DE2319221A1

DE2319221A1 - Blindniet

Info

Publication number: DE2319221A1
Application number: DE2319221A
Authority: DE
Inventors: George Siebol
Original assignee: Olympic Fastening Systems Inc
Current assignee: Olympic Fastening Systems Inc
Priority date: 1972-04-17
Filing date: 1973-04-16
Publication date: 1973-10-25
Also published as: IT980234B; GB1420025A; FR2181345A5; US4137817A; CA995500A

Description

Blindniet

Die Erfindung bezieht sich auf Nieten und insbesondere auf sogenannte Blindnieten, die speziell dazu geeignet sind, gegeneinander anliegende Werkstücke zu vernieten, bei denen der Zugang üblicherweise nur von einer Seite der Werkstücke möglich ist. Die Seite der Werkstücke, von denen aus der Niet angebracht wird, wird als die Frontseite oder Zugangsseite bezeichnet und soll so in der folgenden Beschreibung bezeichnet werden. Die andere Seite wird Rückseite oder blinde Seite genannt.

Ein Blindniet der allgemeinen Art, auf den sich die Erfindung bezieht, wird in der US-Patentschrift 3 285 121 beschrieben. Aus dieser US-Patentschrift ist eine mit einem Kopf versehene Hülse bekannt, die teleskopartig über einen langgestreckten speziell geformten Arretierungszapfen eingesetzt und an diesem angeordnet ist. Der Arretierungszapfen weist einen Zugabschnitt auf, der sich über das mit dem Kopf versehene Ende der Hülse hinaus erstreckt und einen Ausdehnungs- und Verriegelungskopf, der sich

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über das entgegengesetzte Ende der Hülse hinaus erstreckt. Dieser Kopf weist neben dem Ende der Hülse eine Ausdehnungsschulter auf und einen konischen Abschnitt, der fortschreitend die Größe des Kopfes über die der Ausdehnungsschulter hinaus vergrößert.

Auf die Ausführungen in der genannten US-Patentschrift, die sich auf das Einsetzen und Verriegeln von Nieten beziehen und auf die Verbindung von zwei Werkstücken miteinander wird ausdrücklich hingewiesen.

Die Verspannung und die Dauerfestigkeit einer jeden Verbindung hängt sowohl von der Zugfestigkeit und der Scherfestigkeit des Nietes ab als auch von der Größe der Lagerflache, die zwischen dem ausgedehnten, auf der blinden Seite liegenden Kopf und der auf der blinden Seite des Werkstückes liegenden Fläche ausgebildet werden kann, ohne daß Kopf oder Werkstück gespalten oder beschädigt werden. Zugfestigkeit und Scherfestigkeit hängen natürlich hauptsächlich von der Festigkeit des für den Niet verwendeten Materials ab und diese Größen nehmen zu, wenn die Härte oder Festigkeit des Materials zunimmt. Andererseits hängt die Größe der auf der blinden Seite liegenden Lagerfläche, die entwickelt werden kann, von der Deformierbarkeit der Hülse ab und von der Ausziehbarkeit des Ausdehnungskopfes, d. h. von der Fähigkeit des Ausdehnungskopfes, sich während der Verriegelung zu dehnen. Diese Dehnungs- oder Streckungsfähigkeit ist insbesondere zur Aufnahme von Veränderungen in der Gesamtdicke der Werkstücke oder der Klemmlängen innerhalb zulässigen Toleranzen von Bedeutung und dient ferner dazu, die Gefahr der Spaltung oder Zerreißung des blindseitigen Endes der Hülse oder der blinden Seite des Werkstückes zu verhindern, wobei die blinde Seite des Werkstückes manchmal eine verhältnismäßig geringe Tragfähigkeit hat.

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In der US-Patentschrift 3 285 121 wird ein Niet beschrieben,
bei dem das verwendete Material einen Kompromiß zwischen hoher Festigkeit und großer Verformungsfestigkeit darstellt. Es wird ferner auf die US-Patentschrift 3 657 957 verwiesen, in der ein verbesserter Niet beschrieben ist, bei dem der Ausdehnungskopf einen zentralen Kern von hoher Zugfestigkeit aufweist und ferner eine weichere, mehr dehnbare Umfangsschicht aus einem wärmebehandelten Metall, welches leicht während der Verriegelung des
Nietes verformt werden kann. Auf diese Weise trägt der Kern zu einer hohen Festigkeit bei, während durch die Umfangsschicht die gewünschte Ausdehnbarkeit oder Ziehbarkeit erzielt wird.

