DE2308808A1

DE2308808A1 - Blindniet

Info

Publication number: DE2308808A1
Application number: DE19732308808
Authority: DE
Inventors: William J Thomas
Original assignee: Standard Pressed Steel Co
Current assignee: SPS Technologies LLC
Priority date: 1972-02-22
Filing date: 1973-02-22
Publication date: 1973-09-27
Also published as: SE396449B; ES199413U; FR2173559A5; AU5217073A; ES411873A1; ES199413Y; IT977470B; JPS4898260A; GB1413592A; CA999764A; NL7301876A

Description

DIPL.-ING. A. GRÖNEOKER DR.-ING. H. KINKELDEY DR.-ING. W. STOCKMAIR₁ Ae.

PATENTANWÄLTE

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STANDARD PRESSED STEEL CO. P.O. Box 608, Benson East Jenkintown, Pennsylvania 19046 USA

Blindniet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Blindniet zum Verbinden von eine zugängliche und eine unzugängliche Seite aufweisenden und von miteinander fluchtenden Bohrungen durchsetzten Werkstücken mit einer zwischen einem Geringstmaß und einem Größtmaß liegenden gemeinsamen Dicke.

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Ein Blindniet der genannten Art setzt sich zusammen aus einer mit einem Teil an der unzugänglichen Seite über ein Werkstück hervorstehenden Hülse und einem diese durchsetzenden, einen Kompf aufweisenden Zugstift. Ein Werkzeug übt an der zugänglichen Seite der zu verbindenden Werkstücke einen Zug auf den Stift aus, wobei der Kopf des Zugstifts eine axiale Druckbelastung auf die Hülse ausübt, so daß diese zunächst der Oberfläche des Werkstücks an der unzugänglichen Seite zu einem radial hervorstehenden Wulst verformt wird. Der durch den Wulst gebildete Schließkopf muß in fester Anlage an der Oberfläche des Werkstücks geformt werden, um eine sichere Verbindung der Werkstücke zu gewährleisten. Für den Fall, daß derartige Blindnieten für verschiedene Verwendungszwecke bestimmt sind, in denen die damit zu verbindenden Werkstücke eine zwischen einem kleinsten und einem größten Maß schwankende gemeinsame Dicke aufweisen, muß daher die Hülse so ausgebildet sein, daß sie sich zur Bildung des Wulstkopfs in Anlage an der Oberfläche der unzugänglichen Seite des Werkstücks jeweils in unmittelbarer Nähe dieser Oberfläche radial verformen läßt.

Um eine Verformung der Hülse in unmittelbarer Nähe der unzugänglichen Seite der Werkstücke zu gewährleisten, wurde bereits vorgeschlagen, die Hülse zunächst zu härten und anschließend das zur Bildung des Wulstkopfs vorgesehene Stück der Hülse im Bereich zwischen der kleinsten und der größten Setztiefe derart anzulassen, daß seine Härte zum äußeren Ende hin fortlaufend zunimmt. Dadurch liegt dann das schwächste bzw. weichste nicht in dem Werkstück geführte Teil der Hülse jeweils in unmittelbarer Nähe der Oberfläche des Werkstücks und vermag sich daher bei Ausübung einer axialen Zugkraft auf den Stift zu einem radial abstehenden Wulst zu verformen.

Diese Lösung ist zwar insofern wirksam, als sie die Ver-

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formung der Hülse an der jeweils richtigen Stelle im großen und ganzen gewährleistet, sie bietet jedoch nicht die Möglichkeit einer Sichtprüfung der auf diese Weise behandelten Nieten, da sich der jeweilige Anlaßzustand damit nicht feststellen laßt. Bei der Herstellung von Präzisionsverbindungen kann jedoch die Möglichkeit der Sichtprüfung äußerst wichtig sein, um die Sicherheit der Verbindung zu gewährleisten. Für Blindnieten aus einem nicht zum Anlassen geeigneten Werkstoff, bei denen sich also der erforderliche Härtegradient nicht ausbilden läßt, ist dieses Verfahren überhaupt nicht geeignet.

