EP1576295A1 - Stamped rivet for connection to sheet metals and method for placing said stamped rivet - Google Patents

Stamped rivet for connection to sheet metals and method for placing said stamped rivet

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Publication number
EP1576295A1
EP1576295A1 EP03785833A EP03785833A EP1576295A1 EP 1576295 A1 EP1576295 A1 EP 1576295A1 EP 03785833 A EP03785833 A EP 03785833A EP 03785833 A EP03785833 A EP 03785833A EP 1576295 A1 EP1576295 A1 EP 1576295A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
punch rivet
circumferential groove
punch
shaft
rivet
Prior art date
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Ceased
Application number
EP03785833A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Erich Palm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SFS Group International AG
Original Assignee
SFS Intec Holding AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SFS Intec Holding AG filed Critical SFS Intec Holding AG
Publication of EP1576295A1 publication Critical patent/EP1576295A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/08Hollow rivets; Multi-part rivets
    • F16B19/086Self-piercing rivets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B19/00Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/06Solid rivets made in one piece
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/04Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of riveting

Definitions

  • the invention relates to a punch rivet for a connection to metal sheets, with a head, with an adjoining shaft, with a circumferential groove formed in the shaft and with a shaft end opposite the head.
  • the invention further relates to a method for setting a punch rivet according to one of claims 1 to 17, for a connection to sheets, the punch rivet being pressed through the sheet without pre-drilling to form a punch hole and then pressed by means of counterpressure sheet metal material with plastic deformation into the circumferential groove ,
  • a punch rivet of the aforementioned type is known from EP 1 013 945 B1.
  • This well-known rivet is not only a punch rivet, but also an embossed rivet. If such a punch-embossed rivet has punched through two components to be connected with one another to form a punch hole, a groove is then embossed around the shaft end facing away from the rivet head in the component there, whereby material of the component there is plastically deformed into the circumferential groove formed in the shaft penetrates.
  • a die of the rivet setting device must be provided with an upwardly projecting ring collar which receives the shaft end opposite to the head and thereby stamps the groove around the shaft end into the material of the component there.
  • the circumferential groove in this known shank embossed rivet is directly adjacent to the shank end, so that the plastic deformation takes place only in the material of the lower component.
  • the head of the punch-embossed rivet is frustoconical and is pressed into the upper component when the rivet is placed so that the top of the head of the set rivet is flush with the top of the upper component.
  • Such a stamped-embossed rivet requires a correspondingly complex rivet setting because of the required embossing process Contraption.
  • sufficient material can only be deformed into the circumferential groove by the embossing if the components to be connected have a sufficient thickness.
  • the known stamped-embossed rivet is obviously neither intended nor suitable for joining together thin sheets or for fastening in a thin sheet.
  • US-A-3 909 913 A similar punch-embossed rivet is known from US-A-3 909 913.
  • the main difference between this punch and embossed rivet is that of a slightly different shape of the head and the circumferential groove.
  • US-A-3 909 913 additionally shows the structure of the die which is used for the embossing process.
  • DE 43 33 052 C2 shows a self-punching fastening device in which the rivet consists of a rivet head and a rivet shank with a central recess, the free end face of which does not completely punch through a sheet metal plate receiving it.
  • a rivet is neither intended nor suitable for setting in thin sheet metal.
  • punch rivets which connect two or more than two sheets to one another, but also punch rivets which are fastened to a sheet metal, the head of such punch rivets being able to be designed, for example, as a bearing journal (US-A- 3 571 903).
  • the shank can be designed so that during the setting process sheet material surrounding the shank is displaced upward, which is then pressed down again by the bearing part of the punch rivet in order to be pressed into the circumferential groove by plastic deformation and thus the punch rivet in the sheet metal in a form-fitting manner set. Even such punch rivets cannot be placed in thin sheet metal.