Obwohl es möglich ist, derartige verbesserte Festigkeitseigenschaften und Kopfbildungseigenschaften durch eine Umfangswärmebehandlung des Kopfes des Arretierungszapfens zu erzielen, besteht ebenfalls eine Notwendigkeit, daß Niete mit ähnlichen oder gleichen Eigenschaften ohne eine Umfangswärmebehandlung hergestellt werden können und .zwar entweder deshalb, weil eine derartige Wärmebehandlung bei bestimmten Materialien unzweckmäßig

oder unausführbar ist oder wegen der zusätzlichen Herstellungskosten, die der Wärmebehandlungsvorgang zur Folge hat. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, in Luftfahrzeugen Aluminiumniete zu verwenden, weil Aluminium verhältnismäßig fest und
leicht ist. Aluminium spricht jedoch nicht so schnell auf eine Wärmebehandlung wie Stahl an und es ist deshalb schwierig, eine Wärmebehandlung oder eine Temperbehandlung in der Weise durchzuführen, wie es in der US-PS 3 657 957 beschrieben ist.

Es ist demzufolge ein Hauptziel der Erfindung, einen Blindniet der.im Vorstehenden beschriebenen allgemeinen Art zu schaffen, bei dem die optimale Härte oder Festigkeit eines gegebenen Materials für den Arretierungszapfen ausgenützt oder verwendet
werden kann, um eine hohe Festigkeit in der fertigen Verbindungsstelle zu erzeugen, wobei die Ausbildung des auf der blinden
Seite liegenden Kopfes mit der gleichen Wirksamkeit erfolgen

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kann, wie sie durch eine Umfangswärraebehandlung oder Umfangstemperung erzielt wird.

Erfindungsgemäß wird ein Blindniet zur Verbindung zweier gegeneinander anliegenden Werkstücke geschaffen, wobei diese Werkstücke fluchtende Bohrungen oder öffnungen zur Aufnahme des Nietes aufweisen, wobei die Kombination der folgenden Merkmale vorgesehen ist:

Eine rohrförmige Hülse, die länger ist als die zusammengesetzten Dicken der Werkstücke, die vernietet werden sollen, wobei die Hülse einen ersten Kopf an einem Ende aufweist, der sich gegen eine Seite der Werkstücke anlegt und

einen Arretierungszapfen, der sich durch die Hülse hindurch erstreckt und der zum Ausdehnen des anderen Endes der Hülse verwendet wird, wodurch ein zweiter Kopf an der Hülse ausgebildet wird, der sich gegen die andere Seite der Werkstücke anlegt und die Werkstücke zwischen diesen Köpfen verspannt, wobei dieser Arretierungszapfen die folgenden Teile aufweist: Einen mittleren Abschnitt, der innerhalb der Hülse angeordnet ist,

einen Zugabschnitt, der an einem Ende des mittleren Abschnittes angeordnet ist und der sich über den ersten Kopf hinaus erstreckt, einen Ausdehnungskopf am anderen Ende des mittleren Abschnittes, der sich über das andere Ende der Hülse hinaus erstreckt und der einen konischen oder kegelstumpfförmigen Abschnitt aufweist, der fortschreitend den Durchmesser des Kopfes über den des anderen Endes hinaus vergrößert, wobei dieser Ausdehnungskopf während einer Zugbeaufschlagung des Arretierzapfens in die Hülse hineingezogen wird, um den zweiten Kopf an dieser Hülse auszubilden, wobei dieser Ausdehnungskopf ebenfalls einen Ausdehnungsabschnitt aufweist, mit dem die Ausdehnung der Hülse eingeleitet wird, wenn dieser Ausdehnungskopf in die Hülse hineingezogen wird, Einrichtungen zur Verriegelung des Zapfens in der Hülse in der Nähe des ersten Kopfes und zwar bei Beendigung der Zugbeanspruchung des Zapfens,

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und Aussparungenj die sich in den Ausdehnungskopf vom freien Ende zum mittleren Abschnitt hin erstrecken und die das breitere Ende des konischen oder kegelstumpfförmigen Abschnittes in ausreichender Weise schwächen _s damit dieser nach innen zusammengedrückt werden kann, wenn der Kopf in das benachbarte Werkstück hineingezogen wird_s wobei die Aussparung oder die Aussparungen in dem Kopf derart angeordnet sind* daß diese, kurz vor der Scherebene zwischen den Werkstücken in der Verbindung endet oder enden, wodurch eine Schwächung des Zapfens in dieser Scherebene verhindert oder ausgeschlossen wird.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine perspektivische,Ansieht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Blindnietes,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht, die den in Fig, I dargestellten Niet zeigt, der in zwei Werkstücke eingesetzt ist und zwar vor der Arretierung des Nietes, wobei die Werkstücke und die Hülse im Querschnitt gezeigt ist und wobei ein Teil des Ausdehnungskopfes fortgebrochen und im Querschnitt dargestellt ist und wobei ein Teil des Zugaöschnittes des Einstellzapfens fortgelassen ist_s

Fig. 3 eine ähnliehe Ansicht wie Fig. 2, wobei der Niet bein» Arretieren mittels eines Werkzeuges dargestellt ist, welches den Sugabsshrsitt des Ärretiersapfens erfaßt _s wobei die Werkstücke gegeneinander gezogen werden*

Fig. k eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3_S welche dis fortschreitende Arretierung des Nietes darstellt_s nachdem dis Werkstücke in Anlage gegeneinander gesogen s±nü_s

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Fig. 5 eine ähnliehe Ansicht wie die Pig» 3 und k_s wobei die vollständig fertiggestellte Verbindung dargestellt ist_s nachdem der Zugabschnitt vom Rest des Einstellsapfens abgetrennt ist,

Fig. 6 eine vergrößerte Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform des Ausdehnungskopfes _s

Fig. 7 eine Ansicht im verkleinerten Maßstab einer zweiten abgeänderten Ausführungsform des Ausdehnungskopfes und

Fig. 8 eine Ansicht einer dritten Ausführungsform des Äusdehnungskopfes.

