DE102019102380A1

DE102019102380A1 - Full punch rivet, a punch rivet connection from at least two components using the full punch rivet and a method for connecting the components to the full punch rivet

Info

Publication number: DE102019102380A1
Application number: DE102019102380.7A
Authority: DE
Inventors: Sergej Erbis; Franz Ferdinand Menne; Dennis Henke
Original assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Current assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Priority date: 2019-01-30
Filing date: 2019-01-30
Publication date: 2020-07-30
Also published as: CN111237310A

Abstract

Ein Vollstanzniet 1, mit dem eine Verbindung zwischen mindestens zwei stapelförmig übereinander angeordneten Bauteilen herstellbar ist, der die folgenden Merkmale aufweist: einen Nietkopf 10 mit einem sich davon entlang einer Mittellängsachse L_M erstreckenden Nietschaft 30, an einem dem Nietkopf 10 abgewandten Ende des Nietschafts 30 ist ein ringförmiger Nietfuß 40 mit einer Nietfußstirnfläche 42 angeordnet und radial innerhalb des Nietfußes 40 und beginnend an der Nietfußstirnfläche 42 sowie symmetrisch um die Mittellängsachse L_M erstreckt sich mindestens ein ringförmig ausgebildeter Schafthohlraum 50 in den Nietschaft 30.

A full punch rivet 1, with which a connection between at least two stacked components arranged one above the other can be produced, which has the following features: a rivet head 10 with a rivet shank 30 extending therefrom along a central longitudinal axis L _M , at an end of the rivet shank 30 facing away from the rivet head 10 an annular rivet foot 40 is arranged with a rivet foot end face 42 and extends radially inside the rivet foot 40 and starting at the rivet foot end face 42 and symmetrically about the central longitudinal axis L _M , at least one ring-shaped shaft cavity 50 extends into the rivet shank 30.

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Vollstanzniet, mit dem eine Verbindung zwischen mindestens zwei stapelförmig übereinander angeordneten Bauteilen herstellbar ist. Des Weiteren betrifft vorliegende Erfindung eine Stanznietverbindung aus mindestens zwei stapelförmig übereinander angeordneten Bauteilen sowie ein Verfahren zum Verbinden der mindestens zwei Bauteile mithilfe des Vollstanzniets.The present invention relates to a full punch rivet with which a connection between at least two stacked components arranged one above the other can be produced. Furthermore, the present invention relates to a punch rivet connection comprising at least two stacked components arranged one above the other and a method for connecting the at least two components using the full punch rivet.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention

Um den Kohlendioxidausstoß zu reduzieren, forcieren die Automobilhersteller die Entwicklung neuer Karosserien, mit denen Gewichtseinsparungen erzielt werden können. Aus diesem Grund nimmt der Anteil von höchstfesten Werkstoffen, wie zum Beispiel 22MnB5 (Usibor) in sicherheitsrelevanten Bereichen von Kraftfahrzeugen zu. Zudem wird zunehmend der Leichtbau zur Konstruktion von Fahrzeugen eingesetzt.In order to reduce carbon dioxide emissions, automobile manufacturers are pushing ahead with the development of new bodies that can save weight. For this reason, the proportion of high-strength materials, such as 22MnB5 (Usibor) in safety-relevant areas of motor vehicles is increasing. In addition, lightweight construction is increasingly being used to design vehicles.

Einen Halbhohlstanzniet für den obigen Anwendungsbereich beschreibt beispielsweise DE 10 2009 050 342 B4 . Dieser Stanzniet verfügt über eine stärkere Schaftwanddicke als auch über einen größeren Schaftdurchmesser im Vergleich zu bisher üblichen Stanznietgeometrien. Mit diesem Halbhohlstanzniet lassen sich Usibor-Lagen bis maximal 1,7 mm Blechstärke fügen. Durch den vergrößerten Schaftdurchmesser erhöht sich jedoch die erforderliche Stanzkraft bzw. Setzkraft zum Einbringen des Halbhohlstanzniets in den Bauteilstapel. Zudem eignen sich die Standard-Füge-Systeme nicht für die Verarbeitung derartiger Stanzniete, da sie für die Vereinzelung und Beförderung von Stanznietelementen mit ca. 5,5 mm Schaftdurchmesser ausgelegt sind. Daher werden alternative Fügeelemente gesucht, da der oben beschriebene Halbhohlstanzniet eine Sonderlösung darstellt.For example, describes a semi-hollow punch rivet for the above application DE 10 2009 050 342 B4 . This punch rivet has a thicker shank wall thickness and a larger shank diameter compared to previously used punch rivet geometries. This semi-hollow punch rivet can be used to join Usibor layers up to a maximum sheet thickness of 1.7 mm. However, the enlarged shank diameter increases the punching force or setting force required to insert the semi-hollow punch rivet into the component stack. In addition, the standard joining systems are not suitable for processing such punch rivets because they are designed for the separation and conveyance of punch rivet elements with a shaft diameter of approx. 5.5 mm. Alternative joining elements are therefore sought, since the semi-hollow punch rivet described above is a special solution.

Eine ähnlich robuste Lösungen wie die oben beschriebene Stanznietgeometrie offenbaren DE 10 2013 020 504 A1 sowie EP 2 024 651 B2 .A robust solution similar to the punch rivet geometry described above is revealed DE 10 2013 020 504 A1 such as EP 2 024 651 B2 .

EP 0 833 063 B1 beschreibt einen Halbhohlstanzniet aus Leichtmetall, wie beispielsweise Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Dieser Halbhohlstanzniet wird zum Verbinden von Leichtmetallblechen oder dergleichen eingesetzt. Da er nicht aus Stahl besteht, wird neben der Verwendung von Leichtmetallblechen auch ein gewichtsoptimiertes Verbindungselement eingesetzt. Problematisch ist jedoch die Nutzung des Halbhohlstanzniets aus Leichtmetall für Stahlverbindungen oder höherfeste Stähle. Denn für die in diesem Zusammenhang erforderlichen hohen Fügekräfte weist der Halbhohlstanzniet nicht die passende Stabilität auf. EP 0 833 063 B1 describes a semi-hollow punch rivet made of light metal, such as aluminum or an aluminum alloy. This semi-hollow punch rivet is used to connect light metal sheets or the like. Since it is not made of steel, a weight-optimized connecting element is used in addition to the use of light metal sheets. However, the use of the semi-hollow punch rivet made of light metal for steel connections or high-strength steels is problematic. Because the semi-hollow punch rivet does not have the appropriate stability for the high joining forces required in this context.

Der Halbhohlstanzniet des oben genannten europäischen Patents weist am kopfabgewandten Schaftende einen konisch ausgebildeten Schafthohlraum auf. Dieser Schafthohlraum ist rotationssymmetrisch um die Längsachse des Nietschafts angeordnet. Während der stumpfe Nietfuß für die Abtrennung des Stanzbutzens aus dem zu durchstanzenden Bauteil sorgt, führt die konische Form des Schafthohlraums zu einem Verkanten des aufzunehmenden Stanzbutzens. Dies liegt an dem spitzen Zulauf des Schafthohlraums, der durch ein begrenztes Fließen des Butzenmaterials nicht vollständig nutzbar ist. Dieser Nachteil wirkt sich stärker beim Verbinden von Stahlbauteilen aus, wie es beispielsweise in EP 1 229 254 B1 beschrieben ist.The semi-hollow punch rivet of the above-mentioned European patent has a conical shaft cavity at the end of the shaft facing away from the head. This shaft cavity is arranged rotationally symmetrically around the longitudinal axis of the rivet shaft. While the blunt rivet foot ensures that the punching slug is separated from the component to be punched, the conical shape of the shaft cavity leads to a tilting of the punching slug to be received. This is due to the pointed inlet of the shaft cavity, which cannot be fully used due to a limited flow of the slug material. This disadvantage has a greater impact when connecting steel components, as is the case in, for example EP 1 229 254 B1 is described.

Eine andere Ausgestaltungsmöglichkeit eines Halbhohlstanzniets mit stumpfem Nietfuß beschreibt DE 10 2005 020 416 B4 . Der beschriebene Halbhohlstanzniet weist betrachtet im Längsquerschnitt des Nietschafts einen Schafthohlraum auf, der eine glockenartige Ausgestaltung zeigt. Beginnend an der radialen Innenseite des Nietfußes verläuft ein konvex geformter Kreisbogen annähernd bis zum Grund des Schafthohlraums. Am Grund des Schafthohlraums werden die seitlich angeordneten konvexen Kreisbögen über eine Kombination von zwei weiteren Kreisbögen miteinander verbunden. Im Gegensatz zu der oben beschriebenen Ausgestaltung eines konusförmigen Schafthohlraums führt die Nutzung konvex geformter Kreisbögen zu einer noch stärkeren Verjüngung des Schafthohlraums in Richtung Schaftgrund. Resultat ist auch hier, dass der Butzen nach einem erfolgreichen Abtrennen vom ersten Bauteil früher im Schafthohlraum verglichen zum konisch ausgebildeten Schafthohlraum stecken bleibt und die Ausbildung einer Verbindung behindert. Zudem hat die Nutzung der kreisbogenförmig konvexen Wandgestaltung des Halbhohlstanzniets zur Folge, dass der Schaft im Fußbereich aufgrund der geringen Wandstärke auch eine geringe Stabilität aufweist. Somit besteht die Gefahr, dass die in axialer Richtung vom Nietkopf übertragenen Stanzkräfte nicht effektiv bis zum stumpfen Nietfuß übertragen werden und der Nietschaft versagt.Another design option for a semi-hollow punch rivet with a blunt rivet foot is described DE 10 2005 020 416 B4 . When viewed in the longitudinal cross section of the rivet shank, the described semi-hollow punch rivet has a shaft cavity which shows a bell-like configuration. Starting at the radial inside of the rivet foot, a convex circular arc runs almost to the bottom of the shaft cavity. At the bottom of the shaft cavity, the convex circular arcs arranged on the sides are connected to one another by a combination of two further circular arcs. In contrast to the configuration of a conical shaft cavity described above, the use of convexly shaped arcs leads to an even greater tapering of the shaft cavity in the direction of the shaft base. The result here is that the slug gets stuck earlier in the shaft cavity compared to the conical shaft cavity after a successful separation from the first component and hinders the formation of a connection. In addition, the use of the circular, convex wall design of the semi-hollow punch rivet means that the shaft in the foot area also has a low stability due to the small wall thickness. There is therefore a risk that the punching forces transmitted in the axial direction by the rivet head will not be effectively transmitted to the blunt rivet foot and the rivet shaft will fail.