  • the object of the invention is to design a punch rivet of the type mentioned at the outset in such a way that a secure connection can be established on thin sheets, be it for connecting a plurality of thin sheets together or for connecting the punch rivet to a thin sheet.
  • the invention is also intended to provide a method for setting such a punch rivet. This object is achieved according to the invention in the case of a punch rivet of the type mentioned at the outset in that the head is provided with an annular flat surface on an underside facing the shaft, in that the circumferential groove adjoins the underside of the head directly and in that a section of the shaft is in one between the circumferential groove and the shaft end tapered towards the shaft end.
  • the shaft has its thickest part in an area located between the circumferential groove and the shaft end, so that the plastic deformation of sheet metal material into the circumferential groove takes place immediately below the head and which extends from the thickest part of the shaft to that Shaft-end tapered section can be formed with a view to achieving an efficient punching effect.
  • the shaft length of the punch rivet below the head is much greater than the thickness of the sheet or the total thickness of the sheet to which a connection is to be made. To establish such a connection, it is only necessary that, when a punching hole is formed, material displaced in the punching direction is pressed back during the setting process in such a way that it is plastically deformed into the circumferential groove.
  • the tapering section extends to a cylindrical end section of the shaft, the end section can be formed particularly efficiently for the punching process in terms of length and diameter.
  • the tapering section extends as far as the shaft end
  • the shaft end can, for example, be tapered so that less pressure is required for the punching process.
  • the tapered section directly adjoins the circumferential groove, a small overall length of the punch rivet can be achieved. If, in a further embodiment of the punch rivet according to the invention, a cylindrical shank section directly adjoins the circumferential groove and extends to the tapering section of the shank, regardless of whether a connection is made to one or more thin sheets, the protruding part after the setting process Insert the shaft part as a journal or the like.
  • the circumferential groove extends to a longitudinal center of the punch rivet, a sufficient axial length is also suitable for use with thin sheet metal material for plastically deforming the sheet metal material into the circumferential groove for secure, form-fitting holding of the punch rivet according to the invention available.
  • the tapering section of the shaft has an axial length which is substantially equal to the axial length of the circumferential groove
  • the region of the shaft located between the circumferential groove and the shaft end can be used for a particularly efficient punching process and / or design for use of the punch rivet as a bearing or the like.
  • the circumferential groove merges with a first radius into the flat surface on the underside of the head and / or the circumferential groove is parallel to the longitudinal axis in a region at the bottom that is central with respect to a longitudinal axis of the punch rivet and / or the circumferential groove merges with a straight line inclined against the longitudinal axis of the punch rivet into a subsequent shank section and / or the base of the circumferential groove merges into the straight line with a second radius and / or the circumferential groove with a third radius merges into a subsequent shank section and / or the tapered section with a fourth radius in the cylindrical end section and / or the cylindrical shaft section with a fifth radius in the tapered section
  • the connection of the punch rivet to the sheet can be tailored to the thickness and type of sheet metal material and to the end purpose of the punch rivet.
  • the punching process can be tailored into the circumferential groove with a view to the desired plastic deformation of the sheet metal material.
  • the cylindrical end section of the shaft has a diameter which is equal to the smallest or somewhat smaller than the smallest diameter of the shaft in the region of the circumferential groove, the amount of sheet metal material which is involved in the punching process can be reduced the punch hole is displaced outwards and in the punching direction and which is to be plastically deformed into the circumferential groove, optimally determine in advance.
  • the punch rivet according to the invention can also be used to secure a thin sheet Establish connection.
  • the object is achieved according to the invention in that the sheet metal material is displaced in the punching direction in a first annular region surrounding the punch hole with the punch rivet, and then the sheet metal material is pushed upwards on the punch rivet by a counterforce exerted from below, that the punch rivet is then pressed further down through the punch hole until the head rests with its flat surface on the metal sheets, and that the sheet metal material displaced in the punching direction is plastically deformed into the circumferential groove by the counterforce.
