DE102022214191B3 - Werkzeug zum Herstellen eines Nietkopfes, Verfahren zum Herstellen eines Nietkopfes und Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung - Google Patents

Werkzeug zum Herstellen eines Nietkopfes, Verfahren zum Herstellen eines Nietkopfes und Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung Download PDF

Info

Publication number
DE102022214191B3
DE102022214191B3 DE102022214191.1A DE102022214191A DE102022214191B3 DE 102022214191 B3 DE102022214191 B3 DE 102022214191B3 DE 102022214191 A DE102022214191 A DE 102022214191A DE 102022214191 B3 DE102022214191 B3 DE 102022214191B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rivet head
housing
recess
rivet
tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102022214191.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Andrei Vrinceanu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Application granted granted Critical
Publication of DE102022214191B3 publication Critical patent/DE102022214191B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00Riveting
    • B21J15/02Riveting procedures
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00Riveting
    • B21J15/10Riveting machines
    • B21J15/36Rivet sets, i.e. tools for forming heads; Mandrels for expanding parts of hollow rivets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00Riveting
    • B21J15/02Riveting procedures
    • B21J15/08Riveting by applying heat, e.g. to the end parts of the rivets to enable heads to be formed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00Riveting
    • B21J15/10Riveting machines
    • B21J15/14Riveting machines specially adapted for riveting specific articles, e.g. brake lining machines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/04Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of riveting

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)

Abstract

Es wird ein Werkzeug zum Herstellen eines Nietkopfes mit Hinterschnitt beschrieben, das aufklappbare Formbacken aufweist, die den Nietkopf nach dessen Pressen wieder freigeben können. Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Nietkopfes mit Hinterschnitt wird das Werkzeug über eine Anformung eines Metallteiles, beispielsweise einer Gehäusewand, geführt, durch Zusammenpressen der Formbacken mittels des Werkzeugs der Nietkopf (15) geformt und durch Auseinanderklappen wieder freigegeben. Durch Umhüllen des Nietkopfes mit einem erweichten Kunststoffmaterial in einer Ausnehmung eines mit dem Metallteil zu verbindenden weiteren Teils, wird eine Nietverbindung geschaffen, da das Kunststoffmaterial den Nietkopf durch dessen Hinterschnitt fixiert. Hierdurch kann auf die Ausbildung des Nietkopfes während der Herstellung der Nietverbindung verzichtet werden, so dass dieser nicht beschädigt werden kann.

Description

  • Nietverbindungen sind weitverbreitet und dienen der nicht zerstörungsfrei lösbaren Verbindung zumindest zweier Verbindungsteile. In die Verbindungsteile müssen dabei Löcher, beispielsweise in Form von Bohrungen, eingebracht werden, die einen etwas größeren Durchmesser als der Nietschaft haben. Durch diese Bohrungen wird der Nietschaft hindurchgeschoben, so dass er darüber hinaussteht. Anschließend wird das überstehende Ende des Nietsschafts durch Bearbeiten mit einem Hammer zu einem Kopf (dem sogenannten Schließkopf) geformt, der die Bauteile sicher verbindet. Der dem Schließkopf gegenüber liegende Teil des Niets heißt Setzkopf, der Teil dazwischen ist der Nietschaft. Durch das Bearbeiten des Niets nach dem Einschieben in die vorgefertigten Löcher insbesondere durch Hämmern, können Risse im Schließ- bzw. Nietkopf entstehen, außerdem können durch das Verformen des Niets die zu verbindenden Teile beschädigt werden.
  • Ein Nietschaft bei einem Vollniet weist häufig einen konischen Verlauf auf, das heißt der Querschnitt des Nietschafts nimmt mit größerem Abstand vom Setzkopf ab, um ihn besser in die Löcher der Verbindungsteile einschieben zu können.
  • Eine übliche Nietverbindung von zwei oder mehr Teilen erfordert eine spezielle Vorrichtung, um den Nietkopf zu formen, wobei eine rotatorische und translatorische Bewegung ausgeführt werden muss, die den Nietkopf verformt und zumeist eine Pilzform ergibt. Durch die Vorrichtung werden Spannungen im Nietmaterial, insbesondere im Kopfbereich, eingebracht, die Risse verursachen können, die keine sichere Verbindung gewährleisten. Außerdem muss die Erzeugung des Nietkopfes an den zu verbindenden Teilen möglicherweise an schwer zugänglichen Stellen erfolgen, so dass komplizierte Verbindungsvorgänge erforderlich sind.
