EP1238724A1 - Integral rivet for fastening two parts as well as its manufacturing method and device - Google Patents

Integral rivet for fastening two parts as well as its manufacturing method and device Download PDF

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EP1238724A1
EP1238724A1 EP02004605A EP02004605A EP1238724A1 EP 1238724 A1 EP1238724 A1 EP 1238724A1 EP 02004605 A EP02004605 A EP 02004605A EP 02004605 A EP02004605 A EP 02004605A EP 1238724 A1 EP1238724 A1 EP 1238724A1
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EP
European Patent Office
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rivet
sheet
fastening element
ring
light metal
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EP02004605A
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Norbert Kern
Martin Kleemann
Erwin Höfer
Arnold Windisch
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Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Original Assignee
Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Fritz Eichenauer GmbH and Co KG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D39/00Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
    • B21D39/03Application 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
    • B21D39/031Joining superposed plates by locally deforming without slitting or piercing
    • B21D39/032Joining 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/04Stamping using rigid devices or tools for dimpling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00Riveting
    • B21J15/02Riveting procedures

Definitions

  • the invention relates to a device for fastening two parts, one of which is a sheet of light metal or a light metal alloy such as aluminum or aluminum alloy is from which a rivet-shaped connecting element was formed by an annular groove in the solid material of the sheet is surrounded, and a method for forming a rivet-shaped fastener on a Sheet of light metal or light metal alloy such as aluminum or aluminum alloy and a device for Forming a rivet-shaped fastening element on a Sheet of light metal or light metal alloy, such as Aluminum or aluminum alloy.
  • metal plate is not accessible on one side, like this is the case for example with kettles where a metal plate, preferably made of aluminum as a heat diffusion plate, is soldered onto a stainless steel pot, so this type of connection is not possible.
  • EP 895 828 describes a riveted joint, at the one rivet with the help of a die and a hollow punch with lateral guidance by local extrusion will that the material under the stamp at the Forward movement is displaced into a stamp cavity and forms the rivet.
  • This method is disadvantageous however, that this rivet production also with thin sheets in the order of approximately 1.5 mm thick and below can no longer be used, because then due to the low available material for displacement either the rivet no longer reaches the specified height or the base under the stamp is too thin and therefore unstable so that there is a risk that the bypass area of the rivet breaks out of the sheet and the rivet does not is more attached to the block strand.
  • the stated object is achieved with a fastening device of the type mentioned in the beginning, that ribs are formed in the area of the annular groove rise above the bottom of the ring groove.
  • the invention provides for achieving the object according to the invention continue a procedure of the type mentioned before, which is characterized in that the surface outstanding rivet-shaped fastener from the Solid material of the sheet by weakening a ring area around the rivet-shaped fastener and formation a material increase lying within the same becomes.
  • the invention further provides for achieving the stated object before that through a hollow punch with a cylindrical jacket Ring wall and a radially inwardly projecting Ring nose and a second massive against it Stamp with the inside diameter of the hollow stamp in Area of the ring nose larger than twice the thickness of the material of the sheet to be processed as well as on its has free grooves.
  • the grooves are special Radial grooves. Their number is three to six.
  • the invention Device for fastening two parts that radially immediately around the fastener Ring heel is formed.
  • Developments of the invention Device provide that the surface of the Ring heel the surface of the ring heel the surface of the sheet protrudes and that the surface of the ring shoulder with the surface of the sheet outside the ring groove is aligned, in particular the rivet-shaped fastening element is a rivet.
  • the method according to the invention provides that the material increase by axial movement of a hollow punch is formed.
  • the invention provided that the sheet of the to forming rivet-shaped fastener facing away below it is pressed in to further sheet metal material to form the rivet-shaped fastener to make available, in particular the indentation by means of one of the rivet-shaped fastening element opposite side of the sheet of the acting stamp takes place.
  • the rivet-shaped fastener with a surrounding it annular paragraph is created and that too deforming sheet during the deformation between two fixed Plates is fixed.
  • ribs are formed that extend across the floor the ring groove.
  • the invention provides a method to form such a rivet-shaped fastener before, in the area of annular material reduction are formed over these raised ribs wherein ribs are preferably designed as radial ribs and your number is three to six.
  • the device for forming a rivet-shaped fastening element on a sheet or plate made of light metal provides in preferred training that the ring diameter of the massive stamp is larger than the ring nose diameter of the hollow ram, and in addition it can be provided that the outer diameter of the solid Stamp is less than the inside diameter of the Hollow stamp on its face.
  • the axial distance c of the ring nose of the face of the hollow punch at least the difference the material thickness a of the sheet to be machined is reduced by the thickness b of the sheet in the area of a material deformation corresponds to the groove to be trained, whereby in particular the inside diameter f of the hollow punch in the area the ring nose is larger than twice the thickness a of the material of the sheet to be processed.
  • the invention first sees as a fastening device for two parts, one of which is a plate 1 made of light metal, like aluminum or aluminum alloy this plate 1 by cold forming rivet 2 before, as shown in Figure 1.
  • This rivet 2 is not massive in its cross section, but in cross section below its free face, basically circular, ie provided with a cavity 2a.
  • an indentation or depression 2b is formed on the side of the plate 1 facing away from it below the rivet 2.
  • the actual rivet 2 is directly on it adjacent, is surrounded by a paragraph 6, which in turn is surrounded by an annular groove 7, the height c of the paragraph 6 at least the thickness a of plate 1 minus the reduced one Thickness b in the area of the annular groove 7 corresponds, over here. It is also essential that in the area the reduction in thickness of the annular groove 7 radial ribs 11 are provided, in the illustrated embodiment Four radial ribs 11 are equally distributed over the circumference are; any other number of ribs is also conceivable, whereby conveniently chosen between three and six ribs become. This makes the rivet 2 despite its formation required weakening in its surrounding area safely held by the ribs in plate 1.
  • a fastening device according to the invention with a Rivet according to FIG. 1 can be made with the device of FIG. 3 prepared according to the method described below become.
  • the device according to the invention for producing rivet-shaped Fastening elements on a sheet or plate 2 first has two metal plates 21, 22, so-called matrices on.
  • the upper metal plate 22 has a cylindrical Opening 23 and also the lower metal plate 21 a corresponding cylindrical opening, through the stamp 24, 25 can act on the sheet to be processed.
  • the metal plates 21, 22 thus act as lateral guides for stamps 24, 25.
  • a short distance from the cylindrical opening 23 in the Metal plate 22 shows this on its facing sheet 1 lower surface annularly arranged claws 26, by means of whose surfaces 21 against lateral displacement in position is held.
  • the stamp 24 is of solid cylindrical design and has at its tip, for example, a conical shape on.
  • the diameter of the stamp is little larger than the diameter of the rivet to be made.
  • the hollow stamp 25 is also essentially cylindrical in shape, but has a much larger outer diameter like the stamp 24 on. It corresponds to the outside Ring groove diameter d.
  • the stamp 25 with a distance c to its free end face 28 Jacket wall an inwardly projecting annular radial approach 29 on.
  • the diameter f of the punch 25 in the area of the ring nose 29 determines the strength of the rivet 2.
  • the sheet 1 is clamped between dies 21, 22 and thus fixed against displacement by the claw 26.
  • the punches 24, 25 are against the sheet and thus against each other proceed, the stamp 24 possibly a little in time can lead.
  • the stamp 24 By the stamp 24, the conical Indentation of the indentation 3b to be formed the side of the plate 1 facing away from the rivet 2 to be formed created and thereby initially a material curvature the top or the rivet to be created after manufacture having side of the plate 2 formed.
  • the stamp 25 is in the cylindrical recess 23 the upper die 22 retracted and with its annular free face pressed against the sheet 1, which in this area rests on the lower die 21, wherein the material thickness in an annular area under the free end-shaped star side of the stamp 23 reduced and according to which an annular groove 7 is formed, in the ribs 11 due to the radial grooves 30 on the end face of the stamp 25 stop.
  • the material displaced under the end face of the stamp 25 of the sheet 1 can not escape to the outside, because that Sheet 1 held firmly between the two plates 21, 22 is and especially not due to the annular claw can escape to the outside.
  • the displaced material can hence also with the help of the lower one that forms the curvature Stamp 24 pressed inside into the cavity of the hollow stamp 25, the rivet 2 being formed by the ring nose 29 and its outside diameter by the inside diameter the ring nose 29 is determined. This will underneath the Ring nose 29 immediately radially around the rivet 2 of the ring shoulder 6 trained.
  • FIG. 5 shows the fastening of a fastening lug 33, for example a thermal switch on a rivet 2.
  • Die Fastening flag 33 is with its breakthrough on the Raw rivet 2, as shown in Figure 1, placed until flag 33 comes to rest on paragraph 6.
  • the rivet 2 is then compressed, with the Head widened and with its edge area on the fastening flag 33 is present and thus holds it securely.
  • the Height of paragraph 6 can be chosen so that the fastening flag 33 at a desired predetermined height lies.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)

