DE4124332C2 - Selbstbohrhohlniet - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Selbstbohrhohlniet, beste­ hend aus einer Niethülse, die an einem ersten Ende einen Setzkopf aufweist und an einem zweiten Ende als Schließkopf ausbildbar ist, mit einem die Niethülse axial durchsetzenden Bohrerschaft, der an einem Ende einen Bohrkopf aufweist.

Ein derartiger Selbstbohrhohlniet ist durch die DE-OS 25 54 577 bekanntgeworden.

Mit derartigen Nieten werden Bauteile aus gleichen oder ver­ schiedenen Werkstoffen unlösbar miteinander verbunden. Niete haben dabei gegenüber anderen Verbindungsmitteln den Vor­ teil, daß sich zu verbindende Bauteile nicht verziehen und keine Gefügeumwandlungen wie beim Schweißen entstehen kön­ nen. Bauteile aus nicht gleichartigen Werkstoffen lassen sich problemlos dauerhaft und sicher miteinander verbinden. Es lassen sich mittels moderner Nietsysteme kostengünstige Verbindungen für höchste Ansprüche herstellen.

Der bekannte Selbstbohrhohl- und Blindniet weist einen Schließkopf auf, der so stark geweitet ist, daß der gesamte Bohrkopf von der Niethülse umschlossen gehalten wird. Dabei besteht die Gefahr, daß die Niethülse platzt und sich in der Niethülse Risse ausbilden. Die Nietverbindung kann dadurch geschwächt sein. Weiterhin muß die Niethülse über die Wand­ stärken der zu verbindenen Materialien hinaus sehr lang sein, damit in der Niethülse der ganz Bohrkopf aufgenommen werden kann. Sind Risse im Material des Schließkopfes und/ oder der Niethülse ausgebildet, so ist die Verbindung un­ dicht.

Aus der DE 40 01 723 A1 ist ein Bohrkopf bekannt, an dem in Längsrichtung des Bohrkopfes verlaufende Riffelungen ausge­ bildet sind. Die Riffelungen erfüllen die Funktion, die Niethülse beim Zurückziehen des Bohrerschaftes in Verbindung mit dem konischen Ende zu weiten. Durch das Zusammenspiel von Riffelungen, konischem Ende und Niethülse kann eine Rißbildung in der Niethülse vermieden werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Niet der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß er ein dichtes und sicheres Verbindungsmittel darstellt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bereich des Bohrkopfes eine ringförmige Haltenut ausgebildet ist, die in einer quer zur Längsrichtung des Bohrerschaftes ausgerichteten Ebene angeordnet ist.

Der erfindungsgemäße Selbstbohrhohlniet hat damit den wesent­ lichen Vorteil, daß einerseits beim Setzvorgang das sich ver­ formende Material der Niethülse formschlüssig gezielt in die Haltenut einfließen kann und, daß damit der Bohrkopf an einem Ende sicher unverlierbar gehalten ist. Bei Blindnieten hat dies den weiteren Vorteil, daß der Bohrkopf nach dem Setzvorgang nicht in einen unzugänglichen Hohlraum fallen kann. Andererseits wird durch diese Art der Verbindung zwischen Bohrkopf und Niet­ hülse der Hohlraum des erfindungsgemäßen Niets sicher abge­ dichtet.

Wird im Bereich der Haltenut ein Dichtfilm aufgetragen, so wird die Dichtwirkung noch verbessert. Wird zudem am Bohrer­ schaft ein dichtender Abschnitt vorgesehen, der nach dem Setz­ vorgang formschlüssig im Hohlraum der Niethülse an deren Innen­ umfang anliegt, so wird die Dichtwirkung noch weiter verbessert.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der dichtende Abschnitt als Ringnut ausgebildet sein, der einen O-Ring auf­ nimmt. Dies hat den Vorteil, daß handelsübliche O-Ringe als Dichtmittel am Bohrschaft des erfindungsgemäßen Selbstbohrhohl­ niets eingesetzt werden können.