Wie in den Figuren der Zeichnung dargestellt, betrifft die Erfindung einen Blindniet,, der allgemein mit 10 bezeichnet ist. Dieser Blindniet dient dazu, zwei Werkstücke miteinander au verbinden, wie beispielsweise zwei flache Platten 11 und 12» wenn ein Zugang lediglich von einer Seite des Werkstückes möglich ist und zwar von der rechten Seite_s wie in den Fig. 2 bis 5 dargestellt. Im allgemeinen weist ein derartiger Niet zwei Hauptteile auf und zwar eine rohrförmige Hülse 13» die s bemessen ist, daß sie frei in zwei fluchtende Bohrungen oder, öffnungers und 15 in den Platten eingesetzt werden kann. Weiterhin weist der Niet einen Arretierungszapfen 17 auf_s der sich durch die Hülse hindurch erstreckt und der in dieser Hülse derart angeordnet ist., daß sich ein Endabschnitt 18 des Nietes durch das rechte Ende der Hülse hindurch und über dieses Ende hinaus erstreckt _s wobei ein lusdehnungs- und Verriegelungskopf 19 an der anderen Seite des Zapfens vorgesehen ist_s der sich im Abstand vom linken End©

20 der Hülse befindet. Die Hülse weist einen vorgeformten Kopf

21 am rechten Ende auf_a so daß.der Niet 10 in die Bohrungen lH und 15 von der Zugangsseite aus eingesetzt werden kann und in den Platten so angeordnet werden kann, daß sieh der Külsenkopf 21 gegen die rechte Platte anlegt und daß der Ausdehnungskopf

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19 sich nach links über die linke Platte hinaus erstreckt. Wenn sich die Teile in dieser Stellung befinden, wird der Arretierzapfen durch einen geeigneten Werkzeugkopf 22 nach rechts gezogen, während die Hülse und die rechte Platte gegen eine Bewegung festgehalten werden. Dadurch wird der Ausdehnungskopf in das blindseitige Ende der Hülse hineingezogen und bildet einen wulstförraigen Kopf 23 an der Hülse auf der blinden Seite des Werkstückes aus. Um die Verbindung vollständig herzustellen, wird ein Verriegelungskopf 21, der integral mit dem Hülsenkopf

21 ausgebildet ist, in eine ringförmige Verriegelungsnut 25 im Arretierzapfen hineingedrückt und der Verriegelungszapfen schließt dann im wesentlichen bündig mit der Zugangsseite der Verbindungsstelle ab.

Insbesondere weist der Arretierungszapfen 17 einen mittleren Abschnitt 27 auf, der hauptsächlich innerhalb der Hülse 13 angeordnet ist und der einen äußeren Umfang hat, der lose in dieser Hülse sitzt. Ein rechter Endabschnitt 18 ist mit einer Reihe von in dichtem Abstand voneinander angeordneten Umfangsnuten 18a ausgebildet, welche das Erfassen des Zapfens durch den Werkzeugkopf

22 erleichtern. Ferner ist eine Bruchnut 28 in dem mittleren Abschnitt und zwar neben der Verriegelungsnut 25 vorgesehen, durch die die Abbrechfläche des Zapfens bestimmt wird. Die Verriegelungsnut trennt den mittleren Abschnitt vom Ausdehnungskopf 19, dessen rechtes Ende durch die linke Seitenwandung oder linke Planke der Nut gebildet wird. Der äußere Abschnitt 29 dieser Seitenwandung erstreckt sich radial über den äußeren Umfang des mittleren Abschnittes 27 hinaus und bildet eine Ausdehnungs- schulter, die.vorzugsweise härter oder* fester als der übrige Teil des Ausdehnungskopfes ist.

•Hinter dieser Schulter 29 liegt ein verhältnismäßig kurzer, zylindrischer Abschnitt 30, der zusammen mit der Schulter den Ausdehnungsabschnitt des Kopfes bildet. Die axiale Länge dieses

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Abschnittes verändert sich gemäß der Dicke der Werkstücke,für die der Niet bestimmt ist und kann auf die axiale Ausdehnung der Schulter allein begrenzt sein, wie es in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist oder kann wesentlich länger sein_s wie es bei 30a in Pig. β dargestellt ist. Bei der in den Pig. I und 2 dargestellten Ausführungsform weist der Ausdehnungsabschnitt eine mittlere Länge auf.

