DE102014104024A1

DE102014104024A1 - Rivet sleeve, blind rivet and blind rivet setting method

Info

Publication number: DE102014104024A1
Application number: DE102014104024.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schneider; Oliver Lutz
Original assignee: Newfrey LLC
Current assignee: Newfrey New Britain Us LLC
Priority date: 2014-03-24
Filing date: 2014-03-24
Publication date: 2015-09-24
Also published as: DE202014011159U1

Abstract

Niethülse (22) für einen Blindniet (20), mit einem Hülsenkopf (26) und einem Hülsenschaft (28), der sich in einer Längsachse (30) von dem Hülsenkopf (26) erstreckt, wobei eine Längsbohrung (32) zur Aufnahme eines Nietdorns (24) sich durch die Niethülse (22) hindurch erstreckt, wobei der Hülsenschaft (26) einen axialen Formabschnitt (46) aufweist, der dazu ausgebildet ist, sich bei einem Setzvorgang zu einem Blindkopf (78) zu verformen, wobei der Formabschnitt (46) am Außenumfang des Hülsenschaftes (28) zumindest abschnittsweise eine Prägung (58, 60) aufweist, wobei der Formabschnitt (46) einen ersten axialen Bereich (50) aufweist, der dem Hülsenkopf (26) abgewandt ist, einen zweiten axialen Bereich (52) aufweist, der dem Hülsenkopf (26) zugewandt ist, und einen dritten axialen Bereich (54) zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Bereich (50, 52) aufweist. Dabei weist zumindest der erste axiale Bereich (50) des Formabschnittes (46) eine Prägung (58) auf, die bezogen auf die Längsachse (30) zumindest abschnittsweise einen bogenförmigen Verlauf (74) oder einen einer trigonometrischen Funktion folgenden Verlauf (74) hat.A rivet sleeve (22) for a blind rivet (20), comprising a sleeve head (26) and a sleeve shank (28) extending in a longitudinal axis (30) from the sleeve head (26), a longitudinal bore (32) for receiving a rivet mandrel (24) extending through the rivet sleeve (22), the sleeve shaft (26) having an axial mold portion (46) adapted to deform into a blind head (78) in a seating operation, the mold portion (46 ) on the outer circumference of the sleeve shaft (28) at least in sections an embossing (58, 60), wherein the mold portion (46) has a first axial portion (50) facing away from the sleeve head (26), a second axial region (52) which faces the sleeve head (26) and has a third axial portion (54) between the first and second axial portions (50, 52). In this case, at least the first axial region (50) of the mold section (46) has an embossment (58) which, relative to the longitudinal axis (30) has at least sections an arcuate course (74) or a course (74) following a trigonometric function.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Niethülse für einen Blindniet, mit einem Hülsenkopf und einem Hülsenschaft, der sich in einer Längsachse von dem Hülsenkopf erstreckt, wobei eine Längsbohrung zur Aufnahme eines Nietdorns sich durch die Niethülse hindurch erstreckt, wobei der Hülsenschaft einen axialen Formabschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, sich bei einem Setzvorgang zumindest teilweise zu einem Blindkopf zu verformen, wobei der Formabschnitt am Außenumfang des Hülsenschaftes zumindest abschnittsweise eine Prägung aufweist und wobei der Formabschnitt einen ersten axialen Bereich aufweist, der dem Hülsenkopf abgewandt ist, einen zweiten axialen Bereich aufweist, der dem Hülsenkopf zugewandt ist, und einen dritten axialen Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Bereich aufweist.The present invention relates to a rivet sleeve for a blind rivet, comprising a sleeve head and a sleeve shaft extending in a longitudinal axis of the sleeve head, wherein a longitudinal bore for receiving a rivet mandrel extends through the rivet sleeve, wherein the sleeve shaft has an axial shape portion which is designed to deform during a setting process at least partially to a blind head, wherein the mold portion on the outer circumference of the sleeve shank has at least partially embossed and wherein the mold portion has a first axial region facing away from the sleeve head, a second axial region, which faces the sleeve head and has a third axial region between the first and second axial regions.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Blindniet mit einer derartigen Niethülse und mit einem Nietdorn, der sich durch die Längsbohrung der Niethülse erstreckt.Furthermore, the present invention relates to a blind rivet with such a rivet sleeve and with a rivet mandrel extending through the longitudinal bore of the rivet sleeve.

Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Blindnietverbindung unter Verwendung eines solchen Blindniets, wobei der Hülsenschaft der Niethülse von der Sichtseite aus in eine Ausnehmung einer Werkstückanordnung eingeführt wird und wobei der Blindniet anschließend so gesetzt wird, dass der Formabschnitt sich zu einem Blindkopf verformt.Finally, the present invention relates to a method for producing a Blindnietverbindung using such a blind rivet, wherein the sleeve shank of the rivet sleeve is inserted from the visible side into a recess of a workpiece assembly and wherein the blind rivet is then set so that the mold portion deforms to a blind head ,

Eine derartige Niethülse und ein derartiger Blindniet sind beispielsweise aus dem Dokument WO 2009/098431 A1 bekannt. Der Blindniet dient hier zum Verbinden von Werkstücken, wobei ein Zugang nur von einer Seite (der Sichtseite) möglich ist. Dabei wird der Blindniet mit dem blindseitigen Dornkopf durch vorab ausgebildete Bohrungen bzw. Aussparungen in den zu verbindenden Werkstücken eingeführt. Anschließend erfolgt der Setz- bzw. Fügevorgang, indem der Dorn auf der Sichtseite in Richtung von der Werkstückanordnung weg abgezogen wird (beispielsweise mittels einer Blindnietzange). Dies führt auf der Blindseite zu einer Verformung des Nietschaftes und zur Bildung eines Blindkopfes, der nach dem Setzen in der Regel an der blindseitigen Werkstückoberfläche anliegt. Üblicherweise weist der Dornschaft dabei eine Sollbruchstelle auf, so dass der sichtseitig vorstehende Dornschaft nach Durchführen des Setzvorganges abbricht und entfernt werden kann.Such a rivet sleeve and such a blind rivet are for example from the document WO 2009/098431 A1 known. The blind rivet is used here for joining workpieces, whereby access from only one side (the visible side) is possible. In this case, the blind rivet is introduced with the blind-side mandrel head through pre-formed holes or recesses in the workpieces to be joined. Subsequently, the setting or joining process takes place in that the mandrel is pulled off on the visible side in the direction away from the workpiece arrangement (for example by means of a blind riveter). This leads to a deformation of the rivet shank on the blind side and to the formation of a blind head which, after setting, generally bears against the blind-side workpiece surface. Usually, the mandrel shaft in this case has a predetermined breaking point, so that the mandrel shaft projecting on the visible side breaks off after the setting process has been carried out and can be removed.

Blindniete werden häufig für eine vorbestimmte axiale Dicke der Werkstückanordnung bereitgestellt. Andererseits gibt es auch Blindniete, die Werkstückanordnungen mit unterschiedlicher axialer Dicke verbinden können. Aus dem eingangs genannten Dokument WO 2009/098431 A1 ist ein so genannter hülsenfaltender Blindniet (”variable grip blind rivet”) bekannt, der an dem Hülsenschaft zwischen einem dem Hülsenkopf abgewandten Ende und dem Hülsenkopf einen Formabschnitt aufweist. Der Formabschnitt ist gebildet durch rotationssymmetrisch um die Längsachse herum gebildete kegelförmige Einprägungen an dem Außenumfang des Hülsenschaftes, wobei die zwei kegelförmigen Prägungen unter einem Winkel von 1° bis 1,9° in Bezug auf die Längsachse verlaufen und sich in einem Punkt maximalen Durchmessers schneiden.Blind rivets are often provided for a predetermined axial thickness of the workpiece assembly. On the other hand, there are blind rivets that can connect workpiece assemblies with different axial thickness. From the document mentioned above WO 2009/098431 A1 is a so-called sleeve-folding blind rivet ("variable grip blind rivet") is known, which has on the sleeve shaft between a sleeve head facing away from the end of the head and a sleeve portion. The mold portion is formed by conical indentations formed on the outer circumference of the sleeve shank rotationally symmetrical about the longitudinal axis, the two conical embossments extending at an angle of 1 ° to 1.9 ° with respect to the longitudinal axis and intersecting at a point of maximum diameter.

Eine ähnliche Ausgestaltung eines solchen Formabschnittes ist aus dem Dokument WO 2014/026844 A1 bekannt. Hierbei beinhaltet der Formabschnitt ebenfalls eine doppelkegelförmige Prägung, wobei zwischen den zwei Kegelbereichen ein mittlerer Bereich vorgesehen ist, der eine den Kegelbereichen entsprechende axiale Länge aufweist und einen durchgehend einheitlichen Außendurchmesser besitzt.A similar embodiment of such a mold section is from the document WO 2014/026844 A1 known. Here, the mold section also includes a double-cone-shaped embossment, wherein between the two conical areas, a central region is provided which has an axial length corresponding to the conical regions and has a uniform diameter throughout.

