EP1080804A1 - Verfahren zur Verbindung mehrerer Bauteile sowie Bauteil mit einem Befestigungselement - Google Patents

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EP1080804A1
EP1080804A1 EP00118716A EP00118716A EP1080804A1 EP 1080804 A1 EP1080804 A1 EP 1080804A1 EP 00118716 A EP00118716 A EP 00118716A EP 00118716 A EP00118716 A EP 00118716A EP 1080804 A1 EP1080804 A1 EP 1080804A1
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EP
European Patent Office
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component
fastener
fastening element
forming
components
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00118716A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günther Reimold
Joachim Haazendonk
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EGO Elektro Geratebau GmbH
Original Assignee
EGO Elektro Geratebau GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1080804A1 publication Critical patent/EP1080804A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/04—Stamping using rigid devices or tools for dimpling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of sheet metal otherwise than by folding
    • B21D39/031—Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing
    • B21D39/032—Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing by fitting a projecting part integral with one plate in a hole of the other plate

Definitions

  • the invention relates to a method of manufacture one integrally formed with a first component Fastener made from the material of the first Component is shaped like a pin, a method for Connection of a first component to at least one other Flat material containing component by means of a first component shaped, pin-like fastening element, by deforming the fastener on the at least one further component and one component for implementation of these procedures.
  • the most the most commonly used fasteners are screws, Nails or rivets.
  • For the integral connection of Components are, for example, welding or soldering processes used.
  • the combination of Body parts applied spot welding.
  • Binder for example glue, cement or the like used.
  • the screws mentioned in this first category include Nails or rivets, for example the second category spot welding.
  • the object of the invention is a method and an apparatus of the kind mentioned in the introduction to create the a quick and easy connection between two or several components without additional connecting means enables.
  • the first forming step acts on a larger area than the second. So there can be one step of the fastening element per forming step be trained, first the larger one and then the smaller one.
  • the molding to form the pin-like fastener in a forming step It is used for the forming step single-stage stamp used, the on undeformed material of the first component acts.
  • the manufacturing process according to the invention can be advantageous by step-by-step molding or molding in the first component is plastically deformed in one operation be that there are no cracks in the material structure of the component arise.
  • Forming can be carried out by embossing or extrusion become. In extrusion, the yield point of the stressed Workpieces exceeded and the workpieces thereby plastically deformed.
  • a typical arrangement suitable for this is a stamp-die arrangement.
  • the print is made by the stamp on the Workpiece introduced and this held against the die.
  • a Forward-backward or transverse extrusion depending on the workpiece geometry a full, hollow or cup extrusion be used.
  • the fastener can, for example formed as a pin by a backward cup extrusion become.
  • the first component is preferably cold formed, for example cold extruded at room temperature. But it is also a Semi-warm extrusion at approx. 750 °, especially for steel components possible.
  • the one- or two-stage forming process creates two Shell surfaces with different diameters that come together determine the height of the formation. Both are at Forming process made of material that has never been seen before Forming process was suspended. The bottom of the in diameter Larger shaping is hardly possible with two-step forming Material deformation exposed before the smaller stamp acts.
  • the first component can be a die can be used with a single cup-shaped recess.
  • the second forming step or for single-step forming is preferably a die with a stepped step Recess used. This creates the stepped, cone-like shape of the fastener.
  • the recesses the matrices preferably have a circular base. But it can also be those with a polygonal, for example a triangular or square base be used.
  • At least one further flat material containing component with a hole on the first Component closer stage of the fastener attached By another, the free end of the fastener facing stage of the fastener with a smaller one
  • the further component becomes the diameter as the first stage fixed.
  • Other components are related to the present invention functional assemblies, for example Spring elements, bimetal, flat or contact plugs from electrical switches, controllers, temperature limiters, etc. understand.
  • the other components can by the fastener form-fitting, for example by riveting or merge.
  • the fastener can be further components on the first component thus deformed, for example, knocked or are melted so that the other components in X-, as well as in the Y direction, ie in the pulling direction, on the carrier element are set.
  • Another component that is step-like is formed and on both stages of the first component is stuck is also possible.
  • Another option is a additional component to the large level of the first component attach and by e.g. a disc on the little one Stage is stuck to fix.