In bekannter Weise ist am Bohrerschaft eine Profilierung vor­ gesehen, die als Soll-Bruchstelle dient und an der der Bohrer­ schaft beim Setzvorgang abgerissen wird. Die als Profilierung ausgeführte Soll-Bruchstelle ist vom Bohrkopf aus gesehen hinter dem dichtenden Abschnitt am Bohrerschaft ausgebildet. Dies deshalb, weil nach abgerissenem Bohrerschaft der Bohrkopf und derjenige Abschnitt des Bohrerschaftes mit dem dichtenden Abschnitt im Hohlraum der Niethülse verbleiben.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Bohrerschaft unverlierbar in der Niethülse gehalten. Dies hat den Vorteil, daß nicht unmittelbar vor dem Setzvorgang der Hohlniet und der Bohrerschaft zusammengesteckt werden müssen. Ist der Bohrer­ schaft unverlierbar in der Niethülse gehalten, so ist die Hand­ habung des erfindungsgemäßen Niets wesentlich vereinfacht.

Weitet sich in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Bohrkopf zur Bohrspitze hin konisch unter einem kleinen Winkel, so ist gewährleistet, daß beim Setzvorgang die Niethülse nicht aufreißt und der Schließkopf kann dennoch den Bohrkopf über die Haltenut sicher unverlierbar halten.

Je nach Auswahl des Bohrkopfes, meist ein zweischneidiges Werk­ zeug, lassen sich auf die Niethülse abgestimmte Nietlöcher herstellen, so daß ein gutes Nachfließen des Niethülsenwerk­ stoffes in der Bohrung beim Schließvorgang gewährleistet ist.

Der Bohrkopf ist am Bohrerschaft ausgeformt und der Bohrerschaft selbst ist in der Niethülse geführt. Der Hohlniet wird auf den Bohrer aufgezogen. Dabei hat der Bohrkopf bzw. das durch ihn gebohrte Nietloch mindestens den Durchmesser, den auch die Niethülse aufweist, d. h., beim Bohrvorgang kann der Niet, ohne Gegenkräfte überwinden zu müssen, in das Nietloch eingeschoben werden.

Die Bohrkopfspitze kann gehärtet sein und der Setzkopf kann an einer einem ersten Bauteil zugewandten Fläche ebenfalls Dicht­ mittel, wie beispielsweise einen Dichtring bzw. einen Dichtfilm aufweisen.

Mit dem konisch ausgebildeten Bohrkopf ist es möglich, den Selbstbohrniet in einem Arbeitsvorgang nicht nur zu setzen, sondern auch dauerhaft und sicher zu spreizen. Der erfindungs­ gemäße Hohlniet wird aufgrund einer gegenüber der Niethülse vollzogenen Relativbewegung des Bohrerschaftes im Schließkopf­ bereich so stark gespreizt, daß die Niethülse nicht nur das Nietloch über die gesamte Länge formschlüssig ausfüllt, sondern die Niethülse ist auch am Ende mit dem Schließkopf so geweitet, daß der Bohrkopfabschnitt mit dem konisch verlaufenden Quer­ schnitt das Nietloch dauerhaft verschließt.

Der erfindungsgemäße Selbstbohrhohlniet entspricht damit allen erweiterten Anforderungen, die im Stahlhochbau, Kranbau und Brückenbau bei Trägeranschlüssen, Stützen, Knotenpunkten in Stahlfachwerken von Dachbindern und Krantragwerken bei Voll­ wandträgern, im Behälterbau und bei Haftverbindungen im Karos­ serie-, Wagen- und Flugzeugbau gestellt werden. Der Selbst­ bohrhohlniet läßt sich nicht nur leicht handhaben, er kann schnell und sicher verarbeitet werden und kann mit allen be­ kannten Setzkopfformen versehen sein. Mit dem Selbstbohrhohlniet läßt sich eine flüssigkeitsdichte Nietverbindung schaffen.