Gemäß einem anderen Vorschlag sollt an dem hervorstehenden Ende der Hülse eine auswärts divergierende. TJmfangsfläche gebildet werden. Dies erfordert jedoch zunächst eine Einschnürung an der Außenseite der zylindrischen Hülse, welche dann einen Spalt zwischen dieser und dem Werkstück bildet. Beim Stauchen der Hülse ergibt sich dann aufgrund ihrer auswärts divergierenden Form eine einwärts gerichtete Kraftkomponente, welche der zur Verformung der Hülse radial auswärts erforderlichen Kraftkomponente entgegengesetzt ist.

Die Erfindung schafft ein Blindniet der genannten Art, welches sich zum Verbinden von Werkstücken mit einer zwischen einem kleinsten und einem größten Maß liegenden Gesamtdicke eignet, wobei sich die Hülse über den gesamten Bereich zwischen den kleinsten und größten Setztiefen jeweils in unmittelbarer Nähe der Werkstückoberfläche radial auswärts verformt. Ein Blindniet der genannten Art ist wirtschaftlich herstellbar und bietet die Möglichkeit einer Sichtprüfung, durch die man sich des richtigen Verhaltens des Blindniets beim Einsetzen desselben versichern kann.

Bei einem Blindniet der eingangs genannten Art ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß eine rohrförmige

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Hülse mit einem an der zugänglichen Seite eines Werkstücks in Anlage bringbaren Setzkopf und einem sich von diesem aus durch das bzw. die Werkstücke hindurch erstreckenden Hohlschaft von vorbestiinmter Länge und mit über seine Länge gleichbleibendem Außendurchmesser ein Teilstück mit einem gleichbleibenden Innendurchmesser und ein an dieses anschließendes unterschnittenes Teilstück aufweist, dessen Innendurchmesser von einem größten Maß zunächst dem Teilstück mit gleichbleibendem Innendurchmesser auf ein kleinstes Maß am freien Ende der Hülse abnimmt, so daß die Wandstärke der Hülse entlang dem unterschnittcnen Teilstück zum freien Ende hin stetig zunimmt und damit ein wenigstens teilweise über die unzugängliche Seite des Werkstücks hervorstehendes Hülsen-Endstück mit stetig zunehmender Festigkeit bildet, und daß ein die Hülse durchsetzender und mit einem Kopf am freien Ende der Hülse anliegender Zugstift an dem dem Kopf gegenüberliegenden Ende seines die Hülse durchsetzenden Schafts Ausbildungen zum Herbeiführen einer radial auswärts .gerichteten Verformung des der unzugänglichen Seite des Werkstücks unmittelbar benachbarten Teils des Hülsen-Endstücks durch Ausübung einer gerichteten axialen Belastung zwischen dem Zugstift und der Hülse aufweist.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung hat der Zugstift ein von seinem Kopf ausgehendes Teilstück mit in der Rieh ung vom Kopf weg stetig zunehmendem Durchmesser. Die Hülse ist aus einem Formling gebildet, welcher zunächst eine gestufte zylindrische Bohrung und ein sich auswärts erweiterndes Endstück mit zunehmender Wandstärke aufweist. Nach dem Einführen des Zugstifts in den Formling wird dieser derart um den Stift herum verformt, daß eine Hülse mit gleichmäßig zylindrischer Gestalt entsteht, welche sich mühelos in ein Werkstück einführen läßt und im Bereich zwischen der kleinsten und größten Setztiefe eine stetig zunehmende Wandstärke hat. Die Hülse des in

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ein Werkstück eingesetzten Niets hat dann ein an der unzugänglichen Seite des Werkstücks hervorstehendes Endstück mit in Richtung vom Werkstück weg stetig zunehmender Wandstärke und verformt sich daher in unmittelbarer Nähe der Werkstückoberfläche.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine zerlegte Teil-Schrägansicht einer Hülse und eines Zugstifts vor dem Zusammenfügen,

Fig. 2 eine Teilansicht in axialem Schnitt mit der Hülse und dem Zugstift nach dem Einführen des letzteren,

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Ansicht der Hülse und des Zugstifts beim Fertigformen des Blindniets,

Fig. 4 eine Schnittansicht des in miteinander zu verbindende Werkstücke eingesetzten Blindniets vor der endgültigen Befestigung,

Fig. 5 eine Schnittansicht eines zwei Werkstücke verbindenden Blindniets bei größtmöglicher Setztiefe und

Fig. 6 eine Fig. 5 entsprechende Darstellung eines zwei Werkstücke verbindenden Blindniets bei kleinstmöglicher Setztiefe.

