DE102018122200A1 - Joint connection and method for producing a joint connection - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fügeverbindung zum Fügen von mindestens zwei Fügeteilen und ein Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung. Die Fügeverbindung weist eine in einem ersten Fügeteil (1) gebildete Kavität (2), welche eine vorgegebene Kavitätengeometrie (3) und eine Einstecköffnung (4) aufweist, eine in mindestens einem zweiten Fügeteil (5) gebildete Durchstecköffnung (6) und ein Verbindungselement (7) auf, welches derart gebildet ist, dass es einen zumindest bereichsweise größeren Querschnitt als die Durchstecköffnung (6) aufweist und zumindest bereichsweise durch die Durchstecköffnung (6) und die Einstecköffnung (4) hindurch in die Kavität (2) einsteckbar ist, wobei das Verbindungselement (7) mindestens ein Deformationselement (9) aufweist, welches durch plastische Umformung an der Kavitätengeometrie (3) eine formschlüssige Fügeverbindung bildet, welche das erste Fügeteil (1) und das mindestens eine zweite Fügeteil (5) verbindet.

Figure DE102018122200A1_0000
The invention relates to a joining connection for joining at least two joining parts and a method for producing a joining connection. The joining connection has a cavity (2) formed in a first joining part (1), which has a predetermined cavity geometry (3) and an insertion opening (4), a push-through opening (6) formed in at least one second joining part (5) and a connecting element ( 7), which is formed in such a way that it has an at least partially larger cross section than the push-through opening (6) and can be inserted at least partially through the push-through opening (6) and the push-in opening (4) into the cavity (2), the Connecting element (7) has at least one deformation element (9) which, by plastic deformation on the cavity geometry (3), forms a form-fitting joining connection which connects the first joining part (1) and the at least one second joining part (5).
Figure DE102018122200A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft eine Fügeverbindung zum Fügen von mindestens zwei Fügeteilen und ein Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung mit einem Fügeelement.The invention relates to a joining connection for joining at least two joining parts and a method for producing a joining connection with a joining element.

Beim mechanischen Fügen mit konventionellen Setzkopfnieten wird die Nietverbindung dadurch bereitgestellt, dass ein durch ein Nietloch durchgesteckter Niet auf einer gegenüberliegenden Seite des Setzkopfes mit einem Nietwerkzeug, beispielsweise einem Hammer, umgeformt wird, wobei ein sogenannter Schließkopf gebildet wird, um die Nietverbindung zu schließen. Auf der Schließkopfseite ist daher eine Werkzeugzugänglichkeit zwingend erforderlich, was für bestimmte Fertigungskonzeptionen von Nachteil ist, da eine Werkzeugzugänglichkeit aufgrund von konstruktiven Hindernissen nicht immer gegeben ist. Der Halbhohlniet ist im Vergleich einfacher zu verarbeiten als ein Vollniet und liegt von der Scherfestigkeit über der Hohlniet. Nach dem durchstecken in eine Nietbohrung wird das hohle Ende mit einem Dorn gespreizt oder mit einem Formwerkzeug umgebördelt. Beim Nieten mit Blindnieten besteht das Problem, dass der Dornkopf beim Herausziehen des Dornes an der Fügeteiloberfläche umgeformt wird, sodass an den Oberflächen der Fügeteile beidseitig ein Überstand der gebildeten Nietverbindung verbleibt. Nachteilig ist dabei, dass die Blindnietüberstände sichtbar sind, Platz benötigen und teilweise scharfkantige Ränder aufweisen, wodurch eine Verletzungsgefahr besteht.In mechanical joining with conventional rivet head rivets, the rivet connection is provided in that a rivet pushed through a rivet hole is reshaped on an opposite side of the rivet head with a riveting tool, for example a hammer, a so-called closing head being formed in order to close the rivet connection. Tool accessibility is therefore absolutely necessary on the closing head side, which is disadvantageous for certain production concepts, since tool accessibility is not always given due to design obstacles. In comparison, the semi-tubular rivet is easier to process than a solid rivet and its shear strength is higher than that of the tubular rivet. After inserting it into a rivet hole, the hollow end is spread with a mandrel or flanged with a molding tool. The problem with riveting with blind rivets is that the mandrel head is deformed on the surface of the part to be joined when the mandrel is pulled out, so that a protrusion of the formed rivet connection remains on both sides of the surfaces of the parts to be joined. The disadvantage here is that the blind rivet protrusions are visible, require space and some have sharp edges, which creates a risk of injury.

