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Die
Erfindung betrifft ein Arbeitsverfahren zur Herstellung einer Nietverbindung,
zum Zusammenhalten mindestens zweier Teile, bei welchem ein Nietelement
durch eine durch beide Teile hindurchverlaufende Bohrung eingebracht
wird, sowie Niet, Nietwerkzeug und Anwendung derselben oder desselben,
gemäß Oberbegriff
der Patentansprüche
1, 4, 7 und 10.
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Nietverbindungen
der genannten Art sind eine übliche
und weitverbreitete Verbindungstechnik zum Verbinden mindestens
zweier Teile miteinander. In der Regel wird hierzu eine Bohrung
durch die beiden zu verbindenden Teile eingebracht. An der Verbindungsstelle
müssen
dann die besagten beiden Bohrungen übereinandergebracht werden
und das Nietelement durch die überlappenden
Bohrungen hindurchgeführt
werden. Üblicherweise
besteht eine für
solche Nietverbindungen verwendete Niet aus mindestens zwei Teilen.
Hierbei wird eine Niethülse vorgesehen
sowie ein Verprägeteil
oder ein Kopplungsteil, welches in die Hülse eingebracht und mit derselben
formschlüssig
verbunden oder verprägt wird.
Hierzu werden zumeist Spezialwerkzeuge verwendet.
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Müssen mehrere
Teile miteinander verbunden werden, d. h. mehr als zwei Teile, so
müssen
die Nietanordnungen entsprechend groß sein, um auch die letztendlich
auftretenden und notwendigen Befestigungskräfte aufnehmen zu können.
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Nietanordnungen
bekannter Art sind in der Regel geschlossen, d. h. wie oben bereits
beschrieben, wird das hülsenförmige erste
Nietteil von einem eingeschobenen zweiten Verprägeteil geschlossen.
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Wird
eine solche Nietverbindung verwendet und werden die so miteinander
verbundenen Teile wiederum mit einem weiteren Teil verbunden, so
stören
die auf beiden Seiten der Nietverbindung räumlich hervortretenden Nietabschnitte
oder Nietelemente. Das heißt
die Teile kommen somit mit dem weiteren Teil nicht mehr flächig zur
Anlage.
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Insbesondere
für die
Fertigung im Automobilbau werden gewisse Teile miteinander vorverbunden,
sozusagen vormontiert, um dann anschließend wiederum beispielsweise
mit der Karosserie verbunden zu werden. Eine Nietverbindung der
bekannten Art ist hierbei aus den oben genannten Gründen nicht verwendbar.
Weitere Probleme stellen sich bei diesem Anwendungsfall durch die
Kaltfließeigenschaft von
Kunststoffen. Da Anbauteile im Automobilbau mittlerweile vielfach
aus Kunststoff gefertigt sind, muß bei Nietverbindungen, die
ja letztendlich gegenüber
materialschlüssigen
Verbindungen nur an lokalen Punkten relativ hohe statische Kräfte aufnehmen müssen, das
auftretende Kaltfließen
vermieden werden.
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Dies
kann jedoch mit Nietanordnungen bekannter Art nicht erreicht werden.
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Aus
dem Dokument
US 2 195 029 ist
bereits ein Arbeitsverfahren zur Herstellung einer Nietverbindung
zum Zusammenhalten mindestens zweier Teile bekannt, bei welchem
ein Nietelement durch eine durch beide Teile hindurchverlaufende
Bohrung eingebracht wird und die Nietverbindung mit nur einem hülsenförmigen Nietelement
bewerkstelligt wird. Es existiert ein angeformter Kragen, an dem
ein mechanischer Anschlag angeordnet ist, bei zu dem das Nietelement
eingesteckt wird. Ein Kaltfließen
kann auch in dieser Ausgestaltung noch auftreten.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, zum einen die Nietanordnung
und somit auch das entsprechende Arbeitsverfahren zur Herstellung
einer Nietverbindung so zu vereinfachen, daß ein Nietelement eingespart
werden kann, daß beim
Verbinden von Teilen aus Kunststoff Kaltfließen vermieden wird, und für den Anwendungsfall
im Automobilbau eine leichte Montage möglich ist.
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Die
gestellte Aufgabe wird bei einem Arbeitsverfahren der gattungsgemäßen Art
erfindungsgemäß durch
die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens sind
in den abhängigen
Ansprüchen
2 und 3 angegeben. Hinsichtlich einer Nietanordnung der gattungsgemäßen Art
ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruches 4 gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Nietanordnung sind in den
abhängigen
Ansprüchen
5 und 6 angegeben.
