DE2057809A1

DE2057809A1 - Niete

Info

Publication number: DE2057809A1
Application number: DE19702057809
Authority: DE
Inventors: George Siebol
Original assignee: Olympic Screw and Rivet Corp
Current assignee: Olympic Screw and Rivet Corp
Priority date: 1969-11-24
Filing date: 1970-11-24
Publication date: 1971-07-22
Also published as: FR2072268A5; DE2057809B2; US3657957A; CA931396A; DE2057809C3; GB1291162A

Description

Die Erfindung "bezieht aioh auf Nieten und insbesondere auf sogenannte Blindnieten, die insbesondere zum Vernieten von nebeneinander angeordneten Werkstücken geeignet sind, bei denen ein Zugang von lediglich einer Seite der Werkstücke möglich ist. Die Seite der Werkstücke, von der aus die Niete eingesetzt wird., wird als Vorderseite oder Zugangsseite bezeichnet und soll in der folgenden Beschreibung auch so bezeichnet werden. Die andere Seite iat die Rückseite oder die Blindseite.

Eine Blindniete dieser allgemeinen Art·, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist in der TJS-Patentschrift 3 285 121 beschrieben. Diese Niete weist eine mit einem Kopf versehene Hülse auf,-die teleakopartig über einen langgestreckten und speziell ausgebildeten Steckstift geschoben und auf diesem angeordnet ist. Dieser Steckstift v/eist einen Zugabaohnitt auf, der sioh über das Kopfende der Hülse hinaus erstreckt und einen Auadehnungsabschnitt, , der sioh über das andere Ende der Hülse"hinaus erstreokt und an dessen freiem Ende ein Auadehnungs- und Verriegelungokopf angeordnet iat. Dieser Ausdehnung^- und Verriegelungakopf v/sist üblicherweise einen Konuaabsohnitt auf, der die~

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sein

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sem Kopf und der Hülse "benachbart angeordnet ist.

Mit diesen "beiden Hauptteilen in der übereinander geschobenen lage wird die Niete von der Zugangsseite der Werkstücke aus, die vernietet werden 3ollen, in miteinander fluchtende Öffnungen in den Werkstücken eingesetzt und wird so angeordnet, daß der Kopf der Hülse auf der Zugangsseite liegt und der Verriegelungskopf und der Expansionskopf des Steckstiftes neben der Blindseite liegt. Wenn der Steckstift von der Zugangsseite aus gezogen wird, während die Hülse gegen eine Bewegung in entgegengesetzter Richtung von der gleichen Seite aus gehalten wird, wodurch der Ausdehnungsabschnitt und der Kopf des Steckstiftes in das Blindseitenende der Hülse hinein gezogen wird, so werden zuerst die beiden Werkstücke zusammengedrückt und die Hülse wird ausgedehnt, a0 daß aie die Öffnungen in den Werkstücken füllt. Dann wird ein Kopf an der Hülse auf der Blindseite der Nietverbindung ausgebildet. Wenn dieser Einsteck- und Stauchvorgang beendet ist, wird eine Verriegelungskrone, die um den Steckstift herum am Hülsenkopf und zwar an der Zugangsaeite ausgebildet ist, in eine Verriegelungsnut im Steckstift hinein gedrückt und der Zugabschnitt des Steokstiftes wird im wesentlichen bündig mit dem Hülaenkopf abschließend, abgerissen oder abgebrochen.

Auf diese Weise werden die Werkstücke zusammengezogen und anschließend zwischen den Köpfen an den beiden Enden der Hülse gehalten. Die Festigkeit und die Dauerfeatigkeit einer Jeden Nietverbindung hängt sowohl von der Zugfestigkeit als auch von der Scherfestigkeit der Nieten ab und von der Größe der Abatütz- oder Lagerfläohe, die zwischen dem ausgedehnten Kopf auf der Blindseite und der Blindseite des Werkstückes ausgebildet werden kann, ohne daß das Werkzeug angerissen oder beeohädigt wird. In vielen Fällen verändert sich die

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Gesamtdicke oder Grifflänge einer derartigen Verbindung ganz erheblich und zwar durch Veränderungen in den zulässigen Toleranzen für die Werkstückdicken und das auf der Blindseite liegende V/erkstück kann eine verhältnismäßig geringe Tragfähigkeit aufweisen. Die Größe der Trag- oder Anlagefläche, die mit den üblichen Blindnieten ausgebildet werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, die Kietenhülse oder das Werks-tück aufzureissen, ist deshalb begrenzt.

Durch die Erfindung wird eine neue Blindniete geschaffen, mit der eine größere Trag- oder lagerfläche auf der Blindseite erzielt werden kann und zwar trotz Änderungen in der Eingriffslänge und trotz geringer Tragfähigkeit oder Lagerfestigkeit des auf der Blindseite liegenden Werkstückes, wodurch die Festigkeit und die Dauerfestigkeit mit der Nietverbindung erhöht wird, während gleichzeitig die Gefahr einer Beschädigung des auf der Blindseite liegenden Werkstückes oder einer Beschädigung der Nietenhülse während des Nietens ganz erheblich vermindert wird.