Ein Verbindungskonzept, bei dem ein eingestecktes Verbindungselement zumindest einseitig keinen Materialüberstand aufweist, ist aus der Patentschrift DE 199 00 639 C1 bekannt. So beschreibt DE 199 00 639 C1 eine elektrische Kontaktierungsverbindung, bei der ein durch eine erste Stecköffnung hindurchgeführter elektrischer Leiter in eine sich an die erste Stecköffnung anschließende zweite Stecköffnung, welche gegenüber der ersten Stecköffnung in einem Winkel angeordnet ist, unter Druckkrafteinwirkung verformt, wobei der elektrische Leiter in dem Hohlraum der zweiten Stecköffnung verklemmt wird, ohne dass der elektrische Leiter aus der zweiten Stecköffnung hinausragt. Die dabei zwischen den Bauteilen gebildete Klemmverbindung ist jedoch lediglich zum Fixieren des elektrischen Leiters vorgesehen und reicht nicht aus, um die Bauteile dauerhaft miteinander zu verbinden.A connection concept in which an inserted connection element has no material protrusion on at least one side is known from the patent DE 199 00 639 C1 known. So describes DE 199 00 639 C1 an electrical contacting connection, in which an electrical conductor passed through a first plug opening is deformed under the action of compressive force into a second plug opening which adjoins the first plug opening and is arranged at an angle with respect to the first plug opening, the electrical conductor being in the cavity of the second plug opening is jammed without the electrical conductor protruding from the second insertion opening. However, the clamping connection formed between the components is only provided for fixing the electrical conductor and is not sufficient to permanently connect the components to one another.

Aus DE 10 2015 113 174 A1 ist ein Verbindungselement für eine formschlüssige Fixierung einer Welle-Nabe-Verbindung bekannt. Das Verbindungselement wird bei der Montage durch eine erzwungene Deformation als formschlüssiges Verbindungselement zwischen der Nabe und der Welle gebildet. Dabei wird das Verbindungselement zwischen der Welle und der Nabe eingebracht, wobei das Verbindungselement die Welle und die Nabe gegeneinander verspannt. Zum Fügen von Fügeteilen, welche konstruktiv nicht gegeneinander verspannbar sind, eignet sich die aus DE 10 2015 113 174 A1 Lösung nicht.Out DE 10 2015 113 174 A1 a connecting element for a positive fixation of a shaft-hub connection is known. The connecting element is formed during assembly by a forced deformation as a positive connecting element between the hub and the shaft. The connecting element is introduced between the shaft and the hub, the connecting element bracing the shaft and the hub against one another. This is suitable for joining parts that cannot be clamped against one another in terms of design DE 10 2015 113 174 A1 Solution not.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Fügeverbindung mit hoher mechanischer Festigkeit bereitzustellen, welche nicht oder nur einseitig über die Oberfläche einer Fügeteilverbindung hinausragt und keine scharfkantigen Überstände aufweist. Aufgabe ist es weiterhin, ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung zum Fügen von Fügeteilen vorzusch lagen.It is therefore an object of the invention to provide a joint connection with high mechanical strength, which does not protrude or only protrudes on one side over the surface of a joint part connection and has no sharp-edged projections. It is also the task to propose a corresponding method for producing a joint connection for joining parts to be joined.

Die Aufgabe wird durch eine Fügeverbindung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsvarianten sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen angegeben.The object is achieved by a joint connection with the features according to claim 1 and a method with the features according to claim 8. Advantageous further developments and design variants are specified in the respective dependent claims.

Gelöst wird die Aufgabe mit einer Fügeverbindung zum Fügen von mindestens zwei Fügeteilen. Die erfindungsgemäße Fügeverbindung weist eine in einem ersten Fügeteil gebildete Kavität auf, welche eine vorgegebene Kavitätengeometrie und eine Einstecköffnung in die Kavität aufweist. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Fügeverbindung eine in mindestens einem zweiten Fügeteil gebildete Durchstecköffnung und ein Verbindungselement auf, welches derart gebildet ist, dass es einen zumindest bereichsweise größeren Querschnitt als die Durchstecköffnung aufweist und zumindest bereichsweise durch die Durchstecköffnung und die Einstecköffnung hindurch in die Kavität einsteckbar ist, wobei das Verbindungselement mindestens ein Deformationselement aufweist, welches durch plastische Umformung an der Kavitätengeometrie eine formschlüssige Fügeverbindung bildet, welche das erste Fügeteil und das mindestens eine zweite Fügeteil verbindet.The task is solved with a joining connection for joining at least two joining parts. The joining connection according to the invention has a cavity formed in a first joining part, which has a predetermined cavity geometry and an insertion opening into the cavity. Furthermore, the joining connection according to the invention has a push-through opening formed in at least one second joining part and a connecting element which is formed in such a way that it has an at least partially larger cross-section than the push-through opening and can at least partially be inserted into the cavity through the push-through opening and the push-in opening. wherein the connecting element has at least one deformation element, which forms a form-fitting joint connection by plastic deformation on the cavity geometry, which connects the first joining part and the at least one second joining part.