Mit Blick auf den Stand der Technik ist es daher die Aufgabe vorliegender Erfindung, eine verbesserte Geometrie für einen Stanzniet bereitzustellen, die neben einer verlässlichen Übertragung hoher Stanzkräfte auch eine höhere Stabilität des Stanzniets während des Setzvorgangs gewährleistet.In view of the prior art, it is therefore the object of the present invention to provide an improved geometry for a punch rivet which, in addition to reliably transmitting high punching forces, also ensures greater stability of the punch rivet during the setting process.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die obige Aufgabe wird durch einen Vollstanzniet gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, durch eine Stanznietverbindung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 12 sowie durch ein Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Bauteilen mithilfe des erfindungsgemäßen Vollstanzniets gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen vorliegender Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen und den anhängenden Patentansprüchen hervor.The above object is achieved by a full punch rivet according to the independent claim 1, solved by a punch rivet connection according to the independent claim 12 and by a method for connecting at least two components using the full punch rivet according to the independent claim 13. Advantageous refinements and developments of the present invention will become apparent from the following description, the accompanying drawings and the appended claims.

Der erfindungsgemäße Vollstanzniet, mit dem eine Verbindung zwischen mindestens zwei stapelförmig übereinander angeordneten Bauteilen herstellbar ist, weist die folgenden Merkmale auf: einen Nietkopf mit einem sich davon entlang einer Mittellängsachse L_M erstreckenden Nietschaft, an einem dem Nietkopf abgewandten Ende des Nietschafts ist ein ringförmiger Nietfuß mit einer Nietfußstirnfläche angeordnet und radial innerhalb des Nietfußes und beginnend an der Nietfußstirnfläche sowie symmetrisch um die Mittellängsachse L_M erstreckt sich mindestens ein ringförmig ausgebildeter Schafthohlraum in den Nietschaft.The punched rivet according to the invention, with which a connection between at least two stacked components arranged one above the other can be produced, has the following features: a rivet head with a rivet head thereof along a central longitudinal axis L _M extending rivet shank, at an end of the rivet shank facing away from the rivet head, an annular rivet foot with a rivet foot end face is arranged and radially inside the rivet foot and starting at the rivet foot end face and symmetrically about the central longitudinal axis L _M extends at least one ring-shaped shaft cavity in the rivet shaft.

Der erfindungsgemäße Vollstanzniet zeichnet sich im Vergleich zu bekannten Stanznieten durch eine besondere Geometrie des vorhandenen Schafthohlraums aus. Denn der Schafthohlraum des Vollstanzniets ist ringförmig ausgebildet. Während eines Fügevorgangs stützt sich der Vollstanzniet mit seinem ringförmigen Nietfuß und einem mittigen Stützbereich umgeben durch den ringförmig ausgebildeten Schafthohlraum an den miteinander zu verbindenden Bauteilen ab. Entsprechend wird die über den Nietkopf aufgebrachte Stanzkraft durch den bevorzugt annähernd vollständig als Vollelement ausgebildeten Nietschaft, die Nietfußgeometrie und die zentrale Stütze im ringförmigen Schafthohlraum übertragen. Des Weiteren wird vorzugsweise der nahezu als Vollelement ausgebildete Nietschaft in seinem Inneren stabilisiert. Denn dieser nahezu als Vollelement ausgebildete Nietschaft verhindert bevorzugt ein Stauchen des Vollstanzniets aufgrund der Stanzkräfte, selbst wenn hochfeste und höherfeste Stähle miteinander verbunden werden.The full punch rivet according to the invention is distinguished in comparison to known punch rivets by a special geometry of the existing shaft cavity. Because the shaft cavity of the full punch rivet is ring-shaped. During a joining process, the full punch rivet, with its ring-shaped rivet foot and a central support area, is supported on the components to be connected, surrounded by the ring-shaped shaft cavity. Correspondingly, the punching force applied via the rivet head is transmitted through the rivet shank, which is preferably formed almost completely as a solid element, the rivet foot geometry and the central support in the annular shaft cavity. Furthermore, the rivet shank, which is designed almost as a full element, is preferably stabilized inside. Because this rivet shank, which is designed almost as a full element, preferably prevents the full punch rivet from compressing due to the punching forces, even when high-strength and high-strength steels are joined together.

Auch wenn der ringförmig ausgebildete Schafthohlraum ein geringeres Aufnahmevolumen als der von Halbhohlstanznieten bekannte Schafthohlraum zur Verfügung stellt, besitzt die Nietfußgeometrie eine ausreichende Verformungsfreiheit, um einen verlässlichen Hinterschnitt in einer Stanznietverbindung herzustellen. Denn die Tiefe des ringförmig ausgebildeten Schafthohlraums ist bevorzugt derart ausgebildet, dass die Nietfußgeometrie eine für eine Hinterschnittbildung ausreichende axiale Länge besitzt. Zudem ist bevorzugt die radiale Breite des ringförmigen Schafthohlraums derart gewählt, dass sich der Nietfuß bevorzugt nach dem Durchdringen des ersten Bauteils in einer stapelförmigen Bauteilanordnung radial auswärts zur Hinterschnittbildung verformt.Even if the shaft-shaped shaft cavity provides a smaller receiving volume than the shaft cavity known from semi-hollow punch rivets, the rivet foot geometry has sufficient freedom from deformation to produce a reliable undercut in a punch rivet connection. This is because the depth of the ring-shaped shaft cavity is preferably such that the rivet foot geometry has an axial length sufficient for forming an undercut. In addition, the radial width of the annular shaft cavity is preferably selected such that the rivet foot deforms radially outward, preferably after the penetration of the first component in a stack-shaped component arrangement, to form an undercut.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist ein Schaftdurchmesser D_a des Nietschafts des erfindungsgemäßen Vollstanzniets ≤ 5,6 mm, vorzugsweise D_a = 5,5 mm.According to the invention, a shank diameter D _{a of} the rivet shank of the full punch rivet according to the invention is 5 5.6 mm, preferably D _a = 5.5 mm.

Der bevorzugte Schaftdurchmesser bildet die Grundlage, um den oben beschriebenen Vollstanzniet mit standardmäßigen Setzgeräten und Zufuhrsystemen verarbeiten zu können. Damit wird trotz einer veränderten Nietgeometrie und einer damit einhergehenden verbesserten Verbindungsqualität eine effektive Verarbeitung sichergestellt, ohne dass Sonderlösungen in der Systemtechnik für Setzgeräte und Zufuhrsysteme erarbeitet werden müssen.The preferred shank diameter forms the basis for being able to process the full punch rivet described above with standard setting tools and feeding systems. In spite of a changed rivet geometry and the associated improved connection quality, this ensures effective processing without having to develop special solutions in system technology for setting tools and feed systems.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vollstanzniets weist der ringförmige Schafthohlraum eine Tiefe t_B gemessen zwischen der Nietfußstirnfläche und einem tiefsten Punkt des ringförmigen Schafthohlraums im Bereich von 1/10 · D_a ≤ t_B ≤ V₄ ¼ D_a, insbesondere von 1/8 · D_a ≤ t_B ≤ 2/5 · D_a, auf.According to a further preferred embodiment of the full punch rivet according to the invention, the annular shaft cavity has a depth t _B measured between the face of the rivet foot and a deepest point of the annular shaft cavity in the range from 1/10 · D _a t t _B V V ₄ ¼ D _a , in particular from 1/8 D D _a t t _B 2 2/5 · D _a .

