DE3519231A1

DE3519231A1 - Blindnietanordnung mit selbstjustierendem verriegelungsstift

Info

Publication number: DE3519231A1
Application number: DE19853519231
Authority: DE
Inventors: George Kent Wash. Siebol
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-05-30
Filing date: 1985-05-29
Publication date: 1985-12-05
Also published as: GB2159595A; IT8547696A0; GB8504126D0; IT1182207B; FR2565303A1; JPS60256612A; IT8547696A1; FR2565303B1; GB2159595B

Description

35Ϊ9231

Blindnietanordnung mit selbstjustierendem Verriegelungsstift

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Nietanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Genauer gesagt bezieht sie sich auf Niete, die an einem Werkstück montierbar und befestigbar sind, auch wenn ein Zugang nur zu einer Seite des Werkstücks möglich ist.

Es ist im Stand der Technik allgemein bekannt, Niete zu schaffen, die sich an einem Werkstück von der Vorderseite desselben her montieren lassen, selbst dann, wenn der Monteur keinen Zugang zu der Rückseite oder Blindseite des Werkstücks hat. Es wurden verschiedene Arten solcher Niete entwickelt, die in vielen verschiedenen Weisen arbeiten. Ein Beispiel einer fortschrittlicheren Form eines solchen Niets ist in der US-PS 3,073,205 der Anmelderin beschrieben und beansprucht. Diese Schrift, die am 15. Januar 1 963 ausgegeben wurde, beschreibt eine Nietanordnung, die aus einem röhrenförmigen Niet und einem Verriegelungsstift besteht. Der Verriegelungsstift wird durch' das Schaftende des Niets eingeführt und erstreckt sich durch den Kopf desselben hindurch nach außen. Das herausragende Ende kann mit einer Ziehvorrichtung gegriffen werden, wobei das andere Ende des Verriegelungsstifts geringfügig größer ausgebildet ist als der Innendurchmes-

ser des röhrenförmigen Niets. Die Anordnung wird durch eine Öffnung in einem oder mehreren Werkstücken' derart positioniert, daß sich der Kopf an der Außenseite befindet und sich das andere Ende über die Blindseite des Werkstücks hinauserstreckt. Wenn mittels einer Ziehvorrichtung an dem herausragenden Ende des Verriegelungsstifts angezogen wird, dann wird der vergrößerte Bereich auf der Blindseite des Verriegelungsstifts dazu gezwungen, sich in das Innere des röhrenförmigen Schafts des Niets hineinzuzwängen, wodurch der Niet auf der Blindseite des Werkstücks aufgeweitet wird. Wenn das Blindende des Niets auf eine Größe aufgeweitet ist, die größer ist als die Öffnung in dem Werkstück, dann ist der Niet in seiner Position dauerhaft befestigt.

Während die vorstehend beschriebene Nietausbildung des Standes der Technik bereits zahlreiche Vorteile gegenüber vielen anderen bekannten Vorrichtungen besitzt, hat die Anmelderin festgestellt, daß es immer noch höchst wünschenswert wäre, eine Nietanordnung zu schaffen, bei der sich Verriegelungsstifte und Niete mit größeren Scherfestigkeiten erfolgreich verwenden lassen. Da eine Erhöhung der Scherfestigkeit im allgemeinen eine Reduzierung der Vorformbarkeit erforderlich macht, bestehen in der Praxis Grenzen für hochgesteckte Scherfestigkeiten, und zwar aufgrund der Notwendigkeit, Materialien mit ausreichender Verformbarkeit zu verwenden, um zu ermöglichen, daß der Verriegelungsstift fest in das Innere des röhrenförmigen Schafts des Niets hineingezogen wird. Weiterhin ist es wünschenswert, eine Nietanordnung zu schaffen, die für eine Verwendung bei einem größeren Bereich von unterschiedlichen Werkstückdicken geeignet ist, d.h. es wäre wünschenswert, eine solche Anordnung mit einem Verriegelungsstift zu schaffen, der bezüglich der festen verriegelnden Befestigung des Niets an dünnen oder

dicken Werkstücken selbstjustierend ist.

Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung einer Nietvorzugsweise anordnung, die eine größere Scherfestigkeit aufweist und/ sowohl bei dünneren als auch bei dickeren Werkstücken gleichermaßen zuverlässig verwendbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Kennzeichnungsteilen der Ansprüche 1 und 10.