  • the attached further Component can have a hole whose diameter is larger is than that of the big stage. This creates one Clearance fit, the additional component plugged in can X direction can be shifted.
  • the fastener has a diameter stepped and tapering towards the free end.
  • the fastening element is, for example, a rivet pin two steps.
  • the steps of the first component are preferred shaped so that they are perpendicular to each other are arranged. But also an acute one or one Obtuse-angled arrangement of the steps is possible.
  • the first component has stepped steps Recesses on.
  • the recesses can vary depending Formation of the extrusion or embossing stamp polygonal, but preferably round, for example circular.
  • the first component is preferably a plate, in particular a sheet. It is preferably made of metal, for example Steel, copper, brass or other alloys. For the Cold extrusion are preferred steels, carbon steels or Non-precious metals based on copper or aluminum are used. But it is also possible that the first component is a ceramic fleece or a plastic, for example a thermoplastic is.
  • a first component 11 as a carrier element and two further plate-shaped components 13, 14 are used.
  • the first component 11 is a base plate 11 made of metal, preferably made of steel.
  • the base plate 11 has one her formed stepped rivet 12 as Fastening element 12 and molded into the base plate Recesses 19, 19a.
  • the further plate-shaped components 13, 14 are preferably made made of metal and each have a bore 16.
  • the thickness of this must be further Component 14 not exactly with the height of the first stage 15 of the Rivet pin 12 match.
  • the further component 14 can thus also via the first stage 15 of the multi-stage rivet pin 12 stand out.
  • the third component 13, which has a bore 16 with a diameter having the diameter of the second stage 15a of the rivet pin 12 corresponds to the second component 14 or applied to the first stage 15 of the rivet pin 15.
  • the second stage 15a of the holding pin is higher than the thickness of the third component 13, so it is above the third component 13 addition.
  • the second is used to fix the two components 14, 13 Stage 15 of the rivet pin 12 mechanically, for example by Impact stress, or thermally, for example by Melting deformed.
  • the two components 14, 13 are thus fixed in both the X and Y directions.
  • Fig. 1 shows two steps in the manufacture the fastening element 12, in particular the rivet pin 12.
  • the stamp 17 becomes one Forming tool (not shown) on the base plate 11 formed first component 11 pressed.
  • a cup-shaped recess 19 in the base plate 11 pressed.
  • the material displaced is formed into a pin 12 by a die 18.
  • At this first step is the height of the base plate 11 trained pin 12 less than the material thickness the base plate 11.
  • the depth of the recess 19 is e.g. about half the material thickness of the base plate 11.
  • a second Recess 19a formed in a second forming step, as on the left side of the Fig. 1 is shown in the base plate 11, a second Recess 19a formed. This is a second, in comparison to the punch 17 used in the first forming step, smaller stamp 17a pressed onto the bottom of the recess 19.
  • the material that is displaced flows in one step stepped die 18a and it becomes a step-shaped Rivet pin 12 shaped.
  • the diameter by the second Forming step formed cup-shaped recess 19a in the exemplary embodiment about half the diameter the cup-shaped formed by the first forming step Recess 19.
  • the cup-shaped recesses 19 and 19a form a step offset bulge from the base plate 11, the Total depth correspond to the thickness of the base plate 11 can.
  • the height of the formed out of the base plate 11 stepped rivet 12 is greater than the material thickness the base plate 11.
  • the stepped stamp 17b is on the base plate pressed onto the first component 11. Both the first, little one as well as the second, large step of the stamp 17b thereby on undeformed material of the base plate 11.
  • Stamp 17b is stepped into the base plate 11 Bulge and from the base plate 11 of the step-shaped Rivet pin 12 shaped.