Wie oben bereits angedeutet worden ist, stellt der erfindungsgemäß bevorzugte Vollstanzniet eine gezielte Verknüpfung positiver Eigenschaften eines Halbhohlstanzniets und eines Vollstanzniets mit einem als Vollelement ausgebildeten Nietschaft dar. Denn die Stabilität eines als Vollelement ausgebildeten Nietschafts wird kombiniert mit dem ringförmigen Schafthohlraum, der gerade so tief ist, um neben der hohen Stabilität des Nietschafts die Ausbildung eines verlässlichen Hinterschnitts zu gewährleisten. Aus diesem Grund ist es bevorzugt, die Tiefe des ringförmigen Schafthohlraums in enger Abstimmung mit dem Schaftdurchmesser vorzusehen. Denn eine übermäßige Tiefe des ringförmigen Schafthohlraums würde einen mittigen, parallel zur Mittellängsachse verlaufenden Bereich umgeben vom ringförmigen Schafthohlraum destabilisieren, so dass dieser keine verlässlichen Stützkräfte für den Vollstanzniet bereitstellen könnte.As has already been indicated above, the full punch rivet preferred according to the invention represents a targeted combination of positive properties of a semi-hollow punch rivet and a full punch rivet with a rivet shaft designed as a full element. This is because the stability of a rivet shaft designed as a full element is combined with the annular shaft cavity, which is just as deep to ensure the formation of a reliable undercut in addition to the high stability of the rivet shank. For this reason, it is preferred to provide the depth of the annular shaft cavity in close coordination with the shaft diameter. This is because an excessive depth of the annular shaft cavity would destabilize a central region running parallel to the central longitudinal axis and surrounded by the annular shaft cavity, so that it could not provide reliable support forces for the full punch rivet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist der erfindungsgemäße Vollstanzniet innerhalb des Nietfußes nur einen ringförmigen Schafthohlraum mit einem bezogen auf den Schafthohlraum zentralen Dorn auf. Der zentrale Dorn bildet vorzugsweise den bereits oben angesprochenen parallel zur Mittellängsachse verlaufenden mittigen Stützbereich, der durch den Schafthohlraum umgeben ist. Der zentrale Dorn stellt während eines Fügevorgangs mittig bezogen auf den Querschnitt des Nietschafts den Kontakt zu den miteinander zu verbindenden Bauteilen her. Auf diese Weise wird der Vollstanzniet nicht nur über die Nietfußgeometrie sondern auch ergänzend dazu über den Dorn abgestützt. Die ringförmige Nietfußstirnfläche sowie die zentrale Kontaktfläche des Dorns übertragen die Stanzkräfte auf den Bauteilstapel, so dass eine verteilte Energie- und Krafteinleitung in den Bauteilstapel erfolgt.According to a preferred embodiment of the present invention, the full punch rivet according to the invention has only an annular shaft cavity within the rivet base with a mandrel which is central with respect to the shaft cavity. The central mandrel preferably forms the central support region already mentioned above, which runs parallel to the central longitudinal axis and is surrounded by the shaft cavity. During a joining process, the central mandrel makes contact with the components to be connected to one another in relation to the cross section of the rivet shank. In this way, the full punch rivet is not only via the rivet base geometry but also in addition to the mandrel supported. The ring-shaped rivet foot end surface and the central contact surface of the mandrel transmit the punching forces to the component stack, so that a distributed introduction of energy and force into the component stack takes place.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung ragt der Dorn aufgrund einer Länge parallel zur Längsmittelachse L_M in nietkopfabgewandter Richtung über den Nietfuß hinaus. Gemäß einer anderen bevorzugten Alternative ist der Dorn aufgrund seiner Länge parallel zur Längsmittelachse L_M in nietkopfabgewandter Richtung mit dem Nietfuß fluchtend angeordnet. Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform ist der Dorn aufgrund seiner Länge parallel zur Längsmittelachse in nietkopfabgewandter Richtung in den ringförmigen Schafthohlraum eingerückt angeordnet. Das bedeutet, dass der ringförmige Schafthohlraum zwar eine Tiefe aufweist, welche der Dorn überragt, gleichzeitig überragt der Dorn aber nicht die Nietfußstirnfläche in kopfabgewandter Richtung.According to a further preferred embodiment of the present invention, the mandrel projects parallel to the longitudinal central axis due to its length L _M in the direction away from the rivet head beyond the rivet foot. According to another preferred alternative, the length of the mandrel is parallel to the longitudinal central axis L _M arranged flush with the rivet foot in the direction away from the rivet head. According to a third preferred embodiment, due to its length, the mandrel is arranged to be indented into the annular shaft cavity parallel to the longitudinal central axis in the direction facing away from the rivet head. This means that the annular shaft cavity has a depth which the mandrel protrudes, but at the same time the mandrel does not protrude the face of the rivet foot in the direction away from the head.

Mithilfe der gezielten Einstellung der Länge des Dorns innerhalb des ringförmigen Schafthohlraums lassen sich die Stütz- und Kontaktverhältnisse zwischen dem zu setzenden Vollstanzniet und den miteinander zu verbindenden Bauteilen variieren. In diesem Zusammenhang unterstützt vorzugsweise ein eingerückter Dorn die Aufnahme eines größeren Stanzbutzens, weil das Aufnahmevolumen des Schafthohlraums vergrößert wird. Im Vergleich dazu sorgt vorzugsweise ein vorauseilender Dorn bzw. ein Dorn, der über den Nietfuß hinaus ragt, dafür, dass eine Vorschädigung des angrenzenden Bauteils erzielt wird, bevor der Nietfuß auf dem Bauteil auftrifft. Eine Dornlänge, welche eine fluchtende Anordnung des Dorns mit der Nietfußstirnfläche realisiert, vergrößert die gleichzeitig am angrenzenden Bauteil vorhandene Kontaktfläche zur Übertragung von Stanzkräften. Damit werden nicht nur in einem radial äußeren Ringbereich der Nietfußstirnfläche Stanzkräfte übertragen, sondern auch in dem stabilen nahezu als Vollelement ausgebildeten zentralen Bereich des Nietschafts. Auf diese Weise ist es bevorzugt, mithilfe der Kombination aus ringförmigem Schafthohlraum und zentralem Dorn auf die unterschiedlichen Materialien von miteinander zu verbindenden Bauteilen in einer stapelförmigen Anordnung von Bauteilen Bezug zu nehmen.With the targeted adjustment of the length of the mandrel within the ring-shaped shaft cavity, the support and contact relationships between the punched rivet to be set and the components to be connected can be varied. In this connection, an indented mandrel preferably supports the reception of a larger punching slug, because the reception volume of the shaft cavity is increased. In comparison to this, a leading mandrel or a mandrel which projects beyond the rivet foot preferably ensures that the adjacent component is damaged before the rivet foot hits the component. A mandrel length that realizes an aligned arrangement of the mandrel with the face of the rivet foot increases the contact area at the same time on the adjoining component for transmitting punching forces. This means that punching forces are not only transmitted in a radially outer ring area of the face of the rivet base, but also in the stable central area of the rivet shaft, which is designed almost as a solid element. In this way, it is preferred to use the combination of an annular shaft cavity and a central mandrel to refer to the different materials of components to be connected to one another in a stacked arrangement of components.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung weist der Dorn eine Länge L_D bezogen auf einen tiefsten Punkt des ringförmigen Schafthohlraums im Bereich von 1/50·L≤ L_D ≤L auf.According to a further preferred embodiment of the present invention, the mandrel has a length L _{D in} relation to a deepest point of the annular shaft cavity in the range of 1/50 · L L L _D L L.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung umfasst der Dorn einen Dorndurchmesser D_D im Bereich von 1/5·D_a≤D_D≤1/3·D_a. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des kopfabgewandten Endes des Schafts geht der konzentrisch zur und rotationssymmetrisch um die Mittellängsachse angeordnete Dorn über ein Kreisbogensegment über in den tiefsten Bereich des ringförmigen Schafthohlraums. Der tiefste Bereich des ringförmigen Schafthohlraums bezeichnet den Bereich, der dem Nietkopf am nächsten liegt. Am Mittelpunkt des Kreisbogensegments, welches im Fußbereich des Dorns angeordnet ist, wird bevorzugt der Dorndurchmesser D_D gemessen.According to a further preferred embodiment of the present invention, the mandrel has a mandrel diameter D _D in the range from 1/5 · D _a ≤D _D ≤1 / 3 · D _a . According to a preferred embodiment of the end of the shaft facing away from the head, the mandrel arranged concentrically to and rotationally symmetrically about the central longitudinal axis passes over a circular arc segment into the deepest region of the annular shaft cavity. The deepest area of the annular shaft cavity designates the area that is closest to the rivet head. The mandrel diameter D _D is preferably measured at the center of the circular arc segment, which is arranged in the base region of the mandrel.

