DE10323740A1 - Baugruppe, mit einem Stanzniet und mindestens zwei zu verbindenden Bauteilen - Google Patents

Baugruppe, mit einem Stanzniet und mindestens zwei zu verbindenden Bauteilen Download PDF

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Abstract

Die Baugruppe (10) enthält einen Stanzniet (12) und mindestens zwei zu verbindende Bauteile (14, 16), wobei der Stanzniet (12) mit einem Nietkopf (18), mit einem eine Ringnut (20) aufweisenden Nietschaft (22) und mit einem Nietfuß (24) versehen ist. DOLLAR A Hierbei ist vorgesehen, dass die Ringnut (20) eine Längserstreckung von einem ersten Bereich (26) des in Stanzrichtung (28) gesehen vorderen Bauteils (14) bis zu einem zweiten Bereich (30) des entsprechend hinteren Bauteils (16) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Baugruppe, mit einem Stanzniet und mindestens zwei zu verbindenden Bauteilen, wobei der Stanzniet mit einem Nietkopf, mit einem eine Ringnut aufweisenden Nietschaft und mit einem Nietfuß versehen ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Baugruppen der eingangs genannten Art sind bekannt. Beispielsweise offenbart die DE 197 52 201 A1 eine Stanznietverbindung mit einem Vollniet, wobei die zu verbindenden Fügeteile überlappt angeordnet sind. Der Vollniet entsteht in einem durchgehenden Stanz- und Umformvorgang ohne Vorlaufoperation, indem der Vollniet als Schneidstempel verwendet wird. Der Nietschaft des Vollniets weist eine Ringnut auf, in welche ein wulstförmiger Vorsprung des in Stanzrichtung gesehen vorderen Fügeteils ragt unter Ausbildung einer formschlüssigen Verbindung zwischen dem Vollniet und dem vorderen Fügeteil. Dabei entsteht der Wulst am vorderen Bauteil durch Fließpressen des entsprechenden Materials während der Herstellung der Stanznietverbindung. Die Verbindung zwischen den Fügeteilen und dem Vollniet wird durch eine form- und kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Nietkopf, dem Nietfuß, den Fügeteilen und der Ringnut mit dem Wulst des vorderen Fügeteils geschaffen.
    •
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Baugruppe der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mittels welcher eine korrekte und besonders prozesssichere Herstellung einer Stanznietverbindung möglich ist.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird eine Baugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Die erfindungsgemäße Baugruppe zeichnet sich dadurch aus, dass die Ringnut eine Längserstreckung von einem ersten Bereich des in Stanzrichtung gesehen vorderen Bauteils bis in einen zweiten Bereich des entsprechend hinteren Bauteils aufweist. Eine derartig ausgebildete Ringnut am Stanzniet ermöglicht die Herstellung einer prozesssicheren Stanznietverbindung, da der Werkstoff des in Stanzrichtung gesehen hinteren Bauteils nicht mehr wie bei einer traditionellen, ausschließlich im Bereich des vorderen Bauteils ausgebildeten Ringnut während des Stanznietvorgangs mittels des Niets zwangsweise in Ringnut gezogen werden kann. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Längserstreckung der Ringnut von dem in Stanzrichtung gesehen vorderen Bauteil bis zum hinteren Bauteil reicht, so dass der Nietschaft im Übergangsbereich des hinteren Bauteils zum vorderen Bauteil in keinen einen diesbezüglich störenden Effekt hervorrufenden Berührungskontakt mit dem hinteren Bauteil kommt. Es stellt sich somit zwischen dem Nietschaft und der mittels des Nietfußes ausgestanzten Aufnahmeöffnung des hinteren Bauteils ein erwünschtes Spiel ein, aufgrund dessen ein nicht erwünschtes, zwangsweise auftretendes Ziehen an Material des hinteren Bauteils in den Bereich der Ringnut, der für das vordere Bauteil vorgesehen ist, effektiv vermieden werden kann und somit eine korrekte Ringnutfüllung in dem vorgesehenen Ringnutbereich mit Material des vorderen Bauteils möglich ist. Die Stanznietverbindung ist somit mittels der erfindungsgemäßen Baugruppe prozesssicher und korrekt realisierbar.