  • Die DE 10 2015 207 461 A1 offenbart eine Bauteilanordnung umfassend zwei Bauteile, die über eine Nietverbindung miteinander verbunden sind, wobei das erste Bauteil eine Durchbrechung mit einem Durchbrechungsrand und das zweite Bauteil einen die Durchbrechung durchsetzenden Abschnitt mit einem Kopf aufweist, wobei zur Bildung der Nietverbindung sowohl der Durchbrechungsrand als auch der Kopf des Abschnitts mittels zweier separater Taumelwerkzeuge zur Bildung einer formschlüssigen Taumelnietverbindung zumindest teilweise verformt sind. Dabei kann der Kopf des Abschnitts zumindest teilweise zur Seite verformt sein, wobei der Durchbrechungsrand zumindet teilweise zum Abschnitt hin verformt ist und wobei der verformte Kopf den verformten Durchbrechungsrand übergreift.
  • Die DE 103 09 381 A1 beschreibt ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Werkstücks, welches in einem Fügebereich eine erste Dicke besitzt, mit einem zweiten Werkstück, welches in dem Fügebereich eine zweite Dicke besitzt, die größer ist als die erste Dicke, wobei das zweite Werkstück im Fügebereich mit wenigstens einer Öffnung versehen ist, die dem ersten Werkstück benachbart einen ersten, kleineren Querschnitt und vom ersten Werkstück weiter entfernt einen zweiten größeren Querschnitt aufweist, wobei mittels eines Stempels Material des ersten Werkstücks in die Öffnung des zweiten Werkstücks ohne Durchtrennen des ersten Werkstücks zum Formen eines die Hinterschneidung hintergreifenden Verbindungszapfens gedrückt wird, wobei der Verbindungszapfens als ein am ersten Werkstück verbliebener und mit diesem verbundener Stanzbutzen ausgebildet wird. Der Verbindungszapfen kann bereits beim Formen in eine die Hinterschneidung hintergreifende Querschnittsform verformt werden, und zwar z.B. durch ein in die Öffnung eingreifendes zweites Werkstückteil mit einer Querschnittsform komplementär zum Querschnitt der Öffnung.
  • In beiden Varianten wird also der Nietkopf erst nach dem Zusammenfügen der zwei Bauteile geformt, der dann die oben genannten Probleme aufweisen kann.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Werkzeug zu schaffen, mit dem ein Nietkopf hergestellt werden kann, ohne diesen zu beschädigen und mit einem solchen Nietkopf eine Nietverbindung herzustellen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Werkzeug zum Herstellen eines Nietkopfes, das mit einem hohlzylinderförmigen Gehäuse, das sich an einem Ende im Innenquerschnitt verjüngt und eine Schulter ausbildet, das sich am anderen Ende im Innenquerschnitt zum Ende hin konisch erweitert, und das zwischen den beiden Enden in einer Gehäusewandung zumindest eine sich in Längsrichtung des Gehäuses erstreckende, schlitzförmige Ausnehmung aufweist, gebildet ist. Das Werkzeug weist ferner auf ein in dem Gehäuse beweglich gelagertes Führungsteil, das eine Innenbohrung aufweist, das an seinem in das Gehäuse ragenden, ersten Ende eine Schulter ausbildet und das an seinem zweiten Ende radial abstehend von einem zentralen Hohlzylinderabschnitt zumindest zwei Flügel aufweist, die jeweils eine Bohrung aufweisen, zumindest zwei Formbacken, die jeweils mittels einer der Bohrungen mit einem Flügel des Führungsteils verbunden sind und die jeweils an ihrer dem Hohlzylinderabschnitt zugewandten Seite am aus dem Gehäuse ragenden Ende eine Ausnehmung aufweisen, wobei die zumindest zwei Ausnehmungen in einem geschlossenen Zustand der Formbacken, den sie aufweisen, wenn sie in das Gehäuse eingeführt sind, zusammen eine Hohlform bilden, die in ihren Abmessungen dem zu erzeugenden Nietkopf entspricht, wobei die Hohlform einen sich nach innen erweiternden Querschnitt aufweist, einen Führungsstift, der innerhalb der Innenbohrung des Führungsteils beweglich angeordnet ist und mit seinem einen Ende an den Formbacken anliegt und an seinem anderen Ende eine Stiftschulter aufweist, zumindest eine Außenfeder, die an der Außenseite des Gehäuses angeordnet ist und mit dem Führungsteil durch die zumindest eine schlitzförmige Ausnehmung verbunden ist und im entspannten Zustand das einem zu formenden Nietkopf zugewandte Ende des Werkzeugs bildet, eine erste Innenfeder, die zwischen der Schulter des Führungsteils und der Schulter des Gehäuses eingespannt ist, und eine zweite Innenfeder, die innerhalb der ersten Innenfeder und zwischen der Stiftschulter und der Schulter des Gehäuses eingespannt ist.
