DE2625023A1 - Blindniet - Google Patents

Description

BROSE^DKa BROSE

Diplom Ingenieure

D-8023 München-Pullach, Wiener Sir. 2; Te¹. (089) 7 P3 30 7i; Teiex 5212147 bros. ö. Cables: «Patentibus» München

Ihr Zeichen: Tag: 2. Juni 1976

Your ref.: Date: DBr/Pz - P

AERPAT AG, Alpenstraße 14, CH- 63OI Zug, Schweiz

Blindniet

Die Erfindung betrifft einen Blindniet, wobei ein Blindniet ein Niet ist, der durch Zugang zu lediglich einer Seite von mit öffnungen versehenen Bauteilen, die miteinander vernietet werden sollen, eingesetzt und gesetzt werden kann.

Insbesondere betrifft die Erfindung einen selbstschliessenden Blindnietj,der eine rohrförralge Hülse mit einem vorgeformten radial vergrößerten Kopf an einem Ende und einen sich durch die rohrförmige Hülse erstreckenden Schaft mit einem Schaftkopf im Bereich des Hinterendes der Hülse aufweist. Der Niet wird mit dem Hinterende der Hülse voraus durch die Öffnungen in den miteinander zu vernietenden Bauteilen eingesetzt, bis der vorgeformte Kopf der Hülse in Berührung mit dem vorne liegenden Bauteil gelangt und das Hinterende, der Hülse über den weiteren Bauteil hinausragt. Zum Setzen des

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Nietes wird der Kopf der Hülse duroh einen Anschlag oder dergleichen abgestützt und der Schaft gezogen, derart, daß der ' Schaftkopf die Hülse gegen den Anschlag zusammendrückt und eine axiale Kontraktion der Hülse und eine radiale Expansion mindestens eines Teiles der Hülse bewirkt, um einen Blindkopf zu bilden, welcher zusammen mit dem vorgeformten Kopf die Bauteile zusammenklemmt. Mindestens ein Teil des Schaftes im Bereich des Kopfes wird in der Hülse zurückgehalten, um letztere zu verstopfen, nachdem der Niet gesetzt wurde. Der Rest des Schaftes (d. h. dai von dessen Kopf entfernt liegende Hinterende)wird vorzugsweise abgebrochen, um zu vermeiden, daß dieses aus dem Kopf der Hülse vorsteht.

Derartige selbstverstopfende Blindniete sind allgemein bekannt : und werden in großem Maße verwendet.

In der Praxis ist es in höchstem Maße anstrebenswert, daß der _; gesetzte Niet eine Anzahl verschiedener vorteilhafter Eigen- : schäften aufweist, beispielsweise eine niedrige Setzkraft (der ^! an dem Schaft erforderliche Zug zum Setzen des Nietes); einen weiten Griffbereich (der Bereich an Gesamtdicke von Bauteilen, bei denen Identische Nieten zufriedenstellend verwendet werden können); gute Klammereigenschaften (die Fähigkeit, Bauteile aneinanderzuziehen, die im Ausgangszustand voneinander getrennt sind); hohe Scherfestigkeit; gute Haltekraft des Schaftes; hohe ; Zugfestigkeit des gesetzten Nietes im gesamten Griff bereich-; und kein Vorstehen des zurückgehaltenen Abschnittes des Schaftes * aus dem vorgeformten Kopf der Hülse beim gesetzten Niet.

Verschiedene dieser Eigenschaften bedingen verschiedene Kon- : struktionsmerkmale,von denen einige zueinander in Widerspruch stehen· Polglich 1st es nicht leicht, einen praktisch einsetzbaren Niet zu konstruieren und herzustellen, der alle diese vorteilhaften Eigenschaften in sich vereinigt. ;

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Um eine hohe und konsistente Haltekraft des Schaftes zu erreichen,, sollte der Teil der Hülse, der zum Halten des Schaftes herangezogen wird, verformt werden, wenn der Niet gesetzt wird. '

Eine niedrige Setzkraft erfordert, daß der Teil der Wandung der = Hülse,der verformt werden muß, ausreichend dünn sein soll. Falls eine hohe Scherfestigkeit aufrechterhalten bleiben soll, muß der zurückgehaltene Teil des Schaftes im gesetzten Niet innerhalb der vernieteten Bauteile liegen und Ihre Spalt- oder Berührungsebene überspannen. Wenn demgegenüber der zurückerhaltene Teil des Schaftes nicht über den vorgeformten Kopf der Hülse vorstehen soll und die beiden eben erwähnten Eigenschaften über einen weiten Griffbereich erhalten bleiben sollen, darf sich die Gesamtlänge des gesetzten Nietes sehr wenig über den Griffbereich ändern. Dieses Erfordernis jedoch führt zu Schwierigkeiten beim Erzielen einer hohen und konsistenten Klammerkraft über ^; den Griffbereich, da der Bereich der Länge axialer Kompression ■ der Hülse offensichtlich sehr viel kleiner sein muß als der j GrIffbereich.

. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses , letztere Problem dadurch zu lösen, daß ein Blindniet geschaffen wird, bei welchem die Form und Konstruktion von Schaft und Hülse derart 1st, daß bei Benutzung des Nietes zwei mögliche Arten ' der Deformation der Hülse bestehen, nämlich eine erste Verfor- ! mungsart, die innerhalb des Griffbereiches auftritt und einen ι ersten Blindkopf erzeugt und eine zweite Verformungsart, die fortschreitend wirksam wird, während die GrIffentfernung oder ! Strecke abnimmt, und eine begrenzte Axialkontraktion der rohrförmigen Hülse hervorruft, um einen zweiten Blindkopf zusammen j mit der Verformung des vorgeformten Kopfes der Hülse zu bilden.

