DE102016101504A1

DE102016101504A1 - Fließformniet

Info

Publication number: DE102016101504A1
Application number: DE102016101504.0A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: TKR Spezialwerkzeuge GmbH
Current assignee: TKR Spezialwerkzeuge GmbH
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-08-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Fließformniet mit einem Nietkopf und einem Nietschaft, wobei der Nietkopf einen an eine Nietkopfstirnfläche angrenzenden zylindrischen Nietkopfrand und der Nietschaft einen durch eine Niethohlrauminnefläche und einen Niethohlraumgrund begrenzten Niethohlraum sowie eine im Wesentlichen zylindrische Nietschaftaußenfläche aufweist. Um einen Niet zu schaffen, der zur Herstellung von Verbindungen unterschiedlicher Werkstoffe geeignet ist und eine hohe Verbindungsqualität ermöglicht, ist vorgesehen, dass der Nietkopfrand und die Nietschaftaußenfläche über einen Nietkopfradius von 0,1 mm +0,05 mm/–0,05 mm, einen konischen Verbindungsabschnitt und einen Nietschaftradius von 0,5 mm +0,3 mm/–0,3 mm verbunden sind, wobei der Nietkopfradius und der Nietschaftradius tangential in den Verbindungsabschnitt übergehen, der mit einer Radialebene der Fließformniete einen Winkel von 30° +5°/–5° einschließt und die Nietschaftaußenfläche und die Niethohlrauminnenfläche an dem der Nietkopfstirnfläche axial abgewandten Ende über einen an die Nietschaftaußenfläche angrenzenden Nietschaftendradius von 0,2 mm +0,2mm/–0,15 mm, eine im Wesentlichen senkrecht zur Nietschaftlängsachse verlaufende Nietschaftstirnfläche und einen konischen Nietschaftinnenabschnitt verbunden sind, wobei der Nietschaftinnenabschnitt mit der Nietschaftstirnfläche und der Niethohlrauminnenfläche jeweils über eine Kante verbunden ist und mit der Nietschaftlängsachse einen Winkel von 30° +5°/–5° einschließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fließformniet mit einem Nietkopf und einem Nietschaft, welcher zur Herstellung einer Nietverbindung von zwei oder mehr Bauteilen, insbesondere Blechen dient.
Das Verbinden von Bauteilen mittels Nieten als Fügeverfahren hat aufgrund der Verwendung unterschiedlicher und neuerer Materialien und Werkstoffen in der Vergangenheit zunehmend an Bedeutung gewonnen. Wesentlich für die Qualität der durch den Niet hergestellten Verbindung der Bauteile ist dabei die Geometrie des verwendeten Niets, die in unterschiedlichen Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Ein Stanzniet mit einem Nietkopf und einem Nietschaft sowie einer zentralen Schaftbohrung ist bspw. aus der DE 10 2005 052 360 B4 bekannt. Der Nietschaft weist eine im Wesentlichen zylindrische Schaftaußenfläche und eine die zentrale Schaftbohrung begrenzende zylindrische Schaftinnenfläche auf. Die Kopfaußenfläche und die Schaftaußenfläche sind dabei durch eine konische Unterkopffase verbunden, die mit einer Radialebene des Stanzniets ein Winkel von 15° bis 25° einschließt. An dem dem Nietkopf abgewandten Ende weist der Stanzniet ein an die Schaftaußenfläche angrenzende Schneidkante auf, wobei die sich hieran anschließende plane Stirnfläche mit einer Radialebene des Stanzniets einen Winkel von –3° bis +3° einschließt.
