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Die
Erfindung betrifft Nietmuttern, insbesondere Blindnietmuttern und
im besonderen Blindnietmuttern mit einer Umfangsdichtung.
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Eine
Blindnietmutter umfasst einen länglichen
Körper
von einheitlicher Querschnittsform längs des Körpers sowie einen an einem
Ende des Körpers ausgebildeten
Flansch, der sich von dem Ende des Körpers senkrecht zur Längsachse
des Körpers
radial nach außen
erstreckt. Die Querschnittsform des Körpers senkrecht zur Längsachse
des Körpers
entspricht der eines Sechsecks. Eine Bohrung kreisförmigen Querschnitts
erstreckt sich durch den Flansch und durch den überwiegenden Teil der Länge des Körpers. Die
Bohrung besteht aus zwei Abschnitten, einem ersten Abschnitt, der
koaxial zur Längsachse des
Körpers
angeordnet ist und sich von dem Flansch ein Stück weit durch die Länge des
Körpers erstreckt,
und einem zweiten Abschnitt, der einen kleineren Durchmesser als
der erste Abschnitt aufweist, koaxial zu dem ersten Abschnitt angeordnet
ist und sich von dem Ende des ersten Abschnitts durch den überwiegenden
Teil des übrigen
Körpers
erstreckt. Das von dem Flansch abgewandte Ende der Bohrung ist dichtend
verschlossen und bildet somit die „Blind"-Nietmutter. Die Bohrung ist längs des zweiten
Abschnitts mit einem Gewinde versehen, so dass ein Dorn eines Setzwerkzeugs
für eine
Blindnietmutter zu seiner Befestigung in der Blindnietmutter in
den zweiten Abschnitt der Bohrung hineingeschraubt werden kann.
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Blindnietmuttern
können
dazu verwendet werden, mehrere Werkstücke miteinander zu befestigen.
Durch die aneinander zu befestigenden Werkstücke werden Löcher gebildet
oder gebohrt. Diese werden dann so ausgerichtet, dass der Körper der Nietmutter
die Löcher
sämtlicher
Werkstücke
durchdringen kann. Daraufhin wird der Dorn eines Setzwerkzeugs in
das in dem zweiten Bohrungsabschnitt ausgebildete Gewinde eingeschraubt,
und das Setzwerkzeug setzt dann die Blindnietmutter durch Ziehen
des Dorns, der wiederum das von dem Flansch abgewandte Endstück des Körpers in
Richtung auf den Flansch zieht, wodurch die Wände des Körpers der Blindnietmutter,
die der von dem Dornsetzwerkzeug abgewandten Seite des Werkstücks benachbart
sind, sich radial nach außen
wölben
und somit die Werkstücke
aneinander befestigen, indem diese zwischen der Unterseite des Flansches
auf der einen Seite und der radial erweiterten Auswölbung auf
der anderen Seite durch das Setzwerkzeug festgeklemmt werden. Der
Dorn wird danach aus der Bohrung herausgeschraubt und entfernt,
wobei die Nietmutter zur festen Verbindung der Werkstücke in den Werkstücken verbleibt.
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Blindnietmuttern
werden häufig
bei dünnen Blechen
verwendet, um eine Gewindehülse
zu erhalten, an der Gegenstände
befestigt werden können. Dies
kann zusätzlich
zu der Blindnietmutter erfolgen, die zur Befestigung von zweiten
und dritten dünnen Blechen
mit dem ersten Blech verwendet wird. Als Beispiel für eine derartige
Anwendung sei die Anbringung eines Dachträgers auf dem Dach eines Kraftfahrzeugs
erwähnt.
Für die
Herstellung eines Fahrzeugdachs werden mehrere Schichten dünnen Metallblechs
verwendet. An verschiedenen Stellen des Fahrzeugdachs wird eine
Anordnung von Blindnietmuttern eingebracht, die dann zur Befestigung
des Dachträgers
an dem Dach verwendet werden. Mittels eines Gewindeteils, das in
den Gewindeabschnitt der Bohrung der Nietmutter eingreift, wird
der Dachträger an
der Blindnietmutter befestigt, wobei die Nietmutter zu ihrer Befestigung
in das Fahrzeugdach gesetzt wird. Die Blindnietmutter dient außerdem dazu,
die das Dach bildenden Metallbleche miteinander zu verbinden.