Das Dokument WO 00/68583 offenbart einen hülsenfaltenden Blindniet, bei dem die Festigkeit eines Formabschnittes in Richtung hin zu dem Hülsenkopf zunimmt. Ferner können Bereiche unterschiedlicher Festigkeiten ausgebildet werden, und zwar durch bereichsabhängige Wärmebehandlung, Kaltverfestigung oder unterschiedliche Wanddicken des Hülsenschaftes.The document WO 00/68583 discloses a sleeve-folding blind rivet in which the strength of a mold section increases toward the sleeve head. Furthermore, regions of different strengths can be formed, by area-dependent heat treatment, work hardening or different wall thicknesses of the sleeve shank.

Auch das Dokument WO 2010/046671 A1 offenbart einen hülsenfaltenden Blindniet, der einen Doppelkegel-Formabschnitt mit einem mittleren Bereich aufweist, der einen konstanten Durchmesser besitzt, so dass eine ”Tonnenform” erreicht wird.Also the document WO 2010/046671 A1 discloses a sleeve-folding blind rivet having a biconical molding section with a central region having a constant diameter so as to achieve a "barrel shape".

Vorzugsweise sind der erste Bereich und der zweite Bereich im Bereich der beiden Kegel bei den oben beschriebenen Ausführungsformen jeweils kaltverfestigt, und ein Bereich dazwischen ist nicht kaltverfestigt. Die Übergänge dieser Bereiche können annähernd stufenförmig ausgebildet sein. Dies kann dazu führen, dass die Stelle, an der sich der Hülsenschaft beim Setzen des Blindnietes radial ausbeulen kann, mehr oder weniger exakt definiert ist. Eine radiale Aufweitung des Schaftes ist in den kaltverfestigten, kegelförmigen Bereichen nur sehr begrenzt möglich. Diese Art von Formabschnitt mit doppelkegelförmigem Prägemuster ermöglicht eine Schließkopfbildung auch ohne relative Anlage an der Werkstückanordnung. Sofern die Werkstückanordnung insbesondere auf der Blindseite empfindlich gegenüber Kantenbelastungen oder Ähnlichem ist, ist diese Ausgestaltung des Formabschnittes vorteilhaft.Preferably, the first region and the second region in the region of the two cones are each work-hardened in the above-described embodiments, and an area therebetween is not work-hardened. The transitions of these areas can be approximately stepped. This can lead to the point at which the sleeve shaft can bulge radially when the blind rivet is set being more or less exactly defined. A radial widening of the shank is possible only to a very limited extent in the cold-strengthened conical regions. This type of mold section with a double-cone shaped embossing pattern allows a closing head formation even without relative contact with the workpiece arrangement. If the workpiece arrangement, in particular on the blind side, is sensitive to edge loads or the like, this configuration of the mold section is advantageous.

Andererseits ergibt sich durch die stark kaltverfestigten Kegelbereiche des Formabschnittes ein relativ geringer Klemmlängenbereich, da mehr oder weniger nur der nicht kaltverfestigte mittlere Bereich am Hülsenschaft zur Blindkopfbildung bzw.On the other hand, the relatively cold-strengthened conical regions of the molding section result in a relatively short clamping length region, since more or less less only the non-work-hardened middle area on the sleeve shaft for blind head formation or

Schließkopfbildung zur Verfügung steht. Der Begriff des Klemmlängenbereiches stellt auf die unterschiedlichen Dicken von verbindbaren Werkstückanordnungen ab.Closing head formation is available. The term clamping length range is based on the different thicknesses of connectable workpiece arrangements.

Wenn bei dieser Art von Blindniet ein größerer Klemmlängenbereich erforderlich ist, können andere Maßnahmen getroffen werden, wie beispielsweise eine axiale Ausnehmung am Hülsenkopf, wie es in dem Dokument WO 2014/026844 A1 beschrieben ist.If this type of blind rivet requires a greater clamping length range, other measures can be taken, such as an axial recess on the sleeve head, as in the document WO 2014/026844 A1 is described.

Bei geringen axialen Dicken der Werkstückanordnung (also in unteren Klemmlängenbereichen) kann bei den oben genannten Nieten eine zweite Wulstbildung am Hülsenschaft stattfinden, und zwar in einem Bereich, der unterhalb einer ersten zum Hülsenkopf hin gelegenen kaltverfestigten Zone erfolgt bzw. ausgebildet ist. Eine derartige weitere radiale Ausbeulung (Wulstbildung) kann in manchen Fällen benötigt werden, um in den unteren Klemmbereichen (bei einer geringen axialen Dicke der Werkstückanordnung) die erforderliche Verkürzung des Nietschaftes realisieren zu können. Ein Blindniet mit zwei doppelkegelförmigen Formabschnitten ist beispielsweise aus dem Dokument DE 10 2011 113 362 A1 bekannt.In the case of small axial thicknesses of the workpiece arrangement (ie in lower clamping length ranges), a second bead formation can take place on the sleeve shank in the abovementioned rivets, namely in a region which takes place or is formed below a first cold-strengthened zone lying toward the sleeve head. Such a further radial bulging (bead formation) may in some cases be required in order to be able to realize the required shortening of the rivet shank in the lower clamping regions (with a small axial thickness of the workpiece arrangement). A blind rivet with two double-conical mold sections is for example from the document DE 10 2011 113 362 A1 known.

Durch diese ergänzende radiale Weitung können die Werkstoffe beschädigt werden (beispielsweise im Falle von Werkstücken aus Kunststoff, CFK, etc.). Auch kann es sein, dass, beispielsweise bei Stahlwerkstücken, die Ausbeulung behindert wird (zum Beispiel in engen Bohrungen im Stahl). Hierdurch kann der untere Klemmbereich in manchen Fällen nicht realisiert werden bzw. es müssen hülsenkopfseitig größere Bohrungen gefordert werden, um Raum für die Wulstbildung zu garantieren.This additional radial expansion can damage the materials (for example in the case of workpieces made of plastic, CFRP, etc.). Also, it may be that, for example, in steel workpieces, the bulge is impeded (for example, in narrow holes in the steel). As a result, the lower clamping area can not be realized in some cases or it must be required on the sleeve head side larger holes to guarantee space for the bead formation.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Niethülse, einen verbesserten Blindniet und ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Blindnietverbindung anzugeben, wobei der Klemmlängenbereich vergrößerbar ist, der Blindkopfdurchmesser der fertiggestellten Blindnietverbindung vergrößert werden kann und/oder die Klemmkraft der Blindnietverbindung vergrößert werden kann.Against this background, it is an object of the invention to provide an improved rivet sleeve, an improved blind rivet and an improved method for producing a blind rivet connection, wherein the clamping length range can be increased, the blind head diameter of the finished blind rivet connection can be increased and / or the clamping force of the blind rivet connection can be increased can.

Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Niethülse dadurch gelöst, dass zumindest der erste axiale Bereich des Formabschnittes eine Prägung aufweist, die bezogen auf die Längsachse zumindest abschnittsweise einen bogenförmigen Verlauf oder einen einer trigonometrischen Funktion folgenden Verlauf hat.This object is achieved with the rivet sleeve mentioned at the outset in that at least the first axial region of the mold section has an embossing which, at least in sections, has a curved course or a course following a trigonometric function relative to the longitudinal axis.

Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch einen Blindniet mit einer Niethülse der erfindungsgemäßen Art und mit einem Nietdorn, der sich durch die Längsbohrung der Niethülse erstreckt. Schließlich wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Blindnietverbindung unter Verwendung eines solchen Blindniets, wobei der Hülsenschaft der Niethülse von einer Sichtseite aus in eine Ausnehmung einer Werkstückanordnung eingeführt wird und wobei der Blindniet anschließend so gesetzt wird, dass der Formabschnitt sich zu einem Blindkopf verformt.Furthermore, the above object is achieved by a blind rivet with a rivet sleeve of the type according to the invention and with a rivet mandrel which extends through the longitudinal bore of the rivet sleeve. Finally, the above object is achieved by a method for producing a Blindnietverbindung using such a blind rivet, wherein the sleeve shank of the rivet sleeve is inserted from a visible side into a recess of a workpiece assembly and wherein the blind rivet is then set so that the mold portion to a Dummy head deformed.

Der erste axiale Bereich des Formabschnittes, der dem Hülsenkopf abgewandt ist und folglich nahe dem freien Ende des Hülsenschaftes angeordnet ist, trägt maßgeblich zu der Art der Verformung des Formabschnittes in einen Blindkopf bei.The first axial region of the mold section, which faces away from the sleeve head and is thus arranged near the free end of the sleeve shaft, contributes significantly to the type of deformation of the mold section into a blind head.

