DE102012019641A1

DE102012019641A1 - Verbindungsanordnung zur lösbaren Verbindung von Bauteilen untereinander unter Vermittlung wenigstens eines Hohlniets sowie Hohlniet dazu

Info

Publication number: DE102012019641A1
Application number: DE201210019641
Authority: DE
Inventors: Heiko Schönewald; Darius Stepien
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-10-06
Filing date: 2012-10-06
Publication date: 2014-04-10

Abstract

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Mehrzahl axial hintereinander angeordneter Funktionsabschnitte an einem Grundkörper (5) eines Hohlniets (1) aus, die mit Wirkabschnitten eines Zugdorns (6) des Hohlniets (1) derart korrespondieren, dass unter Vermittlung besagten Hohlniets (1) zu verbindende Bauteile (2, 3) sowohl einfach und kostengünstig verbunden als auch ohne Beschädigung der Bauteile (2, 3) wieder voneinander gelöst werden können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zur lösbaren Verbindung von Bauteilen untereinander unter Vermittlung wenigstens eines Hohlniets gemäß der Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 der Erfindung. Gemäß Anspruch 10 der Erfindung betrifft dieselbe auch einen Hohlniet.
Zur Verbindung zweier Bauteile, wie zweier Bleche, die beispielsweise nur von einer Seite aus zugänglich sind, sind bereits Hohlniete bekannt, die einen Grundkörper mit einem Radialflansch an einem Ende sowie einen den Grundkörper durchsetzenden Zugdorn aufweisen. Das andere Ende des Hohlniets ist durch Spreizen, Bördeln und/oder Stauchen aufweitbar, so dass der Hohlniet die beiden Bleche hintergreift und zusammenhält. Zum Aufweiten oder Nieten dient ein Spreizkörper an besagtem Zugdorn. Der Spreizkörper ist beispielsweise durch einen Halbrundkopf, einen Konus oder dgl. gebildet. Der Zugdorn weist eine Sollbruchstelle auf, an der er bei Beendigung des Nietvorganges abreißt ( DE 93 11 997 U1 ). Die Demontage eines derartigen Hohlniets ist nur mit großem Aufwand realisierbar. Nach der DE 93 11 997 U1 soll diese mittels eines Schraubendrehers erfolgen, der seinerseits dann den Hohlniet aushebeln oder abstechen soll. Schäden an den mittels des Hohlniets verbundenen Bauteilen sind durch eine derartige Maßnahme nicht auszuschließen. Aus der DE 299 07 428 U1 ist eine lösbare Befestigungsvorrichtung zur Halterung von Bauteilen mittels eines Hohlniets bekannt, wobei hier statt eines Zugdorns ein Gewindebolzen als Spreizkörper dient. Der Gewindebolzen wird während der Montage unter axialem Druck in den Hohlniet gepresst und kann zur Demontage aus demselben herausgeschraubt werden. Eine zur vorgenannten ähnliche Lösung ist aus der EP 1 099 865 A2 bekannt, wobei der Spreizkörper hier durch einen Spreizstift gebildet ist. Zum Lösen des Spreizstiftes weist derselbe eine schlitzartige Ausnehmung auf, die es ermöglicht, denselben entgegen der Einschubrichtung in den Hohlniet mittels beispielsweise eines Schraubendrehers aus den Hohlniet herauszuhebeln. Aus der US 2011/0088242 A1 ist schließlich eine wiederverwertbare, jedoch aufwendige und komplizierte Vorrichtung zur temporären Verbindung zweier Bauteile zwischen zwei Anlageflächen besagter Vorrichtung bekannt. Die Vorrichtung besteht zum einen aus einem die erste Anlagefläche bildenden Gehäuse mit an derselben einenends abgestützten und betätigbaren Zugspindel und zum anderen aus einer infolge Wulstbildung die zweite Anlagefläche bildenden verformbaren hülsenförmigen Endstück, welches koaxial zueinander angeordnete Bohrungen der Bauteile durchsetzt und in welchem die Zugspindel anderenends mittels Gewinde fixiert ist. Vermittels axialen Zugs an der Zugspindel wird durch Komprimieren des Endstücks die Wulst ausgebildet und werden die Bauteile zueinander fixiert. Wird im Anschluss daran die Zugstange innerhalb des Gewindes des Endstücks gedreht, wird das Endstück entgegen der Zugrichtung der Zugspindel aus den Bohrungen der Bauteile herausgedrückt. Das plastisch verformte Endstück stellt dabei ein Verschleißteil dar.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine alternative Verbindungsanordnung zur lösbaren Verbindung von Bauteilen untereinander unter Vermittlung wenigstens eines Hohlniets zu schaffen, die insbesondere einfach und kostengünstig zu bewerkstelligen ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, einen entsprechenden Hohlniet dazu bereitzustellen, der insbesondere komfortabel zu handhaben ist.