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Für jede einzelne
in dem Fahrzeugdach eingebrachte Nietmutter muss in jedes einzelne
der das Fahrzeugdach bildenden Metallbleche ein entsprechendes Loch
vorgestanzt werden. Bei der Verwendung von vorgestanzten Löchern in
mehreren Schichten von Blechmaterial besteht jedoch das Problem,
dass aufgrund der begrenzten Ausrichtfähigkeit der verschiedenen Bleche
während
des Herstellungsprozesses eines Fahrzeugs die Positionen der Lochmitten
bei jedem Blech hinsichtlich ihrer Ausrichtung Schwankungen unterliegen.
Daher muss bei jedem Blech der Lochdurchmesser gegenüber dem Durchmesser
des Körpers
der Mutter überdimensioniert
ausgebildet sein, um die durch Lageabweichungen beim Ausrichten
der Bleche entstehenden Toleranzen auszugleichen. Dadurch, dass
die Löcher überdimensioniert
sind, können
sie den Körper
der Mutter dennoch aufnehmen. Der Einsatz solcher Muttern auf dem
Dach von Kraftfahrzeugen erfordert jedoch eine wasserundurchlässige Dichtung
zwischen der Unterseite des Flansches der Mutter und der Oberfläche des
Metallblechs, die der Unterseite des Flansches der Nietmutter unmittelbar
benachbart ist. Damit soll der Eintritt von Feuchtigkeit durch die in
den Metallblechen ausgebildeten Löcher in das Kraftfahrzeug verhindert
werden, wodurch das Fahrzeugdach beschädigt werden könnte. Zur
Behebung dieses Problems wird der Flansch der Blindnietmutter üblicherweise
mit einem großen
Durchmesser versehen um sicherzustellen, dass der Flansch die überdimensionierten
Löcher
vollständig überdeckt.
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Infolge
des Materials, aus dem Flansche von Nietmuttern hergestellt sind,
bilden diese selbst keine wasserundurchlässige Dichtung zwischen der
Unterseite des Flansches und der dem Flansch unmittelbar benachbarten
Oberfläche
des Metallblechs, so dass ein Mittel in Form einer Dichtung zwischen
dem Flansch und der Oberfläche
des Metallblechs erforderlich ist. Zur Erzielung einer solchen Dichtwirkung ist
es bekannt, Nietmuttern zusammen mit Dichtungen aus Kunststoff zu
verwenden.
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Nach
einer Anordnung dieser Art ist unter dem Flansch eine Nut für einen
O-Dichtring vorgesehen,
so dass nach Einsetzen der Blindnietmutter in das in einem Metallblech
ausgebildete Loch eine O-Dichtung zwischen der Unterseite des Flansches, die
der dem Flansch unmittelbar benachbarten Blechoberfläche zugewandt
ist, und dieser Blechoberfläche
eingeschlossen ist. Wenn die Blindnietmutter gesetzt ist, befindet
sich der O-Ring zwischen der Unterseite des Flansches und der Blechoberfläche festgeklemmt
und bildet somit eine Dichtung. Der Nachteil dabei ist jedoch, dass
der Durchmesser des Flansches im Vergleich zu dem in dem Metallblech ausgebildeten
Loch extrem groß sein
muss. Die Herstellung großer
Flansche ist nicht nur dadurch kostspielig, dass zur Herstellung
der Blindnietmutter zusätzliches
Material erforderlich ist, sondern sie benötigt auch größere Fertigungsmaschinen
mit entsprechend geringerer Produktionsleistung. Es ist daher zweckmäßig, den
Durchmesser des Flansches auf einem absoluten Minimum zu halten,
d. h. eine zusätzliche
Dichtungsanordnung sollte möglichst
nahe an dem Außenumfang
des Flansches angeordnet sein.
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Eine
weitere Anordnung besteht darin, eine Dichtung um den Umfang des
Flansches anzuformen. Hier besteht jedoch die Schwierigkeit darin
zu gewährleisten,
dass die Dichtung fest mit dem Umfang des Flansches verbunden bleibt,
insbesondere wenn die Flanschmutter an dem Fahrzeugdach befestigt
worden ist, siehe zum Beispiel FR-A-2 569 792 (entsprechend dem
Oberbegriff von Anspruch 1).
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Blindnietmutter mit einer integrierten,
um den Umfang des Flansches ausgebildeten Dichtung zu schaffen,
mit der das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert und gleichzeitig
deren Strukturintegrität verbessert
wird.