Die Ausbildung des blindseitigen Kopfes 23 an der Hülse 13 während der Sinspannung oder Verriegelung des Nietes 10 erfolgt hauptsächlich durch eine konische oder kegelstumpfförmige Ausbildung 31 am Kopf, wobei die Abmessungen des Kopfes fortschreitend vom Ausdehnungsabschnitt dieses Kopfes hin zum freien Ende oder zum blindseitigen Ende 32 hin zunimmt. Der konische oder kegelstumpfförmige Verlauf kann verschiedene Winkel aufweisen (beispielsweise 6°) und typischerweise weist dieser Verlauf eine konstante Neigung vom Ausdehnungsabschnitt bis zu einem zylindrischen freien Endabschnitt 33 auf, wie es ±n den Pig. I, 2, 7 und 8 dargestellt ist.

Der Kopf 21 auf der Zugangsseite der Hülse 13 ist in seiner Porm kegelstumpfförmig und sitzt in einer Einsenkungsaussparung 3¹J ₃ die in der Zugangsseite der Platte 11 ausgebildet ist, wobei dieser Kopf so ausgebildet ist, daß er im wesentlichen bündig mit der Zugangsseite des Werkstückes abschneidet. Der Verriegelungskopf 2k ist teilweise aus dem Mittelabschnitt des Kopfes 21 herausgeschnitten und verbleibt mit diesem bei 35 um das Innere der Hülse herum integral verbunden. Der Innendurchmesser der Hülse ist innerhalb des Kopfes 21 verringert, um eine ringförmige innere Anschlagschulter 37 auszubilden, die nach links hin gerichtet ist, und die 'der Ausdehnungsschulter 29 entgegengesetzt gerichtet ist, und die sich gegen diese Schulter anlegen kann, um eine Bewegung des Ausdehnungskopfes 19 nach rechts abzustoppen, wenn die Verriegelung des Nietes vollständig ausgebildet ist. Dadurch wird die Wirkung des Werkzeugkopfes 22 un-

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terstützt und zwar beim Abbrechen des Zugabschnittes 18 an der Bruchnut 28.

Zur Vorbereitung der Verriegelung oder Einspannung wird der Zugabschnitt 18 zwischen einer Anzahl von nicht dargestellten Backen im Werkzeugkopf 22 erfaßt und das Ende 38 des Werkzeugkopfes wird gegen den Verriegelungskopf 2^ gedrückt, um den Hülsenkopf 21 fest in der Aussparung 3¹J anzuordnen. Dann wird der Arretierungszapfen 17 nach rechts gezogen, während die Hülse 13 durch das Werkzeug gegen eine Bewegung nach rechts festgehalten wird. Dadurch wird der Ausdehnungskopf 19 in das blinde Ende der Hülse hineingesogen, wobei dieses Ende eine Einsenkung oder eine Aussparung bei 39 aufweisen kann, um die Anfangsausdehnung des blinden Endes der Hülse zu erleichtern. Die Ausdehnungsschulter 29 ist vorzugsweise in dieser Einsenkung neben dem inneren Ende der Einsenkung angeordnet» wenn die Arretierung oder Einspannung beginnt»

Wenn die Schulter 2S am Ende der Einsenkung 39 vorbeigeht und sich längs der Hülse 13 bewegt_s wird eine Ausdehnungsausbuchtung oder Flanke 40 (Fig. 3) in der Hülse ausgebildet und diese schreitet längs der Hülse zusammen mit der Schulter fort. Wenn sich diese Ausbuchtung gegen die blindseitige Platte 12 anlegt_s so verschiebt diese Ausbuchtung die Platte nach rechts und arbeitet mit dem Werkzeugkopf 22 zusammen, um die Platten fest gegeneinander anzuziehen.

Wenn eine weitere Bewegung der blindseitigen Platte 12 durch öle Zugangs, seit ige Platte 11 verhindert wird _s so wirä die Ausdehnungsschulter 29 in dem Teil der Hülse hineingesogen, der innerhalb der Platte liegt {Fig. 4 und 5) und dadurch wird die Hülse ausgedehnt, um die Bohrungen oder öffnungen Ik uxi& 15 auszufüllen. Diese Schulter wird weiter aurch die Hülse und über die Scherebene der Verbindungsstelle hinwegbewegt (ede Ebene zwischen diesen beiden Platten)» bis Eich diese Schulter

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gegen die Anschlagschulter 37 anlegt.

Wenn sich die Ausdehnungsschulter 29 durch die Hülse 13 hindurchbewegt, so folgt der konische oder kegelstumpfförmige Abschnitt 31 des Ausdehnungskopfes 19 der Ausdehnungsausbuchtung oder Äusdehnungswelle in das blindseitige Ende der Hülse hinein und dehnt weiterhin die Hülse aus, um die Ausbildung des blindseitigen Kopfes 23 an der Hülse zu beginnen. Wie Fig. 3 zeigt _s wird durch den Eintritt des konischen oder abgeschrägten Endes in die Hülse diese Hülse zur blindseitigen Platte 15 hin gedrückt und es beginnt die Erzeugung eines ausgeprägten Ansatzes der sich gegen diese Platte anlegt. Diese Ansatzbildung nimmt zu, wenn der breitere Endabschnitt des konusförmigen Teiles in die Hülse eintritt, wie es in Fig. k gezeigt ist. Bei diesem Eintritt tritt eine Verformung des konischen Ansatzes auf₃ wie es in den Fig. k und 5 gezeigt ist.

