniet der 1 ist die Anzahl 5.
Die axiale Länge 44 der Teilabschnitte ist vorzugsweise ein Bruchteil der axialen Länge 30 des Kopfabschnittes 14.
In den nachfolgenden 3 bis 7 sind Detailzeichnungen weiterer Senkkopfgeometrien erfindungsgemäßer Stanzniete gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Stanzniet 10 der 1 und 2 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
3 zeigt einen Stanzniet 10', bei dem der Kopfabschnitt 14' in drei Teilabschnitte 34', 36', 42' unterteilt ist. Die dem Schaftabschnitt 12' zugewandten Teilabschnitte 34', 36' weisen dabei jeweils eine identische axielle Länge 44a' auf, wohingegen der Kopfendabschnitt 42' eine kleinere axiale Länge 44' aufweist. Die Teilabschnitte 34', 36', 42' gehen wie bei der Ausführungsform der 2 stufenförmig ineinander über.
4 zeigt einen Stanzniet 10'', bei dem der Kopfabschnitt 14'' Teilabschnitte 34'', 36'', 38'', 40'', 42'' aufweist, die jeweils einen rillenförmigen Außenumfang aufweisen, wie es in 4 bei 62 schematisch angedeutet ist. Die Außenumfänge sind dabei jeweils konkav ausgebildet, so dass benachbarte Teilabschnitte stumpfwinklig ineinander übergehen.
Die Teilabschnitte weisen jeweils unterschiedliche Dicken 44a'', 44b'', 44c'', 44d'', 44e'' auf, wobei die Dicken 44a'', 44b'' der dem Schaftabschnitt 12'' zugewandten Teilabschnitte 34'', 36'' kleiner sind als die Dicken der anderen Teilabschnitte.
Die Teilabschnitte 34'' bis 42'' bilden an ihrem Außenumfang eine Hüllkurve 46'', die geschwungen ist, und insbesondere nach der Art einer Funktion, die wenigstens einen Wendepunkt aufweist. Generell kann die Hüllkurve 46'' sinusförmig ausgebildet sein, kann jedoch auch wellenförmig ausgebildet sein.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Stanznietes 10''' der vier Teilabschnitte 34''', 36''', 38''', 42''' aufweist, die an ihrem Außenumfang jeweils wellenförmig ausgebildet sind und stetig ineinander übergehen. Eine Hüllkurve 46''' ist wiederum kegelstumpfförmig, mit einem Kegelstumpfwinkel 48''', der beispielsweise im Bereich von 27 bis 29° liegen kann.
Die axialen Dicken 44a''' der Teilabschnitte 34''', 36''', 38''' sind jeweils identisch. Die axiale Dicke des Kopfendabschnittes 42''' ist bei 44''' gezeigt und kleiner als die axiale Dicke der anderen Teilabschnitte. Der Kopfendabschnitt 42''' kann an seinem Außenumfang zylindrisch ausgebildet sein.
6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Stanznietes 10 ^IV, bei dem fünf Teilabschnitte 34 ^IV, 36 ^IV 38 ^IV 40 ^IV, 42 ^IV vorgesehen sind. Die Teilabschnitte sind jeweils kegelstumpfförmig ausgebildet, und zwar mit unterschiedlichen Kegelwinkeln. Eine Hüllkurve 46 ^IV, die durch die unterschiedlichen Kegelstumpfabschnitte gebildet ist, kann beispielsweise sinusförmig sein.
Insbesondere ist die Hüllkurve 46 ^IV so gebildet, dass ein zu dem Schaftabschnitt 12 ^IV benachbarter Abschnitt der Hüllkurve 46 ^IV konkav ist, während ein zu dem Kopfendabschnitt 42 ^IV benachbarter Abschnitt der Hüllkurve 46 ^IV konvex ist.
Die axialen Dicken der Teilabschnitte können unterschiedlich groß sein, wie es bei 44a ^IV, 44b ^IV, 44c ^IV, 44d ^IV und 44 ^IV gezeigt ist. Dabei kann die axiale Länge des Kopfendabschnittes 42 ^IV größer sein als jene der anderen Teilabschnitte. Ferner kann der Kopfendabschnitt 42 ^IV als kegelstumpfförmiger Abschnitt ausgebildet sein, der einen Kegelstumpfwinkel < 10° aufweist. Wenigstens einer der Teilabschnitte zwischen dem Kopfendabschnitt 42 ^IV und dem dem Schaftabschnitt 12 ^IV benachbarten Teilabschnitt 34 ^IV weist einen Kegelwinkel größer 45° auf.