Für einen Kompromiss zwischen einem Vollstanzniet und einem Halbhohlstanzniet wird der Durchmesser des Dorns in Abhängigkeit von dem Schaftdurchmesser D_a eingestellt. Auf diese Weise wird berücksichtigt, dass ein zu großer Dorndurchmesser den ringförmigen Schafthohlraum zu stark verkleinern würde, um noch verbindungsrelevantes Material des Stanzbutzens aufnehmen zu können. Ein in seinem Durchmesser zu dünn ausgebildeter Dorn würde nicht die nötige Stabilität zur Verfügung stellen, um Stanzkräfte auf die miteinander zu verbindenden Bauteile übertragen zu können. Daher wird vorzugsweise der Dorndurchmesser derart eingestellt, dass der ringförmige Schafthohlraum ein ausreichendes Aufnahmevolumen für den Stanzbutzen bereitstellt.For a compromise between a full punch rivet and a semi-hollow punch rivet, the diameter of the mandrel is set depending on the shank diameter D _a . In this way it is taken into account that an excessively large mandrel diameter would reduce the annular shaft cavity too much in order to still be able to accommodate connection-relevant material of the punching slug. A mandrel that is too thin in diameter would not provide the necessary stability to transmit punching forces to the components to be connected to one another. The mandrel diameter is therefore preferably set such that the annular shaft cavity provides a sufficient holding volume for the punching slug.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vollstanzniets geht an einer radialen Innenseite der Nietfußstirnfläche diese in einen kreisbogenförmigen, konvexen Einlaufbereich in den ringförmigen Schafthohlraum über. Weiterhin bevorzugt geht der konvexe Einlaufbereich tangential in einen sich anschließenden geradlinig verlaufenden Fortsetzungsbereich über, der in einem spitzen Winkel α in Bezug auf die Mittellängsachse L_M oder eine zylindrische Mantelfläche des Nietschafts angeordnet ist.According to a further preferred embodiment of the full punch rivet according to the invention, on a radial inside of the face of the rivet base, it merges into an arcuate, convex inlet area into the annular shaft cavity. Furthermore, the convex inlet region preferably merges tangentially into an adjoining rectilinear extension region, which is at an acute angle α with respect to the central longitudinal axis L _M or a cylindrical outer surface of the rivet shaft is arranged.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Nietfußgeometrie bevorzugt über einen konvexen Einlaufbereich in den ringförmigen Schafthohlraum mündet. Diese bevorzugt kreisbogenförmige Gestaltung des Einlaufbereichs gewährleistet eine Reduktion von mechanischen Spannungsspitzen, wenn der Stanzbutzen durch die Nietfußgeometrie abgetrennt wird und in den ringförmigen Schafthohlraum gedrückt wird. Diese aufgrund der gezielten Formgebung des Schafthohlraums erzielte Einflussnahme auf die im Nietfußbereich auftretenden mechanischen Spannungen reduzieren bevorzugt die Gefahr des Stauchens des Nietschafts. Zudem unterstützen sie vorzugsweise eine harmonische Materialverdrängung in den ringförmigen Schafthohlraum, ohne dabei den Nietfußbereich mit Spannungsspitzen mechanisch zu überlasten.It has proven to be advantageous if the rivet foot geometry preferably opens into the annular shaft cavity via a convex inlet area. This preferably circular design of the inlet area ensures a reduction in mechanical stress peaks if the punching slug is separated by the rivet foot geometry and is pressed into the annular shaft cavity. This influence on the mechanical stresses occurring in the area of the rivet base, which is achieved due to the targeted shaping of the shaft cavity, preferably reduces the risk of the rivet shaft being compressed. In addition, they preferably support a harmonious material displacement into the ring-shaped shaft cavity without mechanically overloading the rivet base area with tension peaks.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des oben beschriebenen Vollstanzniets ist der Fortsetzungsbereich in einem spitzen Winkel α im Bereich von 0° < α ≤ 60° angeordnet. According to a preferred embodiment of the solid punch rivet described above, the continuation area is arranged at an acute angle α in the range of 0 ° <α 60 60 °.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vollstanzniets in Kombination mit der oben beschriebenen Nutzung von nur einem ringförmigen Schafthohlraum und einem mittigen Dorn weist der Dorn eine parallel zur Längsmittelachse L_M des Nietschafts verlaufende zentrale Durchgangsöffnung zum Nietkopf oder eine Sackbohrung auf, um einen Hohlniet zu bilden.According to a further preferred embodiment of the full punch rivet according to the invention in combination with the use of only one annular shaft cavity and a central mandrel described above, the mandrel has a parallel to the longitudinal central axis L _M the central through opening to the rivet head or a blind hole to form a hollow rivet.

Mithilfe einer innerhalb des zentralen Dorns angeordneten Öffnung werden bevorzugt zwei Funktionen realisiert. Zunächst dient der Dorn weiterhin als zentrale Stütze des Nietschafts zur Übertragung von Stanzkräften auf die miteinander zu verbindenden Bauteile. Des Weiteren wird durch die Öffnung im Dorn ein weiterer Aufnahmeraum für verdrängtes Volumen des zumindest ersten Bauteils zur Verfügung gestellt. Denn neben dem ringförmigen Schafthohlraum dient auch die Öffnung im zentralen Dorn der Materialaufnahme, welches aufgrund der Nietfußgeometrie aus dem zumindest ersten Bauteil ausgestanzt worden ist. Je nach Material der miteinander zu verbindenden Bauteile ist es bevorzugt, die zentrale Bohrung im Dorn unterschiedlich tief auszubilden. Gemäß einer Alternative stellt diese Bohrung eine Durchgangsbohrung mit einer Öffnung am Nietkopf dar. Gemäß einer anderen Alternative ist die Bohrung eine Sackbohrung, die innerhalb des Nietschafts endet. Auf diese Weise werden unterschiedlich große zusätzliche Aufnahmevolumina bereitgestellt, in welche verdrängtes Material des zumindest ersten Bauteils aus dem Bauteilstapel verdrängt werden kann.With the aid of an opening arranged within the central mandrel, two functions are preferably implemented. First of all, the mandrel continues to serve as the central support of the rivet shank for transmitting punching forces to the components to be connected to one another. Furthermore, a further receiving space for displaced volume of the at least first component is made available through the opening in the mandrel. In addition to the annular shaft cavity, the opening in the central mandrel also serves to hold the material, which has been punched out of the at least first component due to the rivet foot geometry. Depending on the material of the components to be connected to one another, it is preferred to form the central bore in the mandrel to different depths. According to an alternative, this hole represents a through hole with an opening on the rivet head. According to another alternative, the hole is a blind hole that ends within the rivet shaft. In this way, additional receiving volumes of different sizes are provided, into which displaced material of the at least first component can be displaced from the component stack.

Vorliegende Erfindung offenbart zudem eine Stanznietverbindung aus mindestens zwei stapelförmig übereinander angeordneten Bauteilen, die über den Vollstanzniet gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen verbunden sind.The present invention also discloses a punch rivet connection composed of at least two stacked components arranged one above the other, which are connected via the full punch rivet according to one of the embodiments described above.

Des Weiteren offenbart vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verbinden von mindestens zwei Bauteilen mithilfe eines Vollstanzniets, welches die folgenden Schritte aufweist: Anordnen der mindestens zwei Bauteile übereinander in einer stapelförmigen Anordnung auf einer Matrize oder einem Amboss und Setzen des Vollstanzniets gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen in die mindestens zwei Bauteile.Furthermore, the present invention discloses a method for connecting at least two components using a punched rivet, which has the following steps: arranging the at least two components one above the other in a stacked arrangement on a die or an anvil and placing the punched rivet in accordance with one of the embodiments described above in the at least two components.

FigurenlisteFigure list

Die bevorzugten Ausführungsformen vorliegender Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Vollstanzniets mit charakteristischen Größen zur Definition der Geometrie des Vollstanzniets,
2 eine Darstellung bevorzugter Gestaltungen des Nietkopfs des Vollstanzniets,
3 eine Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Vollstanzniets mit nur einem ringförmigen Schafthohlraum und einem zentralen Dorn konzentrisch zur Mittellängsachse, der mit dem Nietfuß fluchtend angeordnet ist und eine optionale zentrale Vertiefung aufweist,
4 eine Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform des Vollstanzniets mit zwei ringförmigen Schafthohlräumen und einem zentralen Dorn,
5 eine Ausschnittsvergrößerung des bevorzugten Nietfußes des Vollstanzniets, welche eine bevorzugte Variation der Fußbreite des stumpfen Nietfußes des Vollstanzniets veranschaulicht,
6 eine Ausschnittsvergrößerung des bevorzugten Nietfußes des Vollstanzniets, welche eine bevorzugte Variation eines Durchmessers des zentralen Dorns des Vollstanzniets veranschaulicht,
7 eine Ausschnittsvergrößerung des bevorzugten Nietfußes des Vollstanzniets, welche eine Variation der Tiefe des ringförmigen Schafthohlraums veranschaulicht,
8 eine Ausschnittsvergrößerung des bevorzugten Nietfußes des Vollstanzniets, welche eine Variation der Tiefe des ringförmigen Schafthohlraums und einer Länge des zentralen Dorns veranschaulicht,
9 eine bevorzugte Ausführungsform einer Stanznietverbindung von zwei Bauteilen mit einem erfindungsgemäß bevorzugten Vollstanzniet, der einen über den Nietfuß hinaus ragenden bzw. vorauseilenden Dorn umfasst,
10 eine Darstellung einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Vollstanzniets mit nur einem ringförmigen Schafthohlraum und einem zentralen Dorn, der mit dem Nietfuß fluchtend angeordnet ist und ein zentrales Sackloch in Richtung Nietkopf aufweist,
11 eine bevorzugte Ausführungsform einer Stanznietverbindung von zwei Bauteilen mit einem erfindungsgemäß bevorzugten Vollstanzniet, der einen mit dem Nietfuß fluchtenden Dorn umfasst,
12 eine bevorzugte Ausführungsform einer Stanznietverbindung von drei Bauteilen mit einem erfindungsgemäß bevorzugten Vollstanzniet, der einen mit dem Nietfuß fluchtenden Dorn umfasst,
13 ein Flussdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des Verbindungsverfahrens mit Hilfe des Vollstanzniets.