Nach einem der Gesichtspunkte der Erfindung wird ein selbstschließender Blindniet geschaffen, welcher folgende Bestandteile aufweist:

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eine rohrförmige Hülse mit einem Hülsenschaft, einer Hinterendfläche an einem Ende des Hülsenschaftes und einem vorgeformten radial vergrößerten Kopf am anderen Ende des Hülsenschaftes;

einen Schaft, welcher sich durch die rohrförmige Hülse erstreckt und der einen Schaftkopf im Bereich der Hinterendfläche des Hülsenschaftes aufweist;

wobei der Hülsenschaft eine erste Zone im Bereich des Schaftkopfes, eine zweite Zone im axialen Abstand längs des Hülsenschaftes von der ersten Zone und eine dritte Zone zwischen der ersten und der zweiten Zone aufweist, wobei bei axialer Druckkraft auf dem Hülsenschaft zwischen Schaftkopf und dem vorgeformten Kopf der Hülse die erste Zone den größten Widerstand gegen Auswölbung, die dritte Zone den geringsten Widerstand gegen Auswölbung und die zweite Zone einen Widerstand gegen Auswölbung aufweist, der zwischen dem der ersten Zone und dem der dritten Zone liegt.

Polglich wird, wenn eine fortschreitend zunehmende axiale Last auf den Hüleenschaft aufgebracht wird, beispielsweise beim Setzen des Nietes_s die dritte Zone zuerst ausgewölbt, worauf sich, wenn die vorliegenden Bedingungen es zulassen, die zweite ; Zone anschließt. Falls beim praktischen Einsatz des Nietes die kombinierte Dicke der Bauteile (d. h. der Griff) ausreichend groß ist, daß die zweite Zone vollständig innerhalb der Bauteile < liegt und daß hoch oder die Bohrung durch die Bauteile in aus- _; reichend enger Passung an der Niethülse liegt, kann sich die zweite Zone nicht auswölben und die ausgewölbte dritte Zone bil- I det den Blindkopf. Falls der Griff ausreichend schmal ist, daß ; zumindest ein wesentlicher Teil der zweiten Zone über die Bau- j teile vorsteht, wölbt.sich die dritte Zone weiterhin zuerst ; aus, um einen Blindkopf zu bilden, jedoch steht dieser nicht in ! Berührung mit den Bauteilen. Der vorstehende Teil der zweiten i Zone Jedoch wölbt sich dann aus und bildet einen zweiten Blind- j

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kopf, der zusammen mit dem vorgeformten Kopf wirksam ist, um die Bauteile zusammenzuklammern.

Bei selbstschließenden oder selbstverstopfenden Blindnieten entspricht es der üblichen Praxis, daß das axiale Zusammendrücken durch Abreißen des Schaftes bei einer vorbestimmten Zugspannung begrenzt ist, wobei dieses Abreißen das Entfernen des vorstehenden Teiles des Schaftes,wie bereits zuvor erwähnt, ermöglicht. Falls dieser Praxis beim Blindniet der vorliegenden Erfindung gefolgt wird, muß die Last,bei der der Nietschaft abreißt, kleiner sein als die Last, bei der sich die erste Zone der Hülse auswölbt. Dies hat den Zweck,zu gewährleisten, daß sich die erste Zone nicht auswölbt, wenn der Niet gesetzt wird.

Die relativ verschiedenen Auswölbungswiderstände der unterschiedlichen Zonen des Hülsenschaftes können auf verschiedenste Weisen erreicht werden. Ein Weg ist es, Teile des Hülsenschaftes auf dem Schaft nach Einfügen des Schaftes in die Hülse zu krimpfen. Es wird danach festgestellt, daß der Auswölbwiderstand des Hülsenschaftes in dem Bereich oder den Bereichen,die gekrimpft wurden, vergrößert wurde. Alternativ dazu können die : verschiedenen Auswölbwiderstände dadurch erreicht werden, daß > die Dicke der Hülsenwandung entsprechend gewählt variiert wird. Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht .des Schaftes eines Nietes vor dem Z us ammenfügenj

Fig. 2 eine axiale Schnittansicht in Längsrichtung durch die Hülse des Nietes vor dem Zusammenfügen;

Fig. 3 eine axiale Schnittansicht in Längsrichtung durch eine Form von Niet, bei welcher die Hülse auf den Schaft ;

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an zwei im Abstand zueinander befindlichen Bereichen gekrimpft wurden, wobei der Schaft in der Seitenansicht veranschaulicht ist;

Fig. 4, 5, 6 und 7 aufeinanderfolgende Stufen der Verformung des Nietes gemäß Figur 3 beim Verbinden von zwei Bauteilen im unteren Bertich des Griffbereiches;

Fig. 8 eine Ansicht entsprechend Figur 7, wobei jedoch der Niet gemäß Figur 3 in vollständig gesetztem Zustand veranschaulicht ist und zwei Bauteile im oberen Bereich des Griffbereiches miteinander verbindet; und

Fig. 9 eine Ansicht ähnlich Figur 3 einer geringfügig geänderten Ausführungsform des Nietes, bei der lediglich ein Bereich der Hülse auf den Schaft gekrimpft ist.

