DE102022004764A1 - Punch rivet element, component arrangement with such a punch rivet element and motor vehicle with such a component arrangement - Google Patents

Punch rivet element, component arrangement with such a punch rivet element and motor vehicle with such a component arrangement Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stanznietelement (1) mit einem Nietkopf (3) und einem Nietschaft (5), wobei- der Nietschaft (5) einen ersten Bereich (7.1) und einen zweiten Bereich (7.2) aufweist, wobei- der erste Bereich (7.1) in einer Längsrichtung (9) des Stanznietelements (1) zwischen dem Nietkopf (3) und dem zweiten Bereich (7.2) angeordnet ist, wobei- ein erster Querschnitt des ersten Bereichs (7.1) kleiner ist als ein zweiter Querschnitt des zweiten Bereichs (7.2), wobei- der erste Bereich (7.1) zumindest einen ersten zylindrischen Abschnitt (15.1) aufweist, wobei- der zweite Bereich (7.2) zumindest einen zweiten zylindrischen Abschnitt (15.2) aufweist, wobei- der erste Bereich (7.1) eine in der Längsrichtung (9) gemessene erste Länge (11.1) aufweist, wobei- der zweite Bereich (7.2) eine in der Längsrichtung (9) gemessene zweite Länge (11.2) aufweist, wobei- die zweite Länge (11.2) mindestens so groß ist wie die erste Länge (11.1).The invention relates to a punch rivet element (1) with a rivet head (3) and a rivet shank (5), the rivet shank (5) having a first region (7.1) and a second region (7.2), wherein the first region (7.1 ) is arranged in a longitudinal direction (9) of the punch rivet element (1) between the rivet head (3) and the second region (7.2), wherein a first cross section of the first region (7.1) is smaller than a second cross section of the second region (7.2 ), wherein- the first region (7.1) has at least a first cylindrical section (15.1), wherein- the second region (7.2) has at least a second cylindrical section (15.2), wherein- the first region (7.1) has one in the longitudinal direction (9) has a measured first length (11.1), wherein - the second region (7.2) has a second length (11.2) measured in the longitudinal direction (9), wherein - the second length (11.2) is at least as large as the first length (11.1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Stanznietelement, eine Bauteilanordnung mit einem solchen Stanznietelement und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Bauteilanordnung.The invention relates to a punch rivet element, a component arrangement with such a punch rivet element and a motor vehicle with such a component arrangement.

Es ist bekannt, dass zum Fügen einer Mehrzahl von verschiedenen Bauteilen miteinander Nietelemente, insbesondere Stanznietelemente, insbesondere Halbhohlstanzniete und/oder Vollstanzniete, verwendet werden. Bekannte Nietelemente weisen einen Nietkopf und einen Nietschaft auf, wobei ein Durchmesser des Nietschaftes konstant ist oder sich mit zunehmendem Abstand von dem Nietkopf reduziert. Weiterhin ist bekannt, dass die zu fügenden Bauteile aufgrund verschiedener Werkstoffe verschiedene Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Daraus folgt, dass sich eine Bauteilanordnung, welche aus einer Mehrzahl an verschiedenen Bauteilen hergestellt und mittels Nietelementen verbunden wird, bei einer Wärmebehandlung entweder verformt oder sich im Inneren der Bauteilanordnung Spannungen aufbauen. Sowohl Verformungen als auch Spannungen innerhalb der Bauteilanordnung sind für die Bauteilanordnung nachteilig.It is known that rivet elements, in particular punch rivet elements, in particular semi-hollow punch rivets and/or solid punch rivets, are used to join a plurality of different components together. Known rivet elements have a rivet head and a rivet shank, with a diameter of the rivet shank being constant or reducing as the distance from the rivet head increases. Furthermore, it is known that the components to be joined have different coefficients of thermal expansion due to different materials. It follows that a component arrangement, which is made from a plurality of different components and connected by means of rivet elements, either deforms during heat treatment or tensions build up inside the component arrangement. Both deformations and stresses within the component arrangement are disadvantageous for the component arrangement.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Stanznietelement, eine Bauteilanordnung mit einem solchen Stanznietelement und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Bauteilanordnung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest teilweise behoben, vorzugsweise vermieden sind.The invention is therefore based on the object of creating a punch rivet element, a component arrangement with such a punch rivet element and a motor vehicle with such a component arrangement, the disadvantages mentioned being at least partially eliminated, preferably avoided.

Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Stanznietelement mit einem Nietkopf und einem Nietschaft geschaffen wird. Der Nietschaft weist einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich auf, wobei der erste Bereich in einer Längsrichtung des Stanznietelements zwischen dem Nietkopf und dem zweiten Bereich angeordnet ist. Ein erster Querschnitt des ersten Bereichs ist kleiner als ein zweiter Querschnitt des zweiten Bereichs. Weiterhin weist der erste Bereich zumindest einen ersten zylindrischen Abschnitt auf. Zusätzlich weist der zweite Bereich zumindest einen zweiten zylindrischen Abschnitt auf. Der erste Bereich weist eine in der Längsrichtung gemessene erste Länge auf und der zweite Bereich weist eine in der Längsrichtung gemessene zweite Länge auf. Darüber hinaus ist die zweite Länge mindestens so groß wie die erste Länge. Vorteilhafterweise bestimmt der zweite Querschnitt eine Ausdehnung, insbesondere orthogonal zu der Längsrichtung des Stanznietelements, einer Ausnehmung, die beim Einbringen des Stanznietelements in eine Bauteilanordnung entsteht. Dadurch, dass der erste Querschnitt kleiner ist als der zweite Querschnitt, liegt, nach dem Einbringen des Stanznietelements in eine Bauteilanordnung, die Bauteilanordnung nicht an dem ersten Bereich des Nietschafts an. Damit ist vorteilhafterweise gewährleistet, dass sich die Bauteilanordnung in dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich bei einer Wärmebehandlung unterschiedlich stark ausdehnen kann. Weiterhin ist es aufgrund der zweiten Länge, die mindestens so groß ist wie die erste Länge, vorteilhafterweise möglich die Bauteilanordnung sicher zu verbinden.The task is solved by creating a self-piercing rivet element with a rivet head and a rivet shank. The rivet shank has a first region and a second region, the first region being arranged in a longitudinal direction of the punch rivet element between the rivet head and the second region. A first cross section of the first area is smaller than a second cross section of the second area. Furthermore, the first region has at least a first cylindrical section. In addition, the second region has at least a second cylindrical section. The first region has a first length measured in the longitudinal direction and the second region has a second length measured in the longitudinal direction. In addition, the second length is at least as large as the first length. Advantageously, the second cross section determines an extent, in particular orthogonal to the longitudinal direction of the punch rivet element, of a recess that is created when the punch rivet element is inserted into a component arrangement. Because the first cross section is smaller than the second cross section, after the punch rivet element has been introduced into a component arrangement, the component arrangement does not rest on the first region of the rivet shank. This advantageously ensures that the component arrangement in the first area and the second area can expand to different extents during heat treatment. Furthermore, due to the second length, which is at least as long as the first length, it is advantageously possible to securely connect the component arrangement.

Insbesondere besteht das Stanznietelement aus dem Nietkopf und dem Nietschaft.In particular, the punch rivet element consists of the rivet head and the rivet shaft.

Insbesondere besteht der Nietschaft aus dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich. Alternativ weist der Nietschaft einen dritten Bereich, insbesondere eine Mehrzahl an dritten Bereichen auf.In particular, the rivet shank consists of the first area and the second area. Alternatively, the rivet shank has a third region, in particular a plurality of third regions.

Insbesondere weist der erste Bereich und/oder der zweite Bereich einen konischen Abschnitt auf, welcher den ersten zylindrischen Abschnitt und den zweiten zylindrischen Abschnitt stetig miteinander verbindet. Alternativ weist der Nietschaft zwischen den ersten zylindrischen Abschnitt und dem zweiten zylindrischen Abschnitt einen Absatz auf.In particular, the first region and/or the second region has a conical section which continuously connects the first cylindrical section and the second cylindrical section to one another. Alternatively, the rivet shank has a shoulder between the first cylindrical section and the second cylindrical section.

Insbesondere sind der erste Querschnitt und der zweite Querschnitt orthogonal zu der Längsrichtung.In particular, the first cross section and the second cross section are orthogonal to the longitudinal direction.

Insbesondere ist der erste Querschnitt ein Flächeninhalt einer ersten Querschnittsfläche des Nietschafts in dem ersten Bereich. Weiterhin ist insbesondere der zweite Querschnitt ein Flächeninhalt einer zweiten Querschnittsfläche des Nietschafts in dem zweiten Bereich. Alternativ ist der erste Querschnitt insbesondere ein maximaler Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten der ersten Querschnittsfläche, insbesondere ein erster Durchmesser eines Umkreises der ersten Querschnittsfläche. Weiterhin ist alternativ der zweite Querschnitt insbesondere ein maximaler Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten der zweiten Querschnittsfläche, insbesondere ein zweiter Durchmesser eines Umkreises der zweiten Querschnittsfläche.In particular, the first cross section is an area of a first cross-sectional area of the rivet shank in the first region. Furthermore, in particular the second cross section is an area of a second cross sectional area of the rivet shank in the second region. Alternatively, the first cross section is in particular a maximum distance between any two points of the first cross sectional area, in particular a first diameter of a circumference of the first cross sectional area. Furthermore, alternatively, the second cross section is in particular a maximum distance between any two points of the second cross sectional area, in particular a second diameter of a circumference of the second cross sectional area.

Insbesondere ist der Nietkopf ein Senkkopf. Alternativ ist der Nietkopf ein Flachkopf.In particular, the rivet head is a countersunk head. Alternatively, the rivet head is a flat head.

Insbesondere weist der zweite Bereich an einem dem ersten Bereich gegenüberliegenden Ende eine Nietschneide auf. Vorzugsweise ist die Nietschneide ausgebildet, um die Ausnehmung in die Bauteilanordnung zu schneiden und/oder zu stanzen.In particular, the second region has a rivet cutting edge at an end opposite the first region. Preferably, the rivet cutting edge is designed to cut and/or punch the recess into the component arrangement.

In einer Ausgestaltung besteht der erste Bereich aus dem ersten zylindrischen Abschnitt. Alternativ oder zusätzlich besteht der zweite Bereich aus dem zweiten zylindrischen Abschnitt.In one embodiment, the first region consists of the first cylindrical section. Alternatively or additionally, the second region consists of the second cylindrical section.

Insbesondere ist die zweite Länge größer als die erste Länge.In particular, the second length is greater than the first length.