Eine Zwangsumformung des Deformationselements an der Kavitätengeometrie kann durch äußere Druckkrafteinwirkung auf das Verbindungselement erreicht werden. Aufgrund der Druckkrafteinwirkung ist das Deformationselement derart in der Kavität plastisch umformbar, dass zwischen dem ersten Fügeteil und dem Deformationselement eine formschlüssige Verbindung herstellbar ist, welche das Verbindungselement in der Kavität des ersten Fügeteils fixiert.Forced deformation of the deformation element on the cavity geometry can be achieved by external pressure acting on the connecting element. Due to the action of compressive force, the deformation element can be plastically deformed in the cavity in such a way that a positive connection can be established between the first joining part and the deformation element, which fixes the connecting element in the cavity of the first joining part.

Bei der Kavität handelt es sich um einen in dem ersten Fügeteil eingebrachten Hohlraum, welcher für das Verbindungselement, insbesondere das Deformationselement über die Einstecköffnung zugänglich ist, so dass das Verbindungselement in die Kavität einsteckbar ist. Vorteilhafterweise kann die Kavitätengeometrie zumindest einen Absatz, eine Längsnut, eine Ringnut und/oder eine Hinternschneidung aufweisen, um eine feste Verankerung und Verdrehsicherung des umgeformten formschlüssigen Deformationselements zu erreichen. Vorteilhafterweise kann die Geometrie der Kavität derart dimensioniert und ausgestaltet sein, dass mit der formschlüssigen Fügeverbindung des Verbindungselements eine gewünschte mechanische Festigkeit oder eine gewünschte Drehmomentbelastbarkeit erreichbar ist. Von Vorteil ist weiterhin, dass der Umformprozess zur formschlüssigen Verbindung in der Kavität stattfindet, so dass keine unerwünschten oder scharfkantigen Überstände entstehen.The cavity is a cavity made in the first joining part, which is accessible to the connecting element, in particular the deformation element, via the insertion opening, so that the connecting element in the cavity is insertable. Advantageously, the cavity geometry can have at least one shoulder, a longitudinal groove, an annular groove and / or an undercut in order to achieve firm anchoring and anti-rotation of the deformed form-fitting deformation element. The geometry of the cavity can advantageously be dimensioned and designed in such a way that a desired mechanical strength or a desired torque capacity can be achieved with the form-fitting joint connection of the connecting element. It is also advantageous that the forming process for the positive connection takes place in the cavity, so that no undesired or sharp-edged protrusions occur.

Das mindestens eine Deformationselement kann an die Kavitätengeometrie angepasst sein, um eine gute Umformbarkeit und Formschlüssigkeit mit geringem Kraftaufwand zu erreichen. Denkbar ist beispielsweise eine Formgebung analog eines Hohlstanzniets.The at least one deformation element can be adapted to the cavity geometry in order to achieve good formability and form-fit with little effort. For example, a shape analogous to a hollow punch rivet is conceivable.

Gemäß einer besonders einfachen Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Fügeverbindung kann es vorgesehen sein, dass der Querschnitt der Durchstecköffnung und der Querschnitt der Einstecköffnung kleiner sind als der kleinste Querschnitt der Kavität, so dass eine durch das Umformen hervorgerufene Aufweitung des Deformationselements eine formschlüssige Verankerung in der Kavität bildet. Dabei kann die Kavität vorzugsweise eine zylindrische Form aufweisen, welche mit geringem Aufwand fertigbar ist.According to a particularly simple embodiment variant of the joint connection according to the invention, it can be provided that the cross-section of the push-through opening and the cross-section of the push-in opening are smaller than the smallest cross-section of the cavity, so that an expansion of the deformation element caused by the shaping forms a form-fitting anchoring in the cavity. The cavity can preferably have a cylindrical shape that can be produced with little effort.

Das Verbindungselement kann einen Kopfteil und einen Schaft als Deformationselement aufweisen, wobei der Kopfteil im Querschnitt größer ist als der Querschnitt der Durchstecköffnung und der Querschnitt der Einstecköffnung.The connecting element can have a head part and a shaft as a deformation element, the head part being larger in cross section than the cross section of the push-through opening and the cross section of the push-in opening.

