DE19681699C2

DE19681699C2 - Selbstdurchbohrender Niet

Info

Publication number: DE19681699C2
Application number: DE19681699T
Authority: DE
Inventors: Cyril Kenneth Edwards
Original assignee: Ariel Industries PLC
Current assignee: Ariel Industries PLC
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 2000-08-03
Anticipated expiration: 2016-12-17
Also published as: WO1997022810A1; DE19681699T1; AU1182497A; US6263560B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen selbstdurchbohrenden Niet gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Kombination aus einem sol chen Niet und einer Befestigungsmatrize gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12 und ein Ver fahren zum Befestigen von Werkstücken mit einer derartigen Kombination gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 16.

Die im Augenblick gebräuchlichen, selbstdurchbohrenden bzw. selbstdurchstechenden Nieten besitzen einen runden Kopf sowie einen runden Schaft und werden in Verbindung mit einer runden Befestigungsmatrize eingesetzt, die eine halbringförmige Aus nehmung bzw. Vertiefung sowie einen mittig angeordneten Amboß besitzt. Bei einer typischen Ausführung würde der Durchmesser des Schaftes 5 mm, der Durchmesser des Kopfes 8 mm und der Durchmesser der Matrizenausnehmung 9 mm betragen.

Der Ausdruck "selbstdurchbohrend" wird üblicherweise für Halbhohlnieten eingesetzt, die zum Befestigen von inkompres siblen bzw. nicht zusammendrückbaren Materialien, wie bei spielsweise Metallen eingesetzt werden. Da die Materialien inkompressibel sind, verdrängt der Niet, wenn er an einem Werkstück angebracht wird, ein Volumen des Werkstückmateri als, das gleich dem Volumen des Teils des Niets ist, der in das Material eindringt. Eine prinzipielle Funktion der Matri ze besteht darin, das verdrängte Material in einen runden "Knopf" zu formen.

Es gibt in der Praxis eine weitere Form eines selbstdurchboh renden Niets, die im allgemeinen als "gabelförmiger" Niet be kannt ist. Ein derartiger Niet besitzt einen geschlitzten Schaft und ist nicht so stark bzw. haltbar wie ein Niet mit halbhohlen Aufbau. Demzufolge wird er üblicherweise verwen det, um zusammendrückbare bzw. kompressible Materialien zu befestigen, wie beispielsweise Holz oder Leder. In diesem Fall durchbohren die Beine des Niets das Werkstück mit einer geringeren Materialverdrängung und werden durch die Matrize nach außen aufgeweitet, wodurch die verschiedenen Bestandtei le des Werkstückes befestigt werden.

Die Matrize besitzt dabei eine Kreisform, wobei der Niet gegenüber der Matrize in jeder axialen Winkelposition angesetzt werden kann.

Die geschilderten Gestaltungen von selbstdurchbohrenden Nie ten besitzen Nachteile bei der Anwendung dergestalt, daß sie häufig nicht in der für eine effektive Befestigung optimalen Position angesetzt werden können. Wenn sie beispielsweise bei Flanschen eingesetzt werden, ist die ideale Position für die Befestigungsmittel dort, wo sich der Nietschaft unmittelbar benachbart zu der Wand des Flansches befindet. Bei den im Au genblick bekannten Gestaltungen ist dies nicht möglich, da der Nietkopf, der gerollte Abschnitt des Schaftes und das verdrängte Material jenseits des Schaftes und demzufolge der Niet in einer von der Wand abgesetzten Position angebracht werden müssen. Dieser Versatz verringert die strukturelle Steifigkeit der genieteten Anordnung und erhöht die Breite des für die Nietbefestigung erforderlichen Flansches.

In der US-A-1 639 530 ist eine Klammer beschrieben, die für ein leichtes Entfernen ausgebildet ist. Der Kopf ist an ge genüberliegenden Seiten mit nach außen sich erstreckenden Er weiterungen versehen, welche sich über die gesamte Breite des Kopfes und von einem Bein zu einem anderen erstrecken. Die Erweiterungen bilden Mittel, wodurch die Klauen eines Hammers oder eines anderen Werkzeuges unter die Flansche zum Zwecke des Entfernens eingeführt werden kann. Weiterhin sind die ge genüberliegenden Seiten der Beine an den unteren Kanten abge kantet, um scharfe Punkte zu bilden, wobei die gegenüberlie genden Abkantungen sicherstellen, daß die Beine beim Einfüh ren nicht verbogen werden, wodurch das Entfernen erleichtert wird.

Aus dem US-Patent 3,871,264 geht ein Niet der eingangs genannten Art hervor. Dieser Niet besitzt einen rechteckförmigen Kopf, der eine größere sowie eine kleinere Abmessung aufweist, welche wechselseitig senkrecht zueinander angeord net sind. Die Ausgestaltung dient dazu, mehrere Nieten nebeneinander auf engem Raum in einem Nietwerkzeug und dergleichen unterbringen zu können. An seinem dem Kopf gegenüberliegenden Ende besitzt dieser Niet noch eine kreisförmige Ausnehmung.