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Erfindungsgemäß ist somit
eine Nietmutter geschaffen, die umfasst: einen länglichen Körper mit einer Längsachse;
einen an einem Ende des Körpers ausgebildeten
Flansch, der sich von der Längsachse des
Körpers
im wesentlichen radial nach außen
erstreckt; eine sich durch den Flansch und durch wenigstens einen
wesentlichen Teil der Länge
des Körpers
erstreckende Bohrung sowie eine aus Kunststoff gefertigte Dichtung,
die um den Umfang des Flansches angeformt ist; dadurch gekennzeichnet,
dass der Flansch wenigstens eine Vertiefung auf der Unterseite des
Flansches und wenigstens eine Vertiefung auf der Oberseite des Flansches
aufweist, wobei das Kunststoffmaterial der Dichtung zur Unterstützung der
Halterung der Dichtung an dem Flansch in die Vertiefungen eingeformt
ist.
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Durch
eine solche Ausbildung einer Nietmutter wird eine Nietmutter geschaffen,
die um den Umfang des Flansches der Nietmutter eine Dichtung aufweist,
die mit dem Flansch fest verbunden ist. Die Dichtung bleibt somit
sicher befestigt, während
sie beim Setzen der Nietmutter und bei deren weiterer Verwendung
eine Dichtungsfunktion ausübt.
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Im
Idealfall sind auf der Unter- und der Oberseite des Flansches eine
Vielzahl von Vertiefungen, vorzugsweise sechs, ausgebildet.
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Vorzugsweise
erstreckt sich wenigstens eine der Vertiefungen, im Idealfall alle,
von dem Umfang des Flansches.
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Nach
einer zweckmäßigen Ausführung bestehen
die Vertiefungen aus rechteckigen Mulden, wobei der Boden der Mulde
flach und rechteckförmig ausgebildet
ist und die Wände
leicht abgewinkelt sind, so dass sie sich von dem Boden zur Oberseite oder
Unterseite des Flansches leicht nach außen verjüngen. Alternativ kann der Boden
der Vertiefungen eine Bodenfläche
aufweisen, die auf der Oberseite oder auf der Unterseite des Flansches
beginnt und in Richtung auf den Umfang des Flansches in einem konstanten
Neigungswinkel in den Flansch übergeht.
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Idealerweise
beträgt
der Durchmesser des Flansches zwischen 22,7 mm und 23,3 mm.
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Eine
Rippe aus Kunststoff kann auf der Unterseite des Flansches dem Umfang
des Flansches benachbart ausgebildet sein und sich im wesentlichen
in die gleiche Richtung wie der Körper der Mutter relativ zu
dem Flansch erstrecken. Dadurch wird eine hermetisch schließende Dichtung
geschaffen, wenn sie zwischen dem Flansch der Nietmutter und der
Oberfläche
des Blechmaterials, an dem sie befestigt ist, festgeklemmt ist.
Mit dieser Rippenkonstruktion wird außerdem die Herstellung der
Nietmutter vereinfacht, da die Rippe einstückig mit dem übrigen Teil
der Dichtung an den Flansch der Nietmutter angeformt werden kann.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Darin
zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Blindnietmutter, in der
die Unterseite des Flansches und der Körper der Blindnietmutter dargestellt
sind;
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2 eine
Stirnansicht des Körpers
der Blindnietmutter und der Unterseite des Flansches;
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3 eine
Seitenansicht der Blindnietmutter, wobei die obere Hälfte der
Figur eine echte Seitenansicht und die untere Hälfte der Figur eine senkrechte
Querschnittsansicht der Blindnietmutter entlang der Pfeile A-A nach 2 darstellen;
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4 eine
Stirnansicht der Oberseite des Flansches entlang der Pfeile B-B
nach 3 in einer Richtung, die der in 2 dargestellten
Richtung entgegengesetzt ist;
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5 eine
perspektivische Ansicht wie in 1 dargestellt,
jedoch mit einer um den Umfang des Flansches der Blindnietmutter
angeformten Dichtung;
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6 eine
Stirnansicht wie in 2 dargestellt, jedoch mit einer
um den Umfang des Flansches der Blindnietmutter angeformten Dichtung;
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7 eine
Seitenansicht wie in 3 dargestellt, wobei die obere
Hälfte
eine echte Seitenansicht und die untere Hälfte eine senkrechte Querschnittsansicht
entlang der Pfeile A-A nach 6 darstellen und die
Dichtung um den Umfang des Flansches der Blindnietmutter einstückig angeformt
ist;
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8 eine
Stirnansicht wie in 4 dargestellt entlang der Pfeile
B-B nach 7, wobei die Dichtung um den
Umfang des Flansches der Blindnietmutter einstückig angeformt ist; und
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9A und 9B eine
alternative Ausführungsform
einer Vertiefung für
den Flansch der Nietmutter.