Vorteilhafterweise können das Verbindungselement, das erste Fügeteil und das mindestens eine zweite Fügeteil aus dem gleichen Material gebildet sein, so dass eine unerwünschte Kontaktkorrosion zwischen unterschiedlichen Materialien vermieden werden kann. Von Vorteil ist dabei weiterhin, dass aufgrund der Materialgleichheit an der Fügeverbindung Eigenschaften, wie elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit nicht beeinflusst werden.The connecting element, the first joining part and the at least one second joining part can advantageously be formed from the same material, so that undesired contact corrosion between different materials can be avoided. It is also advantageous that properties such as electrical conductivity and thermal conductivity are not influenced on the joint connection due to the material being the same.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass die Fügeverbindung aus verschiedenen Materialien gebildet, wobei sich das Material des Verbindungselements oder das Material des Deformationselements von dem Material des ersten Fügeteils und/oder des zweiten Fügeteils unterscheidet. Denkbar sind Materialpaarungen aus Aluminium und Stahl, Kunststoff und Aluminium oder Magnesium und Aluminium.It can further be provided that the joining connection is formed from different materials, the material of the connecting element or the material of the deformation element differing from the material of the first joining part and / or the second joining part. Material combinations of aluminum and steel, plastic and aluminum or magnesium and aluminum are conceivable.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Fügeverbindung kann es vorgesehen sein, dass die Kavität, die Einstecköffnung und die Durchstecköffnung durch ein generatives (additives) Verfahren gebildet sind. Bei dieser Ausführungsvariante wird vorteilhafterweise die Kavität mit der gewünschten Kavitätengeometrie bereits beim Herstellungsprozess des Fügeteils durch ein generatives Verfahren bereitgestellt, wodurch komplexe Kavitätengeometrien realisiert werden können. Auch das Verbindungselement mit dem mindestens einen daran ausgebildeten Deformationselement kann mit einem generativen Verfahren gebildet sein. Somit kann das Verbindungselement und das Deformationselement mit einer komplexen Geometrie gefertigt sein, welche an die Kavitätengeometrie angepasst ist, um den Prozess der Umformung möglichst einfach und mit geringem Krafteinsatz zu ermöglichen. Der generative Herstellungsprozess der Kavität ermöglicht die Herstellung von Kavitätengeometrien mit komplex gestalteten Hinterschneidungen, um eine hohe Festigkeit der formschlüssigen Fügeverbindung zu gewährleisten.According to a particularly preferred embodiment variant of the joint connection according to the invention, it can be provided that the cavity, the insertion opening and the insertion opening are formed by a generative (additive) method. In this embodiment variant, the cavity with the desired cavity geometry is advantageously provided by a generative method already during the manufacturing process of the joining part, as a result of which complex cavity geometries can be realized. The connecting element with the at least one deformation element formed thereon can also be formed using a generative method. The connecting element and the deformation element can thus be manufactured with a complex geometry that is adapted to the cavity geometry in order to make the process of forming as simple as possible and with little use of force. The generative manufacturing process of the cavity enables the production of cavity geometries with complex undercuts to ensure a high strength of the form-fit joint connection.

Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass die Kavität und/oder die Einstecköffnung und/oder die Durchstecköffnung durch Prägen oder Stanzen gebildet ist/sind. Insbesondere die Durchstecköffnung des mindestens einen zweiten Fügeteils kann durch Stanzen oder Bohren bereitgestellt sein.Furthermore, it can be provided that the cavity and / or the insertion opening and / or the insertion opening is / are formed by stamping or stamping. In particular, the push-through opening of the at least one second joining part can be provided by punching or drilling.

Bei einer weiteren Ausführungsvariante kann es vorgesehen sein, dass die Kavität in einer gemeinsamen Durchbrechung von mindestens zwei Fügeteilen gebildet ist, wobei das Deformationselement in der zwischen den beiden Fügeteilen gebildeten Kavität umformbar ist und dabei die mindesten zwei Fügteile verbindet.In a further embodiment variant it can be provided that the cavity is formed in a common opening of at least two joining parts, the deformation element being deformable in the cavity formed between the two joining parts and thereby connecting the at least two joining parts.

Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung, bei dem in einem ersten Fügeteil eine Kavität mit einer vorgegebenen Kavitätengeometrie und mindestens eine Einstecköffnung in die Kavität bereitgestellt werden und in mindestens einem zweiten Fügeteil eine Durchstecköffnung bereitgestellt wird. Durch die bereitgestellte Durchstecköffnung und die bereitgestellte Einstecköffnung hindurch wird ein Verbindungselement eingesteckt, welches mindestens ein Deformationselement und einen zumindest bereichsweise größeren Querschnitt als die Durchstecköffnung aufweist. Das in die Kavität eingesteckte Deformationselement wird anschließend durch äußere Druckkrafteinwirkung an der Kavitätengeometrie umgeformt, wobei das Deformationselement unter Ausbildung einer formschlüssigen Fügeverbindung in der Kavität fixiert wird und das erste Fügeteil und das mindestens eine zweite Fügeteil miteinander verbindet.The invention further comprises a method for producing a joint connection, in which a cavity with a predetermined cavity geometry and at least one insertion opening are provided in a first joining part and a push-through opening is provided in at least one second joining part. A connecting element is inserted through the provided push-through opening and the provided push-in opening, which has at least one deformation element and an at least partially larger cross-section than the push-through opening. The deformation element inserted into the cavity is then reshaped by external pressure force on the cavity geometry, the deformation element being fixed in the cavity with the formation of a form-fitting joint connection and connecting the first joining part and the at least one second joining part to one another.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann es vorgesehen werden, dass der Querschnitt der Durchstecköffnung und der Querschnitt der Einstecköffnung kleiner als der Querschnitt der Kavität gebildet werden. Bei dieser besonders einfachen Ausführungsvariante zur Bereitstellung der Fügeverbindung wird das Deformationselement in der Kavität, welche eine einfach gestaltete zylindrische Form mit einem gegenüber dem Querschnitt der Einstecköffnung größeren Querschnitt aufweist, infolge der Umformung aufgeweitet, wobei das Verbindungselement in der Kavität fixiert wird. According to a further embodiment variant, it can be provided that the cross section of the push-through opening and the cross section of the push-in opening are made smaller than the cross section of the cavity. In this particularly simple embodiment variant for providing the joint connection, the deformation element in the cavity, which has a simply designed cylindrical shape with a larger cross section than the cross section of the insertion opening, is expanded as a result of the deformation, the connecting element being fixed in the cavity.