Weiterhin geht aus dem US-Patent 4,757,596 ein Niet hervor, der einen quadrati schen oder annähernd quadratischen Kopf und einen durchgehenden Vollkörper schaft besitzt.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese im Zusammen hang mit den bekannten, selbstdurchbohrenden Nieten vorhande nen Nachteilen zu beseitigen.

Die vorstehende Aufgabe wird hinsichtlich des Niets durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den sich daran anschließenden Ansprüchen 2 bis 11 finden sich vorteilhafte Ausgestaltungen hierzu. Hinsichtlich der Kombination wird die vorstehende Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 12 gelöst, wobei vor teilhafte Ausgestaltungen in den Ansprüchen 13 bis 15 zu finden sind. Schließlich wird die vorstehende Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 16 gelöst, wobei im sich daran anschließenden Anspruch 17 eine vorteilhafte Ausgestaltung dieses Verfahrens zu finden ist.

Durch die erfindungsgemäße Lösung kann ein selbstdurchbohrender Niet vorgesehen werden, bei dem zumindest an einer seiner Seiten weder der Kopf des Niets noch das Werkstückmaterial, welches bei einem Einsatz des Niets verdrängt wird, im wesentlichen über den Schaft hinaus hervorsteht. Wenn daher der Niet an dem Werkstück mit dieser Seite voraus angesetzt wird, kann ein Flansch an einem Punkt befestigt werden, der viel dichter zu einer Wand liegt als dies bisher möglich ist. Dies erlaubt die Verwendung von deutlich verringerten Flanschbreiten. In vielen Fällen ist es beispielsweise möglich, die Flanschbreite an einem Kraftfahr zeug-Karosseriestanzteil um 50% zu verringern, während die Anforderungen der Industrie hinsichtlich Steifigkeit und Si cherheit noch vollständig erfüllt werden.

Der Schaft des selbstdurchbohrenden Niets gemäß der vorlie genden Erfindung besitzt zwei Beine, welche sich in eine Richtung im wesentlichen parallel zu der größeren Abmessung des Kopfes nach außen rollen, wenn der Niet eingesetzt wird.

Demzufolge ist die Form des Knopfes aus verdrängtem Material, welcher sich ausbildet, wenn der Niet eingesetzt wird, dahin gehend modifiziert, daß das Material nicht in einem signifi kanten Ausmaß in Richtung des Schlitzes verdrängt wird.

Der Schlitz kann parallele Wände aufweisen oder kann kegel förmig in der Weise ausgestaltet sein, daß sich der Schlitz mit zunehmendem Abstand von dem freien Ende des Schaftes ver engt. Weiterhin kann der Schlitz profiliert sein.

Der Schaft kann mit einem Mittenloch bzw. mit einem zentri schen Loch versehen sein, das sich von dem freien Ende des Schaftes in Richtung des Kopfes erstreckt. Das Mittenloch kann sich im wesentlichen über die Länge des Schaftes er strecken. Darüber hinaus kann das Mittenloch im wesentlichen zylindrisch oder kegelförmig gestaltet sein, beispielsweise kegelstumpfförmig, wobei der breitere Teil des Lochs in dem Bereich des freien Endes des Schaftes vorgesehen ist. Weiter hin kann das Loch profiliert sein. Darüber hinaus kann das Mittenloch mit einer kegelförmigen bzw. sich nach außen er weiternden Öffnung bzw. Mündung versehen sein. Wo ein Mitten loch vorgesehen ist, kann die axiale Erstreckung des Mitten lochs mindestens so groß wie die axiale Erstreckung des Schlitzes sein.

Der Schaft kann einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen oder mit einer oder mehreren geraden Seiten in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der größeren Abmessung des Kopfes versehen sein.

Der Kopf kann rechteckförmig sein, wobei der Ausdruck "recht eckförmig" hierbei geometrische Rechtecke und auch allgemeine rechteckige Formen umfaßt, die beispielsweise abgerundete Ec ken und/oder gekrümmte kürzere Seiten besitzen.

Der Kopf kann eine größere Abmessung aufweisen, welche sich über den Querschnitt des Nietschaftes an zumindest einer Sei te des Schaftes erstreckt.

Die größere Abmessung des Kopfes kann zumindest das 1,3-fache der entsprechenden Abmessung des Schaftes betragen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kombination aus einem selbstdurchbohrenden Niet, wie er vorstehend erläutert worden ist, und einer Befestigungsmatri ze vorgesehen, wobei die Befestigungsmatrize mit einer Aus nehmung ausgebildet ist, die eine größere und eine kleinere Abmessung in Übereinstimmung mit jeweils der größeren und der kleineren Abmessung des Kopfes des Nietes aufweist.