The preferred embodiments of the present invention are explained in more detail with reference to the accompanying drawing. Show it:

1 2 shows a schematic sectional illustration of a preferred embodiment of the full punch rivet with characteristic sizes for defining the geometry of the full punch rivet,
2nd a representation of preferred designs of the rivet head of the full punch rivet,
3rd 1 shows a preferred embodiment of the full punch rivet with only one annular shaft cavity and a central mandrel concentric with the central longitudinal axis, which is arranged in alignment with the rivet foot and has an optional central recess,
4th a representation of a preferred embodiment of the full punch rivet with two annular shaft cavities and a central mandrel,
5 an enlarged detail of the preferred rivet foot of the full punch rivet, which illustrates a preferred variation of the foot width of the blunt rivet foot of the full punch rivet,
6 3 shows an enlarged detail of the preferred rivet foot of the punched rivet, which illustrates a preferred variation of a diameter of the central mandrel of the punched rivet,
7 3 shows an enlarged detail of the preferred rivet foot of the full punch rivet, which illustrates a variation in the depth of the annular shaft cavity,
8th 3 shows an enlarged detail of the preferred rivet foot of the full punch rivet, which illustrates a variation in the depth of the annular shaft cavity and a length of the central mandrel,
9 1 a preferred embodiment of a punch rivet connection of two components with a full punch rivet which is preferred according to the invention and which comprises a mandrel which projects beyond the rivet base or leads ahead,
10th 2 shows a representation of a further preferred embodiment of the full punch rivet with only one annular shaft cavity and a central mandrel, which is arranged in alignment with the rivet foot and has a central blind hole in the direction of the rivet head,
11 a preferred embodiment of a punch rivet connection of two components with a preferred according to the invention Full punch rivet, which includes a mandrel aligned with the rivet foot,
12th 1 shows a preferred embodiment of a punch rivet connection of three components with a full punch rivet which is preferred according to the invention and which comprises a mandrel aligned with the rivet foot,
13 a flow diagram of a preferred embodiment of the connection method using the full punch rivet.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsformenDetailed description of the preferred embodiments

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vollstanzniets 1 ist in 1 gezeigt. 1 ist eine schematische Schnittansicht entlang der Längsachse L_M des Vollstanzniets 1.A preferred embodiment of the full punch rivet according to the invention 1 is in 1 shown. 1 is a schematic sectional view along the longitudinal axis L _M the full punch rivet 1 .

Der Vollstanzniet 1 umfasst einen Nietkopf 10 mit einem Kopfdurchmesser D_K sowie einen sich vom Nietkopf 10 erstreckenden Nietschaft 30. Der Nietkopf 10 weist je nach Anwendungsfall eine bevorzugte Kopfform auf, wie sie beispielgebend in 2 schematisch gezeigt ist. Entsprechend wird vorzugsweise der Nietschaft 30 mit einem Senkkopf (2A), einem Senkkopf mit kreisbogenförmigem Übergang zum Nietschaft 30 (2B) oder einem Flach-Rund-Kopf (2C) kombiniert. Es ist ebenfalls bevorzugt, den Nietkopf 10 mit einem Funktionselement 12, wie vorzugsweise ein Gewindebolzen oder eine Mutter, zu kombinieren (2D).The full punch rivet 1 includes a rivet head 10th with a head diameter D _K as well as one from the rivet head 10th extending rivet shank 30th . The rivet head 10th has a preferred head shape, depending on the application, as exemplified in 2nd is shown schematically. Correspondingly, the rivet shank is preferred 30th with a countersunk head ( 2A) , a countersunk head with a circular transition to the rivet shank 30th ( 2 B) or a flat-round head ( 2C ) combined. It is also preferred to use the rivet head 10th with a functional element 12th , such as preferably a threaded bolt or a nut, to combine ( 2D ).

Der Nietschaft 30 weist dem Nietkopf 10 gegenüberliegend einen stumpfen Nietfuß 40 auf. Der Nietfuß 40 umfasst eine Nietfußstirnfläche 42 mit einer Stirnflächenbreite B_S . Die Nietfußstirnfläche 42 ist vorzugsweise senkrecht zu einer zylindrischen Mantelfläche 32 des Nietschafts 30 angeordnet. Gleichermaßen erstreckt sich die Nietfußstirnfläche 42 senkrecht zur Längsachse L_M des Vollstanzniets 1.The rivet shaft 30th points to the rivet head 10th opposite a blunt rivet foot 40 on. The rivet foot 40 includes a rivet foot face 42 with a face width B _S . The face of the rivet foot 42 is preferably perpendicular to a cylindrical surface 32 of the rivet shaft 30th arranged. The face of the rivet foot also extends 42 perpendicular to the longitudinal axis L _M the full punch rivet 1 .

Beginnend am Nietfuß 40 erstreckt sich in Richtung Nietkopf 10 mindestens ein ringförmiger Schafthohlraum 50 im Inneren des Nietschafts 30. Der mindestens eine ringförmige Schafthohlraum 50 ist rotationssymmetrisch um die Längsachse L_M des Vollstanzniets 1 angeordnet, wie man anhand der bevorzugten Ausführungsform der 1 erkennen kann. Ebenfalls bevorzugt ist parallel und konzentrisch zur Längsachse L_M und umgeben vom ringförmigen Schafthohlraum 50 ein Dorn 70 angeordnet, wie unten näher erläutert ist.Starting at the rivet base 40 extends towards the rivet head 10th at least one annular shaft cavity 50 inside the rivet shank 30th . The at least one annular shaft cavity 50 is rotationally symmetrical about the longitudinal axis L _M the full punch rivet 1 arranged how to use the preferred embodiment of the 1 can recognize. Also preferred is parallel and concentric to the longitudinal axis L _M and surrounded by the annular shaft cavity 50 a thorn 70 arranged, as explained in more detail below.

Der bevorzugte Vollstanzniet 1 gemäß den 1 und 3 zeigt angrenzend an den Nietfuß 40 nur einen ringförmigen Schafthohlraum 50 mit zentralem Dorn 70. Während der Dorn 70 in 1 als Vollelement ausgebildet ist, weist der Dorn 70 der 3 eine mittige Vertiefung 72 auf. Diese mittige Vertiefung 72, die auch tiefer in Richtung Nietkopf 10 oder als Durchgangsbohrung bis zum Nietkopf 10 ausgebildet sein kann, dient vorzugsweise der Aufnahme verdrängten Materials während des Fügevorgangs. Einen zentralen Dorn 70 mit einer tiefergehenden Sackbohrung oder -öffnung 72 zeigt 10.The preferred full punch rivet 1 according to the 1 and 3rd shows adjacent to the rivet foot 40 just an annular shaft cavity 50 with a central mandrel 70 . During the thorn 70 in 1 is designed as a solid element, the mandrel 70 of the 3rd a central depression 72 on. This central depression 72 that are also deeper towards the rivet head 10th or as a through hole to the rivet head 10th can preferably be used to accommodate displaced material during the joining process. A central thorn 70 with a deeper blind bore or opening 72 10th .

Im Vergleich zu den Ausführungsformen der 1, 3 und 10 ist es ebenfalls bevorzugt, zwei konzentrisch zur Mittellängsachse L_M angeordnete ringförmige Schafthohlräume 50 vorzusehen. Eine bevorzugte Ausführungsform einer derartigen Gestaltung angrenzend an den Nietfuß 40 ist in 4 dargestellt. Angrenzend an den Nietfuß 40 ist radial einwärts ein erster ringförmiger Schafthohlraum 50 angeordnet, der einen zweiten ringförmigen Schafthohlraum 50' umgibt. Mittig befindet sich der zentrale Dorn 70, der geschlossen, also ohne Öffnung, ausgebildet ist. Die Nietfußstirnflächen 42, der Dorn 70 und eine Ringwulst 60 zwischen den ringförmigen Schafthohlräumen 50, 50' enden bevorzugt auf gleicher Höhe - sind also fluchtend angeordnet - am Ende des Nietschafts 30. Aufgrund dieser bevorzugten Anordnung tragen die drei Kontaktflächen des Nietfußes 40, der Ringwulst 60 und des Dorns 70 während eines Setzvorgangs gleichzeitig zur Übertragung einer Stanzkraft vom Vollstanzniet 1 auf das angrenzende Bauteil bei.Compared to the embodiments of the 1 , 3rd and 10th it is also preferred to have two concentric to the central longitudinal axis L _M arranged annular shaft cavities 50 to provide. A preferred embodiment of such a design adjacent to the rivet foot 40 is in 4th shown. Adjacent to the rivet foot 40 is a first annular shaft cavity radially inward 50 arranged of a second annular shaft cavity 50 ' surrounds. The central thorn is in the middle 70 which is closed, that is to say without an opening. The rivet end faces 42 , the thorn 70 and a ring bead 60 between the annular shaft cavities 50 , 50 ' preferably end at the same height - that is, they are arranged in alignment - at the end of the rivet shank 30th . Because of this preferred arrangement, the three contact surfaces of the rivet foot 40 , the ring bead 60 and the thorn 70 during a setting process simultaneously with the transfer of a punching force from the full punch rivet 1 on the adjacent component.

Es ist ebenfalls bevorzugt, die Ringwulst 60, den Dorn 70 und den Nietfuß 40 in teilweise gleichen oder unterschiedlichen Höhen vorzusehen, wie beispielgebend unter Bezugnahme auf 8 unten näher erläutert ist.It is also preferred to use the ring bead 60 , the thorn 70 and the rivet foot 40 to be provided at partially the same or different heights, as exemplified with reference to FIG 8th is explained in more detail below.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vollstanzniets 1 weist dieser einen Schaftdurchmesser D_a von D_a ≤ 5,6 mm auf. Vorzugsweise ist der Schaftdurchmesser D_a gleich 5,5 mm, sodass der Vollstanzniet 1 mit gängigen Stanzniet- und Zufuhrsystemen verarbeitbar ist.In a preferred embodiment of the full punch rivet according to the invention 1 it has a shaft diameter D _a of D _a ≤ 5.6 mm. The shaft diameter D _a is preferably 5.5 mm, so that the full punch rivet 1 can be processed with common punch riveting and feeding systems.

In diesem Zusammenhang wird vorzugsweise der Nietkopf 10 mit einem Kopfdurchmesser D_k gleich 7,75 mm hergestellt. Dieses Standardmaß gewährleistet ebenfalls die Nutzung von bekannten Füge- und Nietzufuhrsystemen.In this context, the rivet head is preferred 10th manufactured with a head diameter D _k equal to 7.75 mm. This standard size also guarantees the use of known joining and rivet feeding systems.