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Die 1 bis 4 und
die 9A und 9B zeigen
die Blindnietmutter ohne die um den Umfang des Flansches angeformte
Dichtung; die 5 bis 8 zeigen
die Blindnietmutter mit der um den Umfang des Flansches angeformten
Dichtung.
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Gemäss 1 umfasst
die Blindnietflanschmutter einen länglichen Körper (2) mit einem
an einem Ende des Körpers
ausgebildeten Flansch (4) und einer sich durch die Länge des
Körpers
(2) erstreckenden Längsachse
(5), wobei Abmessungen und Querschnittsform des Körpers (2)
der Blindnietmutter längs
des Körpers
(2) einheitlich sind, außer an dem von dem Flansch
(4) abgewandten Ende (3) des Körpers (2), das sich
leicht nach innen verjüngt. Der
Körper
(2) hat die Querschnittsform eines Sechsecks. Dadurch kann
die Blindnietmutter mit in Blechen entsprechend geformten und dimensionierten Sechsecklöchern verwendet
werden, so dass der Körper
(2) der Mutter drehfest in den Blechen befestigt werden
kann. Der Flansch (4) erstreckt sich senkrecht zur Längsachse
(5) des Körpers
(2) radial nach außen.
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Eine
Bohrung (6) durchdringt den Flansch (4) und den überwiegenden
Teil der Länge
des Körpers (2),
wie aus den 3 und 7 am deutlichsten
ersichtlich. Die Bohrung (6) weist koaxial zur Längsachse
(5) des Körpers
einen ersten Abschnitt (8) auf, der sich von der Oberseite
(10) des Flansches durch etwa die halbe Länge des
Körpers
(2) erstreckt, sowie einen zweiten Abschnitt (12),
der sich von dem Ende des ersten Abschnitts (8) durch den überwiegenden
Teil des Körpers
erstreckt, wobei der zweite Abschnitt (12) koaxial zu dem
ersten Abschnitt (8), jedoch von geringerem Durchmesser
ist. Der zweite Abschnitt (12) weist ein sich über dessen
Länge erstreckendes
Gewinde (14) auf. Das von dem Flansch abgewandte Ende der
Bohrung (6) ist von dem Ende (3) des Körpers (2)
der Nietmutter verschlossen. Diese Ausbildung wird üblicherweise
als „Blind"-Nietmutter bezeichnet.
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Das
von dem Flansch (4) abgewandte Ende (3) des Körpers (2)
verjüngt
sich leicht nach innen, damit die Blindnietmutter ohne Schwierigkeiten
in ein in einem Werkstück
ausgebildetes Loch eingesetzt werden kann.
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Auf
der Unterseite (16) des Flanschumfangs sind sechs Vertiefungen
(20) ausgebildet, die um die Unterseite (16) des
Flansches (4) an Positionen um die Längsachse (5) des Körpers (2)
angeordnet sind, die den jeweiligen Flachseiten (18) der
sechseckigen Querschnittsform des Körpers (2) der Blindnietmutter entsprechen,
wie aus den 2 und 6 am deutlichsten
ersichtlich. Auf der Oberseite (10) des Flansches (4)
sind sechs gleichartige Vertiefungen (22) ausgebildet,
die um den Umfang des Flansches (4) angeordnet sind, sich
jedoch mitten zwischen zwei benachbarten und auf der Unterseite
(16) des Flansches (4) vorgesehenen Vertiefungen
(20) befinden.
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Die
Vertiefungen (20; 22) sind in Form einer rechteckigen
Mulde ausgebildet, die sich von dem Umfang des Flansches (4)
nach innen erstreckt, wobei der Boden der Mulde flach und von rechteckiger Form
ist und die Wände
leicht abgewinkelt sind, so dass sie sich von dem Boden zur Oberseite
(10) oder Unterseite (16) des Flansches (4)
nach außen
verjüngen.
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In 9 ist eine alternative Ausführungsform einer
Vertiefung dargestellt, deren Boden (24) auf der Oberseite
(10) beginnt, wie in 9A dargestellt, oder
auf der Unterseite (16), wie in 9B dargestellt,
und unter einem konstanten Winkel in Richtung auf den Umfang des
Flansches (4) sich in den Flansch hinein verjüngt.
