-
Die Erfindung betrifft einen Nietstempel zum Vernieten eines Niets an einer Kupplung, wie einer Doppelkupplung, oder einem Hebelaktor oder einem Zweimassenschwungrad, mit einem sich entlang einer Längsachse erstreckenden Körper, der einen elektrisch leitfähigen Kern aufweist, wobei der Kern zum in Anlage bringen mit dem Niet ausgelegt ist und zum Leiten von Strom von dem Niet zu einem Sensor ausgelegt ist.
-
Nietstempel zum Ansetzen an einem Niet und Einbringen von Kraft in diesen, sodass eine Verformung des Niets bewirkt ist, sind bekannt. Der Niet wird dabei so eingesetzt, dass er zwei Bauteile miteinander verbindet.
-
Aus der
US 2,405,003 ist z.B. eine Nietvorrichtung zum Heißnieten bekannt. Diese Vorrichtung ist so konzipiert, dass der Heizstrom nicht in Abhängigkeit von einer Heiß- oder Vernietungsdauer ausgeschaltet wird, sondern abhängig von der Stauchung des Niets.
-
Aus der
US 2010/0088880 A1 ist ferner ein Nietverfahren für einen hohlen Niet, welcher im Inneren einen Kleber aufnimmt, bekannt. Die Nietvorrichtung weist einen oberen und einen unteren Stempelteil auf. Erst wenn der Niet ausreichend in die zu verbindenden Werkstoffe eingedrungen ist, wird im unteren Stempelteil ein Stromkreis geschlossen, der das Stempelteil erhitzt, so dass der Kleber anfängt zu schmelzen. Gleichzeitig wird nun zusätzlich auch vom unteren Stempelteil eine Anpresskraft ausgeübt.
-
Üblicherweise werden solche Nietstempel auch beim Vernieten von Kupplungen, wie bspw. Reibungskupplungen, Doppelkupplungen und Hebelaktoren eingesetzt. So offenbart bspw. die
DE 32 24 404 C2 eine Reibungskupplung sowie ein Verfahren zu deren Montage. Diese Druckschrift offenbart eine Reibungskupplung mit einer durch mindestens einen Kraftspeicher in Richtung auf eine Mitnehmerscheibe beaufschlagbaren Druckplatte, welche mittels Blattfedern und einem Kupplungsbauteil, z.B. einem Kupplungsgehäuse drehfest, jedoch in achsrichtig verlagerbar angelenkt ist, wobei die Blattfedern über ein Befestigungsmittel an der Druckplatte angelenkt sind, in dem je ein Befestigungsmittel durch Öffnen der Blattfedern hindurch ragt, wobei das Befestigungsmittel auf der der Druckplatte abgekehrten Seite der Blattfedern eine vor dem Setzen eines Niets bereits angeformte radiale Erweiterung zur Halterung der Blattfedern besitzt und in einer innerhalb der radialen Erstreckung der Reibfläche der Druckplatte vorgesehenen Sacklochbohrung verankert ist, indem zumindest ein Teilbereich eines in der Sacklochbohrung befindlichen zapfenartigen Abschnittes radial verspreizt ist, wobei die den zapfenartigen Abschnitt des Befestigungsmittels aufnehmende Sacklochbohrung zumindest über Teilbereiche ihrer axialen Erstreckung Profilierungen aufweist, in welche das Befestigungsmittel durch das radiale Verspreizen plastisch verformt ist. Auch ist ein Verfahren zum Anlenken von Blattfedern auf einer Druckplatte einer Reibungskupplung offenbart.
-
Üblicherweise werden Nietstempel auch aus einem elektrisch leitfähigen Material, wie z.B. HSS-Material gefertigt. Unter HSS-Material wird ein legierter Werkzeugstahl mit bis zu 2,06 % Kohlenstoffgehalt und bis zu 30 % Anteil an Legierungselementen wie Wolfram, Molybdän, Vanadium, Kobalt, Nickel und Titan verstanden.