Die größere Abmessung der Ausnehmung kann zumindest ca. das 1,3-fache der kleineren Abmessung betragen.

Die Befestigungsmatrize kann einen Teiler aufweisen, um die Auswärtsrollbewegung des Nietes zu erleichtern.

Die Ausnehmung der Befestigungsmatrize kann mit zumindest ei ner offenen Seite in der größeren Abmessung ausgebildet sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Befestigen von mit Schultern versehenen Werkstücken mittels einer Kombination aus einem selbstdurch bohrenden Niet und einer Befestigungsmatrize, wie sie vorste hend definiert worden sind, vorgeschlagen, wobei der Niet an dem mit Schultern versehenen Werkstück in einer solchen Weise angesetzt wird, daß der Schaft veranlaßt wird, sich in entge gengesetzte Richtungen entsprechend der größeren Abmessung des Kopf es des Nietes nach außen zu erweitern.

Das Material des Werkstückes, welches während des Einsetzen des Nietes verdrängt wird, ist vorzugsweise in der Richtung der kleineren Abmessung des Kopfes auf nicht mehr als das 1,1-fache der entsprechenden Abmessung des Schaftes des Nie tes beschränkt.

Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung, und um deutlicher zu zeigen, wie sie ausgeführt werden kann, wird nun im Wege eines Beispiels auf die beigefügten Zeichnungsfi guren Bezug genommen. Hierbei ist:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen bekannten selbstdurchboh renden Niet;

Fig. 2 eine Querschnitts- bzw. Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Niets;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Niets, der an einem Flansch eingesetzt ist;

Fig. 4 eine Ansicht von unten entsprechend der Fig. 3, die einen Knopf wiedergibt, der in dem Material des Flansches ausgebildet ist;

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines selbstdurchbohrenden Niets gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6, 7 Seitenansichten des in Fig. 5 gezeigten Niets;

Fig. 8 eine der Fig. 3 entsprechenden Querschnittsansicht des in Fig. 5 bis 7 gezeigten Niets, der an einem Flansch eingesetzt ist;

Fig. 9 eine Ansicht von unten entsprechend der Fig. 8, die einen Knopf wiedergibt, welcher in dem Material des Flansches ausgebildet ist;

Fig. 10 Seitenansichten, die eine Anzahl an selbstdurchboh renden Nieten gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergeben und verschiedene Gestaltungen von Löchern sowie Schlitzen zeigen;

Fig. 11 Draufsichten, die eine Anzahl an selbstdurchbohren den Nieten gemäß dem Stand der Technik sowie der vorliegenden Erfindung wiedergeben und verschiedene Gestaltungen des Kop fes zeigen;

Fig. 12 Draufsichten, die verschiedene Schaftquerschnitte von selbstdurchbohrenden Nieten gemäß der vorliegenden Erfin dung zeigen;

Fig. 13 Draufsichten, die verschiedene Durchbrechungsprofile von Schäften der selbstdurchbohrenden Nieten gemäß der vor liegenden Erfindung wiedergeben;

Fig. 14 Draufsichten auf verschiedene Ausführungsbeispiele von Befestigungsmatrizen und Matrizenhaltern, die bei selbst durchbohrenden Nieten gemäß dem Stand der Technik und gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung finden;

Fig. 15 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines selbstdurchbohrenden Niets gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 16 eine Draufsicht auf den in Fig. 15 gezeigten selbstdurchbohrenden Niet; und

Fig. 17 eine Darstellung der Zuführung der selbstdurchboh renden Nieten gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen typischen, selbstdurchboh renden Niet 1 gemäß dem Stand der Technik, der ein Mittenloch 2, welches sich entlang des Schaftes des Nietes erstreckt, sowie eine sich erweiternde Öffnung 3 aufweist. Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, kann der Niet 1 an einem Flansch 4 aus einem inkompressiblen Material, wie beispielsweise einem Me tall eingesetzt werden, um an der Seite des Flansches, die derjenigen gegenüberliegt, von der aus der Niet angesetzt wird, einen Knopf 5 aus dem verdrängten Material zu schaffen. Wie am besten aus Fig. 3 und 4 entnehmbar ist, ist die Mit tenlinie des Niets von den Schultern 6, 7 versetzt bzw. weist einen Abstand zu diesen auf.