In einer Ausgestaltung ist die erste Länge größer als 0 mm, insbesondere beträgt die erste Länge mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 2 mm, vorzugsweise mindestens 3 mm, vorzugsweise mindestens 4 mm, vorzugsweise mindestens 5 mm, vorzugsweise mindestens 6 mm, vorzugsweise mindestens 7 mm, vorzugsweise mindestens 8 mm, vorzugsweise mindestens 9 mm, vorzugsweise mindestens 10 mm. Zusätzlich beträgt die erste Länge insbesondere höchstens 15 mm, vorzugsweise höchstens 14 mm, vorzugsweise höchstens 13 mm, vorzugsweise höchstens 12 mm, vorzugsweise höchstens 12 mm, vorzugsweise höchstens 11 mm, vorzugsweise höchstens 10 mm, vorzugsweise höchstens 9 mm, vorzugsweise höchstens 8 mm, vorzugsweise höchstens 7 mm, vorzugsweise höchstens 6 mm, vorzugsweise höchstens 5 mm. Alternativ oder zusätzlich ist die zweite Länge größer als 0 mm, insbesondere beträgt die zweite Länge mindestens 1 mm, vorzugsweise mindestens 2 mm, vorzugsweise mindestens 3 mm, vorzugsweise mindestens 4 mm, vorzugsweise mindestens 5 mm, vorzugsweise mindestens 6 mm, vorzugsweise mindestens 7 mm, vorzugsweise mindestens 8 mm, vorzugsweise mindestens 9 mm, vorzugsweise mindestens 10 mm. Zusätzlich beträgt die zweite Länge insbesondere höchstens 15 mm, vorzugsweise höchstens 14 mm, vorzugsweise höchstens 13 mm, vorzugsweise höchstens 12 mm, vorzugsweise höchstens 12 mm, vorzugsweise höchstens 11 mm, vorzugsweise höchstens 10 mm, vorzugsweise höchstens 9 mm, vorzugsweise höchstens 8 mm, vorzugsweise höchstens 7 mm, vorzugsweise höchstens 6 mm, vorzugsweise höchstens 5 mm.In one embodiment, the first length is greater than 0 mm, in particular the first length is at least 1 mm, preferably at least 2 mm, preferably at least 3 mm, preferably at least 4 mm, preferably at least 5 mm, preferably at least 6 mm, preferably at least 7 mm , preferably at least 8 mm, preferably at least 9 mm, preferably at least 10 mm. In addition, the first length is in particular at most 15 mm, preferably at most 14 mm, preferably at most 13 mm, preferably at most 12 mm, preferably at most 12 mm, preferably at most 11 mm, preferably at most 10 mm, preferably at most 9 mm, preferably at most 8 mm, preferably at most 7 mm, preferably at most 6 mm, preferably at most 5 mm. Alternatively or additionally, the second length is greater than 0 mm, in particular the second length is at least 1 mm, preferably at least 2 mm, preferably at least 3 mm, preferably at least 4 mm, preferably at least 5 mm, preferably at least 6 mm, preferably at least 7 mm , preferably at least 8 mm, preferably at least 9 mm, preferably at least 10 mm. In addition, the second length is in particular at most 15 mm, preferably at most 14 mm, preferably at most 13 mm, preferably at most 12 mm, preferably at most 12 mm, preferably at most 11 mm, preferably at most 10 mm, preferably at most 9 mm, preferably at most 8 mm, preferably at most 7 mm, preferably at most 6 mm, preferably at most 5 mm.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Nietkopfquerschnitt des Nietkopfs größer ist als der zweite Querschnitt. Vorteilhafterweise bildet damit der Nietkopf einen Formschluss in der Längsrichtung mit der Bauteilanordnung, in welche das Stanznietelement eingebracht wird. Damit wird vorteilhafterweise eine sichere Verbindung der Bauteilanordnung gewährleistet und es wird verhindert, dass sich ein Bauteil der Bauteilanordnung lösen kann.According to a further development of the invention it is provided that a rivet head cross section of the rivet head is larger than the second cross section. The rivet head advantageously forms a positive connection in the longitudinal direction with the component arrangement into which the punch rivet element is inserted. This advantageously ensures a secure connection of the component arrangement and prevents a component of the component arrangement from becoming detached.

Insbesondere ist der Nietkopfquerschnitt orthogonal zu der Längsrichtung.In particular, the rivet head cross section is orthogonal to the longitudinal direction.

Insbesondere ist der Nietkopfquerschnitt ein Flächeninhalt einer dritten Querschnittsfläche des Nietkopfs. Alternativ ist der Nietkopfquerschnitt insbesondere ein maximaler Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten der dritten Querschnittsfläche, insbesondere ein dritter Durchmesser eines Umkreises der dritten Querschnittsfläche.In particular, the rivet head cross section is an area of a third cross-sectional area of the rivet head. Alternatively, the rivet head cross section is in particular a maximum distance between any two points of the third cross-sectional area, in particular a third diameter of a circumference of the third cross-sectional area.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste zylindrische Abschnitt des ersten Bereichs die erste Länge aufweist. Alternativ oder zusätzlich weist der zweite zylindrische Abschnitt des zweiten Bereichs die zweite Länge auf.According to a further development of the invention it is provided that the first cylindrical section of the first region has the first length. Alternatively or additionally, the second cylindrical section of the second region has the second length.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Länge und die zweite Länge ein vorbestimmtes Längen-Verhältnis zueinander aufweisen.According to a further development of the invention it is provided that the first length and the second length have a predetermined length ratio to one another.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Querschnitt und der zweite Querschnitt ein vorbestimmtes Querschnitts-Verhältnis zueinander aufweisen.According to a further development of the invention it is provided that the first cross section and the second cross section have a predetermined cross sectional relationship to one another.