Der Verriegelungskopf, der die Hülse ausdehnt, um den Blindseitenkopf auszubilden, weist einen mittleren Kern von hoher Zugfestigkeit auf und eine relativ weiche und subtile Umfangaschioht von geringerer Zugfestigkeit, die sich gegen den Innenumfang der Hülse während der Ausbildung des Hülsenkopfes auf der Blindseite anlegt. Durch den mittleren Kern wird die notwendige Festigkeit erzielt, die erforderlich ist, um eine feste Verbindung aufrecht zu erhalten und die Umfangsschicht ist leichter deformierbar, so daß sie nach Art eines Drahtes gezogen werden kann, wenn der Blindseitenkopf ausgebildet wird. Dadurch erfolgt eine Anpassung an Veränderungen in der Eingriffslänge und es werden Beschädigungen der Hülse und des Werkstückes ausgeschaltet.

Gemäß 109830/1169

Gemäß der Erfindung ist eine Blindniete vorgesehen, mit der zwei nebeneinander angeordnete Werkstücke verbunden werden, die fluchtende Öffnungen zur Aufnahme dieaer Niete haben und diese Blindniete weist eine rohrförmige Hülae auf, die einen Kopf an einem Ende aufweist, der sich gegen eine Geite des Werkstückes anlegt und einen Steckstift, der teleskopartig in dieser Hülse angeordnet ist und der einen Zugabschnitt hat, der sich über das eine Ende der Hülse hinaus erstreckt und einen Ausdehnungs- und Verriegelungskopf, der sich über das andere Ende der Hülse hinaus erstreokt und der in die Hülse hineingezogen werden kann, um diese Hülse zu einem zweiten Kopf auszudehnen, der sich gegen die andere Seite des Werkstückes anlegt und die erfindungsgemäße Blindniete ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdehnunga- und Verriegelungskopf aus einem härtbaren und temperbaren Metall zusammengesetzt ist und einen gehärteten mittleren Kern hoher Zugfestigkeit aufweist und eine Umfangsschioht, die wesentlich weicher und duktiler ist, als der Kern und die sich nachgiebig gegen die Innenseite der Hülse anlegt, wenn der Steckstift durch die Hülse gezogen wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Niete und bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist wenigstens der Ausdehnungs- und Verriegelungskopf des Steckstiftes anfangs hart oder wird während der Herstellung gehärtet und der Umfangsabschnitt dieses Kopfes wird anschließend getempert oder geglüht, um einen weicheren Zustand zu erhalten und zwar vorzugsweise durch eine Hochfrequenz-Induktionserhitzung, bei der dpr Skin-Effekt ausgenutzt wird und durch diesen Skin-Effekt wird diese Temperung oder Nachglühung auf den Bereich beschränkt, der dem Umfang des Kopfes benachbart liegt. Dann wird der Steckstift verhältnismäßig schnell abgekühlt, um sicherzustellen, daß die Wärme nicht in

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den Kern eindringt und dadurch wird der Kern in seinem gehärteten Zustand belassen, in dem dieser Kern eine verhältnismäßig hohe Zugfestigkeit aufweist. Auf diese Weise wird ein Kompromiss zwischen den einander entgegengesetzten Bedingungen erzielt, einen weichen und deformierbaren Kopf zu schaffen und hohe Zugfestigkeit aufrecht zu erhalten. Eine verhältnismäßig harte Schulter ist am Ausdehnungsabschnitt vorgesehen, die vorzugsweise dadurch erzeugt wird, daß die Schulter, nachdem das lachglühen oder Tempern beendet ist, durch eine Kaltbearbeitung ausgebildet wird«

Unter einigen Umständen kann es ebenfalls wünschenswert sein, den Endabachnitt der Hülse zu tempern oder nachzuglühen, damit die Ausbildung des Kopfes auf der Blindseite erleichtert wird. Eine bevorzugte Ausführungsform des Steckstiftes kann dahingehend abgeändert sein, daß das Ende des gehärteten Kopfes ausgeschnitten ist, um das Ende der Umfangsschicht zu schwächen und um die Neigung dieses Endes zu verringern, die Hülse während der Ausbildung des Kopfes aufzureissen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Kopf eine nach außen sich verbreiternde Abschrägung und eine offene Aussparung mit einem abgerundeten inneren Ende auf und bei einer weiteren bevorzusten Ausführung ist ein ähnlicher Aufbau vorgesehen mit der Ausnahme, daß um diese Aussparung am Ende des Steokstiftes ein nach innen umgebogener Ringflansoh vorgesehen ist, der teilweise das Ende der Aussparung abschließt und der einer radialen Verformung des Endabachnittes des Steckstiftes widersteht.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die I'iguren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

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Pig» 1 eine perspektivische Ansicht einer Blindniete, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 2 eine längsschnittansicht der Blindniete, in der der Steckstift hauptsächlich in Seitenansicht gezeigt ist und teilweise fortgekrochen ist, um einen Schnitt zu zeigen,

Pig.2a eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform des Ausdehnungs- und Verriegelungskopfes,

Pig,2b eine Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform dea Steokstiftes,

Pig. 5 eine Längsschnittansicht der Niete, bei der der Steckstift in Seitenansicht gezeigt ist und bei der sich die Mete durch fluchtende Öffnungen in im Abstand voneinander angeordneten Werkstücken hindurch erstreckt und bei der ein Werkzeugkopf gezeigt ist, der mit dem Zugabschnitt des Steckstiftes verbunden .ist,

Pig. 4 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Niete, beim Vernieten und zwar nachdem die Werkstücke in dichte Anlage gezogen sind,

Pig. 5 eine aufgeteilte Schnittansicht, die der Pig. 4 entspricht und die zwei verschiedene Zwischenzustände der Teile während dea Vernietens oberhalb und unterhalb der Mittellinie zeigt und

Pig. 6 eine Schnittansicht der fertigen Vernietung, bei der der Zugabschnitt vom restlichen Teil des Steckstiftes getrennt ist.