Ungeachtet der grundsätzlichen Eignung dieses und weiterer aus dem Stand der Technik bekannten Nieten besteht ständig der Bedarf an einer Verbesserung der Qualität der mittels Nieten herstellbaren Verbindung, wobei gleichzeitig auch eine Beanspruchung des Niets sowie die zur Herstellung der Verbindung erforderlichen Umformkräfte bei hoher Festigkeit der Verbindung reduziert werden sollen. Ein Maß für die Qualität der Verbindung stellt dabei bspw. der von dem Niet auf die verbundenen Bauteile ausgeübte Druck dar, welcher möglichst gleichmäßig verteilt sein soll.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Niet zu schaffen, der zur Herstellung von Verbindungen unterschiedlicher Werkstoffe geeignet ist und eine hohe Verbindungsqualität ermöglicht.
Die Erfindung löst die Aufgabe durch einen Fließformniet mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäß ausgebildete Fließformniet weist einen Nietkopf sowie einen Nietschaft auf, wobei der Nietkopf einen an eine Nietkopfstirnfläche angrenzenden zylindrischen Nietkopfrand und der Nietschaft einen durch eine Niethohlrauminnenfläche und einen Niethohlraumgrund begrenzten Niethohlraum sowie eine im Wesentlichen zylindrische Nietschaftaußenfläche aufweist. Der Nietkopfrand und die Nietschaftaußenfläche sind dabei über einen Nietkopfradius von 0,1 mm +0,05 mm/–0,05 mm, einen konischen Verbindungsabschnitt und einen Nietschaftradius von 0,5 mm +0,3 mm/–0,3 mm verbunden, wobei der Nietkopfradius und der Nietschaftradius tangential in den Verbindungsabschnitt übergehen, der mit einer Radialebene des Fließformniets ein Winkel von 30° +5°/–5° einschließt. Die Nietschaftaußenfläche und die Niethohlrauminnenfläche sind an dem der Nietkopfstirnfläche axial abgewandten Ende über ein an die Nietschaftaußenfläche angrenzenden Nietschaftendradius von 0,2 mm +0,2 mm/–0,15 mm, ein im Wesentlichen senkrecht zur Nietschaftlängsachse verlaufende Nietschaftstirnfläche und einen konischen Nietschaftinnenabschnitt verbunden. Der Nietschaftinnenabschnitt ist wiederum mit der Nietschaftstirnfläche und der Nietschaftinnenfläche jeweils über eine Kante verbunden und schließt mit der Schaftlängsachse einen Winkel von 30° +5°/–5° ein.
Der erfindungsgemäß ausgestaltete Fließformniet weist eine Vielzahl von Vorteilen auf, die sowohl die Verarbeitung wie auch die durch den Niet hergestellte Verbindung betreffen. So erlaubt die erfindungsgemäße Nietgeometrie eine Reduzierung der Fügekräfte zur Herstellung der durch den Fließformniet hergestellten Verbindung. Weitere positive Eigenschaften des erfindungsgemäßen Fließformniets sind ein gleichmäßiges Aufspreizverhalten, wodurch eine Gefahr von Beschädigung der zu verbindenden Bauteile deutlich reduziert werden kann.
Als besonders vorteilhaft hat sich dabei eine Nietschaftgeometrie herausgestellt, bei der der Niethohlraumgrund kalottenförmig, insbesondere halbkugelförmig ausgebildet ist und einen Niethohlraumgrundradius von 1,9 mm +0,2 mm/–0,2 mm aufweist, wobei der Niethohlrauminnendurchmesser 3,8 mm +0,4 mm/–0,4 mm beträgt, der durch die Schaftinnenflächen begrenzt wird. Die Eigenschaft des Fließformniets werden in besonderer Weise verbessert, wenn dieser nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung einen Nietkopfdurchmesser von 8,5 mm +0,2 mm/–0,2 mm aufweist und der Nietschaftdurchmesser 5,6 mm +0,2 mm/–0,2 mm beträgt.