Durch die Ausbildung einer zunächst konkaven und dann konvexen Form weist die Hüllkontur 46 ^IV als Funktion wenigstens einen Wendepunkt auf.
7 zeigt die Detailansicht eines weiteren Stanznietes 10 ^V, dessen Hüllkurve 46 ^V identisch sein kann zu der Hüllkurve 46 ^IV des Stanznietes 10 ^IV. Dabei weist der Kopfabschnitt jedoch vorliegend nur zwei Teilabschnitte 34 ^V und 42 ^V auf, wobei der dem Schaftabschnitt 12 ^V benachbarte Teilabschnitt 34 ^V eine konkave Form aufweist und wobei der Teilabschnitt 42 ^V am Außenumfang eine konvexe Form aufweist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 912516 B [0006]
DE 2345017 A [0006]
DE 29707669 [0006]
EP 1054169 B1 [0006, 0009]
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WO 97/41359 [0007]
DE 10069421 C2 [0008]

Claims

Stanzniet (10) zum Verbinden von Bauteilen (50, 52), mit einem Kopfabschnitt (14) und einem in einer Längsrichtung (15) an dem Kopfabschnitt (14) anschließenden Schaftabschnitt (12), wobei der Schaftabschnitt (12) an einem dem Kopfabschnitt (14) abgewandten Ende (16) eine Stanzkante (18) aufweist, wobei der Kopfabschnitt (14) an einem dem Schaftabschnitt (12) abgewandten Kopfendabschnitt einen größeren Außendurchmesser als der Schaftabschnitt (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfabschnitt (14) in Längsrichtung (15) in eine Mehrzahl von diskreten Teilabschnitten (34–42; 34', 36', 42'; 34''', 36''', 38''', 42'''; 34 ^V, 42 ^V) unterteilt ist.
Stanzniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der diskreten Teilabschnitte (34–42; 34', 36', 42'; 34''', 36''', 38''', 42'''; 34 ^V, 42 ^V) im Bereich von 1 bis 6 liegt, insbesondere im Bereich von 1 bis 3 liegt.
Stanzniet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der diskreten Teilabschnitte (34–42; 34', 36', 42'; 34''', 36''', 38''', 42'''; 34 ^V, 42 ^V) größer ist als 1 und kleiner als 10.
Stanzniet nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Teilabschnitte (34–42) stufenförmig ineinander übergehen.
Stanzniet nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei aneinander angrenzende Teilabschnitte (34 ^IV–42 ^IV) im Längsschnitt kegelstumpfförmig mit unterschiedlichen Kegelwinkeln geformt sind.
Stanzniet nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Teilabschnitte (34''–42'') einen rillenförmigen Außenumfang (62) ausweist.
Stanzniet nach einem der Ansprüche 1–6 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfabschnitt (14) in Längsrichtung (15) in eine Mehrzahl von Teilabschnitten (34–42; 34', 36', 42'; 34''', 36''', 38''', 42'''; 34 ^V, 42 ^V) unterteilt ist, die am Außenumfang des Kopfabschnittes (14) eine Hüllkontur (46) bilden.
Stanzniet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllkontur (46''; 46 ^IV) die Form einer Sinusfunktion aufweist.
Stanzniet nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllkontur (42 ^V) eine konvexe Form aufweist.
Stanzniet nach einem der Ansprüche 7–9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Teilabschnitte eine gegenüber der Hüllkontur zurückversetzte Vertiefung (47) zur Aufnahme eines Fügehilfsmittels aufweist.
Stanzniet nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügehilfsmittel einen Schmierstoff und/oder einen Klebstoff beinhaltet.
Stanzniet nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass der Stanzniet (10) aus einem Werkstoff wie Metall durch eine Kaltumformung bei einer Temperatur unterhalb einer Rekristallisationstemperatur des Werkstoffes hergestellt ist.
Nietverbindung (60) mit einem ersten und wenigstens einem weiteren Bauteil (50, 52), die durch einen während des Verbindungsprozesses umgeformten Stanzniet (10) nach einem der Ansprüche 1–12 miteinander verbunden sind, wobei wenigstens ein Kopfendabschnitt (42) des Stanznietes (10) gegenüber einer Oberfläche (54) des benachbarten Bauteils (50) übersteht.
Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung (60) unter Verwendung eines Stanznietes (10) nach einem der Ansprüche 1–12.