Die vorliegende Erfindung schafft also eine Nietanordnung, die für die Zusammenbefestigung von Werkstücken, wie z.B. Metallblechen oder Metallplatten, geeignet ist, auch wenn ein Zugang zu nur einer Seite möglich ist, wobei diese Seite in der vorliegenden Anmeldung als "Frontseite" oder "Vorderseite" bezeichnet ist. Bei der Anordnung handelt es sich um eine Anordnung des eingangs beschriebenen Typs, und sie besteht aus einem Niet mit einem vergrößertem Kopf, einem röhrenförmigen Schaft und einer sich durch den Schaft und den Kopf erstreckenden Bohrung, sowie aus einem Verriegelungsstift zum Verriegeln des Niets an den Werkstücken. Der Verriegelungsstift besitzt einen relativ schmalen zylindrischen Hals, der klein genug ist, daß er in die Bohrung des Niets paßt, sowie einen geringfügig größeren bzw. dickeren zylindrischen Körper, der einstückig mit dem Hals ausgebildet und axial mit diesem ausgerichtet ist. An der Übergangsstelle von dem Kopf in den Hals ist eine ausgebauchte Schürze vorgesehen, die mit dem Körper verbunden ist und sich nach außen erstreckt, wobei sie einen Bereich des Halses umgibt, wobei eine ringförmige Ausnehmung in einer Bruchhalsnut zwischen der Schürze und dem Hals endet. Die Schürze verläuft von einem relativ schmalen Spitzenbereich, der klein genug ist, damit er in die Nietbohrung eintreten kann, schräg zu einer ringförmigen Erhebung

zwischen dem Übergangsbereich der Schürze in den Körper des Verriegelungsstifts, wobei die ringförmige Erhebung einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Bohrung und der Durchmesser des in der Nähe befindlichen Bereichs des Körpers.

Außerdem ist der Körper des Verriegelungsstifts mit einer Reihe von verformbaren Verriegelungsringen ausgestattet, die einstückig mit dem Körper ausgebildet sind und durch ringförmige Rillen oder Kanäle voneinander beabstandet sind, die sich umfangsmäßig um den Körper herumerstrecken, wobei die Verriegelungsringe Durchmesser aufweisen, die größer sind als der Durchmesser des Körpers, und wobei die Kanäle Durchmesser aufweisen, die nicht größer und vorzugsweise kleiner als der Durchmesser des Körpers sind. Wenn der Verriegelungsstift in den Nietschaft hineingezogen wird, dann bewirkt die ringförmige Erhebung an der ausgebauchten Schürze eine Aufweitung des Endbereichs des Schafts und sie drückt diesen radial nach außen, während sie ihn gleichzeitig fest gegen die Blindseite des inneren bzw. von der Frontseite abgelegenen Werkstücks drückt. Wenn der Körper des Verriegelungsstifts in den Schaft hineingezogen wird, dann werden die verformbaren Verriegelungsringe ebenfalls in den Schaft hineingezogen und dabei in die jeweils angrenzenden Kanäle hineingedrückt, wobei das Ausmaß des Hineindrückens und der Verformung von der Dicke der zu vernietenden Werkstücke abhängt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Wandung der ausgebauchten Schürze im Querschnitt knieförmig bzw. abgewinkelt ausgebildet, wobei sie den schmälsten Querschnitt an der Biegung besitzt, wo sich der Kniebereich zur Bildung der ringförmigen Erhebung radial nach außen erstreckt. In der

Nähe der Obergangsstelle bzw. des Obergangsbereichs des Halses in den Körper, die bzw. der sich radial innerhalb der ausgebauchten Schürze befindet, besitzt der Endabschnitt des Halses einen vergrößerten Durchmesser. Wenn der Hals des Verriegelungsstifts durch den Niet hindurchgezogen wird, dann erweitert sich der zwischen dem Knie-

des Verriegelunqsstifts

bereich und dem Körper/befindliche Bereich der ausgebauchten Schürze radial nach außen, wodurch der Stift an dem Niet verriegelt ist, während sich der restliche Bereich der Schürze, der sich jenseits des Kniebereichs befindet, radial nach innen in Richtung auf die Längsachse der Bohrung durch den Nietkopf nach innen legt.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht der Nietanordnung;

Fig. 2 eine fragmentarische, teilweise geschnittene Ansicht der Nietanordnung und der Ziehvorrichtung,
wobei die Anordnung in öffnungen in zwei Werkstücken eingesetzt ist, die aneinander befestigt
werden sollen;

Fig. 3 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, mit der Ausnahme, daß der Verriegelungsstift der Nietanordnung teilweise in den röhrenförmigen Schaft
des Niets hineingezogen ist;

Fig. 4 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, mit der Ausnahme, daß der Verriegelungsstift noch weiter

in den Schaft des Niets hineingezogen ist;

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Ansicht, mit der Ausnahme, daß der Verriegelungsstift vollständig in den Schaft hineingezogen ist und die ausgebauchte Schürze an dem Verriegelungsstift derart verformt und nach außen erweitert ist, daß sie sich mit dem Kopf des Niets in Eingriff befindet;

Fig. 6 eine Ansicht des Niets, nachdem der Nietvorgang vollständig abgeschlossen und der zylindrische Hals des Verriegelungsstifts von dem Körper weggebrochen ist;

Fig. 7 eine fragmentarische, geschnittene Ansicht der ausgebauchten Schürze sowie daran angrenzender Bereiche des Halses und des Körpers des Verriegelungsstifts;

Fig. 8 eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht, mit der Ausnahme, daß der Niet in dünneren Werkstücken montiert ist; und

Fig. 9 eine alternative Ausführungsform von Verriegelungsringen, die sich um den Körper des Verriegelungsstifts herumerstrecken.