Gelöst wird die gestellte Aufgabe gemäß Patentanspruch 1 zunächst durch eine Verbindungsanordnung zur lösbaren Verbindung von Bauteilen untereinander unter Vermittlung wenigstens eines Hohlniets, der durch einen zueinander korrespondierende Durchgangsbohrungen der Bauteile axial durchsetzenden Grundkörper und einen den Grundkörper durch eine Axialbohrung desselben hindurch axial durchsetzenden Zugdorn gebildet ist, wobei der Grundkörper eine Mehrzahl axial hintereinander angeordneter Funktionsabschnitte wie folgt aufweist:

a) einen an einem Ende des Grundkörpers ausgebildeten ersten Funktionsabschnitt in Form eines Radialflansches vermittels dessen sich der Grundkörper im in die Durchgangsbohrungen eingesetzten Zustand an einer durch ein erstes Bauteil gebildeten ersten Anlagefläche axial abstützt,
b) einen zweiten Funktionsabschnitt, der am anderen Ende des Grundkörpers ausgebildet ist und einen Kraftansetzpunkt für einen Kopf des Zugdorns bildet, vermittels dessen eine axiale Kraft „F_Z” auf den Grundkörper zum Radialflansch hin aufbringbar ist,
c) einen dritten Funktionsabschnitt, der zwischen dem ersten und zweiten Funktionsabschnitt angeordnet und durch einen Deformationsabschnitt des Grundkörpers gebildet ist, der infolge einer gemäß Pkt. b) auf den Grundkörper einwirkenden axialen Kraft „F_Z” zum Radialflansch hin derart deformierbar ist, dass eine radiale Wulst ausbildbar ist oder ausgebildet wird, vermittels derer sich der Grundkörper an einer durch ein zweites Bauteil gebildeten zweiten Anlagefläche axial abstützt,
d) einen vierten Funktionsabschnitt, der ein erstes Arretierungsmittel aufweist, an dem der Zugdorn mittels eines zweiten Arretierungsmittels fixierbar ist, wenn sich der Grundkörper mittels der gemäß Pkt. c) gebildeten Wulst an der durch das zweite Bauteil gebildeten zweiten Anlagefläche axial abstützt, und
e) einen fünften Funktionsabschnitt, der durch einen ersten Anschlag am Grundkörper gebildet ist, welcher seinerseits infolge einer axialen Rückbewegung des Zugdorns zum zweiten Funktionsabschnitt des Grundkörpers hin mit einem am Zugdorn angeordneten oder ausgebildeten zweiten Anschlag in Wirkverbindung steht oder bringbar ist.

Eine derartige Verbindungsanordnung hat den Vorteil, dass ohne hohen technischen Aufwand zum einen schnell und kostengünstig der besagte Verbund zwischen den Bauteilen realisierbar ist und zum anderen infolge einer axialen Rückbewegung des Zugdorns der Verbund wieder lösbar ist, indem der Deformationsabschnitt des Grundkörpers wieder in seine Ausgangslage überführt respektive gestreckt wird und somit eine einfache axiale Entnahme des Hohlniets aus den Bohrungen der Bauteile ohne dieselben und insbesondere den Grundkörper des Hohlniets zu beschädigen ermöglicht. Der Grundkörper des Hohlniets ist bei Bedarf wiederverwertbar.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach ist im Hinblick auf Pkt. b) des Patentanspruchs 1 der am anderen Ende des Grundkörpers vorgesehene Kraftansetzpunkt durch eine freie Stirnseite des Grundkörpers gebildet, wodurch besonders wirkungsvoll eine axiale Kraft auf den Grundkörper des Hohlniets aufbringbar ist. Wie die Erfindung weiter vorsieht, sind im Hinblick auf Pkt. c) des Patentanspruchs 1 am Deformationsabschnitt eine oder mehrere Sollknickstellen durch insbesondere Materialausdünnung, Einschnitte und/oder dergleichen mehr ausgebildet, wodurch ein definiertes Einknicken des Deformationsabschnitts bewirkbar ist. Des Weiteren ist vorgesehen, dass im Hinblick auf Pkt. d) des Patentanspruchs 1 die Arretierungsmittel gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsvariante einen Rastverschluss ausbilden. Besagter Rastverschluss ist einfach und kostengünstig am Hohlniet darstellbar. Wie die Erfindung noch vorsieht, ist der Rastverschluss vorteilhaft durch einfache Drehung des Zugdorns um seine Längsachse lösbar, welches sich dann erforderlich macht, wenn der Deformationsabschnitt des Grundkörpers wieder in seine Ausgangslage überführt respektive gestreckt und somit eine einfache axiale Entnahme des Hohlniets aus den Bohrungen der Bauteile ohne dieselben zu beschädigen ermöglicht werden soll. Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung ist im Hinblick auf Pkt. d) des Patentanspruchs 1 das erste Arretierungsmittel durch einen glattzylindrischen oder mit einem Innengewinde ausgestatteten Abschnitt der Innenkontur der Axialbohrung des Grundkörpers und das zweite Arretierungsmittel durch einen mit dem ersten Arretierungsmittel in form-, reib- und/oder kraftschlüssige Wirkverbindung bringbaren Gewindeabschnitt an der Außenkontur des Zugdorns gebildet. Durch einfache Drehung des Zugdorns um seine Längsachse ist der Zugdorn innerhalb des Grundkörpers axial bewegbar. Dies macht sich erforderlich, wenn der Deformationsabschnitt des Grundkörpers wieder in seine Ausgangslage überführt respektive gestreckt und somit eine einfache axiale Entnahme des Hohlniets aus den Bohrungen der Bauteile ohne dieselben zu beschädigen ermöglicht werden soll. Weiter vorteilhaft weist der Zugdorn zur Ausbildung eines Abreißabschnittes eine Sollbruchstelle auf. Dabei ist im Bereich besagter Sollbruchstelle nach dem Bruch eine stirnseitige Werkzeugaufnahme am Zugdorn ausgebildet, die den Angriff eines Werkzeugs, wie beispielsweise eines Schraubendrehers zur vorstehend erläuterten Drehung des Zugdorns ermöglicht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen der Grundkörper und der Zugdorn aus einem Kunststoff, welcher sich einfach und kostengünstig verarbeiten lässt.