Wesentlicher Bestandteil der Erfindung ist, daß am Bohrkopf sowohl vor wie auch hinter der Haltenut stetig weitende Ab­ schnitte ausgebildet sind. Damit ist es möglich, daß der Ab­ schnitt vor der Haltenut, der zur Niethülse hin gerichtet ist, die Funktion eines Dehnkopfes übernehmen kann. Die Haltenut selbst kann aus Längsrippen und/oder schraubenförmigen Rippen und/oder einer kreisförmigen Nut gebildet sein. Dabei ist es wesentlich, daß das geweitete Nietschaftmaterial form- und kraftschlüssig in die Ausnehmungen der Haltenut einfließt bzw. Vorsprünge im Bereich der Haltenut fest ummantelt. Der Bohrer­ schaft selbst ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung gehärtet und weist über einen axial gerichteten Abschnitt eine konische, verjüngte und/oder im Durchmesser reduzierte Ausbil­ dung auf, damit ein nicht weiter beschriebenes Setzgerät kraft- und formschlüssig am Bohrerschaft angesetzt werden kann, um schnell und sicher den erfindungsgemäßen Selbstbohrniet zu setzen. Zum freien dem Bohrkopf entgegengesetzten Ende des Bohrerschaftes hin weitet sich der Schaft.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung der beige­ fügten Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als ab­ schließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Selbstbohrhohlniet mit einer Haltenut zwischen einem ersten und einem zweiten Bauteil;

Fig. 2 einen gesetzten und verschlossenen Selbstbohrhohlniet nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Niethülsenabschnitt eines Selbstbohrhohlniets im Querschnitt mit einem Bohrerschaft, der einen als O-Ring ausgebildeten dichtenden Abschnitt aufweist und einem Bohrkopf, an dem eine Haltenut ausgebildet ist.

Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand stark schematisiert und sind nicht maßstäblich zu verstehen. Die Gegenstände der einzelnen Figuren sind teilweise stark vergrößert dargestellt, damit ihr Aufbau besser gezeigt werden kann. Die Schneidflächen des Bohrkopfes sind stark ver­ einfacht dargestellt.

Fig. 1 zeigt einen Selbstbohrhohlniet 10, der im Querschnitt dargestellt ist und einen Bohrer 11 geführt hält. Eine Niethülse 12 weist ein Schaftende 13 auf, das zu einem Bohrkopf 14 hin gerichtet ist. Das Schaftende 13 kann den Bohrkopf 14 im von der Bohrspitze abgewandten Bereich formschlüssig und unverlier­ bar umgreifen. Mit dem Bohrkopf 14 wird ein Nietloch 15 in ein erstes Bauteil 16 und ein zweites Bauteil 17 gebohrt, die un­ lösbar miteinander verbunden werden sollen. Der Bohrkopf 14 weist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 einen Durchmesser auf, der größer als der Außendurchmesser der Niethülse 12 ist. Beim Schließen des gesetzten Selbstbohrhohlniets 10 wird die Niet­ hülse 12 in Richtung der wirkenden Schließkraft plastisch ver­ formt und der Niethülsenwerkstoff kann in den Freiraum zwischen Niethülsen-Außendurchmesser und Nietloch-Durchmesser fließen. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weist der Bohrer 11 einen Bohrerschaft 18 auf, der im Übergangsbereich zum Bohrkopf 14 mit einer Soll-Bruchstelle 19 versehen ist. Werden nun am Setz­ kopf 20 nicht dargestellte Hilfswerkzeuge derart angesetzt, daß zum einen der Setzkopf 20 in Richtung erstes Bauteil 16 gedrückt und der Bohrerschaft 18 in Pfeilrichtung 20' gezogen wird, wobei in Pfeilrichtung 20' die Schließkraft wirkt, so kann der Bohrkopf 14 in die Niethülse 12 hineingezogen werden. Eine am Bohrkopf 14 ausgebildete ringförmige Haltenut 21 greift dann in das Schaftende 13 ein und Material der Niethülse 12 fließt in den Freiraum der Haltenut 21. Über eine konisch ausge­ bildete Fläche 21' wird das Schaftende 13 vorsichtig und gleichmäßig geweitet, so daß das Material des Schaftendes 13 ohne Rißbildung in den Freiraum der Haltenut 21 einfließen kann. Die konisch ausgebildete Fläche 21' und die Oberfläche der Haltenut 22 ist mit einem in der Figur gezackt gezeichneten Dichtungsfilm 21'' beschichtet. Ebenfalls ist an der Fläche des Setzkopfes 20, die zum ersten Bauteil 16 weist, eine Dich­ tung 22 angebracht.

