DE102018004563A1 - Stanzniet und Verfahren zum Stanznieten zweier Bauteile - Google Patents
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Abstract
Stanzniet 1 zum Stanznieten zweier Bauteile 7a, 7b mit einem Nietkopf 2 und mit einem Nietschaft 3, wobei der Nietschaft 3 zylinderförmig ausgebildet ist und einen Schaftdurchmesser D1 aufweist, wobei an einem dem Nietkopf 2 gegenüberliegenden Ende des Nietschafts 3 ein Stanzaufsatz 6 angeordnet ist, dessen Stanzdurchmesser D2 zumindest abschnittsweise geringer ist, als der Schaftdurchmesser D1 des Nietschafts 3.
Description
- Technisches Gebiet:
- Die Erfindung betrifft einen Stanzniet zum Stanznieten zweier Bauteile mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Stanznieten zweier Bauteile mit dem Stanzniet mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
- Hintergrund:
- Die form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zweier Bleche durch Einstanzen von Stanznieten ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Oftmals werden Stanzniete eingesetzt, deren Schaft mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist.
- Beispielsweise beschreibt die Druckschrift
DE 10 2012 202 242 A1 , die wohl den nächstliegenden Stand der Technik bildet, ein Verfahren zum Fügen von Formteilen mit einem Stanzniet. Der Stanzniet weist einen Verformungsabschnitt und einen Stanzabschnitt auf, wobei der Verformungsabschnitt einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Stanzabschnitt. Dadurch wird ein Stanzloch in den zu stanzenden Formteilen zumindest abschnittsweise radial aufgeweitet. - Beschreibung:
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen funktional verbesserten Stanzniet und ein verbessertes Verfahren zum Stanznieten zweier Bauteile bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch einen Stanzniet zum Stanznieten zweier Bauteile mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Stanznieten zweier Bauteile mit dem Stanzniet mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
- Es wird ein Stanzniet vorgeschlagen, der zum Stanznieten zweier Bauteile insbesondere in eine Stanzrichtung, ausgebildet ist. Bei den beiden Bauteilen handelt es sich zum Beispiel um Flächenbauteile, z. B. um zwei Bleche, bevorzugt um Karosseriebauteile für ein Fahrzeug, die mittels des Stanzniets miteinander form- und/oder kraftschlüssig verbindbar sind bzw. verbunden werden sollen.
- Der Stanzniet weist einen Nietkopf und einen Nietschaft auf. Der Nietschaft ist zylinderförmig ausgebildet und weist einen Schaftdurchmesser auf. Vorzugsweise ist der Stanzniet durch Aufschlagen und/oder Aufpressen auf den Nietkopf in Stanzrichtung mit dem Nietschaft voraus in die beiden Bauteile einstanzbar.
- An einem dem Nietkopf gegenüberliegenden Ende des Nietschafts ist ein Stanzaufsatz angeordnet. Vorzugsweise ist der Stanzaufsatz stoffschlüssig mit dem Nietschaft verbunden. Inssbesondere ist der Stanzaufsatz einmaterialig und/oder einstückig mit dem Nietschaft verbunden. Der Stanzaufsatz weist einen Stanzdurchmesser auf, der zumindest abschnittsweise geringer ist als der Schaftdurchmesser des Nietschafts.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Stanzaufsatz als ein Zylinder mit einem konstanten Durchmesser als Stanzdurchmesser ausgebildet. Vorzugsweise ist der Stanzniet mit dem Stanzaufsatz voran in die beiden Bauteile einstanzbar. Vorteilhaft ist, dass der zumindest abschnittsweise gegenüber dem Schaftdurchmesser verringerte Stanzdurchmesser des Stanzaufsatzes das Eindringen und Durchdringen der Bauteile erheblich erleichtert. Insbesondere ist der Stanzniet zur Einbringung und Verbindung verhältnismäßig dünner Bleche geeignet.