Wie im Vorstehenden ausgeführt, ermöglicht eine derartige Deformation, daß der Arretierungszapfen 17 Veränderungen in der Klemmlänge aufnimmt, ohne daß die Hülse oder die blinde Sei s des Werkstückes aufgespalten wird. Es ist deshalb sehr wünschenswert, einen verhältnismäßig weichen und duktilen todehnungskopf zur Verfügung zu haben, damit sich dieser Ihrend der Einspannung oder Arretierung fließend verhält» Andererseits hängt die Gesamtfestigkeit der fertiggestellten Verbindung von der Festigkeit oder Härte des Materials des Nietes 10 ab und diese Festigkeit oder Härte nimmt mit der Festigkeit oder Härte des Materials zu. Demzufolge bestand bisher die Praxis darin _s entweder einen Kompromiß in der Auswahl der Festigkeit oder Härte des verwendeten Materials zu suchen oder eine wärmebehandelt® oder getemperte Umfangsschicht in der Weise vorzusehen_s wie es im Vorstehenden beschrieben wurde ο

Geisäß der Erfindung besteht der" Arretierung©=· oder Einspannzapfen 17 aus einem Material, welches eine optimale Härte oder Festigkeit für die gewünschte Zugfestigkeit aufweist, die bei

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einem gegebenen Material erhalten werden kann und der breitere Abschnitt des konischen oder kegelstumpfförmigen Teiles 31 ist strukturell geschwächt und zwar in ausreichender Weise, um die gewünschte Verformbarkeit des Ausdehnungskopfes 19 zu erzielen, und zwar zur Ausbildung des blindseitigen Hülsenkopfes 23» wobei beide Erfordernisse erfüllt werden, ohne daß es erforderlich ist, eine Umfangswärmebehandlung, Umfängstemperung od. dgl. durchzuführen. Eine derartige strukturelle Schwächung wird mittels einer Aussparung kl erzielt, die sich in den Ausdehnungskopf hinein erstreckt und zwar vom freien Ende aus. Diese Aussparung erstreckt sich auch in den konischen oder kegelstumpfformigen Abschnitt hinein. Jedoch endet diese Aussparung kurz vor der Ausdehnungsschulter 29 und dem benachbarten Abschnitt des Kopfes, der sich über die Scherebene der vollständigen Verbindung hinaus erstreckt. Demzufolge bildet der Niet 10 eine Verbindung von großer Gesamtfestigkeit und dieser Niet ist in der Lage, eine verhältnismäßig große Deformation im Bereich des konischen oder kegelstumpfförmigen Abschnittes auszubilden, um den blindseitigen Kopf zu erzeugen, wobei eine große Lagerfläche gegenüber der blindseitigen Platte ausgebildet wird und wobei Änderungen in der Klemmlänge aufgenommen werden können.

Wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, kann die Schwächungsaussparung m in einfacher Weise eine zylindrische Eindrückung im freien Ende des Kopfes sein. Es handelt sich hierbei um eine Eindrückung, die anfangs bei der Ausbildung des Kopfes mit einem entsprechenden Werkzeug ausgebildet werden kann. Der Durchmesser der Aussparungen ist so dargestellt, daß er etwas geringer ist als die Hälfte des Durchmessers des Kopfes und die Tiefe der Aussparung ist derart, daß das innere Ende 42 der Aussparung sich in einem wesentlichen Abstand nach links von der Ausdehnungsschulter 29 befindet. Dieser Abstand stellt sicher, daß in der fertiggestellten Verbindung die Aussparung weit genug von der sogenannten Scherebene entfernt ist, um irgendeine Verminderung der Scherfestigkeit der Verbindung auszuschalten.

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Aus Pig. 3 ist zu erkennen, daß die Aussparung *l 1 anfangs keinen Einfluß auf die Deformation des Ausdehnungskopfes während der Einspannung oder Verriegelung hat. Wenn der nicht geschwächte Vorderabschnitt des Kopfes in die Hülse 13 eintritt, so ist die einzige Deformation des Kopfes diejenige, die auftritt und die sehr gering ist und die sich aus dem Widerstand ergibt, den die Hülse gegen den Eintritt des Kopfes ausübt.