Nach einer weiteren Ausführungsvariante kann es vorgesehen werden, dass die Kavität und/oder die Einstecköffnung und/oder die Durchstecköffnung gestanzt wird/werden. Eine Fertigung der Kavität, der Einstecköffnung und/oder der Durchstecköffnung kann ebenfalls bereits beim Herstellen eines Gussteils als Fügeteil bereitsgestellt werden. In diesem Fall können die Kavität, die Einstecköffnung und/oder die Durchstecköffnung bereits in der Gießform vorgesehen werden.According to a further embodiment variant, it can be provided that the cavity and / or the insertion opening and / or the insertion opening is / are punched. A production of the cavity, the insertion opening and / or the through opening can also already be provided when a cast part is being manufactured as a joining part. In this case, the cavity, the insertion opening and / or the through opening can already be provided in the casting mold.

Vorzugsweise kann die Kavität, die Einstecköffnung und die Durchstecköffnung mittels eines generativen Verfahrens gebildet werden, wobei eine Herstellung einer komplexen Kavitätengeometrie realisiert werden kann. Vorteilhafterweise können die Kavitätengeometrie und die Geometrie des Deformationselements computertechnisch (CAD) aufeinander abgestimmt berechnet werden, um einen für die gewünschte Fügeverbindung günstigen Umformprozess zu gewährleisten. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch den generativen Herstellungsprozess die Möglichkeit einer direkten Fertigung der Kavität, der Durchstecköffnung und der Einstecköffnung an ohnehin zu fertigenden Fügeteilen besteht.The cavity, the insertion opening and the through opening can preferably be formed by means of a generative method, it being possible to produce a complex cavity geometry. Advantageously, the cavity geometry and the geometry of the deformation element can be calculated in a computer-coordinated (CAD) manner in order to ensure a forming process that is favorable for the desired joint connection. Another advantage is that the generative manufacturing process offers the possibility of directly manufacturing the cavity, the push-through opening and the push-in opening on parts to be manufactured anyway.

Die Umformung des Deformationselements in der Kavität kann durch Pressen oder mittels wiederholten Schlägen auf den Kopfteil des Verbindungselements erreicht werden.The deformation of the deformation element in the cavity can be achieved by pressing or by repeated impacts on the head part of the connecting element.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann es vorgesehen werden, dass die gebildete Fügeverbindung wärmebehandelt wird, um an der Grenzfläche zwischen dem Verbindungselement beziehungsweise dem Deformationselement eine Materialrekristallisation zu erreichen.According to a further advantageous embodiment variant of the method according to the invention, it can be provided that the joint connection formed is heat-treated in order to achieve material recrystallization at the interface between the connecting element or the deformation element.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

  • 1: eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Fügeverbindung
  • 2: eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Fügeverbindung
Further details, features and advantages of embodiments of the invention result from the following description of exemplary embodiments with reference to the associated drawings. Show it:
  • 1 : A schematic sectional view of an embodiment of the joint connection according to the invention
  • 2nd : A schematic sectional view of a further embodiment of the joint connection according to the invention

In den Figuren sind wiederkehrende Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, recurring features are identified by the same reference symbols.

Die 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Fügeverbindung, wobei A ein Zustand vor dem Fügen und B den gefügten Zustand zeigt.The 1 shows a schematic sectional view of an embodiment of the joint connection according to the invention, wherein A shows a state before joining and B shows the joined state.