- Bevorzugt ist, dass in den Zylinder mindestens eine Schrägfläche und/oder Fase eingebracht ist. Insbesondere weist eine Mantelfläche des Zylinders zumindest abschnittsweise die mindestens eine Schrägfläche und/oder Fase auf. In einem Längsschnitt durch den Zylinder weist dieser optional zwei Schrägflächen und/oder Fasen auf, die in Stanzrichtung aufeinander zu verlaufen, um sich bei einer gedachten Verlängerung der Schrägflächen und/oder Fasen zu schneiden.
- Alternativ zu der Ausbildung des Stanzaufsatzes als Zylinder kann der Stanzaufsatz im Rahmen der Erfindung als ein Kegelstumpf mit einer Schrägfläche ausgebildet sein. Vorzugsweise weist der Kegelstumpf eine größere Grundfläche und eine kleinere Deckfläche auf, die über eine Mantelfläche des Kegelstumpfs miteinander verbunden sind. Bevorzugt bildet die Schrägfläche die Mantelfläche des Kegelstumpfs. In einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung der Erfindung sind die größere Grundfläche an dem Nietschaft angeordnet und die kleinere Deckfläche in Stanzrichtung beabstandet von dem Nietschaft angeordnet. Insbesondere ist ein Durchmesser der Grundfläche kleiner oder gleich dem Schaftdurchmesser des Nietschafts. Im Speziellen weist die in die Stanzrichtung gerichtete Deckfläche einen Durchmesser als Stanzdurchmesser auf, der geringer ist als der Durchmesser der Grundfläche.
- Die mindestens eine Schrägfläche und/oder Fase an der Mantelfläche des Zylinders bzw. der sich in Stanzrichtung stetig verkleinernde Durchmesser des Kegelstumpfes kann in vorteilhafter Weise den positiven Effekt des gegenüber dem Schaftdurchmesser verringerten Stanzdurchmessers des Stanzaufsatzes beim Eindringen und Durchdringen der Bauteile verstärken.
- Eine bevorzugte konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in einen Außenumfang des Nietschafts mindestens eine Rille eingebracht ist. Vorzugsweise verläuft die Rille, insbesondere mehrfach und vollständig, im Speziellen als ein Gewinde um den Nietschaft. Insbesondere weist das durch die mindestens eine Rille gebildete Gewinde eine positive Steigung auf, die bevorzugt entgegen der Stanzrichtung gerichtet ist.
- Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugt, dass der Nietkopf eine Aussparung aufweist, die als ein Mitnahmeprofil für ein Werkzeug ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Mitnahmeprofil als ein Innensechsrund, insbesondere als ein Torx, oder als ein Innensechskant, zum Beispiel als ein Inbus, ausgebildet. Insbesondere weist das Werkzeug ein dem Mitnahmeprofil entsprechendes Gegenstück auf, sodass dieses in dem Mitnahmeprofil ansetzbar und betätigbar ist.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Stanzniet, insbesondere mittels des angesetzten und betätigten Werkzeugs aus den beiden Bauteilen beschädigungsfrei lösbar. Insbesondere ist der Stanzniet aus den beiden Bauteilen herausschraubbar. Bei Bedarf kann der Stanzniet zum Stanznieten zweier weiterer Bauteile wieder verwendet werden.
- Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zum Stanznieten zweier Bauteile mit einem Stanzniet, bevorzugt mit dem Stanzniet nach der bisherigen Beschreibung und/oder den Ansprüchen 1 bis 9. Im Rahmen des Verfahrens wird der Stanzniet mit dem Nietschaft voran in Stanzrichtung in die beiden Bauteile eingestanzt. Hierfür wird z.B. Druck auf den Nietkopf aufgebracht, sodass dieser in die Bauteile eindringt. Während des Einstanzens des Stanzniets werden die beiden Bauteile im Rahmen des Verfahrens durch die mindestens eine Schrägfläche an dem Stanzaufsatz in die Stanzrichtung gewölbt. Optional ergänzend wird während des Einstanzens des Stanzniets Material der beiden Bauteile in die mindestens eine Rille an dem Außenumfang des Nietschafts eingedrückt. Insbesondere werden dadurch Ausstülpungen an dem Bauteilen gebildet, die einen Gewindehals in den beiden Bauteilen bilden. Vorteilhaft ist, dass durch die Ausstülpungen beziehungsweise durch den gebildeten Gewindehals zwischen dem Nietschaft und den Bauteilen eine größere Bindefläche gebildet, sodass eine Haltbarkeit und Festigkeit der Stanznietverbindung erhöht werden kann.
- Besonders bevorzugt ist es im Rahmen des Verfahrens dass das Werkzeug in der Aussparung in dem Nietkopf angesetzt und betätigt wird, sodass der bereits in die beiden Bauteile eingestanzte Stanzniet aus diesen wieder gelöst werden kann. Insbesondere wird der Stanzniet mittels des Werkzeugs entgegen der Stanzrichtung entlang des Gewindehals herausgeschraubt. Bevorzugt kann der eingestanzte Stanzniet beschädigungsfrei aus den beiden Bauteilen gelöst werden, sodass dieser zum Stanznieten zweier weiterer Bauteile wiederverwendet werden kann.
- Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch einen Stanzniet und eine Draufsicht von oben auf den Stanzniet, der einen Nietkopf und einen Nietschaft umfasst; -
2a eine Draufsicht von vorne auf den Stanzniet, wobei an dem Nietschaft ein Stanzaufsatz angeordnet ist; -
2b der Stanzniet aus2a , wobei in dem Stanzaufsatz mindestens eine Schrägfläche eingebracht ist; -
3a-3d mehrere Verfahrensschritte mit denen der Stanzniet lösbar in zwei Bauteile eingestanzt wird. - Einander entsprechende oder gleiche Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
- In der
1 ist ein Längsschnitt durch einen Stanzniet1 und eine Draufsicht von oben auf den Stanzniet1 dargestellt. Der Stanzniet1 weist einen Nietkopf2 und einen Nietschaft3 auf. Der Nietschaft3 ist zylinderförmig ausgebildet und weist einen SchaftdurchmesserD1 auf. An einem Außenumfang des Nietschafts3 ist mindestens eine Rille4 , insbesondere eine mehrfach umlaufende Rille4 , eingebracht. - Der Nietkopf
2 weist eine Aussparung9 auf, die ein Mitnahmeprofil zum Ansetzen eines nicht gezeigten Werkzeugs bildet. Das Mitnahmeprofil ist als ein Innensechskant oder sogenannter Inbus ausgebildet. Alternativ kann das Mitnahmeprofil als ein Innensechsrund oder als ein so genannter Torx ausgebildet sein. Das Werkzeug weist zum Ansetzen und zur Betätigung, insbesondere zum Lösen des eingestanzten Stanzniets1 ein dem Mitnahmeprofil entsprechendes Gegenstück auf. -
2a zeigt eine Draufsicht von vorne auf den Stanzniet aus1 . Die Rille4 verläuft mehrmals vollständig um den Außenumfang des Nietschafts3 herum und steigt dabei entgegen der StanzrichtungR in Richtung des Nietkopfes2 an. Dadurch bildet die mindestens eine Rille4 ein Gewinde5 mit einer Steigung an dem Außenumfang des Nietschafts3 . - An einem dem Nietkopf
