DE10325431A1

DE10325431A1 - Verbindungsanordnung zweier Bauteile mit einem Blindniet und Verfahren zum Vernieten zweier Bauteile

Info

Publication number: DE10325431A1
Application number: DE2003125431
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr.-Ing. Dehlke
Original assignee: Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Richard Bergner Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2005-01-05
Also published as: DE112004000952A5; WO2004108325A1; DE112004000952B4

Abstract

Bei der Verbindung zweier Bauteile (22A, B) ist ein Schraubblindniet (2) vorgesehen, mit dem in einem einstufigen Setzvorgang die Bauteile (22A, B) miteinander verbunden werden. Hierzu werden diese wie bei einer herkömmlichen Blindnietverbindung zwischen einem Kragen (8) einer Niethülse (4) und einem Schließwulst (26) unmittelbar eingeklemmt. Der Schließwulst (26) wird durch ein Anziehen einer einen Nietdorn bildenden Schraube (6) erreicht, welche sich einerseits mit ihrem Schraubenkopf (16) an der Niethülse (4) abstützt und andererseits mit einem Gewinde (20) in das Hülsenmaterial der Niethülse (4) eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zumindest zweier Bauteile mit einem Blindniet, der eine Niethülse und einen darin angeordneten Nietdorn umfasst, wobei die Bauteile zwischen einem durch Umformen von Hülsenmaterial der Niethülse ausgebildeten Schließwulst und einen Kragen der Niethülse geklemmt sind. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Blindniet sowie ein Verfahren zum Vernieten der Bauteile.

Eine derartige Verbindungsanordnung und ein derartiges Verfahren zum Vernieten sind beispielsweise aus der WO 00/68583 zu entnehmen. Zur Ausbildung der bekannten Blindnietverbindung wird zunächst der Blindniet in eine gemeinsame Bohrung der zu verbindenden Bauteile von einer Seite eingesteckt, bis der Blindniet mit einem Setzkopf der Niethülse auf dem oberen Bauteil zum Anliegen kommt. Durch die Niethülse ist ein Dorn geführt, der sich mit einem Dornkopf am dem Setzkopf abgewandten rückseitigen Ende der Niethülse abstützt. Beim Setzen des Niets wird mit Hilfe eines sich am Bauteil oder am Setzkopf abstützenden Setzwerkzeugs am Nietdorn gezogen, so dass sich die Niethülse verformt und einen Schließwulst ausbildet und die zu verbindenden Bauteile zwischen dem Schließwulst und dem Setzkopf geklemmt werden. Bei Erreichen einer vorbestimmten Zugkraft reißt der Dorn vorzugsweise bündig mit dem Setzkopf ab.

Derartige Nietverbindungen werden in verschiedenen Technologiebereichen, unter anderem in der Automobilindustrie, eingesetzt. Bei der Verwendung von Blindnieten zum Zusammenfügen von Karosseriebauteilen beim Kraftfahrzeug bildet die Karosserie in nachteiliger Weise jedoch eine Art Resonanzkörper. Die durch das Abreißen erzeugten Schwingungen werden nämlich auf die Karosserie übertragen und um ein Vielfaches verstärkt, so dass eine erhebliche Schallbelastung auftritt. Diese Schallbelastung kann Werte von bis zu 100db erreichen. Ohne spe zielle Schallschutzmaßnahmen ist daher die Blindniettechnologie nicht ohne Weiteres in einen Fließband-Prozess zu integrieren. Weiterhin ist die Entsorgung des abgerissenen Restdorns aufwändig. Der Blindniet wird üblicherweise mit Hilfe eines hydraulisch betätigbaren und nach Art einer Pistole ausgebildeten Setzwerkzeugs manuell gesetzt. Aufgrund des im Wesentlichen manuellen Setzens ist eine Prozessüberwachung schwierig.

Nicht zuletzt aufgrund dieser Nachteile konnte die Blindniettechnologie bisher den Einsatz anderer Verbindungstechniken, wie beispielsweise Schrauben oder Schweißen, bei der Fließband-Fertigung nicht in großem Maßstab ersetzen.