Abstract

The fixing device connects two parts, one of which is a sheet (1) or plate of non-ferrous metal such as aluminum or an aluminum alloy. A rivet (2) is formed from the material of this sheet. There is an annular groove (7), of reduced thickness compared to the initial material. Fins (11) in the region of this groove project over it.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen zweier Teile, von denen eines ein Blech aus Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, wie Aluminium oder Aluminiumlegierung ist, aus der ein nietförmiges Verbindungselement ausgeformt wurde, das von einer Ringnut im Massivmaterial des Blechs umgeben ist, sowie ein Verfahren zum Ausbilden eines nietförmigen Befestigungselementes auf einem Blech aus Leichtmetall oder Leichtmetalllegierung, wie Aluminium oder Aluminiumlegierung und eine Vorrichtung zum Ausbilden eines nietförmigen Befestigungselementes auf einem Blech aus Leichtmetall oder Leichtmetalllegierung, wie Aluminium oder Aluminiumlegierung.The invention relates to a device for fastening two parts, one of which is a sheet of light metal or a light metal alloy such as aluminum or aluminum alloy is from which a rivet-shaped connecting element was formed by an annular groove in the solid material of the sheet is surrounded, and a method for forming a rivet-shaped fastener on a Sheet of light metal or light metal alloy such as aluminum or aluminum alloy and a device for Forming a rivet-shaped fastening element on a Sheet of light metal or light metal alloy, such as Aluminum or aluminum alloy.

Zur Befestigung von Bauteilen auf Metallplatten sind schon verschiedene Verfahren bekannt. So kann man das Bauteil auf der Metallplatte, beispielsweise durch gemeinsames Verpressen von Metallplatte und einem eben auf diesem aufliegenden metallischen Verbindungsstück des Bauteiles, befestigen. Dieses Vorgehen wird auch als "Toxen" bezeichnet. Nachteilig dabei ist jedoch, dass die Verbindungsstelle von beiden Seiten zugänglich sein muss.For fastening components on metal plates are already known various processes. So you can open the component the metal plate, for example by pressing together of metal plate and one just resting on it fasten the metallic connector of the component. This procedure is also known as "toxins". adversely however, is that the junction of both Pages must be accessible.