2 entgegengesetzten Ende des Nietschafts3 ist ein Stanzaufsatz6 angeordnet und/oder aufgesetzt. Der Stanzaufsatz6 ist stoffschlüssig, insbesondere einstückig und/oder einmatierialig, mit dem Nietschaft3 verbunden. Er ist als ein Zylinder ausgebildet, der einen konstanten Durchmesser aufweist. Der Durchmesser des Zylinders ist kleiner als der SchaftdurchmesserD1 des Nietschafts3 . Der Durchmesser des Zylinders ist ein StanzdurchmesserD2 , mit dem voran der Stanzniet1 in zwei Bauteile7a ,7b (3a bis3d ) einstanzbar ist. -
2b zeigt eine abgewandelte Ausgestaltung des Stanzniets1 aus der2a . Der Stanzaufsatz6 weist abschnittsweise mindestens eine Schrägfläche8 und/oder Fase auf. - Die mindestens eine Schrägfläche
8 und/oder Fase umläuft eine Zylindermantelfläche des Zylinders vollständig. In einer Längserstreckung der Zylindermantelfläche ist die mindestens eine Schrägfläche8 und/oder Fase abschnittsweise eingebracht. In der Draufsicht von vorne auf den Stanzniet1 oder in dem Längsschnitt durch den Stanzniet1 weist der Zylinder zwei Schrägflächen8 und/oder Fasen auf, die in StanzrichtungR aufeinander zu verlaufen und sich in einer gedachten Verlängerung schneiden. - In einem alternativen nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Stanzaufsatz
6 als ein Kegelstumpf mit einer Grundfläche und mit einer Deckfläche ausgebildet sein, wobei ein Durchmesser der Deckfläche kleiner als der Durchmesser der Grundfläche ist. Der Durchmesser der Grundfläche ist kleiner oder gleich dem SchaftdurchmesserD1 des Nietschafts3 . Der Kegelstumpf ist so als Stanzaufsatz an dem Nietschaft3 angeordnet, dass sich die Grundfläche an diesen anschließt und dass die Deckfläche in StanzrichtungR beabstandet von dem Nietschaft3 angeordnet ist. Die Deckfläche bildet mit ihrem Durchmesser den StanzdurchmesserD2 , mit dem voran der Stanzniet1 in die beiden Bauteile7a ,7b (3a bis3d ) einstanzbar ist. - Die
3a bis3d zeigen verschiedene Verfahrensschritte zum lösbaren Stanznieten des Stanzniets1 in zwei Bauteile7a ,7b . Die Bauteile7a ,7b sind als Flächenbauteile, z. B. als zwei Bleche, insbesondere Stahlbleche ausgebildet, bei denen es sich zum Beispiel um Karosseriebauteile eines Fahrzeugs handeln kann. Durch das Stanznieten mit dem Stanzniet1 sind die beiden Bauteile7a ,7b form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar und durch beschädigungsfreies Lösen des Stanzniets1 aus den beiden Bauteilen7a ,7b wieder voneinander trennbar. - Gemäß der
3a werden ein erstes und ein zweites Bauteil7a ,7b überlappend oder deckungsgleich aufeinander gelegt und auf einer Unterlage12 , die eine Stanzöffnung13 aufweist, gelagert. Der Stanzniet1 wird oberhalb der Stanzöffnung13 auf dem ersten Bauteil7a aufgesetzt und mit Druck beaufschlagt. Dadurch wird der Stanzniet1 mit dem Stanzaufsatz6 voran in StanzrichtungR zunächst in das erste Bauteil7a und danach in das zweite Bauteil7b eingestanzt. - Wie in den
3b und3c gezeigt dringt der Nietschaft3 immer weiter durch die beiden Bauteile7a ,7b hindurch. Währenddessen wird Stanzmaterial14 , sogenannte Butzen, aus den Bauteilen7a ,7b ausgestanzt, das durch die Stanzöffnung13 hindurch entfernbar ist. - Zu Beginn des Einstanzens gemäß der