  • Mit Vorteil ist ein Ringnutrand im ersten Bereich vom hinteren Bauteil beabstandet. Hierdurch wird gewährleistet, dass ein Hinterschnitt mit hinreichend großer Stärke -in Stanzrichtung gesehen- realisierbar ist, da die Ringnut im Bereich des vorderen Bauteils mit dessen Material ausgefüllt werden muss, um eine korrekte Hinterschnittausbildung zwischen dem vorderen Bauteil und dem Nietfuß zu gewährleisten.
  • Entsprechend einer möglichen Ausführungsform weist die Ringnut eine Längserstreckung von einem an den Nietschaft angrenzenden Nietkopfrand bis zu einem an den Nietschaft angrenzenden Nietfußrand auf. Eine derartige Ringnut erstreckt sich somit über den kompletten Nietschaft in Nietlängsrichtung, wobei der Nietschaft durch den Nietkopf und durch den Nietfuß begrenzt ist. Im Falle eines Stanzniets mit einem Großkopf erstreckt sich dabei die Ringnut über die gesamte Länge der Aufnahmeöffnung des hinteren Bauteils, so dass bei einer fertiggestellten Stanznietverbindung das hintere Bauteil keinen störenden Berührungskontakt mit dem Nietschaft aufweist. Alternativ kann die Ringnut im zweiten Bereich auch vom Nietkopfrand beabstandet sein und somit nicht an den Nietkopfrand angrenzen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Nietfußrand eine Hinterschneidungskante zur Ausbildung eines eine Relativbewegung des gesetzten Stanzniets zu den miteinander verbundenen Bauteilen entgegen der Stanzrichtung verhindernden Anlagekontakts zwischen dem Stanzniet und dem vorderen Bauteil. Dabei wird das vordere Bauteil im Bereich des Nietfußes mittels eines geeigneten Stanznietwerkzeugs derart fließgepresst, dass der eine Hinterschneidung bildende Anlagekontakt zwischen dem Stanzniet und dem vorderen Bauteil erzeugt wird, indem Material des vorderen Bauteils radial in den entsprechenden Bereich der Ringnut des Stanzniets dringt.
  • Der Stanzniet kann als Vollstanzniet oder als Halbhohlstanzniet ausgebildet sein. Derartige Stanzniete weisen eine hinreichende Festigkeit auf, um eine korrekte und prozesssichere Stanznietverbindung herstellen zu können.
  • Der Nietkopf kann als Standardkopf oder als Großkopf ausgebildet sein. Beide Kopfarten erlauben in Zusammenwirkung mit dem Nietfuß und der Ringnut eine stabile Ausbildung einer Stanznietverbindung.
  • Der Stanzniet ist vorzugsweise aus Metall hergestellt und kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Derartige Stanzniete sind an sich bekannt. Dabei kann in einem Stanzniet aus einem Material mit hinreichend hoher Festigkeit problemlos eine Ringnut mit erfindungsgemäßer Längserstreckung vorgesehen werden, ohne hierdurch eine Gefährdung des Stanzprozesses an den zu verbindenden Bauteilen zu verursachen.
  • Der Übergangsbereich zwischen dem Nietkopf und dem Nietschaft kann als Ecke oder als Kurve oder als im Querschnitt linienförmige Phase ausgebildet sein. Der Übergangsbereich ist somit an die jeweils an den Stanzniet gesetzten Anforderungen angepasst konzipierbar.
  • Das in Stanzrichtung gesehen hintere Bauteil ist mit Vorteil aus einem plastisch verformbaren Werkstoff hergestellt. Da vor dem Stanznietvorgang keine Vorlochoperationen an den zu verbindenden Bauteilen vorgenommen werden, ist die plastische Verformbarkeit des Werkstoffs des hinteren Bauteils von Bedeutung, da dieses Bauteil als erstes einer Stanzbearbeitung mittels des Stanzniets bei Herstellung einer Stanzverbindung unterzogen wird.