Für den in Fig. 1 bis 3 gezeigten Zusammenbau des erfindungsgemäßen Blindniets finden eine rohrförmige Hölse 10 bzw. ein Formling dafür und ein Zugstift 12 Verwendung. Der Zug-8tift hat an einem Ende einen Kopf 14 und ein konisches Teilstück 16 mit vom Kopf 14 weg zunehmendem Durchmesser. Das konische Teilstück 16 endet an einer Stufe 18, welche

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einen Übergang zu einem zylindrischen Teilstück 20 mit gegenüber dem breiteren Teil des konischen Teilstücks 16 verringertem Durchmesser bildet.

Die Hülse bzw· der Formling 10 hat zunächst an einem Ende eine zylindrische Bohrung 22, deren Durchmesser etwas größer ist als der des zylindrischen Teilstücks 20 des Zugstifts 12, und welche sich in einer zylindrischen Bohrung 24 fortsetzt, deren Durchmesser größer ist als der größte Durchmesser des konischen Teilstücks 16 des Zugstifts 12. Dio Außenseite der Hülse bzw. des Formlings 10 ist durch ein zylindrisches Teilstück 26 mit gleichbleibendem Durchmesser und einem daran anschließenden, sich auswärts erweiternden Teilstück 28 mit stetig zunehmendem Außendurchmesser gebildet, Dadurch nimmt die Stärke der Wandung 30 von einem kleinsten Maß am Übergang der Bohrung 22 in die Bohrung 24 zu einem größten Maß am freien Ende 32 der Hülse 10 stetig zu. Das freie Ende der Hülse 10 ist aus nachstehend erläuterten Gründen vorzugsweise mit einer konischen Abschrägung 34 versehen.

Nach dem in Fig. 2 gezeigten Einführen des Zugstifts 12 in den Hülsenformling 10 wird das sich erweiternde Teilstück etwa durch Sicken, Pressen oder Walzen um das konische Teilstück 16 des Zugstifts 12 herum verformt, vorzugsweise so, daß sich die Innenfläche eng an die konische Form des Zugstifts anpaßt. Zu diesem Zweck können der Zugstift 12 und der Formling 10 auch gemeinsam durch eine Formmatrize 36 geführt werden, in welcher der äußere Rand des Kopfs 14 über die Abschrägung 34 des freien Endes 32 der Hülse 10

umgelegt und damit das sich erweiternde Teilstück 28 einwärts um das konische Teilstück 16 herum angepreßt wird. Wie man in Fig. 3 erkennt, erhält die Hülse 10 dadurch eine zylindrische Form mit gleichbleibendem Außendurchmesser, während sich der vorher gleichbleibende Innendurchmesser der Bohrung 24 der konischen Form des Teilstücks 16 anpaßt. Durch das Umlegen des äußere > Randes

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des Kopfs 14 über die Abschrägung 34 ergibt sich eine sichere Verbindung zwischen dem Zugstift und der Hülse, so daß diese an axialen Bewegungen relativ zueinander gehindert sind.

In der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform hat der Zugstift zwar ein konisches Teilstück 16, er kann jedoch auch einen durchgehenden Schaft mit gleichbleibendem Durchmesser haben. In diesem Falle wird das sich erweiternde Teilstück 28 der Hülse 10 zur Ausbildung eines gleichbleibenden Durchmessers der Hülse lediglich radial einwärts gepreßt, ohne sich dabei der Form des Schafts des Zugstifts 12 anzupassen.

Wie man in Fig. 4 erkennt, hat der Zugstift 12 des fertigen Blindniets 38 ein Schaftteil 40 mit einer Anzahl von Ringnuten oder Einschnürungen 42 an seinem dem Kopf 14 gegenüberliegenden Ende. Die Nuten 42 dienen dem Angriff eines Werkzeugs zum Befestigen des Blindniets in einem Werkstück. Zunächst den Ringnuten 42 hat der Schaft 40 ferner eine Einschnürung 44, an welcher er nach Ausübung einer die Bildung eines Schließkopfs an der unzugänglichen Seite des Werkstücks bewirkenden Zugkraft auf den Stift abreißt.