  • Rivet pin 12 is formed, the height of which is greater than that Material thickness of the base plate 11.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Befestigungselementes (12), insbesondere zur Verbindung zweier oder mehrerer Bauteile (11,13,14), wird das Befestigungselement (12) in zwei aufeinanderfolgenden Umformschritten ausgeformt, wobei der erste Umformschritt auf eine größere Fläche einwirkt, als der zweite. Bei einem weiteren Verfahen zur Herstellung des Befestigungselementes (12) wird dieses durch einen in einem Arbeitsschritt durchgeführten Umformvorgang gebildet. Bei einem Verfahren zur Verbindung mehrerer Bauteile (11,13,14) wird ein erstes Bauteil (11) derart ausgeformt, daß durch das Befestigungsmittel (12) das erste Bauteil (11) und mindestens ein weiteres Bauteil (14), insbesondere mit einer insgesamt größeren Materialstärke, als die des ersten Bauteiles (11), ohne zusätzliche Verbindungsmittel beispielsweise formschlüssig verbindbar sind.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines einstückig mit einem ersten Bauteil ausgebildeten Befestigungselementes, das aus dem Material des ersten Bauteils zapfenartig ausgeformt wird, ein Verfahren zur Verbindung eines ersten Bauteils mit wenigstens einem weiteren Flachmaterial enthaltenden Bauteil mittels eines aus dem ersten Bauteil ausgeformten, zapfenartigen Befestigungselements, durch Verformung des Befestigungselementes an dem wenigstens einen weiteren Bauteil und ein Bauteil zur Durchführung dieser Verfahren.
Zur Verbindung zweier oder mehrerer Bauteile wird eine Vielzahl an Verfahren und Vorrichtungen eingesetzt. Die am häufigsten verwendeten Verbindungsmittel dabei sind Schrauben, Nägel oder Nieten. Zur stoffschlüssigen Verbindung von Bauteilen werden beispielsweise Schweiß- oder Lötverfahren eingesetzt. In der Automobilindustrie wird zur Verbindung von Karosserieteilen das Punktschweißen angewendet. Zur Verbindung von Steingut, Keramik oder ähnlichen Bauteilen werden Bindemittel, beispielsweise Kleber, Zement oder ähnliches eingesetzt. Prinzipiell kann man unterscheiden, ob zur Verbindung von Bauteilen ein zusätzliches Verbindungsmittel, also ein von den Bauteilen unterscheidbares Material, oder kein zusätzliches Verbindungsmittel eingesetzt wird. Zu dieser ersten Kategorie zählen die erwähnten Schrauben, Nägel oder Nieten, zur zweiten Kategorie zählt beispielsweise das Punktschweißen.
Es ist bekannt, insbesonders dünne Platten durch einen kombinierten Tiefzieh- und Quetschvorgang miteinander zu verbinden, Dieser Vorgang wird in einem Arbeitsschritt ausgeführt. Die Platten werden dafür zunächst gemeinsam tiefgezogen, es entsteht also eine topfförmige Ausformung durch beide Platten hindurch. Da dabei jedoch noch kein Ineinanderverhaken der Platten bewirkt wird, werden nun die tiefgezogenen Flächenteile gequetscht, so daß durch Ineinanderfließen des Materials eine formschlüssige Verbindung zwischen den Platten erzielt wird.
AUFGABE UND LÖSUNG
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das bzw. die eine schnelle und einfach durchführbare Verbindung zweier oder mehrerer Bauteile ohne zusätzliche Verbindungsmittel ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2, 5 und 7 gelöst.
Gemäß Anspruch 1 wird das Ausformen zur Ausbildung eines stufig abgesetzten Befestigungselementes in zwei aufeinanderfolgenden Umformschritten vorgenommen. Der erste Umformschritt wirkt dabei auf eine größere Fläche ein als der zweite. Es kann also pro Umformschritt eine Stufe des Befestigungselementes ausgebildet werden, zunächst die größere und dann die kleinere. Gemäß Anspruch 2 wird das Ausformen zur Ausbildung des zapfenartigen Befestigungselementes in einem Umformschritt vorgenommen. Dabei wird für den Umformschritt einstufig abgesetzter Stempel eingesetzt, der auf unverformtes Material des ersten Bauteils einwirkt. Mit Vorteil kann bei den erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren durch das Schritt-für-Schritt-Ausformen oder dem Ausformen in einem Arbeitsgang das erste Bauteil derart plastisch verformt werden, daß keine Risse in der Werkstoffstruktur des Bauteiles entstehen.
Bei der späteren Beanspruchung insbesondere des Befestigungselementes kann also die Gefahr der Enstehung von Brüchen infolge Rißausbreitung minimiert werden.
Es ist vor allem möglich, dadurch ohne Zwischenbehandlung eine Höhe des Befestigungselementes zu erzielen, die größer ist als die Dicke des ersten Bauteils.