  • Mit Vorteil können die miteinander verbundenen Bauteile aus artverschiedenen Werkstoffen hergestellt sein. Insbesondere kann das in Stanzrichtung gesehen hintere Bauteil aus einem Kunststoff und das vordere Bauteil aus einem Metall, beispielsweise aus Stahl, hergestellt sein. Insbesondere bei Kunststoff als Material des hinteren Bauteils kommen die oben erwähnten Vorteile einer Ringnut mit erfindungsgemäßer Längserstreckung effektiv zur Wirkung.
  • Das in Stanzrichtung gesehen vordere Bauteil ist entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform ein Metallblech mit einer Blechdicke von mindestens 1 mm. Bei dieser Mindestblechdicke ist die Ausbildung einer hinreichend stabilen Hinterschneidung zwischen dem vorderen Bauteil und dem Stanzniet gewährleistet. Im Fahrzeugbau können hierzu Bleche aus einem geeigneten Stahl- oder Aluminiumwerkstoff zum Einsatz kommen.
  • Mit Vorteil ist der Stanzniet aus einem Werkstoff hergestellt, dessen Härte größer ist als diejenige des Werkstoffs der miteinander zu verbindenden Bauteile. Hierdurch kann der Stanzniet prozesssicher als Stanzwerkzeug zur Herstellung einer Stanznietverbindung zwischen mindestens zwei zu verbindenden Bauteilen genutzt werden.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.
    •
  • Die Erfindung wird anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 – 4 jeweils schematische Längsschnittdarstellungen einer erfindungsgemäßen Baugruppe in einem Stanznietwerkzeug in unterschiedlichen Prozessablaufsituationen;
  • 5 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit einem gesetzten Stanzniet mit Standardkopf;
  • 6 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit einem gesetzten Stanzniet mit einem Großkopf und
  • 7 eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe mit einem gesetzten Stanzniet mit einem Großkopf gemäß einer alternativen Ausführungsform.
  • Die 1 bis 4 zeigen in schematischen Längsschnittdarstellungen eine allgemein mit 10 bezeichnete Baugruppe, die einen Stanzniet 12 und zwei miteinander zu verbindende Bauteile 14, 16 aufweist, wobei die Baugruppe 10 in einem Stanznietwerkzeug, bestehend aus einem Stempel 44, einer Matrize 46 und einem Niederhalter 48, angeordnet ist. 1 zeigt die Baugruppe 10 zu Beginn eines Nietstanzvorgangs, bei welchem der als Vollniet ausgebildete Stanzniet 12 mittels des Stempels 44 in Stanzrichtung gemäß Pfeil 28 in die miteinander zu verbindenden Bauteile 16, 14 zu treiben ist, wobei die Matrize 46 und der Niederhalter 48 zur Gegenkraftaufbringung in Bezug auf die auftretenden Stanzkräfte dienen. Die 2 und 3 zeigen die Baugruppe 10 während des Stanzprozesses, wobei mittels des Stanzniets 12 entsprechend geformte Ausnehmungen in die miteinander zu verbindenden Bauteile 16, 14 gestanzt werden. Somit dient der Stanzniet 12 während des Stanznietprozesses als Stanzwerkzeug. In 4 ist eine korrekt ausgebildete Stanznietverbindung dargestellt, wobei der Stempel 44 und der Niederhalter 48 gemäß Pfeil 29 von der Baugruppe 10 wegbewegt werden. Zur Herstellung der korrekten Stanznietverbindung ist die Matrize 46 mit einem ringförmigen, parallel zur Stanzrichtung (Pfeil 28) sich erstreckenden Verformungsvorsprung 50 versehen, mittels welchem am Stanzniet 12 im Bereich des in Stanzrichtung (Pfeil 28) gesehen vorderen Bauteils 14 eine Hinterschneidung gebildet wird, indem Material des vorderen Bauteils 14 in eine ringförmige Nut des Stanzniets 12 mittels des Verformungsvorsprungs 50 fließgepresst wird (siehe auch 5 und 6).