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Im
Hinblick auf ein Nietwerkzeug zur Herstellung einer Nietverbindung,
der gattungsgemäßen Art, ist
die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruches 7 gelöst.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Nietwerkzeuges sind in
den abhängigen
Ansprüche
8 und 9 angegeben.
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Im
Hinblick auf ein Anwendungsverfahren zur Herstellung einer Nietverbindung
der gattungsgemäßen Art,
ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruches 10 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Lehre
durchzieht gemeinsam sämtliche
unabhängige
Ansprüche
betreffend Arbeitsverfahren, Nietanordnung, Nietwerkzeug und Anwendung.
Kern der Erfindung bleibt somit, daß zunächst das Arbeitsverfahren wesentlich
vereinfacht wird, indem die erfindungsgemäße Niet und damit die entsprechende
Nietverbindung nur noch aus einem Nietelement besteht, welches auf
der einen Seite anschlagmäßig eingeführt wird,
und an der gegenüberliegenden
Seite nur an diskreten Stellen entlang der Querschnittsumfangslinie
direkt verprägt wird.
Auf diese Weise ist eine Vorverbindung zweier Teile miteinander
auf eine sehr einfache und schnell erstellbare Weise möglich. Aufgrund
der Tatsache, daß das
einzige Nietelement nunmehr als hülsenförmiges Nietelement auch nach
Verprägung
verbleibt, ist. nun die Möglichkeit
geschaffen, ein weiteres Befestigungselement durch die fertig montierte
hülsenförmige Hohlniet
hindurchzuführen
und die gesamte zweiteilige vormontierte Anordnung mit mindestens einem
weiteren Teil zu verbinden. Hierzu können Schraubelemente oder ein
weiteres Nietelement verwendet werden.
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Die
hier als wesentlich erachtete Verprägung nur an diskreten Stellen
verteilt, entlang der Querschnittsumfanglinie der besagten Bohrung,
schafft eine sichere, drehfeste und das zweite untere Teil auch
ortsfest fixierende Verbindung. Eine über den gesamten Umfang erwirkte
Verprägung
würde die gesamte
hülsenförmige Niet
trichterförmig
lokal erweitern, was zu einer bruchsensiblen Aufweitung der hülsenförmigen Niet
führen
könnte
und zum anderen zu einer extrem starken Verpressung gegen die besagte
Umfangslinie, also das übrige
Material des zweiten unteren Teiles. Im übrigen muß eine solche Verprägung über die
gesamte Umfangslinie mit entsprechendem Kraftaufwand, also mit entsprechend aufwendigem
Werkzeug durchgeführt
werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung werden diese Nachteile alle vermieden
und die diskrete Verprägung,
also die diskret verprägten
Stellen verteilt entlang der Querschnittsumfangslinie deformieren
die hülsenförmige Niet
nur lokal, wobei die lokale Verprägung zu keilförmigen Konturen
führt,
die eine relativ gute ortsfeste Verbindung mit dem zweiten Teil schafft.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des Arbeitsverfahrens wird
die Verprägung
an besagten mehreren diskreten Stellen durch einen einzigen Verprägeschlag
oder Verprägevorgang
mit einem entsprechenden Werkzeug vorgenommen. Möglich wäre sicherlich auch, mit, einem
keilförmigen
Element an mehreren Stellen entlang der Umfangslinie die Verprägung einzeln
vorzunehmen. Beim erfindungsgemäßen Arbeitsverfahren
wird dies jedoch mit einem einzigen Verprägevorgang mit entsprechend
angeformtem Werkzeug vorgenommen.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Arbeitsverfahrens
ist angegeben, daß die
auf diese Weise verbundenen Teile wiederum mit mindestens einem
weiteren Teil verbunden werden, indem durch den hülsenförmige Niet
ein Befestigungselement hindurchgesteckt und mit dem weiteren Teil
verbunden wird, in der oben bereits beschriebenen Art und Weise.
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Hinsichtlich
einer Nietanordnung zur Befestigung mindestens zweier Teile miteinander,
besteht die gegenständlich
ausgeführte
erfindungsgemäße Grundlehre
darin, der Niet aus nur einem Element besteht, welches hülsenförmig ausgebildet
ist, der Niet am oberen Ende einen kragenförmigen Anschlag aufweist und
in montiertem Zustand am unteren, Ende an nur mehreren diskreten
Stellen entlang der Umfangslinie des Querschnittes verprägt ist.