Durch die Ausgestaltung dieses ersten axialen Bereiches so, dass dieser eine Prägung aufweist, deren Verlauf, bezogen auf die Längsachse, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, bogenförmig ausgebildet ist oder einer trigonometrischen Funktion folgt, ist es möglich, dass die Prägung im Vergleich zu einem Kegelverlauf eine geringere radiale Tiefe (Prägetiefe) besitzen kann. Dies kann innerhalb des ersten axialen Bereiches zu einer reduzierten Kaltverfestigung führen, so dass auch Material dieses ersten axialen Bereiches des Formabschnittes maßgeblich zu einer Verformung und Bildung des Blindnietes beitragen kann.Due to the design of this first axial region so that it has an embossing whose course, based on the longitudinal axis, at least partially, preferably completely, arc-shaped or follows a trigonometric function, it is possible that the embossing in comparison to a cone shape may have a smaller radial depth (embossing depth). This can lead to a reduced strain hardening within the first axial region, so that material of this first axial region of the molding section can also significantly contribute to deformation and formation of the blind rivet.

Der bogenförmige Verlauf der Prägung oder der Verlauf gemäß einer trigonometrischen Funktion ist vorzugsweise ein radial nach außen gerichteter bogenförmiger Verlauf, also ein Verlauf bzw. eine Kontur, die in radialer Richtung nach außen gesehen konvex verläuft. Es versteht sich hierbei, dass dann, wenn die Prägung einen Verlauf hat, der einer trigonometrischen Funktion folgt, diese trigonometrische Funktion eine derartig bogenförmige bzw. rundlich konvexe Form besitzt.The arcuate course of the embossing or the course according to a trigonometric function is preferably a radially outwardly directed arcuate course, that is to say a course or a contour which runs convexly in the radial direction outwards. It is understood here that if the embossing has a course that follows a trigonometric function, this trigonometric function has such an arcuate or roundish convex shape.

Durch diesen konvex bogenförmigen Verlauf wird gegenüber einem Kegelverlauf über die axiale Länge des ersten axialen Bereiches durchweg eine größere radiale Dicke des Hülsenschaftes erreicht. Hierdurch stehen letztlich bei dem Aufbringen von Axialkräften auf den Hülsenschaft zur Durchführung des Setzvorganges höhere Drehmomente zur Umformung des kaltverfestigten ersten axialen Bereiches zur Verfügung. Durch die bogenförmige bzw. einer trigonometrischen Funktion folgende Kontur kann die zur Verfügung stehende Deformationskraft der Hülse optimiert ausgenutzt werden.Through this convexly arcuate course, a greater radial thickness of the sleeve shank is consistently achieved over a cone course over the axial length of the first axial region. As a result, higher torques for forming the work-hardened first axial region are ultimately available in the application of axial forces to the sleeve shaft for carrying out the setting process. By the arcuate or a trigonometric function following contour, the available deformation force of the sleeve can be optimally utilized.

Der erste und der zweite axiale Bereich weisen vorzugsweise eine identische axiale Länge auf. Der mittlere axiale Bereich kann eine axiale Länge von null besitzen, weist jedoch vorzugsweise eine axiale Länge auf, die wenigstens so groß ist wie die axiale Länge des ersten axialen Bereiches oder des zweiten axialen Bereiches.The first and second axial regions preferably have an identical axial length. The middle axial region may have an axial length of zero, but preferably has an axial length which is at least as large as the axial length of the first axial region or the second axial region.

Die Prägung in dem ersten axialen Bereich des Formabschnittes ist vorzugsweise eine rotationssymmetrische Prägung, die beispielsweise durch Walzen oder durch Prägewerkzeuge realisiert ist.The embossing in the first axial region of the mold section is preferably a rotationally symmetrical embossing, which is realized, for example, by rolling or by embossing tools.

Insgesamt wird durch die Erfindung ermöglicht, dass auch der erste axiale Bereich des Formabschnittes, und gegebenenfalls auch der zweite axiale Bereich des Formabschnittes, der kaltverfestigt ist, zur Bildung des Blindkopfes (Schließkopfes) beitragen können. Hierdurch können der Klemmlängenbereich und der Blindnietdurchmesser gegenüber bisherigen Blindnieten, bei denen kegelförmige Prägemuster verwendet werden, vergrößert werden.Overall, it is made possible by the invention that also the first axial region of the mold section, and possibly also the second axial region of the mold section, which is work-hardened, can contribute to the formation of the blind head (closing head). As a result, the clamping length range and the Blindnietdurchmesser over previous blind rivets, in which conical embossing patterns are used, can be increased.

Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.The task is thus completely solved.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Niethülse hat die Prägung des ersten Bereiches bezogen auf die Längsachse einen Verlauf, der einem Abschnitt einer Sinusfunktion entspricht.According to a particularly preferred embodiment of the rivet sleeve, the embossing of the first region relative to the longitudinal axis has a course which corresponds to a section of a sine function.

Ein Verlauf der Prägung, der einer Sinusfunktion entspricht, kann auf die oben beschriebene Art und Weise bogenförmig sein. Ferner hat der sinusförmige Verlauf den Vorteil, dass dieser Verlauf einer Euler'schen Biegelinie entsprechen kann, was eine optimierte Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Deformationskraft des Hülsenschaftes ermöglicht.A course of the embossing, which corresponds to a sine function, can be curved in the manner described above. Furthermore, the sinusoidal profile has the advantage that this course can correspond to an Euler bending line, which allows optimized utilization of the available deformation force of the sleeve shaft.

Es versteht sich, dass der Sinusfunktions-förmige Verlauf einem um π/2 (90°) versetzten Verlauf einer Cosinusfunktion entspricht.It is understood that the sine function-shaped curve corresponds to a π / 2 (90 °) offset course of a cosine function.

Von besonderem Vorzug ist es hierbei, wenn der Verlauf der Prägung von einem dem Hülsenkopf abgewandten Ende der Prägung aus der folgenden Sinusfunktion folgt w = C·sin(π·x/L5), wobei w die radiale Amplitude des Verlaufes ist, wobei L5 die axiale Länge des Formabschnittes ist, wobei x die Längsposition des Verlaufes ist, und wobei C eine Konstante ist.It is of particular advantage in this case if the course of the embossing follows from an end of the embossment facing away from the sleeve head from the following sine function w = C · sin (π · x / L5), where w is the radial amplitude of the trace, where L5 is the axial length of the die section, where x is the longitudinal position of the trace, and where C is a constant.

Diese Sinusfunktion entspricht einer Euler'schen Biegelinie, mit den oben beschriebenen Vorteilen.This sine function corresponds to an Euler bendline, with the advantages described above.

Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn der Hülsenschaft einen Basis-Außendurchmesser aufweist, gegenüber dem eine Prägung des ersten und/oder des zweiten Bereiches des Formabschnittes radial nach innen gerichtet ist.Overall, it is also advantageous if the sleeve shaft has a base outer diameter, against which an embossing of the first and / or the second region of the mold section is directed radially inward.

Durch die radial nach innen gerichtete Prägung erfolgt in dem ersten und dem zweiten axialen Bereich des Formabschnittes in der Regel eine Kaltverfestigung, die vorzugsweise jedoch geringer ist als bei kegelförmigen Verläufen einer solchen Prägung.As a result of the radially inward-directed embossing, cold work hardening generally takes place in the first and the second axial region of the mold section, which, however, is preferably lower than in the case of conical progressions of such embossing.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die größte radiale Tiefe der Prägung gegenüber dem Basis-Außendurchmesser kleiner ist als 0,5 mm. Die größte radiale Tiefe der Prägung ist vorzugsweise kleiner als 0,4 mm und/oder vorzugsweise größer als 0,1 mm.It is advantageous if the largest radial depth of the embossing with respect to the base outer diameter is smaller than 0.5 mm. The largest radial depth of the embossing is preferably less than 0.4 mm and / or preferably greater than 0.1 mm.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Hülsenschaft einen Basis-Außendurchmesser aufweist, gegenüber dem der dritte axiale Bereich des Formabschnittes radial nach außen vorsteht.Furthermore, it is advantageous if the sleeve shaft has a base outer diameter, with respect to which the third axial region of the mold section protrudes radially outward.

Durch den bogenförmigen Verlauf der Prägung des ersten und/oder des zweiten Bereiches kann erreicht werden, dass nur wenig Material während des Prägevorganges axial zu den Enden des Hülsenschaftes hin ausweicht bzw. fließt. Das durch den Prägevorgang verdrängte Material fließt hingegen vorzugsweise in den dritten axialen Bereich, wo ein Teil des verdrängten und nicht kaltverfestigten Materials sich gegenüber dem Basis-Außendurchmesser ausstülpt.Due to the arcuate course of the embossing of the first and / or the second region, it can be achieved that only a small amount of material escapes or flows axially towards the ends of the sleeve shank during the embossing process. On the other hand, the material displaced by the embossing process preferably flows in the third axial region, where part of the displaced and non-work-hardened material evades with respect to the base outer diameter.