Der in Figur 1 veranschaulichte Schaft 11 ist aus kalt gezogenem beruhigten Stahl hergestellt, welcher eine obere Zugfestigkeit

von etwa 7000 kg/cm (45 t/Quadratzoll) aufweist und ist langgestreckt und im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. An einem Ende weist der Schaft einen einstückig ausgebildeten radial vergrößerten Kopf 12 auf, der eine halbkuglige Fläche 13 vom Schaft wegweisend und eine flache ringförmige Fläche 14, die in Richtung des Schaftes weist, hat. Unmittelbar auf den Kopf 12 folgend weist der Schaft einen Bereich 15 kurzer axialer Länge" auf, deren Querschnitt im Vergleich mit dem Rest des Schaftes verringert ist, wobei dieser im Querschnitt verringerte Bereich dadurch geformt wurde, daß der Schaft zwischen zwei zweckdienlichen Gesenken gepreßt wurde. Der Innendurchmesser der ringförmigen Fläche 14 ist kleiner als der Durchmesser des Hauptteiles des Schaftes 11 (d. h. der Teil des Schaftes, der nicht im Querschnitt verringert wurde) und der Außendurchmesser der ringförmigen Fläche I^ Ist größer als der Durchmesser des Hauptteiles des Schaftes. Die axiale Länge des im Querschnitt ver-

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ringerten Bereiches 15 entspricht etwa dem Durchmesser des Hauptteiles des Schaftes. Bei dieser Ausführungsform nach der Erfindung ist der im Querschnitt verringerte Bereich zylindrisch, wobei die Querschnittsverringerung dadurch hervorgerufen wurde, daß der Umfang des Schaftes gleichmäßig um dessen Gesamtumfang gepreßt wurde. Das Ende des verringerten Bereiches 15, welches vom Kopf 12 entfernt liegt, geht daher in den Rest des Schaftes an einer Ringschulter 16 über, welche in Richtung des Kopfes 12 weist.

Es wurde Jedoch gefunden, daß es nicht unbedingt erforderlich ist, den im Querschnitt verringerten Bereich zylindrisch auszubilden, da der Niet zufriedenstellend einsetzbar 1st, falls die Querschnittsverringerung des Schaftes in dem Bereich 15 bezüglich der Achse des Schaftes assymmetrisch ist. Polglich kann der Bereich 15 beispielsweise im Querschnitt elliptisch sein, so daß ein Paar halbmondförmiger Schultern ausgebildet sind, wo der Bereich 15 in den Haupteil des Schaftes übergeht. Dies ist vorteilhaft, da es leichter ist, den Schaft im Querschnitt durch Verwendung eines Paares von Pressgesenken assymnetrisch zu verringern als symmetrisch.

Ferner weist der Schaft eine Sollbruchstelle 17 auf, die im axialen Abstand in Längsrichtung des Schaftes von dem im Querschnitt verringerten Bereich 15 vorgesehen ist. Die Sollbruchstelle 17 wird durch zwei diametral entgegengerichtete Nuten 18 gebildet, welche quer über den Schaft ausgebildet sind, wobei jede der Nuten einen flachen V-förmigen Querschnitt aufweist. Die Nuten werden dadurch geformt, daß der Schaft zwischen zwei zweckdienlichen Gesenken gepreßt wird. Die Sollbruchstelle 17 bildet folglich eine geschwächte Zone, die den schwächsten Teil des Schaftes darstellt, an der der Schaft schließlich abreißt, wie dies weiter unten näher erläutert wird. Die Sollbruchstelle 17 teilt den Schaft in einen relativ langen Zugabschnitt 19 entfernt vom Kopf 12 und einen Dichtabschnitt, der schließlich In

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der Hülse des Nietes zurückgehalten wird und der aus dem Kopf 12, dem Im Querschnitt verringerten Bereich 15 und einem Abschnitt 21 mit vollem Querschnitt zwischen der Sollbruchstelle 17 und der Ringschulter 16 besteht.

, Die in Figur 2 veranschaulichte Hülse ist aus angelassenem be-

2 ruhigten Stahl mit einer Endzugfestigkeit von etwa 3800 kg/cm

(24 t/Quadratzoll) hergestellt. Die Hülse besteht aus einem rohrförmigen Hülsenschaft 32 mit einer konzentrischen zylindrischen Bohrung 33 und an einem Ende einem radial vergrößerten Kopf 34. Die freie Endfläche 35 des Kopfes weist die sogenannte "Schnapp- j kopf-Form auf, während die entgegengesetzte Fläche 36 des Kopfes ' , (die in Richtung des Hüleenschaftes 32 weist) geringfügig abge- i setzt oder schalenförmig ausgebildet ist. Wenn folglich der :

Hülsenschaft durch eine öffnung in einem Werkstück eingesetzt '■

wird, liegt lediglich der ümfangsbereich 37 der Hinterfläche ; 36 auf der Oberfläche des Bauteiles auf. Das Hinterende 38 der j

^; Hülse ist im rechten Winkel zur Hülsenachse flach ausgebildet. \

Die Relativabmessungen von Schaft 11 und Hülse 31 sind derart, ' daß der Haupteil (d. h. die Abschnitte 19 und 21)in Gleitpasaung ; in der Bohrung 33 der Hülse befindlich sind. Der Außendurchmes- ί ser des Hülsenschaftes 32 ist größer als der Außendurchmesser

j der Ringfläche 14 am Schtftkopf. Die Axiallänge der Hülse ist j größer als die Entfernung zwischen der Fläche 14 am Kopf und

: der Sollbruchstelle 17 des Schaftes. ι

■ "j

ι Diese die Abmessungen betreffenden Beziehungen sind aus Figur 3 !

ersichtlich, in welcher die Hülse mit dem Schaft zusammengefügt und auf diesen gekrimpft veranschaulicht ist. Schaft und Hülse

