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Die Erfindung betrifft einen Stanzniet
mit einer an der Stirnseite seines Nietschaftes angeordneten Schneidkante,
die im Schneidbereich durch eine achsparallel verlaufende Außenseite
und eine konische Innenseite des Nietschaftes gebildet ist.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung
eine mit einem derartigen Stanzniet hergestellte Nietverbindung,
ein hierzu geeignetes Werkzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung
einer Nietverbindung.
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Ein Stanzniet der vorgenannten Art
ist in der
DE-OS 43 33 052 beschrieben
und dargestellt und weist auf seiner der Schneidkante abgewandten
Seite, also seiner Rückseite,
einen tellerartigen Senkkopf auf, der auf dieser Seite den Stanzniet
mit einem ebenen Deckel abschließt, wobei der Rand des Deckels
auf seiner der Schneidkante zugewandten Seite konisch bzw. abgerundet
in die Außenseite
des Nietschaftes übergeht.
Die ebene Außenfläche des Deckels
bietet sich dabei für
das Aufsetzen eines Stempels beim Nietvorgang an, der den Stanzniet durch
die zu vernietenden Bauteile hindurchdrückt, wobei die der Schneidkante
zugewandten Bauteile, also die oberen Bauteile, von dem Stanzniet
durchstoßen
werden und das der Schneidkante abgewandte Bauteil, also das untere
Bauteil, die Schneidkante aufgrund der Wirkung eines Konus aufnimmt, der
als Vorsprung einer Matrize auf den hohlen Innenraum des Stanzniets
ausgerichtet ist und beim Eindringen der Schneidkante in das untere
Bauteil die Schneidkante radial nach außen aufweitet, ohne dass dabei
das untere Bauteil durchstoßen
wird.
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Eine ähnliche Gestaltung mit einem
nach Art einer Linsenkopfschraube abgerundetem Kopf ist in der DE-PS
39 42 482 beschrieben. Die vorstehend behandelte bekannte Gestaltung
ist weiterhin in der
DE-OS
44 31 769 offenbart, in der die Anforderungen an das Material
des Stanzniets erläutert
sind, die darin bestehen, dass der Stanzniet im Bereich der Schneidkante
die erforderliche Härte
für das
Durchstanzen der oberen Bauteile besitzen muß, dabei aber im Schaftbereich
eine hohe Verformbarkeit besitzen soll, um im Bereich der Schneidkante
den Nietschaft innerhalb des unteren Bauteils radial nach außen aufzuweiten
und damit zu vernieten. Darüber
hinaus existiert ein umfangreicher Stand der Technik, der Stanznieten
mit Schließkopf
zeigt.
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Eine grundsätzliche andersartige Gestaltung eines
Stanznietes ist in der DE-PS 28 39 838 beschrieben, der aus einem
runden axialsymmetrischen Massivkörper besteht, der beidseitig
durch einen ebenen Radialboden abgeschlossen ist. Als Schneidkante
dient bei diesem Stanzniet die im Querschnitt rechtwinklige Ecke,
mit der die Radialböden
in eine relativ schmale zylindrische Ringfläche übergehen. Für das Vernieten zweier auf einanderliegender
Bleche wird der Stanzniet durch die Bleche hindurchgedrückt, wobei
beide Bleche durchstanzt werden, ohne dass dabei der Stanzniet verformt
wird. Die Vernietung ergibt sich dadurch, dass nach dem Durchstanzen
die Bleche von dem in den gestanzten Löchern gehaltenen Stanzniet
zusammengepresst werden, wobei sie sich in Folge einer zwischen
den Bodenflächen
des Stanzniets ausgebildeten Einwölbung radial nach innen verformen
und in die Einwölbung
eindringen, womit der Stanzniet von den Blechen gehalten wird und
diese mit seiner Einwölbung festhält. Abgesehen
davon, dass diesem Stanzniet wegen seiner Nichtverformung bei der
Herstellung einer Nietverbindung ein grundsätzlich andersartiges Prinzip
zugrunde liegt als dem eingangs erläuterten Stanzniet, kann der
bekannte massive Stanzniet mit seiner Einwölbung nur relativ geringe Haltekräfte auf die
beiden aufeinanderliegenden Bleche ausüben, da der Stanzniet nur eine
relativ geringe, radial nach innen weisende Verformung der Bleche
in die Einwölbung
hinein zulässt,
so dass mit diesem bekannten Stanzniet keine hoch belastbare Nietverbindung
erzielt werden kann.