  • FIGS. 1a-1c shows the punch rivet according to FIGS. 1a-1c for connecting two sheets together in the set state, a detail of a device for setting the punch rivet being additionally shown,
  • FIG. 2b shows a second embodiment of the punch rivet according to the invention for connecting two sheets together, also in the set state
  • Fig. 3 shows a first embodiment of the device for setting the punch rivet according to the invention
  • Fig. 4 shows a second embodiment of the device for setting
  • Punch rivets according to the invention which is arranged here with further punch rivets in a magazine strip.
  • FIG. 1 a shows a top view of a first embodiment of a punch rivet according to the invention, which is designated overall by 10.
  • a second embodiment of the punch rivet according to the invention is shown in FIG. 2b and is designated overall by 10 '. 2b is discussed further below.
  • the punch rivet 10 has a head 12, an adjoining shank 14, a circumferential groove 16 formed in the shank and a shank end 18 opposite the head.
  • the head 12 is on one of the shanks 14 facing underside with an annular flat surface 20.
  • the circumferential groove 16 connects directly to the underside of the head 12.
  • a section 22 of the shaft 14 tapers conically in a region located between the circumferential groove 16 and the shaft end 18 in the direction of the shaft end 18.
  • the head 12 is a flat head, as is shown in FIGS. 1a and 1b without further can be seen, but it could also be a semicircular head or the like. It is essential for the invention that the plane surface 20 adjoins the circumferential groove 16, the purpose of which will become clear below.
  • the punch rivet 10, 10 'described here is used for a connection on thin sheets, ie either for connecting two thin sheets 24, 26 to one another, as shown in FIGS. 2a and 2b, or for more than two thin sheets (not ) shown.
  • the connection would look as in FIGS. 2a and 2b, only with the difference that the dividing line visible there between the two sheets 24, 26 would not be present.
  • the single thin sheet could of course be thinner than the two thin sheets 24, 26 together.
  • the punch rivet 10, 10 'according to the invention has an axial length L (FIG. 1a) or L' (FIG.
  • the tapered section 22 of the shank 14 extends to a cylindrical end section 28 which has an outer diameter D1.
  • the tapered section 22' extends to a tip section 32 which tapers as the tapered section 22 'and ends in the shaft end 18' designed as a tip.
  • the tapered section 22, 22 ' can directly adjoin the circumferential groove 16, 16' (not shown).
  • a cylindrical shaft section 30 or 30' directly adjoins the circumferential groove 16 or 16 'and extends as far as the tapering section 22 or 22' of the shaft 14.
  • the circumferential groove 16, 16' extends to a longitudinal center M or M 'of the punch rivet.
  • the tapered section 22, 22 'of the shaft 14, 14' has an axial length V or V which is substantially equal to the axial length L or L 'of the circumferential groove 16, 16'.
  • the tapered section with the length V is also followed by the cylindrical end section 28.
  • the tip section 32 is also connected to the axial length V of the tapering section.
  • the total length of the punch rivet 10, 10 ' is thus substantially greater than and preferably more than twice as large as the total thickness of the sheet metal material on which the connection to or through the punch rivet 10, 10' is to be made.
  • the circumferential groove 16 or 16' merges with the first radius R1 into the flat surface 20, 20 'on the underside of the head 12'.
  • the circumferential groove 16, 16 ' is parallel to the longitudinal axis 34, 34' in a region 36, 36 'at the bottom with respect to a longitudinal axis 34, 34' of the punch rivet 10, 10 '.
  • the circumferential groove 16 merges with a straight line 38 inclined against the longitudinal axis 34 of the punch rivet into the subsequent cylindrical shank section 30, which is the thickest part of the shank 14, 14 'and has a diameter D2.
  • the bottom of the circumferential groove 16 merges into a straight line 38 in the punch rivet 10 with a second radius R2.
