DE102017001187A1 - Punch rivet for connecting a first component with a second component - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft Stanzniet 1 zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, insbesondere zum drehfesten Verbinden der beiden Bauteile. Der Stanzniet 1 dient insbesondere dem Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil im Bereich eines schmalen Flansches von zumindest einem der beiden Bauteile. Der Stanzniet 1 weist einen Nietkopf 2 und einen sich in einer axialen Richtung Z erstreckenden Schaft 3 auf, wobei der Schaft 3 an einem dem Nietkopf 2 abgewandten Ende des Schafts 3 einen Stanzabschnitt aufweist, wobei der Schaft 3 in einer Längsrichtung X eine Längsabmessung L und in der Querrichtung eine Querabmessung Q aufweist, wobei die Längsabmessung L größer ist als die Querabmessung Q.The present invention relates to punch rivet 1 for connecting a first component to a second component, in particular for non-rotatably connecting the two components. The punch rivet 1 is used in particular for connecting a first component to a second component in the region of a narrow flange of at least one of the two components. The punch rivet 1 has a rivet head 2 and a shaft 3 extending in an axial direction Z, wherein the shaft 3 has a punching section on an end of the shaft 3 facing away from the rivet head 2, the shaft 3 having a longitudinal dimension L and L in a longitudinal direction X. in the transverse direction has a transverse dimension Q, wherein the longitudinal dimension L is greater than the transverse dimension Q.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stanzniet zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil, insbesondere zum drehfesten Verbinden der beiden Bauteile.The present invention relates to a punch rivet for connecting a first component to a second component, in particular for non-rotatably connecting the two components.
Hintergrundbackground
Stanzniete werden als Mittel zur Verbinden von Bauteilen eingesetzt. Die Bauteile können aus gleichen oder unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei es sich bei den zu verbindenden Bauteilen typischerweise um plattenförmige Bauteile handelt. Ein Stanzniet besteht in der Regel aus einem runden Metallschaft, der mit einem Setzkopf versehen ist. Typischerweise wird der Stanzniet mittels eines Stempels durch das erste Bauteil hindurchgetrieben und mit dem zweiten, auf einer Matrize aufliegenden Bauteil verbunden, indem der Schaft des Stanzniets in dem zweiten Bauteil und/oder auf einer dem ersten Bauteil gegenüberliegenden Seite des zweiten Bauteils plastisch verformt wird.Punch rivets are used as means for connecting components. The components may consist of the same or different materials, wherein the components to be joined are typically plate-shaped components. A punch rivet usually consists of a round metal shaft, which is provided with a setting head. Typically, the punch rivet is driven through the first component by means of a punch and is connected to the second component resting on a die by plastically deforming the shank of the punch rivet in the second component and / or on a side of the second component opposite the first component.
In der Regel weist der Schaft eines herkömmlichen Stanzniets eine umlaufende, kreisförmige Schneidkante auf, sodass beim Durchdringen des ersten Bauteils der durchdrungene Abschnitt des ersten Bauteils vollständig abgeschnitten wird.As a rule, the shank of a conventional punch rivet has a circumferential, circular cutting edge, so that when penetrating the first component, the penetrated portion of the first component is completely cut off.
Aus der Druckschrift
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stanzniet derart auszubilden, dass bei geringerem Fertigungsaufwand und Montageaufwand des Stanzniets eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden zu verbindenden Bauteilen erreicht werden kann. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, einen Stanzniet zu schaffen, der das Fügen schmaler Flansche ermöglicht und insbesondere eine hohe Stabilität gegenüber Kräften aufweist, die an der Verbindung angreifen, insbesondere gegenüber solchen Kräften, die quer zur Richtung der Flansche an der Verbindung angreifen.Object of the present invention is to provide a punch rivet in such a way that with less manufacturing effort and assembly work of the punch rivet a rotationally fixed connection between the two components to be joined can be achieved. Furthermore, it is an object of the invention to provide a punch rivet, which allows the joining of narrow flanges and in particular has a high stability to forces acting on the compound, in particular against such forces acting transversely to the direction of the flanges on the compound.