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Ferner sei noch auf eine in der PCT-Schrift WO
93/10925 offenbarte Nietverbindung verwiesen, die auf dem Prinzip
beruht, zwei übereinanderliegende
Bleche durch einen Stempel gemeinschaftlich in eine Matrize derart
zu drücken,
dass sich ein gemeinschaftlicher Materialdurchzug mit radialer Erweiterung
nach außen
ergibt, ohne dass dabei die Bleche durchstanzt werden. Der Stempel
bewirkt dabei eine Schwächung
des Blechmaterials, das sich dabei radial ausdehnt, wobei durch
eine Hinterschneidung in der Matrize dafür gesorgt wird, dass das eine
Blech in die Hinterschneidung eingepresst wird, wobei das andere
Blech dieser Hinterschneidung folgt und sich damit gegenüber dem
anderen Blech vernietet. Dabei kann eine den Stempel umgebende Hülse, die
mit dem Stempel die Bleche in die Matrize eindrückt, in dem ausgeformten Durchzug
verbleiben, um diesen zu stabilisieren. Die Hülse besitzt an ihrer rückwärtigen Seite
einen schmalen Kopf, der offenbar die Festigkeit der Nietverbindung
erhöhen
soll. Da die vorstehend beschriebene Nietverbindung auf der Vernietung
der beiden Bleche am Boden des ausgebildeten Durchzugs beruht, für die Herstellung
der Nietverbindung es also auf ein echtes Durchstanzen mindestens
eines Blechs und ein ausgeprägtes
Verformen des Stanzniets nicht ankommt, liefert dieses bekannte
Verfahren zur Herstellung einer Nietverbindung keinerlei Anhaltspunkte
für die
Gestaltung eines Stanzniets, mit dem eine echte Durchstanzung und
Verformung des Stanzniets beim Vernieten vorgenommen wird.
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Schließlich sei noch auf die WO-A-9801679 Bezug
genommen, deren Anmeldedatum vor, und Veröffentlichungsdatum nach, dem
Anmeldetag der vorliegenden Anmeldung liegen. Darin wird ein Verfahren
zum selbstschneidenden Nieten unter Verwendung von Nieten beschrieben,
die dadurch gebildet sind, dass vom Ende eines Stücks Draht
Stücke abgeschnitten
werden, oder von Nieten mit einem Stift, der an einem Ende oder
an beiden Enden eine Bohrung mit einem konischen äußeren Ende
aufweist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen Stanzniet zu schaffen, der eine für seine Serienfertigung hervorragend
geeignete besonders einfache Gestaltung aufweist und sich vorteilhaft
so verarbeiten lässt,
dass sich stabile Nietverbindungen für hohe Beanspruchung ergeben.
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Mit der Erfindung ist ein Stanzniet
geschaffen mit einer an der Stirnseite seines Nietschaftes angeordneten
Schneidkante, die im Schneidbereich durch eine achsparallel verlaufende
Außenseite
und eine konische Innenseite des Nietschaftes gebildet ist, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Innenseite des Nietschaftes achsparallel
verläuft
und die Außenseite über den
gesamten Nietschaft durchgehend achsparallel verläuft und
der Stanzniet auf jeder Seite mit den gleichen Schneidkanten in
einer axialsymmetrischen Gestaltung in Form eines Rohrs versehen ist.
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Der erfindungsgemäße Stanzniet erfordert eine
geringere Setzkraft als ein Stanzniet mit einem der Schneidkante
abgewandten deckelartigen Kopf. Dieser Kopf verhindert es, dass
sich die betreffende Seite des Stanzniets bei seinem Andrücken an
das obere Bauteil ausdehnen kann. Damit der Stanzniet mit seinem
als Deckel ausgebildetem Kopf als festes Widerlager dienen kann,
muß er
in die Oberfläche des
oberen Bauteils eingedrückt
werden, was erhebliche Kräfte
erfordert. Dem gegenüber
besteht bei dem erfindungsgemäßen Stanzniet,
der den Stanzdruck auf seiner Rückseite
aufnimmt, wegen Fehlens eines Deckels die Möglichkeit, dass sich der rohrförmige Stanzniet
auf dieser Seite radial ausdehnt, womit er sich gewissermaßen im oberen
Bauteil verkrallt und von diesem nur soviel verformt werden muß, wie sich
aus der Ausweitung ergibt. Das Aufweiten des Stanzniets auf der
den Stanzdruck aufnehmenden Seite ist daher für die Verarbeitung des Stanzniets von
besonderem Vorteil. Bei dieser Ausweitung der Rückseite des Stanzniets erfolgt
eine vollständig
gegenseitig angepasste Verformung des betreffenden Teils des Stanzniets
und des Materials des oberen Bauteils, da nämlich der betreffende Teil
des Stanzniets bei dieser Verformung das Material des oberen Bauteils
bis zu einem gewissen Grad vorwärts schiebt,
so dass sich an dieser Stelle eine innige Verbindung zwischen dem
betreffenden Teil des Stanzniets und dem oberen Blechteil ergibt.