  • the circumferential groove 16' merges with a third radius R3 (FIG. 2b) into the subsequent cylindrical shank section 30 ', which likewise has the largest shank diameter D2.
  • the tapered section 22 merges into the cylindrical end section 28 with a fourth radius R4.
  • the cylindrical shank section 30 merges into the taper section 22 with a fifth radius R5.
  • the diametrically opposite in FIG. Opposed two straight lines 38 enclose an angle ⁇ of 60 °.
  • the shaft end 18 is formed with sharp edges in the punch rivet 10.
  • the diameter of the cylindrical end section 28 of the shaft 14 is equal to the smallest or somewhat smaller than the smallest diameter d of the shaft 14 in the region of the circumferential groove 16.
  • the punch rivet 10, 10 ' consists of a material that is harder than the sheet metal material to which a connection is to be made with the punch rivet. In both cases, the punch rivet 10, 10 'is not deformed during the setting process. Only the sheet metal on which a connection is to be made is deformed. When the connection is made, the sheet metal material is plastically deformed into the circumferential groove 16, 16 '. This results in a positive connection between the punch rivet 10, 10 'and the material of the sheets 24, 26, which is enclosed in the circumferential groove 16, 16' between the flat surface 20, 20 'and a shoulder, through the straight line 38 and through the radius R3 is formed.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of a device, generally designated 40, for setting a punch rivet, here the punch rivet 10.
  • the device 40 consists of a male part, generally designated PA, and a male part, generally designated MA, between which, in the illustration in FIG. 3, the two sheets 24, 26 to be connected to one another by the punch rivet 10 are clamped.
  • the male part PA and the female part MA are connected to each other by a U-shaped yoke 42.
  • the yoke 42 ' can be attached to an electrically, hydraulically or compressed air operated tool 44' which drives a punch 46 'during the setting process.
  • the drive of the stamp 46 is not shown in FIG. 3.
  • the drive in FIG. 3 can be designed as in FIG. 4 or it can be done by hand, for example with a hammer.
  • the male part PA has an upper sleeve 48 which receives the punch 46 and the punch rivet 10 in a displaceable manner and in turn is held fixedly or displaceably in the yoke 42.
  • the die MA has a fixed lower bush 50, which is spaced from the upper bush 48 and receives the shaft 14 of the punch rivet 10 during the setting process.
  • the lower bush 50 is surrounded by a resiliently preloaded clamping bush 52 which projects above the lower bush 50 in the direction of the punch 46 and serves as a support for the sheets 24, 26 which are to be connected to one another by the punch rivet 10.
  • the punch 46 of the device 40 has a diameter which corresponds to the diameter of the head 12 of the punch rivet 10.
  • the fixed lower sleeve 50 has an outer diameter which is larger than the diameter of the head 12 of the punch rivet 10.
  • the lower sleeve 50 has an inner diameter D3.
  • the inner diameter D3 is equal to the diameter D2 of the cylindrical shaft section 30 or slightly larger than the diameter D2.
  • the outer diameter of the lower bush 50 is larger than the diameter of the head 12 of the punch rivet 10 by the difference between the diameter of the head 12 and the largest diameter D2 of the shaft 14 of the punch rivet 10, that is to say the diameter D2 of the cylindrical shaft section 30 2a additionally shown detail of the device 40 shows that the diameters specified above are dimensioned in order to create suitable space for the plastic deformation of the metal sheets 24, 26 in the region of the circumferential groove 16.
  • the clamping sleeve 52, 52 ' has an annular shoulder 54, 54', which by a between an abutment 56, 56 ', to which the lower sleeve 50, 50' is attached, and the annular shoulder 54, 54 'arranged spring element 60, 60' is resiliently biased against a stop 62, 62 'which is formed by a shoulder of an inner threaded sleeve 64, 64' which is screwed into an outer threaded sleeve 66, 66 'of the die MA.