  • In 5 ist eine schematische Längsschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Baugruppe 10 mit einem gesetzten Stanzniet 12 und mit einem Standardkopf 38 dargestellt. Der Stanzniet 12 ist als Vollniet ausgebildet und verbindet das in Stanzrichtung gemäß Pfeil 28 angeordnete hintere Bauteil 16 mit dem entsprechend vorderen Bauteil 14. Dabei kann das hintere Bauteil 16 beispielsweise aus einem Kunststoff und das vordere Bauteil 14 aus einem Metall, beispielsweise aus Stahl, hergestellt sein. Die Bauteile 14, 16 sind vor Anbringen des Stanzniets 12 nicht vorgelocht, so dass die in 5 dargestellte Durchgangsöffnung 52 in den zu verwendenden Bauteilen 14, 16 durch den Nietstanzvorgang beim Setzen des Stanzniets 12 erzeugt wird. Der Stanzniet 12 weist einen Nietkopf 18, einen Nietschaft 22 und einen Nietfuß 24 auf. Der Nietschaft 22 ist mit einer Ringnut 20 versehen, wobei die Ringnut 20 eine Längserstreckung von einem ersten Bereich 26 des in Stanzrichtung 28 gesehen vorderen Bauteils 14 bis in einen zweiten Bereich 30 des entsprechend hinteren Bauteils 16 aufweist. Der Ringnutrand 32 im ersten Bereich 26 ist vom hinteren Bauteil 16 beabstandet angeordnet. Die Ringnut 20 erstreckt sich in Längsrichtung (Pfeil 28) von einem an den Nietschaft 22 angrenzenden Nietkopfrand 34 bis zu einem an den Nietschaft 22 angrenzenden Nietfußrand 36. Der Nietfußrand 36 ist als Hinterschneidungskante bzgl. des vor deren Bauteils 14 ausgebildet und dient zur Verhinderung einer Relativbewegung des gesetzten Stanzniets 12 zu den miteinander verbundenen Bauteilen 14, 16 entgegen der Stanzrichtung (Pfeil 28). Hierzu befindet sich der Nietfußrand 36 in Anlagekontakt mit einem entsprechenden Materialvorsprung 54 des vorderen Bauteils 14, welcher mittels des Stanzwerkzeugs und insbesondere mittels des Verformungsvorsprungs 50 (siehe 1 bis 4) während des Stanznietvorgangs in Form einer Fließpresserscheinung erzeugt wird. Der Materialvorsprung 54 des vorderen Bauteils 14 ragt bis zum Nietschaft 22 und gewährleistet in Kooperation mit dem Nietkopfrand 34, welcher mit einem entsprechenden Rand des hinteren Bauteils 16 in Anlagekontakt steht, eine stabile form- und kraftschlüssige Verankerung des Stanzniets 12 in den zwei Bauteilen 14, 16 und somit eine sichere Verbindung derselben untereinander.
  • Der Nietkopf 18 ist im Ausführungsbeispiel gemäß 5 als Standardkopf 38 ausgebildet, während das alternative Ausführungsbeispiel gemäß 6 eine entsprechende Nietstanzverbindung mit einem Stanzniet 12 mit einem Nietkopf 18 zeigt, der als Großkopf 40 ausgebildet ist. Der Stanzniet 12 beider Ausführungsformen enthält einen Übergangsbereich 42 zwischen dem Nietkopf 18 und dem Nietschaft 22, wobei der Übergangsbereich 42, wie in den 5 und 6 dargestellt, als Ecke ausgebildet ist. Alternativ kann der Übergangsbereich 42 auch als Kurve bzw. als im Querschnitt linienförmige Phase ausgebildet sein. Ansonsten sind die in den 5 und 6 dargestellten Stanznietverbindungen übereinstimmend.
