DE4433095C2

DE4433095C2 - Befestigungsmittel und Verfahren zum Verbinden von zwei Komponenten

Info

Publication number: DE4433095C2
Application number: DE4433095A
Authority: DE
Inventors: Robert J Diepeveen
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2014-09-17
Also published as: DE4433095A1; US5397205A

Description

Die Erfindung betrifft Befestigungsmittel zum Verbinden von zwei Komponenten, von denen mindestens eine bevorzugt aus Alu minium hergestellt ist sowie Verfahren zum Verbinden von zwei Komponenten.

Sie bezieht sich also auf Befestigungsmittel im allgemeinen und insbesondere auf nietenartige Befestigungsmittel zur Verbindung von zwei Teilen, insbesondere von Aluminiumteilen.

Beim Verbinden eines Paares von Aluminiumteilen ist es im Stand der Technik wohlbekannt, einen mit Gewinde versehenen Einsatz aus härterem Material in einem der Teile vor zusehen, um ein mit Gewinde versehenes stiftartiges Befestigungsmittel, das durch das andere Teil verläuft, in Schraub-Verbindung mit dem Einsatz vorzusehen, um die beiden Teile klammerartig aneinander zu befestigen. Es ist auch bekannt, derartige Teile durch me chanische Deformations-Niete zu verbinden, die allgemein als Kopfnieten bezeichnet werden. Sie weisen einen Niet mit einer Hülse und einem Dorn auf, der die Hülse in Preßsitz-Eingriff mit einem oder beiden der zu verbindenden Teile deformiert.

Das erstere Verfahren zum Verbinden von Teilen unter Verwendung von mit Gewinde versehenen Einsätzen und Befestigungsmitteln ist relativ aufwendig und benötigt Maschinen und Werkzeuge, um das In-Eingriff-Kommen des mit Gewinde versehenen Befestigungsmittels zu handhaben, das selbst relativ komplex und teuer ist.

Letzteres Verfahren, das eine Nietverbindung verwendet, ist sowohl hinsichtlich der Auslegung für das befestigende Befe stigungsteil als auch der Art der eingesetzten Maschinen und Werkzeuge, die benötigt werden, um das Eingreifen des Niets mit den zu verbindenden Komponenten zu bewirken, einfacher und preiswerter. Nachteilig ist aber, daß die durch letzteres Verfahren erzeugte Verbindung nicht leicht wieder gelöst werden kann, ohne daß das Befestigungsteil zerstört wird und ohne die Gefahr, die miteinander verbundenen Komponenten zu beschädigen. Während das erstere Verfahren leicht einen derartigen Auseinanderbau ermöglicht, sprechen die übrigen Nachteile gegen seinen Einsatz.

Verfahren unter Verwendung von Nietverbindungen wurden ferner auf verschiedene Weise und in verschiedenen Richtungen weiterentwickelt.

So wird auch die deutsche Auslegeschrift 1 286 812 eine Möglichkeit aufgezeigt, mittels der sich auch weiche oder spröde Materialien ohne Beschädigung oder Zerstörung dieser Materialien über eine Nietverbindung verbinden lassen. Hierbei greift die Auslegeschrift 1 286 812 insbesondere auf eine Hülse zurück, die in radialer Richtung zwischen dem Nietschaft und der Mantelfläche der Bohrung angeordnet ist und über eine Länge verfügt, die größer als der Abstand der außen liegenden Bohrungsenden der zuverbindenden Teile ist.

Eine weitere Weiterentwicklung von Nietverbindungen zeigt das deutsche GM 37 08 071. Hier wird sogar ein Gewinde eingesetzt. Dieses hat allerdings nur die Aufgabe, die Auflageoberfläche zu vergrößern und kaltverschweißt vorzugsweise mit dem Hohlniet.

Weiterentwicklungen, die sowohl die Vorteile der Nietver bindungen wie auch die Vorteile der Schraubenverbindungen aufweisen, konnten allerdings noch nicht realisiert werden und wurden auch noch nicht offenbart.