Insbesondere ist der zweite Durchmesser um mindestens 0,1 mm, insbesondere mindestens 0,2 mm, insbesondere mindestens 0,3 mm, insbesondere mindestens 0,4 mm, insbesondere mindestens 0,5 mm, insbesondere mindestens 0,6 mm, insbesondere mindestens 0,7 mm, insbesondere mindestens 0,8 mm, insbesondere mindestens 0,9 mm, insbesondere mindestens 1 mm, insbesondere mindestens 1,2 mm, insbesondere mindestens 1,4 mm, insbesondere mindestens 1,6 mm, insbesondere mindestens 1,8 mm, insbesondere mindestens 2 mm, insbesondere mindestens 2,2 mm, insbesondere mindestens 2,4 mm, insbesondere mindestens 2,6 mm, insbesondere mindestens 2,8 mm, insbesondere mindestens 3 mm, größer als der erste Durchmesser.In particular, the second diameter is at least 0.1 mm, in particular at least 0.2 mm, in particular at least 0.3 mm, in particular at least 0.4 mm, in particular at least 0.5 mm, in particular at least 0.6 mm, in particular at least 0 .7 mm, in particular at least 0.8 mm, in particular at least 0.9 mm, in particular at least 1 mm, in particular at least 1.2 mm, in particular at least 1.4 mm, in particular at least 1.6 mm, in particular at least 1.8 mm , in particular at least 2 mm, in particular at least 2.2 mm, in particular at least 2.4 mm, in particular at least 2.6 mm, in particular at least 2.8 mm, in particular at least 3 mm, larger than the first diameter.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Stanznietelement als Hohlstanzniet ausgebildet ist. Alternativ ist das Stanznietelement als Halbhohlstanzniet ausgebildet. Alternativ ist das Stanznietelement als Vollstanzniet ausgebildet.According to a further development of the invention it is provided that the punch rivet element is designed as a hollow punch rivet. Alternatively, the punch rivet element is designed as a semi-hollow punch rivet. Alternatively, the punch rivet element is designed as a solid punch rivet.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Bauteilanordnung mit einem ersten Bauteil, einem zweiten Bauteil und mindestens einem erfindungsgemäßen Stanznietelement oder mindestens einem Stanznietelement nach einer oder mehreren der zuvor erläuterten Ausführungsformen geschaffen wird. Dabei sind das erste Bauteil und das zweite Bauteil in einem Stanzbereich überlappend angeordnet. Weiterhin weist das erste Bauteil in dem Stanzbereich in einer Stanzrichtung eine erste Dicke auf. Das mindestens eine Stanznietelement durchdringt in der Stanzrichtung in dem Stanzbereich das erste Bauteil komplett. Zusätzlich dringt das mindestens eine Stanznietelement in der Stanzrichtung in dem Stanzbereich in das zweite Bauteil zumindest teilweise ein. Weiterhin ist der Nietkopf des mindestens einen Stanznietelements in dem Stanzbereich an einer dem zweiten Bauteil abgewandten Oberfläche des ersten Bauteils angeordnet, insbesondere liegt der Nietkopf an der Oberfläche an. Der erste Bereich des mindestens einen Stanznietelements weist in der Längsrichtung des mindestens einen Stanznietelements die erste Länge auf, wobei die erste Länge mindestens so groß ist wie die erste Dicke. In Zusammenhang mit der Bauteilanordnung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Stanznietelement erläutert wurden.The object is also achieved by creating a component arrangement with a first component, a second component and at least one punch rivet element according to the invention or at least one punch rivet element according to one or more of the previously explained embodiments. The first component and the second component are arranged to overlap in a punching area. Furthermore, the first component in the punching area has a first thickness in a punching direction. The at least one punch rivet element completely penetrates the first component in the punching direction in the punching area. In addition, the at least one punch rivet element penetrates at least partially into the second component in the punching direction in the punching area. Furthermore, the rivet head is at least a punch rivet element is arranged in the punching area on a surface of the first component facing away from the second component, in particular the rivet head rests on the surface. The first region of the at least one punch rivet element has the first length in the longitudinal direction of the at least one punch rivet element, the first length being at least as large as the first thickness. In connection with the component arrangement, there are in particular the advantages that have already been explained in connection with the punch rivet element.

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Bauteilanordnung vorteilhafterweise geringere Wärmespannungen auf als eine ansonsten gleiche Bauteilanordnung mit einem bekannten Stanznietelement. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Bauteilanordnung vorteilhafterweise einen geringeren insbesondere thermischen Verzug auf als eine ansonsten gleiche Bauteilanordnung mit einem bekannten Stanznietelement. Vorteilhafterweise werden Folgekosten, die notwendig sind, um den insbesondere thermischen Verzug zu beheben, insbesondere eine Nacharbeit der Bauteilanordnung, verringert, insbesondere vermieden.Furthermore, the component arrangement according to the invention advantageously has lower thermal stresses than an otherwise identical component arrangement with a known punch rivet element. Furthermore, the component arrangement according to the invention advantageously has a lower, in particular thermal, distortion than an otherwise identical component arrangement with a known punch rivet element. Advantageously, follow-up costs that are necessary to remedy the thermal distortion in particular, in particular reworking of the component arrangement, are reduced and in particular avoided.