  • 7 zeigt eine Baugruppe 10 mit einem Stanzniet 12 mit einem Nietkopf 18 in Form eines Großkopfs, entsprechend der Baugruppe 10 der 6, wobei sich in 7 die Ringnut 20 nicht wie in 6 bis zum Nietkopf 18 erstreckt, sondern im zweiten Bereich 30 mit einem Abstand zu selbigem en det (Nietnutrand 32 im zweiten Bereich 30). Im Übergangsbereich 42 kann somit ein Anlagekontakt bestehen zwischen dem Nietschaft 22 und dem hinteren Bauteil 16. Das weitere konstruktive Konzept der Baugruppe 10 der 7 entspricht demjenigen der 6.
  • Mittels eines Stanzniets 12 gemäß den 1 bis 7 ist es möglich, beim Durchstanzen des stempelseitigen Bauteils 16, das beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt ist, ein nicht erwünschtes Ziehen des Werkstoffs des Bauteils 16 in die Ringnut 20 im Bereich des vorderen Bauteils 14 (matrizenseitiges Bauteil) zu vermeiden, so dass eine korrekte Ringnutfüllung mit dem Material des vorderen Bauteils (beispielsweise Metall) unter Ausbildung des Materialvorsprungs 54 möglich ist.

Claims (14)

  1. Baugruppe (10), mit einen Stanzniet (12) und mindestens zwei zu verbindenden Bauteilen (14, 16), wobei der Stanzniet (12) mit einem Nietkopf (18), mit einem eine Ringnut (20) aufweisenden Nietschaft (22) und mit einem Nietfuß (24) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (20) eine Längserstreckung von einem ersten Bereich (26) des in Stanzrichtung (28) gesehen vorderen Bauteils (14) bis in einen zweiten Bereich (30) des entsprechend hinteren Bauteils (16) aufweist.
  2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringnutrand (32) im ersten Bereich (26) vom hinteren Bauteil (16) beabstandet ist.
  3. Baugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnut (20) eine Längserstreckung aufweist von einem an den Nietschaft (22) angrenzenden Nietkopfrand (34) bis zu einem an den Nietschaft (22) angrenzenden Nietfußrand (36).
  4. Baugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietfußrand (36) eine Hinterschneidungskante ist zur Ausbildung eines eine Relativbewegung des gesetzten Stanzniets (12) zu den miteinander verbundenen Bauteilen (14, 16) entgegen der Stanzrichtung (28) verhindernden Anlagekontakts zwischen dem Stanzniet (12) und dem vorderen Bauteil (14).
  5. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stanzniet (12) ein Vollstanzniet oder ein Halbhohlstanzniet ist.
  6. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietkopf (18) als Standardkopf (38) oder als Großkopf (40) ausgebildet ist.
  7. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stanzniet (12) aus Metall hergestellt ist.
  8. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stanzniet (12) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
  9. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (42) zwischen dem Nietkopf (18) und dem Nietschaft (22) als Ecke oder als Kurve oder als im Querschnitt linienförmige Phase ausgebildet ist.
  10. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in Stanzrichtung (28) gesehen hintere Bauteil (16) aus einem plastisch verformbaren Werkstoff hergestellt ist.
  11. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen Bauteile (14, 16) aus artverschiedenen Werkstoffen hergestellt sind.
  12. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in Stanzrichtung (28) gesehen hintere Bauteil (16) aus einem Kunststoff und das vordere Bauteil (14) aus einem Metall hergestellt ist.
  13. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in Stanzrichtung (28) gesehen vordere Bauteil (14) ein Metallblech ist mit einer Blechdicke von mindestens 1 mm.
  14. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stanzniet (12) aus einem Werkstoff hergestellt ist, dessen Härte größer ist als diejenige des Werkstoffs der miteinander zu verbindenden Bauteile (14, 16).
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