Die hier vorgesehenen kombinierten Merkmale der Nietanordnung ergeben
die körperhafte
Realisierung des erfindungsgemäßen Grundgedankens.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Nietanordnung
ist angegeben, daß die
Bohrung desjenigen Teiles, welches am besagten unteren Ende der
Niet angeordnet ist, zur teilformschlüssigen Aufnahme des verprägten Nietabschnittes
angefast oder abgeschrägt
ist. Eine solche Ausgestaltung ist nicht zwingend, da insbesondere nur
durch die diskreten Verprägestellen
der Niet auch in das entsprechende Teil hineingeprägt werden kann.
Die hier angeführte
Ausführungsform
mit angefasten oder abgeschrägten
Kanten bietet eine vorteilhafte Ausgestaltung, die den Verprägevorgang
hinsichtlich der notwendigen aufzuwendenden Kräfte weiterhin vereinfacht,
und durch die Abschrägung des
weiteren ein gutes Hinterfassen und somit Fixieren durch die Verprägung gegeben
ist.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der auch
in montiertem Zustand hülsenförmig und
damit hohl verbliebene Niet durch ein weiteres Befestigungselement
geführt
werden kann, um die beiden Teile, die mit der besagten Nietverbindung
vormontiert sind, wiederum mit einem weiteren Teil zu verbinden.
Dies hat den außerordentlichen
Vorteil, daß durch
das weitere Befestigungselement, welches durch die Nietverbindung
der beiden vorherigen vormontierten Teile hindurchgeschoben werden
kann, mit seinem oberen Ansatz das erste Teil in Richtung des bereits über die
Nietverbindung angebrachten zweiten Teiles drückt, und beide Teile wiederum
gegen das besagte dritte Teil drücken,
wenn dieses Verbindungselement beispielsweise ein Befestigungs-
oder Schraubelement zum dritten Teil ist. Mit anderen Worten heißt dies, daß die Nietverbindung
nach der erfindungsgemäßen Art
durchaus auch von der Gestalt sein kann, daß sie nur zur Vormontage, also
somit nur provisorisch sein muß.
Dadurch, daß nach
erfolgter Nietverbindung die beiden vorgefertigten Teile zunächst miteinander
verbunden sind, läßt aber
durch ihre hülsenförmige Ausgestaltung
immer noch ein Hindurchführen
eines weiteren Befestigungselementes zu. Das letztendlich hindurchgeführte Befestigungselement
kann dabei statisch so ausgelegt sein, daß die gesamten Haltekräfte für alle miteinander
verbundenen Teile letztendlich durch dieses besagte letzte Befestigungselement
bewerkstelligt wird. Dies ist jedoch nur deshalb möglich, weil
die besagte erfindungsgemäße Nietanordnung
auch nach Einbringung hülsenförmig und
damit hohl bleibt. Bei Nietanordnungen der eingangs beschriebenen,
bekannten Art, ist dies durch eine mehrteilige Nietausführung nicht
der Fall, bzw. nicht möglich.
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Im
Hinblick auf ein Nietwerkzeug ist dieses, dem Kern der Erfindung
folgend, in der "entsprechenden
Weise" ausgestaltet,
um die beschriebene Nietverbindung zu realisieren. Zur Verprägung an
nur einigen diskreten Stellen verteilt, entlang der Querschnittsumfangslinie
der besagten Bohrung oder der Nietquerschnittskontur, ist das Nietwerkzeug
aus einem runden Basiselement bestehend, an welchem keilförmige Dornansätze am Umfang
verteilt kronenförmig
angeordnet sind. Hierbei sind der Anzahl nach so viele keilförmige Ansätze angebracht,
wie diskrete Verprägestellen
erzeugt werden sollen. Auf diese Weise ist es mit dem erfindungsgemäßen Nietwerkzeug
möglich,
die Verprägung
mehrerer diskreter Stellen an der besagten Unterseite der hülsenförmigen Niet
mit einem einzigen Verprägeschlag
oder Verprägevorgang
einzubringen.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Nietwerkzeuges
kann dasselbe entweder im Verprägebereich
einteilig ausgebildet sein, was bedeutet, daß die keilförmigen Ansätze an das Werkzeugbasiselement
einteilig angeformt sind oder aber die keilförmigen Ansätze können durch entsprechende Keilelemente
mehrteilig an dem Werkzeugbasiselement angebracht sein. Letzteres empfiehlt
sich dann, wenn die besagte erfindungsgemäße Nietanordnung an relativ
harten Werkstoffen vorgenommen wird. Auf diese Weise können nämlich entsprechend
gehärtete
Keile separat an den Basisring angebracht werden. Die erstgenannte
einteilige Ausführungsform
des Nietwerkzeuges empfiehlt sich dann, wenn in relativ weichem
Werkstoff, wie Aluminium und Kunststoff verprägt wird.