Gemäß weiterer Ausführungsformen vorliegender Erfindung ist es ebenfalls bevorzugt, die beschriebene Geometrie des Vollstanzniets 1 mit anderen Schaftdurchmessern D_a und/oder Kopfdurchmessern D_k zu kombinieren.According to further embodiments of the present invention, it is also preferred to use the described geometry of the full punch rivet 1 to be combined with other shaft diameters D _a and / or head diameters D _k .

Weiterhin bevorzugt liegt die Nietlänge L des Vollstanzniets 1 in einem Bereich von 4 mm≤L≤9 mm. Je nach Anwendungsfall wird die Nietlänge L an die herzustellende Fügeverbindung bzw. die Stapeldicke der miteinander zu verbindenden Bauteile angepasst.The rivet length is also preferably L the full punch rivet 1 in a range of 4 mm≤L≤9 mm. The rivet length depends on the application L adapted to the joint to be made or the stack thickness of the components to be connected.

Um unterschiedliche Fügeaufgaben realisieren zu können, ist der Vollstanzniet 1 vorzugsweise aus unterschiedlichen Werkstoffen herstellbar. Bevorzugte Nietwerkstoffe sind Stahl, Aluminium oder Kupfer oder verwandte Legierungen. Hier sind auch weitere Werkstoffe bevorzugt, um entsprechende Fügeaufgaben zu realisieren.In order to be able to realize different joining tasks, the full punch rivet is 1 preferably made of different materials. Preferred riveting materials are steel, aluminum or copper or related alloys. Other materials are also preferred here in order to implement corresponding joining tasks.

Wie anhand der Darstellung des bevorzugten ringförmigen Schafthohlraums 50 in den 1 und 3 bis 8 sowie 10 zu erkennen ist, beginnt am radial inneren Rand des Nietfußes 40 ein konvexer Einlaufbereich 52. Der konvexe Einlaufbereich 52 verläuft kreisbogenförmig in Richtung des Nietkopfs 10. In gleicher Weise gehen auch bevorzugt der Dorn 70 und die Ringwulst 60 jeweils kreisbogenförmig konvex in den angrenzenden ringförmigen Schafthohlraum 50 über. Die ist anhand des Verlaufs der Bereiche 52, 72 und 62 erkennbar.As with the illustration of the preferred annular shaft cavity 50 in the 1 and 3rd to 8th and 10 can be seen, begins at the radially inner edge of the rivet foot 40 a convex entry area 52 . The convex entry area 52 runs in a circular arc in the direction of the rivet head 10th . The mandrel also preferably goes in the same way 70 and the ring bead 60 each convex in a circular arc in the adjacent annular shaft cavity 50 over. That is based on the course of the areas 52 , 72 and 62 recognizable.

Der kreisbogenförmige Einlaufbereich 52 hat gemäß einer Ausführungsform vorliegender Erfindung einen Radius R_S . Die radial und bevorzugt senkrecht zur Mittellängsachse L_M verlaufende Fußbreite B_S der Nietfußstirnfläche 42 liegt vorzugsweise im Bereich von 1/30D_a ≤ B_S ≤ 1/5D_a, wobei D_a den oben diskutierten Schaftdurchmesser beschreibt. Vorzugsweise liegt die Fußbreite B_S im Bereich von 1/15D_a ≤ B_S ≤ 1/6D_a.The circular inlet area 52 has a radius according to an embodiment of the present invention R _S . The radial and preferably perpendicular to the central longitudinal axis L _M running foot width B _S the face of the rivet foot 42 is preferably in the range of 1 / 30D _a ≤ B _S ≤ 1 / 5D _a , where D _{a describes} the shaft diameter discussed above. The foot width is preferably B _S in the range of 1 / 15D _a ≤ B _S ≤ 1 / 6D _a .

Eine schematische Darstellung der bevorzugten Variation der Fußbreite B_S zeigt 5. Es wird deutlich, wie die zunehmende Fußbreite B_S eine Verstärkung des Nietfußes 40 zur Folge hat. Es ist ebenfalls erkennbar, dass eine Zunahme der Fußbreite B_S zu einer Verringerung des Aufnahmevolumens des ringförmigen Schafthohlraums 50 führt.A schematic representation of the preferred variation of the foot width B _S shows 5 . It becomes clear how the increasing foot width B _S a reinforcement of the rivet foot 40 has the consequence. It can also be seen that an increase in foot width B _S to reduce the receiving volume of the annular shaft cavity 50 leads.

Die bevorzugte untere Grenze des angegebenen größeren Bereichs für die Nietfußbreite B_S gewährleistet, dass der Nietfuß 40 erst nach einem Durchdringen der Decklage oder eines ersten Bauteils in einem Bauteilstapel aufspreizt. Dadurch ist eine größere Hinterschnittbildung in der Stanznietverbindung gewährleistet, die die Verbindung der Bauteile unterstützt.The preferred lower limit of the specified range for the rivet foot width B _S ensures that the rivet foot 40 spreads only after penetrating the top layer or a first component in a component stack. This ensures a larger undercut in the punch rivet connection, which supports the connection of the components.

Mit zunehmender Fußbreite B_S nimmt die Steifigkeit des Nietfußes 40 zu. Entsprechend wird mit zunehmender Fußbreite B_S die Deformation des Nietfußes 40 bzw. ein Aufspreizen des Nietfußes 40 eingeschränkt bzw. erschwert. In diesem Zusammenhang wurde es als vorteilhaft erkannt, die Fußbreite B_S nicht über die oben angegebene obere Grenze hinaus auszudehnen, um eine noch ausreichende Fußdeformation und ein ausreichend großes Aufnahmevolumen für den Stanzbutzen im ringförmigen Schafthohlraum 50 bereitzustellen.With increasing foot width B _S takes the rigidity of the rivet foot 40 to. Correspondingly, the foot width increases B _S the deformation of the rivet foot 40 or spreading the rivet foot 40 restricted or difficult. In this context, the width of the foot was recognized as advantageous B _S do not extend beyond the upper limit specified above, in order to still have sufficient foot deformation and a sufficiently large receiving volume for the punching slug in the annular shaft cavity 50 to provide.

Da im Unterschied zu einem klassischen Halbhohlstanzniet der Schafthohlraum 50 ringförmig ausgebildet ist, steht nur ein begrenztes Aufnahmevolumen für einen Stanzbutzen zur Verfügung. Um dieses bevorzugte Aufnahmevolumen nicht übermäßig einzuschränken und die unterstützende Wirkung des Dorns 70 während des Stanzvorgangs zu nutzen, ist es weiterhin bevorzugt, die Fußbreite B_S ≤1/5 D_a vorzusehenIn contrast to a classic semi-hollow punch rivet, the shaft cavity 50 is annular, there is only a limited receiving volume available for a punching slug. In order not to excessively restrict this preferred receiving volume and the supporting effect of the mandrel 70 to use during the punching process, it is further preferred to provide the foot width B _S ≤1 / 5 D _a

Vorzugsweise hat der Einlaufradius R_S eine Größe von 0,05 mm ≤ R_S ≤ 4 mm.The inlet radius is preferably R _S a size of 0.05 mm ≤ R _S ≤ 4 mm.

Der konvexe Einlaufbereich 52 ermöglicht eine fließende Aufweitung des Nietfußes 40 während eines Fügevorgangs. Die fließende Aufweitung des Nietfußes 40 ist bevorzugt auch mit einem fließenden Aufsteigen eines Stanzbutzens in den ringförmigen Schafthohlraum 50 verbunden. Dies ist gerade dann von Vorteil, wenn duktiles Material, wie beispielsweise Aluminium, als Decklage mit einem pressharten Stahl als zweite Lage oder als Mittellage in einem Bauteilstapel und einer darin vorgesehenen Stanznietverbindung kombiniert wird.The convex entry area 52 enables a fluid widening of the rivet foot 40 during a joining process. The fluid expansion of the rivet foot 40 is also preferred with a smooth rise of a punching slug into the annular shaft cavity 50 connected. This is particularly advantageous if ductile material, such as aluminum, is combined as a top layer with a hard steel as a second layer or as a middle layer in a component stack and a punch rivet connection provided therein.

Wird der Einlaufradius R_S zu groß gewählt, weist der Einlaufbereich 52 eine zu geringe Krümmung auf. Entsprechend hat der Einlaufbereich 52 einen annähernd geradlinigen Verlauf, sodass der Effekt des fließenden Aufweitens verlorengeht.Will the inlet radius R _S chosen too large, the inlet area shows 52 too little curvature. The entrance area has accordingly 52 an almost straight course, so that the effect of the flowing expansion is lost.

Wird der Einlaufradius R_S zu klein gewählt, verhindert ein scharfkantiger Einlaufbereich ein fließendes Aufweiten und Einlaufen (siehe oben). Daher ist es erfindungsgemäß bevorzugt, den Einlaufradius R_S in dem Bereich von 0,05 mm<R_S≤4 mm vorzusehen.Will the inlet radius R _S Chosen too small, a sharp-edged infeed area prevents smooth expansion and shrinkage (see above). Therefore, it is preferred according to the invention, the inlet radius R _S to be provided in the range of 0.05 mm <R _S ≤4 mm.