  • Es wird also ein Werkzeug vorgeschlagen, mit dem ein Nietkopf mit einem Hinterschnitt in einem Fertigungsschritt bereits vor der Herstellung der Nietverbindung angefertigt werden kann. Dabei kann der Nietkopf eine beliebige Querschnittsform aufweisen, beispielsweise rund, quadratisch oder dreieckig, dies wird durch die auswechselbaren Formbacken und deren Ausnehmungen bestimmt. Es können also in vorteilhafter Weise mit einen Werkzeug mit austauschbaren Formbacken verschiedenen Nietkopfausgestaltungen realisiert werden. Wesentlich für die Erfindung ist, dass der Hohlraum, der durch die Ausnehmungen der Formbacken gebildet wird, einen sich nach innen erweiternden Querschnitt aufweist, so dass der hierdurch geformte Nietkopf eine konische Form hat.
  • Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen eines Nietkopfes gelöst, der einstückig mit einer Metallplatte verbunden ist, bei dem ein oben beschriebenes Werkzeug über eine Anformung an der Metallplatte geführt und gegen die Metallplatte gedrückt wird, so dass die Anformung an der Metallplatte die durch die Formbacken gebildete Hohlform ausfüllt und durch die Formbacken zu dem Nietkopf geformt wird.
  • In vorteilhafter Weiterbildung wird nach dem Erreichen eines Kontaktes der Formbacken mit der Metallplatte mittels eines weiteren Werkzeuges, das gegen die den Formbacken abgewandte Seite der Metallplatte geschlagen wird, die Anformung in die Hohlform gedrückt.
  • Hierdurch wird erreicht, dass der Nietkopf an seinem mit der Metallplatte verbundenen Ende einen geringeren Querschnitt aufweist als an seinem der Metallplatte abgewandten Ende. Es wird also bei der Herstellung des Nietkopfes ein Hinterschnitt erzielt, der für eine erst nachträglich erfolgende Nietverbindung erforderlich ist.
  • In einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Werkzeugs kann das Gehäuse an dem einen Ende geschlossen sein.
  • Die Schulter wird also durch den Boden des so gebildeten Hohlraums in dem Gehäuse gebildet.
  • Damit das Werkzeug einfach in eine Werkzeugmaschine eingespannt werden kann, weist das Gehäuse an dem einen Ende einen Greiffortsatz für die Werkzeugmaschine auf.
  • Das Führungsteil kann mit zwei miteinander verbundenen Teilen gebildet sein. Hierdurch ist eine einfachere Fertigung der Teile möglich.
  • In einer Weiterbildung des Werkzeugs erweitert sich das Führungsteil an dem zweiten Ende im Querschnitt konisch. Damit ist eine bessere Führung des Führungsteils im Gehäuse gewährleistet.
  • Es können in vorteilhafter Weise drei mäanderförmig ausgebildete Außenfedern in gleichem Abstand am Gehäuseangeordnet und über jeweils einen von drei Schlitzen mit dem Führungsteil verbunden sein.
  • Damit verteilt sich die Kraft der Feder gleichmäßig um den Umfang des Gehäuses. Dadurch, dass die Außenfedern im entspannten Zustand über das Gehäuseende, an dem die Formbacken im entspannten Zustand herausstehen, erstreckt, werden beim Aufsetzen des Werkzeugs auf das Metallteile zuerst dies Außenfedern vorgespannt, so dass Schockwirkungen von den anderen Teilen des Werkzeugs weitgehend ferngehalten werden.
  • Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung einer Metallplatte, an der ein Nietkopf, der nach einem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, ausgebildet ist, mit einer weiteren Platte gelöst. Die weitere Platte weist dabei eine Ausnehmung auf, in die beim Auflegen der weiteren Platte auf die Metallplatte der Nietkopf zu liegen kommt. Es wird ein eine Ausnehmung aufweisendes, ringförmiges erstes Kunststoffteil, das um die Ausnehmung einen Kragen mit konischem Innenquerschnitt aufweist, mit dem Kragen in der Ausnehmung der weiteren Platte platziert. Es wird ein zweites Kunststoffteil in der Ausnehmung des ersten Kunststoffteils platziert und anschließend drückt eine ringförmige Pressplatte das erste Kunststoffteil und die weitere Platte gegen die Metallplatte. Ein Heizstempel erweicht das zweite Kunststoffteil, das in den Kragen des ersten Kunststoffteils um den Nietkopf gedrückt und anschließend ausgehärtet wird.
  • Hierdurch wird der konische Nietkopf durch das verformte zweite Kunststoffteil in dem ebenfalls konischen ersten Kunststoffteil gehalten und es entsteht eine Nietverbindung.