Ist die Metallplatte auf einer Seite nicht zugänglich, wie dies beispielsweise bei Wasserkochern der Fall ist, bei denen eine Metallplatte, vorzugsweise aus Aluminium als Wärmediffusionsplatte, auf einem Edelstahltopf aufgelötet ist, so ist diese Art der Verbindung nicht möglich.If the metal plate is not accessible on one side, like this is the case for example with kettles where a metal plate, preferably made of aluminum as a heat diffusion plate, is soldered onto a stainless steel pot, so this type of connection is not possible.

In der EP 895 828 ist eine Nietverbindung beschrieben, bei der ein Niet mit Hilfe einer Matrize und eines Hohlstempels mit seitlicher Führung durch lokales Fließpressen so hergestellt wird, dass das Material unter dem Stempel bei der Vorwärtsbewegung in einen Stempelhohlraum verdrängt wird und den Niet bildet. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, dass auch diese Nietherstellung bei dünnen Blechen in der Größenordnung von ca. 1,5 mm Dicke und darunter nicht mehr angewendet werden kann, da dann aufgrund des geringen zur Verdrängung zur Verfügung stehenden Materials entweder der Niet nicht mehr die vorgegebene Höhe erreicht oder die Basis unter dem Stempel zu dünn und damit instabil wird, so daß die Gefahr besteht, daß der Umgehungsbereich des Niets aus dem Blech herausbricht und der Niet nicht mehr am Blockstrang fixiert ist.EP 895 828 describes a riveted joint, at the one rivet with the help of a die and a hollow punch with lateral guidance by local extrusion will that the material under the stamp at the Forward movement is displaced into a stamp cavity and forms the rivet. This method is disadvantageous however, that this rivet production also with thin sheets in the order of approximately 1.5 mm thick and below can no longer be used, because then due to the low available material for displacement either the rivet no longer reaches the specified height or the base under the stamp is too thin and therefore unstable so that there is a risk that the bypass area of the rivet breaks out of the sheet and the rivet does not is more attached to the block strand.

Es liegt daher die Aufgabe zugrunde eine stabile Befestigungsvorrichtung auch bei dünnen Blechen zu schaffen.It is therefore the object of a stable fastening device to create even with thin sheets.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einer Befestigungsvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass im Bereich der Ringnut Rippen ausgebildet, die sich über den Boden der Ringnut erheben. According to the invention, the stated object is achieved with a fastening device of the type mentioned in the beginning, that ribs are formed in the area of the annular groove rise above the bottom of the ring groove.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe sieht die Erfindung weiterhin ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das die Oberfläche überragende nietförmige Befestigungselement aus dem Vollmaterial des Bleches durch Schwächung eines Ringbereichs um das nietförmige Befestigungselement und Bildung einer innerhalb desselben liegenden Materialerhöhung geformt wird.The invention provides for achieving the object according to the invention continue a procedure of the type mentioned before, which is characterized in that the surface outstanding rivet-shaped fastener from the Solid material of the sheet by weakening a ring area around the rivet-shaped fastener and formation a material increase lying within the same becomes.

Weiterhin sieht die Erfindung zur Lösung der genannten Aufgabe vor, dass durch einen Hohlstempel mit zylindermantelförmiger Ringwandung und einer radial nach Innen ragenden Ringnase sowie einem gegen diesen wirkenden zweiten massiven Stempel wobei der Innendurchmesser des Hohlstempels im Bereich der Ringnase größer als die doppelte Stärke des Materials des zu bearbeitenden Bleches ist sowie an seiner freien Stirnseite Nuten aufweist. Die Nuten sind dabei insbesondere Radialnuten. Ihre Anzahl ist drei bis sechs.The invention further provides for achieving the stated object before that through a hollow punch with a cylindrical jacket Ring wall and a radially inwardly projecting Ring nose and a second massive against it Stamp with the inside diameter of the hollow stamp in Area of the ring nose larger than twice the thickness of the material of the sheet to be processed as well as on its has free grooves. The grooves are special Radial grooves. Their number is three to six.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befestigen zweier Teile ist vorgesehen, dass radial unmittelbar um das Befestigungselement ein Ringabsatz ausgebildet ist. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehen vor, dass die Oberfläche des Ringabsatzes die Oberfläche des Ringabsatzes die Oberfläche des Blechs überragt und dass die Oberfläche des Ringabsatzes mit der Oberfläche des Blechs außerhalb der Ringnut fluchtet, wobei insbesondere das nietförmige Befestigungselement ein Hohlniet ist.According to a preferred embodiment of the invention Device for fastening two parts is provided, that radially immediately around the fastener Ring heel is formed. Developments of the invention Device provide that the surface of the Ring heel the surface of the ring heel the surface of the sheet protrudes and that the surface of the ring shoulder with the surface of the sheet outside the ring groove is aligned, in particular the rivet-shaped fastening element is a rivet.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht in Weiterbildung vor, dass die Materialerhöhung durch axiale Bewegung eines Hohlstempels gebildet wird. Zur Verbesserung der Ausbildung der Materialerhöhung zur Bildung des nietförmigen Befestigungselements ist gemäß einer äußerst bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Blech von der dem zu bildenden nietförmigen Befestigungselement abgewandten Seite unterhalb desselben eingedrückt wird, um weiteres Blechmaterial zur Bildung des nietförmigen Befestigungselements zur Verfügung zu stellen, wobei insbesondere das Eindrücken mittels eines von der dem nietförmigen Befestigungselement abgewandten Seite des Bleches des einwirkenden Stempels erfolgt.In a further development, the method according to the invention provides that the material increase by axial movement of a hollow punch is formed. To improve the training of Material increase to form the rivet-shaped fastener is according to an extremely preferred embodiment the invention provided that the sheet of the to forming rivet-shaped fastener facing away below it is pressed in to further sheet metal material to form the rivet-shaped fastener to make available, in particular the indentation by means of one of the rivet-shaped fastening element opposite side of the sheet of the acting stamp takes place.