Diese Aufgabe wird mit einem Stanzniet, der die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand abhängiger Ansprüche.This object is achieved with a punch rivet, which has the features of
Der Stanzniet dient dem Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil. Der Stanzniet dient insbesondere dem Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil im Bereich eines schmalen Flansches von zumindest einem der beiden Bauteile. Bei den Bauteilen kann es sich insbesondere um Karosseriebauteile eines Kraftwagens handeln. Beispielsweise kann eines der Bauteile als Schweller mit einem schmalen Flansch ausgebildet sein, wobei dieser im Bereich des Flansches mit dem anderen Bauteil zu verbinden ist.The punch rivet serves to connect a first component to a second component. The punch rivet serves in particular for connecting a first component to a second component in the region of a narrow flange of at least one of the two components. The components may in particular be body components of a motor vehicle. For example, one of the components may be formed as a sill with a narrow flange, which is to be connected in the region of the flange with the other component.
Der Stanzniet weist einen Nietkopf und einen sich in einer axialen Richtung des Stanzniets erstreckenden Schaft auf, wobei der Schaft an einem dem Nietkopf abgewandten Ende des Schafts einen Stanzabschnitt aufweist, wobei der Schaft in einer Längsrichtung eine Längsabmessung und in der Querrichtung eine Querabmessung aufweist, wobei die Längsabmessung größer ist als die Querabmessung.The punch rivet has a rivet head and a shank extending in an axial direction of the punch rivet, the shank having a punched portion at an end of the shank facing away from the rivet head, the shank having a longitudinal dimension in a longitudinal direction and a transverse dimension in the transverse direction the longitudinal dimension is greater than the transverse dimension.
Zwecks Verbinden der beiden Bauteile wird der Stanzniet im Überlappbereich der beiden Bauteile derart in die beiden Bauteile eingebracht, dass der Schaft das erste Bauteil durchsetzt und zumindest teilweise in das zweite Bauteil eindringt und/oder dieses vollständig durchsetzt, wobei zwecks Verbinden der beiden Bauteile der Schaft in dem zweiten Bauteil und/oder auf der dem ersten Bauteil gegenüberliegenden Seite des zweiten Bauteils umgeformt, insbesondere aufgespreizt, wird.In order to connect the two components of the punch rivet in the overlap region of the two components is introduced into the two components, that the shaft passes through the first component and at least partially penetrates into the second component and / or this completely penetrated, wherein in order to connect the two components of the shaft in the second component and / or on the opposite side of the first component of the second component, in particular spread, is.
Abhängig von der Gestaltung des Schaftabschnitts, insbesondere der geometrischen Gestaltung und/oder des verwendeten Materials, kann das Einbringen und/oder Umformen des Stanzniets mit einer oder ohne einer am zweiten Bauteil anzuordnenden Matrize erfolgen.Depending on the design of the shank portion, in particular the geometric design and / or the material used, the introduction and / or reshaping of the punch rivet can take place with or without a die to be arranged on the second component.
Aufgrund der länglichen Gestaltung des Schafts ist es möglich, schmale Flansche möglichst einfach und zeitsparend mittels lediglich einen Niets oder gegenüber der Verwendung herkömmlicher Stanzniete geringeren Anzahl von Stanznieten zu fügen. Zudem weist eine mittels eines solchen Stanzniets gebildete Verbindung eine hohe Stabilität, insbesondere gegenüber quer zum Niet angreifenden Kräften auf. Weiterhin ist aufgrund der länglichen Gestaltung des Schafts eine drehfeste Verbindung zwischen den beiden Bauteilen mittels lediglich einen Niets gebildet.Due to the elongated design of the shaft, it is possible to add narrow flanges as simple and time-saving means only a rivet or compared to the use of conventional punch rivets less number of punch rivets. In addition, a compound formed by means of such a punch rivet has a high stability, in particular with respect to forces acting transversely to the rivet. Furthermore, due to the elongated design of the shaft, a rotationally fixed connection between the two components is formed by means of only one rivet.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Schaft mehrere in der Längsrichtung beabstandet ausgebildete Schaftabschnitte auf. Eine derartige Ausführungsform des Stanzniets weist eine besonders hohe Stabilität gegenüber in Längsrichtung an der Verbindung angreifenden Kräften, insbesondere gegenüber einer schälenden Längsbeanspruchung, auf.In an advantageous development, the shaft has a plurality of shaft sections spaced apart in the longitudinal direction. Such an embodiment of the punch rivet has a particularly high stability against forces acting on the connection in the longitudinal direction, in particular with respect to a peeling longitudinal load.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Schaft mehrere in der Querrichtung beabstandet ausgebildete Schaftabschnitte auf, wodurch eine mit einem solchen Stanzniet gebildete Erfindung eine besonders hohe Stabilität und Verdrehsicherheit aufweist.In an advantageous development, the shaft has a plurality of shaft sections which are spaced apart in the transverse direction, as a result of which an invention formed with such a self-piercing rivet has a particularly high stability and resistance to twisting.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Schaft eine erste Reihe und eine zweite Reihe von in der Längsrichtung beabstandet ausgebildeten Schaftabschnitten aufweist, insbesondere die beiden Reihen parallel und in der Querrichtung beabstandet ausgebildet sind.It is considered to be particularly advantageous if the shaft has a first row and a second row of shaft sections which are spaced apart in the longitudinal direction, in particular the two rows are formed parallel and spaced apart in the transverse direction.