3b bleibt noch Material15 der Bauteile7a ,7b stehen. Dieses wird im Verlauf des weiteren Einstanzens aufgrund der in dem Stanzabschnitt6 eingebrachten mindestens einen Schrägfläche8 und/oder Fase in StanzrichtungR gewölbt. Insbesondere werden dabei in dem ersten Bauteil7a und in dem zweiten Bauteil7b in die StanzrichtungR gewölbte Wölbungen10 gebildet, die in beiden Bauteilen7a ,7b voll ausgebildet in der3c dargestellt sind. - Gemäß der
3d ist der Stanzniet1 vollständig in die beiden Bauteile7a ,7b eingestanzt, sodass der der Nietkopf2 vollständig in dem ersten Bauteil7a aufgenommen ist und Nietschaft3 durch beide Bauteile7a ,7b hindurchragt und von dem zweiten Bauteil7b in StanzrichtungR vorsteht. - Während des Eindringens des Nietkopfes
2 in das erste Bauteil7a wird das überschüssige Material15 bei der Bauteile7a ,7b in die mindestens eine Rille4 bzw. in das Gewinde5 gedrückt. Dadurch entstehen Ausstülpungen, die einen Gewindehals11 für das Gewinde5 des Stanzniets1 in beiden Bauteilen7a ,7b ausbilden. Die Ausstülpungen bzw. der Gewindehals11 wird zwischen dem Nietschaft3 und den Bauteilen7a ,7b eine größere Bindefläche gebildet, die die Haltbarkeit und Festigkeit der Stanznietverbindung erhöht. - Entlang des Gewindehals
11 kann der Stanzniet1 durch den Einsatz und die Betätigung des Werkzeugs aus den beiden Bauteilen7a ,7b herausgeschraubt und dadurch von diesen beschädigungsfrei gelöst werden. Bei Bedarf kann der gelöste Stanzniet1 zum Stanznieten zweier weiterer Bauteile verwendet werden. - Während vorstehend mindestens ein Ausführungsbeispiel detailliert offenbart wurde, ist es anzuerkennen, dass eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Variationen existieren. Es ist ebenfalls anzuerkennen, dass das mindestens eine Ausführungsbeispiel nur beispielhaften Charakter hat und keine Begrenzung des Schutzumfangs, der Anwendungsgebiete oder der Konfiguration darstellt. Vielmehr soll die vorliegende Offenbarung einen angenehmen Fahrplan zur Umsetzung mindestens eines Ausführungsbeispiels sein. Somit sollte es anzuerkennen sein, dass verschiedene Variationen der Funktion oder der Anordnung der Elemente des mindestens einen Ausführungsbeispiels umgesetzt werden können, ohne den Umfang zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtmäßigen Äquivalente vorgegeben ist.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Stanzniet
- 2
- Nietkopf
- 3
- Nietschaft
- 4
- Rille
- 5
- Gewinde
- 6
- Stanzaufsatz
- 7a,b
- Bauteile
- 8
- Schrägfläche/Fase
- 9
- Aussparung
- 10
- Wölbung
- 11
- Gewindehals
- 12
- Unterlage
- 13
- Stanzöffnung
- 14
- Stanzmaterial
- 15
- Material
- D1
- Schaftdurchmesser
- D2
- Stanzdurchmesser des Stanzaufsatzes
- R
- Stanzrichtung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102012202242 A1 [0003]
Claims (14)
- Stanzniet (1) zum Stanznieten zweier Bauteile (7a, 7b), mit einem Nietkopf (2) und mit einem Nietschaft (3), wobei der Nietschaft (3) zylinderförmig ausgebildet ist und einen Schaftdurchmesser (D1) aufweist, wobei an einem dem Nietkopf (2) gegenüberliegenden Ende des Nietschafts (3) ein Stanzaufsatz (6) angeordnet ist, dessen Stanzdurchmesser (D2) zumindest abschnittsweise geringer ist, als der Schaftdurchmesser (D1) des Nietschafts (3).