Insbesondere ist die Längsrichtung des mindestens einen Stanznietelements zumindest nahezu parallel, besonders bevorzugt parallel, zu der Stanzrichtung.In particular, the longitudinal direction of the at least one punch rivet element is at least almost parallel, particularly preferably parallel, to the punching direction.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist das zweite Bauteil in dem Stanzbereich in der Stanzrichtung eine zweite Dicke auf. Der zweite Bereich des mindestens einen Stanznietelements weist in der Längsrichtung des mindestens einen Stanznietelements die zweite Länge auf, wobei die zweite Länge kleiner ist als die zweite Dicke. Alternativ ist die zweite Länge mindestens so groß wie die zweite Dicke.According to a further development of the invention, the second component has a second thickness in the punching area in the punching direction. The second region of the at least one punch rivet element has the second length in the longitudinal direction of the at least one punch rivet element, the second length being smaller than the second thickness. Alternatively, the second length is at least as large as the second thickness.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Bauteil einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten und das zweite Bauteil einen insbesondere von dem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten verschiedenen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizient aufweist. Dabei ist der erste Wärmeausdehnungskoeffizient größer als der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient. Vorteilhafterweise kann eine thermische Verschiebung des ersten Bauteils im Bereich des mindestens einen Stanznietelements auf Grund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten als eine Funktion der Bauteilanordnung gezielt eingeplant werden.According to a further development of the invention, it is provided that the first component has a first coefficient of thermal expansion and the second component has a second coefficient of thermal expansion that is different in particular from the first coefficient of thermal expansion. The first coefficient of thermal expansion is greater than the second coefficient of thermal expansion. Advantageously, a thermal displacement of the first component in the area of the at least one punch rivet element can be specifically planned as a function of the component arrangement due to the different thermal expansion coefficients.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Bauteilanordnung oder einer Bauteilanordnung nach einer oder mehreren der zuvor erläuterten Ausführungsformen geschaffen wird. In Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Stanznietelement und der Bauteilanordnung erläutert wurden.The object is also achieved by creating a motor vehicle with a component arrangement according to the invention or a component arrangement according to one or more of the previously explained embodiments. In connection with the motor vehicle, there are in particular the advantages that have already been explained in connection with the punch rivet element and the component arrangement.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines ersten und eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Stanznietelements, und
  • 2 eine schematische Darstellung eines ersten und eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Bauteilanordnung.
Show:
  • 1 a schematic representation of a first and a second embodiment of a punch rivet element, and
  • 2 a schematic representation of a first and a second embodiment of a component arrangement.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels - 1 a) - und eines zweiten Ausführungsbeispiels - 1 b) - eines Stanznietelements 1. 1 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment - 1a) - and a second exemplary embodiment - 1b) - a punch rivet element 1.

Das Stanznietelement 1 weist einen Nietkopf 3 und einen Nietschaft 5 auf. Vorzugsweise besteht das Stanznietelement 1 aus dem Nietkopf 3 und dem Nietschaft 5. Der Nietschaft 5 weist einen ersten Bereich 7.1 und einen zweiten Bereich 7.2 auf, wobei der erste Bereich 7.1 in einer Längsrichtung 9 des Stanznietelements 1 zwischen dem Nietkopf 3 und dem zweiten Bereich 7.2 angeordnet ist. Der erste Bereich 7.1 weist eine in der Längsrichtung 9 gemessene erste Länge 11.1 auf und der zweite Bereich 7.2 weist eine in der Längsrichtung 9 gemessene zweite Länge 11.2 auf. Darüber hinaus ist die zweite Länge 11.2 mindestens so groß wie die erste Länge 11.1. Insbesondere ist die zweite Länge 11.2 größer als die erste Länge 11.1.The punch rivet element 1 has a rivet head 3 and a rivet shank 5. The punch rivet element 1 preferably consists of the rivet head 3 and the rivet shank 5. The rivet shank 5 has a first region 7.1 and a second region 7.2, the first region 7.1 being in a longitudinal direction 9 of the punch rivet element 1 between the rivet head 3 and the second region 7.2 is arranged. The first region 7.1 has a first length 11.1 measured in the longitudinal direction 9 and the second region 7.2 has a second length 11.2 measured in the longitudinal direction 9. In addition, the second length 11.2 is at least as large as the first length 11.1. In particular, the second length 11.2 is greater than the first length 11.1.

Vorzugsweise weisen die erste Länge (11.1) und die zweite Länge (11.2) ein vorbestimmtes Längen-Verhältnis zueinander auf.Preferably, the first length (11.1) and the second length (11.2) have a predetermined length ratio to one another.

Ein erster Querschnitt des ersten Bereichs 7.1 ist kleiner als ein zweiter Querschnitt des zweiten Bereichs 7.2. Insbesondere wird der erste Querschnitt und der zweite Querschnitt orthogonal zu der Längsrichtung 9 gemessen. Vorzugsweise ist der erste Querschnitt ein Flächeninhalt einer ersten Querschnittsfläche des Nietschafts in dem ersten Bereich 7.1. Zusätzlich ist vorzugsweise der zweite Querschnitt ein Flächeninhalt einer zweiten Querschnittsfläche des Nietschafts in dem zweiten Bereich 7.2. Alternativ ist der erste Querschnitt insbesondere ein maximaler Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten der ersten Querschnittsfläche, insbesondere ein erster Durchmesser 13.1 eines Umkreises der ersten Querschnittsfläche. Weiterhin ist alternativ der zweite Querschnitt insbesondere ein maximaler Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten der zweiten Querschnittsfläche, insbesondere ein zweiter Durchmesser 13.2 eines Umkreises der zweiten Querschnittsfläche.A first cross section of the first area 7.1 is smaller than a second cross section of the second area 7.2. In particular, the first cross section and the second cross section are measured orthogonally to the longitudinal direction 9. Preferably, the first cross section is an area of a first cross-sectional area of the rivet shank in the first region 7.1. In addition, the second cross section is preferably an area of a second cross-sectional area of the rivet shank in the second region 7.2. Alternatively, the first cross section is in particular a maximum distance between any two points of the first cross sectional area, in particular a first diameter 13.1 of a circumference of the first cross sectional area. Furthermore, as an alternative, the second cross section is in particular a maximum distance between any two points th of the second cross-sectional area, in particular a second diameter 13.2 of a circumference of the second cross-sectional area.

Vorzugsweise weisen der erste Querschnitt und der zweite Querschnitt ein vorbestimmtes Querschnitts-Verhältnis zueinander auf.Preferably, the first cross section and the second cross section have a predetermined cross sectional relationship to one another.

Weiterhin weist der erste Bereich 7.1 zumindest einen ersten zylindrischen Abschnitt 15.1 auf. Zusätzlich weist der zweite Bereich 7.2 zumindest einen zweiten zylindrischen Abschnitt 15.2 auf. Vorzugsweise besteht der erste Bereich 7.1 aus dem ersten zylindrischen Abschnitt 15.1.Furthermore, the first region 7.1 has at least a first cylindrical section 15.1. In addition, the second region 7.2 has at least a second cylindrical section 15.2. The first region 7.1 preferably consists of the first cylindrical section 15.1.