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Wie
in den 5 bis 8 dargestellt, ist um den Umfang
des Flansches (4) eine Kunststoffdichtung (26)
befestigt, die um den Flanschumfang der Blindnietmutter durch Einsetzen
des Flansches (4) der Blindnietmutter in ein speziell dafür konstruiertes Kunststoff-Formwerkzeug
angeformt ist. Das Kunststoffmaterial (26) ist in die auf
der Oberseite (10) sowie der Unterseite (16) des
Flansches (4) ausgebildeten Vertiefungen (20; 22)
eingeformt, um die Kunststoffdichtung an dem Flansch (4)
zu sichern und zu verhindern, dass sie bei Setzen und Verwendung
der Blindnietmutter in Bewegung gerät.
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Mit
der Kunststoffdichtung (26) einstückig ausgebildet ist eine Rippe
(28), die um den Umfang des Flansches (4) auf
der Unterseite (16) des Flansches (4) ausgebildet
ist und sich von der Unterseite (16) des Flansches (4)
weg in die gleiche Richtung wie der Körper (2) erstreckt.
Mit Ausnahme der Rippe (28) schließt die Oberfläche der
Kunststoffdichtung (26) mit den Ober- und Unterseiten des
Flansches (4) bündig
ab, wodurch eine flächige
Anlage zwischen der Unterseite (16) des Flansches (4)
der Blindnietmutter und dem Werkstück, an dem sie zu befestigen ist,
gewährleistet
ist. Die Rippe (28) stellt das Mittel dar, mit dem die
angeformte Kunststoffdichtung eine hermetisch dichtende Verbindung
zwischen dem Flansch (4) der Nietmutter und dem Werkstück, an dem
sie befestigt ist, bildet.
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Bei
Verwendung der Blindnietmutter wird der sechseckige Körper der
Nietmutter durch ein in einem Werkstück ausgebildetes Sechseckloch
geführt, bis
die Unterseite (16) des Flansches der Oberseite des Werkstücks (nicht
dargestellt) benachbart ist. Der Dorn (nicht dargestellt) eines
Setzwerkzeugs (nicht dargestellt) wird in den Gewindeabschnitt der Bohrung
eingeschraubt, wobei das Mundstück
des Setzwerkzeugs an der Außenfläche (16)
des Flansches (4) in bekannter Weise zur Anlage gelangt. Zum
Setzen der Nietmutter wird der Dorn relativ zu dem Mundstück des Setzwerkzeugs
gezogen, indem das von dem Flansch (4) abgewandte Ende
(3) des Körpers
(2) in Richtung auf den Flansch (4) bewegt wird,
wodurch sich auf der blinden, dem Flansch entgegengesetzten Seite
des Werkstücks
eine radiale Auswölbung
bildet. Zum Setzen der Nietmutter wird der Flansch (4)
gegen die Oberfläche
des Werkstücks
gedrückt,
wobei die Rippe (28) zwischen der Unterseite (16)
des Flansches und der Oberfläche des
Werkstücks
zusammengedrückt
wird. Während die
Mutter gesetzt wird, wird der Flansch (4) von dem Mundstück des Setzwerkzeugs
gegen die Oberfläche
des Werkstücks
festgehalten. Danach wird der Dorn des Setzwerkzeugs aus dem Gewinde
(14) der Bohrung (6) herausgeschraubt und entfernt.
Während
des Setzvorgangs der Blindnietmutter liegt die Rippe (28)
an der Unterseite (16) des Flansches (4) und der
Außenfläche des
Werkstücks
an und ist zwischen diesen Teilen festgeklemmt, wodurch die hermetisch
schließende
Dichtung zum Schutz vor Feuchtigkeitseintritt hergestellt ist. Die
um den Flansch (4) geformte Kunststoffdichtung (26)
ist dadurch an dem Flansch (4) sicher gehalten, dass das Kunststoffmaterial
in die in dem Flansch ausgebildeten Vertiefungen (20; 22)
eingeformt ist.
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Ein
Gegenstand wie ein Dachträger
kann danach an der Blindnietmutter befestigt werden, indem ein Gewindeteil
des Dachträgers
in den Gewindeabschnitt (14) der in der Blindnietmutter
ausgebildeten Bohrung (6) in bekannter Weise eingeschraubt
wird.