: werden dadurch zusammengefügt, daß der Schaft in die Hülse der-

; art eingesetzt wird, daß das Hinterende 38 der Hülse an der Ring-: fläche 14 des Schaftkopfes anliegt, worauf die Hülse unter Ver- j wendung entsprechender Krimpfwerkzeuge radial nach innen ge-

krimpft wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Hülse an zwei

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getrennten axial verlaufenden Zonen gekrimpft. Die erste Zone ¹Il reicht vom Hinterende 38 der Hülse in Richtung des Hülsenkopfes über eine Entfernung, die kleiner ist als die Länge des im Querschnitt verringerten Bereiches 15 des Schaftes. Das Krimpfen ist derart, daß der Außendurchmesser der Zone 4l der Hülse derart verringert ist, daß er dem Außendurchmesser der Ringfläche des Schaftkopfes entspricht. Aus Figur 3 ist ersichtlich, daß obwohl die außen angreifende Krimpfkraft lediglich in der Zone 41 aufgebracht wird, innen die Innenfläche der Hülsenbohrung 33 in Berührung mit der Oberfläche des im Querschnitt verringerten Bereiches 15 des Schaftes über eine Zone 4la gedrückt wird, welche axial eine größere Entfernung von der Endfläche 38 der Hülse überspannt und nahezu die Ringschulter 16 erreicht. Dieser Unterschied in dem Ausmaß der Verformung am Xusseren und am Inneren der Niethülse tritt wegen der Dicke und Steifigkeit des Stahls der Hülse auf. Ein kleiner ringförmiger Spalt 42 bleibt unmittelbar hinter der Ringschulter l6,in welchem die Innenfläche der Hülse nicht in Berührung mit dem Schaft steht.

Bei dieser Ausführungsform ist die Hülse ferner radial nach innen auf den Schaft in einer zweiten Zone 43 gekrimpft, welche die Sollbruchstelle 17 und die beiden entgegengesetzt gerichteten Nuten 18 überspannt. Ergebnis dieser Krimpfung ist es, daß das Innere der Hülse teilweise in die beiden entgegengesetzt gerichteten Nuten 18 eingedrückt ist.

Das Krimpfen der Hülse radial nach innen auf den Schaft in zwei gewählten Zonen 41 und 42 zeigt eine doppelte Wirkung. Zunächst wird das Material des Teiles der Hülse,der gekrimpft ist, hierdurch zusammengedrückt und kalt gehärtet und wird folglich etwas steifer als der ungekrimpfte Teil der Hülse. Zweitens stehen die gekrimpften Bereiche fest in Berührung mit'benachbarten Bereichen des Schaftes und werden hierdurch gegen eine radial nach , innen gerichtete Verformung oder Auslenkung abgestützt.

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Wie In Figur 3 veranschaulicht, ist das Ergebnis des wahlweisen Krimpfens der Hülse in den beiden Zonen 41 und 43 derart, daß ; die Hülse des zusammengefügten Nietes eine Reihe von Zonen aufweist, welche in der Reihenfolge vom Hinterende der Hülse in Richtung des Kopfes der Hülse folgendermaßen sind:

eine gekrimpfte Zone 4l;
eine ungekrirapfte Zone 44;
eine gekrimpfte Zone 43;
und eine ungekrlmpfte Zone 45.

Ferner ist aus Figur 3 ersichtlich, daß als Ergebnis der zuvor beschriebenen Unterschiede der axialen Länge zwischen der äusseren Verformungszone 41 und der inneren Verformungszone 4la der Krimpfung am Hinterende am übergang der gekrimpften Zone am Hinterende zur benachbarten ungekrimpften Zone 44 ein Abschnitt 46 liegt, der zur Achse der Hülse in einer Richtung nach außen und in Richtung des Hülsenkopfes geneigt 1st.

Es soll in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen werden, daß in Figur 3 das radiale Ausmaß der Verformung in den gekrirapften Zonen zur klareren Darstellung übertrieben ist. Die tatsächliche radiale Verformung, die durch das Krimpfen hervorgerufen ist, \ beträgt beim tatsächlichen Niet weniger als veranschaulicht.

In Figur 4 ist eine Anfangsstufe beim Setzen des Nietes In einer Bohrung 51 in zwei Blechen 52, 53» die miteinander vernietet wer-

' den sollen, gezeigt. Die Bohrung 51 weist einen derartigen Durchmesser auf, daß gerade der Schaftkopf 12 und die ungekrimpften Abschnitte 44, 45 des Blindnietes hindurchgeschoben werden können. Der Niet wird eingesetzt, bis der Umfang 37 des Hülsen- kopfes in Berührung mit dem vorne liegenden Blech 52 gelangt.

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' Ein zweckdienliches Zugwerkzeug wird dann an dem vorstehenden j Abschnitt 19 des Nietschaftes angesetzt, um den Nietschaft In j die Hülse einzuziehen und den Niet zu setzen. Derartige Setzwerkzeuge sind auf dem Gebiet des Blindnietens allgemein bekannt und bestehen im wesentlichen aus einem Gehäuse, welches an einem Ende einen ringförmigen Gegenhalter für den Kopf der Hülse aufweist, Greifwerkzeugen wie beispielsweise ein Klauenpaar zum Greifen und Ziehen eines Teiles des Nietschaftes, wenn dieser durch den ringförmigen Gegenhalter geschoben ist und eine Zieheinrichtung, wie beispielsweise einem pneumatischen oder hydropneumatischen Kolbenzylinderantrieb zum Zurückziehen der Backen bezüglich des Gegenhalters. In den Figuren *» bis 6 der Zeichnungen ist lediglich der Gegenhalter angedeutet, da der übrige Teil des verwendeten Setzwerkzeuges allgemein bekannt ist und keinen Bestandteil vorliegender Erfindung bildet.

Der ringförmige Gegenhalter 5** des zum Setzen des Nietes der beschriebenen Ausführungsform verwendeten Setzwerkzeuges weist eine ringförmige Ausnehmung 55 auf, die an ihrem Außenumfang durch eine abgerundete Kante 56 begrenzt ist. Aufgrund der domförmigen Gestalt des Hülsenkopfes berührt der Gegenhalter den Hülsenkopf lediglich längs der Kante 56. Die Form des Gegenhal-

^; ters ist frei derart gewählt, daß der Durchmesser der ringförmigen Kante 56 wesentlich größer ist als der Außendurchmesser des Hülsenschaftes. Folglich berührt der Gegenhalter den Hülsenkopf an einer Stelle, die in radialer Richtung gesehen etwa auf der Hälfte zwischen dem Durchmesser des Hülsenschaftes und dem Durch-,

; messer der Umfangskante 37 des Hülsenkopfes liegt.