In den Figuren der Zeichnung ist die Erfindung bei einer Blindniete 10 der in der US-Patentschrift 3 285 121 dargestellten Art veranschaulicht. Mit dieser Blindniete werden zwei nebeneinander angeordnete Werkstück^, wie beispielsweise die beiden flachen Platten 11 und 12 verbunden, wnbei

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der Zugang üblicherweise von lediglich einer Seite der Platten aus erfolgt und zwar bei der Darstellung in den. Fig. 3 bis 6 von der rechten Seite aus. Die Niete weist zwei Hauptteile auf, eine rohrfb'rmige Hülse 13» die einen vorgeformten Kopf 14 am rechten Ende oder am augangsseitigen Ende aufweist und einen Steckstift 15, der sich durch die Hülse hinduroh erstreckt und relativ zu dieser derart angeordnet ist, daß· sich der rechte Endabsohnitt des Steckstiftes nach rechts über den Hülsenkopf hinaus erstreckt und einen Zugabschnitt 17 bildet. Der andere Endabschnitt des Steckatiftes erstreckt sich nach links über das linke Ende der Hülse hinaus. Die Hülse und der Steckstift können aus einer Yielzahl von Materialien bestehen und Beispiele für diese Materialien sind Aluminiumlegierungen und Stahl» Die bevorzugten Materialien können gehärtet werden und mit Yfärme getempert werden.

Um die Platten 11 und 12 aneinander zu befestigen, wird die Niete 10 in zwei fluchtende Öffnungen 18 und 19 in den Platten, die Übergrößen aufweisen, von der Zugangsseite der Platten aus eingesetzt und wird relativ zu den Platten derart angeordnet, daß sich die Hülse 13 durch die fluchtenden öffnungen hindurch erstreckt und daß der Hülserikopf 14 neben der rechten Seite der Platte 11 liegt und das linke Ende des Steokstifts 15 sioh Über die Blindseite der linken Platte 12 hinaus erstreckt. Dann wird der Steckstift durch einen Werkzeugkopf 20 nach rechts gezogen, während die Hülse und die rechte Platte naoh links gedrückt werden* Am linken Endabschnitt des Steckstiftes ist ein Ausdehnungsabsohnitt 21 vorgesehen, mit dem die Hülse innerhalb der Öffnungen ausgedehnt wird, wenn sich der Steckstift duroh die Hülse hindurch nach rechts bewegt. Es ist ferner ein Kopf 22 vorgesehen, mit dem der Teil der Hülee^ der sich über die linke Platzte 12 hinaus erstreckt, ausgedehnt wird, um den auf der Blindseite liegenden Kopf 23 (Fig. 5 und 6) in der Hülse

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auszubilden, der sich gegen die blindseitige Platte 12 anlegt. In üblicher Weise wird die iTietenverbindung dadurch vervollständigt, daß eine Verriegelungskrone 24, die integral mit dem Hül3enkopf 14 ausgebildet ist, in eine ringförmige Verriegelungsnut 25 in dem Steckstift hineindrückt, der Steckstift derart abgebrochen oder abgerissen wird, daß dieser im wesentlichen bündig mit der Zugangsseite der Nietverbindung abschließt.

Der dargestellte Steckstift 15 besteht aus einem langgestreckten Stück aus einem drahtartigen Material, welches den gleichen Anfangsdurchmesser aufweist, wie der Ausdehnungsabschnitt 21, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel zylindrisch ist. Am linken Ende ist der Steckstift in einer Stauchmaschine kalt bearbeitet, wodurch der Kopf 22 ausgebildet wird, Der rechte Endabschnitt ist auf einen verminderten Durchmesser kalt bearbeitet, das heißt auf einen Durchmesser, der kleiner dst als der des Ausdehnungsabschnittes 21. Dieser Durchmesser ist ebenfalls kleiner als der Innendurchmesser der Hülse 13.