Im Hinblick auf die Schraubtechnologie sind weiterhin so genannte Blindnietmuttern bekannt, die nach Art eines Niets in eine Bohrung eines Bauteils eingesetzt werden und ein Innengewinde aufweisen, in das anschließend eine Schraube zum Befestigen eines weiteren Bauteils eingeschraubt werden kann. Teilweise werden in die Blindnietmuttern auch Gewindestifte eingeschraubt, auf die dann wiederum weitere Bauteile mit herkömmlichen Muttern befestigt werden können. Derartige Blindnietmuttern sind beispielsweise zu entnehmen aus der DE 692 13 263 T2 oder der DE 201 12 171 U1 .

Gemäß der DE 201 12 171 U1 wird zunächst die Blindnietmutter in eine Bohrung eines ersten Bauteils eingesteckt und stützt sich mit einem Kragen auf diesem ab. In einem zweiten Schritt wird ein weiteres Bauteil darüber gelegt, welches mittels einer Schraube, die in die Blindnietmutter eingreift, am ersten Bauteil befestigt wird. Beim Anziehen der Schraube verformt sich die Niethülse, so dass sich ein Schließwulst an der Unterseite des unteren Bauteils ausbildet. Zugleich wird dabei die Niethülse etwas nach oben gegen das zweite Bauteil aus dem unteren Bauteil herausgezogen.

Diese Schraubtechnologie mit Hilfe der Blindnietmuttern ist jedoch im Vergleich zum herkömmlichen Blindniet-Setzvorgang aufwändig, da es ein zweistufiges Vorgehen erfordert, nämlich zunächst das Einbringen der Blindnietmutter in das erste Werkstück und anschließend in der zweiten Stufe das Aufschrauben des zweiten Werkstücks.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Prozessvereinfachung bei der Ausbildung einer Blindnietverbindung zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die Verbindungsanordnung mit den Merkmalen nach Patentanspruch 1. Danach sind die zu verbindenden Bauteile mit einem Blindniet, der eine Niethülse und einen darin angeordneten Nietdorn umfasst, zwischen einem Schließwulst und einem Kragen der Niethülse geklemmt. Der in der Niethülse steckende und dort verbleibende Nietdorn ist durch eine Schraube gebildet, die sich mit einem Schraubenkopf unmittelbar an der Niethülse abstützt und mit einem Gewinde in die Niethülse eingeschraubt ist. Der Schließwulst ist dabei durch ein Anziehen der Schraube ausgebildet. Ein solcher Blindniet wird im Folgenden auch als Schraubblindniet bezeichnet.

Diese Ausgestaltung verbindet in besonders vorteilhafter Weise den einstufigen Setzvorgang eines herkömmlichen Blindniets mit den Vorteilen der Schraubtechnologie. Wesentlich ist hierbei, dass der Setzvorgang in einem einstufigen Prozess erfolgt, und dass die zu verbindenden Bauteile zwischen einem Kragen der Niethülse und dem Schließwulst eingeklemmt sind. Im Unterschied zu der Blindnietmuttern-Technologie ist daher ein zweistufiges Verfahren nicht erforderlich und insbesondere werden die Bauteile unmittelbar zwischen dem Schließwulst und dem Kragen geklemmt. Bei der Blindnietmuttern-Technologie dient die Schraube zum Befestigen des einen Bauteils mit dem zweiten Bauteil und liegt mit ihrem Schraubenkopf an dem einen Bauteil an. Beim Schraubblindniet dient die Schraube demgegenüber lediglich zum Umformen der Niethülse, ohne dass die Schraube Kontakt mit einem der Bauteile hat. Zur Aufrechterhaltung der Verbindung ist die Schraube nicht zwingend erforderlich, da die zu verbindenden Bauteile zwischen dem Kragen und dem Schließwulst der Niethülse geklemmt sind. Der Schraubblindniet ist daher weitgehend bauteilunabhängig und ist bevorzugt ein vormontiertes Verbindungselement, das als soches zu einer insbesondere automatischen Verarbeitungsstation geliefert wird, an der der Schraubblindniet in die zu verbindenden Bauteile eingefügt wird.