Infolge des einwirkenden Stempels von der Unterseite fließt das Material bei der anschließenden Bildung des nietförmigen Befestigungselements durch den Hohlstempel nicht mehr direkt der Stempelmitte zu, sondern wird nach oben umgelenkt. Die Folge davon ist, dass sich ein Hohlniet ausbildet. Dies hat den Vorteil, dass das eingesparte Material des Niethohlraums zusätzliche Niethöhe erbringt. Darüber hinaus besteht der Vorteil, dass sich in dem Hohlraum überflüssiges Flux beim Lötvorgang sammeln kann und dadurch eine bessere Verlötung erfolgt. Durch die Ausbildung des Hohlniet ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass der Kopf eines Hohlniets sich bei der Verformung während des Befestigungsvorganges leichter und definierbarer verformt als bei einem Vollniet und die Befestigungssicherheit sich damit erhöht.Due to the impact of the stamp flowing from the bottom the material in the subsequent formation of the rivet-shaped Fastener no longer through the hollow punch directly to the center of the stamp, but is deflected upwards. The consequence of this is that a hollow rivet is formed. This has the advantage that the material saved of the rivet cavity provides additional rivet height. About that there is also the advantage that there is no need in the cavity Flux can collect during the soldering process and thereby one better soldering takes place. By training the Hollow rivet continues to have the advantage of being the head a rivet itself during the deformation during the fastening process deformed easier and more definable than in the case of a full rivet and the fastening security elevated.

In weiterer Ausbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das nietförmige Befestigungselement mit einem es umgebenden ringförmigen Absatz geschaffen wird und dass das zu verformende Blech während der Verformung zwischen zwei festen Platten fixiert wird. Um Materialfluss des zu bearbeitenden Bleches bei der Herstellung des nietförmigen Befestigungselements radial nach innen zu lenken ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, dass im Bereich der Ringnut Rippen ausgebildet sind, die sich über den Boden der Ringnut erheben. Zur Verstärkung des Bleches in dem Ringbereich, aus dem das Material zur Herstellung des Niets um diesen entfernt wurde, sieht die Erfindung ein Verfahren zu Ausbilden eines solchen nietförmigen Befestigungselements vor, bei dem im Bereich der ringförmigen Materialreduzierung sich über diese erhebende Rippen ausgebildet werden, wobei Rippen vorzugsweise als Radialrippen ausgebildet sind und Ihre Anzahl drei bis sechs beträgt.In a further development of the method it can be provided that the rivet-shaped fastener with a surrounding it annular paragraph is created and that too deforming sheet during the deformation between two fixed Plates is fixed. To flow the material to be processed Sheets in the manufacture of the rivet-shaped fastener Steering radially inwards is another preferred embodiment provided that in the area of Ring groove ribs are formed that extend across the floor the ring groove. To reinforce the sheet in the Ring area from which the material for making the rivet around this, the invention provides a method to form such a rivet-shaped fastener before, in the area of annular material reduction are formed over these raised ribs wherein ribs are preferably designed as radial ribs and your number is three to six.

Die Vorrichtung zum Ausbilden eines nietförmigen Befestigungselements auf ein Blech oder einer Platte aus Leichtmetall sieht in bevorzugter Ausbildung vor, dass der Ringdurchmesser des massiven Stempels größer ist als der Ringnasendurchmesser des Hohlstempels, wobei darüber hinaus vorgesehen sein kann, dass der Außendurchmesser des massiven Stempels geringer ist als der Innendurchmesser des Hohlstempels an dessen Stirnseite. In Weiterbildung ist dabei vorgesehen, dass der Axialabstand c der Ringnase von der Stirnseite des Hohlstempels mindestens der Differenz der Materialstärke a des zu bearbeitenden Bleches vermindert um die Stärke b des Bleches im Bereich einer durch Materialverformung auszubildenden Ringnut entspricht, wobei insbesondere der Innendurchmesser f des Hohlstempels im Bereich der Ringnase größer als die doppelte Stärke a des Materials des zu bearbeitenden Bleches ist.The device for forming a rivet-shaped fastening element on a sheet or plate made of light metal provides in preferred training that the ring diameter of the massive stamp is larger than the ring nose diameter of the hollow ram, and in addition it can be provided that the outer diameter of the solid Stamp is less than the inside diameter of the Hollow stamp on its face. In training is included provided that the axial distance c of the ring nose of the face of the hollow punch at least the difference the material thickness a of the sheet to be machined is reduced by the thickness b of the sheet in the area of a material deformation corresponds to the groove to be trained, whereby in particular the inside diameter f of the hollow punch in the area the ring nose is larger than twice the thickness a of the material of the sheet to be processed.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:

Fig. 1
einen Vertikalschnitt durch ein Teil mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Niet mit kreisförmigem Querschnitt mit Innendurchmesser, wie er mit dem in der Figuren 3 dargestellten Verfahren herstellbar ist;
Fig. 2
ein Horizontalschnitt durch den Niet der Fig. 1 mit Draufsicht auf die Platte;
Fig. 3
eine Darstellung des Ablaufs der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Herstellung eines Niets der Figur 1 mit Ausgestaltungen der hierzu eingesetzten Werkzeuge;
Fig. 4
eine Stirnansicht der Hohlstempel; und
Fig. 5
einen deformierten Hohlniet nach der Befestigung eines Temperaturelements.
Further advantages and features of the invention result from the claims and from the following description in which exemplary embodiments of the invention are explained in detail with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1
a vertical section through a part with a rivet designed according to the invention with a circular cross section with an inner diameter, as can be produced with the method shown in Figure 3;
Fig. 2
a horizontal section through the rivet of Figure 1 with a plan view of the plate.
Fig. 3
a representation of the sequence of the device according to the invention for performing the method according to the invention in the manufacture of a rivet of Figure 1 with configurations of the tools used for this;
Fig. 4
an end view of the hollow punch; and
Fig. 5
a deformed hollow rivet after attaching a temperature element.

Die Erfindung sieht zunächst als Befestigungsvorrichtung für zwei Teile, von denen eines eine Platte 1 aus Leichtmetall, wie Aluminium oder Aluminumlegierung ist, einen aus dieser Platte 1 durch Kaltverformung herausgeformten Niet 2 vor, wie er in der Figur 1 dargestellt ist. Dieser Niet 2 ist in seinem Querschnitt nicht massiv, sondern im Querschnitt unterhalb seiner freien Stirnseite, grundsätzlich kreisringförmig, also mit einem Hohlraum 2a versehen. Auf der ihm abgewandten Seite der Platte 1 unterhalb des Niets 2 ist eine Eindrückung oder Vertiefung 2b ausgebildet.The invention first sees as a fastening device for two parts, one of which is a plate 1 made of light metal, like aluminum or aluminum alloy this plate 1 by cold forming rivet 2 before, as shown in Figure 1. This rivet 2 is not massive in its cross section, but in cross section below its free face, basically circular, ie provided with a cavity 2a. On the side of the plate 1 facing away from it below the rivet 2, an indentation or depression 2b is formed.

Weiterhin ist der eigentliche Niet 2, unmittelbar an ihn angrenzend, von einem Absatz 6 umgeben ist, der wiederum von einer Ringnut 7 umgeben ist, wobei die Höhe c des Absatzes 6 mindestens der Stärke a der Platte 1 minus der reduzierten Stärke b im Bereich der Ringnut 7 entspricht, hier darüber liegt. Wesentlich ist weiterhin, dass im Bereich der Stärkenreduzierung der Ringnut 7 Radialrippen 11 vorgesehen sind, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel gleich verteilt über den Umfang vier Radialrippen 11 vorgesehen sind; es ist auch jede andere Rippenzahl denkbar, wobei praktischerweise zwischen drei und sechs Rippen gewählt werden. Dadurch wird der Niet 2 trotz der zu seiner Bildung erforderlichen Schwächung in seinem Umgebungsbereich sicher durch die Rippen in der Platte 1 gehalten.Furthermore, the actual rivet 2 is directly on it adjacent, is surrounded by a paragraph 6, which in turn is surrounded by an annular groove 7, the height c of the paragraph 6 at least the thickness a of plate 1 minus the reduced one Thickness b in the area of the annular groove 7 corresponds, over here. It is also essential that in the area the reduction in thickness of the annular groove 7 radial ribs 11 are provided, in the illustrated embodiment Four radial ribs 11 are equally distributed over the circumference are; any other number of ribs is also conceivable, whereby conveniently chosen between three and six ribs become. This makes the rivet 2 despite its formation required weakening in its surrounding area safely held by the ribs in plate 1.

Eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung mit einem Niet gemäß der Figur 1 kann mit der Vorrichtung der Figur 3 entsprechend dem weiter unten beschriebenen Verfahren hergestellt werden.A fastening device according to the invention with a Rivet according to FIG. 1 can be made with the device of FIG. 3 prepared according to the method described below become.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen nietförmiger Befestigungselemente an einem Blech oder einer Platte 2 weist zunächst zwei Metallplatten 21, 22, sogenannte Matrizen auf. Dabei weist die obere Metallplatte 22 eine zylindrische Öffnung 23 und auch die untere Metallplatte 21 eine entsprechende zylindrische Öffnung auf, durch die Stempel 24, 25 auf das zu bearbeitende Blech einwirken können.The device according to the invention for producing rivet-shaped Fastening elements on a sheet or plate 2 first has two metal plates 21, 22, so-called matrices on. The upper metal plate 22 has a cylindrical Opening 23 and also the lower metal plate 21 a corresponding cylindrical opening, through the stamp 24, 25 can act on the sheet to be processed.

Die Metallplatten 21, 22 wirken somit als seitliche Führungen für die Stempel 24, 25.The metal plates 21, 22 thus act as lateral guides for stamps 24, 25.

In geringen Abstand zu der zylindrischen Öffnung 23 in der Metallplatte 22 weist dies an ihrer dem Blech 1 zugewandten unteren Fläche ringförmig angeordnete Krallen 26 auf, mittels derer Flächen 21 gegen seitliches Verschieben in Position gehalten wird.A short distance from the cylindrical opening 23 in the Metal plate 22 shows this on its facing sheet 1 lower surface annularly arranged claws 26, by means of whose surfaces 21 against lateral displacement in position is held.