Vorzugsweise weist der erste zylindrische Abschnitt 15.1 des ersten Bereichs 7.1 die erste Länge 11.1 auf.Preferably, the first cylindrical section 15.1 of the first region 7.1 has the first length 11.1.

Vorzugsweise besteht der Nietschaft 5 aus dem ersten Bereich 7.1 und dem zweiten Bereich 7.2.The rivet shank 5 preferably consists of the first area 7.1 and the second area 7.2.

Vorzugsweise ist der Nietkopf 3 als ein Senkkopf oder ein Flachkopf ausgebildet.The rivet head 3 is preferably designed as a countersunk head or a flat head.

Vorzugsweise ist ein Nietkopfquerschnitt des Nietkopfs 3 größer als der zweite Querschnitt.Preferably, a rivet head cross section of the rivet head 3 is larger than the second cross section.

Insbesondere wird der Nietkopfquerschnitt orthogonal zu der Längsrichtung 9 gemessen. Vorzugsweise ist der Nietkopfquerschnitt ein Flächeninhalt einer drittenIn particular, the rivet head cross section is measured orthogonally to the longitudinal direction 9. Preferably, the rivet head cross section is an area of a third

Querschnittsfläche des Nietkopfs 3. Alternativ ist der Nietkopfquerschnitt insbesondere ein maximaler Abstand zwischen zwei beliebigen Punkten der dritten Querschnittsfläche, insbesondere ein Durchmesser 17 eines Umkreises der dritten Querschnittsfläche.Cross-sectional area of the rivet head 3. Alternatively, the rivet head cross-section is in particular a maximum distance between any two points of the third cross-sectional area, in particular a diameter 17 of a circumference of the third cross-sectional area.

Das Stanznietelement 1 aus 1 a) ist insbesondere als Halbhohlstanzniet 19 ausgebildet. insbesondere weist das Stanznietelement 1, insbesondere der Halbhohlstanzniet 19, genau einen ersten zylindrischen Abschnitt 15.1 und genau einen zweiten zylindrischen Abschnitt 15.2 auf. insbesondere weist der zweite Bereich 7.2 an einem dem ersten Bereich 7.1 gegenüberliegenden Ende 21 eine Nietschneide 23 auf. Vorzugsweise ist die Nietschneide 23 ausgebildet, um eine Ausnehmung in eine Bauteilanordnung 25 zu schneiden.The punch rivet element 1 1a) is designed in particular as a semi-hollow punch rivet 19. In particular, the punch rivet element 1, in particular the semi-hollow punch rivet 19, has exactly one first cylindrical section 15.1 and exactly one second cylindrical section 15.2. In particular, the second region 7.2 has a rivet cutting edge 23 at an end 21 opposite the first region 7.1. The rivet cutting edge 23 is preferably designed to cut a recess in a component arrangement 25.

Das Stanznietelement 1 aus 1 b) ist insbesondere als Vollstanzniet 27 ausgebildet. Insbesondere weist das Stanznietelement 1, insbesondere der Vollstanzniet 27, genau einen ersten zylindrischen Abschnitt 15.1 und zwei zweite zylindrische Abschnitte 15.2 auf, wobei zwischen den zwei zweiten zylindrischen Abschnitten 15.2 eine Aussparung 29 ausgebildet ist.The punch rivet element 1 1b) is designed in particular as a solid punch rivet 27. In particular, the punch rivet element 1, in particular the solid punch rivet 27, has exactly one first cylindrical section 15.1 and two second cylindrical sections 15.2, with a recess 29 being formed between the two second cylindrical sections 15.2.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels - 2 a) - und eines zweiten Ausführungsbeispiels - 2 b) - der Bauteilanordnung 25. Die Bauteilanordnung 25 weist ein erstes Bauteil 31.1, ein zweites Bauteil 31.2 und mindestens ein Stanznietelement 1 auf. Insbesondere sind die Bereiche der ersten Bauteils 31.1 und des zweiten Bauteils 31.2 anhand einer Schraffur gekennzeichnet. 2 shows a schematic representation of a first exemplary embodiment - 2a) - and a second exemplary embodiment - 2 B) - the component arrangement 25. The component arrangement 25 has a first component 31.1, a second component 31.2 and at least one punch rivet element 1. In particular, the areas of the first component 31.1 and the second component 31.2 are marked using hatching.

Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numbers in all figures, so that reference is made to the previous description.

Das erste Bauteil 31.1 und das zweite Bauteil 31.2 sind in einem Stanzbereich 33 überlappend angeordnet. Weiterhin weist das erste Bauteil 31.1 in dem Stanzbereich 33 in einer Stanzrichtung 35 eine erste Dicke 37.1 auf. Der erste Bereich 7.1 des Stanznietelements 1 weist in der Längsrichtung 9 des Stanznietelements 1 die erste Länge 11.1 auf, wobei die erste Länge 11.1 mindestens so groß ist wie die erste Dicke 37.1, vorzugsweise größer. Vorzugsweise weist das zweite Bauteil 31.2 in dem Stanzbereich 33 in der Stanzrichtung eine zweite Dicke 37.2 auf.The first component 31.1 and the second component 31.2 are arranged in an overlapping manner in a punching area 33. Furthermore, the first component 31.1 has a first thickness 37.1 in the punching area 33 in a punching direction 35. The first region 7.1 of the punch rivet element 1 has the first length 11.1 in the longitudinal direction 9 of the punch rivet element 1, the first length 11.1 being at least as large as the first thickness 37.1, preferably larger. The second component 31.2 preferably has a second thickness 37.2 in the punching area 33 in the punching direction.