Das Maß, um das der dritte axiale Bereich des Formabschnittes maximal radial nach außen vorsteht, ist vorzugsweise kleiner als 0,15 mm, und vorzugsweise größer als 0 mm.The extent to which the third axial region of the mold section projects maximally radially outwards is preferably less than 0.15 mm, and preferably greater than 0 mm.

In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der dritte axiale Bereich des Formabschnittes nach dem Prägen nicht gegenüber dem Basis-Außendurchmesser vorsteht, so dass das Maß, um das der dritte axiale Bereich des Formabschnittes radial nach außen vorsteht, vorzugsweise 0 mm ist. Bei dieser Ausführungsform wird mittels des Prägewerkzeuges eine Begrenzung des Austretens radial nach außen im Bereich des dritten axialen Bereiches des Formabschnittes vollständig vermieden. Hierdurch kann quasi eine Kalibrierung des Nietes im finalen Außendurchmesser der Hülse im Schaft erfolgen.In an alternative embodiment, it is provided that the third axial region of the mold section does not project beyond the base outer diameter after embossing, so that the extent to which the third axial region of the mold section projects radially outwards is preferably 0 mm. In this embodiment, a limitation of leakage radially outward in the region of the third axial region of the mold section is completely avoided by means of the embossing tool. As a result, it is possible to calibrate the rivet in the final outer diameter of the sleeve in the shaft.

In dem dritten axialen Bereich des Formabschnittes erfolgt vorzugsweise keine Prägung, so dass das Material in diesem Bereich vorzugsweise nicht oder nur wenig kaltverfestigt ist.In the third axial region of the mold section, embossing is preferably carried out, so that the material in this region is preferably not or only slightly work-hardened.

Insgesamt ist es ferner vorteilhaft, wenn der erste und der zweite axiale Bereich jeweils eine Prägung aufweisen, deren Verläufe zumindest abschnittsweise bogenförmig sind oder einer trigonometrischen Funktion folgen, wobei die Verläufe der Prägungen des ersten und des zweiten Bereiches spiegelsymmetrisch zu einer Radialebene sind, die durch den dritten axialen Bereich verläuft.Overall, it is also advantageous if the first and the second axial region each have an embossing whose curves are at least partially arcuate or follow a trigonometric function, the courses of the Embossments of the first and second regions are mirror-symmetrical to a radial plane passing through the third axial region.

Vorzugsweise können die Verläufe des ersten und des zweiten axialen Bereiches beide der oben beschriebenen Sinusfunktion folgen, wobei die Radialebene bei einem x-Wert von 0,5·L5 liegt, also auf der axialen Mitte des Formabschnittes.The curves of the first and of the second axial region may preferably both follow the sine function described above, the radial plane lying at an x-value of 0.5 × L5, that is to say on the axial center of the molding section.

Hierdurch kann in manchen Ausführungsformen eine Hülsenfaltung durch den Formbereich erreicht werden.As a result, in some embodiments, a sleeve fold can be achieved through the molding area.

Von besonderem Vorzug ist es, wenn der Hülsenschaft einen Basis-Außendurchmesser aufweist, gegenüber dem der dritte axiale Bereich des Formabschnittes radial nach außen mit einem Verlauf vorsteht, der tangential in die Verläufe der Prägungen des ersten und des zweiten Bereiches übergeht.It is particularly preferred if the sleeve shaft has a base outer diameter, with respect to which the third axial region of the mold section protrudes radially outwards with a course which merges tangentially into the courses of the embossments of the first and second regions.

Ein Prägewerkzeug zum Prägen der Bereiche kann folglich eine Prägekontur aufweisen, die beispielsweise einem durchgehenden Bogen bzw. einer Sinus-Halbwelle entspricht, wobei das Prägewerkzeug nur um maximal den 0,8-fachen, insbesondere maximal den 0,9-fachen, insbesondere maximal den 0,95-fachen Wert der maximalen Amplitude der Prägekontur in radialer Richtung in den Hülsenschaft eingedrückt wird. Hierdurch bildet das Prägewerkzeug mit dem axial mittleren Bereich eine Tasche, die der Kontur der Bogenform folgt, so dass das aus dem ersten und dem zweiten axialen Bereich verdrängte Material des Hülsenschaftes in diese bogenförmige Tasche hinein gedrückt werden kann, so dass ein im Wesentlichen tangentialer Übergang der Verläufe erreichbar ist.An embossing tool for embossing the areas can consequently have an embossing contour which corresponds, for example, to a continuous arc or a sine half-wave, wherein the embossing tool only by 0.8 times, in particular maximally 0.9 times, in particular maximally the maximum 0.95 times the value of the maximum amplitude of the embossing contour in the radial direction is pressed into the sleeve shank. As a result, the embossing tool with the axially central region forms a pocket that follows the contour of the arcuate shape so that the material displaced from the first and the second axial region of the sleeve shaft can be pressed into this arcuate pocket, so that a substantially tangential transition the course is achievable.

Spannungsspitzen während der Bildung des Blindkopfes können hierdurch reduziert werden.Stress peaks during the formation of the blind head can be reduced thereby.

Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform richtet der Verlauf der Prägung an dem dem Hülsenkopf abgewandten Ende der Prägung einen Winkel in Bezug auf die Längsachse ein, der größer ist als 3°. Vorzugsweise ist der Winkel größer als 3,5° und/oder kleiner als 6,5°.According to a further overall preferred embodiment, the course of the embossing at the end remote from the sleeve head of the embossing establishes an angle with respect to the longitudinal axis, which is greater than 3 °. Preferably, the angle is greater than 3.5 ° and / or less than 6.5 °.

Hierdurch kann erreicht werden, dass an diesem Ende der Prägung ein Materialfluss während des Prägens in axialer Richtung hin zu dem freien Ende des Hülsenschaftes begrenzt wird. Gleiches gilt bei einer entsprechenden Prägung des zweiten Bereiches für eine Begrenzung des Materialflusses hin zu dem Hülsenkopf.In this way it can be achieved that at this end of the embossing a flow of material during embossing in the axial direction is limited towards the free end of the sleeve shank. The same applies to a corresponding embossing of the second region for limiting the flow of material to the sleeve head.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es bevorzugt, wenn sich bei der Formung des Blindkopfes Material des Formabschnittes an einer blindseitigen Kante der Ausnehmung der Werkstückanordnung abstützen kann.In the method according to the invention, it is preferable if material of the molding section can be supported on a blind-side edge of the recess of the workpiece arrangement during the formation of the dummy head.

Durch diese Maßnahme ist es möglich, dass vergleichsweise große Blindkopf- bzw. Schließkopfdurchmesser erzielbar sind. Da insbesondere der erste axiale Bereich aufgrund der geringeren Kaltverformung leichter verformbar ist, ist eine solche Vergrößerung des Blindkopfes möglich. Da der erste axiale Bereich zudem nicht so stark kaltverfestigt ist wie im Stand der Technik, kann die Belastung der blindseitigen Kante der Ausnehmung der Werkstückanordnung begrenzt werden.By this measure, it is possible that comparatively large blind head or closing head diameter can be achieved. Since, in particular, the first axial region is easier to deform due to the lower cold deformation, such an enlargement of the blind head is possible. In addition, since the first axial region is not as cold work hardened as in the prior art, the load on the blind side edge of the recess of the workpiece assembly can be limited.

Ferner ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorteilhaft, wenn der Hülsenschaft eine solche axiale Länge aufweist, dass eine blindseitige Kante der Ausnehmung der Werkstückanordnung, nach dem Einführen des Hülsenschaftes in die Ausnehmung, axial mit dem Formabschnitt ausgerichtet ist.Further, it is advantageous in the inventive method, when the sleeve shaft has such an axial length, that a blind edge of the recess of the workpiece assembly, after insertion of the sleeve shank into the recess, is aligned axially with the mold section.

Wenn die blindseitige Kante hierbei, bezogen auf eine mittlere Radialebene des Formabschnittes, in dem Bereich liegt, der dem Hülsenkopf abgewandt ist, verkürzt sich nach dem Aufbringen der Zugkraft zum Setzen des Blindnietes der Hülsenschaft so lange, bis der Außendurchmesser des Hülsenschaftes an der Wandung der Ausnehmung der Werkstückanordnung anliegt, so dass die entstehende Lochlaibung ein weiteres Rutschen des Nietschaftes in der Ausnehmung unmöglich macht. Anschließend wälzt sich das Material des Hülsenschaftes über der blindseitigen Kante der Ausnehmung ab und bildet dabei den Schließ- bzw. Blindkopf.If the blind edge here, based on a central radial plane of the mold section, in the area facing away from the sleeve head, shortens after application of the tensile force for setting the blind rivet of the sleeve shaft until the outer diameter of the sleeve shaft on the wall of the Recess of the workpiece assembly is present, so that the resulting hole reveal makes further slippage of the rivet shank in the recess impossible. Subsequently, the material of the sleeve shaft rolls over the blind-side edge of the recess, forming the closing or blind head.

