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Die
Erfindung betrifft eine Blindnietmutter mit einem hülsenförmigen Schaft,
die an einem Ende einen Blindnietmutterkopf aufweist, wobei der
Schaft einen Durchtrittsbereich, einen Stauchungsbereich und einen
Innengewindebereich aufweist, wobei der Durchtrittsbereich einen
höheren
Stauchungswiderstand aufweist als der Stauchungsbereich.
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Aus
der
DE 199 62 595
A1 ist eine Blindnietmutter der eingangs genannten Art
bekannt. Dort wird der Stauchungswiderstand des Durchtrittsbereichs
dadurch erhöht,
dass dieser eine höhere Wandstärke aufweist,
als die eigentliche Stauchzone. Will man eine solche Blindnietmutter
an unterschiedliche Klemmbereiche anpassen, ist es erforderlich, Blindnietmuttern
mit unterschiedlichen Durchtrittsbereichslängen herzustellen.
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Ferner
ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster
DE 77 30 616 U1 bekannt, durch Härtung des Niets
ein unterschiedlicher Stauchwiderstand zu erreichen, wobei dort
allerdings vom Kopf- zum Gewindeteil die Härte zunehmen soll.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Blindnietmutter
zur Verfügung
zu stellen, bei der auf einfache Weise der Stauchungswiderstand
im Durchtrittsbereich erhöht
werden kann, so dass auf einfache Weise Blindnietmuttern für unterschiedliche
Klemmbereiche hergestellt werden können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass im Durchtrittsbereich auf der Innenseite des Schaftes Verdichtungsbereiche
eingearbeitet sind, die sich parallel zur Längsachse des Schaftes erstrecken.
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Beim
Vernieten der erfindungsgemäßen Blindnietmutter
bildet sich beim Heranziehen des Innengewindebereichs in Richtung
des Blindnietmutterkopfs ein Schließ wulst im Bereich der Unterfläche der
zu verbindenden Werkstückkombination,
während
der Blindnietmutterkopf auf der Oberfläche der Werkstückkombination
bleibt.
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Die
Blindnietmutter selbst setzt dem während des Heranziehvorganges
nahenden Schließwulst
einen Widerstand im Bereich des Durchtritts der Blindnietmutter
durch das Werkstück über die Werkstückkombination
entgegen. Eine übermäßige Krafteinwirkung,
während
des Heranziehens des Innengewindebereiches in Richtung des Blindnietmutterkopfes,
in das Werkstück
oder die Werkstückkombination,
wird vermieden. Dadurch entsteht keine Vorschädigung des Werkstückes der
Werkstückkombination,
etwa in Form eines Sprengens der Bohrung. Auch ein übermäßiges Einbringen
des Schließwulstes
in eines der Werkstücke
wird vermieden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der höhere Stauchungswiderstand
des Durchtrittsbereiches durch darin eingearbeitete Verdichtungsbereiche
erzeugt ist. In einer solchen Ausführungsart ist es besonders
kostengünstig
unterschiedliche Stauchungswiderstandsbereiche in dem hülsenförmigen Schaft
der Blindnietmutter vorzusehen. Besonders leicht lässt sich
das Einbringen unterschiedlicher Stauchungswiderstände in die
Blindnietmutter dadurch erreichen, dass die Verdichtungsbereiche
auf der Innenseite des Schaftes eingearbeitet sind. Ganz besonders
einfach lassen sich solche Verdichtungsbereiche erzeugen, wenn die
Verdichtungsbereiche parallel zur Längsachse des Schaftes ausgebildet
sind. In der Produktion sind dann lediglich geradlinige Translationsbewegungen
durchzuführen.
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Wenn
die Verdichtungsbereiche sich bis zur Oberfläche des Blindnietmutterkopfes
durch den Blindnietmutterkopf hindurch erstrecken, so formen sich
auch größere Stauchungswiderstandsbereiche im
Blindnietmutterkopf im Vergleich zum Stauchungswiderstand des Stauchungsbereiches
aus. Dies verstärkt
die Güte
der Verbindung, weil der Blindnietmutterkopf verstärkt wird.
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Das
Lösen der
Nietverbindung ist dann besonders einfach, wenn der Blindnietmutterkopf
einfach abzuschlagen ist. Dies ist dann der Fall, wenn die Verdichtungsbereiche
lediglich bis an den Bereich des Blindnietmutterkopfes herabreichen.
Eine solche Variante bietet somit einen weiteren Vorteil.
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Eine
symmetrische Ausgestaltung, welche vorteilhafterweise wünschenswert
ist, ergibt sich dann, wenn mindestens zwei Verdichtungsbereiche eingearbeitet
sind. Besonders vorteilhaft ist es, wenn jedoch drei Verdichtungsbereiche
eingearbeitet sind, weil dann eine Ovalität des Schaftes vermieden wird. Dies
ist besonders deswegen vorteilhaft, da die Bohrung, durch die Blindnietmutter
zumindest mit dem Innengewindebereich, dem Stauchungsbereich und dem
Durchtrittsbereich durchgestreckt wird, standardmäßig rund
ausgestaltet ist. Eine nahezu optimale Ausgestaltungsform, in punkto
Rundheit, ergibt sich, wenn sechs Verdichtungsbereiche oder mehr eingearbeitet
sind.
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Wenn
sich die Verdichtungsbereiche entlang von Einprägnuten erstrecken, so kann
ein einfaches Rollverfahren oder Prägeverfahren angewandt werden,
um die Verdichtungsbereiche mit einfachen Mitteln zu erreichen.
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Um
eine Schonung des Werkstückes
oder der Werkstückkombination
im gesamten Bereich der Bohrung zu Erreichen, ist es von großen Vorteil, wenn
die Verdichtungsbereiche gleichmäßig am Umfang
im Inneren des Schaftes verteilt sind.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn in einer Ausgestaltungsvariante die Einprägnuten die
0,01- bis 0,5-fache, vorzugsweise die 0,5- bis 0,6-fache Tiefe der
Wanddicke im Bereich des Stauchungsbereiches aufweisen.
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Eine
besonders vorteilhafte Längenausgestaltung
ergibt sich, wenn die Einprägnuten
die 1,2- bis 18-fache Länge
der Höhe
des Blindnietmutterkopfes in einer Variante aufweisen.
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Besonders
kostengünstig
lässt sich
das Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Blindnietmutter dadurch
durchführen,
dass in den Schaft, welcher im Ausgangszustand im Stauchungs- und
Durchtrittsbereich gleiche Wandstärken aufweist, ein Werkzeug
eingebracht wird, welches Verdichtungsbereiche im Durchtrittsbereich
schafft, die einen höheren
Stauchungswiderstand aufweisen, als die unverdichteten Bereiche,
wobei als Werkzeug ein Stempel verwendet wird, der Abschnitte aufweist, die
einen um den Verdichtungsfaktor größeren Durchmesser aufweisen
als der Innendurchmesser des Durchtrittsbereichs.
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Besonders
günstig
ist es, wenn die Einfahrtiefe und damit die Verdichtungslänge im Durchtrittsbereich
des Schaftes der Blindnietmutter in Abhängigkeit der Gesamtdicke der
Kombination der zu verbindenden Werkstücke bestimmt wird, wobei die
Verdichtungslänge
der Summe aus Nietmutterkopfhöhe und
der Gesamtdicke der Kombination der zu verbindenden Werkstücke, abzüglich einer
Adaptionslänge,
entspricht.
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Wenn
die Verdichtungslänge
die 1,2- bis 18-fache Länge
des Blindnietmutterkopfes aufweist, so lassen sich ausreichend große Klemmbereiche realisieren.
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Im
Folgenden werden Ausführungsbeispiele der
vorliegenden Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht einer Standard-Blindnietmutter,
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2 den
Schnitt durch eine Standard-Blindnietmutter und zwei Werkstücke in die
sie eingesetzt ist,
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3 den
Beginn des Setzvorganges einer Standard-Blindnietmutter zum Verbinden
zweier Werkstücke,
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4 den
Zustand einer Standard-Blindnietmutter nach dem Beenden des Setzvorganges
zum Verbinden der zwei Werkstücke
aus 2 und 3,
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5 die
Draufsicht auf eine Blindnietmutter im Sinne der Erfindung,
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6 den
Schnitt durch eine Blindnietmutter entsprechend der Erfindung mit
zwei Werkstücken,
in die sie eingesetzt ist,
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7 den
Beginn des Setzvorganges der Blindnietmutter im Schnitt aus 6,
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8 der
Zustand der Blindnietmutter aus 6 und 7 nach
Ende des Setzvorganges,
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9 ein
Detail, und zwar ein Verdichtungsbereich, der Blindnietmutter entsprechend
der Erfindung aus 5,
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10 den
Beginn des Setzvorganges bei einer Blindnietmutter, ohne vorhandenen
Werkstücken,
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11 das
Ende des Setzvorganges einer Blindnietmutter, bei fehlenden Werkstücken,
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12 eine
erfindungsgemäße Blindnietmutter
im eingesetzten Zustand in zwei Werkstücke,
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13 eine
isoliert dargestellte noch nicht gesetzte erfindungsgemäße Blindnietmutter
entsprechend 12.
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In 1 ist
eine Blindnietmutter 1 zu sehen. Die Blindnietmutter 1 ist
in einer Draufsicht von oben zu erkennen. Die Blindnietmutter 1 in 1 ist
eine Standard-Blindnietmutter. Die Standard-Blindnietmutter hat
einen Blindnietmutterkopf 2. Der Durchmesser des Blindnietmutterkopfes 2 ist
der größte Durchmesser,
im unverbauten Zustand, d. h. im ungesetzten Zustand der Blindnietmutter 1.
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Eine
Blindnietmutterkopfbohrung 3 ist zentrisch in der Blindnietmutter 1 angeordnet.
Im unterem Bereich der Blindnietmutter 1 ist ein Innengewinde 4 vorgesehen.
Das Innengewinde 4 definiert den Innengewindebereich 5.
Der Außendurchmesser
des Blindnietmutterkopfes 2 wird mit b bezeichnet.
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In 2 ist
dieselbe Blindnietmutter 1 als eine Standard-Blindnietmutter
dargestellt. Oberhalb des Innengewindebereiches 5, an diesen
nahtlos angrenzend, ist ein Stauchungsbereich 6 und oberhalb von
diesen, wiederum nahtlos angrenzend, der Durchtrittsbereich 7 vorgesehen,
an dem der Blindnietmutterkopf 2 nahtlos anschließt.
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Die
Wandstärken
des Stauchungsbereiches 6 und des Durchtrittsbereiches 7 sind
gleich groß. Der
Innengewindebereich 5 weist jedoch zu dem Stauchungsbereich 6 und
dem Durchtrittsbereich 7 eine größere Wandstärke auf. In die Wandung im
Innengewindebereich 5 ist das Innengewinde 4 eingearbeitet.
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Die
Blindnietmutter 1 weist einen hülsenförmigen Schaft auf, in dem die
unterschiedlichen Bereiche, nämlich
Innengewindebereich 5, Stauchungsbereich 6 und
Durchtrittsbereich 7 ausgestaltet sind. Der Schaft 8 ist
durch eine Bohrung 9 durch zwei Werkstücke 10 und 11 hindurch
gesteckt. Im Bereich der Werkstücke 10 und 11 befindet
sich der Durchtrittsbereich 7 der Blindnietmutter 1.
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Bei
nicht dargestelltem Werkzeug, welches in das Innengewinde 4 der
Blindnietmutter 1 eingreift, wird in 3 der
Anfang des Setzvorganges dargestellt.
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In
allen Figuren werden dieselben Elemente und Bereiche mit denselben
Bezugszeichen versehen. Während
des Setzvorganges bildet sich im Stauchungsbereich 6 eine
Schließwulst 12 aus. Während der
Blindnietmutterkopf 2 auf der Oberfläche der Werkstückkombination
aus Werkstück 10 bis 11 befindlich
ist, ist der Schließwulst 12 auf
der Unterseite der Werkstückkombination
aus Werkstück 10 und 11 befindlich.
Der Schließwulst 12 bildet
sich dort aus und übt
Kraft in Richtung des Blindnietmutterkopfes 2 auf die Werkstücke 10 und 11,
vor allem im Bereich der Bohrung 9 aus. In 4 ist
der fertig ausgebildete Schließwulst 12 auf
der Unterfläche
der Werkstückkombination
aus den Werkstücken 10 und 11 dargestellt.
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In 5 ist
die Draufsicht auf eine Blindnietmutter 1 im Sinne der
Erfindung dargestellt. Dabei sind Verdichtungsbereiche 13 gleichmäßig am Innenumfang
der Blindnietmutterkopfbohrung 3 angeordnet. Die Verdichtungsbereiche 13 erstrecken
sich um Einprägnuten 14 herum.
Die Einprägnuten 14 sind parallel
zur Längsachse
der Blindnietmutter 1 angeordnet. Die Einprägnuten 14 und
die sie umgebenden Verdichtungsbereiche 13 sind im Durchtrittsbereich 7 angeordnet.
In der hier dargestellten Ausführungsform
durchsetzen die Verdichtungsbereiche 13 auch den Blindnietmutterkopf 2.
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In 6 ist
eine erfindungsgemäße Blindnietmutter 1 dargestellt.
In den Durchtrittsbereich 7, von oben, also von dem Blindnietmutterkopf 2 herkommend,
sind Einprägnuten 14 und
diese umgebende Verdichtungsbereiche eingearbeitet. In den Schaft 8 ist
die Blindnietmutterkopfbohrung 3 hineingetrieben. Im weiter
unten liegenden Abschnitt unter der Kopfbohrungstiefe 11 schließt sich
der Innengewindebereich 5 an.
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In 7 ist
der Beginn des Ausbildens eines Schließwulstes 12 dargestellt.
Beim Beginnen des Setzvorganges, wie in 7 dargestellt,
stützt
sich der Schließwulst
nicht an der Unterseite des Werkstückes 11 ab.
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Erst
nach Abschluss des Setzvorganges stützt sich der Schließwulst 12 auf
der Unterseite des Werkstückes 11 ab.
Ein kleiner Bereich des Stauchungsbereiches 6, ist innerhalb
des Klemmbereiches hW ausgebildet. Der Klemmbereich
hW wird durch die Abmessungen zwischen Oberkante
von Werkstück 10 und
Unterseite von Werkstück 11 festgelegt.
Dieser kleine innerhalb des Klemmbereiches hW befindliche
Teil des Stauchungsbereiches 6 wird während des gesamten Setzvorganges
und danach nicht wesentlich gestaucht.
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In 8 und
in 6 sind die Schaftlängen a gekennzeichnet. Die
Schaftlänge
a reicht von der Unterkante des hülsenförmigen Schaftes 8 bis
zur Unterkante des Blindnietmutterkopfes. Während des Stauchvorganges verringert
sich die Schaftlänge
a.
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In 9 ist
ein Detailausschnitt aus 5 dargestellt. Dieser Detailbereich
ist im Schnitt dargestellt. Auf der Innenseite des Blindnietmutterkopfes 2, also
auf der Seite des Blindnietkopfbohrung 3 sind Einprägnuten 14 in
das Material der Blindnietmutter 1 eingeprägt. Die
Einprägnuten 14 sind
von einem Verdichtungsbereich 13 umgeben. Der Verdichtungsbereich 13 reicht
von der Innenseite der Blindnietmutterkopfbohrung 3 bis
auf die Außenseite
des Blindnietmutterkopfes. Im Stauchungsbereich 6, in dem auch
die Einprägnuten
eingearbeitet sind, reicht der Verdichtungsbereich 13 von
der Innenseite bis auf die Außenseite
des hülsenförmigen Schaftes 8.
Es ist auch erfindungsgemäß, wenn
die Verdichtungsbereiche nicht bis auf die Außenseite des Schaftes 8 oder des
Blindnietmutterkopfes 2 reichen.
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In
den 10 und 11 ist
die Ausbildung des Schließwulstes 12,
ohne vorhandene Werkstücke 10 und 11 dargestellt.