Ein das Schaftteil 40 umgebender Sperring 46 läßt sich beim Setzen des Blindniets in eine Versenkbohrung 48 der Hülse 10 eintreiben. Die Versenkbohrüng 48 ist in einem erweiterten Kopf 50 der Hülse 10 gebildet, welcher seinerseits in eine Versenkbohrung 52 an der zugänglichen Seite des Werkstücks 54 einsetzbar ist. Zum Verbinden des an der zugänglichen Seite liegenden Werkstücks 54 mit dem an der unzugänglichen Seite liegenden Werkstück 56 wird das Blindniet 38 in die beiden Werkstücke 54, 56 durchsetzende, miteinander fluchtende Bohrungen 58 bzw. 60 eingeführt.

Zum Festsetzen des Blindniets verwendet man ein für Blindnieten allgemein gebräuchliches (nicht gezeigtes) Werk-

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zeug, welches mit einer Anordnung von Greiferbacken an den Nuten 42 angreift und sich dabei mit einem Gegenhalter am Kopf 50 der Hülse 10 abstützt. Durch die über den Zugstift 12 übertragene Axialkraft wird der Kopf 14 gegen das freie Ende 32 der Hülse 10 gezogen. Da die Hülse durch die an ihrem Kopf 50 angreifende Gegenkraft an einer axialen Bewegung gehindert ist, beginnt sie sich zunächst der unzugänglichen Seite 62 des Werkstücks 56 in radialer Richtung zu verformen.

Da die Wandstärke des an der unzugänglichen Seite hervorstehenden Teils der Hülse stetig zunimmt, liegt das jeweils schwächste Teil der Hülse, an dem die radiale Verformung stattfindet, immer in unmittelbarer Nähe der unzugänglichen Oberfläche 62. Die Verformung nimmt also an dem der Fläche 62 zunächst gelegenen Teil der Hülse ihren Anfang. Wie man in Fig. 5 erkennt, wird der Zugstift 12 durch den darauf ausgeübten axialen Zug nach links gezogen, bis die radial auswärts gerichtete Verformung der Hülse einen Wulstkopf 64 bildet. Nachdem das Setzwerkzeug den Zugstift 12 ganz nach links gezogen hat, wird der Sperring 46 in die Versenkbohrung 48 eingetrieben und legt sich dabei um eine Sperrnut 66 am Schaftteil 40 des Zugstifts 12. Im Anschluß daran übersteigt dann die axiale Zugkraft die Bruchfestigkeit an der Einschnürung 44, so daß der Zugstift 12 dort abbricht. Damit ist die Verbindung fertiggestellt und die Werkstücke und 56 sind durch die Kompression zwischen dem Wulstkopf an der einen Seite der. Verbindung und dem das andere Ende des Zugstifts 12 mittels des Sperrings 46 festhaltenden Kopf 50 der Hülse sicher miteinander verbunden.

Das beschriebene Blindniet eignet sich zur Verwendung innerhalb eines durch die wirksame Länge des an der unzugänglichen Seite des Werkstücks hervorstehenden Teils der Hülse vorgegebenen Bereichs zwischen einer kleinsten und einer größten Setztiefe.

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Der Bereich zwischen der kleinsten und der größten Setztiefe, innerhalb dessen das einzelne Blindniet verwendbar ist, geht aus Fig. 5 und 6 hervor. In beiden Fällen verformt sich die Hülse 10 radial auswärts zu einem Wulstkopf 64, bis der Zugstift 12 soweit durch das Werkstück gezogen ist, daß der Sperring 46 sich in die Nut 66 legt. Anschließend übersteigt dann die ausgeübte axiale Zugkraft die Bruchfestigkeit an der Einschnürung 44, so daß der Zugstift an dieser Stelle abreißt und keiner weiteren Zugkraft mehr unterworfen ist, woraus man dann erkennt, daß die Befestigung des Blindniets abgeschlossen ist.

Somit schafft die Erfindung ein Blindniet zum Befestigen bzw. Verbinden von. Werkstücken mit einer innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zwischen einem kleinsten und einem größten Maß liegender Gesamtstärke. Bei dem Blindniet ist die sichere und feste Verbindung der Werkstücke dadurch gewährleistet, daß die radial auswärts gerichtete Verformung der Hülse an der unzugänglichen Seite der Werkstücke in unmittelbarer Nähe der betreffenden Werkstückoberfläche ihren Anfang nimmt.