Das Stanznietelement 1 durchdringt in der Stanzrichtung 35 in dem Stanzbereich 33 das erste Bauteil 31.1 komplett. Zusätzlich dringt das Stanznietelement 1 in der Stanzrichtung 35 in dem Stanzbereich 33 in das zweite Bauteil 31.2 zumindest teilweise ein.The punch rivet element 1 completely penetrates the first component 31.1 in the punching direction 35 in the punching area 33. In addition, the punch rivet element 1 penetrates at least partially into the second component 31.2 in the punching direction 35 in the punching area 33.

Der Nietkopf 3 des Stanznietelements 1 liegt in dem Stanzbereich 33 an einer dem zweiten Bauteil 31.2 abgewandten Oberfläche 39 des ersten Bauteils 31.1 an.The rivet head 3 of the punch rivet element 1 rests in the punching area 33 on a surface 39 of the first component 31.1 facing away from the second component 31.2.

Vorzugsweise ist die Längsrichtung 9 des mindestens einen Stanznietelements 1 zumindest nahezu parallel, besonders bevorzugt parallel, zu der Stanzrichtung 35.Preferably, the longitudinal direction 9 of the at least one punch rivet element 1 is at least almost parallel, particularly preferably parallel, to the punching direction 35.

insbesondere weist das erste Bauteil 31.1 einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten und das zweite Bauteil 31.2 einen von dem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten verschiedenen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, wobei der erste Wärmeausdehnungskoeffizient größer ist als der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient.In particular, the first component 31.1 has a first coefficient of thermal expansion and the second component 31.2 has a second coefficient of thermal expansion that is different from the first coefficient of thermal expansion, the first coefficient of thermal expansion being greater than the second coefficient of thermal expansion.

Die Bauteilanordnung 25 aus 2 a) weist das Stanznietelement 1 aus 1 a), insbesondere den Halbhohlstanzniet 19 auf. Vorzugsweise dringt der Halbhohlstanzniet 19 teilweise in der Stanzrichtung 35 in dem Stanzbereich 33 in das zweite Bauteil 31.2 ein. Insbesondere ist die zweite Länge 11.2 des Stanznietelements 1, insbesondere des Halbhohlstanzniets 19, kleiner als die zweite Dicke 37.2.The component arrangement 25 2a) indicates the punch rivet element 1 1a) , in particular the semi-hollow punch rivet 19. Preferably, the semi-hollow punch rivet 19 partially penetrates the punching hole device 35 in the punching area 33 into the second component 31.2. In particular, the second length 11.2 of the punch rivet element 1, in particular of the semi-hollow punch rivet 19, is smaller than the second thickness 37.2.

Die Bauteilanordnung 25 aus 2 b) weist das Stanznietelement 1 aus 1 b), insbesondere den Vollstanzniet 27 auf. Vorzugsweise durchdringt der Vollstanzniet 27 in der Stanzrichtung 35 in dem Stanzbereich 33 das zweite Bauteil 31.2 komplett. Insbesondere ist die zweite Länge 11.2 des Stanznietelements 1, insbesondere des Vollstanzniets 27, mindestens so groß wie die zweite Dicke 37.2.The component arrangement 25 2 B) indicates the punch rivet element 1 1b) , in particular the solid rivet 27. Preferably, the solid punch rivet 27 completely penetrates the second component 31.2 in the punching direction 35 in the punching area 33. In particular, the second length 11.2 of the punch rivet element 1, in particular of the solid punch rivet 27, is at least as large as the second thickness 37.2.

Claims (10)