Im Vergleich zu dem Setzvorgang eines herkömmlichen Blindniets werden durch die Verwendung der Schraube für den Umformprozess des Hülsenmaterials die Vorteile erreicht, dass kein Abrissgeräusch auftritt, dass kein Restdorn entsorgt werden muss und dass auf bestehende Werkzeuge am Fließband, beispielsweise bei der Automobilproduktion, zurückgegriffen werden kann. Insbesondere besteht hierdurch die Möglichkeit, auf bewährte und eingeführte Prozessüberwachungssysteme zur Qualitätssichtung zurückzugreifen.

Zur Ausbildung des Schließwulstes weist die Niethülse in einer bevorzugten Ausgestaltung einen Verformungsbereich und einen sich daran anschließenden Gewindebereich auf, mit dem das Gewinde der Schraube in Eingriff steht. Dabei weist der Gewindebereich insbesondere eine höhere Steifigkeit als der Verformungsbereich auf. Dies wird in einer bevorzugten Ausgestaltung durch eine erhöhte Wandstärke der Niethülse im Gewindebereich erzielt. Hierzu ist beispielsweise ein Absatz auf der Innenseite des Nietschafts der Niethülse vorgesehen. Um eine möglichst gute mechanische Stabilität der Verbindung insbesondere auch bei einer Scherbeanspruchung zu gewährleisten ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein insbesondere gewindefreier Bund unterhalb des Schraubenkopfes an den Innendurchmesser der Niethülse angepasst. Die Schraube weist also im so genannten Klemmbereich, in dem die zu verbindenden Bauteile geklemmt sind, einen verdickten Bund auf. Der Außendurchmesser des Bundes entspricht dabei insbesondere dem Außendurchmesser des sich an den Bund anschließenden Gewindes.

Zur Ausbildung des Gewindebereichs wird vorzugsweise derart vorgegangen, dass zunächst die Schraube in die Niethülse eingesteckt wird, und dass anschließend die Niethülse im Gewindebereich bei einem Walzvorgang gegen das Schraubengewinde gepresst wird, so dass ein Gewinde in die Innenwandung der Niethülse eingeformt wird. Die Schraube ist hierdurch in der Niethülse gegen ein Herausfallen gesichert.

Alternativ hierzu wird das Gewinde bevorzugt durch eine gewindefurchende, also eine gewindeformende oder gewindeschneidende Schraube eingebracht. Bei der (Vor-) Montage der Niethülse mit der Schraube wird in diesem Fall die Hülse festgehalten und die Schraube mit Axialkraft eingeschraubt. Insbesondere bei der gewindefurchenden Schraube weist zweckdienlicherweise das Schraubengewinde zumindest im Teilbereich der Schraubenspitze eine unrunde Querschnittsfläche auf, die insbesondere trilobular ausgebildet ist. Damit wird das sogenannte Furchmoment, also das aufzubringende Drehmoment für die Ausbildung der Gewindegänge, gering gehalten. Unter trilobular wird dabei insbesondere ein von der Kreisform abweichender, unrunder Querschnitt verstanden, dessen Außenumfangslinie sich aus einzelnen Teilstücken zusammensetzt, die nicht entlang einer Kreislinie verlaufen. Dabei sind bevorzugt drei Schultern gebildet, die um 120° drehversetzt zueinander angeordnet sind. Insbesondere weist die unrunde Querschnittsfläche eine einheitliche Querschnittsdicke auf, d.h. alle durch den Mittelpunkt verlaufende Linien haben die gleiche Länge.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung weist das Schraubengewinde eine dem Schraubenkopf zugewandte und eine dem Schraubenkopf abgewandte Flanke mit unterschiedlichem Flankenwinkel auf. Insbesondere hat die dem Schraubenkopf zugewandte Flanke einen kleineren Flankenwinkel, insbesondere im Bereich von 10°–20°, speziell 15°, als die dem Schraubenkopf abgewandte Flanke, deren Flankenwinkel insbesondere im Bereich von 35°–45°, speziell bei 40° liegt. Hierdurch werden die beim Anzeihen autretenden Reibungskräfte gering gehalten, so dass die Verdrehbelastung insbesondere der Niethülse beim Setzvorgang gering ist. Weiterhin wir durch diese Maßnahme eine unerwünschte Aufweitung der Niethülse zumindest weitgehend vermieden und zudem kann mit einer derartig ausgebildeten Schraube ein große Vorspannung beim Setzvorgang erzeugt werden.