In Figur Jj ist ,der Niet durch die Bleche in der zuvor beschrie- ■ benen Weise eingesetzt veranschaulicht und das Nietwerkzeug derart auf den Niet aufgeschoben, daß der Gegenhalter in Berührung mit dem Hülsenkopf steht und der Abschnitt 19 des· Nietschaftes in das Werkzeug vorsteht, wobei das Setzwerkzeug bereits betätigt; wurde, so daß die Backen das Hinterende 19 des Nietschaftes ;

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greifen und wobei eine zunehmende Zugspannung auf die Backen bezüglich des Gegenhalters aufgebracht wurde, um den Nietschaft fortschreitend in die Hülse einzuziehen. Folglich wird die Niethülse zwischen der Umfangskante 56, die gegen den Hülsenkopf an einem Ende anliegt, und der Ringfläche 14 des Schaftkopfes am anderen Ende axial zusammengedrückt. Das axiale Zusammendrücken ruft die Verformung der Niethülöe hervor und bei dem Niet nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Hülsenkonstruktion, die durch das oben beschriebene Krimpfen erzielt wird, derart, daß die Verformung der Niethülse in einer gesteuerten und voraussagbaren Art erfolgt.

Wie bereits zuvor erwähnt, sind die gekrimpften Zonen 41, 43 der Hülse vergleichsweise steifer als die ungekrlmpften Zonen 44, Wenn der Niet durch die Bleche, wie in Figur 4 veranschaulicht, eingesetzt wird, ist die ungekrimpfte Zone 45 im Bereich des Hülsenkopfes durch die benachbarte Wandung der Bohrung 51 abgestützt und folglich gegen eine Verformung gehalten. Der ungekrimpfte Abschnitt 44 1st Jedoch nicht auf eine derartige Weise abgestützt und bildet folglich den schwächsten Teil der Niethülse unter axialer Druckkraft. Bei erneuter Betrachtung der Hülse in der Schnittansicht zeigt der zuvor erwähnte geneigte übergangsabschnitt 46 zwischen der gekrimpften Zone 41 am Hinterende und der ungekrimpften Zone 44 die Neigung, die axiale Druckkraft auf die Hülse in die ungekrimpfte Zone 44 in eine Richtung zu übertragen, die bezüglich der Achse der Hülse nach außen geneigt gerichtet ist, wie dies aus Figur 3 ersichtlich ist. Dies bewirkt, daß die anfängliche Verformung der Hülse durch nach außen gerichtete Bewegung der ungekrimpften Zone 44 in Form einer Beule erfolgt, wie dies in Figur 4 veranschaulicht ist. Diese nach außen gerichtete Verformung wird weiter durch die Tatsache unterstützt, daß das Krimpfen des Hülsenschaftes in der Zone 43 die Wandstärke des Schaftes in dem Bereich verringert hat, der sich von der ungekrimpften Zone 44 zur Sollbruchstelle erstreckt, so daß die Wandung des Schaftes

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; in diesem Bereich vergleichsweise leicht verformbar ist und ferner durch die Tatsache, daß die gekrimpfte Hülse hinter der Ringschulter 16 nicht in Berührung mit dem Schaft steht, da an dieser Stelle der ringförmige Spalt 42 vorhanden ist.

Die auf den Nietschaft durch das Setzwerkzeug aufgebrachte Zugkraft steigt, so daß eine weitere Verformung der Niethülse fortschreitend durchgeführt wird, wobei Figur 5 eine weitere Stufe dieser Verformung zeigt. Die nach außen gerichtete Beule der ungekrimpften Zone 44 hat in einem derartigen Maße zugenommen, daß die ungekrimpfte Zone in eine Falte gezogen wurde, in der Teile der Innenfläche der ungekrimpften Zone,die vorher im Abstand standen, nunmehr in Flächenberührung miteinander stehen, so daß die ungekrimpfte Zone nunmehr vollständig ausgebaucht ist. Die gekrimpfte Zone 4l am Hinterende,deren Innenfläche in fester Berührung mit dem zylindrischen Bereich 15 des Schaftes

steht und deren Endfläche 38 in Berührung mit der Ringfläche 14 des Schaftkopfes steht, wurde in Richtung des Schaftkopfes und in die Innenseite des nach außen gebeulten oder gefalteten ungekrimpften Bereiches 44 gezogen, um eine Faltform der Niethülse zu erzielen, welche wie in Figur 5 veranschaulicht, etwa die Form eines Z hat. Diese Faltung bildet einen ersten Blindkopf, welcher im Abstand von den Blechen befindlich ist (welche relativ dünn sind). Diese Faltung nach außen hat ferner bewirkt, daß ein mehr an dem Schaftkopf liegender Teil der gekrimpften Zone von dem abgesetzten Bereich 15 des Schaftes weg verformt wurde.

Ferner ist eine weitere Verformung erfolgt. Nach der ungekrimpf- '. ten Zone 44 ist der nächst schwächere Teil der Niethülse unter axialer Druckkraft die gekrimpfte Zone 43.(die ungekrimpfte Zone 45 ist zwischen Nietschaft und den Wandungen der Bohrung 51 in den Blechen gelagert und kann daher radial nicht verformt werden). Wie in Figur 5 veranschaulicht, hat sich die gekrimpfte Zone 43 verformt, indem eine geringe radial nach außen gerichte-. te Ausbeulung erfolgte. Diese radiale nach außen gerichtete Aus-

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beulung ist an beiden Enden der Zone 'J 3 begrenzt, d. h. an dem dem Hülsenkopf naheliegenden Ende durch die um den Umfang reichende Grenze durch die Wandungen der Bohrung 51 in den Blechen (so daß die Beule der Zone 43 einen zweiten Blindkopf bildet) und an dem dem Hülsenende naheliegenden Ende durch den radial nach innen gerichteten Schub, der durch die verformte Zone Ml» übertragen wird.