Das Umformen kann durch Prägen oder Fließpressen durchgeführt werden. Beim Fließpressen wird die Fließgrenze der beanspruchten Werkstücke überschritten und die Werkstücke dadurch plastisch verformt.
Eine typische, dafür geeignete Anordnung ist eine Stempel-Matritzenanordnung. Der Druck wird durch den Stempel auf das Werkstück eingeleitet und dieses durch die Matritze gegengehalten. Je nach Wirkrichtung der Fließpress-Maschine kann ein Vorwärts-Rückwärts- oder Quer-Fließpressen, je nach Werkstückgeometrie ein Voll-, Hohl- oder Napf-Fließpressen eingesetzt werden. Das Befestigungselement kann beispielsweise durch ein Rückwärts-Napf-Fließpressen als Zapfen ausgeformt werden.
Auch ist es möglich, das Umformen durch Stauchen, Abstreckgleitziehen oder Biegeumformen, beispielsweise Tiefziehen im Weiterzug, durchzuführen. Im Unterschied zum Fließpressen wird beim Biegeumformen in Dickenrichtung des Werkstückes keine Formänderung erreicht. Das Umformen kann im kalten oder im vorgewärmten Zustand der Bauteile durchgeführt werden. Das erste Bauteil wird vorzugsweise kalt umgeformt, beispielsweise bei Raumtemperatur kalt fließgepreßt. Es ist aber auch ein Halbwarm-Fließpressen bei ca. 750°, insbesondere für Stahlbauteile möglich.
Durch die ein-oder zweistufige Umformung entstehen zwei Mantelflächen mit unterschiedlichen Durchmessern, die zusammen die Höhe der Ausformung bestimmen. Beide werden beim Umformvorgang aus Material geformt, das bis dahin noch keinem Umformvorgang ausgesetzt war. Der Boden der im Durchmesser größeren Ausformung wird beim zweistufige Umformen kaum Materialverformungen ausgesetzt, bevor der kleinere Stempel einwirkt.
Es ist möglich beim Umformen des ersten Bauteils verschiedene Formen, beispielsweise Matritzen, als Gegenstücke einzusetzen. Vorzugsweise werden zur Ausbildung des zapfenartigen Befestigungselementes zwei verschiedene Matritzen eingesetzt. Für den ersten Umformschritt, also für das Ausformen der ersten Stufe des Befestigungselementes, kann eine Matritze mit einer einzigen topfförmigen Ausnehmung verwendet werden. Beim zweiten Umformschritt oder für das einstufige Umformen wird vorzugsweise eine Matritze mit einer stufig abgesetzten Ausnehmung verwendet. Dadurch entsteht die stufig abgesetzte, zapfenartige Form des Befestigungselementes. Die Ausnehmungen der Matritzen haben vorzugsweise eine kreisrunde Grundfläche. Es können aber auch solche mit einer mehreckigen, beispielsweise einer dreieckigen oder quadratischen, Grundfläche eingesetzt werden.
Gemäß Anspruch 5 wird mindestens ein weiteres Flachmaterial enthaltendes Bauteil mit einer Bohrung auf einer dem ersten Bauteil näheren Stufe des Befestigungselementes aufgesteckt. Durch eine weitere, dem freien Ende des Befestigungselementes zugewandten Stufe des Befestigungselementes mit kleinerem Durchmesser als die erste Stufe wird das weitere Bauteil festgelegt. Als weitere Bauteile sind im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung Funktionsbaugruppen, beispielsweise Federelemente, Bimetall, Flach- oder Kontaktstecker von elektrischen Schaltern, Reglern, Temperaturbegrenzern etc. zu verstehen. Die weiteren Bauteile können durch das Befestigungselement formschlüssig, beispielsweise durch Vernieten oder Verschmelzen verbunden werden. Zur Festlegung der weiteren Bauteile am ersten Bauteil kann das Befestigungselement also verformt, beispielsweise breitgeklopft oder geschmolzen werden, so daß die weiteren Bauteile sowohl in X-, als auch in Y-Richtung, also in Abziehrichtung, am Trägerelement festgelegt sind. Es ist möglich, die weiteren Bauteile mit dem ersten Bauteil in der Weise zu verbinden, daß die weiteren Bauteile nur in X-Richtung festgelegt sind. Mit Vorteil können bei diesem erfindungsgemäßen Verfahren mehrere, übereinander liegende Teile exakt positioniert und verbunden werden. Aber auch eine reibschlüssige Verbindung, beispielsweise durch ein Presspassung, ist möglich. Vorzugsweise werden zwei oder mehrere Bauteile am ersten Bauteil festgelegt, dabei wird eines von der größeren und eines von der kleineren Stufe des Befestigungselementes geführt.