  • Alternativ wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung einer Metallplatte, an der ein Nietkopf hergestellt wurde, mit einer weiteren Platte gelöst. Auch hier weist die weitere Platte eine Ausnehmung auf, in die beim Auflegen der weiteren Platte auf die Metallplatte der Nietkopf zu liegen kommt. Es wird ein eine Ausnehmung aufweisendes Kunststoffteil in der Ausnehmung der weiteren Platte platziert, so dass der Nietkopf in der Ausnehmung des Kunststoffteils zu liegen kommt. Die Ausnehmung des Kunststoffteils ist hier jedoch nicht durchgehend, sondern bildet lediglich eine Hohlraum. Eine ringförmige Pressplatte drückt das Kunststoffteil und die weitere Platte gegen die Metallplatte. Ein Heizstempel erweicht das Material des Kunststoffteil oberhalb der Ausnehmung - also den Boden des die Ausnehmung bildenden Hohlraums - und drückt das erweichte Material um den Nietkopf. Anschließend wird dieses Material des Kunststoffteils ausgehärtet, so dass eine Nietverbindung erzeugt wird.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen
    • 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs,
    • 2 eine Explosionszeichnung des Werkzeugs,
    • 3 das Werkzeug vor dem Aufsetzen auf eine Anformung an einer Platte,
    • 4 das Werkzeug beim Formen des Nietkopfes,
    • 5 das Werkzeug nach dem Entfernen vom fertiggestellten Nietkopf,
    • 6 bis 8 Phasen der Herstellung einer Nietverbindung und
    • 9 bis 11 Phasen der Herstellung einer alternativen Nietverbindung.
  • 1 zeigt das Werkzeug in einer perspektivischen Ansicht, dessen Gehäuse 1 mittels eines Greiffortsatzes 21 in einer Werkzeugmaschine fixiert werden kann und zusammen mit Formbacken 11 die gesamte Verformungskraft zur Herstellung eines Nietkopfes 15 unterstützt, während der Rest des Werkzeuges mechanischer Belastung ausgesetzt ist.
  • In 2 ist eine Explosionsdarstellung des Werkzeugs gezeigt, aus der die wesentlichen Teile des Werkzeugs hervorgehen. Das zusammengebaute Werkzeug ist in Querschnittsdarstellungen in den 3 und 5 in offenem und in 4 in geschlossenem Zustand der Formbacken dargestellt. Die 3 bis 5 zeigen dabei die Funktionsweise des Werkzeugs zum Formen eines Nietkopfes 15 auf einer Metallplatte e aus einer Anformung 22 der Metallplatte e.
  • Das Werkzeug zum Herstellen eines Nietkopfes 15 weist ein hohlzylinderförmiges Gehäuse 1 auf, das an einem Ende geschlossen ist, wobei an diesem geschlossenen Ende ein Greiffortsatz 21 angeformt ist. An diesem Greiffortsatz 21 kann das Werkzeug von einer Werkzeugmaschine einfach gegriffen werden. Das Gehäuse 1 verjüngt sich an dem geschlossenen Ende im Innenquerschnitt und bildet dadurch eine Schulter 13 aus. Am anderen Ende erweitert es sich im Innenquerschnitt zum Ende hin konisch, außerdem weist es zwischen den beiden Enden in einer Gehäusewandung drei sich in Längsrichtung des Gehäuses erstreckende, schlitzförmige Ausnehmungen 14 auf.
  • In dem Gehäuse 1 ist ein beweglich gelagertes Führungsteil 5, 10 eingeschoben, das eine Innenbohrung aufweist. Das Führungsteil ist im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem ersten Teil 5 und einem zweiten Teil 10 gebildet, die mittels Presssitz miteinander verbunden sind. Das Führungsteil 5, 10 könnte jedoch auch einstückig ausgebildet sein.
  • Das erste Teil 5 weist gleichmäßig verteilt um seinen Umfang Gewindebohrungen auf, die dazu dienen, Schrauben aufzunehmen. Das Führungsteil 5, 10 bildet an seinem in das Gehäuse 1 ragenden, ersten Ende bzw. am ersten Teil eine Schulter 16 aus, während es an seinem zweiten Ende bzw. am zweiten Teil radial abstehend von einem zentralen Hohlzylinderabschnitt drei Flügel 17 aufweist, die jeweils eine Bohrung 18 aufweisen. Es würden auch zwei Flügel 17 ausreichen und es könnten auch mehr als drei Flügel 17 sein.
  • Das Werkzeug weist im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Formbacken 11 auf, an die jeweils ein Stift 12 angeformt ist, mittels denen sie jeweils mittels einer der Bohrungen 18 mit einem Flügel 17 des Führungsteils 5, 10 verbunden sind. Die Formbacken sind also beweglich - drehbar aufgrund der in den Bohrungen geführten Stiften 12 - mit dem Führungsteil 5, 10 verbunden.
  • Die Formbacken 11 weisen jeweils an ihrer dem Hohlzylinderabschnitt zugewandten Seite am aus dem Gehäuse 1 ragenden Ende eine Ausnehmung 19 auf, wobei die drei, bzw. zumindest zwei, Ausnehmungen 19 in einem geschlossenen Zustand der Formbacken 11, den sie aufweisen, wenn sie in das Gehäuse 1 eingeführt sind, zusammen eine Hohlform bilden, die in ihren Abmessungen dem zu erzeugenden Nietkopf 15 entspricht, wobei die Hohlform einen sich nach innen erweiternden Querschnitt aufweist.