Die Erfindung betrifft überdies einen Hohlniet, insbesondere zur Verwendung in vorstehender Verbindungsanordnung, der durch einen Grundkörper und einen den Grundkörper durch eine Axialbohrung desselben hindurch axial durchsetzenden Zugdorn gebildet ist, wobei der Grundkörper eine Mehrzahl axial hintereinander angeordneter Funktionsabschnitte wie folgt aufweist:

a) einen an einem Ende des Grundkörpers ausgebildeten ersten Funktionsabschnitt in Form eines Radialflansches,
b) einen zweiten Funktionsabschnitt, der am anderen Ende des Grundkörpers ausgebildet ist und einen Kraftansetzpunkt für einen Kopf des Zugdorns bildet, vermittels dessen eine axiale Kraft „F_Z” auf den Grundkörper zum Radialflansch hin aufbringbar ist,
c) einen dritten Funktionsabschnitt, der zwischen dem ersten und zweiten Funktionsabschnitt angeordnet und durch einen Deformationsabschnitt des Grundkörpers gebildet ist,
d) einen vierten Funktionsabschnitt, der ein erstes Arretierungsmittel aufweist, an dem der Zugdorn mittels eines zweiten Arretierungsmittels fixierbar ist, und
e) einen fünften Funktionsabschnitt, der durch einen ersten Anschlag am Grundkörper gebildet ist, welcher seinerseits infolge einer axialen Rückbewegung des Zugdorns zum zweiten Funktionsabschnitt des Grundkörpers hin mit einem am Zugdorn angeordneten oder ausgebildeten zweiten Anschlag in Wirkverbindung steht oder bringbar ist.

Ein derartiger Hohlniet hat den Vorteil, dass ohne hohen technischen Aufwand zum einen schnell und kostengünstig ein Verbund zwischen mehreren Bauteilen realisierbar ist und zum anderen infolge einer axialen Rückbewegung des Zugdorns der Verbund wieder lösbar ist, indem der Deformationsabschnitt des Grundkörpers wieder in seine Ausgangslage überführt respektive gestreckt wird und somit eine einfache axiale Entnahme des Hohlniets aus den Bohrungen der Bauteile ohne dieselben und insbesondere den Grundkörper des Hohlniets zu beschädigen ermöglicht. Der Grundkörper des Hohlniets ist bei Bedarf wiederverwertbar.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäß ausgebildeten Hohlniets gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsvariante,
2 der Hohlniet nach 1 in einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung mit zu verbindenden Bauteilen während der Montage (Schnitt „I-I” nach 4),
3 die Verbindungsanordnung nach 2 im Endmontagezustand,
4 die Ansicht „A” nach 3 (perspektivische Unteransicht),
5 die Ansicht „B” nach 3 (Aufsicht),
6 die Ansicht „B” der Verbindungsanordnung nach 3 in Vorbereitung einer Demontage des Hohlniets,
7 den Schnitt „II-II” nach 6,
8 die Verbindungsanordnung nach 7 zu einem fortgeschrittenen Zeitpunkt der Demontage,
9 eine vorteilhafte Weiterbildung der Verbindungsanordnung nach 6 (Schnitt „II'-II'” nach 6),
10 die Verbindungsanordnung nach 9 zu einem fortgeschrittenen Zeitpunkt der Demontage,
11 ein Hohlniet in einer erfindungsgemäßen und im Endmontagezustand befindlichen Verbindungsanordnung mit zu verbindenden Bauteilen gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltungsvariante,
12 die Ansicht „C” nach 11 (Aufsicht) zu Beginn einer Demontage des Hohlniets, und
13 die Verbindungsanordnung nach 11 zu einem fortgeschrittenen Zeitpunkt der Demontage.