Um ein Anziehen der Schraube zu ermöglichen, ist die Niethülse vorzugsweise verdrehsicher in der Bohrung gehalten. Hierzu weist diese im kragennahen Bereich, also insbesondere dem Klemmbereich, in dem die Niethülse in Eingriff mit den Bauteilen steht, eine mit den Bauteilen formschlüssige und insbesondere unrunde Querschnittsform auf. Alternativ oder zusätzlich ist der Kragen mit Gegenwirkungsflächen für ein Werkzeug, beispielsweise einen Schraubenschlüssel, versehen.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist die Niethülse endseitig insbesondere gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen. Hierdurch wird eine insgesamt hermetisch dichte Verbindungsanordnung ermöglicht, so dass diese Verbindungsanordnung auch für solche Fälle geeignet ist, in denen die Niethülse in einen Gasraum mit beispielsweise reaktivem Gas hineinreicht. Da die Niethülse endseitig verschlossen ist, besteht keine Gefahr, dass das Gas in die Niethülse eindringen und ggf. zu einer Schwächung der Nietverbindung führen kann.

Um die Belastung des Kragens der Niethülse beim Anziehen der Schraube möglichst gering zu halten, ist in einer bevorzugten Weiterbildung zwischen dem Schraubenkopf und der Niethülse eine Gleitscheibe angeordnet.

Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung weist die Niethülse einen Verformungsbereich für die Ausbildung des Schließwulstes auf, dessen Festigkeit sich in Richtung der Längsausdehnung der Niethülse verändert. Insbesondere verringert sich die Festigkeit im Verformungsbereich in Richtung zum Kragen stetig. Hierdurch wird ein sicheres und zuverlässiges Klemmen auch unterschiedlicher Bauteildicken ermöglicht. Der von dem Blindniet bereitgestellte Klemmbereich ist daher variabel.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch einen Blindniet mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14. Danach ist eine vorgefertigte Montage einheit, umfassend die Niethülse und die darin einliegende Schraube vorgesehen, die mit ihrem Gewinde in Eingriff mit einem Gewindebereich der Niethülse steht.

Die im Hinblick auf die Verbindungsanordnung angeführten bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteile sind gleichermaßen auf den Blindniet zu übertragen. Durch die Bereitstellung einer vorgefertigten Montageeinheit kann der eigentliche Verbindungsprozess der zu verbindenenden Bauteile schnell in einem einstufigen Setzvorgang erfolgen.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Vernieten zweier Bauteile mit einem Blindniet mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Die im Hinblick auf die Verbindungsanordnung angeführten Vorteile und zweckdienlichen Ausgestaltung sind auf das Verfahren ebenfalls sinngemäß zu übertragen.

Der Setzvorgang ist dabei bevorzugt ein rein rotatorischer, bei dem die Umformung der Niethülse allein durch Anziehen der Schraube erfolgt. In einer alternativen Variante ist der rotatorischen Bewegung eine translatorische Bewegung überlagert, bei der – wie bei einem konventionellen Setzvorgang – die Schraube beispielsweise von einem Setzwerkzeug an ihrem Schraubenkopf hintergriffen und in Axialrichtung gezogen wird. Ein Anziehen der Schraube erfolgt in dieser Alternative beispielsweise erst im Anschluss an eine begonnene oder bereits vollendete Hülsenumformung zur Ausbildung des Schließwulstes.

In bevorzugten Varianten des Verfahrens wird der Setzvorgang des Blindniets automatisch überwacht und die Überwachung wird insbesondere zentral erfasst. Die Überwachung bezieht sich dabei beispielsweise auf das Anzugsdrehmoment der Schraube. Die ermittelten Werte werden insbesondere gespeichert, ausgewertet und ggf. protokolliert, um eine lückenlose und vollständige Qualitätsüberwachung jeder einzelnen Blindnietverbindung zu ermöglichen. Dies ist insbesondere im Automobilbereich mit den hohen Qualitätsanforderungen erwünscht.