  • Das Werkzeug weist außerdem einem Führungsstift 9, der innerhalb der Innenbohrung des Führungsteils 5, 10 beweglich angeordnet ist und mit seinem einen Ende an den Formbacken 11 anliegt und an seinem anderen Ende eine Stiftschulter 20 aufweist. Der Führungsstift 9 dient dazu, die Formbacken 11 auseinander zu drücken, wenn sie aus dem Gehäuse 1 mittels des Führungsteils 5, 10 herausgeführt sind.
  • An der Außenseite des Gehäuses 1 ist zumindest eine Außenfeder 7 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel ist die Außenfeder mit drei mäanderförmigen Federn gebildet. die mit dem Führungsteil 5, 10 durch die drei schlitzförmigen Ausnehmungen 14 verbunden sind und im entspannten Zustand das einem zu formenden Nietkopf 15 zugewandte Ende des Werkzeugs bilden. Die Verbindung der drei Außenfedern 7 erfolgt über Schrauben 6, die in die Bohrungen des ersten Teils 5 des Führungsteils 5, 10 eingeschraubt sind. Die Schrauben 6 verlaufen durch Abstandshalterelemente 8, die in den Schlitzen 14 des Gehäuse 1 in Längsrichtung beweglich gelagert sind und die Bewegung des Führungsteils 5, 10 im Gehäuse 1 einerseits führen und andererseits begrenzen.
  • Zwischen der Schulter 14 des Führungsteils 5, 10 und der Schulter 13 des Gehäuses 1 ist ein ersten Innenfeder 3 eingespannt, die das Führungsteil zum zweiten Ende des Gehäuses drückt, bis die Abstandshalterelemente 8 an einem Ende der Schlitze 14 anstoßen.
  • Innerhalb der ersten Innenfeder 3 und zwischen der Stiftschulter 20 und der Schulter 13 des Gehäuses 1 ist eine zweite Innenfeder 4 eingespannt, die den Führungsstift 9 gegen die Formbacken 11 drückt.
  • Beim Formen eines Nietkopfes 15 wird, wie in den 3 bis 5 dargestellt ist, das Werkzeug bis zu dem Moment, in dem die Außenfedern 7 in Kontakt mit dem Metallplatten e kommen, aus dem der Nietkopf erzeugt wird, geradlinig auf die Anformung 22 an der Metallplatt geführt. Die Außenfedern 7 werden etwas zusammengedrückt und absorbieren auf diese Weise Stoßenergie.
  • Gleichzeitig wird das Gehäuse 1 in Richtung auf die Metallplatte e und entgegen den Federkräften der Innenfedern 3, 4 geführt, wodurch sich die Formbacken 11 um die Anformung 22 stülpen und sich aufgrund der konischen Form des Gehäuses 1 schließen, so dass die Anformung 22 in der Hohlform der Formbacken 11 zu dem Nietkopf 15 geformt wird. Dabei werden die Innenfedern 3, 4 zusammengedrückt.
  • Wenn nun das Gehäuse 1 wieder von der Metallplatte e und dem Nietkopf 15 abgehoben wird, werden die Formbacken 11 aus dem Gehäuse mittels des Führungsteils 5, 10 herausgedrückt und die Formbacken aufgrund der Federkraft der zweiten Innenfeder 4 mittels des Führungsstiftes 9 geöffnet, so dass sie vom Nietkopf 15, der einen Hinterschnitt aufweist, abgehoben werden können,
  • Wenn die Formbacken 11 mit der Metallplatte e in Kontakt kommen, kann ein weiteres Werkzeug gegen die Metallplatte e von der Unterseite drücken, um den sich konisch erweiternden Hohlraum innerhalb der Formbacken 11 ggf. besser auszufüllen.
  • Die 6 bis 8 zeigen eine erste Möglichkeit, eine Nietverbindung herzustellen. Eine Metallplatte e, an der ein Nietkopf 15 nach einem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, soll mit einer weiteren Platte d, eine Ausnehmung aufweist, in die beim Auflegen der weiteren Platte d auf die Metallplatte e der Nietkopf 15 zu liegen kommt, verbunden werden. Die weitere Platte d kann dabei eine Leiterplatte und die Metallplatte e Teil eines Gehäuses sein. Ein eine Ausnehmung aufweisendes, ringförmiges erstes Kunststoffteil c, das um die Ausnehmung einen Kragen h mit konischem Innenquerschnitt aufweist, wird mit dem Kragen h in der Ausnehmung der weiteren Platte d platziert. Ein zweites Kunststoffteil f wird in der Ausnehmung des ersten Kunststoffteils c platziert, wobei das zweite Kunststoffteil f im dargestellten Ausführungsbeispiel kugelförmig ist. Eine ringförmige Pressplatte a drückt das erste Kunststoffteil c und die weitere Platte d gegen die Metallplatte e, worauf ein Heizstempel b das zweite Kunststoffteil f erweicht und in den Kragen h des ersten Kunststoffteils c um den Nietkopf 15 drückt. Anschließend wird das zweite Kunststoffteil f ausgehärtet.