Fig. 1 zeigt eine Nietanordnung 10, die aus einem Blindniet 12 und einem Verriegelungsstift 14 besteht. Die Fig. bis 6 zeigen die aufeinanderfolgenden Schritte bei Verwendung der Nietanordnung 10 zum Zusammennieten eines vorderen Werkstücks 16 und eines hinteren Werkstücks Typischerweise handelt es sich bei den Werkstücken um zwei Metallbleche oder Metallplatten, die aus Aluminium,

Stahl oder dergleichen bestehen.

In den Blechen sind miteinander ausgerichtete kreisförmige öffnungen 20 und 22 vorgesehen. Die öffnungen sind ausreichend groß dimensioniert, daß die gesamte Nietanordnung, mit Ausnahme des Kopfes 24 des Niets, durch diese hindurchführbar ist. Der Blindniet 12 besitzt einen röhrenförmigen Schaft 26, dessen Außendurchmesser vorzugsweise gerade geringfügig kleiner als der Durchmesser der öffnungen 2 0 und 2 2 ist, so daß der Niet in einfacher Weise in die öffnungen einpaßbar ist, wobei er sich jedoch derart aufspreizen kann, daß er die öffnungen vollständig und satt ausfüllt, wenn der Nietvorgang abgeschlossen ist, wie dies im folgenden noch beschrieben wird.

Der Verriegelungsstift 14 besitzt einen Ziehabschnitt 30, der mit einer Reihe von Erhöhungen 32 und Rillen 34 ausgestattet ist, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Der Ziehabschnitt 30 ist einstückig mit einem zylindrischen Ha^-Is 36 verbunden, der derart dimensioniert ist, daß er in die Bohrung 38 des röhrenförmigen Schafts 26 paßt. Der zylindrische Hal.s wiederum ist einstückig mit einem Körper 40 des Verriegelungsstifts verbunden. Bei dem Körper 40, ebenso wie bei dem zylindrischen Hals, handelt es sich im allgemeinen um einen massiven Metallzylinder; der Durchmesser läßt sich jedoch über den größten Bereich des Körpers verändern, und zu Beginn ist der Durchmesser geringfügig größer als der Innendurchmesser der Bohrung 38. Wenn der Körper 40 in die Bohrung 38 hineingezogen wird, wird er ähnlich einem Drahtziehvorgang auf einen geringeren Durchmesser gezogen, und dabei entsteht gleichzeitig ein gewünschter Preßsitz zwischen dem röhrenförmigen Schaft 26 und den Wänden der öffnungen 2 0 und 22, indem der Körper 40 die Wände des Schafts radial nach

außen aufweitet. Weiterhin ist der Körper mit einer ausgebauchten Schürze 42 ausgestattet, die sich von einem röhrenförmigen Spitzenbereich 44 zu einer ringförmigen Erhebung 46 schräg verbreitert und dann schräg nach innen verläuft, so daß sie in der Nähe der Verbindungsstelle des zylindrischen Halses mit dem Körper außen in den Körper übergeht.

Der röhrenförmige Schaft 26 des Niets ist an seinem Blindende mit einem aufweitbaren Endbereich 5 0 ausgestattet. Der aufweitbare Endbereich ist an seiner Innenseite mit einer zylindrischen Senkung 52 versehen. Die zylindrische Senkung ist derart bemessen, daß sie den Eintritt des Spitzenbereichs der ausgebauchten Schürze ermöglicht, wie dies in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist.

Zur Montage eines Niets in den Werkstücken wird die Nietanordnung in den öffnungen 20 und 22 der Werkstücke positioniert, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Ein Nietwerkzeug 60 tritt in Eingriff mit den Erhöhungen 32 und Rillen 34 des Ziehabschnitts 30 des Verriegelungsstifts und drückt ein Druckstück 66 gegen die frontseitige Oberfläche 68 des Niets. Das Werkzeug 60 kann somit den Verriegelungsstift nach innen durch die Bohrung 38 des röhrenförmigen Schafts 26 des Niets ziehen, während der Kopf des Niets sicher gegen die innenliegende bzw. unter dem Kopf befindliche Oberfläche 70 des vorderen bzw. frontseitigen Werkstücks 16 gehalten ist.

Wenn der Verriegelungsstift in das Innere der Bohrung 38 hineingezogen wird, wie dies in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, dann wird die ausgebauchte Schürze 42 in den aufweitbaren Endbereich 50 des röhrenförmigen Schafts 26 hineingezogen und dabei zusammengedrückt. Da die ausgebauchte Schürze von dem relativ schmalen Spitzenbereich

44 schräg zu der vergrößerten ringförmigen Erhöhung 46 verläuft, drückt/ sie die Wandung des röhrenförmigen Schafts wulstartig radial nach außen, wodurch die beiden Werkstücke aneinandergedrückt werden, um einen dazwischen befindlichen Spalt 72, der in Fig. 2 übertrieben dargestellt ist, zu schließen, und wobei die Werkstücke zusammengedrückt werden, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, während sie gleichzeitig zusammenverriegelt werden, und zwar dadurch, daß die ausgebauchte Schürze 42 eine erweiterte "Hüfte" 74 an dem röhrenförmigen Schaft hervorruft.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Außendurchmesser der ringförmigen Erhebung 46 geringfügig größer ausgebildet als der Durchmesser des Körpers 40, so daß im Anfangsstatium des Hineinziehens des Stifts in das Schaftinnere wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, ein ringförmiger Raum 7 5 zwischen dem Schaft und dem Körper des Verriegelungsstifts vorhanden ist. Somit ist der einzige Reibungswiderstand, der gegen das Hineinziehen des Stifts ausgeübt wird, wohl derjenige Reibungswiderstand, der zwischen der schräg verlaufenden Außenfläche der ausgebauchten Schürze und der Innenwandung des Schafts ausgeübt wird.