Es sei bemerkt, daß das blindseitige Ende der Hülse duktil genug ist, damit dieses ausgedehnt v/erden kann und zu einem blindseitigen Kopf 23 verbreitert oder ausgebuchtet werden kann, ohne daß ein Spalten oder Zerreißen während dieses Vorganges stattfindet. Der Arretierungszapfen besteht typischerweise aus einem Metall mit einer wesentlich größeren Härte oder Festigkeit und geringerer Duktilität als die Hülse» Beispielsweise kann die Hülse aus einem 2017 (T-4) Aluminium bestehen, während der Verriegelungszapfen aus einem 7075 (T-6) Aluminium besteht. Es kann eine Wärmebehandlung des Arretierungszapfens durchgeführt werden, um eine im wesentlichen gleichförmige Härte oder Festigkeit zu erzielen und zwar nach dem Anstauehen, bei dem der Ausdehnungskopf 19 ausgebildet wird. Die Ausdehnungsschulter 29 wird anschließend vorzugsweise gehärtet und zwar durch eine Wärmebehandlung mittels Walzen und mittels einer Kaltbearbeitung, wodurch die Härte oder Festigkeit wesentlich über die des restlichen Teiles des Ausdehnungskopfes angehoben wird.

Wenn der größere Abschnitt des kegelstumpfförmigen oder konischen Teiles 31 in die Hülse 13 eintritt_s wie es in Fig. k gezeigt ist, beginnt dieser konische Abschnitt sich nach innen zu verformen, wenn die ringförmige Wandung ^3 um den inneren Endabschnitt der Aussparung nach innen gedrückt wird, wie es bei kk gezeigt ist. Diese Verformung,kombiniert mit einer begrenzten Ziehverformung des Metalles um den Umfang des Kopfes herum, erzeugt die Verformung, die erforderlich ist, um in richtiger Weise den Kopf 23 am blindseitigen Ende der Hülse 13 'auszubilden.

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Es ist klar, daß die Dicke der Wandung k3 deren Festigkeit bestimmt und daß diese Festigkeit dadurch verändert werden kann, daß die Aussparung vergrößert wird. Ferner wird durch eine Zunahme der Tiefe der Aussparung die Wandung *J3 geschwächt und der Punkt längs des konischen oder kegelstumpfförmigen Abschnittes, an dem die Verformung beginnt, wird dichter zur Ausdehnungsschulter hin verlagert. Im allgemeinen sollte der Abstand des inneren Endes k2 von dieser Schulter etwa die gleiche Größe haben wie der Abstand der inneren Ansshlagschulter 37 von der blinden Seite des Werkstückes, wenn die Plattaieine minimale Dicke oder Einspannlänge haben. Dadurch wird, sichergestellt, daß das innere Ende etwa gleich oder etwas außerhalb derBlindseite der Werkstücke liegt, wobei diese Teils dann in eine maximale Einspannlänge hineingesogen werden.

Wenn der Einspann- oder Yerriegeiungsvorgang beendet ist, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, ist der blindseitige Hülsenkopf 23 weiter in einem festen Einspann- oder Lagerkontakt mit der blinden Seite des Werkstückes ausgedehnt= Wenn die Ausdehnungs« schulter 29 die gegenüberliegende Anschlagschulter 37 in der Hülse 13 erreicht, führt die merkliche Erhöhung des Widerstandes gegen eine weitere Bewegung des Äusdehnungskopfes zuerst dazu, daß der Verriegelungskopf 2k nach links bewegt oder verformt wird und zwar in die Verriegelungsnute 25 hinein. Dann erfolgt ein Abbrechen des Zugab schnittes 18 an der Br-uehnute 28. Dadurch wird der Niet in sicherer Weise in dem Werkstück verriegelt oder festgespannt, wobei die Werkstückteile fest gegeneinander angezogen sind.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Betriebszustand handelt es sich um den Zustand der maximalen Einspanrmng» Bis Werkstücke haben eine zusammengesetzte Dicke₅ die in der Nähe des größeren Endes des Bereiches liegt, für die der Niet 10 vorgesehen ist. Bei der maximalen Einspannlänge, wie dargestellt, ist das Ausmaß, um das der Einspannungskopf 19 in das Werkstück hineingezogen ist,

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das größte und die Verformungskapazität des Kopfes beim Einspannen oder Arretieren ist größte. Bei der nicht dargestellten minimalen Einspannung muß andererseits das innere Ende 42 der Schwächungsaus sparung 41 nicht in das Werkstück eintreten« Dieses Ende liegt dann außerhalb der blinden Seite des Werkstückes. Die Fähigkeit des Kopfes, sich während des Pestklemmens oder Einspannens zu deformieren_s ist bei einer minimalen Klemmlänge von geringerer Bedeutung_s obwohl ein geringer Betrag einer Zusammendrückung des Kopfes in die Aussparung hinein auftreten kann.

Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform des Ausdehnungskopfes, der allgemein mit 45 bezeichnet ist» Durch diesen Kopf wird die Lagerfläche vergrößert, die zwischen der blindseitigen Platte und dem blindseitigen Kopf ausgebildet wird_g wobei dieser blindseitige Kopf an der· Hülse ausgebildet ist. Anstatt einer Konizität 31 von 6° bei den zuerst beschriebenen und in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen weist dieser Kopf einen kleineren Endabs'chnitt Hl auf _s der in seiner Neigung steilerausgebildet ist_s beispielsweise eine Konizität' von 9° aufweist und bei. diesem Kopf ist ein breiterer Endabschnitt 48 vorgesehen. der eine geringere Konizität hat_s die beispielsweise im sreich von 3° liegt. - .