Hinsichtlich der Länge des Niethohlraums hat sich als besonders vorteilhafte Ausgestaltung herausgestellt, dass sich dieser über eine Länge von 4,6 mm +0,2 mm/–0,2 mm in Längsachsenrichtung des Fließformniets erstreckt.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Nietkopfstirnfläche eine zentrale Vertiefung aufweist, die besonders bevorzugt halbkugelförmig ausgebildet ist und einen Radius von 0,5 mm +0,2 mm/–0,2 mm aufweist. Die Anordnung einer zentralen Vertiefung erlaubt eine einfache Ausrichtung und Lagesicherung des derart weitergebildeten Fließformniets, so dass die Güte der durch den Fließformniet hergestellten Verbindung weiter verbessert werden kann.
Der erfindungsgemäße Fließformniet kann grundsätzlich zur Herstellung von Verbindungen von Bauteilen unterschiedlicher Materialien verwendet werden, wobei dieser bevorzugt zur Herstellung von Verbindungen von zwei oder mehr Blechen verwendet wird. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass der Fließformniet aus einem Einsatzstahl, insbesondere 16MnCr5 hergestellt ist.
Alternativ oder zusätzlich kann der Fließformniet nach einer Weiterbildung der Erfindung auch mit einer Beschichtung, insbesondere einer ZnNi-Beschichtung versehen sein, welche den Niet vor Beschädigungen schützt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Fließformniets;
2 eine Ansicht eines Schnitts des Fließformniets von 1 und
3 eine perspektivische Ansicht des Fließformniets von 1.
In den 1 bis 3 ist eine Ausführungsform eines Fließformniets 1 dargestellt. Dieser weist einen Nietschaft 2 sowie einen Nietkopf 3 auf. Der Nietkopf 3 weist dabei einen umlaufenden Nietkopfrand 8 auf, welcher einen Durchmesser von 8,5 mm und damit einen größeren Durchmesser als der Nietschaft 2 aufweist, dessen Außendurchmesser 5,6 mm beträgt. Eine Nietschaftaußenfläche 9 des Nietschafts 2 ist mit dem Nietkopfrand 8 über einen konischen Verbindungsabschnitt 12 verbunden, wobei der Verbindungsabschnitt 12 über einen Radius R2 an die Nietschaftaußenfläche 9 und über einen Radius R1 an den Nietkopfrand 8 anschließt. Der Verbindungsabschnitt 12 schließt mit einer Radialebene der Fließformniete 1 einen Winkel von 30° ein.
Der Fließformniet 1 weist an seinem dem Nietkopf 3 abgewandten Ende die Öffnung eines Niethohlraums 5 auf, der durch eine Niethohlrauminnenfläche 7 sowie einen sich an die Niethohlrauminnenfläche 7 anschließenden Niethohlraumgrund 6 begrenzt ist. Die Öffnung ist dabei durch eine umlaufende Kante begrenzt, die sich an eine Nietschaftstirnfläche 14 anschließt, welche sich über einen Nietschaftendradius R3 an die Nietschaftaußenfläche 9 anschließt.
Zum Niethohlraum 5 hin schließt sich an die Kante ein konisch ausgebildeter Nietschaftinnenabschnitt 15 an, der mit einer Nietschaftlängsachse einen Winkel von 30° einschließt. An den Nietschaftinnenabschnitt 15, welcher sich über eine Länge von 0,5 mm in Nietschaftlängsachse erstreckt schließt sich wiederum die im Wesentlichen parallel zur Nietschaftlängsachse verlaufende Niethohlrauminnenfläche 7 an, so dass der Durchmesser des Niethohlraums 5, der durch die Niethohlrauminnenfläche 7 begrenzt ist, 3,8 mm beträgt. Der Niethohlraumgrund 6 wird dabei durch eine halbkugelförmige Vertiefung gebildet, welche sich an die Niethohlrauminnenfläche 7 anschließt und einen Radius R4 von 1,9 mm aufweist. Der Niethohlraum 5 weist somit in Längsachsenrichtung gemessen vom Niethohlraumgrund 6 bis zur Nietschaftstirnfläche 14 eine Länge von 4,6 mm auf.
Zur Ausrichtung und Zentrierung des Fließformniets 1 weist dieser an seiner Stirnfläche ferner eine zentrale Vertiefung 13 auf, deren Radius 0,5 mm beträgt, so dass sich diese in Längsachsenrichtung 0,4 mm in den Nietkopf 3 erstreckt.
Bezugszeichenliste