In seinem fertigen Zustand weist der Steckstift 15 von rechts nach links eine Reihe von in dichtem Abstand angeordneten Umfangsnuten 27 im vorspringenden Teil des Zugabschnittes 17 auf, die ein Erfassen des Steckstiftes durch den Werkzeugkopf 20 erleichtern. Eine Bruchnut 28 ist im Steckstift innerhalb der Hülse vorgesehen und diese Bruchnut bestimmt die Bruch- oder Reißebene dieses Stiftes. Die Verriegelungsnut 25 ist ursprünglich neben dem linken Ende der Hülse angeordnet. Ferner ist eine Schulter 29 am rechten oder vorderen Ende des Ausdehnungsabschnittes 21 vorgesehen und an dieser Stelle ist der Durchmesser des Steckstiftes bis zu einem Durchmesser vergrößert, der größer ist als der Innendurchmesser der Hülse. Der radial äußere Absohnitt 29a dieser Schulter ist konisch ausgebildet und gehärtet, um das Eintreten

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des Ausdehnungsabschnittea in die Hülae 13 zu erleichtern. Der rechte Endabschnitt 23a dea Kopfes 22 weist einen Konus auf, der von dem maximalen Durchmesser des zylindrischen Abschnittes des Kopfes ausgeht und bis zum Durchmesser de3 Ausdehnungoabschnittea verläuft, um das Eintreten des Kopfes in die Hülse zu erleichtern»

Der Kopf 14 am rechten Ende der Hülse 13 ist kegelstumpfförmig ausgebildet und sitzt in einer Einaenkung 30 in der ZugangsQeite der rechten Platte 11 und zwar derart, daß er im wesentlichen bündig mit dieser Platte abschließt. Die Verriegelungskrone oder Verriegelungswulst 24» die ebenfalls im allgemeinen kegelstumpfförmig ausgebildet ist, ist teilweise aus dem Mittelabschnitt dieses Kopfes herausgearbeitet und bleibt integral bei 31 um dem inneren Abschnitt der Hülse herum verbunden. Der innere Abschnitt der Hülse weist hier einen verminderten Durchmesser auf, wodurch eine innere Anschlagschulter 32 gebildet wird, die nach links weist. Der Außendurchmesser der Hülse ist etwas kleiner als der Durchmesser der Öffnungen 18 und 19 in den V/erkstückplatten, so daß um die Hülse herum ein Spielraum verbleibt, nachdem die Niete 10 eingesetzt ist und ehe diese lliete festgestaucht ist.

Zum Vernieten wird der Zugabschnitt 17 de3 Steckstiftes 15 vom V/erkzeugkopf 20 zwischen im Winkelabstand voneinander angeordneten Spannbacken 33 (Pig. 3) erfaßt. Diese Spannbacken werden in eine Eingriffslage mit dem Steckstift durch einen Zugring 34 gedrückt» V/enn eine Zugkraft durch diesen Ring ausgeübt wird, wird eine entgegengesetzt gerichtete Reaktionnkraft auf den Verriegolungnwulat 24 durch daa linke Ende den V/erkzougkopCen ausgeübt. Diuae Verriegelmigovmlob wird gegen eine seitliche Verschiebung duroh'eine Ringrippc 35 am Werk^eugkopf featgohalton. Dor Ilüliionkö-pf 14 eitr.t font in dor Einsenkung 30, ■ v/enn der steckstift rinuh reohto goKo/;on v/Lrd.

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Wenn die gehärtete Schulter 29 am rechten Ende des Ausdehnung sabschnittea 21 in die Hülse 13 eintritt und sich längs der Hülse "bewegt, so wird eine Ausdehnungsstufe in der Hülse ausgebildet und diese Ausdehnungsstufe bewegt sich bis zur Blindseite der Platte 12 hin. Wenn diese Ausdehnungsstufe diese Platte erreicht, so verschiebt diese die Platte nach recht3 und arbeitet mit dem Werkzeugkopf zusammen, um die beiden Platten fest gegeneinander zu ziehen. Der Ausdehnungs abschnitt -wird dann in den Teil der Hülse hinein gezogen, der sich innerhalb der zusammengezogenen Platten befindet (Fig. 4)» Dieser Ausdehnungsabschnitt dehnt dann die Hülse in eine dichte Anlage gegen die Wandungen der beiden Öffnungen 18 und 19 aus. Gleichzeitig wird der Ausdehnungskopf 22 in die Hül3e hinein gezogen und setzt das Ausdehnen des Endabschnittes der Hülse fort, wodurch der Blindseitenkopf 23 der Niete ausgebildet wird.

Kurz bevor die gehärtete Schulter 29 die gegenüberliegende Anschlagschulter 32 erreicht, dehnt der Konus 22a des Ausdehnungs- und Verriegelungskopfes 22 den vorspringenden Endabschnitt der Hülse weiter aus, wodurch die Hülse bei 37 (Mg. 5) ballonartig aufgeweitet wird und sich gegen die Blindaeite der Platten anlegt. Es soll hierdurch eine erhebliche Lager- oder Tragfläche für die Kräfte geschaffen werden, die die neigung haben, die Platten auseinander zu drücken. Wenn die Ausbildung des aufgeweiteten Kopfes vollendet iab, gelangt die gehärtete Schulter 29 in Anlage gegen die Anschlagschulter 32 und dadurch wird ganz erheblich der Widerstand se^en eine Bewegung dea Steokatiftes 1ij durch die Hülse 13 hindurch erhöht. Dieser erhöhte Widerstand bewirkt zuerst, daß die Verriegelungswulst 24 in die nunmehr fluchtende Verriegelungonut 25 hinein gedruckt wird, wio «α in den FLp;. 5 und 6 dargestellt ist und daß dann der U beokn tif b an der Iteiiinut 28 abgerissen wird.