Es ist daher erwünscht, ein Befestigungssystem zu schaffen, das die Nachteile der Schraub- und Nietbefestigungssysteme nach dem Stand der Technik vermeidet und das nicht aufwendig ist, trotzdem aber unter Vermeidung von Beschädigung oder Zerstörung der Befestigungsmittel auf einfache Weise wieder gelöst werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Befestigungsmittel zum Verbinden von zwei Komponenten, von denen mindestens eine ins besondere aus Aluminium hergestellt ist, gelöst, die aufweisen:
eine Mutter mit einer mit Gewinde versehenen Innenwand, die in der Öffnung aufgenommen ist; eine Hülse, die lösbar in der Mutter innerhalb deren Innenwand aufgenommen ist und eine mit der Innenwand der Mutter konzentrische Innenwand aufweist; und
einen länglichen Dorn, der innerhalb der zentralen Innenwand der Hülse angeordnet ist, der einen Kopfabschnitt mit größeren Außendurchmesser als dem der zentralen Innenwand der Hülse aufweist und dazu dient, die Hülse nach außen zu deformieren, um einen Paßsitz mit der mit Gewinde versehenen Mutter bei Anwendung einer vorherbestimmten Kraft axial zum Dorn zu bewirken.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf ein Verfahren zum Verbinden von zwei Komponenten, gekennzeichnet durch die Schritte:
Ausbildung eines Paares ausgerichteter Bohrungen zum Verbinden der Komponenten;
Einsatz einer Mutter in die Bohrungen;
Zusammensetzen eines Niets mit einer Hülse und einem Dorn;
Einsatz des Niets in die Mutter; und
Ausformen der Hülse in Paßsitz mit der Mutter.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteran sprüchen.

Es handelt sich also darum, daß ein Befestigungsmittel zum Ver binden von zwei Aluminiunkomponenten vorgeschlagen wird, das eine in einer Öffnung aufgenommene Mutter verwendet, die die beiden Komponenten spannt, sowie eine Niet-Hülsen-/Dornanord nung, die in die Mutter eingesetzt wird und in Paßsitz mit dem Gewinde der Mutter durch axiale Belastung des Dorns des Niets deformiert wird.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die Niet-Hülse ein auf ihrem äußeren Umfang ausgebildetes Gewinde auf, um den Schraub-Eingriff zwischen der Mutter und der Niet- Hülse zu vereinfachen.

Nachfolgend werden die Vorteile der Erfindung dem Fachmann auf dem Gebiet der Befestigungen anhand der nachfolgenden Beschrei bung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert, in der zeigt:

Fig. 1 eine Ansicht eines Querschnittes durch das erfindungs gemäße Befestigungsmittel im Einsatz bei der Verbindung von zwei Komponenten;

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung der Dorn- und Hülsenkompo nenten des Niets, getrennt von der Mutter; und

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer Hülse des Befesti gungsmittels gemäß der Erfindung in verformtem Zustand.

Wie in der Zeichnung, insbesondere in Fig. 1 derselben, darge stellt, ist ein Paar Komponenten 10, 12, die hier als Platten dargestellt sind, so angeordnet, daß die durch diese ausgebil deten Öffnungen 14, 16 ausgerichtet sind, um das erfindungsge mäße Befestigungsmittel, allgemein mit 18 bezeichnet, aufzuneh men. Das Befestigungsmittel 18 umfaßt einen relativ deformier baren Mutter-Einsatz 20 mit Innengewinde 22 und einer Außenwand 24, der in den Öffnungen 14, 16 aufgenommen ist. Innerhalb der Mutter 20 befindet sich eine Nietanordnung 26, die eine Hülse 28 und einen Dorn 30 umfaßt. Die Außenwand der Hülse 28 kann glatt, wie in Fig. 1 gezeigt, oder mit Gewinde versehen sein. An einem Ende des Dorns 30 umfaßt ein vergrößerter Kopfab schnitt 36 eine Schulterfläche 38, die gegen das Ende 40 der Hülse 28 anliegt. Für einige Anwendungen kann dieser vergrö ßerte Kopfabschnitt 36 weiter vergrößert werden, um in ähnli cher Weise mit dem Ende 42 der Mutter 20 in Eingriff zu kommen.

Die Nietanordnung 26 ist bevorzugt von dem Typ, der üblicher weise als Kopfniet bezeichnet wird und umfaßt einen ringför migen Flanschabschnitt 44 auf dem Hülsenabschnitt 28 zum Stoß gegen die Komponente 10 oder einen ähnlichen ringformigen Flansch 46, der auf der Mutter 20, wie in Fig. 1 gezeigt, vor gesehen sein kann.