Bei dieser Ausführungsform des Kopfes wird die Ausbauchung der Hülse j die erzielt wird., ehe die Schwächungsaussparung 41 wirksam wird, größer und zwar durch den größeren Anfangswiderstand gegen ein Einziehen des Konus 41 in die Hülse. Aus Fig. 6 ist zu erkennen₉ daß das innere Ende 42 der Schwächungsaussparung dicht-an äer Verbindungsstelle der beiden Konusabschnitte liegt _s s© daß diese Aussparung wirksam wird_s wenn sich der breitere Endaösöhnitt des steileren-Konus 4? der blinden Seite des Werkstückes nähert»

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Zwei zusätzliche Abänderungen sind in den Pig. 7 und 8 dargestellt. Diese Figuren zeigen mögliche Abänderungen der Ausführungsform der Schwächungsbereiche. Bei der Darstellung in Fig. 7 weist der Kopf 49 eine Aussparung 50 auf, deren Form im allgemeinen konisch oder kegelstumpfförmig ist. Bei dieser Aussparung ist ein abgerundetes inneres Ende 51 vorgesehen. Da die Quersehnittsdicke der Ringwandung 52 um das innere Ende der Aussparung herum diejenige ist, die die Deformierbarkeit des Konusabschnittes 53 bestimmt, ist die Form des äußeren Abschnittes der Aussparung von geringer Bedeutung in dieser Hinsicht.

Falls ein weniger verformbarer freier Endabschnitt des Kopfes gewünscht ist, kann die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform verwendet werden. Der dort dargestellte Kopf 5^ weist eine Aussparung 55 mit einem inneren Ende 58 auf, wobei die Ausbildung ähnlich wie im inneren Ende 51 der Aussparung 50 in Fig. 7 ist. Ferner ist ein nach innen umgebogener ringförmiger Flansch 58 um das äußere Ende der Aussparung herum vorgesehen, um das freie Ende des Kopfes zu verstärken. Dieser Flansch beeinträchtigt nicht die Möglichkeit des Konusabschnittes 59» sich zusammendrücken zu lassen und zwar während der Ausbildung des blindseitigen Kopfes an der Hülse. Diese Ausbildung vermindert jedoch die Deformierbarkeit des freien Endabschnittes um den Verstärkungsflansch herum.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist zu erkennen, daß durch die Erfindung ein Blindniet 10 geschaffen wird, bei dem die Verwendung eines Arretier- oder Einspannzapfens 17 möglich ist, der eine optimale Härte oder Festigkeit für ein gegebenes Material aufweist, um eine optimale Zugfestigkeit in der fertigen Verbindung herzustellen. Dieser Zapfen weist auch eine optimale Verformbarkeit des Ausdehnungskopfes 19 auf, um in richtiger Weise den blindseitigen Kopf 23 an der Hülse 13 auszubilden. Diese wesentlichen Vorteile werden erzielt, ohne daß'es erforder-

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lieh ist, eine Umfangswärmebehandlung oder Umfangstemperung vorzunehmen, und die Erfindung ermöglicht die Herstellung von Nieten, bei denen die Umfangswärmebehandlung praktisch undurchführbar ist oder wirtschaftlich unerwünscht ist.

Obwohl die Erfindung insbesondere für Aluminiumniete geeignet ist, sei bemerkt, daß die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist.

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Claims

Patentansprüche

f) Blindniet zur Verbindung zweier gegeneinander anliegender· Werkstücke, die miteinander fluchtende Bohrungen oder öffnungen zur Aufnahme von Niete aufweist, gekennzeichnet durch: eine rohrförmige Hülse, die länger ist als die zusammengesetzte Dicke der Werkstücke, die miteinander vernietet werden sollen und die einen ersten Kopf auf einer Seite aufweist, der sich gegen eine Seite des Werkstückes anlegt, einen Einspann- oder Verriegelungszapfen, der sich durch diese Hülse hindurch erstreckt und der verwendet wird, um das andere Ende der Hülse auszudehnen, so daß ein zweiter Kopf an dieser Hülse ausgebildet wird, der sich gegen die andere Seite des Werkstückes anlegt, wodurch die beiden Werkstücke zwischen diesen Köpfen miteinander verspannt werden, wobei dieser Einspann- oder Verriegelungszapfen die folgenden Teile aufweist:

einen zentralen Abschnitt, der innerhalb der Hülse angeordnet ist,

einen Zugabschnitt, der an einem Ende des zentralen Abschnittes angeordnet ist und der sich nach außen über den ersten Kopf hinweg erstreckt,