-
Dabei werden bisher die Nietstempel komplett aus einem Material gefertigt, was jedoch zahlreiche Nachteile nach sich zieht. So treten häufig Fehlmessungen durch das Berühren des Nietstempels mit elektrisch leitenden Bauteilen, bspw. dem Nietwerkzeug auf, was zu einer fehlerhaften Bestimmung des Zustands nach dem Nietvorgang führt. Solche Probleme verschärfen sich insbesondere, wenn wenig Bauraum zur Verfügung steht, da dann die Wahrscheinlichkeit steigt, dass der Nietstempel in Kontakt gerät mit angrenzenden Bauteilen. Der Nietstempel gelangt dann zu früh in Kontakt mit anderen Bauteilen, wie z.B. einer Anpressplatte. Dies führt nun zu dem ungewollten Zustand, dass technisch einwandfreie Bauteile, wie Doppelkupplungen, die gerade vernietet worden sind, aufgrund einer Fehlermeldung wieder demontiert werden und dies nur deswegen, weil die Nietüberwachung eine fehlerhafte Nietausbildung angezeigt hat.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden und auch bei beengtem Bauraum eine sichere und korrekte Nietbeurteilung zuzulassen.
-
Es sollen auch besonders hohe Kräfte übertragbar sein, ohne die Langlebigkeit des Nietstempels zu beeinträchtigen. Der Nietstempel soll nur an der Stelle leitend sein, wo er Kontakt zum Niet hat.
-
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem gattungsgemäßen Nietstempel der Kern von einer druckfesten, elektrisch isolierenden Deckschicht zumindest teilweise umgeben ist.
-
Durch ein Ausgestalten einer Isolationsschicht, wird ein zufälliger und ungewollter Kontakt mit angrenzenden Bauteilen verhindert, wobei das Ausgestalten der Isolationsschicht aus druckfestem Material zum Standhalten der beim Nieten auftretenden Kräfte führt. Auch kann diesen Nietkräften dauerhaft standgehalten werden. Die Deckschicht agiert somit als isolierender Mantel und als Teil des Nietvorgangs.
-
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind auch in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
-
So ist es vorgesehen, dass der Kern aus einem metallischen Werkstoff, wie einer Stahllegierung, insbesondere aus HSS-Material oder aus einem elektrisch leitfähigen Keramikmaterial aufgebaut ist. Auf diese Weise kann eine hochfeste Ausgestaltung realisiert werden. Insgesamt können dann besonders hohe Presskräfte auf den Niet übertragen werden.
-
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Deckschicht den Kern entlang der Längsachse des Nietstempels vollständig umgibt. So ist über die gesamte Länge des Nietstempels ein ungewollter und zufälliger Kontakt mit angrenzenden Bauteilen verhindert, was somit noch sicherer Fehlinterpretationen entgegenwirkt.
-
Um die Qualität der Messungen zu verbessern und die Wahrscheinlichkeit einer Fehlmessung zu verhindern, ist es von Vorteil, wenn die Deckschicht Keramikpartikel aufweist, vorzugsweise vollständig aus Keramikmaterial aufgebaut ist. Solche aus Keramikmaterial aufgebaute Deckschichten erfüllen die Erfordernisse der zu begegnenden Druckkräfte als auch den Erfordernissen des elektrischen Isolierens.
-
Ein Ausführungsbeispiel ist ferner als besonders vorteilhaft zu bezeichnen, wenn der Kern einen Außendurchmesser im Querschnitt aufweist, der gleich groß oder kleiner als ein Außendurchmesser eines Schaftbereichs des Niets ist, vorzugsweise kleiner als der Außendurchmesser des Niets im Auflagebereich des Kerns. Nur so viel Kernmaterial, wie unbedingt nötig wird dann im Nietstempel verarbeitet, was die Kosten reduzieren kann, aber auch die Sensiergenauigkeit erhöht.
-
Eine besonders einfache Variante ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Kern komplett durch die Deckschicht hindurch erstreckt, wohingegen eine besonders flexible Variante dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kern im Inneren der Deckschicht endet. Im zweiten Fall können bei der Fertigung unterschiedliche Längen vorgehalten werden, wobei eine nachträgliche Längenanpassung des Nietstempels grundsätzlich möglich ist.