Zur Herstellung eines Niets gemäß der Figur 1 wird die Platte 1, aus der der Niet 2 als Befestigungselement aus Kaltverformung ausgeformt werden soll zunächst aus Metallplatten 21, 22, sogenannten Matrizen, eingespannt. Dabei weisen sowohl die untere Metallplatte 21 als auch die obere Metallplatte 22 eine zylindrische Öffnung 23 aufweist, durch die Stempel 24, 25 auf das zu bearbeitende Blech einwirken können. Die Metallplatten 21 und 22 wirken somit auch als seitliche Führung für die Stempel 24, 25. In geringem radialen Abstand zu der zylindrischen Öffnung 23 in der Metallplatte 22 weist diese an ihrer dem Blech 1 zugewandten unteren Fläche eine ringförmige Kralle 26 auf, mittels derer das Blech 1 ebenfalls in Position gehalten wird und die ein seitliches Fließen während der Verformung verhindern soll.To produce a rivet according to FIG Plate 1, from which the rivet 2 as a fastener Cold forming is initially to be formed from metal plates 21, 22, so-called matrices, clamped. there have both the lower metal plate 21 and the upper metal plate 22 has a cylindrical opening 23, through the stamp 24, 25 on the to be processed Can act on sheet metal. The metal plates 21 and 22 act thus also as a lateral guide for the stamps 24, 25. In small radial distance from the cylindrical opening 23 in the metal plate 22 this has on the sheet metal 1 facing an annular claw 26 on the lower surface, by means of which the sheet 1 is also held in position and which is a side flow during the deformation should prevent.

Der Stempel 24 ist massiv zylindrisch ausgebildet und weist an seiner Spitze eine beispielsweise kegelförmige Ausformung auf. Der Durchmesser des Stempels ist wenig größer als der Durchmesser des herzustellenden Niets. Der Hohlstempel 25 ist im wesentlichen ebenfalls zylindermantelförmig ausgebildet, weist aber einen wesentlich größeren Außendurchmesser wie der Stempel 24 auf. Er entspricht dem äußeren Ringnutdurchmesser d. Darüber hinaus weist der Stempel 25 mit einem Abstand c zu seiner freien Stirnseite 28 seiner Mantelwandung einen nach innen ragenden ringförmigen Radialansatz 29 auf.The stamp 24 is of solid cylindrical design and has at its tip, for example, a conical shape on. The diameter of the stamp is little larger than the diameter of the rivet to be made. The hollow stamp 25 is also essentially cylindrical in shape, but has a much larger outer diameter like the stamp 24 on. It corresponds to the outside Ring groove diameter d. In addition, the stamp 25 with a distance c to its free end face 28 Jacket wall an inwardly projecting annular radial approach 29 on.

Der Durchmesser f des Stempels 25 im Bereich der Ringnase 29 bedingt die Stärke des Niets 2.The diameter f of the punch 25 in the area of the ring nose 29 determines the strength of the rivet 2.

Zur Bearbeitung des Bleches zur Ausformung eines Niets 2 wird im wesentlichen folgendermaßen vorgegangen:For processing the sheet metal to form a rivet 2 The main procedure is as follows:

Zunächst wird das Blech 1 zwischen Matrizen 21, 22 eingespannt und damit durch die Kralle 26 gegen Verschieben fixiert.First, the sheet 1 is clamped between dies 21, 22 and thus fixed against displacement by the claw 26.

Die Stempel 24, 25 werden gegen das Blech und damit gegeneinander verfahren, wobei der Stempel 24 ggf. zeitlich etwas vorlaufen kann. Durch den Stempel 24 wird die kegelförmige Eindrückung der dem zu bildenden Eindrückung 3b auf der dem zu bildenden Niet 2 abgewandten Seite der Platte 1 geschaffen und hierdurch zunächst eine Materialwölbung auf der Oberseite bzw. der dem zu schaffenden Niet nach Herstellung aufweisenden Seite der Platte 2 gebildet.The punches 24, 25 are against the sheet and thus against each other proceed, the stamp 24 possibly a little in time can lead. By the stamp 24, the conical Indentation of the indentation 3b to be formed the side of the plate 1 facing away from the rivet 2 to be formed created and thereby initially a material curvature the top or the rivet to be created after manufacture having side of the plate 2 formed.

Der Stempel 25 wird in die zylinderförmige Ausnehmung 23 der oberen Matrize 22 eingefahren und mit seiner ringförmigen freien Stirnseite gegen das Blech 1 gepresst, das in diesem Bereich auf der unteren Matrize 21 aufliegt, wobei die Materialstärke in einem ringförmigen Bereich unter der freien stirnförmigen Sternseite des Stempels 23 reduziert und dem gemäß eine Ringnut 7 gebildet wird, in der Rippen 11 aufgrund der Radialnuten 30 an der Stirnseite des Stempels 25 stehen bleiben.The stamp 25 is in the cylindrical recess 23 the upper die 22 retracted and with its annular free face pressed against the sheet 1, which in this area rests on the lower die 21, wherein the material thickness in an annular area under the free end-shaped star side of the stamp 23 reduced and according to which an annular groove 7 is formed, in the ribs 11 due to the radial grooves 30 on the end face of the stamp 25 stop.

Das unter der Stirnseite des Stempels 25 verdrängte Material des Blechs 1 kann nicht nach außen ausweichen, da das Blech 1 fest zwischen den beiden Platten 21, 22 gehalten ist und insbesondere aufgrund der ringförmigen Kralle nicht nach außen ausweichen kann. Das verdrängte Material kann daher auch mit Hilfe des die Wölbung formenden unteren Stempels 24 innen in den Hohlraum des Hohlstempels 25 gedrückt, wobei der Niet 2 durch die Ringnase 29 ausgeformt wird und sein Außendurchmesser durch den Innendurchmesser der Ringnase 29 bestimmt wird. Dadurch wird unterhalb der Ringnase 29 unmittelbar radial um den Niet 2 der Ringabsatz 6 ausgebildet.The material displaced under the end face of the stamp 25 of the sheet 1 can not escape to the outside, because that Sheet 1 held firmly between the two plates 21, 22 is and especially not due to the annular claw can escape to the outside. The displaced material can hence also with the help of the lower one that forms the curvature Stamp 24 pressed inside into the cavity of the hollow stamp 25, the rivet 2 being formed by the ring nose 29 and its outside diameter by the inside diameter the ring nose 29 is determined. This will underneath the Ring nose 29 immediately radially around the rivet 2 of the ring shoulder 6 trained.