Es wurde föntgeateilt, daß eine Dehnung oder Streckung oohr

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leicht im linken Endabschnitt dea Steckstiftes 15 während der Endstufen des Vernietena auftreten können und zwar durch einen Drahtzieheffekt. Diese Dehnungen oder Streckungen und die zugeordneten Querschnittsminderungen von Teilen des Steckstiftes ermöglichen eine Anpassung an Veränderungen der Eingriffslänge, die sich aus Änderungen der zusammengesetzten Dicken der beiden zusammengesetzten Platten 11 und 12 ergeben» Bei üblichen Nieten dieser Art werden wegen der erforderlichen relativ hohen Zugfestigkeit praktisch Grenzen bezüglich des erzielbaren Drahtzieheffektes gesetzt.

Gemäß der Erfindung weist die Niete 10 einen Ausdehnungsund Verriegelungskopf 22 auf, der einen mittleren Kern 38 (3?ig. 2) von hoher Zugfestigkeit und eine verhältnismäßig weiche und duktile Umfangsschioht 39 von wesentlich geringerer Zugfestigkeit am Kern aufweist und diese Schicht gelangt in einen Ausdehnungseingriff mit der Innenseite der Hülse 13 bei der Ausbildung des "blindseitigen Kopfes 23 äh der Hülse. Der Kern weist die erforderliche Zugfestigkeit für die Niete auf und ist so bemessen, daß dieser relativ, frei in die- Blindseitenplatte 12 hineingezogen werden kann. Die ümfangsschicht ist leicht deformierhar ausgebildet, so daß sie drahtartig gemäß den .änderungen der Eingriffslänge gezogen werden kann. Demzufolge sichert die neue niete die Ausbildung einer ausreichenden Abstützfläche zwischen dem blindseitigen Kopf und der Blindseitenplatte, indem die Ausdehnungskraft, die auf das Innere der Hülse ausgeübt wird, eingestellt und gesteuert wird.

In diesem IPaIl werden die Bereiche unterschiedlicher Härte und Duktinität durch eine Verfestigung des gesamten Ausdehnungs- und Verriegelungskopfes 22 während der Kaltbearbeitung erzielt, in der der Kopf hergestellt wird und durch ein anschließendes Tempern oder Nachglühen, wobei lediglich die umfangsschioht 39 getempert und geglüht

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wird, um diesen Abschnitt des Köpfen zu erweichen. Bei dem bevorzugten Temper- oder Glühverfahren wird die Umfangsschicht von der Schulter 29 auf? zum linken Ende des Steckatiftea (Fig. 2) bandförmig erhitzt und zwar mittels einer Hoohfrequenz-Indulctionserhitzung, die durch den Skin-Effekt hauptsächlich auf die UmfangGSohicht begrenzt ist. Nach der Erhitzung auf die Glüh- oder Anlaßtemperatur, wird die Umfangsschicht schnell abgekühlt, um ein Eintreten der Wärme in den vorher gehärteten Kern 38 zu verhindern.

Selbstverständlich ist kein scharfer Übergang zwischen den erhitzten und nicht erhitzten Zonen vorhanden. Ea ist vielmehr eine allmähliche Abnahme der Temperatur nach innen vorhanden, auf die die Umfangsschicht erhitzt ist und deshalb 1st eine allmählich ansteigende Härte in den Übergangsbereichen der beiden Zonen vorhanden, wobei diese Härten eich von einem maximal weichen Zustand mit minimaler Zugfestigkeit am Umfang des Kopfes bis zu einer Härte und Zugfestigkeit im mittleren Abschnitt, der den Kern des Kopfes bildet, erstreckt. Die beiden Zonen sind integral miteinander verbunden und im wesentlichen konzentrisch zueinander angeordnet, wenn die Y/ärme gleichförmig um den Kopf herum zugeführt wird.

Obwohl die Tiefe der getemperten oder geglühten Umfangsaohicht 39 nicht kritisch iat, aei bemerkt, daß ee klar ist, daß eine optimale Zugfestigkeit dadurch erzielt wird, daß der Härtekern so groß als möglich gemacht wird, und ζ war entsprechend der Ausbildung einer ausreichend großen Lageroberfläche zwischen dem blindseitigen Kopf 23 und der Blindseitenplatte 12. Lediglich als Beispiel sei bemerkt, daß die Tiefe der Temperung oder Glühbehandlung etwa 0,38 mm in einer 3/16 Zoll-Hlete betragen kann. Aus Pig. 2 iat zu erkennen, daß daduroh der Durohmesser des gehärteten Abschnittes dea Kopfes auf eine Größe vermindert wird, die etwaa kleiner iat als der Innendurchmesser der Hülse. Bei-