In einer zweckdienlichen Weiterbildung wird die Schraube elektrisch gesteuert angezogen. Die Verwendung der Schraube ermöglicht die problemlose Abkehr vom üblicherweise hydraulischen Setzvorgang. Der Vorteil eines elektrischen Setzvorgangs besteht in der einfacheren Überwachung und Handhabung und insbesondere in der einfacheren Einstellung des gewünschten Anzugsdrehmoments. Das Anzugsdrehmoment kann beispielsweise in Abhängigkeit der Materialien der zu verbindenden Bauteile eingestellt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:
1 eine Darstellung eines im Folgenden als Schraubblindniet bezeichneten Blindniets in ungesetztem Zustand,
2 eine Verbindungsanordnung mit zwei mit dem Schraubblindniet verbundenen Bauteile,
3A,B Darstellungen zur Illustration der Ausbildung des Gewindebereichs der Niethülse,
4 eine Ausführungsvariante des Schraubblindniets mit einer Gleitscheibe und einer geschlossenen Niethülse,
5A,B Ausführungsvarianten mit einer erhöhten Wandstärke der Niethülse im Gewindebereich,
6A,B Ausführungsvarianten mit einem verbreiterten Bund der Schraube, 7A–7D Ausführungsvarianten mit unterschiedlichen Geometrien für eine verdrehsichere Anordnung der Niethülse in den Bauteilen,
8 eine Schraube mit unterschiedlichen Flankenwinkeln und
9A, 9B eine gewindefurchende Schraube in einer Querschnitts- bzw. Seitenansicht.
Gemäß den 1 und 2 umfasst der Schraubblindniet 2 eine Niethülse 4, in der ein als Schraube 6 ausgebildeter Nietdorn eingesteckt ist. Die Niethülse 4 weist an ihrem einen Ende einen etwa ringförmigen Kragen 8 und daran anschließend einen Klemmbereich 10, einen Verformungsbereich 12 und einen Gewinde bereich 14 auf. Die Schraube 6 umfasst einen halbrunden Schraubenkopf 16 sowie einen Schraubenschaft, welcher gebildet ist durch einen gewindefreien Bund 18 und ein sich daran anschließendes Schaftteil mit einem Gewinde 20. Das Gewinde 20 steht im Gewindebereich 14 mit der Niethülse 4 im Eingriff, d.h. im Gewindebereich 14 sind Gewindegänge im Hülsenmaterial eingeformt.
Beim Verbinden von zwei oder mehr Bauteilen 22A, B wird der Schraubblindniet 2, also die vormontierte Einheit, bestehend aus der Niethülse 4 und der darin eingeschraubten Schraube 6, zunächst durch eine gemeinsame Bohrung der Bauteile 22A, B gesteckt, bis er mit dem Kragen 8 auf der Oberseite des oberen Bauteils 22A zum Aufliegen kommt. Der Kragen 8 ist hierbei an seiner Unterseite im Querschnitt gesehen leicht S-förmig und nicht eben ausgebildet, so dass er lediglich mit seinem äußeren Randbereich flächig auf dem oberen Bauteil 22A unter Einschluss eines ringartigen Freiraums 24 zum Aufliegen kommt.
Anschließend wird die Schraube 6 mit einem üblichen Schraub-Werkzeug angezogen, wie es durch den Pfeil 25 angedeutet ist. Hierzu weist der Schraubenkopf 16 insbesondere einen Innensechskant-Kraftangriff auf. Da sich die Schraube 6 mit ihrem Schraubenkopf 16 einerseits am Kragen 8 abstützt und andererseits mit ihrem Gewinde 20 in das Hülsenmaterial der Niethülse 4 eingreift, wird die Niethülse 4 beim Anziehen der Schraube 6 zusammengezogen, so dass sich im Verformungsbereich 12 ein Schließwulst 26 ausbildet. Vorzugsweise nimmt dabei die Festigkeit im Verformungsbereich in Richtung zum Kragen 8 hin stetig ab. Dadurch wird erreicht, dass auch unterschiedliche Bauteildicken problemlos gehandhabt werden können. Denn durch die abnehmende Festigkeit zum Kragen 8 hin wird sich der Schließwulst 26 zunächst in den Bereichen geringerer Festigkeit und damit immer in unmittelbarer Nähe der Oberfläche des unteren Bauteils 22B ausbilden. Die unterschiedlichen Festigkeitswerte der Niethülse werden bei gleichbleibender Wandstärke, beispielsweise durch eine definierte Wärmebehandlung, insbesondere ein bereichsweises Glühen mit definiertem Abkühlen erzielt.