Wenn das Nietwerkzeug 60 den Verriegelungsstift 14 weiter durch die Bohrung des Niets zieht, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, dann wird die ringförmige Erhebung der ausgebauchten Schürze zusammengedrückt, wobei die Schürze aufgerichtet bzw. gerade gemacht wird, und die Schürze und der Körper 40 des Verriegelungsstifts weiten die Wandung des röhrenförmigen Schafts gegen die Wandungen der Öffnungen 20 und 22 auf, wodurch der Niet starr und fest in seiner Position befestigt ist.

Der Körper des Verriegelungsstifts ist weiterhin nat einer Reihe

verformbarer Verriegelungsringe 80 ausgestattet, die durch Rillen oder Kanäle 82 voneinander beabstandet sind. Das Metallvolumen eines jeden Verriegelungsrings, der sich von dem Körper des Verriegelungsstifts radial nach außen erstreckt, entspricht dem Volumen des daran angrenzenden Kanals innerhalb des Ringaußenumfangs. Wenn der Verriegelungsstift noch weiter in den röhrenförmigen Schaft gezogen wird, wie dies in Fig. 5 und 6 gezeigt ist, werden somit die verformbaren Verriegelungsringe verformt und in die in Ziehrichtung jeweils hinter ihnen liegenden Kanäle gedrückt. Gleichzeitig mit der Verformung eines jeden Verriegelungsrings wird der Radius der "Hüfte" 74 des röhrenförmigen Schafts 26 reduziert, und die "Hüfte" wird stärker gegen die hintere bzw. blindseitige Fläche 84 des hinteren Werkstücks 18 gedrückt. Dadurch wird die Zugfestigkeit bei dünnen Werkstücken auf Werte erhöht, wie sie in vergleichbarer Weise bei dickeren Werkstücken auftreten.

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist die in Ziehrichtung vordere Fläche 83 jedes Verriegelungsrings von dem Körper des Stifts weg in Richtung nach hinten geneigt. Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel zwischen ca. 15° und 45° in bezug auf die Horizontale, und noch bevorzugter ca. 25° bis ca. 35°. An der vorderen Obergangsstelle jedes Verriegelungsrings in den Körper des Stifts befindet sich eine umlaufende Schwächungslinie 85. Die Schwächungslinie bildet einen Bereich reduzierten Durchmessers, der eine Verformung sowie ein Verschwenken des Verriegelungsrings in Richtung nach hinten gestattet, wie dies in den Fig. 4 und 8 gezeigt ist, und zwar ohne daß der Verriegelungsring dabei abgeschert wird, während er in den Niet hineingezogen wird.

Die in Ziehrichtung hintere Fläche 87 der Verriegelungs-

ringe verläuft normalerweise horizontal, d.h. senkrecht zur Längsachse des Verriegelungsstifts. Eine alternative Ausführungsform in dieser Hinsicht ist jedoch in Fig. 9 gezeigt, bei der die hintere Fläche 87 geringfügig in Zielrichtung nach vorne außen abgewinkelt ist. Diese Ausführung berücksichtigt die Auswahl von Materialien, die bei jeder beabsichtigten Verwendung die besten Ergebnisse schaffen. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung machen andere Niet- und Stiftanordnungen z.B. häufig von sehr weichen Hülsenmaterialien Gebrauch, wobei die Aufweitung der Hülse bzw. des Schafts dadurch erfolgt, daß man die Hülse von den Enden her axial zusammendrückt. Die vorliegende■erfindungsgemäße Ausführungsform gestattet jedoch die Verwendung von harten Hülsenmaterialien, die eine sehr viel größere Scher- und Zugfestigkeit besitzen. Zum Stauchen oder Zurückrollen der Hülse oder zum Aufweiten der Hülse radial nach außen, um diese an dem Werkstück zu befestigen, kann es wünschenswert sein, Verriegelungsringe der in Fig. 9 gezeigten Art zu verwenden, da sich diese Ringe nicht so leicht verformen wie die Verriegelungsringe des in den Fig. 2 bis 6 gezeigten Typs. Es ist beabsichtigt, daß der hintere Winkel der in Ziehrichtung hinteren Fläche 87, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist, weniger als ca. 15° zur Horizontalen betragen sollte und vorzugsweise im Bereich von ca. 2 bis 8° liegen sollte, was von der Verformbarkeit des Rings sowie von der Härte der aufzuweitenden Hülse abhängt.