Es ist auch möglich ein weiteres Bauteil, das stufenförmig ausgebildet ist und auf beide Stufen des ersten Bauteils gesteckt wird, festzulegen. Eine weitere Möglichkeit ist ein weiteres Bauteil auf die große Stufe des ersten Bauteils aufzustecken und durch z.B. eine Scheibe, die auf die kleine Stufe gesteckt wird, zu fixieren. Das aufgesteckte weitere Bauteil kann eine Bohrung besitzen, deren Durchmesser größer ist als der der großen Stufe. Es entsteht dadurch eine Spielpassung, das aufgesteckte weitere Bauteil kann also in X-Richtung verschoben werden.
Gemäß Anspruch 7 hat das Befestigungselement eine im Durchmesser stufig und sich zum freien Ende hin verjüngende Form. Das Befestigungselement ist beispielsweise ein Nietzapfen mit zwei Stufen. Die Stufen des ersten Bauteiles sind vorzugsweise derart ausgeformt, daß sie rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Aber auch eine spitzwinklige oder eine stumpfwinklige Anordnung der Stufen ist möglich.
Aufgrund des Umformens weist das erste Bauteil stufig abgesetzte Ausnehmungen auf. Die Ausnehmungen können je nach Ausbildung des Fließpress- oder Prägestempels mehreckig, vorzugsweise aber rund, beispielsweise kreisrund sein. Durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Befestigungselementes, also insbesondere des Nietzapfens, ist es möglich, daß die Höhe des aus dem erste Bauteil ausgeformten Befestigungselements größer ist, als die Materialdicke des ersten Bauteils. Mit Vorteil können also weitere Bauteile, beispielsweise Funktionsbaugruppen, mit einer insgesamt größeren Materialdicke als das erste Bauteil durch das Befestigungselement miteinander verbunden werden.
Das erste Bauteil ist vorzugsweise eine Platte, insbesondere ein Blech. Es ist vorzugsweise aus Metall, beispielsweise Stahl, Kupfer, Messing oder sonstigen Legierungen. Für das Kaltfließpressen werden bevorzugt Stähle, C-Stähle oder Nicht-Edelmetalle auf Kupfer- oder Aluminiumbasis verwendet. Es ist aber auch möglich, daß das erste Bauteil eine Keramikvlies oder ein Kunststoff, beispielsweise ein Thermoplast ist.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischenüberschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
einen Längsschnitt durch das erste Bauteil, das durch einen in zwei Arbeitsschritten durchgeführten Umformvorgang ausgeformt wird.
Fig. 2
einen Längsschnitt durch das erste Bauteil und zwei weitere Bauteile.
Fig. 3
einen Längsschritt durch das erste Bauteil, das durch einen in einem Arbeitsschritt durchgeführten Umformvorgang ausgeformt wird.
BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Zur Verbindung mehrerer Bauteile werden, wie in Fig. 2 dargestellt, ein erstes Bauteil 11 als Trägerelement und zwei weitere plattenförmige Bauteile 13, 14 verwendet.
Das erste Bauteil 11 ist eine Grundplatte 11 aus Metall, vorzugsweise aus Stahl. Die Grundplatte 11 besitzt einen aus ihr herausgebildeten stufig abgesetzten Nietzapfen 12 als Befestigungselement 12 und in die Grundplatte ausgeformte Ausnehmungen 19, 19a.
Die weiteren plattenförmigen Bauteile 13, 14 bestehen vorzugsweise aus Metall und weisen jeweils eine Bohrung 16 auf.
Zur Verbindung der Bauteile 11, 13, 14 wird das plattenförmige Bauteil 14 mit einer Bohrung 16, die dem Durchmesser der ersten Stufe 15 des Nietzapfen 12 entspricht, an die Grundplatte 11 angelegt. Dabei muß die Dicke dieses weiteren Bauteiles 14 nicht exakt mit der Höhe der ersten Stufe 15 des Nietzapfens 12 übereinstimmen. Das weitere Bauteil 14 kann also auch über die erste Stufe 15 des mehrstufigen Nietzapfens 12 hinausstehen.