-
Wenn sich an den Kern und seiner nietabgewandten Seite ein Elektrokabel anschließt, so kann der Stromfluss insbesondere unter Nutzung einer Lötanbindung oder einer sonstigen stoffschlüssigen Anbindung ausfallsicher erreicht werden. Besonders vorteilhaft haben sich dabei Abmessungen von dem Kern herausgestellt, die eine Länge von 9 bis 11 mm, vorzugsweise 10 mm aufweisen und einen Außendurchmesser von 5 bis 7 mm aufweisen, vorzugsweise 6 mm.
-
Es ist auch besonders zweckmäßig, wenn sich das Elektrokabel bis auf eine nietabgewandte Stirnfläche der Deckschicht erstreckt, da dann eine Kontaktierung einfach möglich ist.
-
Um einen zeitlich langen Einsatz des Nietstempels zu gewährleisten, ist es von Vorteil, wenn der Kern eine gleichbleibende Dicke aufweist und/oder konzentrisch in der Deckschicht gleichbleibender Dicke unverschieblich zur Deckschicht positioniert ist.
-
Es ist von Vorteil, wenn der Kern entlang der Längsachse durchgehend aus dem gleichen elektrisch leitfähigen Keramikmaterial aufgebaut ist. Der Sensierstrom kann durch den Niet dann durch den Kern zu einer Sensiereinrichtung und/oder darüber zu einem Sensor, beispielsweise über ein dazwischen geschaltetes Kabel geleitet werden.
-
Von Vorteil ist es ferner, wenn die den Kern zumindest teilweiseumgebende elektrisch isolierenden Deckschicht hohlzylinderförmig ausgebildet ist und sich über einzelne Längenabschnitte des Nietstempels, oder von einem Ende des Nietstempels bis zum anderen erstreckt. Dadurch kann einfach sichergestellt werden, dass der Nietstempel nur an der Stelle in elektrisch leitendem Kontakt mit dem Niet gerät, die dafür vorgesehen ist und Fehlkontaktierungen fern diesen Bereichs vermieden werden.
-
Als besonders variabel hat sich eine Ausgestaltung herausgestellt, bei der die Deckschicht mehrere Isolierabschnitte aufweist, wobei an einem nietnahen Ende des Kerns ein mit ihm bündig endendes Isolationsendstück den Kern vollständig umgibt.
-
Zweckmäßig ist es dabei, wenn ein Isolationsendstück ringförmig ausgeformt ist. Die Montage lässt sich dadurch erleichtern und die Fehlkontaktieranfälligkeit lässt sich verringern. Um möglichst gleiche E-Module des Kerns und des Isolationsendstücks miteinander kombinieren zu können, ist es von Vorteil, wenn das Isolationsendstück auch aus einem Keramikmaterial ausgeformt ist, das allerdings elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist. Ein solcher Vollkeramiknietstempel, der aus einer Kombination aus zwei Keramiken aufgebaut ist, von denen eine elektrisch leitend und eine elektrisch nicht leitend ausgestaltet ist, ermöglicht eine hochfeste Ausgestaltung des Nietstempels.
-
Die Fehleranfälligkeit lässt sich auch reduzieren, wenn der Kern an seinem nietfreien Ende mit einem elektrisch leitendem Anschlussteil verbunden ist, das in einer topfartigen Isolationseinrichtung befindlich ist und vorzugsweise orthogonal zur Längsachse eine mit einer Isolierung umgebene Sensiereinrichtung aufweist, und/oder der Kern eine seitliche Vertiefung aufweist, die in Längsrichtung an einem Absatz des Kerns endet. Dadurch lässt sich auch der Zusammenhalt der einzelnen Elemente verbessern und die Stromleitung vereinfachen.
-
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsendstück zumindest teilweise, vorzugsweise einseitig von einem im Wesentlichen dazu nietfern angeordnetem Isolierabschnitt umgeben ist. Eine Fehlkontaktierung in der Umgebung des Niets lässt sich dadurch wirkungsvoll ausschließen.
-
Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn dieser Isolierabschnitt ein schräges, nietnahes Ende aufweist.