Der selbstdurchbohrende Niet 8 gemäß der vorliegenden Erfin dung, der in Fig. 5 bis 7 gezeigt ist, unterscheidet sich von dem in den Fig. 1, 2 gezeigen Niet in zweifacher Hin sicht. Zunächst ist der Kopf des Niets durch Entfernen zweier gegenüberliegender Sektoren bzw. Abschnitte des Kopfes bis zu dem Schaft des Nietes modifiziert, um zu einem rechteckförmi gen Kopf zu gelangen, wie er vorstehend definiert worden ist. Daher besitzt der Kopf des Niets zwei einander gegenüberlie gende, gebogene Abschnitte, die dazwischen eine größere Ab messung bzw. Hauptabmessung definieren, und zwei gegenüber liegende gerade Abschnitte, die dazwischen eine kleinere Ab messung bzw. Nebenabmessung definieren, wobei die geraden Ab schnitte parallel zueinander und im wesentlichen tangential zu dem Schaft verlaufen, was zu einem Kopf führt, der eine größere Abmessung aufweist, welche sich über den Nietschaft hinaus erstreckt, und eine kleinere Abmessung besitzt, die senkrecht zu der größeren Abmessung verläuft und die sich nicht über den Nietschaft hinaus erstreckt. Weiterhin ist der Nietschaft zusätzlich zu einem Mittenloch 9, das sich über die Länge des Nietsschafts erstreckt, und einer kegelförmigen Öffnung 10 mit einem Schlitz 11 versehen, der im wesentlichen senkrecht zu den geraden Abschnitten des Kopfes angeordnet ist und sich von der Öffnung 10 des Mittenlochs 9 in Richtung zu dessen geschlossenem Ende erstreckt. Der Schlitz 11 ist kegelförmig bzw. sich verjüngend gestaltet so dargestellt, daß der Schlitz an der Öffnung 10 des Mittenlochs breiter ist, jedoch ist dies nicht wesentlich. In ähnlicher Weise kann die axiale Länge des Schlitzes 11 in jeder geeigneten Länge gewählt werden, beispielsweise bis zu der Länge des Mittenlochs 9.

Im Wege eines Beispiels kann die größere Abmessung des Kopfes zumindest das 1,3-fache der entsprechenden Abmessung des Schaftes betragen.

Wie am besten aus den Fig. 8 und 9 ersehen werden kann, kann der Niet an einem Flansch 12 so eingesetzt werden, daß an der einen Seite des Flansches, die gegenüberliegend zu derjenigen ist, an der der Niet angesetzt wird, sich ein Knopf 13 aus verdrängtem Material bildet. Wie es am besten aus den Fig. 8 und 9 ersichtlich ist, weist die Mittenli nie des Niets 8 von der Schulter 14 einen deutlich kleineren Abstand im Vergleich zu dem Abstand auf, den ein bekannter Niet von den Schultern 6, 7 entfernt ist, wie es in den Fig. 3, 4 gezeigt ist. Tatsächlich kann der Niet 8 wirksam un mittelbar benachbart zu der Schulter des Flansches angeordnet werden.

Der kleinere Versatz bzw. Abstand ist Folge zweier Faktoren. Der eine Faktor findet sich in dem Schlitz 11 in dem Niet schaft, welcher den Schaft veranlaßt, in zwei gegenüberlie gende Richtungen auseinanderzulaufen bzw. auseinder gebogen zu werden. Mit dem in eine Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Schulter 14 erstreckenden Schlitz verformt sich der in den Fig. 5 bis 7 gezeigte Niet 8 daher um ein geringeres Maß in Richtung zu und weg von der Schulter als dies bei be kannten, selbstdurchbohrenden Nieten der Fall ist und führt daher zu einer geringeren Erstreckung des Knopfes in Richtung zu der Schulter 14 als dies bei bekannten, selbstdurchbohren den Nieten der Fall ist. Demzufolge kann der Niet 8 dichter an der Schulter 14 positioniert werden, als dies bei bekann ten, selbstdurchbohrenden Nieten der Fall ist. Es ist bei spielsweise im allgemeinen möglich, die Abmessungen des Knop fes aus verdrängtem Material in Richtung der kleineren Abmes sung des Kopfes auf nicht mehr als das 1,1-fache der entspre chenden Abmessung des Nietschaftes zu beschränken.

Der andere Faktor besteht in dem Entfernen des Materials von dem Kopf des Nietes 8 in der Weise, daß die radiale Erstrec kung des Kopfes im wesentlichen auf die des Nietschaftes in einer Richtung senkrecht zu der Schulter 14 verringert ist. Dies ermöglicht in Verbindung mit dem Schlitz in dem Schaft dem selbstdurchbohrenden Niet gemäß der vorliegenden Erfin dung, dichter an der Schulter positioniert werden zu können, als dies bei bekannten selbstdurchbohrenden Nieten der Fall ist.

Eine Verringerung in der Breite des Nietkopfes kann zu einem frühen Versagen der miteinander verbundenen Werkstücke füh ren. Falls es notwendig sein sollte, kann dies durch Erhöhen der größeren Abmessung des Kopfes beseitigt oder verbessert werden. Eine gesteigerte größere Abmessung des Kopfes ermög licht einen weiteren Vorteil dahingehend, daß das Befesti gungsmittel dann die Bauteile des Werkstückes über einen grö ßeren Bereich zusammendrängt.