Die erfindungsgemäße Fügeverbindung weist eine in einem ersten Fügeteil 1 gebildete Kavität 2 auf, welche eine vorgegebene Kavitätengeometrie 3 und eine Einstecköffnung 4 in die Kavität 2 aufweist. Ein sich hinter der Einstecköffnung 4 aufweitender Querschnitt der Kavitätengeometrie 3 bildet eine Hinterschneidung. Mit dem Bezugszeichen 5 ist ein zweites Fügeteil gekennzeichnet, welches eine Durchstecköffnung 6 aufweist. Das erste Fügeteil 1 und das zweite Fügeteil 5 sind derart angeordnet, dass die Durchstecköffnung 6 und die Einstecköffnung 4 miteinander korrespondieren. Mit dem Bezugszeichen 7 ist ein durch die Durchstecköffnung 6 und die Einstecköffnung 4 hindurch zumindest teilweise in die Kavität 2 einsteckbares Verbindungselement gekennzeichnet. Am Kopfteil 8 weist das Verbindungselement 7 einen größeren Querschnitt als die Durchstecköffnung 6 auf, so dass ein vollständiges Durchstecken des Verbindungselements 7 vermieden wird. Das Fußende des Verbindungselements 7 ist als Deformationselement 9 ausgebildet, welches der Formgebung eines Hohlstanzniets entspricht. Durch äußere Druckkrafteinwirkung (Pfeilrichtung) auf das Verbindungselement 7 ist das Deformationselement 9 an der Kavitätengeometrie 3, insbesondere an dem Zapfen 3.1 in der Kavität 2 umformbar, so dass in der Kavität 2 eine formschlüssige Fügeverbindung herstellbar ist, welche das erste Fügeteil 1 und das mindestens eine zweite Fügeteil 5 verbindet.The joining connection according to the invention has one in a first joining part 1 formed cavity 2nd on what a given cavity geometry 3rd and an insertion opening 4th into the cavity 2nd having. One behind the insertion opening 4th widening cross section of the cavity geometry 3rd forms an undercut. With the reference symbol 5 is marked a second joining part, which has a push-through opening 6 having. The first part to be joined 1 and the second part to be joined 5 are arranged so that the push-through opening 6 and the insertion opening 4th correspond with each other. With the reference symbol 7 is one through the push-through opening 6 and the insertion opening 4th at least partially into the cavity 2nd insertable connecting element marked. On the head part 8th has the connecting element 7 a larger cross section than the push-through opening 6 on, so that the connector is fully inserted 7 is avoided. The foot end of the connector 7 is as a deformation element 9 formed, which corresponds to the shape of a hollow punch rivet. By external pressure (arrow direction) on the connecting element 7 is the deformation element 9 on the cavity geometry 3rd , especially on the pin 3.1 in the cavity 2nd malleable so that in the cavity 2nd a positive connection can be made, which is the first part to be joined 1 and the at least one second joining part 5 connects.

Vorzugsweise sind zumindest das erste Fügeteil 1 und die darin ausgebildete Kavität 2 mit einem generativen Verfahren, wie LBM und EBM, hergestellt. Die generative Fertigung ermöglicht eine Herstellung von komplexen Kavitätengeometrien 3, welche eine hohe mechanische Festigkeit und Drehmomentbelastbarkeit gewährleisten. Das zweite Fügeteil 5 und die in dem zweiten Fügeteil 5 ausgebildete Durchstecköffnung 6 können mit einem konventionellen Fertigungsverfahren bereitgestellt sein.At least the first joining part is preferred 1 and the cavity formed in it 2nd with a generative process such as LBM and EBM. Generative manufacturing enables the production of complex cavity geometries 3rd , which ensure high mechanical strength and torque capacity. The second part to be joined 5 and the one in the second part 5 trained push-through opening 6 can be provided with a conventional manufacturing process.

Die Darstellung B zeigt einen gefügten Zustand des ersten Fügeteils 1 und des zweiten Fügeteils 5, wobei das Deformationselement 9 an der Kavitätengeometrie 3 derart umgeformt ist, dass zwischen dem Verbindungselement 7 und dem ersten Fügeteil 1 eine formschlüssige Fügeverbindung gebildet ist, welche das erste Fügeteil 1 und das zweite Fügeteil 5 miteinander verbindet.The representation B shows a joined state of the first joining part 1 and the second Part 5 , the deformation element 9 on the cavity geometry 3rd is deformed such that between the connecting element 7 and the first part to be joined 1 a form-fitting joint connection is formed, which is the first joint part 1 and the second part to be joined 5 connects with each other.

Gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsvariante kann es vorgesehen sein, dass mit der erfindungsgemäßen Fügeverbindung mehrere Fügeteile miteinander verbunden werden, in dem mehrere eine gemeinsame Durchstecköffnung 6 für das Verbindungselement 7 bildende zweite Fügeteile so angeordnet werden, dass das Verbindungselement 7 durch die Durchstecköffnung hindurch in die Kavität 2 eines ersten Fügeteils 1 einsteckbar ist, so dass das Deformationselement 9 an der Kavitätengeometrie 3 umgeformt werden kann.According to an embodiment variant, not shown, it can be provided that several joining parts are connected to one another with the joint connection according to the invention, in which several have a common push-through opening 6 for the connecting element 7 forming second joining parts are arranged so that the connecting element 7 through the push-through opening into the cavity 2nd of a first part to be joined 1 is insertable, so that the deformation element 9 on the cavity geometry 3rd can be reshaped.

Die 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Fügeverbindung, wobei A ein Zustand vor dem Fügen und B den gefügten Zustand zeigt.The 2nd shows a schematic sectional view of an embodiment of the joint connection according to the invention, wherein A is a state before joining and B shows the mated condition.