Nach Einsatz der Mutter 20 in die Bohrungen 14, 16 wird die Nietanordnung 26 in die Mutter 20 eingesetzt und ein geeignetes Werkzeug verwendet, um den Stamm 48 (Fig. 2) des Dorns 30 zu ergreifen, während er gegen die Komponenten 10, 12 gedrückt wird. Während der Stamm 48 nach rechts, wie in Fig. 1 gezeigt, gezogen wird, spannt sich der vergrößerte Abschnitt 36 gegen die Hülse 28 und in bestimmten Anwendungsformen gegen die Hülse 28 und die Mutter 20, wobei beide säulenartig deformiert werden. Die Hülse 28 wird bevorzugt aus einem weichen Material hergestellt, so daß eine Deformation nach außen das In-Ein griffkommen mit den Innengewinden 22 der Mutter 20 bewirkt, um einen Schraubeingriff zwischen beiden zu bewirken, wie bei 23 in Fig. 1 angegeben. Falls die Mutter 20 ähnlich deformierbar ist, kann das In-Eingriffkommen des vergrößerten Kopfes 36 ge gen die Mutter 20 eine säulenartige Deformation bewirken, die die Mutter in Preßsitz mit einer oder beiden Bohrungen 14, 16 deformiert.

Wie am besten aus Fig. 3 ersichtlich, kann ein werkzeugaufneh mender Schlitz 50 auf dem Flansch 44 der Hülse 28 vorgesehen sein. Dies erleichtert das Drehen des Niets 26, so daß das Ent fernen des Niets 26 aus der Mutter 20 und nachfolgende Abnehmen der Platte 10 von der Platte 12 durchgeführt werden kann.

Bezugszeichenliste

10 Platte, Teil
12 Platte, Teil
14 Öffnung in 10
16 Öffnung in 12
18 Befestigungsmittel
20 deformierbare Mutter (Einsatz)
22 Innengewinde von 20
24 Hülse
26 Niet
28 Hülse
30 Dorn
32 Außenwand von 28
36 Kopf von 30
38 Schulter - Oberfläche
40 Ende von 28
42 Ende der Mutter 20
44 Flansch an 20
46 ringförmiger Flansch an 20
48 Stammteil
50 Schlitz.

Claims

1. Befestigungsmittel zum Verbinden von zwei Komponenten, von denen mindestens eine insbesondere aus Aluminium herge stellt ist, gekennzeichnet durch:

- eine Mutter (20) mit einer mit Gewinde versehenen Innenwand (22), die in der Öffnung (16) aufgenommen ist;
- eine Hülse (28), die lösbar in der Mutter (20) innerhalb deren Innenwand (22) aufgenommen ist und eine mit der Innenwand (22) der Mutter (20) konzentrische Innenwand aufweist; und
- einen länglichen Dorn (30), der innerhalb der zentralen Innenwand der Hülse (28) angeordnet ist, der einen Kopfabschnitt (36) mit größerem Außendurchmesser als dem der zentralen Innenwand der Hülse (28) aufweist und dazu dient, die Hülse (28) nach außen zu deformieren, um einen Paßsitz mit der mit Gewinde versehenen Mutter (20) bei Anwendung einer vorherbestimmten Kraft axial zum Dorn (30) zu bewirken.

2. Befestigungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (30) ferner dazu dient, die Mutter (20) in Paßsitz-Verbindung mit einer der Komponenten (10, 12) zu bringen.

3. Befestigungsmittel nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch einen Werkzeugaufnahmeabschnitt (50) auf der Hülse (28), der derart ausgeführt ist, daß er an ein Werkzeug zur Ausführung einer auf Trennung gerichteten rotativen Relativbewegung zwischen Mutter (20) und Hülse (28) angepaßt ist.

4. Befestigungsmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugaufnahmeabschnitt (50) auf der Hülse (28) ein Schlitz ist, der an einen Schraubenzieher als Werkzeug angepaßt ist.

5. Verfahren zum Verbinden von zwei Komponenten, gekennzeich net durch die Schritte:

- Ausbildung eines Paares ausgerichteter Bohrungen zum Verbinden der Komponenten;
- Einsatz einer Mutter in die Bohrungen;
- Zusammensetzen eines Niets mit einer Hülse und einem Dorn;
- Einsatz des Niets in die Mutter; und
- Ausformen der Hülse in Paßsitz mit der Mutter.

6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner gekennzeichnet durch Ausbildung eines Außengewindes auf der Hülse vor dem Einsatzschritt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, ferner gekennzeichnet durch den Schritt des Ausformens der Mutter derart, daß sie mit den Komponenten in Paßsitz-Eingriff innerhalb der Bohrung kommt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verformungsschritt axiales Aufbringen von Kraft auf den Dorn ist.