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spielsweise wird eine Anfarigozugfeatigke.it im Kern 39 aufrecht erhalten, die einem Viert von 5.600 kg/cin entspricht. Die Zugfestigkeit der Umfangssohicht wird durch daa Tempern oder Glühen auf etwa die Hälfte dieses Wertes verringert. In Pig. 2a ist eine abgeänderte- Au3führung3form des Steokotiftea dargestellt, in der der Ausdehnungs- und Verriegelunfcskopf eine Ausnehmung-40 im linken Ende aufweist, durch die der zylindrische Abschnitt geschwächt wird und durch die in der Endstufe der Vernietung ein Zusammendrücken dieses Abschnittes nach innen unterstützt wird. Diese Ausführungsform, bei der für die gleichen Teile die gleichen Beaugszeichen. verwendet werden, kann angewendet werden, wenn die Möglichkeit besteht, daß eine volle Ausdehnung der Hülse 13 zu einem Aufrei3sen des blindseitigen Endes der Hülse führen kann. Das innere Ende 40a der Aussparuno; 40 ist abgerundet, um die Spannungen innerhalb des Kopfes au verteilen und der geglühte konische Abaohnitt 22a ist derart ausgebildet, daß sich dieser nach außen zum zylindrischen Abschnitt des Kopfes hin verbreitert. Es handelt sich hierbei um ein Merkmal, durch das fortschreitend die Neigung des Konus erhöht wird und hierdurch wird entsprechend der Eingriff zwischen dem Kopf und der Hülse während des Aufstauohens der Hiete erhöht.

Eine zweite Ausführungs-form ist in Fig. 2b dargestellt. Es handelt sich hier praktisch u$ die gleiche Ausführungsform wie in Pig« 2a geneigt mit der Ausnahme, daß zusätzlich ein ringförmiger Flansch 40b um den äußeren Endabaohnitt der Aussparung 40 herum vorgesehen ist. Dieser Flansch let integral mit dem Kopf 22 ausgebildet und wird beispielsweise dadurch erzeugt, daß das Ende des Steokstiftea um die Aussparung herum gestaucht wird. Dieser Plansoh schließt teilweise dan Ende der Aussparung und erhöht die Dicke des Kopfes an seinem Ende, um din Festigkeit in diesem Bereich auoreiohend zu erhöhen, damit der Kopf an dieser Btollo bei einem Zusammendrücken den Endes während der

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Aufstauchung der Hiebe widerstehen kann. Der Bereich der den inneren Endabachnitb der Ausaparun/i zwischen dem Flansch 40b und dem abgerundeten inneren Ende 40a umgibt;, int im wooenblichen in der gleichen V/eise wie bei dem in Pig. 2a gezeigten Kopf zusammendrückbar.

Eine Temperung oder G-luhbehandlung des Endes der Hülse zur Erhöhung der Duktivität dieses Endes ist eine andere alternative Maßnahme, durch die die Neigung, zu reissen, vermindert v/ird. Welche dieser Maßnahmen v/ünochenawert ist, hängt jedoch von den Eigenschaften der speziell verwendeten Köpfe und Hülsen ab.

Während der anfänglichen Relativbewegung zwischen dem Steckstift 15 und der Hülse 13 wird, wie bereits beschrieben, die gehärtete Schulter 29 am rechten Ende des Ausdehnungsabschnittea 21 in die nülse hinein gezogen und erzeugt eine Ausdehnungsstufe, die sich zusammen mit der Sohulter längs der Hülse bewegt und diese Auadehnungsstufe legt sich gegen die BlindGeitenplatte 12 an, um diese gegen die Platte 11 festzuziehen. Y/enn dieses fest gegeneinander-ziehen beendet ist, wird die gehärtete Schulter in den Teil der Hülse hinein gezogen, der innerhalb der Blindseitenplatte (Fig.4) liegt. Dabei wird weiterhin die Hülse ausgedehnt, bis sie dicht gegen beide Platten anliegt.

Gleichzeitig wird der Konusabschnitt 22a des Kopfes 22 in das vorspringende Ende der Hülse 13 hineingezogen und dehnt das vorspringende Ende in die in Fig. 4 dargestellte Form aus. Diese Form entspricht im allgemeinen dem Konusabschnitt und dom Zylinderabschnitt dea Kopfes. V/enn der Konusabachnitt in den Teil der Hülee eintritt, der sich innerhalb der Blindaeitenplatte 12 befindet, so steigt der Widerstand gegen eine weitere Ausdehnung dienes Abschnittes der Hülse ganz orheblioh an. Dies führt dazu, daß die weiche Umfangaschicht

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39, die um den Härtenkern 38 des Kopfes herum angeordnet ist, zu fließen beginnt und sich streckt, wenn die Nietenstauchbewegung fortgesetzt wird.

Fig. 5 zeigt zwei Zwischenstufen dieses Ziehvorganges und der Kopfausbildung. Der Kopf 23 ist neben der Blindseitenplatte nach außen aufgeweitet und der Konusabschnitt 22 wird zu einer glatten, nach außen sich verbreiternden Form gezogen, wie es bei 22b im oberen Abschnitt der Fig. 5 gezeigt ist. Es sei bemerkt, daß sich die gehärtete Schulter 29 des Ausäehnungaabschnittes 21 im Abstand von der Anschlagschulter 32 in der Hülse befindet. Dieser Abschnitt ist im wesentlichen der gleiche wie die restliche relative Axialbewegungsstrecke zwischen dem Steckstift und der Hülse.