In der Fig. 1 ist noch ein Abschnitt 26 des Bohrerschaftes 18 gezeigt, der mit einer beispielhaft zu verstehenden Verjüngung 27 versehen ist. In die Verjüngung 27 können Greifklauen eines Setzgerätes eingreifen, damit eine definierte Krafkomponente in Pfeilrichtung 20' erzielbar ist.

Fig. 2 zeigt den Selbstbohrhohlniet 10 in gesetztem und abge­ schlossenem Zustand, nachdem der Bohrerschaft 18, wie in der Fig. 1 dargestellt, in Pfeilrichtung 20' so stark bewegt wurde, daß der Bohrerschaft 18 an der Soll-Bruchstelle 19 abgerissen ist. Das dem Setzkopf 20 abgewandte Ende der Niethülse 12 hat sich als Wulst 23 ausgebildet und bildet den Schließkopf. Der Schließkopf übergreift das zweite Bauteil 17 und greift form­ schlüssig in die Haltenut 21 ein. Im Hohlraum des Selbstbohr­ hohlniets 10 bleibt der Bohrkopf 14 zurück, der den Wulst 23 stabilisiert. Das erste Bauteil 16 ist damit unlösbar mit dem zweiten Bauteil 17 verbunden. In der Haltenut 21 ist der Dich­ tungsfilm 21'' derart aufgebracht, daß er als zusätzliches abdichtendes Mittel wirkt und daß das Niethülsenmaterial dich­ tend in der Haltenut 21 zur Anlage kommt. Das Schaftende 13 wurde über die konisch verlaufende Fläche 21' aufgeweitet.

Fig. 3 zeigt einen Niethülsenabschnitt 30 im Querschnitt, bei­ spielsweise den Niethülsenabschnitt 30 eines Selbstbohrhohl­ niets. Im Niethülsenabschnitt 30 ist ein Bohrerschaft 31 ge­ halten, an den sich ein Bohrkopf 32 anschließt. Der Bohrkopf 32 ist außerhalb eines zweiten Endes 33 des Niethülsenabschnitts 30 angeordnet. Nach außen vom zweiten Ende 33 wegweisend schließt sich an den Bohrerschaft 31 eine konische Erweiterung 34 an. In entgegengesetzter Richtung ist am Bohrerschaft 31 ein wulstförmiger Abschnitt 35 ausgebildet. Innerhalb des wulst­ förmigen Abschnitts 35 ist eine ringförmige Nut 36 ausgebildet, die als Ringnut ausgeführt ist und einen O-Ring 37 aus einem gummielastischen Material lagefixiert aufnimmt. Eine weitere Profilierung 38 ist am Bohrerschaft 31 ausgebildet. Die Pro­ filierung 38 ist als Soll-Bruchstelle dimensioniert.

Am Bohrkopf 32 selbst ist eine Haltenut 39 vorgesehen, die, sofern der Bohrerschaft in Pfeilrichtung 40 zurückgezogen wird, mit dem zweiten Ende 33 des Niethülsenabschnitts 30 zusammen­ wirkt. Das zweite Ende 33 fließt unter plastischer Verformung in die Haltenut 39 und die beiden Teile bilden eine unlösbare Verbindung. Über den O-Ring 37 wird der Hohlraum des Niethülsen­ abschnitts 30 abgedichtet.