Hierdurch wird die Festigkeit der Nietverbindung erheblich erhöht. Der
Stanzniet zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass er wegen seiner
axialsymmetrischen Ausbildung insbesondere bei automatischer Zuführung zu einer
Verarbeitungsstation keiner Lageprüfung hinsichtlich Stirn- und
Rückseite
bedarf. Jede Seite des Stanzniets kann beim Nietvorgang als seine
Stirnseite, also die den Stanzvorgang ausführende Seite, benutzt werden.
Damit ergibt sich automatisch auch eine besonders einfache Herstellung
für den
Stanzniet, da bei ihm auf irgendwelche Besonderheiten der einen
oder anderen Seite keine Rücksicht
genommen werden muß.
Aufgrund seiner rohrförmigen, symmetrischen
Ausbildung kann er sowohl von der einen als auch von der anderen
Seite her einen ausgestanzten Stanzbutzen aufnehmen. Die Ausbildung des
Stanzniets mit einer Schneidkante auch auf der rückwärtigen Seite des Stanzniets,
wo dieser mittels eines Werkzeugs an die zu vernietenden Bauteile
angedrückt
wird, liefert darüber
hinaus den Vorteil, dass die auch auf dieser Seite des Stanzniets
konische Innenseite das zentrische Einführen eines Stanzwerkzeugs erleichtert
und dessen beim Nietvorgang sich ergebende Ausdehnung wegen der
dort vorhandenen Materialschwächung
erleichtert. Dieser Teil des Stanzniets legt sich dann aufgrund
der Konizität
seiner Innenseite auch glatt mit einem gleichmäßigen Übergang an das Material des
zu vernietenden Bauteils an, ohne dass dabei eine besondere Stufe
in Erscheinung treten kann, da eine solche überhaupt nicht vorhanden ist.
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Wie stark sich das Vorhandensein
eines die Aufweitung des Stanzniets an seiner Rückseite verhindernden deckelartigen
Kopfes auswirkt, zeigt die Veröffentlichung
des Stands der Technik „Stanznieten
fügt umformend
ohne Umlochen der Bleche" (Bänder
Bleche Rohre 4–1993,
Seiten 46–55,
Bild 9), wo der Stanznietvorgang mit den eingangs behandelten Stanznieten
dargestellt ist. Dabei zeigt sich, dass nach erfolgtem Durchstanzen
unterhalb des Kopfes des betreffenden Stanzniets ein erheblicher Freiraum
verbleibt, so dass eine innige Verbindung zwischen der rückwärtigen Seite
des Stanzniets und dem oberen Bauteil nicht zustande kommt. Wie
vorstehend dargelegt, wird dies bei dem erfindungsgemäßen Stanzniet
aufgrund dessen radialer Aufweitbarkeit vermieden, so dass bei diesem
die gewünschte
und für
eine besondere Festigkeit notwendige innige Verbindung zwischen
dem aufgeweiteten Teil des Stanzniets und dem oberen Bauteil erzielt wird.
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Insgesamt weist also der erfindungsgemäße Stanzniet
eine Reihe technisch bedeutsamer Vorteile auf, die ihn vom Stand
der Technik in überzeugender und überraschender
Weise abheben.
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Eine besonders einfache Ausführungsform des
Stanzniets ergibt sich, wenn seine Außenseite durchgehend zylindrisch
ausgebildet ist. Aufgrund dieser Formgebung wird auch eine automatische
Zuführung
des Stanzniets erleichtert, der sich außerdem von einem in herkömmlicher
Weise gestalteten Werkzeug ergreifen und in die zu vernietenden
Bauteile eindrücken
lässt.