Figur 5 zeigt die Befestigung einer Befestigungsfahne 33 , beispielsweise einen Thermoschalter, an einem Niet 2. Die Befestigungsfahne 33 wird mit ihrem Durchbruch über den Roh-Niet 2, wie er in der Figur 1 dargestellt ist, aufgesetzt bis Fahne 33 auf dem Absatz 6 zum Aufliegen kommt. Anschließend wird der Niet 2 gestaucht, wobei sich sein Kopf verbreitert und mit seinem Randbereich auf der Befestigungsfahne 33 anliegt und diese damit sicher hält. Die Höhe des Absatzes 6 kann so gewählt werden, dass die Befestigungsfahne 33 in einer gewünschten vorgegebenen Höhe liegt. FIG. 5 shows the fastening of a fastening lug 33, for example a thermal switch on a rivet 2. Die Fastening flag 33 is with its breakthrough on the Raw rivet 2, as shown in Figure 1, placed until flag 33 comes to rest on paragraph 6. The rivet 2 is then compressed, with the Head widened and with its edge area on the fastening flag 33 is present and thus holds it securely. The Height of paragraph 6 can be chosen so that the fastening flag 33 at a desired predetermined height lies.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Platteplate
2,2,
Nietrivet
66
Ringabsatzannular shoulder
77
Ringnutring groove
88th
Oberfläche des RingabsatzesSurface of the ring heel
99
Oberfläche der Platte 1Surface of the plate 1
1111
Rippenribs
2121
Metallplattemetal plate
2222
Metallplattemetal plate
2323
zylindrische Öffnungcylindrical opening
2424
Unterstempellower punch
2525
Oberstempelupper punch
2626
ringförmige Krallering-shaped claw
2727
ringförmige Kerbeannular notch
2828
StirnseitenbereichFront side area
2929
Ringnasering nose
3030
Nute der Stempelunterseite Groove on the underside of the stamp
3131
Domcathedral
3232
Hohlkehlefillet
3333
Temperaturelement im Bereich des HohlnietTemperature element in the area of the hollow rivet
aa
Stärke der Platte 1Thickness of plate 1
bb
reduzierte Stärke der Platte 1 im Bereich der Ringnutreduced thickness of plate 1 in the area the ring groove
cc
Höhe des RingabsatzesHeight of the ring heel
dd
Durchmesser des Stempels 25Stamp diameter 25
ee
freie Wandstärke des Stempels 25free wall thickness of the stamp 25
ff
Durchmesser des HohlnietDiameter of the rivet
gG
Durchmesser des Stempels 24Diameter of the punch 24
hH
Innendurchmesser des HohlnietInner diameter of the hollow rivet
ii
minimaler Abstand zwischen Stempel 24 und 25minimum distance between stamps 24 and 25

Claims (23)