Fig. 10 zeigt eine Auswahl von selbstdurchbohrenden Nieten gemäß der vorliegenden Erfindung und gibt verschiedene Konfi gurationen bzw. Gestaltungen für Löcher sowie Schlitze wie der. Der Niet 15 ist mit einem kegelförmigen Schlitz ausge bildet und besitzt kein Mittenloch (d. h., daß er einen Schaft aus Vollmaterial aufweist). Der Niet 16 ist mit einem gebohr ten Mittenloch und einem kegelförmigen Schlitz ausgebildet. Das Mittenloch ist sich axial erstreckend in demjenigen Teil des Schaftes ausgebildet, der entfernt von dem Kopf ist, d. h., bezogen auf die Zeichnungsfiguren, dem unteren Teil, und führt zu einem Niet, der als Halbhohlniet bekannt ist. Der Niet 17 ist mit einem gebohrten Mittenloch und einem Schlitz versehen, der im wesentlichen parallele Seiten be sitzt. Der Niet 18 ist mit einem kegelstumpfförmigen Mitten loch und einem kegelförmigen Schlitz ausgebildet, wogegen der Niet 19 dem Niet der Fig. 5 bis 7 entspricht und mecha nisch bearbeitet, beispielsweise extrudiert ist, um ein im wesentlichen zylindrisches Mittenloch zu bilden, welches sich im wesentlichen über die Länge des Nietschaftes erstreckt, und um eine sich nach außen erweiternde Öffnung zu bilden. Der Niet 19 besitzt darüber hinaus einen kegelförmigen Schlitz. Dieser kann, ob kegelförmig oder mit parallelen Sei ten ausgestaltet, durch Sägen gebildet werden, nachdem das Loch extrudiert worden ist. Daher zeigt die Fig. 10, daß der Niet mit einem weiten Bereich an Gestaltungen des Mittenlo ches, welches beispielsweise parallele, sich verjüngende bzw. erweiternde oder profilierte Wände besitzen kann, und mit ei nem weiten Bereich an Schlitzgestaltungen ausgebildet sein kann. Das Ziel ist, die notwendige Kombination von Festigkeit zum Durchbohren und Freiheit zum Nachaußenrollen zu errei chen, wenn der Niet das Blechmaterial durchsetzt.

Fig. 11 zeigt verschiedene Kopfgestaltungen für selbstdurch bohrende Nieten gemäß der vorliegenden Erfindung, und zum Zwecke des Vergleiches, Kopfgestaltungen gemäß dem Stand der Technik. Der Niet 20 zeigt den Stand der Technik und ist mit einem kreisförmigen Kopf versehen, der einen gegenüber dem Durchmesser des Nietschaftes größeren Durchmesser besitzt. Bei dem Niet 21 gemäß der vorliegenden Erfindung sind zwei einander gegenüberliegende Abschnitte des Kopfes im wesentli chen bis zu dem Nietschaft entfernt worden, um einen recht eckförmigen Kopf zu erzeugen, wie er vorstehend definiert worden ist. Auf diese Weise besitzt der Kopf des Niets zwei gegenüberliegende, gebogene Abschnitte und zwei gegenüberlie gende gerade Abschnitte, wobei die geraden Abschnitte paral lel zueinander und im wesentlichen tangential zu dem Schaft verlaufen. Bei dem Niet 22 gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Kopf wiederum rechteckförmig ausgebildet, wobei die kleinere Abmessung des Rechtecks im wesentlichen dem Durch messer des Schafts entspricht. Bei dem Niet 23 gemäß der vor liegenden Erfindung ist nur ein Abschnitt des Kopfes entfernt worden, um eine einzelne gerade Kante im wesentlichen tangen tial zu dem Schaft zu bilden, wogegen bei dem Niet 24 gemäß der vorliegenden Erfindung der Kopf rechteckförmig dahinge hend ausgestaltet ist, daß zwei gegenüberliegende Abschnitte des Kopfes im wesentlichen bis zu dem Schaft des Nietes ent fernt worden sind und einer der verbleibenden, gebogenen Ab schnitte entfernt worden ist, so daß der Kopf im wesentlichen tangential mit dem Schaft an drei seiner Seiten ausgebildet ist. Daher geben die Nieten 21, 22, 23, 24 der Fig. 11 ein Beispiel dafür, daß der Kopf des Niets mit einem großen Be reich an Gestaltungen ausgebildet sein kann.

Fig. 12 zeigt verschiedene Schaftquerschnitte von selbst durchbohrenden Nieten gemäß der vorliegenden Erfindung, ob wohl andere Querschnitte verwendet werden können. Beispiels weise kann zusätzlich zu dem kreisförmigen Querschnitt, der in den Fig. 5 bis 7 gezeigt ist, der Schaft mit einer ge raden Seite oder mit einander gegenüberliegenden geraden Sei ten ausgebildet sein. Alternativ kann der Schaft 27 im we sentlichen quadratisch sein. Der Einsatz eines mit geraden Seiten ausgebildeten Schafts ermöglicht der Mitte des Quer schnittsbereiches des Schaftes, dichter an die Schulter eines Flansches herangebracht zu werden.