einen Ausdehnungskopf am anderen Ende des zentralen Abschnittes, der sich über das andere Ende der Hülse hinaus erstreckt und der einen kegelstumpfförmigen oder konischen Abschnitt aufweist, bei dem der Durchmesser fortschreitend zunimmt, wobei dieser Kopf während einer Zugbeaufschlagung des Verriegelungszapfens in die Hülse hineingezogen wird, um an dieser Hülse den zweiten Kopf auszubilden, wobei dieser zweite Kopf ebenfalls einen Ausdehnungsabschnitt aufweist, der die Ausdehnung der Hülse einleitet, wenn der Kopf in die Hülse hineingezogen wird, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um diesen Verriegelungszapfen innerhalb der Hülse neben dem ersten Kopf zu verriegeln und zwar bei einer Beendigung des Ziehens dieses Zapfens, wobei vom freien Ende des Ausdehnungskopfes aus zum mittleren Abschnitt sich eine Aussparung hinein erstreckt und den brei-

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teren Endabschnitt der konischen oder kegelstumpfförmigen Ausbildung in ausreichender Weise schwächt, damit sich dieser Teil nach innen zusammendrücken läßt, wenn ein Hineinziehen in das benachbarte Werkstück erfolgt, wobei diese Aussparung in dem Kopf so angeordnet ist, daß sie kurz vor der Scherebene zwischen den Werkstücken in der Verbindung endet, so daß eine Schwächung des Zapfens in dieser Scherebene ausgeschaltet wird,
2. Blindniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugabschnitt neben dem ersten Kopf liegt, wobei der Zugabschnitt vor dem Ziehen des Arretierungszapfens relativ zur Hülse erfaßt wird, -

wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die eine Verriegelungsnut um den Zapfen herum zwischen dem mittleren Abschnitt und der besagten Schulter bilden,

. wobei ein Anschlag in der Hülse neben dem ersten Kopf vorgesehen ist, der sich gegen die Schulter anlegt, wenn diese durch die Hülse hindurch gezogen wird, wobei eine Arretierung einer weiteren Bewegung des Ausdehnungskopfes in die Hülse hinein erfolgt und wobei dieser Anschlag in dieser Hülse derart angeordnet ist, daß dieser in einem vorbestimmten Abstand von der Scherebene liegt und zwar auf der gleichen Seite wie der erste Kopf, und wobei die Verriegelungseinrichtung an der Hülse ausgebildet wird und in die Verriegelungsnut eingreift, nachdem sich die Schulter gegen den Anschlag angelegt hat, um den Zapfen in der Hülse neben dem ersten Kopf zu verriegeln.
3. Blindniet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausdehnungskopf einen zylindrischen freien Endabschnitt aus™ serhalb des konischen Abschnittes aufweist, daß die Aussparung eine zylindrische Aussparung ist, die sich koaxial durch das freie Ende hindurcherstreckt und teilweise durch den konischen oder kegelstumpfförmigen Abschnitt hindurch.

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¹K Blindniet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der konische oder kegelstumpfförmige Abschnitt einen ersten konischen Abschnitt aufweist, der sich vom Ausdehnungsabschnitt zum freien Ende hin erstreckt und der einen ersten Konuswinkel aufweist, wobei ein zweiter konischer Abschnitt zwischen diesem ersten Abschnitt und dem zweiten Ende vorgesehen ist, der einen zweiten kleineren Konuswinkel hat.

5. Blindniet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung im allgemeinen konisch ausgebildet ist und ein abgerundetes inneres Ende aufweist.

6. Blindniet nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein nach innen umgebogener ringförmiger Verstärkungsflansch um das offene Ende der Aussparung herum vorgesehen ist.

7. Blindniet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse und der Arretierungszapfen aus Aluminium bestehen, wobei die Härte oder Festigkeit des Kopfes von der Schulter bis zum freien Ende hin im wesentlichen gleichförmig ist.

8. Blindniet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter wesentlich fester ist als der übrige Teil des Kopfes.

9. Blindniet nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dieser restliche Teil im wesentlichen fester oder härter ist als das andere Ende der Hülse.

10. Blindniet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Niet so bemessen ist, daß er bei einem Werkstück verwendet werden kann, die eine zusammengesetzte Dicke hat, die innerhalb eines vorbestimmten Bereiches von Dicken liegt, daß die Aussparung in dem Kopf so ausgebildet ist, daß sie außerhalb des Werkstückes liegt, wenn die zusammengesetzte Dicke dieser Werk-

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stücke im unteren Teil des Bereiches liegt, daß der Kopf dann in das Werkstück hineinziehbar ist bis zu einer Stelle kurz vor der Scherebene, wenn die zusammengesetzte Dicke im größeren Abschnitt dieses Bereiches liegt.

11. Blindniet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Aussparung so ausgebildet und angeordnet ist, daß eine ringförmige Wand zwischen dem konischen Abschnitt und dem inneren Ende der Aussparung ausgebildet wird, wobei diese Wandung eine vorbestimmte Festigkeit hat, die durch die Festigkeit des Materials des konusförmigen Abschnittes und der Dicke der ringförmigen Wand bestimmt wird.

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