  • the spring element 60, 60 ' is a package composed of a plurality of disc springs 68, 68' stacked one above the other.
  • the exemplary embodiment of the device 40 'according to FIG. 4 differs from the exemplary embodiment of the device 40 according to FIG. 3, except for the other type of drive, essentially in that at a stamp exit end 70 of the upper sleeve 48' there is a guide part, designated overall by 72 a punch rivet magazine strip 74 is attached.
  • the method for setting the punch rivet 10 with the device 40 in which the punch rivet is pushed through the sheets 24, 26 without pre-drilling to form a punch hole and then sheet material is pressed into the circumferential groove 16 with plastic deformation, is carried out as follows. First, the punch rivet 10 is pressed down with the aid of the punch 46 until it rests on the sheet 24. Subsequently, the plates 24, 26 are moved together with the clamping sleeve 52 against the force of the plate springs 68 by the punch 46 and the punch rivet 10 until the plate 26 rests on the upper side of the lower bush 50. From then on, the stamp 46 moves alone the punch rivet 10 and the hole is punched out through the cylindrical end section 28 of the punch rivet 10.
  • the sheet metal material is carried along in a punching direction in a first annular region surrounding the punch hole. Edge areas of the punch hole are deformed downward.
  • the sheets 24, 26 have been punched through, there is a relief through which the forces of the plate springs 68 become active again. These move the clamping sleeve 52 together with the sheets 24, 26 upwards again, to the extent that the forces of the plate springs 68 are able to move the sheets 24, 26 on the tapering section 22 of the rivet 10, which tapered upwards to slide up.
  • the limit position would then be reached, provided that the force of the plate springs 68 is sufficient when the plate 24 rests on the underside of the upper bush 48.
  • the downwardly deformed edge regions of the punched hole are plastically deformed into the circumferential groove 16 in a first annular region B1 (FIG. 2a) with the aid of the stamp 46 on the lower bush 50 serving as a fixed abutment.
  • the final state of this deformation is shown in Fig. 2a.
  • a second annular region B2 surrounding the lower bush 50 is supported elastically and elastically by the clamping bush 52.
  • the sheet metal material is compressed to the axial length L of the circumferential groove 16 in the deformation in the first annular region B1.
  • the thin sheets 24, 26 to be connected to one another or the thin sheet to be connected to the punch rivet 10 preferably have an overall thickness that is less than the length L of the circumferential groove 16.
  • the sheet material in the preferred exemplary embodiment shown is thickened in the region of the circumferential groove 16 along its length L.
  • the setting process takes place with the device 40 'according to FIG. 4 essentially as with the device 40 according to FIG. 3.
  • FIG. 4 shows that the sheets 24, 26 are not clamped between the male part PA and the female part MA during the setting process need to be. Both in the device 40 according to FIG. 3 and in the device 40 'according to FIG.
  • the punch 46, 46' moves the punch rivet 10, 10 'downward during the setting process, this being the case when the sheets 24, 26 are punched through Collet 52, 52 'presses down against the force of spring element 60, 60' until sheet 26 rests on top of lower sleeve 50, 50 ', and when forming the punched hole, the sheet metal material in a first annular surrounding the punched hole Area is taken in the punching direction.

Abstract

The stamped rivet (10) has a head (12), a shank (14), a peripheral groove (16) formed therein and a shank end (18). The head (12) is provided with a ring-shaped planar surface (20). The peripheral groove (16) is directly adjacent to the lower side of the head (12). One section (22) of the shank is conically tapered in an area located between the peripheral groove (16) and the end (18) of the shank in the direction of the end (18) of said shank. The axial length (L) of the peripheral groove (16) is greater than the thickness of the sheet metal or the overall thickness of the sheet metals upon which a connection to the stamped rivet (10) is to be produced. The Peripheral groove (16) extends to a longitudinal centre (M) of the stamped rivet (10). The length of the tapered section (22) of the shaft (14) corresponds to the axial length (L) of the peripheral groove (16). Sheet metal material, which is forced downwards and to the side during formation of a stamped hole, is plastically deformed into the peripheral groove (16) during the stamping-in process. The axial thickness of the sheet metal material is greater in said deformation area than that of the starting material.

Description

Anmelderin : SFS intec Holding AG, CH-9435 Heerbrugg (Schweiz)Applicant: SFS intec Holding AG, CH-9435 Heerbrugg (Switzerland)
Gegenstand : Stanzniet für eine Verbindung an Blechen sowie Verfahren zum Setzen eines derartigen StanznietsSubject: punch rivet for a connection to metal sheets and method for setting such a punch rivet
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft einen Stanzniet für eine Verbindung an Blechen, mit einem Kopf, mit einem sich daran anschließenden Schaft, mit einer in dem Schaft gebildeten Umfangsrille und mit einem zu dem Kopf entgegengesetzten Schaftende.The invention relates to a punch rivet for a connection to metal sheets, with a head, with an adjoining shaft, with a circumferential groove formed in the shaft and with a shaft end opposite the head.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Setzen eines Stanzniets nach einem der Ansprüche 1 bis 17, für eine Verbindung an Blechen, wobei der Stanzniet ohne Vorbohren unter Bildung eines Stanzloches durch das Blech hindurchgedrückt und anschließend mittels Gegendruck Blechmaterial unter plastischer Verformung in die Umfangsrille gedrückt wird.The invention further relates to a method for setting a punch rivet according to one of claims 1 to 17, for a connection to sheets, the punch rivet being pressed through the sheet without pre-drilling to form a punch hole and then pressed by means of counterpressure sheet metal material with plastic deformation into the circumferential groove ,
Ein Stanzniet der vorgenannten Art ist aus der EP 1 013 945 B1 bekannt. Dieser bekannte Niet ist nicht nur ein Stanzniet, sondern zugleich auch ein Prägeniet. Wenn ein solcher Stanz-Prägeniet zwei miteinander zu verbindende Bauteile unter Bildung eines Stanzlochs durchstanzt hat, wird anschließend um das dem Nietkopf abgewandte Schaftende herum bei dem dortigen Bauteil eine Nut geprägt, wodurch unter plastischer Verformung Material des dortigen Bauteils in die in dem Schaft gebildete Umfangsrille eindringt. Zu diesem Zweck muss eine Matrize der Nietsetzvorrichtung mit einem nach oben vorstehenden Ringbund versehen sein, der das zu dem Kopf entgegengesetzte Schaftende in sich aufnimmt und dabei um das Schaftende herum die Nut in das Material des dortigen Bauteils prägt. Die Umfangsrille ist bei diesem bekannten Schaft-Prägeniet dem Schaftende unmittelbar benachbart, so dass die plastische Verformung nur in dem Material des unteren Bauteils stattfindet. Der Kopf des Stanz-Prägeniets ist kegelstumpfförmig und wird bei dem Setzen des Niets in das obere Bauteil so weit eingepresst, dass die Oberseite des Kopfes des gesetzten Niets mit der Oberseite des oberen Bauteils bündig ist. Ein solcher Stanz- Prägeniet benötigt wegen des erforderlichen Prägevorganges eine entsprechend aufwendig gestaltete Nietsetz- Vorrichtung. Außerdem lässt sich durch das Prägen nur dann ausreichend Material in die Umfangsrille hinein verformen, wenn die zu verbindenden Bauteile eine ausreichende Dicke haben. Zum Miteinanderverbinden von dünnen Blechen oder zur Befestigung in einem dünnen Blech ist der bekannte Stanz-Prägeniet offenbar weder vorgesehen noch geeignet.A punch rivet of the aforementioned type is known from EP 1 013 945 B1. This well-known rivet is not only a punch rivet, but also an embossed rivet. If such a punch-embossed rivet has punched through two components to be connected with one another to form a punch hole, a groove is then embossed around the shaft end facing away from the rivet head in the component there, whereby material of the component there is plastically deformed into the circumferential groove formed in the shaft penetrates. For this purpose, a die of the rivet setting device must be provided with an upwardly projecting ring collar which receives the shaft end opposite to the head and thereby stamps the groove around the shaft end into the material of the component there. The circumferential groove in this known shank embossed rivet is directly adjacent to the shank end, so that the plastic deformation takes place only in the material of the lower component. The head of the punch-embossed rivet is frustoconical and is pressed into the upper component when the rivet is placed so that the top of the head of the set rivet is flush with the top of the upper component. Such a stamped-embossed rivet requires a correspondingly complex rivet setting because of the required embossing process Contraption. In addition, sufficient material can only be deformed into the circumferential groove by the embossing if the components to be connected have a sufficient thickness. The known stamped-embossed rivet is obviously neither intended nor suitable for joining together thin sheets or for fastening in a thin sheet.