Sofern nach dem Einsetzen des Hülsenschaftes in die Ausnehmung die blindseitige Kante, bezogen auf die mittlere Radialebene des Formabschnittes, in dem Bereich liegt, der dem Hülsenkopf zugewandt ist, verkürzt sich der Hülsenschaft nach dem Aufbringen der Zugkraft so lange, bis der Hülsenschaft die blindseitige Kante berührt. Anschließend wälzt sich das Schaftmaterial über der blindseitigen Kante ab und bildet dabei den Blindkopf.If, after inserting the sleeve shank into the recess, the blind-sided edge, relative to the central radial plane of the molding section, lies in the region facing the sleeve head, the sleeve shank shortens after the application of the tensile force until the sleeve shank has the blind-sided edge touched. Subsequently, the shaft material rolls over the blind edge and forms the blind head.

Insgesamt können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Niethülse sowie dem damit gebildeten Blindniet wenigstens einer der folgenden Vorteile erzielt werden. Es wird das Einbringen höherer verbleibender axialer Klemmkräfte auf die Blindnietverbindung ermöglicht. Die axiale Kraft wird während des Blindniet-Setzvorganges über die blindseitige Kante der Ausnehmung in der Werkstückanordnung in die Verbindung eingebracht, da der Schließkopf sich durch Abwälzen über dieser Kante bilden kann. Im Gegensatz zu kegelförmigen Prägemustern, bei denen sich der Schließkopf erst nach seiner Bildung auf die blindseitige Fläche der Werkstückanordnung auflegt, ist die verbleibende axiale Klemmkraft größer, da keine Stützwirkungen im Niet ein Übersetzen der Zugkraft in eine axiale Klemmkraft begrenzen. Bei der erfindungsgemäßen Niethülse und dem damit gebildeten Blindniet handelt es sich vorzugsweise um hülsenfaltende Elemente. Im Gegensatz zu so genannten hülsenweitenden Nieten taucht der Nietdornkopf bei der vorliegenden Erfindung vorzugsweise nicht in die Hülse ein, um diese zu weiten.Overall, at least one of the following advantages can be achieved with the method according to the invention and the rivet sleeve according to the invention and the blind rivet formed therewith. It is possible to introduce higher remaining axial clamping forces on the Blindnietverbindung. The axial force is introduced into the joint during the blind rivet setting process via the blind side edge of the recess in the workpiece assembly, since the closing head can form by rolling over this edge. In contrast to conical embossing patterns, in which the closing head hangs on the blind side surface of the workpiece assembly only after its formation, the remaining axial clamping force greater, since no supporting effects in the rivet limit a translation of the tensile force in an axial clamping force. The rivet sleeve according to the invention and the blind rivet formed therewith are preferably sleeve-folding elements. Unlike so-called sleeve-extending rivets, the rivet mandrel head of the present invention preferably does not dip into the sleeve to widen it.

Auch kann der Schließkopf- bzw. Blindkopfdurchmesser im Vergleich zu entsprechenden bisherigen kegelförmigen Prägemustern vergrößert werden. Denn auch die kaltverfestigten Bereiche (erster und zweiter axialer Bereich) können zur Schließkopfbildung beitragen.Also, the closing head or dummy head diameter can be increased in comparison to corresponding previous conical embossing patterns. For even the work hardened areas (first and second axial area) can contribute to the closing head formation.

Die Maßnahme, wonach der erste axiale Bereich des Formabschnittes eine Prägung aufweist, die bezogen auf die Längsachse zumindest abschnittsweise einen bogenförmigen Verlauf oder einen einer trigonometrischen Funktion folgenden Verlauf hat, kann aus fertigungstechnischen Gründen auch durch eine Tangente angenähert werden. Gleiches gilt für den Verlauf des dritten axialen Bereiches. Bei dieser Ausführungsform entspricht das geprägte Ergebnis am Niet insbesondere durch das Nichtausfüllen der Übergangsbereiche von L6 nach L8 und von L7 nach L8 mit Hülsenmaterial der Tonnenform. Die Tangenten sind in diesem Fall vom Winkel her vorzugsweise so ausgerichtet, dass an den Übergängen zwischen den Bereichen von L6 nach L8 und/oder von L7 nach L8 keine Übergänge zu erkennen sind.The measure according to which the first axial region of the mold section has an embossing which, at least in sections, has an arcuate course or a course following a trigonometric function with respect to the longitudinal axis can also be approximated by a tangent for manufacturing reasons. The same applies to the course of the third axial region. In this embodiment, the embossed result at the rivet corresponds in particular to the non-filling of the transition areas from L6 to L8 and from L7 to L8 with barrel material of barrel shape. The tangents in this case are preferably oriented from the angle so that no transitions can be recognized at the transitions between the regions from L6 to L8 and / or from L7 to L8.

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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:

1 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Blindniets mit einer erfindungsgemäßen Niethülse; 1 a schematic longitudinal sectional view through an embodiment of a blind rivet according to the invention with a rivet sleeve according to the invention;

2 eine Detailansicht des Verlaufes von Prägungen eines Formabschnittes des Hülsenschaftes der Niethülse der 1; und 2 a detailed view of the course of embossing a molding portion of the sleeve shank of the rivet sleeve of 1 ; and

3 unterschiedliche Ausbildungen eines Blindkopfes beim Setzen eines erfindungsgemäßen Blindniets bei unterschiedlichen axialen Dicken von Werkstückanordnungen. 3 different embodiments of a blind head when setting a blind rivet according to the invention at different axial thicknesses of workpiece assemblies.

In 1 ist eine Blindnietanordnung im Längsschnitt schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.In 1 a Blindnietanordnung is shown schematically in longitudinal section and generally with 10 designated.

Die Blindnietanordnung 10 beinhaltet eine Werkstückanordnung 12, die wenigstens ein erstes Werkstück 14 und ein zweites Werkstück 16 aufweist, die in einer axialen Richtung miteinander zu verbinden sind. Die Werkstückanordnung 12 weist eine durch beide Werkstücke 14, 16 hindurch gehende Ausnehmung 18 auf, die beispielsweise in Form einer Bohrung ausgebildet sein kann.The blind rivet arrangement 10 includes a workpiece assembly 12 that at least a first workpiece 14 and a second workpiece 16 having to be connected to each other in an axial direction. The workpiece arrangement 12 has one through both workpieces 14 . 16 passing recess 18 on, which may be formed for example in the form of a bore.

Ferner beinhaltet die Blindnietanordnung 10 einen Blindniet 20, der in 1 schematisch im ungesetzten, das heißt unverformten, Zustand dargestellt ist. Der Blindniet 20 beinhaltet eine Niethülse 22 und einen Nietdorn 24. Die Niethülse 22 weist einen Hülsenkopf 26 und einen Hülsenschaft 28 auf. Der Hülsenschaft 28 erstreckt sich entlang einer Längsachse 30 von dem Hülsenkopf 26 und ist von einer Sichtseite der Werkstückanordnung 12 in die Ausnehmung 18 eingeführt, bis der Hülsenkopf 26 auf der sichtseitigen Oberfläche des Werkstückes 14 anliegt. Der Hülsenschaft 28 steht gegenüber der blindseitigen Oberfläche der Werkstückanordnung 12 vor.Furthermore, the Blindnietanordnung includes 10 a blind rivet 20 who in 1 schematically in the unactivated, that is undeformed, state is shown. The blind rivet 20 includes a rivet sleeve 22 and a rivet thorn 24 , The rivet sleeve 22 has a sleeve head 26 and a sleeve shaft 28 on. The sleeve shaft 28 extends along a longitudinal axis 30 from the sleeve head 26 and is from a visible side of the workpiece assembly 12 into the recess 18 introduced until the sleeve head 26 on the visible surface of the workpiece 14 is applied. The sleeve shaft 28 is opposite the blind side surface of the workpiece assembly 12 in front.

Die Niethülse 22 weist eine in axialer Richtung durchgehende Längsbohrung bzw. Längsausnehmung 32 auf, durch die ein Dornschaft 34 des Nietdorns 24 hindurch geführt ist. Der Nietdorn 24 beinhaltet ferner einen Dornkopf 36, der an einer Stirnseite 38 am freiliegenden Ende des Hülsenschaftes 28 anliegt.The rivet sleeve 22 has a longitudinal bore continuous in the axial direction or longitudinal recess 32 on, through which a spike shaft 34 of the rivet thorn 24 passed through. The rivet thorn 24 also includes a mandrel head 36 standing at a front 38 at the exposed end of the sleeve shaft 28 is applied.