Zusätzlich zu der Verformung der Zone M3 wurde der Kopf 3¹* der Hülse ebenfalls verformt. Die ringförmige Kante 56 des Gegenhalters steht in Berührung mit der freien Endfläche 35 des Hülsenkopfes an einer Stelle, die bezüglich des Hülsenschaftes radial außerhalb liegt, durch welchen jedoch die Reaktionskraft auf den Hülsenkopf übertragen wird. Polglich, betrachtet man den Hülsenkopf in der Schnittansicht, wie in Figur 5 veranschaulicht, wird ein Biegemoment auf den Hülsenkopf übertragen. Folglich wird der Hülsenkopf durch Verschwenken um die um den Umfang laufende Berührungslinie der Kante 56 des Gegenhalters verschwenkt. Aus dem Vergleich der Figuren 4 und 5 ist ersichtlich, daß der radial am weitesten innen liegende Teil des Hülsenkopfes begonnen hat, in die Ausnehmung 55 des Gegenhalters einzudringen, während der radial am weitesten außen liegende Teil des Hülsenkopfes sich in entgegengesetzter Richtung bezüglich des Gegenhalters bewegt hat. Der Umfang des Hülsenkopfes Jedoch steht in Berührung mit dem Blech 52. Wird nun angenommen, daß die Bleche 52, 53 unbeweglich sind, bewegen sich der Gegenhalter 52 und das dazugehörige Setzwerkzeug geringfügig von den Blechen weg, um die Verformung des Hülsenkopfes auszugleichen. Mit anderen Worten bedeutet dieses, daß der Betrag um den die Hinterfläche 36 des Hülsenkopfes eingedrückt ist, zugenommen hat und daß der Hülsenschaft geringfügig durch die Bohrung 51 in Richtung des Gegenhalters 5¹* gezogen wurde.

Diese Verformung nimmt fortschreitend zu, wie dies in Figur 6 veranschaulicht ist. Der Grad der Konkavität oder Absenkung des

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ι Hülsenkopfes hat zugenommen. Während sich jedoch der Hülsenkopf j auf diese Weise fortschreitend verformt, nimmt sein Widerstand '■ gegen eine weitere Verformung sehr schnell bis zu einem Punkt zu, ! wo dieser Widerstand größer ist als die zum Abreißen erforderliche KrAft an der Sollbruchstelle 17 des Nietschaftes. Wenn dies auftritt, reißt der Schaft an der Sollbruchstelle ab und hinterläßt den gesetzten Niet in· dem in Figur 7 veranschaulichten Zustand·

Bei dem in den Figuren 4 bis 7 veranschaulichten Ausführungsbeispiel liegt die Gesamtdicke der Bleche 52, 53 (d. h. der Griff) im wesentlichen am Minimum, bei dem der Niet zufriedenstellend einsetzbar ist. Im Vergleich hierzu zeigt Figur 8 einen identisch ausgebildeten Niet im vollständig gesetzten Zustand in Blechen, die eine Gesamtdicke aufweisen, welche nahe dem Maximum des durch den Niet zu bewältigenden Bereiches ist. In diesem Zustand liegt die gekrimpfte Zone 43 vollständig innerhalb der Bleche und der Hülsenschaft paßt dicht in die Wandungen der Bohrung 51» so daß der Teil des Hülsenschaftes innerhalb der Bleche fest gegen eine auswärts gerichtete Beulung abgestützt ist. Folglich ist die Wirkung der Krimpfung in der Zone 43 bei dieser Art des Einsatzes ohne Bedeutung, so daß aus diesem Grunde die gekrimpfte Zone 43 in Figur 8 nicht dargestellt ist. Es ist zu sehen, daß das Verhältnis von minimaler Dicke zu maximaler Dicke, d. h. der Griffbereich etwa 4 : 1 beträgt.

Aus dem Vergleich des minimalen Griffes und des maximalen Griffes '. gemäß Figur 7 bzw. 8 ist zu sehen, daß das Ausfalten bei Verformung des ungekrlmpften Bereiches 44 in beiden Fällen erfolgt. < Im Zustand des.maximalen Griffes gemäß Figur 8 kann kein Ausbeulen des gekrimpften Bereiches 43 der Hülse auftreten, daß durch die Oberfläche der Bohrung 51 hiergegen eine Begrenzung gegeben ist. Die Verformung des Kopfes kann ebenfalls nicht auftreten, daß der Hülsenschaft nicht durch die Bohrung 51 hindurchgezogen werden kann, nachdem die Faltung des Abschnittes 44

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erfolgte, so daß der hierdurch erzeugte Blindkopf bereits in enger Berührung mit der Fläche des Bleches 53 steht. Bei Verringerung des Griffes, d. h. wenn identische Nieten in fortschreitend dünneren Blechen gesetzt werden, erfolgt die erwähnte weitere Verformung des gekrimpften Bereiches 43 und des Kopfes in entsprechend fortschreitend größerem Maße.

Ein Vergleich des Zustandes minimalen und des Zustandes maximalen Griffes, wie in den Figuren 7 bzw. 8 veranschaulicht, zeigt einige Vorteile des erfindungsgemäßen Nietes nach diesem Ausführungsbeispiel. Die Gesamtlänge des gesetzten Nietes ändert sich sehr wenig zwischen dem Zustand minimalen und^ dem Zustand maximalen Griffes und die abgebrochene Fläche der Sollbruchstelle des Nietschaftes an beiden Enden des Griffbereiches liegt unmittelbar innerhalb des Hülsenkopfes, was vorteilhaft ist, da falls der abgerissene Schaft über die Hülse vorstehen würde, hierdurch eine rauhe und möglicherweise Verietζungsgefahren bietende Oberfläche bilden würde. Ferner liegt innerhalb des gesamten Griffbereiches der Teil 21 mit vollem Durchmesser des Nietschaftes innerhalb der Fläche und überspannt ihre Berührungsebene, so daß hierdurch eine hohe Scherfestigkeit der Nietstelle erreicht ist. Im gesamten Griffbereich ist der Hinterabschnitt des gekrimpften Bereiches 4l am Hinterende der Hülse, welcher den Schaft in der Hülse hält, nicht verformt, so daß eine gute Haltekraft des Schaftes beibehalten wird.