Beim Spannen eines derartigen Stanzniets mit herkömmlichen
Greifzangen ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass der Stanzniet
genau axial an seiner zylindrischen Außenseite gefasst werden kann,
womit seine exakte Positionierung und Ausrichtung für das Durchstanzen
der Bauteile gewährleistet
ist. Das genaue Aufsetzen des Stanzniets auf das obere Bauteil und
der Beginn des Durchstanzens sind für die ordnungsgemäße Durchführung des Stanzvorgangs
und des Nietvorgangs von entscheidender Bedeutung.
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Der Nietschaft kann im Querschnitt
axial gewellt sein. Dadurch wird der Stanzniet von den zu vernietenden
Bauteilen drehfest gehalten, das heißt, die vernieteten Bauteile
können
eine hohes, entgegengesetzt wirkendes Drehmoment aufnehmen, ohne
dass sich dabei die Nietverbindung löst.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des
Nietschafts wird erzielt, wenn er als durchgehendes Rohr ausgebildet
ist. Dies ist von besonderem Vorteil, da damit die Herstellung des
Stanzniets vereinfacht wird. Es ist aber auch möglich, in dem Nietschaft zwischen
den Schneidkanten eine Radialwand anzuordnen. Hierdurch wird die
Durchgängigkeit
des Rohres unterbrochen, was dann von Bedeutung ist, wenn durch
den Stanzniet auch eine Abdichtung der gegenüberliegenden Seiten der betreffenden
Bauteile erzielt werden soll.
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Der Nietschaft kann aus einem gerollten Blechzuschnitt
mit axialer Stoßstelle
hergestellt sein. Die Stoßstelle
kann eng ausgebildet sein, aber auch einen Schlitz offen lassen.
In diesem Fall dringt Material aus den zu vernietenden Bauteilen
beim Vernieten in den Schlitz ein, woraus sich eine Verdrehsicherung
des Stanzniets und damit der Nietverbindung ergibt.
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Um eine gewisse radiale Dichtigkeit
zu erzielen, kann die Stoßstelle
aber auch mit einer Überlappung
ausgebildet sein.
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Um bei einem Stanzniet mit einem
aus einem gerollten Blechzuschnitt bestehenden Nietschaft zu vermeiden,
dass insbesondere beim Vernieten von härteren Materialien der Nietschaft
im Bereich der Stoßstelle
auseinander gedrückt
wird, kann vorteilhafterweise die Stoßstelle durch Befestigungselemente überbrückt sein.
Solche Befestigungselemente können
aus sich verbreiternden Vorsprüngen
bestehen, die in entsprechend geformte, mit Hinterschneidungen versehene
Ausnehmungen auf der gegenüberliegen den
Seite der Stoßstelle
eingesetzt sind. Durch das Zusammenfügen der Vorsprünge mit den
Ausnehmungen ergibt sich eine starre Verbindung der betreffenden
Längsseiten
des Nietschaftes entlang der Stoßstelle, so dass der Nietschaft
bei seinem Eintreiben in die zu vernietenden Materialien nicht auseinander
gedrückt
werden kann.
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Eine weitere Möglichkeit der Herbeiführung einer
Verdrehsicherung besteht darin, die Schneidkanten durch Ausnehmungen
zu unterbrechen. In diese Ausnehmungen drückt sich dann beim Durchdrücken des
Stanzniets das Material des unteren Bauteils ein, so dass dem gegenüber der
vernietete Stanzniet nicht verdreht werden kann. An seiner Rückseite
drückt
sich ebenfalls beim Aufweiten der Schneidkante an der Rückseite
des Stanzniets das Material des oberen Bauteils in die betreffenden
Ausnehmungen ein, so dass sich auch hier eine Verdrehsicherung ergibt,
die dann zu einer Verdrehsicherung der Bauteile insgesamt führt. Durch
diese vollständige
Verdrehsicherung wird insgesamt die Qualität der Nietverbindung erhöht.