Variante 1 (Fig. 1 bis Fig. 10)
Die 1 zeigt zunächst einen Hohlniet 1 der erfindungsgemäßen Art in Alleinstellung. Die 2 zeigt demgegenüber besagten Hohlniet 1 in einer Verbindungsanordnung mit einem gemäß diesem Ausführungsbeispiel ersten Bauteil 2 und einem mit dem ersten Bauteil 2 unter Vermittlung des Hohlniets 1 zu verbindenden zweiten Bauteil 3. Besagte Verbindungsanordnung findet z. B. Anwendung im Fahrzeugbau, beispielsweise zur lösbaren Verbindung einer Radhausschale mit einem Stoßfänger eines Fahrzeugs. Ein Lösen der Verbindung kann sich beispielsweise im Reparaturfall als notwendig erweisen. Selbstverständlich können mittels des Hohlniets 1 auch mehr als zwei Bauteile 2, 3, ... untereinander verbunden werden, welches demgemäß durch die Erfindung mit erfasst ist (nicht zeichnerisch dargestellt).
Der Hohlniet 1 ist seinerseits durch einen mit einer Axialbohrung 4 versehenen Grundkörper 5 und einen den Grundkörper 5 durch besagte Axialbohrung 4 hindurch axial durchsetzenden Zugdorn 6 gebildet. Der Grundkörper 5 und der Zugdorn 6 bilden dabei eine Montageeinheit (1), die gemäß 2 in zueinander korrespondierende bzw. koaxial zueinander angeordnete Durchgangsbohrungen 7, 8 der beiden untereinander zu verbindenden Bauteile 2, 3 axial eingesetzt ist. Zur Begrenzung der Einsetztiefe und axialen Abstützung des Grundkörpers 5 an einer durch das erste Bauteil 2 gebildeten ersten Anlagefläche 9 weist dieser einen ersten Funktionsabschnitt in Form eines Radialflansches 10 auf.
Der Grundkörper 5 weist einen zweiten Funktionsabschnitt auf, der am anderen Ende des Grundkörpers 5 ausgebildet ist und einen Kraftansetzpunkt für einen Kopf 11 des Zugdorns 6 bildet, vermittels dessen eine axiale Kraft „F_Z” auf den Grundkörper 5 zum Radialflansch 10 hin aufbringbar ist. Vorliegend ist der besagte Kraftansetzpunkt durch eine freie Stirnseite 12 des dem Radialflansch 10 abgewandten Endes des Grundkörpers 5 gebildet. Die Kraft „Fz” wird mittels einer sogenannten, hier nicht zeichnerisch dargestellten Nietzange aufgebracht, die ihrerseits radialflanschseitig am freien Ende des Zugdorns 6 angreift und an demselben zieht (2). Die Kraft „F_Z” wird dabei als Zugkraft über den Kopf 11 in eine auf die freie Stirnseite 12 des Grundkörpers 5 wirkende Druckkraft umgesetzt.
Der Grundkörper 5 weist einen dritten Funktionsabschnitt auf, der axial zwischen dem ersten und zweiten Funktionsabschnitt angeordnet und durch einen Deformationsabschnitt 13 des Grundkörpers 5 gebildet ist. Überschreitet die vorstehend beschriebene axiale Kraft „F_Z” ein bestimmtes Kraftniveau des besagten Deformationsabschnittes 13 ist dieser zum Radialflansch 10 hin derart deformierbar, dass eine radiale Wulst 14 ausgebildet wird, vermittels derer sich der Grundkörper San einer durch das zweite Bauteil 3 gebildeten zweiten Anlagefläche 15 axial abstützt (3, 4). Das Kraftniveau des Deformationsabschnittes 13 ist definiert einstellbar, indem Sollknickstellen 16 ausgebildet sind. Die Sollknickstellen 16 können beispielsweise durch Materialausdünnung und/oder Einschnitte, insbesondere Längsschnitte in der Wandung des Grundkörpers 5, ausgebildet sein. Vorliegend ist infolge besagter Längsschnitte die Wulst 14 beispielgebend über den Umfang des Grundkörpers 5 dreigeteilt ausgebildet (vgl. 4).
Der Grundkörper 5 weist einen vierten Funktionsabschnitt auf, der ein erstes Arretierungsmittel 17 aufweist, an dem der Zugdorn 6 mittels eines zweiten Arretierungsmittels 18 fixierbar ist, wenn sich der Grundkörper 5 mittels der gebildeten Wulst 14 an der durch das zweite Bauteil 3 gebildeten zweiten Anlagefläche 15 axial abstützt. Der vierte Funktionsabschnitt ist dabei zwischen dem ersten und dem dritten Funktionsabschnitt angeordnet. Die beiden Arretierungsmittel 17, 18 bilden vorliegend einen Rastverschluss derart aus, dass das erste Arretierungsmittel 17 in Form zweier radial gegenüberliegender Rastaufnahmen an der Innenkontur 19 der Axialbohrung 5 des Grundkörpers 5 das zweite Arretierungsmittel 18 in Form je einer zur Rastaufnahme korrespondierenden und sich an derselben axial abstützenden Rastnase des Zugdorns 6 gebildet ist (insbes. 3, 5).
Schließlich ist ein fünfter Funktionsabschnitt vorgesehen, der vorliegend zwischen dem zweiten und dem dritten Funktionsabschnitt angeordnet ist. Dieser fünfte Funktionsabschnitt ist durch einen ersten Anschlag 20 am Grundkörper 5 gebildet, welcher seinerseits infolge einer axialen Rückbewegung des Zugdorns 6 zum zweiten Funktionsabschnitt des Grundkörpers 5 hin mit einem am Zugdorn 6 angeordneten oder ausgebildeten zweiten Anschlag 21 des Zugdorns 6 in Wirkverbindung steht oder bringbar ist.
Wie den 1 bis 3 weiter zu entnehmen ist, sind der Grundkörper 5 und der in demselben zumindest abschnittsweise relativverschiebbar angeordnete Zugdorn 6 derart bemessen, dass dieselben durch Formschluss eine Montageeinheit ausbilden, bei der der Zugdorn 6 unverlierbar innerhalb des Grundkörpers 5 angeordnet ist. Die Bestückung des Grundkörpers 5 mit dem Zugdorn 6 ist dadurch gewährleistet, dass der Grundkörper 5 und/oder der Zugdorn 6 wenigstens abschnittsweise elastisch verformbar ausgebildet sind, wodurch ermöglicht ist, den Zugdorn 6 mit seinem dem Kopf 11 abgewandten freien Ende voran von der Stirnseite 12 des Grundkörpers 5 her in die Axialbohrung 4 desselben einzuführen, bis er seine in 1 und 2 dargestellte Ausgangsstellung einnimmt. Insofern sind zunächst Einführschrägen 22a, b, c an den das zweite Arretierungsmittel 18 ausbildenden Rastnasen des Zugdorns 6, am zweiten Anschlag 21 des Zugdorns 6 sowie im Einführbereich 23 der Axialbohrung 4 des Grundkörpers 5 vorgesehen, die die Erstellung der besagten Montageeinheit erleichtern. Überdies ist vorliegend der Zugdorn 6 im Bereich des zweiten Arretierungsmittels 18 und des zweiten Anschlags 21 mit je einer Durchbrechung 24, 25 ausgebildet, die ebenfalls die Bestückung des Grundkörpers 5 mit dem Zugdorn 6 erleichtern, indem ermöglicht ist, dass das zweite Arretierungsmittel 18 respektive die Rastnasen und der zweite Anschlag 21 (vorliegend bestehend aus zwei radial gegenüberliegenden und radial ausgerichteten Abstellungen) elastisch nach radial innen ausweichen können. Bevorzugt sind dabei der Grundkörper 5 und der Zugdorn 6 aus einem Kunststoff ausgebildet. Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf diesen Werkstoff, sondern erfasst auch andere geeignete Werkstoffe, wie Verbundwerkstoffe oder Metalle zur Ausbildung des Hohlniets 1, sofern diese die vorbeschriebenen Funktionen erlauben.
Die Funktionsweise der Erfindung ist wie folgt:
Gesetzt den Fall, zwei Bauteile 2, 3 sollen mittels eines Hohlniets 1 der vorbeschriebenen Art verbunden werden, so wird zunächst der Hohlniet 1 respektive die Montageeinheit aus Grundkörper 5 und Zugdorn 6 in die vorbereiteten Durchgangsbohrungen 7, 8 axial eingeführt, bis der Radialflansch 10 sich an der ersten Anlagefläche 9 des ersten Bauteils 2 abstützt. Im Anschluss daran wird die Nietzange am freien Ende des Zugdorns 6 angesetzt und über den Kopf 11 des Zugdorns 6 eine axiale Kraft „F_Z” auf den Grundkörper 5 ausgeübt. Übersteigt besagte Kraft „F_Z” ein definiertes respektive eingestelltes erstes Kraftniveau des Deformationsabschnitts 13 bildet sich eine Wulst 14 aus, die sich an der durch das zweite Bauteil 3 gebildeten zweiten Anlagefläche 15 axial abstützt. Die Deformation respektive Verformung des Deformationsabschnittes 13 erfolgt bevorzugt elastisch. Um den Grundkörper 5 in diesem Verformungszustand aufrechtzuerhalten, gehen das erste und zweite Arretierungsmittel 17, 18 den vorbeschriebenen Formschluss ein und bilden sozusagen einen Rastverschluss aus. Die beiden Bauteile 2, 3 sind nunmehr untereinander fest verbunden. Vorteilhaft verfügt der Zugdorn 6 zugseitig der Nietzange, d. h., gemäß der 1 oberhalb des zweiten Arretierungsmittels 18 und im Bereich der Durchbrechung 24 des Zugdorns 6 zur Ausbildung eines Abreißabschnittes 26 über eine Sollbruchstelle 27. Übersteigt die Kraft „F_Z” ein definiertes respektive eingestelltes zweites Kraftniveau des Zugdorns 6, welches größer dem ersten Kraftniveau des Deformationsabschnitts 13 ist, reißt der Abreißabschnitt 26 des Zugdorns 6 ab und es bildet sich nach dem Bruch gemäß 3, 5 eine stirnseitige, vorliegend schlitzförmige Werkzeugaufnahme 28 für beispielsweise einen nicht zeichnerisch dargestellten Schraubendreher am Zugdorn 6 aus, auf die im Weiteren näher eingegangen wird. In Abhängigkeit der Anordnung und Ausbildung der Durchbrechung 25 kann besagte Werkzeugaufnahme 28 auch kreuzförmig für einen Kreuzschlitzschrauber oder anders ausgebildet sein, beispielsweise auch als Außensechskant.
Gesetzt den weiteren Fall, der realisierte Montageverbund soll gelöst werden, wird gemäß 6 zunächst mittels beispielsweise besagten Schraubendrehers der Zugdorn 6 gemäß dem Richtungspfeil 29 um 90° um seine Längsachse gedreht. Hierdurch erreichen die Rastnasen des zweiten Arretierungsmittels 18 eine Öffnungskontur der Axialbohrung 4 des Grundkörpers 5 (gestrichelte Linienführung), die größer der radialen Erstreckung der Rastnasen ist. Der Rastverschluss ist gelöst und der Zugdorn 6 kann mittels eines nicht zeichnerisch dargestellten geeigneten Werkzeugs, wie eines stabförmigen Druckstempels oder mittels des Schraubendrehers gemäß dem Richtungspfeil 30 mit einer bestimmten Kraft „F_D” axial rückbewegt werden. Die bevorzugt durch elastische Verformung ausgebildete Wulst 14 unterstützt die Rückbewegung des Zugdorns 6. Im Ergebnis ist gemäß 8 eine axiale Wirkverbindung des zweiten Anschlags 21 des Zugdorns 6 mit dem ersten Anschlag 20 des Grundkörpers 5 und in der Folge eine Streckung des Deformationsabschnittes 13 des Grundkörpers 5 zu verzeichnen, die letztlich eine axiale Entnahme des Hohlniets 1 aus den Durchgangsbohrungen 7, 8 der Bauteile 2, 3 ermöglichen (Richtungspfeil 31). Der um den Abreißabschnitt 26 ärmere Zugdorn 6 kann aufgrund der elastischen Ausbildung des Grundkörpers 5 und des Zugdorns 6 dem Grundkörper 5 entnommen und durch einen neuen Zugdorn 6 zur gegebenenfalls neuerlichen Verwendung des Grundkörpers 5 ersetzt werden (nicht zeichnerisch dargestellt).
Das vorstehend beschrieben Ausführungsbeispiel geht von einer bevorzugt durch elastische Verformung ausgebildeten Wulst 14 aus. Ist eine derartige elastische Verformung aufgrund beispielsweise des verwendeten Materials für den Grundkörper 5 des Hohlniets 1 nicht zu gewährleisten und ist auch oder lediglich eine plastische Verformung zu verzeichnen, ist es erforderlich, den Zugdorn 6 in seiner Position gemäß 8 zusätzlich am Grundkörper 5 axial zu fixieren. Hierzu ist gemäß den 9 und 10 ein drittes Arretierungsmittel 36 in Form einer Rastaufnahme in der Innenkontur 19 des Grundkörpers 5 zur formschlüssigen Aufnahme des zweiten Arretierungsmittels 18 vorgesehen. Das dritte Arretierungsmittel 36 ist beispielsweise als Ringnut ausgebildet und nimmt das federelastisch nach radial außen vorgespannte zweite Arretierungsmittel 18 in Form der Rastnasen auf, woraus der bezweckte Formschluss resultiert (10).
Variante 2 (Fig. 11 bis Fig. 13)
Bezüglich dieser Ausführungsvariante sind funktionsgleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie zur vorstehenden Ausführungsvariante bezeichnet, so dass abgesehen von den nachfolgend beschriebenen Unterschieden zu deren Erläuterung auch auf die obige Beschreibung verwiesen wird.