In diesem Zusammenhang wird es als besonders vorteilhaft angesehen, wenn ein Schaftabschnitt der ersten Reihe zu einem benachbarten Schaftabschnitt der zweiten Reihe in der Längsrichtung versetzt ausgebildet ist.In this context, it is considered to be particularly advantageous if a shaft portion of the first row is formed offset to an adjacent shaft portion of the second row in the longitudinal direction.
Vorzugsweise ist der Schaft und/oder der jeweilige Schaftabschnitt plattenförmig ausgebildet. Unter dem Begriff „Platte“ wird ein Körper verstanden, welcher eine Dicke aufweist, die kleiner als die übrigen Abmessungen des Körpers ist.Preferably, the shaft and / or the respective shaft portion is plate-shaped. The term "plate" is understood to mean a body which has a thickness which is smaller than the remaining dimensions of the body.
Vorzugsweise sind gegenüberliegende Hauptausdehnungsflächen des plattenförmigen Schaftabschnitts und/oder Schafts außerhalb des Stanzabschnitts eben und/oder parallel ausgebildet.Preferably, opposing major expansion surfaces of the plate-shaped shaft portion and / or shaft outside the punching portion are flat and / or parallel.
Um ein Eindringen und insbesondere ein Umformen des Schafts bzw. des jeweiligen Schaftabschnitts zu erleichtern, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung des Stanzniets vorgesehen, dass der Stanzabschnitt des Schafts oder des jeweiligen Schaftabschnitts einen sich in einer dem Nietkopf abgewandten Richtung verjüngenden Querschnitt aufweist, wobei eine erste Schneidfläche des Stanzabschnitts geneigt zu der axialen Richtung ausgebildet ist und eine der ersten Schneidfläche gegenüberliegende zweite Schneidfläche parallel oder im Wesentlichen parallel zu der axialen Richtung ausgebildet ist. Insbesondere erstrecken sich die beiden Schneidflächen parallel zu der Längsrichtung.In order to facilitate penetration and in particular reshaping of the shank or of the respective shank portion, it is provided in an advantageous development of the punch rivet that the punching section of the shank or the respective shank section has a cross section which tapers in a direction away from the rivet head, wherein a first cross section Cutting surface of the punching portion is formed inclined to the axial direction and a first cutting surface opposite the second cutting surface is formed parallel or substantially parallel to the axial direction. In particular, the two cutting surfaces extend parallel to the longitudinal direction.
Es ist durchaus denkbar, dass der sich in axialer Richtung erstreckende Schaft des Stanzniets nicht notwendigerweise streng parallel zu der axialen Richtung ausgebildet sein muss, sondern durchaus geneigt zu der axialen Richtung ausgebildet sein kann, wodurch eine Umformung des Schafts bzw. des Schaftabschnitts, insbesondere eine Spreizung des Schaftabschnitts, begünstigt ist.It is quite conceivable that the shank of the punch rivet extending in the axial direction does not necessarily have to be formed strictly parallel to the axial direction, but rather may be formed inclined relative to the axial direction, whereby a deformation of the shank or of the shank portion, in particular one Spreading of the shaft portion, is favored.
Durch die Gestaltung der Schneidfläche des Schafts bzw. des Schaftabschnitts kann die Umformung des jeweiligen Schaftabschnitts bzw. des Schafts beeinflusst werden. In einer vorteilhaften Weiterbildung des Stanzniets ist daher vorgesehen, dass die Schneidflächen von in der Längsrichtung und/oder in der Querrichtung benachbarten Schaftabschnitten wechselseitig ausgebildet sind.Due to the design of the cutting surface of the shaft or of the shaft section, the deformation of the respective shaft section or of the shaft can be influenced. In an advantageous development of the punch rivet, it is therefore provided that the cutting surfaces of shank sections adjacent in the longitudinal direction and / or in the transverse direction are mutually formed.