Der konvexe Einlaufbereich 52 geht tangential in den geradlinig verlaufenden Fortsetzungsbereich 54 über. Der Fortsetzungsbereich 54 ist ähnlich einer Mantelfläche eines Kegelstumpfs ausgebildet, die sich bevorzugt stetig an den Einlaufbereich 52 anschließt. Vorzugsweise ist der geradlinig verlaufende Fortsetzungsbereich 54 in einem spitzen Winkel α (siehe 1) in Bezug auf die zylindrische Mantelfläche 32 des Nietschafts 30 bzw. die Mittellängsachse L_M angeordnet, die parallel zueinander verlaufen. Gemäß unterschiedlicher bevorzugter Ausführungsformen vorliegender Erfindung ist der Fortsetzungsbereich 54 in einem Winkel α im Bereich von 5° ≤ α ≤ 60° vorgesehen.The convex entry area 52 goes tangentially into the linear continuation area 54 over. The continuation area 54 is formed similar to an outer surface of a truncated cone, which preferably adjoins the inlet area 52 connects. The linear continuation area is preferably 54 at an acute angle α (see 1 ) in relation to the cylindrical surface 32 of the rivet shaft 30th or the central longitudinal axis L _M arranged, which run parallel to each other. According to different preferred embodiments of the present invention, the continuation area is 54 provided at an angle α in the range of 5 ° ≤ α ≤ 60 °.

Der spitze Winkel α des Fortsetzungsbereichs 54 hat Einfluss auf die Steifigkeit des Nietfußes 40 und die damit verbundene Hinterschnittbildung in einer Fügeverbindung. So verhindert ein Winkel α>60° ein ausreichendes Aufspreizen des Nietfußes 40. Zudem würde der ringförmige Schafthohlraum 50 mit mittigem Dorn 70 durch diesen großen Winkel für eine Stanzbutzenaufnahme zu stark verkleinert werden.The acute angle α of the continuation area 54 affects the rigidity of the rivet foot 40 and the associated undercut formation in a joint connection. An angle α> 60 ° prevents the rivet foot from spreading sufficiently 40 . In addition, the annular shaft cavity would 50 with central mandrel 70 can be reduced too much by this large angle for a punching slug holder.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist der ringförmige Schafthohlraum 50 eine Tiefe t_B auf. Die Tiefe t_B ist definiert als der Abstand zwischen der Nietfußstirnfläche 42 und einem Punkt des ringförmigen Schafthohlraums 50, der dem Nietkopf 10 am nächsten liegt. Dies ist in den 1, 7 und 8 dargestellt. Gerade in den 7 und 8 ist erkennbar, wie eine zunehmende Tiefe t_B des ringförmigen Schafthohlraums 50 das Aufnahmevolumen für einen Stanzbutzen oder allgemein für verdrängtes Bauteilmaterial vergrößert oder entsprechend umgekehrt verkleinert. According to a further preferred embodiment of the present invention, the annular shaft cavity has 50 a depth t _B on. The depth t _B is defined as the distance between the face of the rivet foot 42 and a point of the annular shaft cavity 50 that the rivet head 10th closest. This is in the 1 , 7 and 8th shown. Especially in the 7 and 8th is recognizable as an increasing depth t _B of the annular shaft cavity 50 the receiving volume for a punching slug or generally for displaced component material is increased or correspondingly reduced in reverse.

Vorzugsweise liegt die Tiefe t_B in einem Bereich von 1/10D_a ≤ t_B ≤ 1/4D_a. Gemäß einer weiter bevorzugten Ausgestaltung liegt die Tiefe t_B im Bereich 1/8·D_a ≤ t_B ≤ 2/5·D_a. Für beide bevorzugte Bereiche gilt gemäß einer Ausführungsform vorliegender Erfindung D_a= 5,5 mm. Aufgrund des Einflusses der Tiefe t_B auf das Aufnahmevolumens sollte diese größtmöglich gewählt werden.The depth is preferably t _B in a range of 1 / 10D _a ≤ t _B ≤ 1 / 4D _a . According to a further preferred embodiment, the depth is t _B in the range 1/8 · D _a ≤ t _B ≤ 2/5 · D _a . According to one embodiment of the present invention, D _a = 5.5 mm applies to both preferred ranges. Because of the influence of depth t _B this should be chosen as large as possible based on the recording volume.

Der Vollstanzniet 1 umfasst zudem den bereits oben erwähnten Dorn 70. Dieser ist bevorzugt konzentrisch zur Längsmittelachse L_M angeordnet und besitzt eine Dornlänge L_D. Die Dornlänge L_D wird zwischen dem tiefsten Punkt des ringförmigen Schafthohlraums 50, der dem Nietkopf 10 am nächsten ist, und dem Punkt des Dorns 70 gemessen, der in axialer Richtung am weitesten vom Nietkopf 10 entfernt ist. Die Dornlänge L_D zeigt 8. Beispielgebend verdeutlichen die gestrichelten Linien, wie sich mit zunehmender Dornlänge L_D der ringförmige Schafthohlraum 50 verändert.The full punch rivet 1 also includes the thorn mentioned above 70 . This is preferably concentric to the longitudinal central axis L _M arranged and has a mandrel length L _D. The mandrel length L _D is between the lowest point of the annular shaft cavity 50 that the rivet head 10th is closest, and the point of the thorn 70 measured, the farthest from the rivet head in the axial direction 10th is removed. The mandrel length L _D shows 8th . As an example, the dashed lines illustrate how the annular shaft cavity increases with increasing mandrel length L _D 50 changed.

Gemäß unterschiedlicher bevorzugter Ausführungsformen vorliegender Erfindung weist der Dorn 70 eine Länge auf, sodass der Dorn 70 fluchtend mit den Nietfußstirnflächen 42 angeordnet ist. Dies ist in den 1 und 7 sowie in 8 anhand der mittleren gestrichelten Linie erkennbar. In diesem Fall ist L_D = t_B. Eine mit diesem Stanzniet 1 entsprechend bevorzugte Stanznietverbindung in einem Stapel aus zwei Bauteilen B1 und B2 und einem Stapel aus drei Bauteilen B1, B2, B3 zeigen die 11 und 12.According to different preferred embodiments of the present invention, the mandrel has 70 a length so that the mandrel 70 aligned with the face of the rivet foot 42 is arranged. This is in the 1 and 7 as in 8th recognizable by the middle dashed line. In this case, L _D = t _B. One with this punch rivet 1 Correspondingly preferred punch rivet connection in a stack of two components B1 and B2 and a stack of three components B1 , B2 , B3 show the 11 and 12th .

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorliegender Erfindung ist der Dorn 70' in den ringförmigen Schafthohlraum 50 eingerückt, wie die durchgezogene Linie in 8 zeigt. In diesem Fall ist vorzugsweise die Dornlänge L_D < t_B. Mit eingerücktem Dorn 70' vergrößert sich das Aufnahmevolumen im Schaft 30. Denn zusätzlich zum ringförmigen Schafthohlraum 50 steht auch noch ein Volumen in kopfabgewandter Richtung oberhalb des Dorns 70' zur Verfügung. Entsprechend begünstigt der eingerückte Dorn 70' den Aufstieg des Stanzbutzens in den Schafthohlraum 50. Zudem stützt der Stanzbutzen den Vollstanzniet 1 mit verzögerter Wirkung ab, so dass eine stärkere Aufspreizung des Nietfußes 40 im Vergleich zu einem längeren Dorn 70 möglich ist.According to a further preferred embodiment of the present invention, the mandrel is 70 ' in the annular shaft cavity 50 indented like the solid line in 8th shows. In this case, the mandrel length is L _D <t _B. With indented thorn 70 ' the volume in the shaft increases 30th . Because in addition to the annular shaft cavity 50 there is also a volume in the direction facing away from the head above the mandrel 70 ' to disposal. The indented mandrel favors accordingly 70 ' the rise of the punching slug into the shaft cavity 50 . The punching slug also supports the full punch rivet 1 with a delayed effect, so that a greater spread of the rivet foot 40 compared to a longer mandrel 70 is possible.

Es ist zudem bevorzugt, einen vorauseilenden Dorn 70" vorzusehen, wie in 8 gezeigt. Der vorauseilende Dorn 70" dient bevorzugt der Vorschädigung bzw. der Vorbelastung des zu durchstanzenden Bauteils B1. Auf diese Weise muss vorzugsweise der Nietfuß 40 weniger Stanzarbeit verrichten. Dadurch wird ebenfalls bevorzugt die mechanische Belastung des Nietfußes 40 reduziert.It is also preferred to have a leading mandrel 70 " to be provided as in 8th shown. The leading thorn 70 " preferably serves to pre-damage or preload the component to be punched B1 . In this way, preferably the rivet foot 40 do less punching. As a result, the mechanical load on the rivet foot is also preferred 40 reduced.

Zudem bewirkt bevorzugt das mehrstufige Durchsetzen des ersten Bauteils B 1 mittels vorauseilendem Dorn 70" und Nietfuß 40 eine reduzierte Rissbildung im Schließkopf. Für einen vorauseilenden Dorn 70" gilt vorzugsweise L_D > t_B.In addition, the multi-stage penetration of the first component B 1 by means of a leading mandrel preferably results 70 " and rivet foot 40 reduced cracking in the closing head. For a leading thorn 70 " L _D > t _B preferably applies.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist der Dorn 70 eine bevorzugte Länge L_D im Bereich von 1/50·L≤ L_D ≤L auf.According to a further preferred embodiment of the present invention, the mandrel has 70 a preferred length L _D in the range of 1/50 · L L L _D L L.