  • Da sowohl der Nietkopf 15 als auch der Kragen h des ersten Kunststoffteils c eine konische Form aufweisen, entsteht eine Verbindung, die nicht zerstörungsfrei gelöst werden kann. Der Vorteil dieser Nietverbindung besteht darin, dass der Nietkopf 15 nicht während der Herstellung der Nietverbindung erzeugt werden muss und damit mechanischen Stress erleiden könnte. Hierdurch ist es auch möglich, komplexe Nietkopfformen und -querschnitte zu realisieren.
  • Die 9 bis 11 zeigen eine weitere Möglichkeit der Herstellung einer Nietverbindung zweier Platten mittels eines erfindungsgemäß hergestellten Nietkopfes 15.
  • Im Unterschied zum zuvor beschriebenen Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung einer Metallplatte e mit einer weiteren Platte d, wird ein eine Ausnehmung i aufweisendes Kunststoffteil g in der Ausnehmung der weiteren Platte d platziert, so dass der Nietkopf 15 in der Ausnehmung des Kunststoffteils g zu liegen kommt. Nachdem eine ringförmige Pressplatte a das Kunststoffteil g und die weitere Platte d gegen die Metallplatte e drückt, erweicht ein Heizstempel b das Material k des Kunststoffteil g oberhalb der Ausnehmung i und drückt es um den Nietkopf 15. Danach wird dieses Material des Kunststoffteils g ausgehärtet und bildet mit dem Nietkopf 15 einen Niet.
  • Der Hauptvorteil der Erfindung ist die Erstellung komplexer Nietkopfgeometrien, die eine bessere Befestigung des Teils in einem einzigen Schritt ermöglichen, wodurch die Produktionskomplexität, die Produktionszeit und der Werkzeugbedarf reduziert werden. Diese Erfindung reduziert zusätzlich den Schrottanteil aus dem Verfahren, der durch den zweiten Schritt im herkömmlichen Nietverfahren verursacht wird. Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung besteht darin, dass das Werkzeug selbst an verschiedene Produktdesigns (z. B. unterschiedliche Nietgeometrien) angepasst werden kann, indem nur der Formbackenteil gewechselt wird, was einen großen Prozentsatz der Wiederverwendung des Werkzeugs von einer Produktionslinie zur anderen ermöglicht und die Kosten für die Neukonfiguration der Produktionszeit reduziert. Dieser zusätzliche Vorteil verdoppelt sich ebenfalls, da die mechanische Belastung hauptsächlich auf den Backenteil ausgeübt wird, der den größten Teil der Wartung der Baugruppe darstellen würde.
  • Bei der Herstellung einer Nietverbindung kann in vorteilhafter Weise eine anderes Material verwendet werden als dasjenige, das für die Nietoberfläche verwendet wird, was einen schnelleren Aushärtungsprozess ermöglicht und somit die Produktionskosten senkt. Es wird außerdem eine bessere Niethomogenität erzielt, die eine erhöhte Beständigkeit und eine geringere Anfälligkeit für Risse bietet, sowie eine bessere Abdichtungsfähigkeit, wenn die genietete Oberfläche nach außen gerichtet ist.
  • Weiterer Vorteile wären eine Materialkostenreduktion, da es sich um ein direkt von einem Lieferanten stammendes Teil handelt (z.B. zweite Gehäusehälfte), reduzierte Fertigungskomplexität, da kein zusätzlicher Schritt erforderlich ist (z.B. nur die zweite Gehäusehälfte positionieren), die Positionierung der genieteten Oberfläche wird durch die Nietflächengeometrie gewährleistet.