-
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Vernieten einer Kupplung, wie einer Doppelkupplung oder eines Hebelaktors oder eines Zweimassenschwungrades mit einem Nietstempel, der erfindungsgemäß ausgestaltet ist und in Anlage mit einem Niet gebracht wird. Die Durchführung eines elektronischen Nietüberwachungsverfahrens lässt sich dadurch effizienter gestalten, so dass Fehlmessungen durch das Berühren falscher, leitender Bauteile mit dem Nietstempel reduziert oder gar ausgeschlossen werden.
-
Die Erfindung ist auch nachstehend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen Längsschnitt durch eine Vernietungseinrichtung, die einen erfindungsgemäßen Nietstempel verwendet, welcher zum Vernieten einer Doppelkupplung eingesetzt wird, gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 2 ein Detail im Fußbereich des Nietstempels aus 1,
- 3 eine größere Darstellung des Nietstempels im Bereich des zu vernietenden Doppelkupplungsbereichs aus 1
- 4 eine Darstellung des Nietstempels der 1 in einer Seitenansicht,
- 5 einen Querschnitt entlang der Linie V aus 4,
- 6 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nietstempels in einer Kupplung, wobei der Nietstempel in Anlage mit einem Niet befindlich ist,
- 7 ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Nietstempels im Querschnitt, wobei der Nietstempel in Anlage mit einem Niet befindlich ist,
und
- 8 eine vergrößerte Darstellung des Nietstempels im Anlagebereich mit dem Niet.
-
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nietstempels 1 zum Vernieten eines Niets 2 an einer Kupplung, wie einer Doppelkupplung 3 dargestellt. Der Nietstempel 1 kann jedoch auch beim Vernieten eines Hebelaktors oder eines Zweimassenschwungrades eingesetzt werden.
-
Der Nietstempel 1 ist länglich ausgebildet und erstreckt sich entlang einer Längsachse 4. Dessen Körper 5 weist einen elektrisch leitfähigen Kern 6 auf, der von einer elektrisch isolierenden Deckschicht 7 umgeben ist. Diese elektrisch isolierende Deckschicht 7 agiert als Isolierung. Sie ist in mehrere Isolierabschnitte 8 aufgeteilt.
-
An einem nietnahen Ende 9 des Nietstempels 1 ist ein Isolationsendstück 10 vorhanden. Das Isolationsendstück 10 ist ringförmig ausgebildet und aus Keramik bestehend. Auch der Kern 6 des Nietstempels 1 ist aus Keramik bestehend. Allerdings ist das Isolationsendstück 10 aus elektrisch nicht leitfähigem, d.h. isolierendem Keramikmaterial aufgebaut, wohingegen der Kern 6 des Nietstempels 1 aus elektrisch leitfähigem Keramikmaterial aufgebaut ist. Die beiden Keramiken weisen dasselbe E-Modul auf. Der Nietstempel 1 ist somit als Vollkeramikstempel, d.h. einer Kombination aus zwei Keramiken, aufgebaut.
-
Der Kern 6 des Nietstempels 1 ist an einem nietfernen Ende 11 mit einem elektrisch leitendem Anschlussteil 12 verbunden, das in einer topfartigen Isolationseinrichtung 13 vorhanden ist. Orthogonal zur Längsachse 4 ist eine Sensiereinrichtung 14 angeschlossen, wie in 2 gut zu erkennen ist. Die Sensiereinrichtung 14 ist von einer Isolierung umgeben.
-
Das Isolationsendstück 10 ist, wie in 3 zu erkennen, an einem dem nietnahen Ende 9 angrenzenden Bereich zur Längsachse 4 schräg ausgestaltet und umgibt zumindest teilweise das mantelartig ausgebildete Isolationsendstück 10. Der Stromfluss ist in 2 mit zwei Pfeilen 16 und 17 angedeutet.