Die erfindungsgemäße Fügeverbindung weist eine in einem ersten Fügeteil 1 gebildete Kavität 2 auf, welche eine vorgegebene Kavitätengeometrie 3 und eine Einstecköffnung 4 in die Kavität 2 aufweist. Eine Abknickung 10 hinter der Einstecköffnung 4 in der Kavitätengeometrie 3 bildet eine Hinterschneidung. Mit dem Bezugszeichen 5 ist ein zweites Fügeteil gekennzeichnet, welches eine Durchstecköffnung 6 aufweist. Das erste Fügeteil 1 und das zweite Fügeteil 5 sind derart angeordnet, dass die Durchstecköffnung 6 und die Einstecköffnung 4 miteinander korrespondieren. Mit dem Bezugszeichen 7 ist ein durch die Durchstecköffnung 6 und die Einstecköffnung 4 hindurch zumindest teilweise in die Kavität 2 einsteckbares Verbindungselement in Form eines Nagels gekennzeichnet. Am Kopfteil 8 weist das Verbindungselement 7 einen größeren Querschnitt als die Durchstecköffnung 6 auf, so dass ein vollständiges Durchstecken des Verbindungselements 7 vermieden wird. Das Fußende des Verbindungselements 7 ist als Deformationselement 9 ausgebildet. Durch äußere Druckkrafteinwirkung (Pfeilrichtung) auf das Verbindungselement 7 ist das Deformationselement 9 an der Kavitätengeometrie 3, insbesondere an der Abknickung 10 in der Kavität 2 umformbar, so dass in der Kavität 2 eine formschlüssige Fügeverbindung herstellbar ist, welche das erste Fügeteil 1 und das mindestens eine zweite Fügeteil 5 verbindet.The joining connection according to the invention has one in a first joining part 1 formed cavity 2nd on what a given cavity geometry 3rd and an insertion opening 4th into the cavity 2nd having. A kink 10th behind the insertion opening 4th in the cavity geometry 3rd forms an undercut. With the reference symbol 5 is marked a second joining part, which has a push-through opening 6 having. The first part to be joined 1 and the second part to be joined 5 are arranged so that the push-through opening 6 and the insertion opening 4th correspond with each other. With the reference symbol 7 is one through the push-through opening 6 and the insertion opening 4th at least partially into the cavity 2nd insertable connecting element marked in the form of a nail. On the head part 8th has the connecting element 7 a larger cross section than the push-through opening 6 on, so that the connector is fully inserted 7 is avoided. The foot end of the connector 7 is as a deformation element 9 educated. By external pressure (arrow direction) on the connecting element 7 is the deformation element 9 on the cavity geometry 3rd , especially at the kink 10th in the cavity 2nd malleable so that in the cavity 2nd a positive connection can be made, which is the first part to be joined 1 and the at least one second joining part 5 connects.

Die Darstellung B zeigt einen gefügten Zustand des ersten Fügeteils 1 und des zweiten Fügeteils 5, wobei das Deformationselement 9 an der Kavitätengeometrie 3, insbesondere an der Abknickung 10 derart umgeformt ist, dass zwischen dem Verbindungselement 7 und dem ersten Fügeteil 1 eine formschlüssige Fügeverbindung gebildet ist, welche das erste Fügeteil 1 und das zweite Fügeteil 5 miteinander verbindet.The representation B shows a joined state of the first joining part 1 and the second joining part 5 , the deformation element 9 on the cavity geometry 3rd , especially at the kink 10th is deformed such that between the connecting element 7 and the first part to be joined 1 a form-fitting joint connection is formed, which is the first joint part 1 and the second part to be joined 5 connects with each other.

BezugszeichenlisteReference list

11
Erstes FügeteilFirst part to be joined
22nd
Kavitätcavity
33rd
KavitätengeometrieCavity geometry
3.13.1
ZapfenCones
44th
EinstecköffnungInsertion opening
55
Zweites FügeteilSecond joining part
66
DurchstecköffnungPush-through opening
77
VerbindungselementFastener
88th
KopfteilHeadboard
99
DeformationselementDeformation element
1010th
AbknickungKink

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (12)