Claims (10)

  1. Werkzeug zum Herstellen eines Nietkopfes (15) mit - einem hohlzylinderförmigen Gehäuse (1), das sich an einem Ende im Innenquerschnitt verjüngt und eine Schulter (13) ausbildet, das sich am anderen Ende im Innenquerschnitt zum Ende hin konisch erweitert, das zwischen den beiden Enden in einer Gehäusewandung zumindest eine sich in Längsrichtung des Gehäuses erstreckende, schlitzförmige Ausnehmung (14) aufweist, - einem in dem Gehäuse (1) beweglich gelagerten Führungsteil (5, 10), das eine Innenbohrung aufweist, das an seinem in das Gehäuse (1) ragenden, ersten Ende eine Schulter (16) ausbildet, das an seinem zweiten Ende radial abstehend von einem zentralen Hohlzylinderabschnitt zumindest zwei Flügel (17) aufweist, die jeweils eine Bohrung (18) aufweisen, - zumindest zwei Formbacken (11), die jeweils mittels einer der Bohrungen (18) mit einem Flügel (17) des Führungsteils (5, 10) verbunden sind, die jeweils an ihrer dem Hohlzylinderabschnitt zugewandten Seite am aus dem Gehäuse (1) ragenden Ende eine Ausnehmung (19) aufweisen, wobei die zumindest zwei Ausnehmungen (19) in einem geschlossenen Zustand der Formbacken (11), den sie aufweisen, wenn sie in das Gehäuse (1) eingeführt sind, zusammen eine Hohlform bilden, die in ihren Abmessungen dem zu erzeugenden Nietkopf (15) entspricht, wobei die Hohlform einen sich nach innen erweiternden Querschnitt aufweist, - einem Führungsstift (9), der innerhalb der Innenbohrung des Führungsteils (5, 10) beweglich angeordnet ist und mit seinem einen Ende an den Formbacken (11) anliegt und an seinem anderen Ende eine Stiftschulter (20) aufweist, - zumindest einer Außenfeder (7), die an der Außenseite des Gehäuses (1) angeordnet ist und mit dem Führungsteil (5, 10) durch die zumindest eine schlitzförmige Ausnehmung (14) verbunden ist und im entspannten Zustand das einem zu formenden Nietkopf (15) zugewandte Ende des Werkzeugs bildet, - einer ersten Innenfeder (3), die zwischen der Schulter (14) des Führungsteils (5, 10) und der Schulter (13) des Gehäuses (1) eingespannt ist, - einer zweiten Innenfeder (4), die innerhalb der ersten Innenfeder (3) und zwischen der Stiftschulter (20) und der Schulter (13) des Gehäuses (1) eingespannt ist.
  2. Werkzeug nach Anspruch 1, bei dem das Gehäuse (1) an dem einen Ende geschlossen ist.
  3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Gehäuse (1) an dem einen Ende einen Greiffortsatz (21) für eine Werkzeugmaschine aufweist.
  4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Führungsteil (5, 10) mit zwei miteinander verbundenen Teilen gebildet ist.
  5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich das Führungsteil (5, 10) an dem zweiten Ende im Querschnitt konisch erweitert.
  6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem drei mäanderförmig ausgebildete Außenfedern (7) in gleichem Abstand am Gehäuse (1) angeordnet und über jeweils einen von drei Schlitzen (14) mit dem Führungsteil (5, 10) verbunden sind.
  7. Verfahren zum Herstellen eines Nietkopfes (15), der einstückig mit einer Metallplatte (e) verbunden ist, bei dem ein Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6 über eine Anformung (22) an der Metallplatte (e) geführt und gegen die Metallplatte (e) gedrückt wird, so dass die Anformung (22) an der Metallplatte (e) die durch die Formbacken (11) gebildete Hohlform ausfüllt und durch die Formbacken (11) zu dem Nietkopf (15) geformt wird.
  8. Verfahren zum Herstellen eines Nietkopfes (15) nach Anspruch 7, bei dem nach dem Erreichen eines Kontaktes der Formbacken (11) mit der Metallplatte (e) mittels eines weiteren Werkzeuges, das gegen die den Formbacken (11) abgewandte Seite der Metallplatte (e) geschlagen wird, die Anformung (22) in die Hohlform gedrückt wird.
  9. Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung einer Metallplatte (e), an der ein Nietkopf (15) nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8 hergestellt wurde, mit einer weiteren Platte (d), bei dem die weitere Platte (d) eine Ausnehmung aufweist, in die beim Auflegen der weiteren Platte (d) auf die Metallplatte (e) der Nietkopf (15) zu liegen kommt, bei dem ein eine Ausnehmung aufweisendes, ringförmiges erstes Kunststoffteil (c), das um die Ausnehmung einen Kragen (h) mit konischem Innenquerschnitt aufweist, mit dem Kragen (h) in der Ausnehmung der weiteren Platte (d) platziert wird, bei dem ein zweites Kunststoffteil (f) in der Ausnehmung des ersten Kunststoffteils (c) platziert wird, bei dem eine ringförmige Pressplatte (a) das erste Kunststoffteil (c) und die weitere Platte (d) gegen die Metallplatte (e) drückt, bei dem ein Heizstempel (b) das zweite Kunststoffteil (f) erweicht und in den Kragen (h) des ersten Kunststoffteils (c) um den Nietkopf (15) drückt und bei dem das zweite Kunststoffteil (f) ausgehärtet wird.