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Mit dem vorstehend beschriebenen
Stanzniet lässt
sich eine Nietverbindung von mindestens zwei plattenartigen Bauteilen
herstellen, bei der die oberen Bauteile von dem Stanzniet durchstanzt
sind und das untere Bauteil die stirnseitige Schneidkante in aufgeweiteter
Form aufnimmt. Dabei sind beide Schneidkanten im wesentlichen im
gleichen Maße radial
aufgeweitet, so dass die rückwärtige Schneidkante,
also die der stirnseitigen Schneidkante abgewandte Schneidkante,
das Stanzloch in dem oberen Bauteil konisch aufweitet und mit dieser
Aufweitung formschlüssig
vernietet ist. Die so aufgeweitete Schneidkante stellt das Ende
einer konischen Aufweitung des Nietschaftes dar, die daher einen
Nietkopf bildet, der sich ohne besonders großen Druck aufweiten lässt, da
diese Aufweitung durch keine Querverbindungen über den Nietschaft, wie sie
bei bekannten Stanznieten mit deckelartigem Kopf gegeben sind, verhindert
wird.
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Der aus dem oberen Bauteil bzw. den
oberen Bauteilen ausgestanzte Stanzbutzen kann durch axiale Verpressung
in dem Nietschaft befestigt sein. Dies ist von Vorteil, weil sich
einerseits hierdurch eine dichte Trennung der beiden Seiten der
Nietverbindung ergibt, was zum Beispiel im Automobilbau das Eindringen
von Spritzwasser und dergleichen verhindert, und andererseits, weil
ein nicht verpresster Stanzbutzen aus der Nietverbindung herausfällt und irgendwie
entsorgt werden muß,
damit er nicht bei weiteren Arbeitsvorgängen in irgendeiner Weise stören kann.
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Die Nietverbindung lässt sich
besonders vorteilhaft herstellen, wenn es sich um das Vernieten von
Bauteilen aus Aluminiumblech handelt und der Stanzniet aus einem
vergüte ten,
gegenüber
dem Aluminiumblech härteren
Aluminium besteht. In diesem Fall besteht die gesamte Nietverbindung
einschließlich
der zu vernietenden Bauteile aus einem gleichen und insbesondere
korrosionsbeständigen Material,
das für
viele Fälle,
in den Korrosionsbeständigkeit
und geringes Gewicht eine Rolle spielen, von besonderer Bedeutung
ist.
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Für
die Herstellung der verschiedenen Nietverbindungen verwendet man
in bekannter Weise Matrize und Stempel, wobei die Besonderheit des
in diesem Zusammenhang verwendeten Nietwerkzeugs darin besteht,
dass sowohl die Matrize als auch der Stempel ein in den Nietschaft
passendes Konusstück
aufweisen, das jeweils die betreffende Schneidkante im wesentlichen
im gleichen Maße
aufweitet. Dabei laufen die Konusstücke mit einem stumpfen Ende
soweit zusammen, dass durch diese Teile von Matrize und Stempel
sich die vorstehend erwähnte
axiale Verpressung eines ausgestanzten Stanzbutzens ergibt.
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Das Verfahren zur Herstellung der
vorstehend behandelten Nietverbindung wird vorzugsweise so durchgeführt, dass
ein Stanzniet durch eine oder mehrere Lagen von Bauteilen hindurch
gedrückt wird,
wobei die Schneidkanten im wesentlichen im gleichen Maße aufgeweitet
werden und einerseits in das untere Bauteil eindringen sowie andererseits
das obere Bauteil formschlüssig
aufweiten. Es liegt damit eine weitgehend symmetrische Vernietung
auf beiden Seiten der Nietverbindung vor, das heißt, die Qualität der Vernietung
ist auf beiden Seiten praktisch gleich. Mit dem betreffenden Teil
des Stempels kann der beim Hindurchdrücken entstehenden Stanzbutzen
gegen die Matrize gedrückt
werden, so dass der Stanzbutzen durch radiale Aufweitung im Nietschaft
befestigt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
der beigefügten
Zeichnung beschrieben. Es zeigen
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1a und b einen Stanzniet im Schnitt und in perspektivischer
Sicht in durchgehend rohrförmiger
Ausbildung;
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2a und b einen ähnlichen Stanzniet mit einer
Radialwand im Schnitt und in perspektivischer Sicht;
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3a bis e die einzelnen Herstellungsschritte einer
Nietverbindung mit dem Stanzniet;
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4 den
Herstellungsschritt nach 3c mit
einem die Radialwand aufweisenden Stanzniet;
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5 eine
vergrößerte Darstellung
der auf diese Weise hergestellten Nietverbindung;
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6 einen
Stanzniet mit einem axial durchgehenden Schlitz;
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7 einen
aus einem gerollten Blechzuschnitt bestehenden Stanzniet mit die
Stoßstelle überbrückenden
Befestigungselementen; und
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8 einen
Stanzniet mit axialer Wellung.
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In der 1a ist
ein Stanzniet 1 dargestellt, dessen Nietschaft 2 als
durchgehend zylindrisches Rohr ausgebildet ist. An seinen beiden
Enden besitzt der Nietschaft 2 jeweils einen Innenkonus 3, 4,
der den Nietschaft 2 von innen her nach außen erweitert und
beim Übergang
in die zylindrisch verlaufende Außenseite 5 die Schneidkante 6 bzw.
7 bildet.
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Der Stanzniet 1 weist somit über den
größten Teil
seiner Innenseite 8 sowie seiner Außenseite 5 eine durchgehend
zylindrische Gestaltung auf, die axialsymmetrisch in den beiden
Schneidkanten 6 und 7 endet.
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In der 1 b
ist der im Schnitt in 1a dargestellte
Stanzniet 1 in perspektivischer Sicht gezeigt.
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2a zeigt
einen ähnlichen
Stanzniet 1 wie die 1a und b, jedoch mit einer Radialwand 9, durch
die die beiden Enden des Stanzniets 1 mit den Schneidkanten 6 und 7 in
dichtender Weise von einander getrennt sind. Abgesehen von der Trennwand 9 ist
der Stanzniet demjenigen gemäß 1 gleich.
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2b zeigt
den Stanzniet nach 2a in perspektivischer
Darstellung.
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Anhand der 3a bis e wird
nachfolgend die Verarbeitung eines Stanzniets nach 1 erläutert.
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In 3a ist
der Stanzniet 1 in einem Werkzeug von den beiden Backen 10 gehalten,
und zwar unter Ansetzen des Stempels 11 an der rückwärtigen Seite
des Stanzniets 1. Der Stempel 11 ist durch die Führung 12 geführt. Diesem
die Teile 10, 11 und 12 auf weisenden
Werkzeug gegenüber
werden die zu vernietenden plattenartigen Bauteile 13 und 14 gehalten,
die durch in diesem Zusammenhang nicht interessierende Halalteteile
fixiert sind. Auf der dem Stanzniet 1 abgewandten Seite
ist die Matrize 15 angeordnet, gegenüber der sich die Bauteile 13 und 14 während des
nachstehend beschriebenen Stanz- und Nietvorganges abstützen.
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In dem folgenden in 3b dargestellten Arbeitsgang drückt der
Stempel 11 den Stanzniet 1 unter Führung des
Stanzniets 1 durch die Backen 10 gegen das Bauteil 13,
das sich dabei über
das darunter liegende Bauteil 14 gegen die Matrize 15 abstützt.
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Durch eine Vorschubbewegung des Stempels 11 in
Pfeilrichtung wird nun der Stanzniet 1 in das Bauteil 13 gedrückt, wobei
die Backen 10 den Stanzniet 1 zunächst noch
führen
(3b). Dieser vom Stempel 11 auf
den Stanzniet 1 ausgeübte Druck
wird dadurch übertragen,
dass der Stempel 11 an seiner dem Stanzniet 1 zugewandten
Seite in einem in den Stanzniet 1 passenden Konusstück 16 endet,
das sich satt an die konische Innenseite 3 (siehe 1) des Stanzniets 1 anlegt. Der
Stanzniet 1 dringt dabei mit seiner Schneidkante 6 (siehe 1) in das Werkstück 13 ein, das sich
dabei in Richtung auf die Matrize 15 verformt und dabei
das Werkstück 14 nach
vorne schiebt. Dieser Vorgang wird durch die Formgebung der Matrize 15 auf
ihrer dem Stanzniet 1 zugewandten Seite bewirkt, die wie
der Stempel 11 in einem Konusstück 17 endet. Zusätzlich zu
dem Konusstück 17 weist
die Matrize 15 die das Konusstück 17 umlaufende Formtasche 18 auf,
in die sich das Material des Bauteils 14 bei dem Eindrücken des Stanzniets 1 einformt.
Mit fortschreitendem Eindringen des Stanzniets 1 in das
Bauteil 13 werden die Backen 10 in Richtung der
Pfeile zurückgezogen.