Fügeverbindung zum Fügen von mindestens zwei Fügeteilen, aufweisend eine in einem ersten Fügeteil (1) gebildete Kavität (2), welche eine vorgegebene Kavitätengeometrie (3) und eine Einstecköffnung (4) aufweist, eine in mindestens einem zweiten Fügeteil (5) gebildete Durchstecköffnung (6) und ein Verbindungselement (7), welches derart gebildet ist, dass es einen zumindest bereichsweise größeren Querschnitt als die Durchstecköffnung (6) aufweist und zumindest bereichsweise durch die Durchstecköffnung (6) und die Einstecköffnung (4) hindurch in die Kavität (2) einsteckbar ist, wobei das Verbindungselement (7) mindestens ein Deformationselement (9) aufweist, welches durch plastische Umformung an der Kavitätengeometrie (3) eine formschlüssige Fügeverbindung bildet, welche das erste Fügeteil (1) und das mindestens eine zweite Fügeteil (5) verbindet.Joining connection for joining at least two joining parts, comprising a cavity (2) formed in a first joining part (1), which has a predetermined cavity geometry (3) and an insertion opening (4), a push-through opening formed in at least one second joining part (5) 6) and a connecting element (7) which is formed in such a way that it has an at least partially larger cross section than the push-through opening (6) and at least partially through the push-through opening (6) and the push-in opening (4) into the cavity (2) can be inserted, the connecting element (7) having at least one deformation element (9) which, through plastic deformation on the cavity geometry (3), forms a form-fitting joining connection which connects the first joining part (1) and the at least one second joining part (5). Fügeverbindung nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Durchstecköffnung (6) und der Querschnitt der Einstecköffnung (4) kleiner sind als der kleinste Querschnitt der Kavität (2).Joining connection after Claim 1 , characterized in that the cross section of the push-through opening (6) and the cross section of the push-in opening (4) are smaller than the smallest cross section of the cavity (2). Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitätengeometrie (3) zumindest einen Absatz eine Längsnut, eine Ringnut und/oder eine Hinternschneidung aufweist.Joining connection according to one of the Claims 1 or 2nd , characterized in that the cavity geometry (3) has at least one shoulder a longitudinal groove, an annular groove and / or an undercut. Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (7) einen Kopfteil (8) und einen Schaft als Deformationselement (9) aufweist, wobei der Kopfteil (8) im Querschnitt größer ist als der Querschnitt der Durchstecköffnung (6) und der Querschnitt der Einstecköffnung (4).Joining connection according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the connecting element (7) has a head part (8) and a shaft as a deformation element (9), the head part (8) being larger in cross section than the cross section of the push-through opening (6) and the cross-section of the push-in opening (4 ). Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste Fügeteil (1) und das Verbindungselement (7) aus dem gleichen Material gebildet sind.Joining connection according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that at least the first joining part (1) and the connecting element (7) are formed from the same material. Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (2), die Einstecköffnung (4) und die Durchstecköffnung (6) durch ein generatives Verfahren gebildet sind.Joining connection according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the cavity (2), the insertion opening (4) and the insertion opening (6) are formed by a generative process. Fügeverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (2) und/oder die Einstecköffnung (4) und/oder die Durchstecköffnung (6) durch Prägen oder Stanzen gebildet ist/sind.Joining connection according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the cavity (2) and / or the insertion opening (4) and / or the insertion opening (6) is / are formed by stamping or stamping. Verfahren zum Herstellen einer Fügeverbindung, bei dem in einem ersten Fügeteil (1) eine Kavität (2) mit einer vorgegebenen Kavitätengeometrie (3) und mindestens eine Einstecköffnung (4) in die Kavität (2) bereitgestellt werden, in mindestens einem zweiten Fügeteil (5) eine Durchstecköffnung (6) bereitgestellt wird, ein Verbindungselement (7), welches mindestens ein Deformationselement (9) und einen zumindest bereichsweise größeren Querschnitt als die Durchstecköffnung (6) aufweist, durch die bereitgestellte Durchstecköffnung (6) und die bereitgestellte Einstecköffnung (4) hindurch in die Kavität (2) eingesteckt wird, und das Deformationselement (9) durch äußere Druckkrafteinwirkung an der Kavitätengeometrie (3) umgeformt wird, wobei das Deformationselement (9) unter Ausbildung einer formschlüssigen Fügeverbindung in der Kavität (2) fixiert wird und das erste Fügeteil (1) und das mindestens eine zweite Fügeteil (5) miteinander verbindet.Method for producing a joining connection, in which a cavity (2) with a predetermined cavity geometry (3) and at least one insertion opening (4) into the cavity (2) are provided in a first joining part (1), in at least one second joining part (5 ) a push-through opening (6) is provided, a connecting element (7), which has at least one deformation element (9) and an at least partially larger cross-section than the push-through opening (6), through the push-through opening (6) and the push-in opening (4) provided is inserted into the cavity (2), and the deformation element (9) is deformed by the action of external pressure on the cavity geometry (3), the deformation element (9) being fixed in the cavity (2) with the formation of a form-fitting joint connection, and the first Joining part (1) and the at least one second joining part (5) connects to one another. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Durchstecköffnung (6) und der Querschnitt der Einstecköffnung (4) kleiner als der kleinste Querschnitt der Kavität (2) gebildet werden.Procedure according to Claim 8 , characterized in that the cross section of the through opening (6) and the cross section of the insertion opening (4) are formed smaller than the smallest cross section of the cavity (2). Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (2) und/oder die Einstecköffnung (4) und/oder die Durchstecköffnung (6) gestanzt wird/werden.Procedure according to one of the Claims 8 or 9 , characterized in that the cavity (2) and / or the insertion opening (4) and / or the insertion opening (6) is / are punched. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (2), die Einstecköffnung (4) und die Durchstecköffnung (6) mittels eines generativen Verfahrens gebildet werden.Procedure according to one of the Claims 8 to 10th , characterized in that the cavity (2), the insertion opening (4) and the insertion opening (6) are formed by means of a generative process. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die gebildete Fügeverbindung wärmebehandelt wird.Procedure according to one of the Claims 8 to 11 , characterized in that the joint formed is heat treated.
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