1: Fließformniet
2: Nietschaft
3: Nietkopf
4: Nietkopfstirnfläche
5: Niethohlraum
6: Niethohlraumgrund
7: Niethohlrauminnenfläche
8: Nietkopfrand
9: Nietschaftaußenfläche
12: Verbindungsabschnitt
13: Vertiefung
14: Nietschaftstirnfläche
15: Nietschaftinnenabschnitt
R1: Nietkopfradius
R2: Nietschaftradius
R3: Nietschaftendradius
R4: Niethohlraumgrundradius

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005052360 B4 [0003]

Claims

Fließformniet mit einem Nietkopf und einem Nietschaft, wobei – der Nietkopf (3) einen an eine Nietkopfstirnfläche (4) angrenzenden zylindrischen Nietkopfrand (8) und – der Nietschaft (2) einen durch eine Niethohlrauminnefläche (7) und einen Niethohlraumgrund (6) begrenzten Niethohlraum (5) sowie eine im Wesentlichen zylindrische Nietschaftaußenfläche (9) aufweist und wobei – der Nietkopfrand (8) und die Nietschaftaußenfläche (9) über einen Nietkopfradius (R1) von 0,1 mm +0,05 mm/–0,05 mm, einen konischen Verbindungsabschnitt (12) und einen Nietschaftradius (R2) von 0,5 mm +0,3 mm/–0,3 mm verbunden sind, wobei der Nietkopfradius (R1) und der Nietschaftradius (R2) tangential in den Verbindungsabschnitt (12) übergehen, der mit einer Radialebene der Fließformniete einen Winkel (α) von 30° +5°/–5° einschließt und – die Nietschaftaußenfläche (9) und die Niethohlrauminnenfläche (7) an dem der Nietkopfstirnfläche (4) axial abgewandten Ende über einen an die Nietschaftaußenfläche (9) angrenzenden Nietschaftendradius (R3) von 0,2 mm +0,2mm/–0,15 mm, eine im Wesentlichen senkrecht zur Nietschaftlängsachse verlaufende Nietschaftstirnfläche (14) und einen konischen Nietschaftinnenabschnitt (15) verbunden sind, wobei der Nietschaftinnenabschnitt (15) mit der Nietschaftstirnfläche (14) und der Niethohlrauminnenfläche (7) jeweils über eine Kante verbunden ist und mit der Nietschaftlängsachse einen Winkel (β) von 30° +5°/–5° einschließt.
Fließformniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Niethohlraumgrund (6) kalottenförmig, insbesondere halbkugelförmig ausgebildet ist und einen Niethohlraumgrundradius (R4) von 1,9 mm +0,2 mm/–0,2 mm aufweist und der Niethohlrauminnendurchmesser 3,8 mm +0,4 mm/–0,4 mm beträgt.
Fließformniet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietkopfdurchmesser 8,5 mm +0,2 mm/–0,2 mm und der Nietschaftdurchmesser 5,6 mm +0,2 mm/–0,2 mm beträgt.
Fließformniet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Niethohlraum (5) über eine Länge von 4,6 mm +0,2 mm/–0,2 mm in Längsachsenrichtung des Fließformniets (1) erstreckt.
Fließformniet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nietkopfstirnfläche (4) eine zentrale Vertiefung (13) aufweist, die besonders bevorzugt halbkugelförmig ausgebildet ist und einen Radius von 0,5 mm +0,2 mm/–0,2 mm aufweist.
Fließformniet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser aus einem Einsatzstahl, insbesondere 16MnCr5 hergestellt ist.
Fließformniet nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Beschichtung, insbesondere eine ZnNi-Beschichtung aufweist.