Vorzugsweise ist der Stanzabschnitt des Schafts oder des jeweiligen Schaftabschnitts als umlaufender Stanzabschnitt ausgebildet.Preferably, the punching portion of the shaft or the respective shaft portion is formed as a circumferential punching section.
In diesem Zusammenhang wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die erste Schneidfläche eine Innenfläche und die zweite Schneidfläche eine Außenfläche des umlaufenden Stanzabschnitts bildet. Dadurch wird ein Aufspreizen des Schafts begünstigt.In this context, it is considered advantageous if the first cutting surface forms an inner surface and the second cutting surface forms an outer surface of the peripheral punching section. This favors a spreading of the shaft.
Hinsichtlich einer besonders hohen Stabilität gegenüber einer Längsbeanspruchung einer mittels des Stanzniets gebildeten Verbindung weist der Schaft oder der jeweilige Schaftabschnitt in einer vorteilhaften Weiterbildung des Stanzniets senkrecht zu der axialen Richtung einen wellenförmigen oder zickzackförmigen Querschnitt auf.With regard to a particularly high stability to a longitudinal stress of a connection formed by means of the punch rivet, the shank or the respective shank portion in an advantageous development of the punch rivet perpendicular to the axial direction has a wave-shaped or zigzag-shaped cross section.
Als besonders vorteilhaft wird es angesehen, wenn der Schaft oder der jeweilige Schaftabschnitt in der Längsrichtung und/oder in der Querrichtung eine Taillierung und/oder einen Rücksprung aufweist. Je nach Länge des Schafts bzw. des Schaftabschnitts ist es durchaus denkbar, dass der Schaft oder der jeweilige Schaftabschnitt mehrere Taillierungen oder Rücksprünge aufweist.It is considered to be particularly advantageous if the shank or the respective shank portion has a waisting and / or a recess in the longitudinal direction and / or in the transverse direction. Depending on the length of the shaft or the shaft portion, it is quite conceivable that the shaft or the respective shaft portion has a plurality of sidepieces or recesses.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Stanzniets weist dieser einen umlaufenden Stanzabschnitt auf, wobei ein Querschnitt des Stanzabschnitts gebildet ist, der eine ovale Form mit einer vorzugsweise mittig ausgebildeten Taillierung aufweist.In a particularly preferred embodiment of the punch rivet, this has a circumferential punching section, wherein a cross section of the punching section is formed, which has an oval shape with a preferably centrally formed sidecut.
Es ist durchaus denkbar und bevorzugt, wenn der Nietkopf eine den Nietkopf in der axialen Richtung durchsetzende und an den Schaft und/oder den Schaftabschnitt angrenzende Durchgangsöffnung aufweist.It is quite conceivable and preferred if the rivet head has a through opening which passes through the rivet head in the axial direction and adjoins the shaft and / or the shaft section.
Insbesondere um lange Flansche möglichst einfach und zeitsparend zu fügen, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass der Nietkopf als Band, vorzugsweise als Metallband, insbesondere als biegbares Metallband ausgebildet ist. Diese Gestaltung des Stanzniets ermöglicht es insbesondere, lange Flansche mittels eines kontinuierlichen, schnellen Prozesses, beispielsweise in einem Rollvorgang, miteinander zu verbinden.In particular, to add long flanges as simple and time-saving, is provided in an advantageous development that the rivet head is designed as a band, preferably as a metal band, in particular as a bendable metal band. This design of the punch rivet makes it possible, in particular, to connect long flanges by means of a continuous, rapid process, for example in a rolling process.
Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn die Längsabmessung des Schafts zumindest das 2,5-Fache, vorzugsweise zumindest das 4-Fache der Querabmessung des Schafts beträgt. It is considered advantageous if the longitudinal dimension of the shaft is at least 2.5 times, preferably at least 4 times, the transverse dimension of the shaft.