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In 3d ist
der nachfolgende Arbeitsgang dargestellt, bei dem der Stanzniet
1 vollständig
durch das Bauteil 13 hindurch gedrückt ist und dabei den Stanzbutzen 19 aus
dem Bauteil 13 ausgestanzt hat. In diesem Arbeitsgang haben
die Backen 10 den Stanzniet 1 freigegeben, so
dass der Stempel 11, geführt durch die Führung 12,
sich vollständig
auf das Bauteil 13 absenken kann. Bei diesem Vorgang weiten
sich im wesentlichen in gleichem Maße und praktisch symmetrisch
zueinander die Bereiche des Stanzniets 1 mit den Schneidkanten 6 und 7 (siehe 1) auf, wobei die Schneidkante an der
Stirnseite des Stanzniets 1 (Schneidkante 6 in 1) unter der Wirkung des Konusstücks 17 sich
konisch aufweitet und in das Material des Bauteils 14 eindringt,
ohne dieses zu durchstoßen.
Hierdurch erfolgt die Nietverbindung des Stanzniets 1 mit
dem Bauteil 14. Auf der Rückseite des Stanzniets 1 bewirkt
das Konusstück 16 des
Stempels 11 ebenfalls eine konische Aufweitung des Stanzniets 1,
der sich dabei ohne besonders große Kräfte in der dargestellten Weise
aufweiten lässt,
da dieses Aufweiten nicht durch Querverbindungen im Stanzniet verhindert
wird, wie sie im Stand der Technik durch den deckelartigen Kopf
gegeben sind, da diese Verbindungen gar nicht erst vorhanden sind.
Durch diese Aufweitung der rückwärtigen Seite
des Stanzniets 1 wird, wie 3d deutlich zeigt,
das umgebende Material des Bauteils 13 mitverformt und
in Richtung auf das Bauteil 14 gedrückt, womit sich auch auf der
rückwärtigen Seite
des Stanzniets 1 eine Vernietung, und zwar die Vernietung
mit dem Bauteil 13, ergibt. Dabei spielt der Vorgang der
Aufweitung der rückwärtigen Seite
des Stanzniets 1 eine entscheidende Rolle, da das umgebende
Material des Bauteils 13 dieser Aufweitung zwangsläufig folgen
muß. Dabei
legt sich das Material des Bauteils 13 über die gesamte, der Umformung ausgesetzten
Oberfläche
des Stanzniets 1 an diesen an, weil sich einerseits das
Material des Stanzniets 1 bei seiner radialen Aufweitung
an die Scherkante im Bauteil 13 anpaßt und wiederum das Material
des Bauteils 13 der radialen Aufweitung des Stanzniets 1 folgt,
so dass sich dabei eine sich großflächig erstreckende, einander
entsprechende Verformung einstellt, die eine innige Verbindung zwischen
dem Material des Stanzniets 1 und dem Material des Bauteils 13 ergibt.
Das Ergebnis ist eine besonders feste Nietverbindung, die entsprechende
Kräfte
aufnehmen kann, die höher
sind als die von den bekannten Köpfen
bekannter Stanznieten zu übertragenden
Kräfte.
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Der mit diesem Stanzniet ausgestanzte Stanzbutzen 19 wird
schließlich
durch die Konusstücke 16 und 17 gestaucht,
so dass er sich radial ausweiten muß. Es handelt sich dabei also
um eine in axialer Richtung erfolgende Verpressung, die zu einem
erheblichen radialen Druck des Stanzbutzens gegen die Innenseite
des Stanzniets 1 führt,
womit der Stanzbutzen 19 in dem Nietschaft des Stanzniets 1 sicher
befestigt wird.
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Nach der erfolgten Vernietung gemäß 3d werden die Werkzeugteile
mit dem Stempel 11 und der Matrize auseinander gefahren,
womit, wie 3e zeigt,
die vernieteten Bauteile 13 und 14 freigegeben
werden.
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Bei der Verarbeitung eines die Radialwand 9 aufweisenden
Stanzniets nach 2 spielen sich prinzipiell
die gleichen Vorgänge
ab, wie sie in den 3a bis 3e dargestellt sind. Wie 4 zeigt, wird dabei jedoch
für die
erforderliche axiale Verpressung des entstandenen Stanzbutzens ein
Stempel 20 verwendet, der eine Verlängerung 21 seines Konusstücks 16 aufweist,
die schließlich
beim Vernieten gegen die Radialwand 9 drückt. Nach
vollständigem Durchstanzen
des Bauteils 13 und Vernietung der Stirnseite des Stanzniets 1 in
dem Bauteil 14 wird dann der zwischen der Radialwand 9 und
dem vernieteten Bauteil 14 liegende Stanzbutzen (in 4 nicht dargestellt) axial
so verpresst, dass er in dem Stanzniet 1 sicher befestigt
ist.