Sobald die Schraube 6 ein vorgegebenes Anzugsdrehmoment erreicht, ist der einstufige Setzvorgang des Schraubblindniets 2 abgeschlossen. Die Schraube 6 wird dabei vorzugsweise mit einem elektrisch gesteuerten Schraubwerkzeug betätigt. Das Anziehen der Schraube und damit das Setzen des Schraubblindniets 2 wird automatisch überwacht und insbesondere zentral erfasst.
Bei der Verbindungsanordnung (Blindnietverbindung) mit dem Schraubblindniet 2 sind die Bauteile 22A, B unmittelbar zwischen dem Kragen 8 und dem Schließwulst 26 geklemmt. Die Schraube 6 verbleibt nach dem Setzvorgang wie bei einem herkömmlichen Blindniet als Restdorn in der Niethülse 4. Hierdurch ist eine dauerfeste und hoch beanspruchbare Blindnietverbindung ausgebildet. Im Unterschied zu einer herkömmlichen Blindnietverbindung hat die Verbindung mit dem Schraubblindniet den wesentlichen Vorteil, dass der Nietdorn nicht abgerissen werden muss, dass keine Entsorgung des Restdorns stattfinden muss und dass insbesondere eine einfache automatische Überwachung möglich ist. Eine weiterer entscheidender Vorteil ist, dass der einfache einstufige Setzvorgang eines herkömmlichen Blindniets erhalten bleibt, dass also die beiden Bauteile 22A, B in einem einzigen Arbeitsschritt miteinander verbunden werden können. Wie bei einem herkömmlichen Blindniet wird der Schraubblindniet 2 nämlich ebenfalls insbesondere automatisch einem Schraubwerkzeug zugeführt, das lediglich an die gemeinsame Bohrung der zu verbindenden Bauteile 20A, B gesetzt werden muss, um diese durch ein Anziehen der Schraube in einem einzigen Arbeitsschritt miteinander zu verbinden.
Im Hinblick auf eine möglichst kostengünstige und einfache Ausgestaltung des Schraubblindniets wird der Gewindebereich 14 dadurch ausgebildet, dass die Schraube 6 zunächst in einen hohlzylindrischen Nietschaft der Niethülse 4 eingeführt wird. Anschließend wird der Hülsenschaft endseitig im Gewindebereich 14 durch einen Walzvorgang gegen das Gewinde 20 der Schraube 6 gepresst. Hierbei werden im Gewindebereich 14 Gewindegänge in das Hülsenmaterial der Niethülse 4 eingeformt (3A,3B). Alternativ hierzu kann in das Hülsenmate rial ein Gewinde eingeschnitten werden oder eine gewindeschneidende Schraube 6A verwendet werden (vgl. hierzu auch 9A,9B).
Gemäß 4 ist zwischen dem Schraubenkopf 16 und dem Kragen 8 eine Gleitscheibe 28 vorgesehen. Diese reduziert die beim Anziehen der Schraube 6 vom Schraubenkopf 16 auf den Kragen 8 übertragenen Reibkräfte. Weiterhin ist in 4 eine Ausführungsvariante mit einer geschlossenen Niethülse 4 dargestellt, die in etwa topfförmig mit einem unteren Boden 30 ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsvariante mit der geschlossenen Niethülse 4 kommt die Schraube 6 daher nicht in Kontakt mit der Umgebung unterhalb des unteren Bauteils 22B. Die Schraube 6 ist hermetisch abgedichtet.