Ausgehend von diesem Zustand kann der Blindniet 20 zur Herstellung einer Blindnietverbindung gesetzt werden, indem auf den Hülsenkopf 26 eine axiale Klemmkraft ausgeübt wird, wie es bei F_K gezeigt ist, und indem der Nietdorn 24 an seinem Dornschaft 34 mit einer entgegengesetzt gerichteten Setzkraft F_S beaufschlagt wird. Hierdurch beaufschlagt der Dornkopf 36 die Stirnseite 38 mit dieser Setzkraft F_S, und der Hülsenschaft 28 bzw. ein Teil des Hülsenschaftes 28 wird so verformt, dass dieser einen Blindkopf bzw. Schließkopf bildet, der schließlich an der blindseitigen Oberfläche der Werkstückanordnung 12 anliegt.Based on this condition, the blind rivet 20 for making a Blindnietverbindung set by the sleeve head 26 an axial clamping force is exerted, as shown at F _K , and by the rivet mandrel 24 at his spine shaft 34 with an oppositely directed setting force F _{S is} acted upon. As a result, the mandrel head acts 36 the front side 38 with this setting force F _S , and the sleeve shaft 28 or a part of the sleeve shaft 28 is deformed so that it forms a blind head or closing head, which finally at the blind side surface of the workpiece assembly 12 is applied.

Der Dornschaft 34 weist üblicherweise eine in 1 nicht näher dargestellte Sollbruchstelle auf, an der der Dornschaft 34 abbricht, sobald eine gewisse Setzkraft F_S überschritten wird, die größer ist als die zur Verformung des Hülsenschaftes 28 erforderliche Setzkraft.The spike shaft 34 usually has an in 1 Not shown breaking point on which the mandrel shaft 34 stops as soon as a certain setting force F _{S is} exceeded, which is greater than that for the deformation of the sleeve shank 28 required setting force.

Der Innendurchmesser der Ausnehmung 18 ist mit D1 bezeichnet. Der Außendurchmesser des Hülsenkopfes 26 ist mit D2 bezeichnet. Dieser Wert ist jedenfalls deutlich größer als der Wert von D1. Der Durchmesser des Hülsenschaftes 28 (ein Basis-Außendurchmesser) ist mit D3 bezeichnet. D3 ist kleiner gleich D1. Ein Innendurchmesser der Längsbohrung 32 ist mit D4 bezeichnet. Ein Außendurchmesser des Dornschaftes 34 ist mit D5 bezeichnet. D5 ist kleiner gleich D4.The inner diameter of the recess 18 is denoted by D1. The outer diameter of the sleeve head 26 is denoted by D2. In any case, this value is significantly greater than the value of D1. Of the Diameter of the sleeve shaft 28 (a base outer diameter) is denoted by D3. D3 is less than or equal to D1. An inner diameter of the longitudinal bore 32 is denoted by D4. An outer diameter of the mandrel shaft 34 is denoted by D5. D5 is less than or equal to D4.

Eine axiale Dicke der Werkstückanordnung 12 ist mit L1 bezeichnet. Eine axiale Länge des Hülsenschaftes 28 ist mit L2 bezeichnet.An axial thickness of the workpiece arrangement 12 is labeled L1. An axial length of the sleeve shaft 28 is labeled L2.

Der Hülsenschaft 28 weist einen ersten Schaftabschnitt 42 auf, der benachbart ist zu dem Hülsenkopf 26. Der erste Schaftabschnitt 42 weist eine axiale Länge L3 auf. Der Hülsenschaft 28 weist ferner einen zweiten Schaftabschnitt 44 auf, der benachbart ist zu dem freien Ende bzw. der Stirnseite 38 des Hülsenschaftes 28. Der zweite Schaftabschnitt 44 weist eine Länge L4 auf. Im Bereich der Schaftabschnitte 42, 44 hat der Hülsenschaft vorzugsweise den Basis-Außendurchmesser D3.The sleeve shaft 28 has a first shaft portion 42 which is adjacent to the sleeve head 26 , The first shaft section 42 has an axial length L3. The sleeve shaft 28 also has a second shaft portion 44 on, which is adjacent to the free end or the front side 38 of the sleeve shaft 28 , The second shaft section 44 has a length L4. In the area of the shaft sections 42 . 44 the sleeve shaft preferably has the base outer diameter D3.

Zwischen dem ersten Schaftabschnitt 42 und dem zweiten Schaftabschnitt 44 ist ein Formabschnitt 46 ausgebildet, der eine Länge L5 aufweist. Der Formabschnitt 46 ist in drei axiale Bereiche unterteilt, mit einem ersten axialen Bereich 50, der benachbart ist zu dem zweiten Schaftabschnitt 44, mit einem zweiten axialen Bereich 52, der benachbart ist zu dem ersten Schaftabschnitt 42, und mit einem dritten, mittleren axialen Bereich 54, der zwischen dem ersten und dem zweiten axialen Bereich liegt. Die axiale Länge des ersten axialen Bereiches 50 ist mit L6 bezeichnet. Die axiale Länge des zweiten axialen Bereiches ist mit L7 bezeichnet. Die axiale Länge des dritten axialen Bereiches ist mit L8 bezeichnet. Das bevorzugte Verhältnis der Längen L6, L7, L8 ist in einer Alternative L6 = L7 = L8. In einer alternativen Ausführungsform ist das Verhältnis L8 > L6 > L7. Besonders bevorzugt ist es in letzterem Fall, wenn L8 in einem Bereich von 34% bis 40% von L5 liegt, wenn L7 in einem Bereich von 28% bis 33% von L5 liegt, und wenn L6 in einem Bereich von 29% bis 38% von L5 liegt.Between the first shaft portion 42 and the second shaft portion 44 is a form section 46 formed, which has a length L5. The mold section 46 is divided into three axial regions, with a first axial region 50 which is adjacent to the second shaft portion 44 , with a second axial area 52 which is adjacent to the first shaft portion 42 , and with a third, middle axial range 54 which lies between the first and the second axial region. The axial length of the first axial region 50 is labeled L6. The axial length of the second axial region is designated L7. The axial length of the third axial region is designated L8. The preferred ratio of lengths L6, L7, L8 in one alternative is L6 = L7 = L8. In an alternative embodiment, the ratio L8>L6> L7. In the latter case, it is particularly preferred if L8 is in a range of 34% to 40% of L5, if L7 is in a range of 28% to 33% of L5, and if L6 is in a range of 29% to 38%. from L5 lies.

Der erste axiale Bereich 50 weist eine Prägung 58 auf, die bezogen auf die Längsachse zumindest abschnittsweise einen bogenförmigen Verlauf oder einen einer trigonometrischen Funktion folgenden Verlauf hat. Der bogenförmige Verlauf bzw. der Verlauf einer trigonometrischen Funktion ist in radialer Richtung nach außen gesehen konvex. Dabei ist die größte radiale Tiefe d1 der Prägung 58 benachbart zu dem zweiten Schaftabschnitt 44, und die kleinste radiale Tiefe der Prägung 58 ist benachbart zu dem dritten axialen Bereich 54.The first axial area 50 has an imprint 58 on, with respect to the longitudinal axis, at least in sections, a curved course or a trigonometric function following course. The arcuate course or the course of a trigonometric function is convex in the radial direction seen from the outside. The largest radial depth d1 is the embossing 58 adjacent to the second shaft portion 44 , and the smallest radial depth of the imprint 58 is adjacent to the third axial region 54 ,

In entsprechender Weise weist der zweite axiale Bereich 52 eine Prägung 60 auf, deren größte radiale Tiefe d1 benachbart ist zu dem ersten Schaftabschnitt 42 und deren geringste radiale Tiefe benachbart ist zu dem dritten axialen Bereich 54. Die Prägung 60 des zweiten axialen Bereiches 52 ist vorzugsweise spiegelsymmetrisch zu einer mittleren Radialebene 64, die vorzugsweise durch die axiale Mitte des Formabschnittes 46 hindurch verläuft.Correspondingly, the second axial region 52 an imprint 60 whose largest radial depth d1 is adjacent to the first shaft portion 42 and whose lowest radial depth is adjacent to the third axial region 54 , The imprint 60 of the second axial region 52 is preferably mirror-symmetrical to a middle radial plane 64 preferably through the axial center of the mold section 46 passes through.

Der dritte axiale Bereich 54 ist gegenüber dem Basis-Außendurchmesser D3 des Hülsenschaftes 28 nach außen vorgewölbt bzw. weist einen Vorsprung auf, wie es bei 62 gezeigt ist. Die maximale radiale Höhe des Vorsprungs 62 ist bei d2 gezeigt. d2 ist kleiner als d1. Der radiale Überstand d2 des dritten axialen Bereiches 54 gegenüber dem Basis-Außendurchmesser D3 des Hülsenschaftes 28 ist so gewählt, dass der in diesem Bereich eingerichtete Außendurchmesser des dritten axialen Bereiches 54 kleiner ist als der Innendurchmesser D1 der Ausnehmung 18, so dass ein radialer Spalt d3 verbleibt.The third axial area 54 is opposite to the base outer diameter D3 of the sleeve shank 28 bulged outward or has a projection on, as with 62 is shown. The maximum radial height of the projection 62 is shown at d2. d2 is smaller than d1. The radial projection d2 of the third axial region 54 relative to the base outer diameter D3 of the sleeve shank 28 is chosen so that the established in this area outer diameter of the third axial region 54 smaller than the inner diameter D1 of the recess 18 so that a radial gap d3 remains.