Während dieser Restbewegung wird der Kopf 22 in die Hülse 13 hinein gezogen, wie es im unteren Abschnitt der Fig. 5 und in der Fig. 6 dargestellt ist. Die drahtziehartige Wirkung tritt weiter auf, wenn der Konus zuerst zu der tieferen Ausweitung gezogen wird, die bei 22c in Fig. 5 gezeigt ist und dann im wesentlichen· in die Form, die bei 22d in Fig. 6 gezeigt ist.'Es ist zu erkennen, daß der vordere Abschnitt des Konus zu einer im wesentlichen zylindrischen Form gezogen ist, die im wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweist, wie der Ausdehnungaabschnitt 21, während der hintere Abschnitt dieses Konus eine verhältnismäßig steile ringförmige Schulter bildet, die aus Metall der duktiven Umfangssohioht 39 besteht. Diese Schulter dient als nachgiebige Anlage, um den benachbarten Teil der Hülse nach außen und gegen die Blindseitenplatte 12 zu drücken, woduroh die Aufweitung 37 erzeugt wird, die eine wesentliche Fläche aufweist, die gegen die Platte anliegt. Diese Schulter wird fortschreitend aus den Formen gebildet, die bei 37a und 37b in Fig, 5 dargestellt sind, wobei diese Teile iii die Endform gebracht werden, die bei 37o in Fig. 6 gezeigt ist.

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Der ausgedehnte Kopf 23 ist fertiggestellt, wenn die Anschlagschulter 32 die gehärtete Schulter 29 berührt, um die relative Bewegung zwischen der Hülse 13 und dem Steckstift 15 zu beenden. Es sei jedoch bemerkt, daß die gezogene Schulter 22d nachgiebig bleibt, um unterschiedliche Eingreifoder Einspannlängen aufzunehmen und daß sich diese Schulter mehr oder weniger ausweiten kann, wenn die Verbindungsstelle dicker oder dünner ist. In jedem lall wird der Hülsenkopf 23 in eine feste Lageranlage gegen die Blindseitenplatte 12 ausgeweitet und zwar durch die getemperte oder geglühte Umfangsschicht aus weicherem Material, ohne daß größere oder weniger nachgiebige Ausdehnungskräfte aufgebracht werden, die durch einen Steckstift aufgebracht werden, der vollständig aus dem gehärteten Kernmaterial besteht. Gleichzeitig behält die Zugfestigkeit der Niete einen verhältnismäßig hohen Viert, wobei diese Zugfestigkeit hauptsächlich durch die Zugfestigkeit des Kernes bestimmt wird.

Da die Schulter 29 des Ausdehnungsabschnittes 21 dicht bei dem getemperaten oder geglühten Abschnitt des Steckstiftea 15 liegt und deshalb während der Temperung oder Glühung dea Kopfea 22 leicht erhitzt und geglüht werden kann und zwar bis zu einem gewissen Grad, sollte die Schulter durch eine Kaltbearbeitung ausgebildet werden, nachdem das Tempern oder Glühen beendet ist* Dies stellt sicher, daß die Schulter ausreichend hart ist, um die Anfangsausdehnung durchzuführen, ohne daß die Schulter erheblich deformiert wird und um anschließend mit der Anschlagschulter 32 zur Beendigung der Relativbewegung zusammenzuwirken, wenn der Steckstift und die Hülse sich in der gewünschten Stel-'lung zum Abreiasen des Steckstiftes befinden.

Wie in Fig. 6 gezeigt und wie in der vorher zitierten US-Patentschrift beschrieben, erfolgt dieses Abbrechen oder

Abreiasen

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Abreissen, nachdem die einander gegenüberliegenden Schultern 29 und 32 in eine feste Anlage gelangt sind, mad nachdem die Reaktionskraft zwischen dem Werkzeugkopf 20 und dem Verriegelungswulst 24 dazu geführt hat, daß dieser Wulst nach links und nach innen in die Verriegelungsnut 25 im Steckstift 15 hinein gedrückt ist. Der Endzustand ist in Fig· 6 dargestellt. Der Steckstift ist an der Reißnut 28 abgerissen. Durch die leicht deformierbare Umfangssohioht 39 am Verriegelungskopf 22 kann die Reißebene zuverlässig im wesentlichen mit dem Kopf 14 der Hülse 13 im wesentlichen bündig abschließend, angeordnet werden.

Den vorstehenden Ausführungen ist zu entnehmen, daß durch die Erfindung eine neue Blindniete geschaffen wird und ein Verfahren zur Herstellung einer Blindniete, die es ermöglichen, daß eine wesentlich größere Anlagenfläche auf der Blindseite für die Mete erzielt wird und zwar trotz Änderungen in der Gesamtdicke oder der Eingriffslänge der Verbindung und ohne die Gefahr, daß die Hülse reißt oder daß das blindseitige Werkstück reißt oder gespalten wird und zwar durch übergroße Ausdehnungskräfte, die auf eine kleine Lageroberfläche übertragen werden. Diese wesentlichen Vorteile werden ohne wesentlich erhöhte Fertigungskosten dadurch erzielt, daß lediglich der Umfang des Materials des Steokstiftkopfes getempert oder geglüht wird, um eine weichere Umfangsschicht auszubilden, die einen verfestigten Kern hoher Zugfestigkeit umgibt, Es wurde ein spezielles Ausführungsbeispiel beschrieben und es können zahlreiche Abänderungen durchgeführt werden, die im Rahmen der Erfindung ljsgen.