11 zeigt einen Hohlniet 1 in einer erfindungsgemäßen und bereits im Endmontagezustand befindlichen Verbindungsanordnung mit zu verbindenden Bauteilen 2, 3 gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltungsvariante. Der Hohlniet 1 unterscheidet sich zur Variante 1 lediglich dadurch, dass das erste Arretierungsmittel 17 des vierten Funktionsabschnittes des Grundkörpers 5 durch einen mit einem Innengewinde ausgestatteten Abschnitt der Innenkontur 19 der Axialbohrung 4 des Grundkörpers 5 ausgebildet ist. Das Innengewinde steht im Eingriff mit einem ein Außengewinde der korrespondierenden Außenkontur 32 des Zugdorns 6 ausbildenden zweiten Arretierungsmittel 18. Der Gewindeeingriff wurde allein durch axiale Bewegung des Zugdorns 6 relativ zum Grundkörper 5 bewirkt, indem der Gewindeabschnitt des Grundkörpers 5 und/oder des Zugdorns 6 elastisch ausgebildet ist/sind.
Alternativ können der vierte Funktionsabschnitt des Grundkörpers 5 auch glattzylindrisch ausgebildet und das Außengewinde des Zugdorns 6 als selbstschneidendes Gewinde und umgekehrt ausgebildet sein, wodurch ebenfalls der erwünschte Formschluss realisierbar ist (nicht zeichnerisch dargestellt).
Soll diese Verbindung nunmehr gelöst werden, ist es lediglich erforderlich, mittels des oben bereits erwähnten Schraubendrehers an der infolge Montage und Abreißen des Abreißabschnittes 26 des Zugdorns 6 gebildeten Werkzeugaufnahme 28 des Zugdorns 6 anzusetzen und gemäß 12, 13 den Zugdorn 6 in die Axialbohrung 4 des Grundkörpers 5, d. h., entgegen der Montagerichtung einzuschrauben (Richtungspfeile 33, 34). Die bevorzugt durch elastische Verformung ausgebildete Wulst 14 unterstützt die Rückbewegung des Zugdorns 6. Im Ergebnis sind eine axiale Wirkverbindung des zweiten Anschlags 21 des Zugdorns 6 mit dem ersten Anschlag 20 des Grundkörpers 5 und in der Folge eine Streckung des Deformationsabschnittes 13 des Grundkörpers 5 zu verzeichnen. Aufgrund Selbsthemmung des Gewindeeingriffs wird der Grundkörper 5 in seiner gestreckten Lage axial fixiert, wodurch letztlich eine axiale Entnahme des Hohlniets 1 aus den Durchgangsbohrungen 7, 8 der Bauteile 2, 3 ermöglicht ist (Richtungspfeil 35).
Bezugszeichenliste

1: Hohlniet
2: erstes Bauteil
3: zweites Bauteil
4: Axialbohrung
5: Grundkörper
6: Zugdorn
7: Durchgangsbohrung (erstes Bauteil 2)
8: Durchgangsbohrung (zweites Bauteil 3)
9: erste Anlagefläche (erstes Bauteil 2)
10: Radialflansch
11: Kopf (Zugdorn 6)
12: Stirnseite
13: Deformationsabschnitt
14: Wulst
15: zweite Anlagefläche (zweites Bauteil 3)
16: Sollknickstellen
17: erstes Arretierungsmittel (Grundkörper 5)
18: zweites Arretierungsmittel (Zugdorn 6)
19: Innenkontur (Grundkörper 5)
20: erster Anschlag (Grundkörper 5)
21: zweiter Anschlag (Zugdorn 6)
22a–c: Einführschrägen
23: Einführbereich
24: Durchbrechung
25: Durchbrechung
26: Abreißabschnitt
27: Sollbruchstelle
28: Werkzeugaufnahme
29: Richtungspfeil
30: Richtungspfeil
31: Richtungspfeil
32: Außenkontur (Zugdorn 6)
33: Richtungspfeil
34: Richtungspfeil
35: Richtungspfeil
36: drittes Arretierungsmittel
„F_Z”: axiale Zug-Kraft am Zugdorn 6
„F_D”: axiale Druck-Kraft auf den Zugdorn 6

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 9311997 U1 [0002, 0002]
DE 29907428 U1 [0002]
EP 1099865 A2 [0002]
US 2011/0088242 A1 [0002]

Claims

Verbindungsanordnung zur lösbaren Verbindung von Bauteilen (2, 3) untereinander unter Vermittlung wenigstens eines Hohlniets (1), der durch einen zueinander korrespondierende Durchgangsbohrungen (7, 8) der Bauteile (2, 3) axial durchsetzenden Grundkörper (5) und einen den Grundkörper (5) durch eine Axialbohrung (4) desselben hindurch axial durchsetzenden Zugdorn (6) gebildet ist, wobei der Grundkörper (5) eine Mehrzahl axial hintereinander angeordneter Funktionsabschnitte wie folgt aufweist: a) einen an einem Ende des Grundkörpers (5) ausgebildeten ersten Funktionsabschnitt in Form eines Radialflansches (10) vermittels dessen sich der Grundkörper (5) im in die Durchgangsbohrungen (7, 8) eingesetzten Zustand an einer durch ein erstes Bauteil (2) gebildeten ersten Anlagefläche (9) axial abstützt, b) einen zweiten Funktionsabschnitt, der am anderen Ende des Grundkörpers (5) ausgebildet ist und einen Kraftansetzpunkt für einen Kopf (11) des Zugdorns (6) bildet, vermittels dessen eine axiale Kraft „F_Z” auf den Grundkörper (5) zum Radialflansch (10) hin aufbringbar ist, c) einen dritten Funktionsabschnitt, der zwischen dem ersten und zweiten Funktionsabschnitt angeordnet und durch einen Deformationsabschnitt (13) des Grundkörpers (5) gebildet ist, der infolge einer gemäß Pkt. b) auf den Grundkörper (5) einwirkenden axialen Kraft „F_Z” zum Radialflansch (10) hin derart deformierbar ist, dass eine radiale Wulst (14) ausbildbar ist oder ausgebildet wird, vermittels derer sich der Grundkörper (5) an einer durch ein zweites Bauteil (3) gebildeten zweiten Anlagefläche (15) axial abstützt, d) einen vierten Funktionsabschnitt, der ein erstes Arretierungsmittel (17) aufweist, an dem der Zugdorn (6) mittels eines zweiten Arretierungsmittels (18) fixierbar ist, wenn sich der Grundkörper (5) mittels der gemäß Pkt. c) gebildeten Wulst (14) an der durch das zweite Bauteil (3) gebildeten zweiten Anlagefläche (15) axial abstützt, und e) einen fünften Funktionsabschnitt, der durch einen ersten Anschlag (20) am Grundkörper (5) gebildet ist, welcher seinerseits infolge einer axialen Rückbewegung des Zugdorns (6) zum zweiten Funktionsabschnitt des Grundkörpers (5) hin mit einem am Zugdorn (6) angeordneten oder ausgebildeten zweiten Anschlag (21) in Wirkverbindung steht oder bringbar ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf Pkt. b) der am anderen Ende des Grundkörpers (5) vorgesehene Kraftansetzpunkt durch eine freie Stirnseite (12) des Grundkörpers (5) gebildet ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf Pkt. c) am Deformationsabschnitt (13) eine oder mehrere Sollknickstellen (16) durch insbesondere Materialausdünnung, Einschnitte und/oder dergleichen mehr ausgebildet sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf Pkt. d) die Arretierungsmittel (17, 18) einen Rastverschluss ausbilden.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rastverschluss durch Drehung des Zugdorns (6) um seine Längsachse lösbar ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hinblick auf Pkt. d) das erste Arretierungsmittel (17) durch einen glattzylindrischen oder mit einem Innengewinde ausgestatteten Abschnitt der Innenkontur (19) der Axialbohrung (4) des Grundkörpers (5) und das zweite Arretierungsmittel (18) durch einen mit dem ersten Arretierungsmittel (17) in form-, reib- und/oder kraftschlüssige Wirkverbindung bringbaren Gewindeabschnitt an der Außenkontur (32) des Zugdorns (6) gebildet sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugdorn (6) zur Ausbildung eines Abreißabschnittes (26) eine Sollbruchstelle (27) aufweist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Sollbruchstelle (27) nach dem Bruch eine stirnseitige Werkzeugaufnahme (28) am Zugdorn (6) ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (5) und der Zugdorn (6) aus einem Kunststoff bestehen.
Hohlniet (1), insbesondere zur Verwendung in der Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, der durch einen Grundkörper (5) und einen den Grundkörper (5) durch eine Axialbohrung (4) desselben hindurch axial durchsetzenden Zugdorn (6) gebildet ist, wobei der Grundkörper (5) eine Mehrzahl axial hintereinander angeordneter Funktionsabschnitte wie folgt aufweist: a) einen an einem Ende des Grundkörpers (5) ausgebildeten ersten Funktionsabschnitt in Form eines Radialflansches (10), b) einen zweiten Funktionsabschnitt, der am anderen Ende des Grundkörpers (5) ausgebildet ist und einen Kraftansetzpunkt für einen Kopf (11) des Zugdorns (6) bildet, vermittels dessen eine axiale Kraft „F_Z” auf den Grundkörper (5) zum Radialflansch (10) hin aufbringbar ist, c) einen dritten Funktionsabschnitt, der zwischen dem ersten und zweiten Funktionsabschnitt angeordnet und durch einen Deformationsabschnitt (13) des Grundkörpers (5) gebildet ist, d) einen vierten Funktionsabschnitt, der ein erstes Arretierungsmittel (17) aufweist, an dem der Zugdorn (6) mittels eines zweiten Arretierungsmittels (18) fixierbar ist, und e) einen fünften Funktionsabschnitt, der durch einen ersten Anschlag (20) am Grundkörper (5) gebildet ist, welcher seinerseits infolge einer axialen Rückbewegung des Zugdorns (6) zum zweiten Funktionsabschnitt des Grundkörpers (5) hin mit einem am Zugdorn (6) angeordneten oder ausgebildeten zweiten Anschlag (21) in Wirkverbindung steht oder bringbar ist.