Das dritte Bauteil 13, das eine Bohrung 16 mit einem Durchmesser aufweist, der dem Durchmesser der zweiten Stufe 15a des Nietzapfens 12 entspricht, wird an das zweite Bauteil 14 oder an die erste Stufe 15 des Nietzapfens 15 angelegt. Die zweite Stufe 15a des Haltezapfens ist höher als die Dicke des dritten Bauteiles 13, sie steht also über das dritte Bauteil 13 hinaus.
Zur Festlegung der beiden Bauteile 14, 13 wird die zweite Stufe 15 des Nietzapfens 12 mechanisch, beispielsweise durch Schlagbeanspruchung, oder thermisch, beispielsweise durch Aufschmelzen verformt. Die beiden Bauteile 14, 13 sind damit sowohl in X- als auch in Y-Richtung fixiert.
Die Fig. 1 zeigt zwei Arbeitsschritte bei der Herstellung des Befestigungselementes 12, also insbesondere des Nietzapfens 12. Beim ersten Umformschritt wird der Stempel 17 eines Umformwerkzeuges (nicht dargestellt) auf das als Grundplatte 11 ausgebildete erste Bauteil 11 gepreßt. Dabei wird die Fließgrenze des Werkstoffes der Grundplatte 11, also von Stahl, überschritten und der Werkstoff beginnt zu fließen. Durch diesen Vorgang wird eine napfförmige Ausnehmung 19 in die Grundplatte 11 gedrückt. Das dabei verdrängte Material wird durch eine Matrize 18 zu einem Zapfen 12 geformt. Bei diesem ersten Umformschritt ist die Höhe des von der Grundplatte 11 ausgebildeten Zapfens 12 geringer als die Materialstärke der Grundplatte 11. Die Tiefe der Ausnehmung 19 beträgt z.B. ca. die Hälfte der Materialstärke der Grundplatte 11.
In einem zweiten Umformschritt, wie auf der linken Seite der Fig. 1 dargestellt, wird in der Grundplatte 11 eine zweite Ausnehmung 19a ausgeformt. Dabei wird ein zweiter, im Vergleich zum im ersten Umformschritt verwendeten Stempel 17, kleinerer Stempel 17a auf den Boden der Ausnehmung 19 gepreßt. Das dabei verdrängte Material fließt in eine stufig abgesetzte Matritze 18a und es wird dabei ein stufenförmiger Nietzapfen 12 geformt. Der Durchmesser, der durch den zweiten Umformschritt ausgebildeten napfförmigen Ausnehmung 19a ist im Ausführungsbeispiel ca. halb so groß wie der Durchmesser der durch den ersten Umformschritt ausgebildeten napfförmigen Ausnehmung 19.
Die napfförmigen Ausnehmungen 19 und 19a bilden eine stufenförmig abgesetzte Ausbuchtung aus der Grundplatte 11, deren Tiefe insgesamt der Dicke der Grundplatte 11 entsprechen kann. Die Höhe des aus der Grundplatte 11 herausgebildeten stufenförmigen Nietzapfens 12 ist größer als die Materialstärke der Grundplatte 11.
Die Fig. 3 zeigt die Herstellung des Nietzapfens 12 durch einen in einem Arbeitsgang durchgeführten Umformvorgang. Der stufig abgesetzte Stempel 17b wird auf die Grundplatte also auf das erste Bauteil 11 gepreßt . Sowohl die erste, kleine als auch die zweite, große Stufe des Stempels 17b drücken dabei auf unverformtes Material der Grundplatte 11. Durch den Stempel 17b wird in die Grundplatte 11 eine stufig abgesetzte Ausbuchtung und aus der Grundplatte 11 der stufenförmige Nietzapfen 12 geformt.
Die beiden Mantelflächen des Nietzapfens 12 werden also aus bisher unverformten Material gebildet. Dadurch ist es möglich, daß auch durch einen einstufigen Umformvorgang ein Nietzapfen 12 gebildet wird, dessen Höhe größer ist, als die Materialstärke der Grundplatte 11.