  10. Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung einer Metallplatte (e), an der ein Nietkopf (15) nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8 hergestellt wurde, mit einer weiteren Platte (d), bei dem die weitere Platte (d) eine Ausnehmung aufweist, in die beim Auflegen der weiteren Platte (d) auf die Metallplatte (e) der Nietkopf (15) zu liegen kommt, bei dem ein eine Ausnehmung (i) aufweisendes Kunststoffteil (g) in der Ausnehmung der weiteren Platte (d) platziert wird, so dass der Nietkopf (15) in der Ausnehmung des Kunststoffteils (g) zu liegen kommt, bei dem eine ringförmige Pressplatte (a) das Kunststoffteil (g) und die weitere Platte (d) gegen die Metallplatte (e) drückt, bei dem ein Heizstempel (b) das Material (k) des Kunststoffteil (g) oberhalb der Ausnehmung (i) erweicht und um den Nietkopf (15) drückt und bei dem dieses Material des Kunststoffteils (g) ausgehärtet wird.
DE102022214191.1A 2022-12-20 2022-12-21 Werkzeug zum Herstellen eines Nietkopfes, Verfahren zum Herstellen eines Nietkopfes und Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung Active DE102022214191B3 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP22465573 2022-12-20
EP22465573 2022-12-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022214191B3 true DE102022214191B3 (de) 2023-12-07

Family

ID=85018100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022214191.1A Active DE102022214191B3 (de) 2022-12-20 2022-12-21 Werkzeug zum Herstellen eines Nietkopfes, Verfahren zum Herstellen eines Nietkopfes und Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102022214191B3 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10309381A1 (de) 2003-03-03 2004-09-16 Mds Maschinen- Und Werkzeugbau Gmbh Verfahren zum Verbinden zweier Werksücke in einem Fügebereich
DE102015207461A1 (de) 2015-04-23 2016-11-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bauteilanordnung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10309381A1 (de) 2003-03-03 2004-09-16 Mds Maschinen- Und Werkzeugbau Gmbh Verfahren zum Verbinden zweier Werksücke in einem Fügebereich
DE102015207461A1 (de) 2015-04-23 2016-11-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Bauteilanordnung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19815407A1 (de) Verbindungseinrichtung zum Verbinden zweier Bauteile, Kombination der Verbindungseinrichtung mit den beiden Bauteilen und Verfahren zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei Bauteilen
DE102006021843A1 (de) Abstandsniet, Nietverbindung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102013217632A1 (de) Stanzniet sowie Verfahren und Vorrichtungen zur Befestigung einzelner Bauteile aneinander, von denen mindestens ein Bauteil durch ein Werkstück aus Verbundmaterial gebildet ist
DE3507966A1 (de) Selbstverriegelndes blind-befestigungselement
EP2484462B1 (de) Verfahren zum Erzeugen einer Schmiedevorform und Umformvorrichtung oder Warmstauchvorrichtung
DE102011103723A1 (de) Verbindungsanordnung, insbesondere für Flugzeugstrukturteile
DE3937903A1 (de) Verfahren zum verbinden wenigstens eines ersten werkstueckteils an einem zweiten werkstueckteil in einem als stanz- und/oder umformwerkzeug ausgebildeten folgewerkzeug, sowie ein derartiges folgewerkzeug
EP1062063B1 (de) Verfahren zum herstellen eines durchzugs
DE60002368T2 (de) Düse für Innenhochdruckumformen, sowie Vorrichtung und Verfahren zum Innenhochdruckumformen unter Verwendung dieser Düse
EP0064263B1 (de) Werkzeug zum Herstellen von Senklöchern in einem Blech
EP2638988A1 (de) Stanzniet sowie Verfahren zum Fügen von Fügepartnern durch einen Stanzniet
DE102022214191B3 (de) Werkzeug zum Herstellen eines Nietkopfes, Verfahren zum Herstellen eines Nietkopfes und Verfahren zum Herstellen einer Nietverbindung
WO2017125260A1 (de) Verfahren zum verbinden zweier bauteile und bauteilverbund
DE102006053223B3 (de) Loch- und Durchzugsstempel
DE19840780A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden von plattenförmigen Bauteilen
DE4444857C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung mindestens einer Öffnung in der Wandung eines rohrartigen Teils
EP2839900A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines mit einer Endfläche versehenen Verbindungsabschnitts als Teil eines Werkzeuges
DE19929778A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum dynamischen Verbinden von plattenförmigen Bauteilen
EP2032278B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung einer schraubverbindungsstelle
DE10309381A1 (de) Verfahren zum Verbinden zweier Werksücke in einem Fügebereich
DE102012000979A1 (de) Verfahren und Werkzeug zum Verbinden eines Befestigungselements
DE102012102951A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Fügen eines Nietelements
EP2603335B1 (de) Verfahren und werkzeug zur herstellung eines vollstanznietes
EP1321205B1 (de) Verfahren zum Verbinden von Bauteilen
DE102015016912B3 (de) Werkzeug zur Herstellung mechanischer Fügeverbindungen sich überlappender plattenförmiger Werkstücke und mechanische Fügeverbindung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE