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Die
Erfindung betrifft einen mehrfach greifenden Blindniet und insbesondere
einen mehrfach greifenden Blindniet mit einer oder mehreren radialen Einbuchtungen,
die in einer oder mehreren transaxialen Ebenen eines Nietkörpers des
Niets ausgebildet sind.
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Mehrfach
greifende Blindniete haben in der Regel einen Dorn oder Dornschaft,
der an seinem einen axialen Ende einen Kopf aufweist, sowie einen als
Hülse oder
Schaft ausgebildeten Nietkörper
mit einer Durchgangsbohrung und einem Flansch an seinem einen axialen
Ende. Ein aus Dorn und Nietkörper
bestehender Zusammenbau wird dadurch gebildet, dass ein kopfabseitiges
Ende des Dorns an einem flanschabseitigen Ende des Nietkörpers in
die Durchgangsbohrung ein- und durch sie hindurchgeführt wird.
Bei diesem Zusammenbau liegt der Kopf des Dorns schließlich am
flanschabseitigen Ende des Nietkörpers
an, und das kopfabseitige Ende des Dorns ragt aus dem Flanschende
des Nietkörpers nach
außen.
Der Zusammenbau wird dann in einem Umformungsvorgang bearbeitet,
bei dem eine Rille oder mehrere Einbuchtungen im Außenumfang
des Nietkörpers
in einer bestimmten transaxialen Ebene ausgebildet werden. Anstelle
der Einbuchtungen kann auch eine Vielzahl von Rillen im Außenumfang des
Nietkörpers
in im Abstand zueinander angeordneten transaxialen Ebenen entlang
der axialen Länge
des Nietkörpers
gebildet werden.
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Bei
bekannten mehrfach greifenden Nieten der vorstehend beschriebenen
Art verlaufen die Rillen durchgehend und sind gegenüber der
Außenfläche des
Schaftes konkav, wobei am Grund der Rille eine kaltverfestigte konkave
Fläche
ausgebildet ist. Bei den bekannten, mit Einbuchtungen ausgebildeten
mehrfach greifenden Nieten kann jede dieser Einbuchtungen und deren
Grund konkav sein und einen konkaven kaltverfestigten Grund aufweisen.
Die Einbuchtungen können
aber auch mit sich erweiternden oberen und unteren Wänden ausgebildet
sein, die sich von einer ebenen kaltverfestigten Oberfläche erstrecken,
die eine Sekante zum Umfang des Schaftes des Nietkörpers bildet.
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Nach
Ausbildung der Rillen in dem Nietkörper wird der aus Dorn und
Nietkörper
bestehende Zusammenbau in zueinander ausgerichtete Öffnungen von
zwei oder mehr Werkstücken
eingeführt,
die durch den Niet miteinander verbunden werden sollen. Der Durchmesser
der zueinander ausgerichteten Öffnungen
ist größer als
der Durchmesser der Außenfläche des
Schaftes des Nietkörpers.
In dieser Lage liegt eine Außenseite
eines der Werkstücke
an einer Unterseite des Flansches des Nietkörpers an. Während der Flansch des Niets
von dem Mundstück des
Setzwerkzeugs gehalten wird, beginnt dann der Nietsetzvorgang, indem
in axialer Richtung weg von dem Flansch eine Zugkraft auf den Teil
des Dorns ausgeübt
wird, der aus dem Schaft des Nietkörpers nach außen ragt.
Die auf den Dorn wirkende Zugkraft wird unter einer Drucklast auf
den Schaft des Nietkörpers übertragen.
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Durch
weitere Beaufschlagung mit der Zugkraft kommt es zunächst zu
einer radial nach außen gerichteten
Auswölbung
des Nietkörpers
axial zwischen den im Abstand zueinander angeordneten, in einer
Ebene liegenden Rillen, gefolgt von einem nahezu axialen Schließen der
einzelnen Rillen und einer entsprechenden axialen Verkürzung des
Nietkörpers.
Durch Anlage des sich nach außen
wölbenden Abschnitts
des Nietkörpers
an der Außenseite
des Werkstücks
und durch die Verkürzung
der axialen Länge
des Nietkörpers
werden die Werkstückteile
zusammengepresst.
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Schließlich ist
der mehrfach greifende Blindniet gesetzt, wobei die Auswölbungen
des Nietkörpers
mit den Innenwänden
der zueinander ausgerichteten Löcher
der Werkstücke
fest verspannt sind, wodurch eine die Werkstücke zusammenhaltende Klemmwirkung
zwischen den Auswölbungen
und den Innenwänden
geschaffen ist.
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Die
Setzqualität
des vorstehend beschriebenen mehrfach greifenden Blindniets, der üblicherweise
entweder mit Rillen oder mit gestauchten Einbuchtungen entlang des
Nietkörpers
ausgebildet ist, ist allerdings nicht zufriedenstellend bei Werkstücken, die aus
weichen und/oder spröden
Materialien gefertigt sind, insbesondere wenn die Löcher überdimensioniert
und extreme Klemmbereiche vorhanden sind.
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Eine
herkömmliche
Form von mehrfach greifendem Blindniet, wie in
US-Patentschriften Nr. 4,958,971 und
Nr.
6,004,086 dargestellt
und beschrieben, weist üblicherweise
halbkreisförmige
Umfangsrillen auf, die entlang der axialen Länge des Schaftes des Nietkörpers in
Abständen
zueinander angeordnet sind. Die Rillen verlaufen konkav zur Außenfläche des
Schaftes des Nietkörpers.
Beim Setzen dieser Art von Blindniet dehnen sich die geraden Abschnitte
des zylindrischen Nietkörpers
zwischen den Rillen radial aus und bilden dabei eine typische „Brotlaib"-Form, und die Rillen
falten sich in axialer Richtung zusammen, so dass auch Werkstücke von größerer Dicke
verwendet werden können.
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Wie
weiterhin in
US-Patentschrift
Nr. 6,254,324 dargestellt und beschrieben, können in
der konkaven Umfangsrille oder zwischen umfangsrillenähnlichen
Einbuchtungen auch eine oder mehrere Verstärkungsrippen ausgebildet sein,
die sich von dem Grund der Rille zum Außenumfang des Schaftes des
Nietkörpers
radial erstrecken.
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Die
Steuerung der Rillentiefe stellt jedoch einen kritischen Punkt dar,
wenn die erwähnten
extremen Bedingungen erfüllt
werden sollen. Ist zum Beispiel die Rille zu tief, bricht der Rillengrund,
nachdem der Niet gesetzt ist. Ist die Rille dagegen zu flach, reicht
der Widerstand nicht aus um zu verhindern, dass der Dornkopf in
den Nietkörper
hinein- oder sogar ganz durchgezogen wird.
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Bei
den vorstehend erwähnten
US-Patentschriften kann an dem Grund oder dem Boden der Rille ein
kaltverfestigter Bereich ausgebildet sein, der zum Aufbau eines
Widerstandes beiträgt,
damit der Dornkopf nicht in den Nietkörper hineingezogen wird. Die
von dem Dornkopf ausgeübte
Kraft wird auch an den Nietkörper
und an das Rillenprofil übertragen. Diese
Kraft nimmt unter Wirkung des Setzwerkzeugs zu, mit der Folge, dass
der Nietkörper
unter Verkürzung
seines Körpers
eine radiale Ausdehnung zwischen den Rillen erfährt. Der Setzvorgang erreicht
einen Punkt, an dem die Rille sich schließt oder zusammenfaltet, was
die Beendigung des Nietsetzvorgangs anzeigt.
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Geringe
Unterschiede in der Tiefe der Rillen, wie in den vorstehend aufgeführten US-Patentschriften
dargestellt und beschrieben, können
erhebliche Unterschiede in der Zusammenfaltkraft zur Folge haben.
Dieser Zustand, in Verbindung mit üblichen Herstelltoleranzen
der Dornbruchlast beim Crimpen, kann entweder zu einem vorzeitigen
Versagen des Nietkörpers
oder einem Hineinziehen des Dornkopfes in den Nietkörper führen.
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Bei
einer weiteren Art von Mehrbereichsniet, wie in
US-Patentschrift Nr. 5,496,140 dargestellt
und beschrieben, sind in vorgegebenen Abständen entlang des Schaftes des
Nietkörpers
Einbuchtungen ausgebildet, mit aufgeweiteten oberen und unteren Wänden, die
sich von einem ebenen kaltverfestigten Grund, der eine Sekante zum
Umfang des Schaftes bildet, nach außen erstrecken. Beim Setzen
dieser Art von Niet bleiben die Einbuchtungen unverändert bestehen,
während
sich die zwischen den Einbuchtungen liegenden Abschnitte zusammenfalten
können.
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Bei
dem in
US-Patentschrift Nr. 5,496,140 dargestellten
und beschriebenen Niet werden, nachdem der aus Dorn und Nietkörper bestehende
Zusammenbau wie vorstehend beschrieben gebildet ist, in den Nietkörper eine
Reihe von Einbuchtungen mit ebenem Grund eingezogen, wie vier in
gleichen Abständen
zueinander angeordnete identische Einbuchtungen in einer gemeinsamen
transaxialen Ebene um den Nietkörper.
Durch die Bildung der Einbuchtungen ergeben sich vier verdickte
Abschnitte mit dazwischen liegenden kaltverfestigten Bereichen. Mit
dieser Konstruktion wird eine Kaltverfestigung über den gesamten Umfang vermieden
und die Gefahr ausgeschlossen, dass der Nietkörper während der Beaufschlagung mit
der Dornsetzkraft reißt.
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Wenn
beim Setzen des Niets nach
US-Patentschrift
Nr. 5,495,140 die Nietsetzkraft ausgeübt wird, unterstützt der
Nietabschnitt mit den vier Verdickungen und den Einbuchtungen die
Setzkraft. Wieder gibt es einen Punkt im Setzprofil, an dem die Setzkraft
den Widerstand der kaltverfestigten Bereiche überwindet und die Einbuchtungen
sich zusammenfalten, um den Nietsetzvorgang abzuschließen. Bei
dieser Art von Niet wird zwar ein Bruch des Nietkörpers vermieden,
jedoch können
nur geringe Abweichungen in der Tiefe der Einbuchtungen und der Dornbruchlast
beim Crimpen zur Folge haben, dass der Niet nicht vollständig gesetzt
wird oder der Dornkopf durch den Nietkörper hindurch gezogen wird.
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Ein
Blindniet der in dem Oberbegriff von Anspruch 1 erwähnten Art
ist in
EP-A-1 114 936 offenbart.
Dieser bekannte Niet enthält
zwei in axialen Abstand zueinander angeordnete Gruppen radialer
Vertiefungen, die auf den Nietkörper
gecrimpt werden. Jede Gruppe besteht aus vier radialen Vertiefungen, die
um den Umfang des Nietkörpers
ausgebildet sind. Durch das Crimpen entstehen abgewinkelte Flanken
auf beiden Seiten der jeweiligen radialen Vertiefung.
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Beim
Setzen von Nieten der vorstehend beschriebenen Arten sind zwei grundlegende
Probleme zu lösen:
- a. Wird der Niet in weichere Werkstückmaterialien gesetzt,
müssen
die Rillen oder Einbuchtungen tiefer als üblich sein, damit der Dornkopf
nicht durch den Niet körper
hindurch gezogen werden kann. Bei dieser Konstruktion kann es jedoch
zu einem Bruch des Nietkörpers
kommen, teilweise aufgrund des dünnwandigen
Materials des Nietkörpers
und teilweise aufgrund des Grads der Kaltverfestigung des Materials.
Sind die Rillen oder Einbuchtungen nicht von optimaler Tiefe, kann
der Dorn in den Nietkörper
hineingezogen werden; und
- b. Sind die Rillen oder Einbuchtungen während des Setzvorgangs weniger
als optimal, kann der Dornkopf aufgrund von unzureichendem Widerstand
seitens des Nietkörpers
und geringem oder gar keinem Widerstand seitens der weichen Werkstückmaterialien
durch den Nietkörper
hindurch gezogen werden. In Extremfällen kann dies zur Folge haben,
dass der sich von dem Dornkopf erstreckende Abschnitt des Dornschaftes über den
Flansch hinausragt, was möglicherweise
eine Gefahrensituation mit sich bringt. Eine solche Situation kann
zu einer übermäßigen radialen
Ausdehnung des Nietkörpers
führen,
mit der Folge einer Spaltung des Werkstückmaterials, da die radiale
Ausdehnung innerhalb des Lochs im Werkstück stattfindet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, einen mehrfach greifenden Blindniet
zu schaffen, der bei seinem Einsatz in unterschiedlichen Werkstückmaterialien,
einschließlich
Werkstücken
mit einer großen Spannweite
an Dicken und überdimensionierten
Löchern
und/oder Schlitzen, eine herausragende Qualität der Vernietung liefert.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen mehrfach greifenden
Blindniet zu schaffen, dessen Widerstand gegen die Setzkraft eine
relativ breitere Spanne umfasst.
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Ferner
ist es Aufgabe der Erfindung, einen mehrfach greifenden Blindniet
zu schaffen, dessen Herstellung verhältnismäßig kostengünstig ist.
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Angesichts
dieser und weiterer Aufgaben ist die Erfindung auf einen mehrfach
greifenden Blindniet gerichtet, der einen Dorn und einen zylindrischen Hohlkörper aufweist,
der eine sich um eine Achse desselben erstreckende Außenfläche hat
und wenigstens einen Abschnitt des Dorns darin aufnehmen kann, und
bei dem in der Außenfläche des
zylindrischen Körpers
eine Vielzahl von Einbuchtungen ausgebildet ist, wobei wenigstens
eine aus der Vielzahl von Einbuchtungen eine Grundfläche mit
einem ersten bogenförmigen
Rand aufweist, der sich im wesentlichen quer zur Achse erstreckt,
und mit einem zweiten bogenförmigen
Rand, der in einem axialen Abstand zu dem ersten bogenförmigen Rand
angeordnet ist und sich im wesentlichen quer zur Achse erstreckt,
wobei der erste und der zweite bogenförmige Rand sich konkav gegenüber liegen
und keinen gemeinsamen Krümmungsmittelpunkt
aufweisen. Vorzugsweise weist wenigstens eine Einbuchtung aus der
Vielzahl von Einbuchtungen eine Grundfläche mit einem konvexen Abschnitt
auf.
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Ferner
ist nach einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung wenigstens eine Einbuchtung aus der Vielzahl von Einbuchtungen
mit einer Grundfläche ausgebildet,
die einen endlosen außenliegenden Rand
um die Grundfläche
aufweist. Die wenigstens eine Einbuchtung ist mit einer Zwischenfläche ausgebildet,
die sich zwischen der Außenfläche des
zylindrischen Hohlkörpers
und dem gesamten endlosen außenliegenden
Rand der Grundfläche
erstreckt und an die Außenfläche angrenzt.
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Zusätzlich ist
die Erfindung auf eine Vielzahl von in der transaxialen Ebene ausgebildeten
Rippen gerichtet, wobei jede Rippe ein benachbartes Paar der Vielzahl
von Einbuchtungen trennt.
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Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden
ausführlichen
Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels, den anhängenden
Ansprüchen
und der beigefügten
Zeichnung deutlicher ersichtlich.
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In
der beigefügten
Zeichnung zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Teils eines mehrfach greifenden Blindniets nach
einem ersten Stand der Technik;
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2 eine
Seitenansicht des Niets nach 1, wobei
Pfeile die Richtungen der Setzkräfte
anzeigen, die entstehen, wenn ein Dorn des Niets nach dem ersten
Stand der Technik mit einer Zug- oder Setzkraft beaufschlagt wird;
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3 eine
Schnittansicht entlang der Linie 3-3 nach 1, in der
bestimmte Konstruktionsmerkmale des Niets nach dem ersten Stand
der Technik dargestellt sind;
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4 eine
Seitenansicht eines Teils eines mehrfach greifenden Blindniets nach
einem zweiten Stand der Technik;
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5 eine
Seitenansicht des Niets nach 4, wobei
Pfeile die Richtungen der Setzkräfte
anzeigen, die entstehen, wenn ein Dorn des Niets nach dem zweiten
Stand der Technik mit einer Zugkraft beaufschlagt wird;
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6 eine
Schnittansicht entlang der Linie 6-6 nach 1, in der
bestimmte Konstruktionsmerkmale des Niets nach dem zweiten Stand
der Technik dargestellt sind;
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7 eine
teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen mehrfach
greifenden Blindniets mit einem Zusammenbau aus einem Dorn und einem
in seiner Außenfläche Einbuchtungen
aufweisenden Nietkörper;
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8 eine
teilweise Seitenansicht der in dem Nietkörper nach 7 ausgebildeten
Einbuchtungen gemäß der Erfindung;
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9 eine
Seitenansicht des erfindungsgemäßen Niets
nach 7, wobei Pfeile die Richtungen der Setzkräfte anzeigen,
die entstehen, wenn der Dorn mit einer Zugkraft beaufschlagt wird;
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10 eine
Schnittansicht entlang der Linie 10-10 nach 8, in der
bestimmte Konstruktionsmerkmale von Teilen der Einbuchtungen des
Nietkörpers
nach 7 gemäß der Erfindung
dargestellt sind;
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11 eine
Seitenansicht des mehrfach greifenden Blindniets nach 7 im
Zusammenbau mit zwei Werkstücken
von allgemein gleicher Dicke, die durch das schließliche Setzen
des Niets gemäß der Erfindung
zusammen gehalten werden sollen;
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12 eine
Seitenansicht eines frühen
Stadiums der radialen Auswölbung
des Nietkörpers nach 11 und
einer frühen
Phase des Zusammenfaltens oder Schließens der Einbuchtungen nach 7 gemäß der Erfindung,
wobei die Werkstücke nach 11 aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt sind;
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13 eine
Seitenansicht eines späteren Stadiums
der radialen Auswölbung
des Nietkörpers nach 11 und
einer späteren
Phase des weiteren Zusammenfaltens der in dem Nietkörper ausgebildeten
Einbuchtungen nach 7 gemäß der Erfindung, wobei die
Werkstücke
aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht dargestellt sind;
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14 eine
Seitenansicht eines gesetzten Niets nach dem letzten Stadium der
radialen Auswölbung
des Nietkörpers
nach 11 und Beendigung des Zusammenfaltens der in dem
Nietkörper
ausgebildeten Einbuchtungen nach 7 gemäß der Erfindung,
wobei die Werkstücke
nach 11 dargestellt sind;
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15 eine
Seitenansicht eines gesetzten Niets, der mit den zwei Werkstücken nach
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11 und
einem dritten Werkstück
größerer Dicke
einen Zusammenbau bildet, um die drei Werkstücke gemäß der Erfindung zusammen zu
halten;
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16 eine
Seitenansicht eines gesetzten Niets, der mit einem ersten Werkstück vorgegebener Dicke
und einem zweiten Werkstück,
das dicker als die vorgegebene Dicke ist, einen Zusammenbau bildet,
um die beiden Werkstücke
gemäß der Erfindung zusammen
zu halten; und
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17 eine
perspektivische Ansicht eines Teils des Nietkörpers nach 7,
in dem die Einbuchtungen gemäß der Erfindung
ausgebildet sind.
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Nach
den
1,
2 und
3 weist
ein mehrfach greifender Blindniet
30 nach dem Stand der Technik
einen Dorn
32 mit einem Dornschaft
34 und einem
Ziehkopf
36 auf, sowie einen Nietkörper
38 mit einer
axialen Durchgangsbohrung
40. Eine Außenfläche
42 des Nietkörpers
38 ist
in einer transaxialen Ebene mit einer Vielzahl von Einbuchtungen
44 ausgebildet,
die, von außerhalb
des Nietkörpers
betrachtet, jeweils konkav sind und allgemein von halbkreisförmiger Gestalt.
Aufgrund der Einbuchtungen
44 ist in der Außenfläche
42 des
Nietkörpers
38 eine
Vielzahl von Rippen
46 ausgebildet, wobei die einzelne Rippe
benachbarte Einbuchtungen vonein ander trennt. Ein innen liegender
Abschnitt
48 der jeweiligen Einbuchtung
44 ist
kaltverfestigt, wie durch die Kreuzschraffur in
1 dargestellt.
Ein mehrfach greifender Blindniet dieser Art ist in
US-Patent Nr. 6,254,324 dargestellt
und beschrieben.
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Unter
Bezugnahme auf die
4,
5 und
6 ist
ein weiterer mehrfach greifender Blindniet
50 nach dem
Stand der Technik dargestellt, der einen Dorn
52 mit einem
Dornschaft
54 und einem Ziehkopf
56 aufweist,
sowie einen Nietkörper
58 mit
einer axialen Durchgangsbohrung
60. Eine Außenfläche
62 des
Nietkörpers
58 ist
in einer transaxialen Ebene mit einer Vielzahl von Einbuchtungen
64 versehen,
die, von außerhalb
des Nietkörpers
betrachtet, jeweils mit einer ebenen Innenfläche
66 ausgebildet
sind, sowie mit einem Paar aufgeweiteter Übergangsflächen
68 und
70,
die auf axial gegenüberliegenden
Seiten der Fläche
66 in
einem Abstand zueinander angeordnet sind. Gemäß
4 sind die
ebenen Innenflächen
66 jeweils
kaltverfestigt, wie durch die Kreuzschraffur angedeutet, und bilden
gemäß
6 eine
Sekante zur kreisförmigen
Gestalt der Außenfläche
62 des Nietkörpers
58.
Die Einbuchtungen
64 sind so konstruiert, dass ein großer Teil
72 des
Nietkörpers
zwischen benachbarten Einbuchtungen bestehen bleibt und diese voneinander
trennt. Ein mehrfach greifender Blindniet dieser Art ist in
US-Patentschrift Nr. 5,496,140 dargestellt
und beschrieben.
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Bei
Verwendung der Niete 30 und 50 werden Werkstücke (nicht
dargestellt) auf herkömmliche Weise
gefügt,
wobei die noch nicht gesetzten Nietbauteile auf einem an einem Ende
des Nietkörpers ausgebildeten
Flansch (nicht dargestellt) liegen. Danach wird ein freier Endabschnitt
des Dornschaftes, der aus von dem Flanschende des Nietkörpers ragt, ergriffen
und von dem Nietkörper
weg gezogen. Infolge der auf den Dornschaft wirkenden Zugkraft wird über den
Dornkopf eine Nietsetzkraft auf das benachbarte Ende des Nietkörpers ausgeübt, wie
in den 2 und 5 durch eine obere Reihe von
Pfeilen dargestellt. Auch werden axial gegenüberliegende Seiten der Einbuchtungen
von Kräften
beaufschlagt, wie in den 2 und 5 dargestellt,
wodurch die Einbuchtungen sich zunächst zusammenfalten und schließlich ganz
schließen.
Die Außenfläche des Nietkörpers wölbt sich
nach außen
bzw. dehnt sich radial aus und sorgt damit für eine sichere Verbindung zwischen
Niet und Werkstücken,
wodurch die Werkstücke
zusammengehalten werden.
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Wie
vorstehend erwähnt,
funktionieren mehrfach greifende Blindniete der in den 1 bis 6 dargestellten
Art gut, wenn aus relativ harten Materialien zusammengesetzte Werkstücke gefügt werden.
Probleme können
jedoch dann auftreten, wenn die Werkstücke aus Materialien zusammengesetzt
sind, die weich und/oder spröde
sind, insbesondere wenn die Löcher
der Werkstücke überdimensioniert
und extreme Klemmbereiche vorhanden sind. Bei den weicheren und/oder
spröden
Werkstücken kann
auch der unerwünschte
Effekt eintreten, dass während
der Beaufschlagung mit der Setzkraft der Dornkopf durch den Nietkörper hindurch
gezogen wird. Wie vorstehend angemerkt, können eventuelle Probleme auch
mit der Tiefe der Einbuchtungen zusammenhängen, zum Beispiel wenn die
Einbuchtungen zu tief oder zu flach sind.
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Nach
den 7 und 15 weist nach dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ein mehrfach greifender Blindniet 74 einen
Dorn 76 auf, der mit einem Dornschaft 78 und einem
Ziehkopf 80 an einem Ende des Dornschaftes ausgebildet
ist. Der Ziehkopf 80 weist eine Unterseite 102 auf.
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Der
Niet 74 weist ferner einen Nietkörper bzw. einen zylindrischen
Hohlkörper
mit einer axialen Durchgangsbohrung 84 auf, die um eine
Achse 85 (8) des Nietkörpers ausgebildet ist. Der
Nietkörper 82 hat
eine sich in einem vorgegebenen Radius um die Achse 85 erstreckende
Außenfläche 86.
Der Nietkörper 82 ist
an seinem Flanschende auch mit einem Flansch 92 ausgebildet,
der mit einer ebenen Fläche 94 einem
hülsenartigen
Abschnitt des Nietkörpers
gegenüber
liegt, und mit einer kuppelartigen Fläche 96, die von dem
hülsenartigen
Abschnitt abgewandt ist. In der Nähe des Flansches 92 und
in relativ großem
Abstand zum Dornkopf 80 ist in dem Schaft 78 des
Dorns 76 eine Sollbruchstelle 98 ausgebildet.
Ein flanschloses Ende 100 befindet sich an einem dem Flanschende
entgegengesetzten Ende des Nietkörpers 82.
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Beim
Zusammenbau der Bauteile des Niets 74 wird der Schaft 78 des
Dorns 76 in die Durchgangsbohrung 84 am flanschlosen
Ende 100 des Nietkörpers 82 eingeführt, bis
die Unterseite 102 des Dornkopfes 80 am flanschlosen
Ende anliegt. Die axiale Länge
des Dornschaftes 78 ist so dimensioniert, dass ein freier
Endabschnitt 103 des Dornschaftes aus der Durchgangsbohrung 84 am
Flanschende des Nietkörpers 82 herausragt.
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Danach
werden in die Außenfläche 86 des Nietkörpers 82 eine
erste Vielzahl von Einbuchtungen 88a, eine zweite Vielzahl
von Einbuchtungen 88b und eine dritte Vielzahl von Einbuchtungen 88c eingeformt,
die in drei in axialem Abstand zueinander angeordneten ersten, zweiten
bzw. dritten transaxialen Ebenen liegen, wie in 7 dargestellt.
Wie ersichtlich, liegt bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Vielzahl
von Einbuchtungen 88b der zweiten transaxialen Ebene, die
die mittlere der drei Ebenen darstellt, näher an der Vielzahl von Einbuchtungen 88c der
dritten transaxialen Ebene als an der Vielzahl von Einbuchtungen 88a der
ersten transaxialen Ebene.
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Die
drei transaxialen Ebenen begrenzen vier Segmente 87a, 87b, 87c und 87d des
Nietkörpers 82 zwischen
entgegengesetzten Enden des Nietkörpers, wie in den 7 und 11 dargestellt,
die auch als verformte Segmente in den 12, 13, 14 und 16 dargestellt
sind. Von den vier Segmenten sind die Segmente 87a und 87d am
kürzesten
in ihrer axialen Länge,
wobei deren Länge auch
gleich oder ungleich sein kann, ohne dass vom Schutzumfang der Ansprüche abgewichen
wird. Das Segment 87b hat die längste axiale Länge, und
das Segment 87c weist im Vergleich zu der kürzesten und
der längsten
axialen Länge
eine mittlere axiale Länge
auf.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
der Niet 74 mit den vier Segmenten 87a, 87b, 87c und 87d ausgebildet.
Der Niet kann auch mit zwei Segmenten, drei Segmenten oder mehr
als vier Segmenten ausgebildet sein, ohne vom Schutzumfang der Ansprüche abzuweichen.
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Im
folgenden wird die Bezugsziffer „88" zur Bezeichnung
der Einbuchtungen allgemein verwendet, und die Bezugsziffern „88a", „88b" und „88c" werden verwendet,
um die speziellen Einbuchtungen der ersten, zweiten bzw. dritten
transaxialen Ebene zu bezeichnen.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
in der ersten, zweiten und dritten transaxialen Ebene jeweils vier
Einbuchtungen 88 vorhanden. Es können auch nur zwei Einbuchtungen 88 und
so viele wie zweckmäßig, zum
Beispiel wenigstens acht Einbuchtungen 88, in einer oder
mehreren der ersten, zweiten und dritten transaxialen Ebene ausgebildet sein,
ohne dass vom Schutzumfang der Ansprüche abgewichen wird.
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Außerdem kann
in der Außenfläche 86 des Nietkörpers 82 in
einer einzigen transaxialen Ebene eine Vielzahl von Einbuchtungen
ausgebildet sein, anstatt in drei transaxialen Ebenen nach dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel,
wobei wenigsten eine der Einbuchtungen der Vielzahl von Einbuchtungen in
der einzigen Ebene der Struktur der Einbuchtung 88 entspricht,
ohne dass vom Schutzumfang der Ansprüche abgewichen wird.
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Der
Nietkörper 82 weist
in der ersten, zweiten und dritten transaxialen Ebene eine Vielzahl
von Rippen 89 auf, die jeweils benachbarte Einbuchtungen 88 in
den jeweiligen drei Ebenen voneinander trennen. Jede Einbuchtung 88 ist
mit einer innenliegenden kaltverfestigten Grundfläche 90 ausgebildet, wie
durch die Kreuzschraffur nach 8 dargestellt.
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Unter
Bezugnahme auf 8 weist die Grundfläche 90 einer
jeden Einbuchtung 88 einen sich um die Grundfläche erstreckenden
endlosen Außenrand 104 auf.
Der endlose Außenrand 104 hat
einen ersten Querrand 106 und einen zweiten Querrand 108,
der in einem axialen Abstand zu dem ersten Querrand angeordnet ist.
Der endlose Außenrand 104 weist
außerdem
einen ersten Seitenrand 110 und einen zweiten Seitenrand 112 auf,
die axial zueinander ausgerichtet und in Umfangsrichtung in einem
Abstand zueinander angeordnet sind. Der erste Seitenrand 110 und
der zweite Seitenrand 112 ist mit entgegengesetzten Enden
des ersten und zweiten Querrandes 106 bzw. 108 einstückig verbunden, wodurch
der endlose Außenrand 104 der
Grundfläche 90 gebildet
wird.
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Von
außerhalb
des Niets 74 betrachtet wird ersichtlich, dass die Form
der Einbuchtung 88 allgemein der Form eines menschlichen „Auges" entspricht.
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Der
erste Querrand 106 der Grundfläche 90 ist zwischen
seinen entgegengesetzten Enden bogenförmig ausgestaltet, so dass
die axialen Abstände
zwischen einer Vielzahl von zwei in axialem Abstand zueinander befindlichen
Punkten des ersten und zweiten Querrandes 106 bzw. 108 zwischen
entgegengesetzten Enden des ersten Querrandes variieren. Angenommen
zum Beispiel, der erste Querrand 106 ist wie ein Bogen
geformt, wie in 8 dargestellt, der sich in axialer
Richtung weg von dem zweiten Querrand 108 erstreckt, und
dass zu Zwecken dieses Beispiels der zweite Querrand 108 sich linear
zwischen dessen entgegengesetzten Enden erstreckt. Danach wählt man
ein erstes Paar von im Abstand zueinander befindli chen Punkten auf
dem ersten und zweiten Querrand 106 bzw. 108,
wobei die Punktepaare axial zueinander ausgerichtet und dem zweiten
Seitenrand 112 benachbart sind. In diesem Fall ist der
Abstand zwischen dem ersten Punktepaar etwas größer als die Länge des
zweiten Seitenrands 112, und zwar aufgrund des leichten
Anstiegs des Bogens des nicht linearen ersten Querrands 106 an
diesem Punkt.
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Darauf
wählt man
ein zweites Paar axial zueinander ausgerichteter Punkte auf dem
ersten und zweiten Querrand 106 bzw. 108 an einer
Stelle, die ebenso in Umfangsrichtung einen Abstand zu dem ersten
und zweiten Seitenrand 110 bzw. 112 zum Beispiel
aufweist. An dieser Stelle hat der Bogen des nicht linearen ersten
Querrandes 106 den größten axialen
Abstand zu dem zweiten Querrand 108, der den Abstand zwischen
dem zweiten Punktepaar darstellt. Im Verhältnis ist der Abstand zwischen
dem zweiten Punktepaar größer als
der Abstand zwischen dem ersten Punktepaar. Dieses Beispiel zeigt,
wie die jeweiligen axialen Abstände
zwischen einer Vielzahl von in axialem Abstand zueinander befindlichen Punkten
auf dem ersten und zweiten Querrand 106 bzw. 108 zwischen
entgegengesetzten Enden des ersten Querrandes variieren.
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Zusätzlich ist
der zweite Querrand 108 in Form eines Bogens ausgebildet,
wie in 8 dargestellt, der sich in axialer Richtung von
dem ersten Querrand 106 weg erstreckt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die Bögen
des ersten und zweiten Querrandes 106 bzw. 108 der
jeweiligen Grundfläche 90 von
gleicher Form und so ausgerichtet, dass der erste und zweite Querrand
konkav zueinander sind.
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Nach 8 ist
die Erstreckung der Grundfläche 90 nach
innen als senkrechte Linien innerhalb von zwei Einbuchtungen 88 auf
radial entgegengesetzten Seiten des Niets 74 dargestellt.
Nach 10 erstreckt sich die Grundfläche 90 der jeweiligen
Einbuchtung 88 nach außen
und ist, von außerhalb
des Nietkörpers 82 aus
betrachtet, mit einem konvexen Abschnitt zwischen dem ersten und
zweiten Seitenrand 110 bzw. 112 ausgebildet. Wie
in 10 dargestellt, bildet außerdem die Grundfläche 90 der
jeweiligen Einbuchtung 88 eine Bogenfläche, die in eine von der Achse 85 (8)
des Nietkörpers 82 abgewandte
Richtung zeigt, und erstreckt sich in einem Radius um die Achse
des Nietkörpers,
der kleiner ist als der vorgegebene Radius der Außenfläche 86 des Nietkörpers.
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Infolgedessen
befinden sich die von den Grundflächen 90 in der ersten,
zweiten oder dritten transaxialen Ebene jeweils gebildeten Bogenflächen auf
in einem Abstand zueinander angeordneten Abschnitten eines gedachten
Kreises, der konzentrisch innerhalb eines Kreises liegt, der mit
dem Umfang der Außenfläche 86 des
Nietkörpers 82 deckungsgleich
ist.
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Unter
erneuter Bezugnahme auf 8 ist jede der Einbuchtungen 88 mit
einer ersten Randfläche 114 ausgebildet,
die an den ersten Querrand 106 der Grundfläche 90 angrenzt
und von der Grundfläche
weg sich in Richtung auf das flanschlose Ende 100 des Nietkörpers 82 und
auf die Außenfläche 86 des
Nietkörpers
aufweitet. Die jeweilige Einbuchtung 88 ist außerdem mit
einer zweiten Randfläche 116 ausgebildet,
die an den zweiten Querrand 108 der Grundfläche 90 angrenzt
und von der Grundfläche weg
sich in Richtung auf den Flansch 92 (7)
des Nietkörpers 82 und
auf die Außenfläche 86 des
Nietkörpers
aufweitet.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
der Niet 74 mit der aufgeweiteten ersten Randfläche 114 und
der aufgeweiteten zweiten Randfläche 116 ausgebildet,
die an den ersten Querrand 106 bzw. den zweiten Querrand 108 angrenzen
und so einen Übergang
zwischen der Grundfläche 90 und
der Außenfläche 86 des
Nietkörpers 82 bilden.
Die Übergangsflächen zwischen
der Grundfläche
und der Außenfläche 86 müssen nicht
notwendigerweise aufgeweitet sein sondern können zum Beispiel im rechten Winkel
zur Grundfläche 90 stehende
Flächen
sein, ohne dass dabei vom Schutzumfang der Ansprüche abgewichen wird.
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Unter
Bezugnahme auf die 8 und 10 ist
die jeweilige Einbuchtung 88 außerdem mit einer dritten Randfläche 118 ausgebildet,
die an den ersten Seitenrand 110 der Grundfläche 90 angrenzt
und sich in Umfangsrichtung von der Grundfläche weg und zur Außenfläche 86 des
Nietkörpers 82 hin
erweitert. Die jeweilige Einbuchtung 88 ist ferner mit
einer vierten Randfläche 120 ausgebildet,
die an den zweiten Seitenrand 112 der Grundfläche angrenzt
und sich in Umfangsrichtung von der Grundfläche weg und zur Außenfläche 86 des
Nietkörpers 82 hin
erweitert.