Gemäß den weiteren Ausführungsvarianten nach den 5A und 5B weist die Niethülse 4 im Gewindebereich 14 eine erhöhte Wandstärke auf, wobei an der Innenseite der Niethülse 4 ein Absatz gebildet ist. Die zunächst hohlzylindrische Niethülse 4 (5A) wird durch den zur 3B beschriebenen Walzvorgang in eine konisch verlaufende Form umgewandelt, so dass im Gewindebereich 14 das Gewinde 20 in die Niethülse 4 mit der erhöhten Wandstärke eingepresst wird. Bei dieser Ausführungsvariante nimmt der Außenquerschnitt der Niethülse 4 im Bereich des Nietschafts zum Kragen 8 hin kontinuierlich zu.
Bei der Ausführungsvariante gemäß den 6A, 6B ist neben der erhöhten Wandstärke im Gewindebereich 14 auch der Bund 18 verbreitert. Der Außendurchmesser des Bundes 18 entspricht dabei in etwa dem Außendurchmesser des Gewindes 20 und der Bund 18 liegt in etwa bündig in der Niethülse 4 ein. Auch hier wird das Gewinde 20 durch den Walzvorgang in das Hülsenmaterial im Gewindebereich 14 eingepresst. Aufgrund des breiten Bundes 18 weist die Niethülse 4 nunmehr im unteren Bereich eine sich stetig verbreiternde konische Ausgestaltung und im Bereich des Bundes 18 eine zylindrische Ausgestaltung auf.
Wie aus den 7A bis 7D zu entnehmen ist, hat die Niethülse 4 im Klemmbereich 10 unterhalb des Kragens 8 eine unrunde Querschnittsgeometrie, bei spielsweise eine elliptische Geometrie (7A), eine Geometrie mit abgeflachten Seiten (7B) oder eine mehreckige, insbesondere sechseckige Geometrie (7C). Aufgrund dieser Geometrie liegt die Niethülse 4 formschlüssig in den zu verbindenden Bauteilen 22 ein und ist somit in diesen verdrehsicher gehalten, so dass problemlos ein Anzugsdrehmoment ausgeübt werden kann, ohne dass sich die Niethülse 4 mitdreht. Der formschlüssige Sitz der Niethülse 4 wird beispielsweise durch Einpressen und Umformen der zunächst kreisrunden Bohrung in den Bauteilen 22A, B erreicht.
Um beim Setzvorgang möglichst geringe Verdrehkräfte auf die Niethülse 4 zu übertragen weist das Gewinde 20 eine besondere wenig Reibung erzeugende Geometrie auf, wie sie der 8 zu entnehmen ist. Danach ist vorgesehen, dass der Flankenwinkel α einer dem Schraubenkopf 16 zugewandten Flanke 32A geringer ist als der Flankenwinkel β der zweiten, dem Schraubenkopf 16 abgewandten Flanke 32B. Der Flankenwinkel α, β ist dabei gebildet durch den Winkel, den die jeweilige Flanke 32A, B zu einer Linie einschließt, die eine Senkrechte zu der Schraubenlängsachse bildet. Die Flankenwinkel α, β betragen hierbei gemäß dem Ausführungsbeispiel etwa 15° bzw. 45°.
Alternativ zu der Ausbildung des Gewindebereichs 14 durch einen Walzvorgang werden die Gewindegänge in die Niethülses 4 durch eine gewindefurchende Schraube 6A eingebracht, wie sie beispielhaft in den 9A, B dargestellt ist. Danach weist das Gewinde 20 eine unrunde, insbesondere triolobulare Querschnittsgeometrie mit drei jeweils um 120° drehversetzt angeordnete Schultern 34 auf (9A). Weiterhin verjüngt sich der Außenumfang des Gewindes zur Gewindespitze 36 hin, um ein einfaches Einführen zu ermöglichen. Durch die unrunde Querschnittsgeometrie steht jeweils nur ein Teilbereich des Gewindes 20 mit dem Hülsenmaterial, in das die Gewindegänge einzuschneiden sind, im Eingriff. Demnach sind die aufzubringenden Kräfte, also das aufzubringende Drehmoment beim Gewindefurchen, gering gehalten.