Vorrichtung zum Befestigen zweier Teile, von denen eines ein Blech aus Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung, wie Aluminium oder Aluminiumlegierung ist, aus der ein nietförmiges Verbindungselement (2, 2a) ausgeformt wurde, das von einer Ringnut (7) im Massivmaterial des Blechs (4) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Ringnut (7) Rippen (11) ausgebildet sind, die sich über den Boden der Ringnut (7) erheben.Device for fastening two parts, one of which is a sheet of light metal or a light metal alloy, such as aluminum or aluminum alloy, from which a rivet-shaped connecting element (2, 2a) has been formed, which is formed by an annular groove (7) in the solid material of the sheet (4) is surrounded, characterized in that in the area of the annular groove (7) ribs (11) are formed which rise above the bottom of the annular groove (7). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass radial unmittelbar um das Befestigungselement (2, 2a) ein Ringabsatz (6) ausgebildet ist.Device according to claim 1, characterized in that a ring shoulder (6) is formed radially directly around the fastening element (2, 2a). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (8) des Ringabsatzes (6) die Oberfläche (9) des Blechs (1) überragt.Apparatus according to claim 2, characterized in that the surface (8) of the ring shoulder (6) projects beyond the surface (9) of the sheet (1). Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (8) des Ringabsatzes (6) mit der Oberfläche (9) des Blechs (1) außerhalb der Ringnut (7) fluchtet.Device according to claim 2, characterized in that the surface (8) of the ring shoulder (6) is flush with the surface (9) of the sheet (1) outside the ring groove (7). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das nietförmige Befestigungselement (2a) ein Hohlniet ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rivet-shaped fastening element (2a) is a hollow rivet. Verfahren zum Ausbilden eines nietförmigen Befestigungselementes auf einem Blech aus Leichtmetall oder Leichtmetalllegierung, wie Aluminium oder Aluminiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass das die Oberfläche überragende nietförmige Befestigungselement aus dem Vollmaterial des Bleches durch Schwächung eines Ringbereiches um das nietförmige Befestigungselement und Bildung einer innerhalb desselben liegenden Materialerhöhung geformt wird.Method for forming a rivet-shaped fastening element on a sheet of light metal or light metal alloy, such as aluminum or aluminum alloy, characterized in that the rivet-shaped fastening element projecting from the surface is formed from the solid material of the sheet by weakening an annular area around the rivet-shaped fastening element and forming a material elevation lying within it becomes. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialerhöhung durch axiale Bewegung mindestens eines Hohlstempels gebildet wird.A method according to claim 6, characterized in that the material increase is formed by the axial movement of at least one hollow punch. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech von der dem zu bildenden nietförmigen Befestigungselement abgewandten Seite unterhalb desselben eingedrückt wird, um weiteres Material zur Bildung des nietförmigen Befestigungselements zur Verfügung zu stellen.A method according to claim 6 or 7, characterized in that the sheet is pressed in from the side facing away from the rivet-shaped fastening element to be formed, in order to provide further material for forming the rivet-shaped fastening element. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Eindrücken mittels eines von der dem nietförmigen Befestigungselement abgewandten Seite des Blechs einwirkenden Stempels erfolgt.A method according to claim 8, characterized in that the pressing is carried out by means of a stamp acting on the side of the sheet metal facing away from the rivet-shaped fastening element. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das nietförmige Befestigungselement mit einem es umgebenden ringförmigen Absatz geschaffen wird.Method according to one of claims 5 to 9, characterized in that the rivet-shaped fastening element is created with an annular shoulder surrounding it. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zu verformende Blech während der Verformung zwischen zwei Platten fixiert wird.Method according to one of claims 5 to 10, characterized in that the sheet to be deformed is fixed between two plates during the deformation. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Blech während des Einwirkens im äußeren Umfangsbereich des Verformungsstempels gegen Materialfluss radial nach außen fixiert wird.Method according to one of claims 5 to 11, characterized in that the sheet is fixed radially outward against the flow of material during the action in the outer peripheral region of the deformation die. Verfahren zum Ausbilden eines nietförmigen Befestigungselementes auf einem Blech aus Leichtmetall oder Leichtmetalllegierung, wie Aluminium oder Aluminiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der ringförmigen Materialreduzierung sich über diese erhebende Rippen ausgebildet werden.Method for forming a rivet-shaped fastening element on a sheet of light metal or light metal alloy, such as aluminum or aluminum alloy, characterized in that in the area of the ring-shaped material reduction ribs are formed over these. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen als Radialrippen ausgebildet werden.A method according to claim 13, characterized in that the ribs are designed as radial ribs. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass drei bis sechs Radialrippen ausgebildet werden.A method according to claim 14, characterized in that three to six radial ribs are formed. Vorrichtung zum Ausbilden eines nietförmigen Befestigungselementes auf einem Blech aus Leichtmetall oder Leichtmetalllegierung, wie Aluminium oder Aluminiumlegierung, gekennzeichnet durch einen Hohlstempel (25) mit zylindermantelförmiger Ringwandung und einer radial nach innen ragenden Ringnase (29) sowie einem gegen diesen wirkenden zweiten massiven Stempel (24)Device for forming a rivet-shaped fastening element on a sheet of light metal or light metal alloy, such as aluminum or aluminum alloy, characterized by a hollow punch (25) with a cylindrical jacket-shaped ring wall and a radially inwardly projecting ring nose (29) and a second solid punch (24) acting against it Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringdurchmesser des massiven Stempels (24) größer ist als der Ringnasendurchmesser des Hohlstempels (25).Apparatus according to claim 16, characterized in that the ring diameter of the solid stamp (24) is larger than the ring nose diameter of the hollow stamp (25). Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Außendurchmesser des massiven Stempels (24) geringer ist als der Innendurchmesser des Hohlstempels (25) an dessen Stirnseite.Device according to claim 16 or 17, characterized in that the outside diameter of the solid punch (24) is smaller than the inside diameter of the hollow punch (25) on the end face thereof. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Axialabstand c der Ringnase von der Stirnseite des Hohlstempels mindestens der Differenz der Materialstärke a des zu bearbeitenden Bleches vermindert um die Stärke b des Bleches im Bereich einer durch Materialverformung auszubildenden Ringnut entspricht.Device according to one of claims 16 to 18, characterized in that the axial distance c of the ring nose from the end face of the hollow punch reduces at least the difference in the material thickness a of the sheet to be machined by the thickness b of the sheet in the region of an annular groove to be formed by material deformation. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser f des Hohlstempels im Bereich der Ringnase größer als die doppelte Stärke a des Materials des zu bearbeitenden Bleches ist.Device according to one of claims 16 or 19, characterized in that the inner diameter f of the hollow punch in the region of the ring nose is greater than twice the thickness a of the material of the sheet to be processed. Vorrichtung zum Ausbilden eines nietförmigen Befestigungselementes auf einem Blech aus Leichtmetall oder Leichtmetalllegierung, wie Aluminium oder Aluminiumlegierung, insbesondere nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlstempel (25) an einer freien Stirnseite (30) Nuten aufweist. Device for forming a rivet-shaped fastening element on a sheet of light metal or light metal alloy, such as aluminum or aluminum alloy, in particular according to one of claims 16 to 20, characterized in that the hollow punch (25) has grooves on a free end face (30). Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten Radialnuten (30) sind.Device according to claim 21, characterized in that the grooves are radial grooves (30). Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass an der freien Stirnseite des Hohlstempels (25) drei bis sechs radiale Nuten (30) gleichverteilt über den Umfang hin angeordnet sind.Apparatus according to claim 22, characterized in that on the free end face of the hollow punch (25) three to six radial grooves (30) are arranged evenly distributed over the circumference.
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