Stanznietelement (1) mit einem Nietkopf (3) und einem Nietschaft (5), wobei - der Nietschaft (5) einen ersten Bereich (7.1) und einen zweiten Bereich (7.2) aufweist, wobei - der erste Bereich (7.1) in einer Längsrichtung (9) des Stanznietelements (1) zwischen dem Nietkopf (3) und dem zweiten Bereich (7.2) angeordnet ist, wobei - ein erster Querschnitt des ersten Bereichs (7.1) kleiner ist als ein zweiter Querschnitt des zweiten Bereichs (7.2), wobei - der erste Bereich (7.1) zumindest einen ersten zylindrischen Abschnitt (15.1) aufweist, wobei - der zweite Bereich (7.2) zumindest einen zweiten zylindrischen Abschnitt (15.2) aufweist, wobei - der erste Bereich (7.1) eine in der Längsrichtung (9) gemessene erste Länge (11.1) aufweist, wobei - der zweite Bereich (7.2) eine in der Längsrichtung (9) gemessene zweite Länge (11.2) aufweist, wobei - die zweite Länge (11.2) mindestens so groß ist wie die erste Länge (11.1).Punch rivet element (1) with a rivet head (3) and a rivet shank (5), whereby - The rivet shank (5) has a first area (7.1) and a second area (7.2), whereby - the first region (7.1) is arranged in a longitudinal direction (9) of the punch rivet element (1) between the rivet head (3) and the second region (7.2), whereby - a first cross section of the first region (7.1) is smaller than a second cross section of the second region (7.2), where - the first region (7.1) has at least a first cylindrical section (15.1), wherein - the second region (7.2) has at least a second cylindrical section (15.2), wherein - the first region (7.1) has a first length (11.1) measured in the longitudinal direction (9), wherein - the second region (7.2) has a second length (11.2) measured in the longitudinal direction (9), wherein - the second length (11.2) is at least as large as the first length (11.1). Stanznietelement (1) nach Anspruch 1, wobei ein Nietkopfquerschnitt des Nietkopfs (3) größer ist als der zweite Querschnitt.Punch rivet element (1). Claim 1 , wherein a rivet head cross section of the rivet head (3) is larger than the second cross section. Stanznietelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste zylindrische Abschnitt (15.1) des ersten Bereichs (7.1) die erste Länge (11.1) aufweist und/oder der zweite zylindrische Abschnitt (15.2) des zweiten Bereichs (7.2) die zweite Länge (11.2) aufweist.Self-piercing rivet element (1) according to one of the preceding claims, wherein the first cylindrical section (15.1) of the first region (7.1) has the first length (11.1) and / or the second cylindrical section (15.2) of the second region (7.2) has the second length (11.2). Stanznietelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Länge (11.1) und die zweite Länge (11.2) ein vorbestimmtes Längen-Verhältnis zueinander aufweisen.Punch rivet element (1) according to one of the preceding claims, wherein the first length (11.1) and the second length (11.2) have a predetermined length ratio to one another. Stanznietelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Querschnitt und der zweite Querschnitt ein vorbestimmtes Querschnitts-Verhältnis zueinander aufweisen.Punch rivet element (1) according to one of the preceding claims, wherein the first cross section and the second cross section have a predetermined cross sectional relationship to one another. Stanznietelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stanznietelement (1) als Hohlstanzniet, als Halbhohlstanzniet (19),oder als Vollstanzniet (27) ausgebildet ist.Punch rivet element (1) according to one of the preceding claims, wherein the punch rivet element (1) is designed as a hollow punch rivet, as a semi-hollow punch rivet (19), or as a solid punch rivet (27). Bauteilanordnung (25) mit einem ersten Bauteil (31.1), einem zweiten Bauteil (31.2) und mindestens einem Stanznietelement (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das erste Bauteil (31.1) und das zweite Bauteil (31.2) in einem Stanzbereich (33) überlappend angeordnet sind, wobei - das erste Bauteil (31.1) in dem Stanzbereich (33) in einer Stanzrichtung (35) eine erste Dicke (37.1) aufweist, wobei - das mindestens eine Stanznietelement (1) in der Stanzrichtung (35) in dem Stanzbereich (33) das erste Bauteil (31.1) komplett durchdringt und in das zweite Bauteil (31.2) zumindest teilweise eindringt, wobei - der Nietkopf (3) des mindestens einen Stanznietelements (1) in dem Stanzbereich (33) an einer dem zweiten Bauteil (31.2) abgewandten Oberfläche (39) des ersten Bauteils (31.1) angeordnet ist, wobei - ein erster Bereich (7.1) des mindestens einen Stanznietelements (1) in einer Längsrichtung (9) des mindestens einen Stanznietelements (1) eine erste Länge (11.1) aufweist, wobei - die erste Länge (11.1) mindestens so groß ist wie die erste Dicke (37.1).Component arrangement (25) with a first component (31.1), a second component (31.2) and at least one punch rivet element (1) according to one of the preceding claims, wherein - the first component (31.1) and the second component (31.2) are arranged overlapping in a punching area (33), whereby - the first component (31.1) in the punching area (33) has a first thickness (37.1) in a punching direction (35), wherein - the at least one punch rivet element (1) completely penetrates the first component (31.1) in the punching direction (35) in the punching area (33) and at least partially penetrates into the second component (31.2), whereby - the rivet head (3) of the at least one punch rivet element (1) is arranged in the punching area (33) on a surface (39) of the first component (31.1) facing away from the second component (31.2), wherein - a first region (7.1) of the at least one punch rivet element (1) has a first length (11.1) in a longitudinal direction (9) of the at least one punch rivet element (1), wherein - the first length (11.1) is at least as large as the first thickness (37.1). Bauteilanordnung (25) nach Anspruch 7, wobei - das zweite Bauteil (31.2) in dem Stanzbereich (33) in der Stanzrichtung (35) eine zweite Dicke (37.2) aufweist, wobei - ein zweiter Bereich (7.2) des mindestens einen Stanznietelements (1) in der Längsrichtung (9) des mindestens einen Stanznietelements (1) eine zweite Länge (11.2) aufweist, wobei - die zweite Länge (11.2) kleiner ist als die zweite Dicke (37.2), oder die zweite Länge (11.2) mindestens so groß ist wie die zweite Dicke (37.2).Component arrangement (25). Claim 7 , wherein - the second component (31.2) in the punching area (33) in the punching direction (35) has a second thickness (37.2), wherein - a second area (7.2) of the at least one punch rivet element (1) in the longitudinal direction (9) of the at least one punch rivet element (1) has a second length (11.2), wherein - the second length (11.2) is smaller than the second thickness (37.2), or the second length (11.2) is at least as large as the second thickness (37.2 ). Bauteilanordnung (25) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei - das erste Bauteil (31.1) einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, wobei - das zweite Bauteil (31.2) einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, wobei - der erste Wärmeausdehnungskoeffizient größer ist als der zweite Wärmeausdehnungskoeffizient.Component arrangement (25) according to one of the Claims 7 or 8th , wherein - the first component (31.1) has a first coefficient of thermal expansion, wherein - the second component (31.2) has a second coefficient of thermal expansion, wherein - the first coefficient of thermal expansion is greater than the second coefficient of thermal expansion. Kraftfahrzeug mit einer Bauteilanordnung (25) nach einem der Ansprüche 7 bis 9.Motor vehicle with a component arrangement (25) according to one of Claims 7 until 9 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19909821A1 (en) 1999-03-05 2000-09-07 Boellhoff Gmbh Rivet for joining sheet metal is die-cast from metal powder, e.g. high-grade steel, titanium or aluminum.
DE102014206787A1 (en) 2014-04-08 2015-10-08 Volkswagen Aktiengesellschaft Semi-punched rivet with large punch diameter and method for producing a workpiece composite

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