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In der 5 ist
die Nietverbindung, die sich aus den in den 3a bis 3e dargestellten
Arbeitsgängen
ergibt, vergrößert dargestellt.
Die 5 zeigt deutlich,
dass durch die Aufweitung des Stanzniets 1 im Bereich der
rückwärtigen Schneidkante 7 das
Material des Bauteiles 13 sich in durchgehender Anlage an
der Außenfläche des
verformten Stanzniets 1 mitverformt hat, wobei insbesondere
im Bereich der Schneidkante 7 und darauf folgend von der Schneidkante
weg das Material des Bauteils 13 sich zwangsläufig an
die aufgeweitete Gestalt des Stanzniets 1 angeformt hat,
so dass in diesem für
die Festigkeit der Nietverbindung besonders kritischen Bereich sich
eine sehr enge Verbindung zwischen Bauteil 13 und Stanzniet 1 ergibt.
An die Stelle des einen Bauteils 13 können natürlich auch mehrere plattenartige Bauteile
treten.
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6 zeigt
eine Abwandlung des Stanzniets nach 1,
bei dem es sich um einen gerollten Blechzuschnitt 22 handelt,
der an seiner axialen Stoßstelle
den Schlitz 23 offen lässt.
Bei der Verarbeitung eines derartigen Stanzniets 22 im
Sinne der in den 3a bis 3e dargestellten Arbeitsgänge fließt Material
aus den zu vernietenden Bauteilen in den Schlitz 23 hinein,
der damit gegenüber
jedem Bauteil eine Verdrehsicherung erhält, so dass insgesamt die vernieteten
Bauteile gegen Verdrehung gesichert sind. Die Vernietung des Stanzniets 22 nach 6 erfolgt in gleicher Weise,
wie dies anhand der 3a bis 3e dargestellt ist.
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In der 7 ist
ein ebenfalls aus einem gerollten Blechzuschnitt 24 bestehender
Stanzniet dargestellt, bei dem die axiale Stoßstelle praktisch geschlossen
ist. Um zu verhindern, dass dieser Stanzniet 24 bei seiner
Vernietung, die entsprechend den in den 3a bis 3e dargestellten
Arbeitsgängen stattfindet,
sich eventuell aufspreizen kann, sind die Befestigungselemente 26 vorgesehen,
die in Erweiterungen enden, die in entsprechende Ausnehmungen des
Stanzniets 24 passen. Diese Ausnehmungen besitzen entsprechende
Hinterschneidungen, so dass die Befestigungselemente 26 in
den Ausnehmungen festgehalten werden, womit verhindert ist, dass
sich der Stanzniet 24 bei seiner Verarbeitung entlang der
Stoßstelle 25 aufspreizen
kann.
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Der Stanzniet 24 nach 7 ist weiterhin mit Ausnehmungen 30 an
seinen Schneidkanten 6 und 7 versehen. Diese Ausnehmungen
gestatten beim Vernieten des Stanzniets 24 das Eindringen
von Material aus den zu vernietenden Bauteilen, womit sich eine Verdrehsicherung
ergibt. Diese Ausnehmungen können
selbstverständlich
bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen
des Stanzniets vorgesehen werden.
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In der 8 ist
in Draufsicht ein Stanzniet 27 dargestellt, der axial verlaufende
Wellen 28 aufweist. Der Stanzniet 27 ist aus einem
Blechzuschnitt hergestellt, bei dem die Stoßstelle durch einander entsprechende
Abschrägungen
so gestaltet ist, dass sich aufgrund der dabei entstehenden Überlappung
keine Wandverstärkung
des Stanzniets 27 ergibt. Der Stanzniet 27 bewirkt nach
seiner Vernietung, die gemäß den in
den 3a bis 3e dargestellten Arbeitsgängen vorgenommen
wird, eine besonders ausgeprägte
Verdrehsicherung, da die Wellen 28 eine Verdrehung ohne
Zerstörung
der Nietverbindung praktisch unmöglich
machen.