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Im
Hinblick auf eine erfindungsgemäße Anwendung
besteht der Kern der Erfindung darin, daß insbesondere für den Karosseriebau
im Kraftfahrzeugbau zur Verbindung mehrerer Teile zunächst eine
Vormontage vorgenommen wird, in dem die besagte hülsenförmige Niet
zur Befestigung mindestens zweier Teile miteinander verwendet wird,
und daß bei
der nachfolgenden Endmontage die so vormontierten "vernieteten" Teile mit mindestens
einem weiteren Teil endmontiert werden, indem durch die besagte
hohle hülsenförmige Niet
ein weiteres Befestigungselement hindurchführbar ist. Die Statik der Nietverbindung
der Vormontage braucht noch keine betriebsmäßige Verbindung zu sein. Es
genügt
eine Statik, gemäß einer
provisorischen Vormontage. Die abschließende allumfassende Statik
liefert erst die letzte beschriebene Verbindung mit dem dritten
Teil.
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Die
sich hieraus ergebenden Fertigungsvorteile und Wirkungen sind bereits
oben im Zusammenhang mit den übrigen
Vorgehensweisen dargelegt.
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Die
Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.
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Es
zeigt:
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1:
Erfindungsgemäße Nietanordnung
in Längsschnittdarstellung.
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2:
Erfindungsgemäße Nietanordnung gemäß 1 in
einer bodenseitigen Ansicht von unten.
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3:
Erfindungsgemäßes Nietwerkzeug.
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1 zeigt
in Längsschnittdarstellung
die erfindungsgemäße Nietanordnung.
Hierbei werden zwei Teile 1 und 2 miteinander
verbunden. Die besagten Teile 1 und 2 sind jeweils
mit einer Bohrung versehen, die an der Verbindungsstelle überlappend übereinandergeschoben
werden, so daß sich
die durchgängige
Bohrung 10 ergibt. Durch diese Bohrung 10 wird
die hülsenförmige Niet 3 hindurchgeschoben,
bis der kragenförmige
Ansatz 4 an der Oberseite des Teiles 1 anliegt.
In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Unterseite des Teiles 2 im Bereich der Bohrung
angefast bzw. abgeschrägt.
Die in 1 gewählte
Darstellung zeigt die schon bereits eingepaßte und montierte Niet. Das
heißt,
in diesem Fall ist die Schnittdarstellung so gewählt, daß die Schnittebene genau durch
eine lokale diskrete Verprägestelle
hindurch verläuft.
An dieser Verprägestelle 5 der
Niet 3 wird durch besagte Verprägung die Niet deformiert und
hintergreift sozusagen die Abschrägung 6 des Teiles 2 in
der dargestellten Weise.
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2 zeigt
eine bodenseitige Sicht von unten auf die erfindungsgemäße Nietanordnung
gemäß 1.
Bodenseitig ist die Unterseite des Teiles 2 zu erkennen.
Durch sie hindurch verläuft
die besagte Bohrung 10. Innerhalb der besagten Bohrung
ist die hülsenförmige Niet 3 eingebracht
und die Verprägestellen
sind diskret entlang der Umfangslinie der Querschnittskontur der
Niet verteilt. Die einzelnen Verprägestellen 5 sind hierbei
deutlich erkennbar.
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3 zeigt
das Verprägewerkzeug
bzw. das Nietwerkzeug in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung. Hierbei
wird beim Nietwerkzeug von einem ringförmigen Basiselement 20 ausgegangen,
an dem an diskreten Stellen verteilt, keilförmig Ansätze 21 angeordnet
sind. In Zusammenschau mit 2 ist somit zu
erkennen, daß das
Werkzeug angesetzt wird, und mit einem einzigen Verprägeschlag
oder Verprägevorgang,
die in die 2 dargestellten 5 Verprägestellen
erzeugt werden können.
Hierbei kann, wie oben bereits beschrieben, das Nietwerkzeug die
keilförmigen
Ansätze 21 entweder
einstückig
angeformt haben, für
weichere Materialien, und für
die Bearbeitung härterer,
stärkerer
Nieten bzw. Verprägung
mit Teilen aus stärkeren
Materialien, können
die keilförmigen
Ansätze 21 gesondert
am Basiselement angeordnet sein, indem beispielsweise die keilförmigen Ansätze 21 aus
gehärtetem
Material bestehen.