Die in der Fig. 3 gezeigten konischen Erweiterungen am Bohr­ kopf 32 können vor und hinter der Haltenut 39 unterschiedliche Winkel für das Maß der Erweiterung aufweisen. Der Bohrerschaft 31 kann, und dies ist in der Figur nicht gezeigt, an dem dem Bohrkopf 32 entgegengesetzten Ende Ausgestaltungen aufweisen, die es erlauben, daß eine nicht beschriebene Setzvorrichtung am Bohrerschaft 31 kraft- und formschlüssig angreifen kann. Der Bohrerschaft 31 ist aus einem gehärteten Material herge­ stellt. Der Bohrerschaft 31 und der Bohrkopf 32 ist aus einem einstückigen Material (mono-metal) hergestellt.

Ein Selbstbohrhohlniet 10 weist einen in einer Niethülse 12 geführten Bohrer 11 auf, der am Bohrkopf 14 eine Haltenut 21 aufweist. Der Bohrkopf 14 verjüngt sich zur Niethülse 12 hin stetig und ist konisch ausgebildet. Wird der Bohrkopf 14 in Pfeilrichtung 20' gezogen, so fliegt das Material der Niethülse 12 in die Haltenut 21 und die Haltenut 21 hält den Bohrkopf 14 unverlierbar fest. Weitere Abschnitte können am Bohrerschaft 18 vorgesehen sein, die im gesetzten Zustand den Selbstbohrhohl­ niet 10 des Hohlraumes der Niethülse 12 abdichten.

Claims (9)

1. Selbstbohrhohlniet, bestehend aus einer Niethülse (12), die an einem ersten Ende einen Setzkopf (20) aufweist und an einem zweiten Ende als Schließkopf (13) ausbild­ bar ist, mit einem die Niethülse (12) axial durchset­ zenden Bohrerschaft (18), der an einem Ende einen Bohr­ kopf (14) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Bohrkopfes (14) eine ringförmige Haltenut (21; 39) ausgebildet ist, die in einer quer zur Längsrichtung des Bohrerschaftes (18) ausgerichte­ ten Ebene angeordnet ist.

2. Selbstbohrhohlniet nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich der Bohrkopf (14; 32) von der Niet­ hülse (12) beziehungsweise von dem Niethülsenabschnitt (30) wegweisend stetig weitet.

3. Selbstbohrhohlniet nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am Bohrkopf (14; 32) vor und nach der Haltenut (21; 39) stetig weitende Abschnitte ausgebil­ det sind.

4. Selbstbohrhohlniet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrerschaft (18; 31) gehärtet ist und am vom Bohrkopf (14; 32) wegweisenden freien Ende konisch, verjüngt oder in den Abmessungen reduziert ausgebildet ist, wobei sich der konisch ver­ jüngte oder in den Abmessungen reduzierte Abschnitt zum freien Ende hin wieder weitet.

5. Selbstbohrhohlniet nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltenut (21; 39) Dichtmittel aufweist.

6. Selbstbohrhohlniet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Haltenut (21; 39) am Bohrerschaft (18; 31) ein dichtender Abschnitt (21''; 35, 36) ausgebildet ist.

7. Selbstbohrhohlniet nach Anspruch 6, dadurch gekennzei­ chet, daß der dichtende Abschnitt (35, 36) als Ringnut ausgebildet ist, die einen O-Ring (36) aufnimmt.

8. Selbstbohrhohlniet nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichent, daß der Bohrerschaft (18; 31) eine als Sollbruchstelle ausgebildete Profilierung (19; 38) aufweist.

9. Selbstbohrhohlniet nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrerschaft (18; 38) unverlierbar in der Niethülse (12) gehalten ist.