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Claims

Patentansprüche;

[ Λ J Blindniet zum Verbinden von eine zugängliche und eine unzugängliche Seite aufweisenden und von miteinander fluchtenden Bohrungen durchsetzten Werkstücken mit einer zwischen einem Geringstmaß und einem Größtmaß liegenden gemeinsamen Dicke, gekennzeichnet durch eine rohrförmige Hülse (1O)₁ durch einen in der Hülse angeordneten Zugstift, der an einem Ende einen mit einem Ende der Hülse in Eingriff bringbaren Kopf (14) aufweist, wobei die Hülse an dem mit der unzugänglichen Seite eines Werkstücks (54-) in Anlage

.bringbaren Ende gegenüberliegenden Ende einen Setzkopf (50) und einen sich von diesem aus durch das bzw. die Werkstücke (54, 56) hindurch erstreckenden Hohlschaft von vorbestimmter Länge und mit über seine Länge gleichbleibendem Außendurchmesser, ein Teilstück (22) mit gleichbleibendem Innendurchmesser und ein an dieses anschließendes unterschnittenes Teilstück (24) aufweist, wobei der Innendurchmesser der Hülse von einem größten Maß zunächst dem unterschnittenen Teilstück fortschreitend auf ein kleinstes Maß am freien Ende (32) der Hülse in der Nähe des Zugstiftkopfes abnimmt, so daß die Wandstärke der Hülse von dem unterschnittenen Teilstück zum freien Ende hin stetig zunimmt und damit ein wenigstens teilweise über die unzugängliche Seite des Werkstücks hervorstehendes Hülsen-Endstück mit stetig zunehmender Festigkeit bildet, und wobei der Zugstift an dem dem Kopf gegenüberliegenden Ende seines die Hülse durchsetzenden Schafts (40) Ausbildungen (42) zum Herbeiführen einer radial auswärts gerichteten Verformung des der unzugänglichen Seite des Werkstücks unmittelbar benachbarten Teils des Hülsen-Endstücks durch Ausübung einer gerichteten axialen Belastung zwischen der Hülse und dem Zugstift aufweist.
2. Blindniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Zugstift (12) ein von dem Kopf (14) ausgehendes, in Richtung von diesem weg stetig zunehmenden

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Durchmesser aufweisendes, im Bereich des Hülsen-Endstücks (24) verlaufendes konisches Teilstück (16) aufweist.
3. Blindniet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende (52) der Hülse (10) eine äußere Abschrägung (34) aufweist und daß der Kopf (14) des Zugstifts (12) zur sicheren Befestigung desselben in der Hülse über die Abschrägung umgelegt ist.
4. Verfahren zum Herstellen eines vorgefertigten Blindniets nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Zugstift mit einem an einem Ende einen Kopf tragenden Schaft und einem zunächst dem Kopf gebildeten Teilstück mit stetig zunehmendem Durchmesser derart in einen rohrförmigen Hülsenformling mit einem eine gleichmäßig zylindrische Bohrung aufweisenden, gleichmäßig zylindrischen Teilstück und einem daran anschließenden Endstück mit einer gleichmäßig zylindrischen Bohrung, deren Innendurchmesser größer ist als der der Bohrung in dem zylindrischen Teilstück, und einer auswärts divergierenden Außenform, aus welcher sich eine von der Verbindungsstelle mit dem zylindrischen Teilstück zum freien Ende des Hulsenformlings stetig zunehmende Wandstärke ergibt, einführt, daß das Schaftteil mit zunehmendem Durchmesser in dem Endstück des Hulsenformlings zu liegen kommt, und daß man das auswärts divergierende Endstück radial einwärts um das Schaftteil herum verformt, so daß der Hülsenformling eine gleichmäßig zylindrische Außenform erhält.
5, Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des Kopfs des Zugstifts über das freie Ende des Hulsenformlings umlegt.
6, Verfahren nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß das auswärts divergie-

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rende Endstück des Hulsenformlings zur Verformung um das Schaftteil herum gepreßt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß das auswärts divergierende Endstück des Hulsenformlings zur Verformung um das Schaftteil herum gewalzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4· oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß das auswärts divergierende Endstück des Hulsenformlings zur Verformung durch eine Formmatrize hindurchgeführt und damit um das Schaftteil herum zusammengepreßt wird.

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