Bei den in den Figuren 4 bis 7 bzw. 8 veranschaulichten Beispielen sind die Bleche 52 und 53 in ihrem Ausgangszustand miteinander in Berührung veranschaulicht. Falls jedoch ursprünglich ein Spalt zwischen ihnen vorliegen würde, wäre die Wirkung des Nietes während des Setzens derart, daß der Blindkopf an der Hülse zunächst das hinten liegende Blech 53 berühren und dieses in Richtung und in enge Berührung mit dem vorne liegenden Blech ziehen würde, ehe der SetzVorgang beendet ist.

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Der genaue Grad der Krimpfung jeder der beiden Hülsenzonen ¹Il und 53»um ein gesteuertes Falten der Hülse in der oben beschriebenen Weise zu erreichen, kann sich beispielsweise mit der genauen Festigkeit des Hülsenmaterials und den genauen Abmessungen der Hülse ändern. Ein wichtiger Faktor, um zu gewährleisten, daß die gekrimpfte Zone 41 dieser Ausführungsform am Hinterende den höchsten Widerstand gegen Ausbeulung erhält, besteht jedoch darin, daß aufgrund des Krimpfens dieser Zone die Endfläche 38 der Hülse fest in Berührung mit der Ringfläche 14 des Schaftkopfes gedrückt wird.

Eine Abwandlung der oben beschriebenen Ausführungsform,bei der das Krimpfen der Zone 43 weggelassen ist, kann jedoch in einigen Fällen ebenfalls vorteilhaft sein. Eine derartige abgewandelte Ausführungsform ist in Figur 9 veranschaulicht, welche den zusammengesetzten Niet zeigt, der identisch der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 bis 8 ausgebildet ist, mit der Ausnahme, daß der Hülsenschaft Im Bereich zwischen der Zone 44 und dem Kopf der Hülse nicht gekrimpft ist. In Figur 9 sind der zuerst beschriebenen Ausführungsform entsprechende Teile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet und es ist zu sehen, daß keine Zone vorgesehen ist, welche der gekrimpften Zone der ersten Ausführungsform entspricht. An Stelle dessen erstreckt sich die ungekrimpfte Zone 45 vom Hülsenkopf 34 bis zur ungekrimpften Zone 44, so daß ein Krimpfen in der Zone zwischen dem Kopf und der Zone 44 fehlt. Folglich besteht keine sichtbare Abgrenzung zwischen den Zonen 44 und 45. Es besteht jedoch ein funktionaler Unterschied darin, daß die Zone 45 weniger die Neigung zeigt, unter axialer Druckkraft auszubeulen als die Zone 44. Dies ist im wesentlichen aufgrund der Tatsache der Fall, daß die von der gekrimpften Zone am Hinterende in die Zone 44 übertragenen Druckkräfte eine radial nach außen gerichtete Komponente haben, welche die Neigung zeigt, zu gewährleisten, daß die Zone 44 der erste Teil des Hülsenschaftes ist, der ausbeult. Folglich kann die Zone 45 funktionell als steifer oder einen höheren Ausbeulwider-

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stand aufweisend als die Zone 44 aufgefaßt werden, obwohl vom physikalischen BetrachtungsStandpunkt tatsächlicher Festigkeiten dies nicht vollständig richtig ist.

Im Vergleich mit der Ausführungsform gemäß den Figuren 3 bis 8 jedoch weist die Zone 45 einen geringeren Ausbeulwiderstand als die Zonen 43 und 45 der zuvor beschriebenen Ausführungsform auf und zeigt daher die Neigung, eine gewisse Verformung in einer frühen Stufe des Setzvorganges zu erfahren, der jedoch selbstverständlich sehr viel geringer ist als der Betrag der Verformung, welcher in der Zone 44 in der gleichen Stufe auftritt. Dies kann daher derart aufgefaßt werden, daß die Zone 45 mit der Zone 44 etwas die Verformungslast teilt, die durch die Reaktionskräfte als Folge des Zusammendrückens des Hülsenschaftes aufgebracht werden. Hierdurch wird eine Situation vermieden, bei der unter gewissen Umständen beispielsweise wenn die miteinander zu verbindenden Bleche anfänglich voneinander getrennt sind und der Griff beim oder nahe am Maximum ist, die Zone zwischen dem Hülsenkopf und der Zone 44 unverformt bleibt, während die Zone 43 vollständig in einer frühen Stufe ausgebeult wird, was das Ergebnis zeigen könnte, daß die Bleche nicht ausreichend aneinandergeklemmt werden. Ferner kann in Situationen, wo der Niet in etwas zu großen Bohrungen gesetzt wird, durch die Tatsache, daß die Zone 45 der Ausführungsform gemäß Figur 9 leichter eine gewisse Expansion erfahren kann, gewährleistet werden, daß die Bohrung durch Expansion des Nietschaftes gefüllt wird.

Ein besonderes Merkmal der Nieten nach vorstehenden Ausführungsbeispielen besteht darin, daß der Kopf 12 des Nietschaftes nicht in die Niethülse eindringt. Um dies zu erreichen, ist es angenommenermaßen von Bedeutung, daß der Durchmesser der Ringfläche 14 des Schaftkopfes nicht kleiner ist als der Durchmesser der Endfläche 38 des Hinterendes der Hülse nach dem Krimpfen.