Fig. 5 zeigt weiterhin die einsetzende Erweiterung der ausgebauchten Schürze 42, wenn diese gegen das Druckstück 66 gedrückt wird. Der Kopf 24 des Niets 12 ist mit einer innenliegenden ringförmigen Ausnehmung oder Senkung 86 ausgestattet, deren Volumen ausreichend ist, um das Metallvolumen der ausgebauchten Schürze 42 aufzunehmen. Wenn die ausgebauchte Schürze vollständig erweitert und

aufgeweitet ist, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, dann füllt sie im wesentlichen vollständig den Leerraum in der ringförmigen Ausnehmung 86. Wenn sich die ausgebauchte Schürze in der Position befindet, in der sie vollständig linear zusammengedrückt und vollständig radial in die Ausnehmung hinein aufgeweitet ist, sind gleichzeitig ein oder mehrere Verriegelungsringe 80 in den aufweitbaren Endbereich 50 des röhrenförmigen Schafts jenseits einer innenliegenden Schulter 94 der Senkung 52 eingekeilt. Eine Axialbewegung des Stifts relativ zu dem Niet ist somit blockiert. Wenn das Nietwerkzeug 60 danach versucht, den Verriegelungsstift noch weiter in den röhrenförmigen Schaft hineinzuziehen und eine Weiterbewegung dadurrch blockiert ist, daß die Fläche 67 des Druckstücks 66 gegen die Schürze 42 stößt, werden der Ziehabschnitt und der zylindrische Hals des Verriegelungsstifts von dem Körper 40 abgebrochen, und zwar an einer .Bruchhalsnut 96, die sich an der Basis der ausgebauchten Schürze und an der Übergangsstelle des zylindrischen Halses in den Körper des Verriegelungsstifts befindet. Die Bruchhalsnut besteht aus einer sich um den Umfang des Verriegelungsstifts herum_^erstreckenden Nut, die sicherstellt, daß ein Brechen oder Reißen des Metalls entlang einer relativ gleichmäßigen Ebene erfolgt, so daß die Oberfläche 98 des Bruchbereichs relativ glatt ist, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.

Nachdem der Hals von dem Körper abgetrennt ist, werden das Nietwerkzeug und der Hals entfernt, und es bleibt die fertige Nietverbindung übrig, wobei der Nietkopf an der Frontseite des Werkstücks freiliegt.

Fig. 8 zeigt ein vernietetes Paar von Werkstücken, die wesentlich dünner sind als die in den Fig. 2 bis 6 gezeigten Werkstücke.' Es ist zu sehen, daß der montierte

Niet in der Lage ist, dieselbe Art von Verbindung zu schaffen, wie sie auch bei dickeren Werkstücken geschaf-

verformbaren

fen wird. Dies wird erzielt durch die Vielzahl von/ Verriegelungsringen 80a, 80b und 80c und daran angrenzenden Kanälen 82, die über einen beträchtlichen Längenbereich des Blindendes des Verriegelungsstifts verteilt vorgesehen sind. Wie in Fig. 8 zu sehen ist, wird lediglich der erste Verriegelungsring 80a durch den Eintritt in den innerhalb der öffnung des inneren Werkstücks liegenden Bereich des röhrenförmigen Schafts beträchtlich verformt. Die Verwendung der gleichen Nietanordnung bei dickeren Werkstücken schafft gleichermaßen zufriedenstellende Ergebnisse bis zu dem Punkt, wo sich der letzte Verriegelungsring 80c in der Nähe der Schulter 74 befindet. Somit schafft die erfindungsgemäße Nietanordnung ein Ausmaß an Flexibilität für die Verwendung bei unterschiedlichen Werkstückdicken, das im Vergleich zu der Flexibilität, die bisher mit solchen Vorrichtungen erzielbar war, wesentlich verbessert ist. Obwohl in den Ausführungsformen in den Zeichnungen nur drei Verriegelungsringe gezeigt sind, ist es auch möglich, vier oder sogar mehr solcher Ringe zu verwenden, um eine maximale Vcrwondungsf lexi bi 1 i t <^!it der Vorrichtungen zu schaffen.

Fig. 8 zeigt weiterhin eine alternative Verfahrensweise zur Befestigung des Verriegelungsstifts an dem Nietkopf, wobei einfach eine über dem Hals des Stifts angeordnete Unterlegscheibe 90 verwendet wird. Die Unterlegscheibe führt somit die Funktion der Druckstückfläche 67, die in Fig. 2 gezeigt ist, in effektiver Weise aus.

Fig. 7 zeigt eine vergrößerte fragmentarische Schnittansicht einer besonders bevorzugten Ausführungsform, in der die Beziehung der ausgebauchten Schürze und der daran angrenzenden Bereiche des Halses und des Körpers des Ver-