Fig. 13 zeigt verschiedene Profile für das Loch des Schaftes von selbstdurchbohrenden Nieten gemäß der vorliegenden Erfin dung. Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen entsprechen die Querschnitte der Löcher im wesentlichen den Querschnitten des Schaftes, jedoch mit kleineren Abmessungen. Dies ist nicht wesentlich, jedoch, wo der Nietschaft so ausgestaltet ist, daß die Mitte des Querschnittsbereiches des Schaftes dichter an eine Schulter gebracht werden kann, kann es nütz lich sein, die Wanddicke des Schaftes angemessen konstant zu halten, d. h., das Loch innerhalb des Schaftes mit einem Pro fil ähnlich dem Außenprofil des Schaftes auszubilden. Auf diese Weise kann zusätzlich zu dem zylindrischen Mittenloch und dem kegelstumpfförmigen Mittenloch, die in den Fig. 5 bis 7 und 10 gezeigt sind, das Mittenloch 28 gerade Seiten, die sich beispielsweise in Flucht mit einer geraden Seite des Schaftes befinden, oder mit einander gegenüberliegenden gera den Seiten, die beispielsweise in Flucht mit einander gegen überliegenden geraden Seiten des Schaftes ausgerichtet sind, aufweisen. Alternativ kann das Mittenloch 30 im Querschnitt im wesentlichen rechteckförmig beispielsweise entsprechend den Seiten eines rechteckförmigen Schaftes ausgebildet sein.

Eine ideale Gestaltung des Niets kann zwei einander gegen überliegende, ebene Oberflächen aufweisen, die an dem Schaft gebildet sind (wie bei dem Schaft 21 der Fig. 12), wobei zwei entsprechende Abschnitte von dem Kopf entfernt worden sind (wie bei dem Kopf 26 der Fig. 11) und wobei der Schaft mit einem extrudierten Loch und einem Schlitz ausgebildet ist, wie bei dem Niet 19 der Fig. 10.

Die Fig. 14 ist eine Draufsicht auf verschiedene Ausgestal tungen von Befestigungsmatrizen und Befestigungshaltern, die mit den selbstdurchbohrenden Nieten gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, und, für Vergleichszwec ke, mit selbstdurchbohrenden Nieten gemäß dem Stand der Tech nik verwendet werden können. Die bekannte Matrizenform 37 ist kreisförmig und mit einem ringförmigen Matrizenhalter 31 ver sehen. Die Matrizenform 38 gemäß der Erfindung besitzt zwei einander gegenüberliegende gebogene Seiten sowie zwei einan der gegenüberliegende gerade Seiten und weist einen Matrizen halter 32 auf, der eine einzelne gerade Seite im wesentlichen parallel zu den geraden Seiten der Matrizenform aufweist. Da her ist die Matrizenform 38 langgestreckt und mit einer Aus nehmung ausgebildet, die eine größere Abmessung und eine kleinere Abmessung besitzt, wobei die größere Abmessung der Ausnehmung beispielsweise zumindest ca. das 1,3-fache der kleineren Abmessung beträgt. Die Matrizenform 38 ist mit ei nem Mittenteiler (oder Amboß) versehen, um das Nachaußenrol len des Niets zu erleichtern, wenn dieser eingebracht wird. Die Matrizenform 39 besitzt einfach zwei einander gegenüber liegende gebogene Seiten sowie zwei einander gegenüberliegen de gerade Seiten und weist einen Matrizenhalter 33 auf, der eine einzelne gerade Seite im wesentlichen parallel zu den beiden geraden Seiten der Matrizenform besitzt. Die Matrizen form 40 gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt darüber hin aus zwei einander gegenüberliegende gebogene Seiten sowie zwei einander gegenüberliegende gerade Seiten und weist einen Matrizenhalter 34 auf, der eine einzelne gerade Seite im we sentlichen parallel zu den geraden Seiten der Matrizenform besitzt. Die Matrizenform 40 ist mit einem mittigen Teiler dergestalt versehen, daß er in der Form zweier Abschnitte ausgebildet ist, welche zueinander geneigt sind. Die Matri zenform 41 gemäß der vorliegenden Erfindung ist im wesentli chen gleich zu der der Matrizenform 40, jedoch ist der Matri zenhalter 35 an einer Seite in der Weise offen, daß die Seite des Matrizenhalters 35 im wesentlichen kollinear mit einer der geraden Seiten der Matrizenform 41 ist. Die Matrizenform 42 gemäß der vorliegenden Erfindung ist im wesentlichen gleich zu der Matrizenform 40, jedoch ist der Matrizenhalter 36 mit zwei einander gegenüberliegenden Seiten versehen, die im wesentlichen kolinear mit den geraden Seiten der Matri zenform 42 sind. Obwohl ein mittiger Teiler das Nachaußenrol len des Niets erleichtert, wenn dieser eingesetzt ist, erhöht ein mittiger Teiler die Kraft, die zum Einsatz des Niets bei Blechmaterial notwendig ist. Ein mittiger Teiler wird übli cherweise nicht vorgesehen, falls dies möglich ist, um eine flache, mit einem Boden versehene Matrize zur Verfügung zu haben. Ein an einer Seite offener Matrizenhalter ist bevor zugt, wo immer er praktikabel ist, da er es der anzubringen den Matrizenform ermöglicht, daß sie dicht an der Wand oder Schulter eines Flansches angeordnet werden kann. Ein an einer Seite offener Matrizenhalter kann in Verbindung mit einem Kompensationsmechanismus verwendet werden, wie er in der PCT- Veröffentlichung WO 94/02267 beschrieben worden ist und der pneumatische Zylinder einsetzt, um den Kontakt zwischen der Matrize und dem mit der Schulter versehenen Material so auf rechtzuerhalten, daß das mit einer Schulter versehene Materi al effektiv an einer Seite der Matrize wirken kann.