-
In 4 ist zu erkennen, dass das Isolationsendstück 10 am nietnahen Ende 9 des Nietstempels 1 angebracht ist, wobei die dem Niet 2 zugewandeten Stirnseiten der beiden Elemente bündig zueinander angeordnet sind und auch die Mantelflächen der beiden Elemente miteinander fluchten. Von außen betrachtet bildet der Kern 6 und das Isolationsendstück 10 somit einen Stab mit planen Enden und gleichem Außendurchmesser.
-
Eine seitliche Vertiefung 18 an einem nietfernen Ende 11 des Nietstempels 1 ist in 5 gut zu erkennen, wobei ein Absatz 19 nietfern zur Vertiefung 18 ausgebildet ist.
-
In 6 ist eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Nietstempels 1 dargestellt. Der Nietstempel 1 wird in einer Doppelkupplung 3 eingesetzt. Der Nietstempel 1 erstreckt sich konzentrisch um eine Längsachse 4.
-
Der Nietstempel 1 greift auf einen Niet 2 in der Kupplung zu, wobei die Kupplung als Doppelkupplung 3 ausgebildet ist, oder der Niet 2 in einem Hebelaktor befindlich ist.
-
Der Nietstempel 1 weist einen Körper 5 auf, der sich im Wesentlichen aus zwei Bauteilen zusammensetzt, nämlich einem Kern 6 und einer druckfesten, elektrisch isolierenden Deckschicht 7. Ein stirnseitiges Ende 9 des Kerns 6 ist in Anlage mit dem Niet 2, und zwar einer Stirnfläche 20 des Niets befindlich. Ein dem Niet 2 gegenüberliegendes Ende 11 des Kerns 6 ist entweder direkt oder indirekt mit einer Sensiereinrichtung 14 verbunden.
-
Der Nietstempel 1 ist in einer separaten Führung 21 befindlich, die ebenfalls elektrisch isolierend ausgestaltet ist und sich über die gesamte Längsachse 4 des Nietstempels 1 erstrecken kann, aber in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel entlang der Längsachse 4 unterbrochen ausgestaltet ist.
-
Die Deckschicht 7 erstreckt sich über die ganze Längsachse 4 des Nietstempels 1 und lässt lediglich die Enden 9 und 11 des Kerns 6 frei, sodass sie entweder in Anlage mit dem Niet 2 gelangen können oder aber in Anlage mit einem Anschlussteil 12, der als Sensiereinrichtung 14 oder als Leitorgan zu einer Sensiereinrichtung 14 hin ausgestaltet ist.
-
Der Kern 6 ist aus einem eisenhaltigen Werkstoff, wie HSS-Material gefertigt.
-
Die Deckschicht 7, die als isolierender Mantel agiert, weist eine Vielzahl von Keramikpartikel auf, und ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vollständig aus Keramikmaterial aufgebaut.
-
In dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der der Nietstempel 1 nur einen, verglichen zu dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel, kurzen Kern 6 aufweist. Der Kern 6 hat dabei eine Länge, die einen Betrag aufweist, die zwischen 2,5- und 4-mal dem Außendurchmesser der Deckschicht 7 beträgt.
-
An dem nietabgewandten Ende 11 des Kerns schließt ein angelötetes Kabel 23 an. Das Kabel 23 erstreckt sich dann bis zu dem Anschlussteil 12.
-
In 8 ist eine vergrößerte Darstellung des im Niet 2 mit an dessen Ende 20 anliegenden Endes 9 des Kerns 5. Der Niet 2 weist im Übrigen einen Schaft auf, der mit dem Bezugszeichen 22 versehen ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Nietstempel
- 2
- Niet
- 3
- Doppelkupplung
- 4
- Längsachse
- 5
- Körper
- 6
- Kern
- 7
- Deckschicht
- 8
- Isolierabschnitt
- 9
- nietnahes Ende
- 10
- Isolationsendstück
- 11
- nietfernes Ende
- 12
- Anschlussteil
- 13
- Isolationseinrichtung
- 14
- Sensiereinrichtung
- 15
- Isolierring
- 16
- Pfeil
- 17
- Pfeil
- 18
- Vertiefung
- 19
- Absatz
- 20
- Stirnfläche des Niets
- 21
- Führung
- 22
- Schaft
- 23
- Kabel