riegelungsstifts gezeigt ist. Wie gezeigt ist, besitzt die ausgebauchte Schürze 42 einen "Ellbogen" bzw. abgewinkelten Bereich 100 zwischen dem Spitzenbereich der ausgebauchten Schürze und dem Übergang der ausgebauchten Schürze in den Körper 40 des Stifts. Der abgewinkelte Bereich ist in der Nähe eines erweiterten Bereichs 102 des Halses 36 des Verriegelungsstifts positioniert, und zwar in Ziehrichtung unmittelbar vor dem Bruchhals 96. Der schräg verlaufende, erweiterte Bereich 102 besitzt in bezug auf die Bohrung des Niets 12 einen Durchmesser, der ausreichend ist, um sicherzustellen, daß sich der abgewinkelte Bereich 100 nicht vollständig aufrichtet, wenn die ringförmige Erhebung 46 zusammengedrückt wird, während sie durch die Bohrung des Niets hindurchgezogen wird, wie dies in Fig. 4 zu sehen ist. Dadurch ist sichergestellt, daß nach Abschluß des Ziehvorgangs und Abtrennen des Halses von dem Körper, wie dies in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, die ausgebauchte Schürze bei Beaufschlagung mit einer Kompressionskraft in ihre abgewinkel- ^: te Gestalt zurückgeführt wird, wobei sich der Spitzenbereich radial nach innen legt und den Hohlraum der Senkung 86 ausfüllt. Weiterhin stellt der erweiterte Bereich 102 des Halses sicher, daß sich die ausgebauchte Schürze ausgehend von ihrem Verbindungsbereich mit dem Körper 40 des Stifts radial nach außen aufspreitzt, so daß sie mit dem Kopf 24 des Niets in Eingriff gelangt und diesen verriegelt, wie dies in den Fig. 5 und 6 zu sehen ist. Durch Vorsehen eines geschwächten abgewinkelten Bereichs, der eine dünnere Wandstärke als der Rest der ausgebauchten Schürze aufweist, ist es möglich, extra dicke Bereiche der Schürze am Grund derselben, d.h. dort wo die Schürze in den Körper übergeht, vorzusehen, wobei sich die Schürze zum verriegelnden Eingriff mit dem Nietkopf immer noch in einfacher Weise radial nach außen erweitern läßt. Dies gestattet die Verwendung von Anordnungen, die

aufgrund der vergrößerten Dicke des Stiftmaterials praktisch durch die gesamte Nietbohrung stark verbesserte Scherfestigkeiten besitzen.

Wegen der Gestalt des Verriegelungsstiftes 14 im Bereich der Schürze 42 sowie der Gestalt des erweiterten Bereichs 102, des Bruchhalses 96 und der Schürze 42 im Detail wird ausdrücklich auf Fig. 7 Bezug genommen.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß der in den Ansprüchen verwendete Ausdruck "Werkstück" sowohl ein einziges Werkstück als auch zwei oder mehr miteinander zu vernietende Werkstücke umfassen soll.

Claims

GEORGE SIEBOL 23406 - 112th Avenue, S.E., Kent, Washington 98021, USA. Priorität: 30. Mai 1984 - USA - No. 615,222 Blindnietanordnung mit selbstjustierendem Verriegelungsstift Patentansprüche

1. Nietanordnung zur Befestigung durch eine öffnung in einem Werkstück von der Frontseite desselben her, wobei zur Blindseite des Werkstücks keine Zugangsmöglichkeit erforderlich ist,
gekennzeichnet durch

einen länglichen Niet (12) mit einem Kopf (24), der größer ist als die Öffnung (20, 22) in dem Werkstück (16, 18), sowie mit einem Schaft (26), der axial durch die öffnung (20, 22) hindurch einführbar ist, so daß dann, wenn sich der Kopf (24) an der frontseitigen Fläche (70) des Werkstücks (16, 18) in Anlage befindet, das Blindende des Schafts (26) über die blindseitige Fläche (72) des Werkstücks (16, 18) hinaus durch die öffnung (20, 22) hindurchragt, wobei der Kopf (24) und der Schaft (26) eine sich durch diese Elemente axial hindurcherstreckende gemeinsame Bohrung (38) aufweisen.

und durch einen länglichen, einstückig ausgebildeten Verriegelungsstift (14) mit einem länglichen Ziehabschnitt (30) an seinem einen Ende und einem im wesentlichen zylindrischen Körper (40) an seinem anderen Ende sowie mit einem dazwischen befindlichen länglichen Hals (36), wobei ein geschwächter Bereich (96) an der Übergangsstelle des Halses (36) in dem Körper (40) vorgesehen ist, so daß der Hals (36) an der genannten Übergangsstelle von dem Körper (40) abtrennbar ist, ^{wenn der} Verriegelungsstift (14) einer exzessiven axialen Zugbelastung ausgesetzt wird,
wobei der Körper (40) eine Mehrzahl von einstückig mit diesem ausgebildeten Verriegelungsringen (80a, 80b, 80c), die sich um den Außenumfang des Körpers (40) und quer zur Längsachse desselben erstrecken, sowie eine hohl ausgebauchte Schürze (42) aufweist, die einen Basisbereich, der in der Nähe der Übergangsstelle des Halses (36) in den Körper (40) mit dem Körper (40) verbunden ist, sowie einen offenen Endbereich (44) besitzt, der einen in der Nähe der Übergangsstelle des Halses (36) in den Körper (40) befindlichen Bereich des Halses (36) umgibt, wobei die Schürze (42) zur Schaffung eines ringförmigen Raums zwischen der Schürze (42) und dem geschwächten Bereich (96) von dem geschwächten Bereich (96) beabstandet ist,
und wobei der Ziehabschnitt (30) und der Hals (36) derart bemessen sind, daß sie durch die Bohrung (38) in den Niet (12) hindurchpassen, wobei der Ziehabschnitt (30) aus der durch den Nietkopf (24) hindurchgehenden Bohrung (38) herausragt, wenn der Körper (40) des Verriegelungsstifts (14) aus der Bohrungsöffnung an dem Blindende des Schafts (26) herausragt.