Die Fig. 15 und 16 zeigen einen selbstdurchbohrenden Niet gemäß der vorliegenden Erfindung ähnlich zu dem, der in den Fig. 5 bis 7 gezeigt ist. Der in den Fig. 15, 16 ge zeigte Niet besitzt einen Kopf 43, welcher im wesentlichen rechteckförmig ist, wobei die Ecken des Rechtecks abgerundet sind, sowie einen Schaft 44, welcher ebenfalls rechteckförmig ist. Der Schaft 44 ist mit einem rechteckförmigen Mittenloch 45 versehen, welches sich im wesentlichen über die Länge des Schaftes erstreckt und eine kegelförmige Öffnung aufweist. Ein kegelförmiger Schlitz 46 erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zu der längeren Seite des Kopfes und von der Öff nung des Mittenloches in Richtung zu dessen geschlossenem En de. Ein derartiger selbstdurchbohrender Niet ermöglicht, daß dieser deutlich dichter an der Schulter eines Flansches ange bracht werden kann, als ein Niet mit einem runden Kopf, und erfordert darüber hinaus eine geringere Befestigungskraft zum Befestigen des Nietes als ein Niet mit einem Schaft, der kei nen Schlitz aufweist. Die geringere Befestigungskraft führt zu einer geringeren Störung, insbesondere wenn Blechmateria lien von verhältnismäßig geringer Dicke und/oder Härte befe stigt werden sollen. Darüber hinaus verdrängt ein mit einem Schlitz versehener Niet weniger Material, wenn er eingesetzt wird, als dies ein Niet mit einem Schaft ohne Schlitz tut, da der Schlitz das Materialvolumen des Nietes verringert. Dies hat Vorteile in zwei Richtungen: Es besteht ein geringeres Risiko, daß das Blechmaterial einreißt, wenn der Knopf ge formt wird, und es tritt eine Verringerung in der Dehnung je der Schutzschicht an der unteren Oberfläche des Blechmateri als auf.

Fig. 17 zeigt die Zuführung von selbstdurchbohrenden Nieten gemäß der vorliegenden Erfindung. Ein Stapel von selbstdurch bohrenden Nieten 48 wird Seite an Seite innerhalb einer Füh rungsschiene 47 gehalten und beispielsweise intermittierend durch einen Vorschubmechanismus 49 in Richtung eines Zuführ punktes 50 vorgeschoben, um jeden Niet zu dem Zuführpunkt zu bringen. Nieten mit rechteckförmigen Köpfen oder zumindest mit zwei einander gegenüberliegenden geraden Kanten können ohne weiteres in die erforderliche Orientierung für die Sta pelzuführung gebracht werden.

Der selbstdurchbohrende Niet gemäß der vorliegenden Erfindung kann bei vielen Anwendungen, bevorzugt bei den Anwendungen der bekannten, selbstdurchbohrenden Nieten eingesetzt werden. Beispielsweise kann der Niet gemäß der vorliegenden Erfindung für einen Befestigungspunkt an dem Boden eines schmalen Ka nals eingesetzt werden, welcher nicht ausreichend breit ist, um das Werkzeug aufzunehmen, welches erforderlich ist, einen bekannten selbstdurchbohrenden Niet anzubringen. Alternativ kann der Niet gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Ecke zwischen zwei Wänden eingesetzt werden, wo der bekannte Kopf und die bekannte Matrizenform den Zugang zu der Ecke ein schränken. Jede Verringerung in der Verbindungsfestigkeit, die von dem Einsatz eines Niets gemäß der vorliegenden Erfin dung resultiert, kann durch Einsatz des Nietes dichter an der Schulter, die den Flansch, den Kanal oder die Ecke begrenzt, ausgeglichen werden.