- Stanzniet (1) nach
Anspruch 1 , wobei der Stanzaufsatz (6) als ein Zylinder mit einem konstanten Durchmesser als Stanzdurchmesser (D2) ausgebildet ist. - Stanzniet (1) nach
Anspruch 2 , wobei in den Zylinder mindestens eine Schrägfläche (8) eingebracht ist. - Stanzniet (1) nach
Anspruch 1 , wobei der Stanzaufsatz (6) als ein Kegelstumpf mit einer Schrägfläche ausgebildet ist, dessen größere Grundfläche an dem Nietschaft (3) angeordnet ist und dessen kleinere Deckfläche in Stanzrichtung (R) beabstandet von dem Nietschaft (3) angeordnet ist, wobei ein Durchmesser der Grundfläche kleiner oder gleich dem Schaftdurchmesser (D1) des Nietschafts (3) ist. - Stanzniet (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stanzaufsatz (6) stoffschlüssig, einstückig und/oder einmaterialig mit dem Nietschaft (3) verbunden ist.
- Stanzniet (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einen Außenumfang des Nietschafts (3) mindestens eine Rille (4) eingebracht ist, die als Gewinde (5) um den Nietschaft (3) verläuft.
- Stanzniet (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Nietkopf (2) eine als ein Mitnahmeprofil für ein Werkzeug ausgebildete Aussparung (9) aufweist.
- Stanzniet (1) nach
Anspruch 7 , wobei das Mitnahmeprofil als Innensechsrund, insbesondere als Torx, oder als Innensechskant, insbesondere als Inbus, ausgebildet ist. - Stanzniet (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stanzniet (1) aus den beiden Bauteilen (7a, 7b) beschädigungsfrei lösbar und/oder wiederverwendbar ist.
- Verfahren zum Stanznieten zweier Bauteile (7a, 7b) mit einem Stanzniet (1), wobei der Stanzniet (1) umfasst: einen Nietkopf (2) und einen Nietschaft (3), wobei der Nietschaft (3) zylinderförmig ausgebildet ist und einen Schaftdurchmesser (D1) aufweist, wobei an einem dem Nietkopf (2) gegenüberliegenden Ende des Nietschafts (3) ein Stanzaufsatz (6) angeordnet ist, dessen Stanzdurchmesser (D2) zumindest abschnittsweise geringer ist als der Schaftdurchmesser (D1), wobei der Stanzniet (1) mit dem Nietschaft (3) und dem Stanzaufsatz (6) voran in Stanzrichtung (R) in die beiden Bauteile (7a, 7b) eingestanzt wird.
- Verfahren nach
Anspruch 10 , wobei an dem Nietschaft (3) ein Stanzaufsatz (6) mit mindestens einer Schrägfläche (8) angeordnet ist, wobei die beiden Bauteile (7a, 7b) während des Einstanzens des Stanzniets (1) durch die mindestens eine Schrägfläche (8) in die Stanzrichtung (R) gewölbt werden. - Verfahren nach
Anspruch 10 oder11 , wobei in einen Außenumfang des Nietschafts (3) mindestens eine Rille (4) eingebracht ist, die als ein Gewinde (5) um den Nietschaft (3) verläuft, wobei während des Einstanzens des Stanzniets (1) Material (14) der beiden Bauteile (7a, 7b) in die mindestens eine Rille (4) eingedrückt wird und dadurch Ausstülpungen gebildet werden, die einen Gewindehals (11) in den beiden Bauteilen (7a, 7b) bilden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei der Nietkopf (2) eine als ein Mitnahmeprofil für ein Werkzeug ausgebildete Aussparung (9) aufweist, wobei das Werkzeug in der Aussparung (9) angesetzt und betätigt wird, um den bereits eingestanzten Stanzniet (1) aus den beiden Bauteilen (7a, 7b) beschädigungsfrei zu lösen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei der aus den beiden Bauteilen (7a, 7b) gelöste Stanzniet (1) zum Stanznieten weiterer Bauteile wiederverwendet wird.
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