2. Nietanordnung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die ausgebauchte Schürze (42) zwischen dem mit dem Körper (40) verbundenen Basisbereich und dem dem Basisbereich gegenüberlie-

gend angeordneten offenen Endbereich (44) einen Bereich (46) mit vergrößertem Durchmesser aufweist, daß die Wandung der Schürze (4 2) im Querschnitt abgewinkelt ausgebildet ist und daß die Durchmesser des Basisbereichs und des offenen Endbereichs (44) kleiner sind als der Durchmesser des Bereichs (46) mit vergrößertem Durchmesser.

3. Nietanordnung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich mit vergrößertem Durchmesser eine ringförmige Erhebung (46) bildet und daß die Erhebung (46) und der röhrenförmige Schaft (26) derart ausreichend verformbar sind, daß dann, wenn der Verriegelungsstift (14) in den Schaft (26) hineingezogen wird, indem an dem Ziehabschnitt (30) des Verriegelungsstifts (14) von einer axial vor der Vorderseite (70) des Werkstücks (16, 18) befindlichen Stelle her angezogen wird, das Blindende des Schafts (26) auf eine größere Größe als die Öffnung (20, 22) in dem Werkstück (16, 18) fortschreitend radial nach außen gedrückt und erweitert wird, so daß das Werkstück (16, 18) zwischen dem Nietkopf (24) und der ausgebauchten Schürze (42) eingeklemmt ist, während die Erhebung (46) an dem Verriegelungsstift (14) fortschreitend zusammengedrückt und auf eine Größe gezogen wird, die ausreichend klein ist, damit die Erhebung (46) in den Schaft (26) paßt.

4. Nietanordnung nach Anspruch 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Bereichs (46) mit vergrößertem Durchmesser geringer ist als die Wandstärke des Basisbereichs und des offenen Endbereichs (44) der ausgebauchten Schürze (42).

5. Nietanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß der frontseiti-

ge Bereich des Nietkopfs (24) mit einer sich um die Bohrung (38) herumerstreckenden Senkung (86) versehen ist, daß die Senkung (86) ein zur Aufnahme des Materialvolumens der ausgebauchten Schürze (42) ausreichendes Volumen hat, die sich von dem Durchmesser der Bohrung (38) radial nach außen erstreckt, wenn die Schürze (42) derart ausreichend radial nach außen erweitert und axial zusammengedrückt ist, daß sie einen umlaufenden Rand um die Verbindungsstelle des Halses (36) und des Körpers (40) des Verriegelungsstifts (14) bildet, und daß der an den geschwächten Bereich (96) angrenzende Bereich des Halses (36) des Verriegelungsstifts (14) einen größeren Durchmesser als der Rest des Halses (36) aufweist.

6. Nietanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß die mehreren Verriegelungsringe (80a, 80b, 80c) zwischen der Übergangsstelle in den Hals (36) und dem entgegengesetzten Blindende an dem Körper (40) entlang voneinander beabstandet angeordnet sind, daß eine Mehrzahl von umlaufenden Rillen (82) um den Körper (40) herum vorgesehen ist, wobei jeweils eine Rille (82) an die Blindseite jedes Verriegelungsrings (80a, 80b, 80c) angrenzt, und daß die Verrieglungsringe (80a, 80b, 80c) jeweils einen Außendurchmesser aufweisen, der größer ist als der Durchmesser der Bohrung (38) des Schafts (26).

7. Nietanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser jedes Verriegelungsrings (80a, 80b, 80c) kleiner ist als der ursprüngliche Außendurchmesser der ringförmigen Erhebung (46) der ausgebauchten Schürze (42), bevor diese zusammengedrückt und verformt wird.

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8. Nietanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verriegelungsring (80a, 80b, 80c) derart ausreichend verformbar ist, daß dann, wenn der Verrieglungsstift (14) in den Schaft (26) hineingezogen wird, wenigstens ein Verriegelungsring (80a) nach und nach in diesen hineingezogen und auf eine derartige Größe zusammengedrückt wird, daß er in den Schaft (26) paßt, wobei das verdrängte Material des Verriegelungsrings in die an ihn angrenzende Rille (82) gedrückt wird.

9. Nietanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Rille (85) angrenzend an die Frontseite wenigstens eines Verriegelungsrings (80a, 80b, 80c) vorgesehen ist, und daß wenigstens einer der Verriegelungsringe (80a,80b, 80c) eine frontseitige Fläche (83) aufweist, die von dem Körper (40) des Verriegelungsstifts (14) weg in Richtung nach hinten in einem Winkel zwischen ca. 15° und ca. 45° zur Horizontalen geneigt ist.