Es ist ein deutlicher Trend bei bedeutenden Nutzern von Stahlblech, wie beispielsweise der Automobil- und Haushalts geräteindustrie, in Richtung der Verwendung von dünnermessen den Materialien festzustellen. Dieser Trend zusammen mit dem Einführen von Leichtbaumaterialien, wie beispielsweise Alumi nium, begünstigen die Verwendung von selbstdurchbohrenden Nieten gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei beispielsweise eine Materialhärte von zumindest 400 HV bei einem weiten Ein satzbereich vorhanden sein kann.

Claims

1. Selbstdurchbohrender Niet, enthaltend einen Schaft (25-27, 44) und einen erweiterten Kopf (21-24, 43) an einem Ende des Schaftes (25-27, 44), wobei der Kopf (21-24, 43) nicht kreisförmig ausgebildet ist und mit einer größeren Abmessung sowie einer kleineren Abmessung die im wesentlichen wechselseitig senkrecht zueinander angeordnet sind, versehen ist, und wobei die kleinere Abmessung des Kopfes (21-24, 43) so gestaltet ist, daß sich der Kopf (21-24, 43) in Richtung der kleineren Abmessung im wesent lichen nicht über den Querschnitt des Schaftes (25-27, 44) an zumindest einer Seite des Schaftes (25-27, 44) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Schaftes (25-27, 44) mit einem sich axial erstreckenden Schlitz (11, 46) versehen ist, wobei sich die kleinere Abmessung des Kopfes (21-24, 43) im wesentlichen parallel zu dem Schlitz (11, 46) erstreckt.

2. Selbstdurchbohrender Niet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz parallele Wände aufweist oder so verjüngend gestaltet ist, daß sich der Schlitz (11, 46) mit zunehmendem Abstand von dem freien Ende des Schaftes verengt, oder daß der Schlitz profiliert ist.

3. Selbstdurchbohrender Niet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (25, 26, 27, 44) mit einem Mitten loch (9, 45) versehen ist, das sich von dem freien Ende des Schaftes in Richtung des Kopfes (21, 22, 23, 24, 43) erstreckt.

4. Selbstdurchbohrender Niet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Mittenloch (9, 45) im wesentlichen über die Länge des Schaftes (25, 26, 27, 44) erstreckt.

5. Selbstdurchbohrender Niet nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittenloch (9, 45) im wesentlichen zylin drisch ist oder sich verjüngend ausgestaltet ist, beispielsweise kegelstumpf förmig, wobei der breitere Teil des Loches im Bereich des freien Endes des Schaftes vorgesehen ist, oder profiliert ist.

6. Selbstdurchbohrender Niet nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittenloch (9, 45) mit einer sich nach außen erweiternden Öffnung versehen ist.

7. Selbstdurchbohrender Niet nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.

8. Selbstdurchbohrender Niet nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (25, 26, 27, 44) mit einer oder mehreren geraden Seiten in einer Ebene im wesentlichen parallel zu der größeren Abmessung des Kopfes ausgebildet ist.

9. Selbstdurchbohrender Niet nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (21, 22, 23, 24, 43) rechteckförmig ist.

10. Selbstdurchbohrender Niet nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die kürzeren Seiten des rechteckförmigen Kopfes (21) gebogen sind.

11. Selbstdurchbohrender Niet nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (21, 22, 23, 24, 43) eine größere Abmessung aufweist, welche sich über den Querschnitt des Nietschaftes (25, 26, 27, 44) an zumindest einer Seite des Schaftes hinaus erstreckt.

12. Kombination aus einem selbstdurchbohrenden Niet nach einem der vor stehenden Ansprüche und einer Befestigungsmatrize, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmatrize (38, 39, 40, 41, 42) mit einer Ausnehmung versehen ist, die eine größere und eine kleinere Abmessung in Übereinstimmung jeweils mit der größeren und der kleineren Abmessung des Kopfes (21, 22, 23, 24, 43) des Niets aufweist.

13. Kombination nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Abmessung der Ausnehmung zumindest ca. das 1,3-fache der kleineren Abmessung beträgt.

14. Kombination nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungsmatrize (38, 40, 41) einen Teiler enthält, der das Nachaußenrollen des Niets unterstützt.

15. Kombination nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung der Befestigungsmatrize (41, 42) mit zumindest einer offenen Seite in der größeren Abmessung ausgebildet ist.

16. Verfahren zum Befestigen von mit Schultern versehenen Werkstücken mittels einer Kombination aus einem selbstdurchbohrenden Niet und einer Befestigungsmatrize nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Niet an dem mit Schultern versehenen Werkstück (12) in einer Weise angeordnet wird, daß der Schaft sich in entgegengesetzte Richtungen entsprechend der größeren Abmessung des Kopfes (21, 22, 23, 24, 43) des Niets nach außen aufweitet.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Material (13) des Werkstückes, welches während des Einsetzen des Nietes verdrängt wird, in der Richtung der kleineren Abmessung des Kopfes auf nicht mehr als das 1,1-fache der entsprechenden Abmessung des Nietschaftes beschränkt wird.