Die blindseitige Oberfläche der Werkstückanordnung 12 bildet benachbart zu der Ausnehmung 18 eine blindseitige Kante. Nach dem Einführen des Hülsenschaftes 28 in die Ausnehmung 18 liegt diese blindseitige Kante in axialer Richtung gesehen innerhalb des Formabschnittes 46.The blind side surface of the workpiece assembly 12 forms adjacent to the recess 18 a blind edge. After insertion of the sleeve shaft 28 into the recess 18 is this blind-side edge seen in the axial direction within the mold section 46 ,

Die Prägungen 58, 60 des ersten und des zweiten axialen Bereiches 50, 52 folgen vorzugsweise einer trigonometrischen Funktion, insbesondere einer Sinusfunktion. Alternativ hierzu können diese Prägungen jeweils einem Kreisbogen folgen, der durch einen Radius R definiert ist. Wie es in 1 dargestellt ist, ist ein solcher Radius R vergleichsweise groß, so dass dessen Ursprung in radialer Richtung auf der gegenüberliegenden radialen Seite des Hülsenschaftes 28 liegt. Ferner liegt der Ursprung dieses Radius R vorzugsweise auf der gegenüberliegenden Seite der mittleren Radialebene 64. Es ist jedoch auch möglich, dass der Ursprung des Radius R in der mittleren Radialebene 64 liegt, in welchem Fall die Prägung 58 und die Prägung 60 durch die gleiche Kreisform gebildet werden.The imprints 58 . 60 the first and the second axial region 50 . 52 preferably follow a trigonometric function, in particular a sine function. Alternatively, these embossments can each follow a circular arc, which is defined by a radius R. As it is in 1 is shown, such a radius R is comparatively large, so that its origin in the radial direction on the opposite radial side of the sleeve shank 28 lies. Further, the origin of this radius R is preferably on the opposite side of the central radial plane 64 , However, it is also possible that the origin of the radius R in the middle radial plane 64 lies, in which case the embossing 58 and the imprint 60 be formed by the same circular shape.

In 1, wie auch in den folgenden Figuren, sind die relativen Abmessungen übertrieben dargestellt, um die generelle Funktionsweise und den generellen Aufbau zu verdeutlichen. In praktisch realisierten Ausführungsformen ist das Verhältnis beispielsweise von d1 zu der radialen Dicke des Hülsenschaftes 28 deutlich kleiner.In 1 As in the following figures, the relative dimensions are exaggerated to illustrate the general operation and general structure. In practical embodiments, the ratio is, for example, from d1 to the radial thickness of the sleeve shank 28 much smaller.

2 zeigt in vergrößerter Form eine beispielhafte Ausführungsform des Formabschnittes 46 einer Niethülse 22, wobei der Formabschnitt 46 bei der Niethülse 22 der 1 verwendbar ist. 2 shows in enlarged form an exemplary embodiment of the molding section 46 a rivet sleeve 22 , wherein the molding section 46 at the rivet sleeve 22 of the 1 is usable.

2 zeigt ferner schematisch ein Prägewerkzeug 70, mittels dessen die Prägungen 58, 60 realisiert werden. Das Prägewerkzeug 70 weist eine Ausnehmung auf, die einer Sinusfunktion folgt, und insbesondere durch eine Halbwelle einer Sinusfunktion (oder einer Cosinusfunktion) gebildet ist. Die Sinusfunktion ergibt sich wie folgt: w = C·sin(π·x/L5), wobei w die radiale Amplitude des Verlaufes ist, wobei L5 die axiale Länge des Formabschnittes 46 ist, wobei x die jeweilige Längsposition des Verlaufes ist, und wobei C eine Konstante ist. 2 further shows schematically a stamping tool 70 by means of which the imprints 58 . 60 will be realized. The embossing tool 70 has one Recess which follows a sine function, and in particular by a half-wave of a sine function (or a cosine function) is formed. The sine function is as follows: w = C · sin (π · x / L5), where w is the radial amplitude of the trace, where L5 is the axial length of the die section 46 where x is the respective longitudinal position of the trace, and where C is a constant.

Das Maximum dieser Funktion wird folglich im Bereich der mittleren Radialebene 64 erreicht, so dass sich ein insgesamt über den Formabschnitt 46 erstreckender bogenförmiger Verlauf ergibt, der der Sinusfunktion folgt und der in 2 schematisch mit 74 bezeichnet ist.The maximum of this function is therefore in the range of the middle radial plane 64 achieved so that a total of over the molding section 46 extending arcuate course that follows the sine function and the in 2 schematically with 74 is designated.

Das Prägewerkzeug 70 wird dabei bei dem Prägevorgang über die Distanz d1 in die Kontur des Basis-Außendurchmessers D3 eingeprägt, wobei d1 kleiner ist als der maximale Wert von w (bei L5/2). Hierdurch verbleibt bei dem Prägevorgang eine Tasche 72, in die während der Verformung zum Herstellen der Prägungen 58, 60 fließendes Material eindringen kann. Das Material kann dabei so in die Tasche 72 fließen, dass der Verlauf des fertiggestellten dritten axialen Bereiches 54 tangential in die Verläufe der Prägungen 58, 60 übergeht, wie es in 2 dargestellt ist.The embossing tool 70 is imprinted during the embossing process over the distance d1 in the contour of the base outer diameter D3, where d1 is smaller than the maximum value of w (at L5 / 2). This leaves a pocket in the embossing process 72 into which during the deformation for producing the embossments 58 . 60 flowing material can penetrate. The material can be so in the bag 72 flow that the course of the completed third axial area 54 tangential in the course of the imprints 58 . 60 passes over, as is in 2 is shown.

3 zeigt in schematischer Form drei unterschiedliche Blindniet-Setzvorgänge mit unterschiedlichen axialen Dicken von Werkstückanordnungen, was in 3 mit 12A, 12B, 12C bezeichnet ist. Die axiale Längendifferenz zwischen der größten axialen Dicke der Werkstückanordnung 12A und der kleinsten axialen Dicke der Werkstückanordnung 12C ist in 3 mit L9 bezeichnet. Dieser Wert entspricht dem Klemmlängenbereich, der mit dem Blindniet 20 abgedeckt werden kann. 3 shows in schematic form three different blind rivet setting processes with different axial thicknesses of workpiece arrangements, which is shown in FIG 3 With 12A . 12B . 12C is designated. The axial length difference between the largest axial thickness of the workpiece assembly 12A and the smallest axial thickness of the workpiece assembly 12C is in 3 labeled L9. This value corresponds to the clamping length range associated with the blind rivet 20 can be covered.

Für den Fall einer dicken Werkstückanordnung 12A wird ein Blindkopf 78A gebildet, der einen relativ kleinen Außendurchmesser D6A aufweist. Für Werkstückanordnungen mit einer mittleren Dicke wird ein Blindkopf 78 gebildet, der einen größeren Durchmesser D6B aufweist. Für relativ dünne Werkstückanordnungen 12C wird ein Blindkopf 78C geformt, der einen noch deutlich größeren Durchmesser D60 aufweist. Die hierdurch hergestellten Blindnietverbindungen sind mit 76A, 76B, 76C bezeichnet.In the case of a thick workpiece arrangement 12A becomes a blind head 78A formed, which has a relatively small outer diameter D6A. For workpiece assemblies having a medium thickness, a blind head becomes 78 formed, which has a larger diameter D6B. For relatively thin workpiece arrangements 12C becomes a blind head 78C shaped, which has a much larger diameter D60. The Blindnietverbindungen produced thereby are with 76A . 76B . 76C designated.

In allen Fällen ist gezeigt, dass bei einer jeweiligen axialen Position des Verlaufes 74 der Prägungen der jeweilige radiale Amplitudenwert w größer ist als der Wert einer radialen Erstreckung w₈₀, wie er sich bei einer im Stand der Technik bekannten doppelkonusförmigen Prägung ergibt, wie sie in 3 schematisch bei 80 dargestellt ist.In all cases it is shown that at a respective axial position of the course 74 the embossing of the respective radial amplitude value w is greater than the value of a radial extent w ₈₀ , as it results in a known in the prior art double-cone-shaped embossing, as in 3 schematically at 80 is shown.