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Die
erste, zweite, dritte und vierte Randfläche 114, 116, 118 bzw. 120 ist
in Form einer Vielzahl von unterschiedlich orientierten Flächen ausgebildet, die
an einem Stück
fortlaufend um den endlosen Außenrand 104 der
Grundfläche 90 miteinander
verbunden sind und eine Zwischenfläche 122 bilden. Die Zwischenfläche 122 ist
in unterschiedliche Richtungen weg von dem endlosen Außenrand 104 der Grundfläche 90 nach
außen
aufgeweitet und erstreckt sich zwischen der Außenfläche 86 des Nietkörpers 82 und
dem endlosen Außenrand
und grenzt daran an.
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Nach 11 sollen
ein erstes Werkstück 124 und
ein zweites Werkstück 126 von
einem gesetzten Niet zusammen gehalten werden. Die Werkstücke 124 und 126 sind
allgemein von gleicher Dicke und mit überdimensionierten Löchern 128 bzw. 130 ausgebildet.
Der Durchmesser der Löcher 128 und 130 ist
größer als
der Durchmesser der Außenfläche 86 des
Nietkörpers 82,
so dass sie im Vergleich zum Nietkörper überdimensioniert sind. Zunächst werden
die Werkstücke 124 und 126 mit
dem Niet 74 wie in 11 dargestellt
zusammengebaut. Das freie Ende 103 des Dornschaftes 78 wird
ergriffen und von dem Flansch 92 weg gezogen, so dass Zug- oder Setzkräfte in Richtung
der in 9 dargestellten Pfeile entstehen.
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In
den 12 und 13 sind
die Werkstücke 124 und 126 nicht
dargestellt, um das Auswölben der
Segmente 87a, 87b, 87c und 87d sichtbar
zu machen. Wie in 12 dargestellt, setzt mit Beaufschlagung
durch die Setzkraft das Zusammenfalten der Einbuchtungen 88 ein,
und die Segmente 87a, 87b, 87c und 87d des
Nietkörpers 82 fangen
an, sich radial nach außen
zu wölben.
Dabei wölbt
sich das Segment 87d in Richtung auf einen Eingriff mit
der Wandung der Löcher 124 und 126 (11),
und die Segmente 87a, 87b und 87c wölben sich
ebenfalls.
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Nach
weiterem Zug am freien Ende 103 des Dornschaftes 78 sind
nach 13 die Einbuchtungen 88 nahezu geschlossen,
und die Segmente 87a, 87b, 87c und 87c wölben sich
weiter radial nach außen.
Auch wird der Dornkopf 80 in das Segment 87a am
flanschlosen Ende 100 (7) des Nietkörpers 82 hinein
gezogen.
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Wie
in 14 gezeigt, ist der Niet 74 schließlich gesetzt,
wobei die Einbuchtungen 88 vollständig zusammengefaltet und geschlossen
sind und die Segmente 87a, 87b, 87c und 87d des
Nietkörpers 82 ihre
größte Auswölbung erreicht
haben. Das Segment 87d hat sich bis zum vollständigen Eingriff mit
den Wandungen der Öffnungen 128 und 130 der Werkstücke 124 bzw. 126 radial
nach außen
gewölbt, was
den Zusammenhalt der Werkstücke
begünstigt. Außerdem hat
sich das Segment 87c so radial nach außen erweitert, dass es einen
Teil der Außenfläche des
Werkstücks 124 neben
dessen Öffnung 128 überlappt,
so dass die Werkstücke 124 und 126 zwischen
dem Flansch 92 und dem Segment 87c festgehalten
werden. Auf diese Weise sind die Werkstücke 124 und 126 zusammen
gehalten.
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Zusätzlich ist
der Dornkopf 80 weiter in das Segment 87a des
Nietkörpers 82 hineingezogen
worden, wobei das Segment Abschnitte 134 aufweist, die einen
Teil des Kopfes teilweise etwas umgreifen und damit dazu beitragen,
dass der Dorn 76 mit dem Nietkörper 82 festgehalten
wird, nachdem der Niet gesetzt ist. Zu diesem Zeitpunkt reißt auch
der Teil des Dornschaftes 78, an dem sich das freie Ende 103 befindet,
an der Sollbruchstelle 98 (7) von dem übrigen Teil
ab und wird entfernt.
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Wie
in 15 dargestellt, ist nach einem weiteren Beispiel
eines Zusammenbaus von Werkstücken
ein drittes Werkstück 132 vorgesehen,
das mit dem ersten und zweiten Werkstück 124 bzw. 126 wie
bei dem in 11 dargestellten Verfahrensschritt zusammengebaut
wurde. Das dritte Werkstück 132 ist
dicker als das erste oder zweite Werkstück. Wenn der Niet 74 gesetzt
ist, begünstigt
das erweiterte Segment 87d den Zusammenhalt von erstem
und zweiten Werkstück 124 bzw. 126,
wie vorstehend beschrieben. Die radial nach außen gerichtete Ausdehnung der
Segmente 87b und 87c, die sich in einer axialen
Bohrung 133 des dritten Werkstücks befinden, unterstützt den
Zusammenhalt des dritten Werkstücks
mit dem ersten und zweiten Werkstück.
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Zusätzlich ist
der Dornkopf 80 so weit nach unten gezogen worden, dass
sich das Segment 87a radial nach außen ausdehnt und einen der
Bohrung 133 benachbarten Teil einer Außenfläche 135 des dritten
Werkstücks 132 überlappt,
so dass das erste, zweite und dritte Werkstück 124, 126 bzw. 132 zwischen
dem Flansch 92 und dem aufgeweiteten Segment 87a festgehalten
werden, was den Zusammenhalt der drei Werkstücke weiter begünstigt.
Der Abschnitt 134 des Segments 87a umgreift auch
den Kopf 80 teilweise und hält damit den Dorn 76 mit
dem Nietkörper 82 fest,
nachdem der Niet 74 gesetzt ist.
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Wie
in 16 dargestellt, sind das Werkstück 126 von
geringer Dicke und ein Werkstück 136 von
größerer Dicke
entsprechend dem in 11 dargestellten Verfahrensschritt
mit dem noch nicht gesetzten Niet 74 zusammengebaut. Wenn
der Niet 74 gesetzt wird, unterstützen die aufgeweiteten Segmente 87c und 87d den
Zusammenhalt der Werkstücke 126 und 136.
Wie ersichtlich, dehnt sich ein Teil des Segments 87d aus
und greift dabei in das Loch 130 des Werkstücks 126 ein,
und der übrige
Teil des Segments 87d dehnt sich so aus, dass er mit einem Teil
einer Bohrung 138 des Werkstücks 136 in Eingriff gelangt.
Das Segment 87c dehnt sich in Eingriff mit dem übrigen Teil
der Bohrung 138 aus. Zusätzlich ist der Dornkopf 80 so
weit nach unten gezogen worden, dass sich das Segment 87b radial
nach außen
ausdehnt und einen der Bohrung 138 benachbarten Teil einer
Außenfläche des
Werkstücks 136 überlappt,
so dass die Werkstücke 126 und 136 zwischen
dem Flansch 92 und dem Segment 87b festgehalten
werden, was den Zusammenhalt der Werkstücke weiter unterstützt. Der
Abschnitt 134 des Segments 87a umgreift auch den
Kopf 80 teilweise und hält
damit den Dorn 76 mit dem Nietkörper 82 fest, nachdem der
Niet 74 gesetzt ist.
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Der
mehrfach greifende Blindniet 74 zeichnet sich aus durch
eine hervorragende Fügequalität bei einer
breiten Spanne von Werkstückdicken, überdimensionierten
Löchern
und/oder Schlitzen bei unterschiedlichen Werkstückmaterialien. Diese hervorragende
Qualität
wird dadurch erreicht, dass die vorstehend aufgeführten Merkmale
in den Nietkörper 82 eingebracht
werden, die der Setzkraft einen breiteren Widerstandsbereich entgegensetzen
und daher die radiale Ausdehnung oder Auswölbung des Nietkörpers 82 steuern.
Dadurch wird die Eindringtiefe des Dornkopfes 80 in den
Nietkörper 82 begrenzt.
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Wie
vorstehend erwähnt,
wird nach dem Zusammenbau des Dorns 76 mit dem Nietkörper 82 die Vielzahl
von Einbuchtungen 88 in den Nietkörper in den ausgewählten transaxialen
Ebenen entlang des Nietkörpers
eingeformt. Die Form der Einbuchtungen 88 verleiht dem
mehrfach greifenden Blindniet 74 seine Fähigkeit,
das Zusammenfalten der Einbuchtungen besser zu steuern, was durch
die Nichtlinearität des
ersten und zweiten Querrandes 106 bzw. 108 erreicht
wird, so dass variable Abstände
oder Breiten dazwischen geschaffen werden. Außerdem ergibt sich durch die
konvexe Form der Grundfläche 90 der Einbuchtungen 88 eine
weitere Verbesserung des mehrfach greifenden Blindniets 74 bei
der Steuerung des Zusammenfaltens der Einbuchtungen.
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Die
Tiefe der variablen Abstände
oder Breiten zwischen dem ersten und zweiten Querrand 106 bzw. 108 der
Einbuchtungen 88 kann aufgrund der relativ größeren Angriffsfläche der
Werkzeuge noch präziser
gesteuert werden. Dadurch ergibt sich eine bessere und berechenbarere
Produktqualität.
Da sich die Dornsollbruchstelle 98 an einer vom Dornkopf 80 entfernten
Stelle befindet, kann außerdem eine
ver hältnismäßig höhere Stabilität beim Setzen des
Niets 74 und ein besserer Widerstand gegen Scherkräfte nach
dem Setzen erreicht werden.
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Die
Auswölbungen
oder Ausdehnungen der Segmente 87a, 87b, 87c und 87d des
Nietkörpers 82 finden
nacheinander statt, wobei der Nietkörper unter Einwirkung des Setzwerkzeugs
gleichzeitig verkürzt wird.
Die kaltverfestigte Grundfläche 90 in
den Einbuchtungen 88 steuert die Geschwindigkeit, mit der sich
das Profil der Einbuchtungen zusammenfaltet.
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Die
Grundfläche 90 der
Einbuchtungen 88 wie auch der variable Abstand bzw. die
variable Breite folgen der diametralen Gestalt des Nietkörpers 82, sind
jedoch da unterbrochen, wo die vier Rippen 89 ausgebildet
sind. Das Material der Einbuchtungen 88 ist härter als
das Material, aus dem die Rippen 89 zwischen den Einbuchtungen
gebildet ist. Die Rippen 89 erhöhen den Widerstand gegen das
Zusammenfalten der Einbuchtungen 88.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist die Form der Einbuchtungen 88 nicht
linear sondern variiert in axialem Abstand bzw. in der Breite, so
dass sich ein Profil in Form eines „Auges" ergibt, wie in 8 dargestellt.
Aufgrund des variablen Abstands bzw. der variablen Breite der Einbuchtungen 88 bietet
diese Form über
eine Bandbreite von Setzkräften
eine größere Stabilität beim Setzen
des Niets. Aus der variablen Geometrie der „Augen"-Form der Einbuchtungen 88 erwachsen
somit weitere Vorteile in Form einer wesentlich verbesserten Steuerung
und eines stabilen Zusammenfaltens der Einbuchtungen, sowie eines
Zusammenfaltens der Einbuchtungen, das über eine breite Spanne von
Setzkräften
progressiv verläuft.
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Die
bessere Steuerung beim Setzen des Niets 74 wird durch den
breiten, kaltverfestigten Bereich erreicht, der eine größere Variation
der Tiefe der Einbuchtungen 88 und der Bruchlast der Dornsollbruchstelle 89 zuläßt. Da aufgrund
des variablen Abstands bzw. der variablen Breite Abschnitte zunehmend
unterschiedlich in ihrer maximalen Breite sein können, ist dadurch gleichzeitig
gewährleistet,
dass sich der Nietkörper 82 von
dem Ende des Niets progressiv auswölbt.
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Allgemein
ist anzumerken, dass die vorstehend aufgeführten Ausführungsbeispiele nicht als den
Umfang der Erfindung einschränkend
zu verstehen sind. Im Rahmen des Schutzumfangs der Erfindung, wie
in den anhängenden
Ansprüchen
definiert, sind auch Änderungen
und andere alternative Ausführungen
denkbar.