10. Nietanordnung zur Befestigung durch eine öffnung in einem Werkstück von der Frontseite desselben her, wobei zur Blindseite des Werkstücks keine Zugangsmöglichkeit erforderlich ist,
gekennzeichnet durch

einen länglichen Niet (12) mit einem Kopf (24), der größer ist als die Öffnung (20, 22) in dem Werkstück (16, 18), sowie mit einem Schaft (26), der axial durch die öffnung (20, 22) hindurch einführbar ist, so daß dann, wenn sich der Kopf (24) an der frontseitigen Fläche (70) des Werkstücks (16, 18) in Anlage befindet, das Blindende des Schafts (26) über die blindseitige Fläche (72) des

Werkstücks (16, 18) hinaus durch die öffnung (20, 22) hindurchragt, wobei der Kopf (24) und der Schaft (26) eine sich durch diese Elemente axial hindurcherstreckende gemeinsame Bohrung (38) aufweisen,

und durch einen länglichen, einstückig ausgebildeten Verriegelungsstift (14) mit einem länglichen Ziehabschnitt (30) an seinem einen Ende und einem im wesentlichen zylindrischen Körper (40) an seinem anderen Ende sowie mit einem dazwischen befindlichen länglichen Hals (36), wobei ein geschwächter Bereich (96) an der Übergangsstelle des Halses (36) in den Körper (40) vorgesehen ist, so daß der Hals (36) an der genannten Übergangsstelle von dem Körper (40) abtrennbar ist, wenn der Verriegelungsstift (14) einer exzessiven axialen Zugbelastung ausgesetzt wird, wobei der Körper (40) eine Mehrzahl von einstückig mit diesem ausgebildeten Verriegelungsringen (80a, 80b, 80c), die sich um den Außenumfang des Körpers (40) und quer zur Längsachse desselben erstrecken, sowie eine hohl ausgebauchte Schürze (42) aufweist, die an ihrer Basis in der Nähe der Übergangsstelle des Körpers (40) in den Hals (36) mit dem Körper (40) verbunden ist und einen in der Nähe der Übergangsstelle des Halses (36) in den Körper (40) befindlichen Bereich des Halses (36) umgibt, wobei die Schürze (42) zur Schaffung eines ringförmigen Raums zwischen der Schürze (42) und dem Hals (36) von dem Hals (36) beabstandet ist,

wobei der Ziehabschnitt (30) und der Hals (36) derart bemessen sind, daß sie durch die Bohrung (38) in dem Niet hindurchpassen, wobei der Ziehabschnitt (30) aus der durch den Nietkopf (24) hindurchgehenden Bohrung (38) herausragt, wenn der Körper (40) des Verriegelungsstifts (14) aus der Bohrungsöffnung an dem Blindende des Schafts (26) herausragt,

und wobei die mehreren Verriegelungsringe (80a, 80b, 80c) zwischen der Übergangsstelle in den Hals (36) und dem

Blindende des Körpers (40) yoneinander beabstandet angeordnet sind und eine Mehrzahl von umlaufenden Rillen (82) um den Körper (40) herum vorgesehen ist, wobei jeweils eine Rille (82) an die Blindseite jedes Verriegelungsrings (80a, 80b, 80c) angrenzt und jeder der Verriegelungsringe (80a, 80b, 80c) einen Außendurchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser der Bohrung (38) in dem Schaft (26), und wobei wenigstens einer der Verriegelungsringe (80a, 80b, 80c) eine frontseitige Fläche (83) aufweist, die von dem Körper (40) des Verriegelungsstifts (14) weg in Richtung nach hinten in einem Winkel zwischen ca. 15° und ca. 45° zur Horizontalen geneigt ist.

11. Nietanordnung nach Anspruch 10,

dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser eines jeden Verriegelungsrings (80a, 80b, 80c) kleiner ist als der Außendurchmesser des breitesten Bereichs (46) der ausgebauchten Schürze (42).

12. Nietanordnung nach Anspruch 10.oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verriegelungsring (80a, 80b, 80c) derart ausreichend verformbar ist, daß dann, wenn der Verriegelungsstift (14) in den Schaft (26) hineingezogen wird, indem an dem Ziehabschnitt (30) des Verriegelungsstifts (14) von einer axial vor der Vorderseite (70) des Werkstücks (16, 18) befindlichen Stelle her angezogen wird, wenigstens ein Verriegelungsring (80a) nach und nach in den Schaft (26) hineingezogen und auf eine derartige Größe zusammengedrückt wird, daß er in den Schaft (26) paßt, wobei das verdrängte Material des Verriegelungsrings in die an ihn angrenzende Rille (82) gedrückt wird.

13. Nietanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12,

dadurch g ekennzeichne t, daß wenigstens einer der Verriegelungsringe (80a, 80b, 80c) eine hintere Fläche (87) aufweist, die von dem Körper (40) des Verriegelungsstifts (14) weg in Richtung nach vorne in einem Winkel von bis zu ca. 15° zur Horizontalen geneigt ist.

14. Nietanordnung nach Anspruch 13,

dadurch g ekennzeichne t, daß die hintere Fläche (87) in einem Winkel zwischen ca. 2° und ca. 8° zu der Horizontalen in Richtung nach vorne geneigt ist.