Dadurch, dass w größer ist als w₈₀, werden beim Ausüben der Axialkräfte F_S und F_K auf den Hülsenschaft 28 größere Momente realisiert, so dass sich der Blindkopf 78 leichter ausbildet. Ferner ist aufgrund der Tatsache, dass w größer ist als w₈₀, und zwar über alle Bereiche des Verlaufes 74 der Prägungen 58, 60, das Maß der jeweiligen Kaltverformung während des Prägevorganges geringer, so dass das Material in dem ersten axialen Bereich 50 und in dem zweiten axialen Bereich 52 weniger verfestigt ist und sich folglich leichter umformen lässt. Demzufolge kann insbesondere der erste axiale Bereich 50 zu einer Bildung des jeweiligen Blindkopfes 78 beitragen.Due to the fact that w is greater than w ₈₀ , when exerting the axial forces F _S and F _K on the sleeve shaft 28 realized larger moments, so that the blind head 78 easier to train. Further, due to the fact that w is greater than w ₈₀ , over all areas of the course 74 the imprints 58 . 60 , the dimension of the respective cold deformation during the embossing process is lower, so that the material in the first axial region 50 and in the second axial region 52 less solidified and thus easier to reshape. As a result, in particular, the first axial region 50 to a formation of the respective blind head 78 contribute.

Im Falle der Werkstückanordnung 12A liegt die blindseitige Kante 79 zwischen der mittleren Radialebene 64 und der Stirnseite 38 des Hülsenschaftes 28. Bei dem Blindniet-Setzvorgang verkürzt sich nach dem Aufbringen der Axialkräfte der Hülsenschaft so lange, bis der Außendurchmesser des Hülsenschaftes an der Innenwandung der Ausnehmung 18 anliegt, so dass schließlich die dadurch entstehende Lochlaibung ein weiteres Rutschen des Hülsenschaftes 28 in der Ausnehmung 18 in axialer Richtung unmöglich macht. Anschließend wälzt sich das Material des Hülsenschaftes 28 über der blindseitigen Kante 79 ab und bildet dabei den Blindkopf 78A.In the case of the workpiece arrangement 12A lies the blind edge 79 between the middle radial plane 64 and the front side 38 of the sleeve shaft 28 , In the Blindniet-setting process shortens after the application of the axial forces of the sleeve shaft until the outer diameter of the sleeve shank on the inner wall of the recess 18 is applied, so that finally the resulting hole reveal another slippage of the sleeve shaft 28 in the recess 18 impossible in the axial direction. Subsequently, the material of the sleeve shaft rolls 28 over the blind-sided edge 79 and forms the blind head 78A ,

Wenn hingegen eine dünnere Werkstückanordnung 12C zu verbinden ist, liegt die blindseitige Kante 79C zwischen der mittleren Radialebene 64 und dem Hülsenkopf 26. Hierbei verkürzt sich nach einem Aufbringen der Zugkraft der Hülsenschaft 28 so lange, bis der Hülsenschaft 28 die blindseitige Kante 79C berührt. Anschließend wälzt sich Schaftmaterial des Hülsenschaftes 28 über der blindseitigen Kante 79C ab und bildet dabei den Blindkopf 78C.If, however, a thinner workpiece arrangement 12C is to connect, lies the blind-sided edge 79C between the middle radial plane 64 and the sleeve head 26 , This shortens after applying the tensile force of the sleeve shaft 28 until the sleeve shaft 28 the blind edge 79C touched. Subsequently, shank material of the sleeve shank rolls 28 over the blind-sided edge 79C and forms the blind head 78C ,

Insgesamt können höhere verbleibende axiale Klemmkräfte auf die Blindnietverbindung eingebracht werden. Die axiale Kraft kann während dem Setzvorgang über die blindseitige Kante 79 in die Verbindung eingebracht werden, da sich der Schließkopf durch Abwälzen über der blindseitigen Kante 79 bildet. Insgesamt können folglich auch kaltverfestigte Bereiche, insbesondere der axiale Bereich 50, zur Schließkopfbildung beitragen. Hierdurch können der Klemmlängenbereich L9 und gegebenenfalls der Schließkopfdurchmesser D6 gegenüber dem Stand der Technik vergrößert werden.Overall, higher residual axial clamping forces can be introduced to the Blindnietverbindung. The axial force can during the setting process on the blind side edge 79 be introduced into the compound, as the closing head by rolling over the blind-side edge 79 forms. Overall, therefore, also work-hardened areas, in particular the axial area 50 , contribute to the closing head formation. As a result, the clamping length range L9 and possibly the closing head diameter D6 can be increased compared to the prior art.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2009/098431 A1 [0004, 0005]
WO 2014/026844 A1 [0006, 0012]
WO 00/68583 [0007]
WO 2010/046671 A1 [0008]
DE 102011113362 A1 [0013]

Claims

Rivet sleeve ( 22 ) for a blind rivet ( 20 ), with a sleeve head ( 26 ) and a sleeve shaft ( 28 ) extending in a longitudinal axis ( 30 ) from the sleeve head ( 26 ), wherein a longitudinal bore ( 32 ) for receiving a rivet mandrel ( 24 ) through the rivet sleeve ( 22 ), wherein the sleeve shaft ( 26 ) an axial mold section ( 46 ), which is adapted to at least partially to a blind head during a setting process ( 78 ), wherein the molding section ( 46 ) on the outer circumference of the sleeve shaft ( 28 ) at least in sections an imprint ( 58 . 60 ), wherein the molding section ( 46 ) a first axial region ( 50 ), which the sleeve head ( 26 ), a second axial region ( 52 ), which the sleeve head ( 26 ) and a third axial region ( 54 ) between the first and the second axial region ( 50 . 52 ), characterized in that at least the first axial region ( 50 ) of the molding section ( 46 ) an imprint ( 58 ), which with respect to the longitudinal axis ( 30 ) at least in sections an arcuate course ( 74 ) or a course following a trigonometric function ( 74 ) Has.

Rivet sleeve according to claim 1, characterized in that the embossing ( 58 ) of the first area ( 50 ) relative to the longitudinal axis ( 30 ) a course ( 74 ), which corresponds to a section of a sine function.

Rivet sleeve according to claim 2, characterized in that the course ( 74 ) of the coinage ( 58 ) of a the sleeve head ( 26 ) facing away from the embossing ( 58 ) follows from the following sine function

w = C · sin (π · x / L5),

where w is the radial amplitude of the course ( 74 ), where L5 is the axial length of the mold section ( 46 ), where x is the longitudinal position of the course ( 74 ) and where C is a constant.

Rivet sleeve according to one of claims 1-3, characterized in that the sleeve shaft ( 28 ) has a base outer diameter (D3), opposite an embossing (D3) 58 . 60 ) of the first and / or the second axial region ( 50 . 52 ) of the molding section ( 46 ) is directed radially inward.

Rivet sleeve according to claim 4, characterized in that the greatest radial depth (d1) of the embossing ( 58 . 60 ) compared to the base outer diameter (D3) is less than 0.5 mm.

Rivet sleeve according to one of claims 1-5, characterized in that the sleeve shaft ( 28 ) has a base outer diameter (D3), opposite to the third axial region (D3) 54 ) of the molding section ( 46 ) projects radially outward.

Rivet sleeve according to one of claims 1-6, characterized in that the first and the second axial region ( 50 . 52 ) each have an imprint ( 58 . 60 ) whose progressions ( 74 ) are at least partially arcuate or follow a trigonometric function, the courses ( 74 ) of the coins ( 58 . 60 ) of the first and the second area ( 50 . 52 ) mirror-symmetrical to a radial plane ( 64 ) passing through the third axial region ( 54 ) runs.

Rivet sleeve according to claim 7, characterized in that the sleeve shaft ( 28 ) has a base outer diameter (D3), opposite to the third axial region (D3) 54 ) of the molding section ( 46 ) projecting radially outward with a course tangential to the courses ( 74 ) of the coins ( 58 . 60 ) of the first and the second area ( 50 . 52 ) passes over.

Rivet sleeve according to one of claims 1-8, characterized in that the course ( 74 ) of the coinage ( 58 ) on the sleeve head ( 26 ) facing away from the embossing ( 58 ) an angle (α) with respect to the longitudinal axis ( 30 ) which is greater than 3 °.

Blind rivet ( 20 ) with a rivet sleeve ( 22 ) according to any one of claims 1-9 and with a rivet mandrel ( 24 ) extending through the longitudinal bore ( 32 ).

Method for producing a blind riveted joint ( 76 ) using the blind rivet ( 20 ) according to claim 10, wherein the sleeve shaft ( 28 ) of the rivet sleeve ( 22 ) from a visible side into a recess ( 18 ) a workpiece arrangement ( 12 ) and wherein the blind rivet ( 20 ) is then set so that the molding section ( 46 ) to a blind head ( 78 ) deformed.

A method according to claim 11, wherein during the formation of the blind head ( 78 ) Material of the molding section ( 46 ) at a blind edge ( 79 ) of the recess ( 18 ) of the workpiece assembly is supported.

A method according to claim 11 or 12, wherein the sleeve shank ( 28 ) has an axial length (L2) such that a blind edge ( 79 ) of the recess ( 18 ) of the workpiece arrangement ( 12 ), after insertion of the sleeve shaft ( 28 ) in the recess ( 18 ), axially with the mold section ( 46 ) is aligned.