Während des Setzvorgangs des Vollstanzniets 1 in die mindestens zwei stapelförmig übereinander angeordneten Bauteile B1, B2 dient der Dorn 70; 70'; 70" der axialen Abstützung des Vollstanzniets 1. During the setting process of the full punch rivet 1 into the at least two stacked components B1 , B2 serves the thorn 70 ; 70 '; 70 " the axial support of the full punch rivet 1 .

Auf diese Weise wird eine Nietdeformation vermieden. Mit zunehmendem Durchmesser des Dorns 70; 70'; 70" steigt die Stützwirkung des Dorns 70; 70'; 70". Gleichzeitig wird dadurch aber auch das Aufnahmevolumen für einen Stanzbutzen reduziert. Somit hat der Dorn 70; 70'; 70" bevorzugt einen Durchmesser im Bereich von 1/5·D_a ≤D_D≤1/3·D_a. Gemäß der oben beschriebenen bevorzugten Form des kopfabgewandten Endes des Schafts 30 geht der konzentrisch zur und rotationssymmetrisch um die Mittellängsachse L_M angeordnete Dorn 70 über ein Kreisbogensegment 76 über in den tiefsten Bereich des ringförmigen Schafthohlraums 50. Der tiefste Bereich des ringförmigen Schafthohlraums 50 bezeichnet den Bereich, der dem Nietkopf 10 am nächsten liegt. Am Mittelpunkt des Kreisbogensegments, welches im Fußbereich des Dorns 70 angeordnet ist, wird bevorzugt der Dorndurchmesser D_D gemessen.In this way rivet deformation is avoided. With increasing diameter of the mandrel 70 ; 70 '; 70 " the support effect of the mandrel increases 70 ; 70 '; 70 " . At the same time, however, this also reduces the holding volume for a punching slug. So the thorn 70 ; 70 '; 70 " preferably a diameter in the range of 1/5 · D _a ≤D _D ≤1 / 3 · D _a . According to the preferred shape of the end of the shaft facing away from the head described above 30th it goes concentrically to and rotationally symmetrically around the central longitudinal axis L _M arranged mandrel 70 over an arc segment 76 over into the deepest area of the annular shaft cavity 50 . The deepest area of the annular shaft cavity 50 denotes the area of the rivet head 10th closest. At the center of the circular arc segment, which is in the foot area of the mandrel 70 arranged, the mandrel diameter D _D is preferably measured.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorliegender Erfindung weist der Dorn 70 einen Dornwinkel β im Bereich von 10° ≤ β ≤ 120° auf (siehe 1). Sollte der Dornwinkel β die bevorzugte untere Grenze unterschreiten, ist die Stabilität des Dorns 70 zu gering. Entsprechend kann es zur Deformation des Dorns 70 oder zur mangelnden Lastabtragung während eines Fügevorgangs kommen. Bei zu großem Dornwinkel β ist die Wirkung des Dorns 70 reduziert und beeinflusst nicht mehr positiv den Fügevorgang.According to a further preferred embodiment of the present invention, the mandrel has 70 a mandrel angle β in the range of 10 ° ≤ β ≤ 120 ° (see 1 ). If the mandrel angle β falls below the preferred lower limit, the stability of the mandrel is 70 too low. Accordingly, the mandrel can deform 70 or a lack of load transfer during a joining process. If the mandrel angle is too large, the effect of the mandrel is 70 reduces and no longer positively influences the joining process.

Im Hinblick auf die Querschnittsgestalt des Dorns 70 gemäß 1 ist es ebenfalls bevorzugt, wenn der Dorn 70 ähnlich wie der Einlaufbereich 52 eine konvexe kreisbogenförmige Gestalt aufweist. Entsprechend wird der Dornradius R_D ähnlich oder gleich dem Einlaufradius R_S gewählt. With regard to the cross-sectional shape of the mandrel 70 according to 1 it is also preferred if the mandrel 70 similar to the lead-in area 52 has a convex arcuate shape. The mandrel radius is correspondingly R _D similar or equal to the inlet radius R _S chosen.

13 zeigt ein Flussdiagramm eines Verbindungsverfahrens von mindestens zwei Bauteilen B1, B2 mithilfe des oben beschriebenen Vollstanzniets 1. In einem ersten Schritt S1 werden die mindestens zwei Bauteile B1, B2 übereinander in einer stapelförmigen Anordnung auf einer Matrize oder einem Amboss angeordnet. In einem darauf folgenden zweiten Schritt erfolgt ein Setzen des Vollstanzniets 1 in den Bauteilstapel, um die Bauteile B1, B2 miteinander zu verbinden. 13 shows a flowchart of a connection method of at least two components B1 , B2 using the full punch rivet described above 1 . In a first step S1 the at least two components B1 , B2 arranged one above the other in a stacked arrangement on a die or anvil. In a subsequent second step, the full punch rivet is set 1 in the component stack to the components B1 , B2 connect with each other.

Entsprechend liegt eine Stanznietverbindung in den mindestens zwei Bauteilen B1, B2 oder mit drei Bauteilen B1, B2, B3 vor, die in einer stapelförmigen Anordnung über den oben beschriebenen Vollstanzniet 1 miteinander verbunden sind (siehe beispielgebend 9, 11, 12).Correspondingly, a punch rivet connection lies in the at least two components B1 , B2 or with three components B1 , B2 , B3 before, in a stacked arrangement over the full punch rivet described above 1 are interconnected (see example 9 , 11 , 12th ).

BezugszeichenlisteReference list

11: VollstanznietFull punch rivet
1010th: NietkopfRivet head
3030th: NietschaftRiveting
3232: zylindrische Mantelflächecylindrical surface
4040: NietfußRivet foot
4242: NietfußstirnflächeRivet foot face
5050: SchafthohlraumShaft cavity
5252: konvexer Einlaufbereichconvex inlet area
5454: FortsetzungsbereichContinuation area
7070: Dornmandrel
7272: Öffnungopening
7676: kreisbogenförmiger Übergang zum tiefsten Punkt des Schafthohlraums 50 Arc-shaped transition to the lowest point of the shaft cavity 50
LL: Gesamtlängeoverall length
L_M L _M: LängsachseLongitudinal axis
B1, B2, B3B1, B2, B3: BauteileComponents

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102009050342 B4 [0003]
DE 102013020504 A1 [0004]
EP 2024651 B2 [0004]
EP 0833063 B1 [0005]
EP 1229254 B1 [0006]
DE 102005020416 B4 [0007]

Claims

A full punch rivet (1) with which a connection between at least two stacked components can be produced, which has the following features: a. a rivet head (10) with a rivet shaft (30) extending therefrom along a central longitudinal axis L _M , b. at one end of the rivet shaft (30) facing away from the rivet head (10) there is an annular rivet foot (40) with a rivet foot end face (42) and c. radially inside the rivet foot (40) and starting at the rivet foot end face (42) and symmetrically about the central longitudinal axis L _M , at least one ring-shaped shaft cavity (50) extends into the rivet shaft (30).

The full punch rivet (1) according to Claim 1 , which has a shaft diameter D _a of D _a ≤ 5.6 mm, preferably D _a = 5.5 mm.

The full punch rivet (1) according to Claim 1 or 2nd , in which the annular shaft cavity (50) has a depth t _B measured between the rivet foot end face (42) and a deepest point of the annular shaft cavity (50) in the range of 1/10 · D _a ≤t _B ≤1 / 4 · D _a , in particular of 1/8 · D _a ≤t _B ≤2 / 5 · D _a .

The full punch rivet (1) according to one of the preceding claims, which has only an annular shaft cavity (50) within the rivet foot (40) with a mandrel (70) which is central with respect to the shaft cavity.

The full punch rivet (1) according to Claim 4 , in which the mandrel (70) protrudes beyond the rivet foot (40) or is flush with it or is arranged indented into the annular shaft cavity (50) due to a length parallel to the longitudinal center axis L _M in the direction facing away from the rivet head.

The full punch rivet (1) according to Claim 4 or 5 in combination with Claim 3 , in which the mandrel (70) has a mandrel length L _D related to a deepest point of the annular shaft cavity (50) in the range of 1150 L≤L _D ≤L.

The full punch rivet (1) according to one of the preceding Claims 4 to 6 , in which the mandrel (70) has a mandrel diameter D _D in the range of 1/5 · D _a ≤D _D ≤1 / 3 · D _a .

The full punch rivet (1) according to one of the preceding claims, in which, on a radial inside of the rivet foot end face (42), this merges into an arcuate convex inlet area (52) into the annular shaft cavity (50).

The full punch rivet (1) according to Claim 8 , in which the inlet region (572) merges tangentially into a straight-line continuation region (54) which is arranged at an acute angle α with respect to the central longitudinal axis L _M.

The full punch rivet (1) according to Claim 9 , in which the continuation area (54) is arranged at an acute angle α in the range of 0 ° <α≤60 °.

The full punch rivet (1) according to one of the preceding claims in combination with Claim 4 , the mandrel (70) of which has a central through opening (72) to the rivet head (10) running parallel to the longitudinal center line L _{M of} the rivet shank (30) or a blind bore in order to form a hollow rivet.

A punch rivet connection comprising at least two stacked components arranged one above the other, which are connected to one another via the full punch rivet (1) according to one of the preceding claims.

A method for connecting at least two components B1, B2 using a full punch rivet (1), which has the following steps: a. Arranging the at least two components one above the other in a stacked arrangement on a die or an anvil (step S1), b. Setting the full punch rivet (1) according to one of the preceding Claims 1 - 11 into the at least two components (step S2).