Es ist denkbar, noch weitere Ausnehmungen in die Grundplatte 11 zu bilden, mit der Folge, daß sich ein mehrstufig ausgebildeter Nietzapfen 12 von der Grundplatte 11 herausbildet. Dabei kann die Fläche der herausgebildeten Stufen 15, 15a des Nietzapfens 12 von Umformschritt zu Umformschritt abnehmen. Eine Einhüllende an den mehrstufigen Nietzapfen 12 hat die Form eines Kegels, einer vier- oder einer dreiseitigen Pyramide.

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines einstückig mit einem ersten Bauteil (11) ausgebildeten Befestigungselements (12), insbesondere zur Verbindung dieses Bauteils (11) mit mindestens einem, vorzugsweise zwei weiteren Flachmaterial enthaltenden Bauteilen (13, 14), wobei das Befestigungselement (12) aus dem Material des ersten Bauteils (11) zapfenartig ausgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausformen zur Ausbildung eines stufig abgesetzten Befestigungselementes (12) in zwei aufeinanderfolgenden Umformschritten vorgenommen wird, wobei der erste Umformschritt auf eine größere Fläche einwirkt als der zweite.
  2. Verfahren zur Herstellung eines einstückig mit einem ersten Bauteil (11) ausgebildeten Befestigungselements (12), insbesondere zur Verbindung dieses Bauteils (11) mit mindestens einem, vorzugsweise zwei weiteren Flachmaterial enthaltenden Bauteilen (13,14) wobei das Befestigungselement (12) aus dem Material des ersten Bauteils (11) zapfenartig ausgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausformen zur Ausbildung des zapfenartigen Befestigungselements (12) in einem Umformschritt vorgenommen wird, wobei für den Umformschritt ein stufig abgesetzter Stempel (17b) eingesetzt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Umformen des ersten Bauteils (11) verschiedene, vorzugsweise zwei verschiedene, Formen, beispielsweise Matrizen (18, 18a), als Gegenstücke zu entsprechenden Stempeln (17, 17a) eingesetzt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim zweiten Umformschritt eine stufig abgesetzt ausgebildete Form (18a) als Gegenstück eingesetzt wird.
  5. Verfahren zur Verbindung eines ersten Bauteils (11) mit wenigstens einem weiteren Bauteil (13, 14) mittels eines aus dem ersten Bauteil (11) ausgeformten, zapfenartigen Befestigungselementes (12) an wenigstens einem weiteren Bauteil (13, 14), dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine weitere Bauteil (13, 14) mit einer Bohrung (16) auf eine dem ersten Bauteil (11) näheren Stufe (15) des Befestigungselementes (12) aufgesteckt und von einer weiteren, dem freien Ende des Befestigungselementes (12) zugewandten Stufe (15a) des Befestigungselementes (12) mit kleinerem Durchmesser als die erste Stufe (15), insbesondere formschlüssig, beispielsweise durch Vernietung, festgelegt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Bauteil (11) zwei weitere Bauteile (13, 14) befestigt werden, wobei eines von der größeren Stufe (15) des Befestigungselelmentes (12) geführt wird und das andere der weiteren Bauteile (13) auf der kleineren Stufe (15a) geführt wird und das andere Bauteil (14) gegen Abziehen sichert.
  7. Bauteil mit einem Befestigungselement (12), das aus dem Material dieses ersten Bauteils (11) zapfenartig ausgeformt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (12) eine im Durchmesser stufig und sich zum freien Ende hin verjüngende Form hat.
  8. Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (11) eine, insbesondere beim Umformen entstandene stufig abgesetzte Ausnehmung (19) aufweist.
  9. Bauteil nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des aus dem ersten Bauteil (11) ausgeformten Befestigungselementes (12) größer ist als die Materialdicke des ersten Bauteils (11).
  10. Bauteil nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil (11) eine Platte, insbesondere ein Blech ist und/oder das erste Bauteil (11) aus Metall, insbesondere aus Stahl, besteht.
EP00118716A 1999-09-02 2000-08-30 Verfahren zur Verbindung mehrerer Bauteile sowie Bauteil mit einem Befestigungselement Withdrawn EP1080804A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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DE1999141776 DE19941776A1 (de) 1999-09-02 1999-09-02 Verfahren und Vorrichtung zur Verbindung mehrerer Bauteile
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