2: Schraubblindniet
4: Niethülse
6: Schraube
8: Kragen
10: Klemmbereich
12: Verformungsbereich
14: Gewindebereich
16: Schraubenkopf
18: Bund
20: Gewinde
22A: oberes Bauteil
22B: unteres Bauteil
24: Freiraum
25: Pfeil
26: Schließwulst
28: Gleitscheibe
30: Boden
32A, B: Flanken
34: Schulter
36: Gewindespitze
α, β: Flankenwinkel

Claims

Verbindungsanordnung zumindest zweier Bauteile (22A, B) mit einem Blindniet (2), der eine Niethülse (4) und einen darin angeordneten Nietdorn umfasst, wobei die Bauteile (22A, B) zwischen einem durch Umformen von Hülsenmaterial der Niethülse (4) ausgebildeten Schließwulst (26) und einem Kragen (8) der Niethülse (4) geklemmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietdorn durch eine Schraube (6) gebildet ist, die sich mit einem Schraubenkopf (16) an der Niethülse (4) abstützt und mit einem Gewinde (20) in die Niethülse (4) eingeschraubt ist, und dass der Schließwulst (26) durch ein Anziehen der Schraube (6) ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse (4) einen Verformungsbereich (12) und einen sich daran anschließenden Gewindebereich (14) aufweist, mit dem das Gewinde (20) in Eingriff steht.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse (4) im Gewindebereich (14) eine erhöhte Wandstärke aufweist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse (4) zur Ausbildung des Gewindebereichs (14) gegen das Schraubengewinde (20) gepresst ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube eine gewindefurchende Schraube (6A) ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubengewinde (20) eine unrunde, insbesondere trilobulare, Querschnittsgeometrie aufweist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubengewinde (20) eine dem Schraubenkopf (16) zugewandte Flanke (32A) und eine dem Schraubenkopf (16) abgewandte Flanke (32B) umfasst, die unterschiedliche Flankenwinkel (α, β) aufweisen.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Schraubenkopf zugewandte Flanke (32A) einen kleineren Flankenwinkel (α), insbesondere im Bereich von 10°–20°, speziell 15°, als die dem Schraubenkopf abgewandte Flanke (32B) aufweist, deren Flankenwinkel (β) insbesondere im Bereich von 35°–45°, speziell bei 40° liegt.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (6) unterhalb des Schraubenkopfes (16) einen gewindefreien Bund (18) aufweist, der an den Innendurchmesser der Niethülse (4) angepasst ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse (4) verdrehsicher in den Bauteilen (22A, B) gehalten ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse (4) endseitig verschlossen ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse (4) einen Verformungsbereich (12) aufweist, dessen Festigkeit sich in Richtung zum Kragen (8) insbesondere stetig verringert.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schraubenkopf (16) und der Niethülse (4) eine Gleitscheibe (28) angeordnet ist.
Blindniet (2) für eine Verbindungsanordung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Niethülse (4) und einem darin angeordneten Nietdorn dadurch gekennzeichnet, dass der Blindniet (2) eine vorgefertigte Montageeinheit ist, umfassend die Niethülse (4) und eine in diese einliegende Schraube (6), die mit ihrem Gewinde (20) in Eingriff mit einem Gewindebereich (14) der Niethülse (4) steht und die den Nietdorn bildet.
Verfahren zum Vernieten zumindest zweier Bauteile (22A, B) mit einem Blindniet (2), der eine Niethülse (4) und einen in der Niethülse (4) verbleibenden Nietdorn umfasst, wobei bei einem Setzvorgang der Blindniet (2) durch eine gemeinsame Bohrung der Bauteile (22A, B) geführt und anschließend das Hülsenmaterial der Niethülse (4) zu einem Schließwulst (26) verformt wird, so dass die Bauteile (22A, B) zwischen dem Schließwulst (26) und einem Kragen (8) des Blindniets (2) geklemmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Nietdorn durch eine Schraube (6) gebildet ist, die mit einem Gewinde (20) in die Niethülse (4) eingreift, wobei beim Setzvorgang durch Anziehen der Schraube (6) der Schließwulst (26) ausgebildet wird und die Schraube (6) sich mit einem Schraubenkopf (16) an der Niethülse (4) abstützt.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Setzvorgang des Blindniets (2) automatisch überwacht wird und die Überwachung insbesondere zentral erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (6) elektrisch gesteuert angezogen wird.