Figurenlistelist of figures
Vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten, Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Hierbei zeigen:
-
1 eine erste Ausführungsform eines Stanzniets in einer Ansicht gemäß dem Pfeil I in2 , -
2 der Stanzniet in einer Schnittansicht gemäß der Linie II-II in1 , -
3 der Stanzniet in einer Ansicht gemäß dem Pfeil III in1 , -
4 eine zweite Ausführungsform des Stanzniets in einer Ansicht gemäß dem Pfeil IV in5 , -
5 der Stanzniet in einer Ansicht gemäß dem Pfeil V in4 , -
6 der Stanzniet in einer Ansicht gemäß dem Pfeil VI in4 , -
7 eine dritte Ausführungsform des Stanzniets in einer Ansicht gemäß dem Pfeil VII in8 , -
8 der Stanzniet in einer Ansicht gemäß dem Pfeil VIII in7 , -
9 der Stanzniet in einer Ansicht gemäß dem Pfeil IX in7 , -
10 eine Anordnung von zwei mittels der ersten Ausführungsform des Stanzniets verbundenen Bauteilen in einer Schnittansicht gemäß der Linie X-X in11 , -
11 die Anordnung in einer Ansicht gemäß dem Pfeil XI in10 , -
12 eine andere Anordnung von zwei mittels einer vierten Ausführungsform des Stanzniets verbundenen Bauteilen in einer Schnittansicht gemäß der Linie XII-XII in13 , -
13 die Anordnung gemäß dem Pfeil XIII in12 , -
14 Vorgang des Verbindens zweier Bauteile mittels einer fünften Ausführungsform des Stanzniets in einer Seitenansicht -
15 eine sechste Ausführungsform des Stanzniets gemäß dem Pfeil XV in16 , -
16 der Stanzniet in einer Schnittansicht gemäß der Linie XVI-XVI in15 .
-
1 a first embodiment of a punch rivet in a view according to the arrow I in2 . -
2 the punch rivet in a sectional view along the line II-II in1 . -
3 the punch rivet in a view according to the arrow III in1 . -
4 a second embodiment of the punch rivet in a view according to the arrow IV in5 . -
5 the punch rivet in a view according to the arrow V in4 . -
6 the punch rivet in a view according to the arrow VI in4 . -
7 a third embodiment of the punch rivet in a view according to the arrow VII in8th . -
8th the punch rivet in a view according to the arrow VIII in7 . -
9 the punch rivet in a view according to the arrow IX in7 . -
10 an arrangement of two connected by the first embodiment of the punch rivet components in a sectional view along the line XX in FIG11 . -
11 the arrangement in a view according to the arrow XI in10 . -
12 another arrangement of two connected by a fourth embodiment of the punch rivet components in a sectional view along the line XII-XII in13 . -
13 the arrangement according to the arrow XIII in12 . -
14 Process of connecting two components by means of a fifth embodiment of the punch rivet in a side view -
15 a sixth embodiment of the punch rivet according to the arrow XV in16 . -
16 the punch rivet in a sectional view according to the line XVI-XVI in15 ,
Detaillierte BeschreibungDetailed description
Die in den
Der Nietkopf
Hinsichtlich einer einfachen Umformung des Schafts
Die in den
Hingegen weist der Schaft
Die ersten Schneidflächen
Der in den
Eine in den
Die Schneidflächen
Die
Die
Die in den
Der in den
Die
Der erfindungsgemäße Stanzniet
Durch die Form des Niets
Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltungen der Erfindung, zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Erfindung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs,
der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Erfindung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf. So können an der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Ansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.The illustrated embodiments merely show possible embodiments of the invention, to which further numerous variants are conceivable and within the scope of the invention. The exemplary embodiments shown are in no way with regard to the scope,
the applicability or the configuration possibilities of the invention are to be interpreted as limiting. The present description merely shows the person skilled in the art a possible implementation of an exemplary embodiment according to the invention. Thus, the most varied modifications can be made to the function and arrangement of elements described without departing from the scope of protection or its equivalents as defined by the following claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Stanznietrivet
- 22
- Nietkopfrivet head
- 33
- Schaftshaft
- 44
- Stanzabschnittpiercing section
- 5 5
- Schaftabschnittshank portion
- 66
- erste Schneidflächefirst cutting surface
- 77
- zweite Schneidflächesecond cutting surface
- 88th
- Taillierungsidecut
- 99
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 1010
- erstes Bauteilfirst component
- 1111
- zweites Bauteilsecond component
- 1212
- Flanschbereichflange
- XX
- Längsrichtunglongitudinal direction
- YY
- Querrichtungtransversely
- ZZ
- axiale Richtungaxial direction
- LL
- Längsabmessunglongitudinal dimension
- Querabmessungtransverse dimension
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: LKGLOBAL ] LORENZ & KOPF PARTG MBB PATENTANWAE, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |