DE19639007A1

DE19639007A1 - Befestigungselement zum Einnieten in eine Lochkontur eines flächigen Bauteiles

Info

Publication number: DE19639007A1
Application number: DE1996139007
Authority: DE
Inventors: Klaus Kobusch
Original assignee: Boellhoff GmbH Verbindungs und Montagetechnik
Current assignee: Boellhoff GmbH
Priority date: 1996-09-23
Filing date: 1996-09-23
Publication date: 1998-03-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vernieten eines Befestigungselementes in einem Aufnahmeloch eines Blech werkstückes mit Hilfe eines Stempel s gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie einen Lochstempel und ein Einbauwerkzeug zum Durchführen des Verfahrens.

Verfahren zum Einnieten von Befestigungselementen, ins besondere sogenannten Einnietmuttern sind vielfach bekannt. Dazu wird regelmäßig ein Nietkragen von polygonalem Quer schnitt in ein kreisrundes Aufnahmeloch des Blechwerkstückes unter Druck eingesetzt, so daß sich eine dem polygonalen Außenumfang des Nietkragens entsprechende Verformung am Lochrand des Blechwerkstückes ergibt und damit eine drehsichere Befestigung erzielt wird. Um die Verdrehsicher heit zu erhöhen ist es auch bekannt, Nuten am polygonalen Außenumfang des Nietkragens vorzusehen (EP-A-0 571 930) oder auch den Außenumfang des Befestigungselementes im Bereich d es in das kreisrunde Loch einzusetzenden Kragen s mit axialen Rippen zu versehen (US-3,399,705, 1,686,468 oder 4,557,650). Es ist auch bekannt, Nietbuchsen mit einem sechskantigen Schaft zu verwenden, der in ein sechskantiges Aufnahmeloch des Blechwerkstückes eingeführt und dann vernietet wird. Damit lassen sich zwar Befestigungen erzielen, die hohe Drehmomente aufnehmen können, doch muß bei der Montage wegen der sechskantigen Profile der Niet buchse und des Aufnahmelochs ein exaktes Fügen erfolgen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Befestigung des Befestigungselements im Aufnahmeloch des Blechwerkstückes zu vereinfachen und eine hohe Verdreh sicherheit zu erzielen.

Erfindungsgemäß ist die genannte Aufgabe mit dem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung weist vor allem den Vorteil auf, daß der zylindrische Nietkragen, also ein konzentrisch gedrehter Nietbereich am Befestigungselement in ein Auf nahmeloch eingesetzt wird, das eine polygonale Form mit einer mehrfachen Teilung aufweist und dann von einem Nietkopf radial sowie axial formschlüssig umgeformt wird. Nach dem Vernieten hat der zylindrisch hergestellte Nietkragen eine polygonale Form angenommen, die der polygonalen Lochkontur des Aufnahmebleches entspricht. Dazu besitzt der Nietkopf Rippen, deren Form und Anordnung der Lochkontur des Aufnahmeloches entspricht. Die Lochkontur und damit die Form eines das Aufnahmeloch stanzenden Loch stempels und der Nietkopf sind deshalb so aufeinander abgestimmt, daß nach dem Nietvorgang ein Formschluß zwischen Nietkragen und Aufnahmeloch entsteht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sowie ein zum Herstellen des Aufnahmeloches geeigneter Lochstempel und der zum Vernieten erforderliche Nietkopf sind in weiteren Ansprüchen gekennzeichnet. So ist unter anderem wesentlich, daß der zylindrische Nietkragen am Befestigungselement im polygonalen Aufnahmeloch von Rändern des stehengebliebenen Grundkreises zentriert wird. Mit anderen Worten besitzt das Aufnahmeloch einen kreisförmigen Führungsbereich, nämlich den Grundkreis, der zum Zentrieren des Nietkragens dient, und ist die polygonale Kontur durch mehrere von dem Grund kreis radial nach außen reichende bogenförmige Ausnehmungen bestimmt. Für den Nietvorgang ist also lediglich darauf zu achten, daß der Nietkopf mit seinen Erhebungen und Ver tiefungen in einer Presse so montiert ist, daß die poly gonale Lochkontur mit dem Nietkopfprofil übereinstimmt.

Für druckdichte Verbindungen kann ein Dichtring in einer Ringnut des Befestigungselementes angebracht werden, der die Lochkontur überragt. Ferner kann am Befestigungselement ein Schneidring vorgesehen sein, um auch bei hohen Temperaturen eine druckfeste Abdichtung zu erzielen.

Erfindungsgemäß lassen sich beim Einbau wesentlich höhere Drehmomente erzielen, wie dies gerade für auf Drehmomente beanspruchte Gewindebuchsen vorteilhaft ist. Anwendungsge biete sind vor allem Gewindebuchsen, die an relativ dünnen Blechkonstruktionen befestigt werden müssen und ggf. eine druckdichte Befestigung ermöglichen, z. B. Anschlüsse an Schaltschränken, Gewindebuchsen für den Einbau von Lambda-Sonden am Katalysatorgehäuse von Kraftfahrzeugen, Ablaß- oder Entlüftungsverschraubungen an Blechtanks oder Ölwannen oder auch für druckdichte Verschraubungen. Die Befestigungs elemente sind nicht notwendigerweise Einnietmuttern, sondern könnten beispielsweise auch als Stehbolzen mit einem am Nietkragen angeformten Gewindebolzen ausgebildet sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Gewindebuchse;

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein polygonales Aufnahmeloch;

Fig. 3 eine Gewindebuchse mit Dichtring;

Fig. 4 eine Gewindebuchse mit Schneidring;

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Rückseite einer mit einem Blechstück vernieteten Gewindebuchse;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 eine Ansicht eines Nietkopfes; und

Fig. 8 einen Teilschnitt durch einen Nietkopfin abgeänderter Ausführungsform.

Fig. 1 zeigt eine Gewindebuchse 1 mit einem zylindrischen Buchsenteil 2, das mit einem Innengewinde 3 versehen ist und einem am Buchsenteil 2 angeformten zylindrischen Nietkragen 4, dessen Außendurchmesser geringer ist als der Außendurch messer des Buchsenteils 2, so daß sich eine stirnseitige Schulter 5 ergibt. Der Innendurchmesser des Nietkragens 4 ist etwas größer als der Kerndurchmesser des Innengewindes 3, so daß nach dem Einsetzen und Vernieten in ein Blech werkstück eine in die Gewindebuchse 1 eingeschraubte Schraube frei durchtreten kann.

Fig. 2 zeigt ein polygonales Aufnahmeloch 8 in einem Blechwerkstück 9. Das Aufnahmeloch 8 weist auf einem Kreis liegende Führungsabschnitte 10 auf, die beim Einsetzen der Gewindebuchse 1 den Außendurchmesser des Nietkragens 4 führen und zentrieren. Damit wird die Gewindebuchse im Aufnahmeloch zentriert. Ausgehend von diesen Kreisab schnitten 10 ist das Aufnahmeloch 8 mit radial nach außen verlaufenden Ausnehmungen 11 versehen. Damit weist das Aufnahmeloch 8 eine polygonale Kontur auf. In Fig. 2 sind acht Ausnehmungen 11 für das Aufnahmeloch 8 vorgesehen, doch kann auch eine andere Teilung gewählt werden, z. B. mit fünf oder sechs Ausnehmungen. Letztlich ist die Zahl und Form der Ausnehmungen, also die polygonale Form des Aufnahmeloches dadurch bestimmt, daß die polygonale Umformung des Niet kragens mit dem Nietstempel möglich ist und eine hohe Verdrehsicherheit erzielt wird.

Fig. 3 zeigt eine Gewindebuchse 1 mit einem in eine Ringnut der Schulter 5 eingesetzten Dichtring 6. Der Durchmesser des Dichtringes 6 muß so gewählt sein, daß er radial außerhalb der Ausnehmungen 11 des Aufnahmeloches zu liegen kommt.

Fig. 4 zeigt eine Gewindebuchse 1, bei der die Schulter 5 mit einem Schneidring 7 versehen ist, der ebenfalls radial außerhalb der Ausnehmungen 11 in das Blechwerkstück 9 eindringt. Damit lassen sich druckdichte Verbindungen insbesondere bei hohen Temperaturen herstellen.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine in ein Aufnahmeloch des Blechwerkstückes 9 eingesetzte Gewindebuchse 1 nach dem Nietvorgang. Die Darstellung zeigt, wie von einem in den Fig. 7 oder 8 dargestellten Nietstempel der kreiszylin drische Nietkragen 4 der Gewindebuchse 1 entsprechend der polygonalen Kontur des Aufnahmeloches umgeformt ist. Um dies zu ermöglichen, müssen die in Fig. 7 dargestellten Rippen 15 am Nietkopf 16 mit den Ausnehmungen 11 des Aufnahmeloches in Fig. 2 ausgerichtet sein. Beim Einpressen des Nietkopfes 16 in den Nietkragen 4 wird dieser wie aus Fig. 5 ersichtlich verformt. Da die Rippen 15 am Nietkopf 16 konisch schräg verlaufend angeordnet sind, ergibt sich beim Einpressen des Nietkopf es 16 eine radial und axial gerichtete Kraftkompo nente, die den Nietkragen 4 in entsprechender Weise radial nach außen und axial verformt. In Fig. 6 ist dargestellt, daß der vordere Rand des Nietkragens 4 durch den Nietstempel auch auf der Unterseite des Blechwerkstückes 9 umgebördelt wird und damit sicher im Aufnahmeloch verankert wird, einer seits durch das Verdrängen des Nietkragens in die polygonale Kontur des Aufnahmeloches und andererseits durch Umbördeln auf der Blechwerkstoffrückseite, so daß sich hohe Befesti gungskräfte ergeben, einmal in Umfangsrichtung wie auch andererseits gegen Herausziehen aus dem Aufnahmeloch.

In Fig. 8 ist eine abgeänderte Ausführungsform eines Nietkopfes 18 dargestellt, bei dem die Rippen zum Verformen des Nietkragens 4 von Zylinderstiften 19 gebildet sind, die in entsprechend schräg geneigte Bohrungen 20 des Nietkopfes 18 eingesetzt sind. Auch hier entspricht die Anzahl der Zylinderstifte 19 der Anzahl der bogenförmigen Ausnehmungen im Aufnahmeloch.

Claims

1. Verfahren zum Vernieten eines Befestigungs elementes in einem Aufnahmeloch eines Blechwerkstückes mit Hilfe eines Stempels, von dem ein an dem Befestigungselement angeformter, in das Aufnahmeloch eingesetzter Nietkragen umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Nietkragen in ein polygonales Aufnahmeloch eingesetzt wird und radial sowie axial formschlüssig umgeformt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zum Umformen ein Nietkopf mit einer dem Aufnahmeloch entsprechenden polygonalen Kontur verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der polygonalen Umformung ein über das Blechwerkstück überstehender Rand des Nietkragens radial nach außen verformt und axial umgebördelt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nietkragen vom Innendurch messer des polygonalen Aufnahmeloches zentriert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement als Gewindebuchse ausgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement als Schraubbolzen ausgebildet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement im Bereich des Nietkragens mit einem Dichtring versehen ist, der im Durchmesser größer ist, als der umschreibende Kreis des polygonalen Aufnahmeloches.

8. Lochstempel zum Herstellen des Aufnahmeloches für den Nietkragen bei dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Quer schnitt des Lochstempels von mehreren konvex bogenförmigen, an einen Grundkreis 10 anschließenden erhabenen Abschnitten 11 bestimmt ist.

9. Lochstempel nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Lochstempel vorzugsweise sechs bis acht, jedoch mindestens drei erhabene Abschnitte aufweist.

10. Lochstempel nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den erhabenen Abschnitten ver laufende, auf dem Grundkreis liegende Kreisbogenabschnitte zum Zentrieren des Befestigungselementes vorgesehen sind.

11. Einbauwerkzeug zum Vernieten des Befestigungs elementes bei dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Nietkopf (16) Rippen (15) aufweist, die mit den erhebenen Abschnitten des Lochstempels übereinstimmen und die radial schräg von innen nach außen ansteigend am Nietkopf vorgesehen sind.

12. Einbauwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen von zylindrischen Stiften (10) gebildet sind, die in Bohrungen (20) des Nietkopfes (18) eingesetzt sind.