Patentansprüche 109830/1169

Claims

Patentansprüche

[ 1.j Blindniete zur Verbindung zweier nebeneinander angeordneter ^-"-"werkstücke, die fluchtende Öffnungen zur Aufnahme dieser Niete aufweisen, welche eine rohrfömnige Hülse hat, die mit einem Kopf an einem Ende versehen ist, der sich an einer Seite des Werkstüokes anlegt und einem Steckstift, der teleskopartig in dieser Hülse sitzt und der einen Zugabschnitt aufweist, der sich über das eine Ende der Hülse hinaus erstreckt und einen Ausdehnungs- und Verriegelungskopf, der über dem anderen Ende der Hülse angeordnet ist und der in diese Hülse hineingezogen v/erden kann, um in dieser einen zweiten Kopf auzubilden, der sich gegen die andere Seite des Werkstückes anlegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdehnungs- und Verriegelungskopf aus einem härtbaren und glühbaren oder temperbaren Metall besteht und einen gehärteten mittleren Kern hoher Zugfestigkeit und eine wesentlich weichere und duktilere Umfangsschicht als der Kern aufweist, die in einen nachgiebigen Eingriff mit der Innenseite der Hülse gelangt, wenn der Steckstift durch die Hülse gezogen wird.
2. Blindniete nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsschicht und der Kern aus dem gleichen Metall bestehen und integral miteinander verbunden sind und derart behandelt sind, daß diese Teile eine unterschiedliche Härte aufweisen.
3» Blindniete nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern eine vorbestimmte Zugfestigkeit aufweist, und daß die Umfangsschicht eine Zugfestigkeit aufweist, die etwa der Hälfte der vorbestimmten Zugfestigkeit dea Kernes entspricht.
4. Blindniete nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern einen Außendurohmesser aufweist, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Hülse und daß die Umfangs-

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schicht einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Innendurchmesser der Hülse.
5. Bliiidniete nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckstift einen Ausdehnungsabschnitt zwischen dem Verriegelungskopf und dem anderen Ende der Hülse aufweist, daß dieser Ausdehnungsabschnitt einen zylindrischen Teil hat, dessen Durohmesser größer ist als der Innendurchmesser der Hülse und eine konische Schulter, die in die Hülse eintritt und diese anfangs ausdehnt und daß diese Schulter gehärtet ist, so daß die Hülse ohne wesentliche Deformation der Schulter ausgedehnt werden kann«
6. Niete nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdehnungs- und Verriegelungskopf einen im wesentlichen zylindrischen Endabsohnitt aufweist und einen Konus, der sich zu der Hülse hin erstreckt und daß die Umfangeschicht diesen Konusabschnitt bedeckt.
7. Uiete nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine mittlere Schwächungsaussparung in das zylindrische Ende hinein erstreckt.
8. Mete nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein nach innen umgebogener Ringflansch teilweise diese Aussparung schließt und den zylindrischen Endabschnitt am Ende des Steckstiftes verstärkt.
9. Hiete naoh Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Konus fortschreitend von dem zylindrischen Endabschnitt nach außen hin derart verbreitert, daß fortschreitend die ITeigung wächst.
10. lliete nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine mittlere Aussparung sich in das zylindrische Ende des Kopfes innerhalb der TJmfangsschicht hinein erstreckt und daß diese Aussparung ein abgerundetes inneres Ende aufweist. ■

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11. Niete nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Ausdehnung a ab schnitt, der sich vom kleineren Ende dea Konus aus zur Hülse hin erstreckt und der einen größeren Durchmesser aufweist als der Innendurchmesser der Hülse, daß dieser Ausdehnungsabschnitt eine gehärtete abgeschrägte Schulter aufweist, die zur Hülse hin weist und die in diese eintritt und die Ausdehnung auslöst und daß der Konusabschnitt drahtartig auf dem Durchmesser des Ausdehnungsabschnittes gezogen wird, wenn der Steckstift durch die Hülse gezogen wird.
12. Niete nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenabschnitt, der neben dem Ausdehnungs- und Verriegelungskopf liegt, geglüht oder getempert ist.
13« Verfahren zur Herstellung einer Niete nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein gehärteter oder verfestigter Verriegelungskopf, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Innendurchmesser der Hülse, aus einem glühbaren oder temperbaren Metall am anderen Ende des Steckstiftes ausgebildet wird, daß eine Umfangserhitzung dieses gehärteten Kopfes durchgeführt wird, derart, daß die Erhitzung im wesentlichen auf die Umfangaschicht des gehärteten Kopfes beschränkt ist und daß der Kopf schnell abgekühlt wird, ehe die Wärme in den Mittelabschnitt des gehärteten Kopfes eintritt, wodurch die Umfangsschicht auf eine wesentlich geringere Zugfestigkeit und auf eine höhere Duktivität als der Kern geglüht oder getempert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausdehnungsabschnitt am Steckstift neben dem gehärteten Kopf ausgebildet wird, der eine abgeschrägte Schulter aufweist, die von diesem Kopf fortweist, um die Hülse vor dem Ausdehnungsabschnitt auszudehnen und daß diese Schulter gehärtet v/ird, nachdem das Glühen oder Tempern der Umfangaschicht durchgeführt ist.

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15. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der gehärtete Kopf bei der Kaltbearbeitung des Metalles, bei der der Kopf geformt wird, verdichtet v/ird.

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