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Die Abmessungen und Leistungseigenschaften eines beispielhaften Nietes der in Figur 3 veranschaulichten Ausführungsform sind folgendermaßen:

Schaft

Schaftdurchmesser Kopfdurchmes ser Gesamtlänge Material

3,1782 mm (0,133 Zoll)

4,826 mm (0,190 Zoll) 44,45 mm (1,75 Zoll) kalt gezogener beruhigter Stahl, Zugfestigkeit 7087 kg/cm² (45t/ Quadratzoil)

Hülse

Schaftlänge der Hülse

Schaftdurchmesser Kopfdurchmesser

Kopfdicke

Material

12,7 mm (0,5 Zoll) 4,75 - 4,83 mm (0,187 - 0,190 Zoll) 9,4 - 9,9 mm (0,370 - 0,390 Zoll)

1,651 mm (0,065OZoIl) angelassener beruhigter Stahl,

Zugfestigkeit 3780 kg/cm² (24 t/Quadratzoll)

Leistungswerte des gesetzten Nietes

minimaler Griff maximaler Griff Griffbereich Bohrungsgröße 1,57 mm (0,062 Zoll) 6,35 mm (0,25 Zoll) 4 : 1

4,85 mm (0,191 Zoll, Bohrer Nr. 11)

(gute Leistungswerte des Nietes in Bohrungen bis zu 0,381 mm (0,015 Zoll) Übergröße)

Zugfestigkeit 317,5 - 340 kg (700 - 750 lbs) Kraft

Seherfestigkeit 590 - 635 kg (1300 - 1400 lbs) Kraft

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Vorspannung (erforderliche

Kraft zum Trennen der Bleche) 91 - 136 kg (200 - 300 lbs) Kraft

Haltekraft des Schaftes (anfänglich)

Haltekraft des Schaftes (höchste)

zulässiger Anfangsspalt zwischen den Blechen

136 kg (300 lbs) Kraft 275 kg (600 lbs) Kraft ca. 0,762 mm (0,030 Zoll)

Zusammengefaßt wird durch die Erfindung ein selbstschließender oder verstopfender Blindniet geschaffen, der eine rohrförmige Hülse 31 mit einem vorgeformten Kopf 34 und einem Hülsenschaft 32 und einem sich durch die rohrförmige Hülse erstreckenden Schaft 11 besteht. Der Schaft 11 weist einen Kopf 12 im Bereich des Hinterendes 38 der Hülse 31 auf. Der Schaft 32 der Hülse 31 weist zwei im axialen Abstand befindliche Zonen 4l und 43» 45 auf, die relativ einen höheren Widerstand gegen Ausbeulung als eine dazwischenliegende Zone 44 zwischen den im Abstand befindlichen Zonen aufweist, wenn die Hülse 31 einer axialen Druckkraft ausgesetzt wird.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE

1. Blindniet mit einer rohrförmigen Hülse, die einen Hülsenschaft und eine Fläche am Hinterende des Hülsenschaftes und einen vorgeformten radial vergrößerten Kopf am anderen Ende des Hülsenschaftes aufweist und einen Schaft, der sich durch die rohrförmige Hülse erstreckt und einen Kopf im Bereich der hinteren Endfläche des Hülsenschaftes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenschaft (32) der Hülse (3D eine erste Zone (41) im Bereich des Kopfes (12) des Schaftes (11), eine zweite Zone (43, 45) in axialem Abstand längs des Hülsenschaftes (32) von der ersten Zone (41) und eine dritte Zone (44) zwischen der ersten und der zweiten Zone aufweist, wobei unter axialer Drucklast auf den Hülsenschaft (32) zwischen dem Schaftkopf (12) und dem vorgeformten Kopf (34) der Hülse die erste Zone (4l) den größten Ausbeulungswiderstand, die dritte Zone (44) den geringsten Ausbeulungswiderstand und die zweite Zone (43, 45) einen Ausbeulungswiderstand aufweist, der zwischen dem der ersten und dem der dritten Zone liegt.

2» Blindniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenschaft (32) um den Schaft (11) Im Bereich der ersten Zone (41) gekrimpft ist.

3· Blindniet nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Zone (44) durch einen ungekrimpften Bereich des Hülsenschaftes (32) im Anschluß an die erste Zone (41) gebildet ist.

4. Blindniet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zone (45) durch einen ungekrimpften Bereich zwischen dem vorgeformten Kqpf 34.und der dritten Zone (44) gebildet Ist.

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5· Blindniet nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zone (43) durch einen gekrimpften Bereich zwischen der dritten Zone (44) und dem vorgeformten Kopf (34) gebildet ist.

6. Blindniet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zone (43) im Abstand von dem vorgeformten Kopf durch eine ungekrimpfte Zone (45) getrennt ist.

7« Blindniet nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf (12) des Schaftes (11) eine Rirtfläche (14) im Bereich der hinteren Endfläche (38) der Hülse aufweist.

8. Blindniet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringfläche (14) einen Durchmesser aufweist, der nicht kleiner ist als der Durchmesser der hinteren Endfläche (38) der Hülse.

9· Blindniet nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (11) einen Bereich verringerten Querschnitts im Bereich des Schaftkopfes (12) und radial innerhalb der ersten Zone (41) aufweist.

10. Blindniet nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft eine Sollbruchstelle (17) radial innerhalb der zweiten Zone (43, 45) aufweist.

11. Blindniet nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeformte Kopf (34) eine konkav abgesenkte Hinterfläche (36) aufweist.

12. Blindniet nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (32) einen Abschnitt (46) am übergang zwischen der Zone (41) und der dritten Zone (44) aufweist, welcher nach außen und in Richtung des Hülsenkopfes (34) geneigt ist.

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13· Blindniet nach einem öder mehreren der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Endfläche (38) flach und im rechten Winkel iur Achse der Hülse (31) aus· gebildet ist.

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