Mit einer ersten Anzugskraft wird in 10 der
Schließwulst 12 iniziiert
und mit einer zweiten höheren
Schließkraft,
wird der Schließwulst 12 bis
zum Blindnietmutterkopf 2 gezogen.
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In 12 ist
dargestellt, wie sich die Einprägnuten 14 um
ein vielfaches der Blindnietmutternkopfhöhe k in das Innere des Schaftes 8 hineinerstrecken.
Die Länge
der Einprägnuten 14 wird
als Verdichtungslänge
VL bezeichnet. Die Verdichtungslänge VL ist die Summe aus Kopfhöhe k und Klemmbereich hW abzüglich
einer Adaptionslänge.
Die Adaptionslänge
variiert zwischen 0 mm und der Länge
des Klemmbereiches hW. Je größer die
Adaptionslänge gewählt wird,
desto größer ist
die Kraft die der Schließkopf
auf das Bauteil ausübt.
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Als
bewährte
Beispiele haben sich Kopfhöhen
k von 1,5 mm und Klemmbereiche hW von 4
mm und Adaptionslängen
von 1 mm bewehrt. Dadurch ergibt sich eine Verdichtungslänge VL von 4,5 mm.
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In 13 ist
die Blindnietmutter 1 aus 12 ohne
Werkstücke 10 und 11 dargestellt.
Die Wandstärke
w ist im Durchtrittsbereich 7 und im Stauchungsbereich 6 unterschiedlich.
Dies liegt daran, dass im Durchtrittsbereich 7 im Inneren
des hülsenartigen
Schaftes 8, die Einprägnuten 14 eingearbeitet sind.
Diese Einprägnuten 14 verdichten
das Material der Blindnietmutter 1 im Verdichtungsbereich 13.
Im Verdichtungsbereich 13 weist die Blindnietmutter einen
Innendurchmesser, als Verdichtungsdurchmesser Vd bezeichnet,
aus der Summe des Blindnietbohrungsdurchmessers e und einem Verdichtungsfaktor auf.
Der Verdichtungsfaktor wird in Abhängigkeit von der Wandstärke w im
Bereich der Kopfbohrung bestimmt. Dieser Faktor kann bei einer dickwandigen Blindnietmutter
größer gewählt werden,
da bei größerer Wandstärke w mehr
Material verdichtet werden kann. In dem dargestellten Beispiel ist
der Blindnietmutterkopfbohrungsdurchmesser e 9,5 mm groß und der
Blindnietmutterkopfbohrungsdurchmesser nach der Verdichtung Vd 9,9
mm groß.
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Im
Folgenden wird die Funktions- und Wirkungsweise der Erfindung beschrieben.
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In
eine Blindnietmutter 1, welche an einem Ende einen Blindnietmutterkopf 2 aufweist,
wird in eine Blindnietmutterkopfbohrung 3 bis in die Kopfbohrungstiefe 11 hineingetrieben.
Es bildet sich ein hohler hülsenförmiger Schaft 8.
Die Wandstärke
im Durchtrittsbereich 7 und im Stauchungsbereich 6 sind
gleich. Die Wandstärke
an dem dem Blindnietmutterkopf abgewandten Ende ist jedoch größer. In diesen
Endbereich wird ein Innengewinde eingeschnitten. Dadurch wird ein
Innengewindebereich 5 definiert. Nachfolgend wird ein Stempel,
vom Blindnietmutterkopf 2 ausgehend, in das Innere des
hülsenförmigen Schaftes 8 getrieben.
Dadurch wird Material durch entstehende Einprägnuten 14 verdrängt. Es
ergibt sich ein Verdichtungsbereich von verdichtetem Blindnietmuttermaterial
um die Einprägnuten 14 herum.
Die Einprägnuten 14 werden
bis knapp oberhalb der Unterseite des Werkstückes 11 eingetrieben.
Die Unterseite des Blindnietmutterkopfes 2 liegt auf der
Oberfläche
des Werkstückes 10 auf.
Das Werkstück 10 liegt
auf dem Werkstück 11 auf.