Ein ähnlicher Stanz-Prägeniet ist aus der US-A-3 909 913 bekannt. Dieser Stanz- Prägeniet unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen hauptsächlich durch eine etwas andere Form des Kopfes und der Umfangsrille. Die US-A-3 909 913 zeigt aber zusätzlich den Aufbau der Matrize, die für den Prägevorgang eingesetzt wird.A similar punch-embossed rivet is known from US-A-3 909 913. The main difference between this punch and embossed rivet is that of a slightly different shape of the head and the circumferential groove. However, US-A-3 909 913 additionally shows the structure of the die which is used for the embossing process.
Das DE 297 07 669 U1 beschreibt einen Stanzniet, bei dem es sich gemäß der vorgenannten Definition ebenfalls um einen Stanz-Prägeniet handelt. Diese Druckschrift zeigt eine alte Bauform eines solchen Stanz-Prägeniets, bei dem Umfangsrille näher bei der Trennstelle von zwei miteinander zu verbindenden Bauteilen angeordnet ist als bei dem Stanz-Prägeniet nach der EP 1 013 945 B1 , so dass nicht nur durch den Prägevorgang Material des unteren Bauteils plastisch in die Umfangsrille hinein verformt wird, sondern dass auch durch den kegelstumpfförrnigen Nietkopf Material des oberen Bauteils in die Umfangsrille hinein verformt wird. Aber auch dieser bekannte Stanzniet ist nicht zum Miteinanderverbinden von dünnen Blechen geeignet, weil diese für die beiden vorgenannten Verformungsvorgänge nicht genug zu verformendes Material bereitstellen können.DE 297 07 669 U1 describes a punch rivet, which according to the above definition is also a punch-rivet. This document shows an old design of such a stamped embossed rivet, in which the circumferential groove is arranged closer to the point of separation of two components to be connected to one another than in the stamped embossed rivet according to EP 1 013 945 B1, so that material is not only produced by the embossing process lower component is plastically deformed into the circumferential groove, but also that the material of the upper component is deformed into the circumferential groove due to the frustoconical rivet head. However, even this known punch rivet is not suitable for joining thin sheets together, because they cannot provide enough material to be deformed for the two aforementioned shaping processes.
Aus der US-A-4 130 922 ist ein Stanz-Prägeniet bekannt, mit dem sich zwar auch dünne Bauteile oder Bleche miteinander verbinden lassen, zum Setzen dieses Niets muss jedoch sowohl die Matrize als auch eine Patrize als Prägewerkzeug ausgebildet sein, damit nicht nur um das Schaftende eine Nut in das dortige Bauteil geprägt werden kann, sondern auch eine Nut um den Nietkopf in das andere Bauteil.From US-A-4 130 922 a punch-embossed rivet is known, with which even thin components or sheets can be connected to one another, however, in order to set this rivet, both the die and a male must be designed as an embossing tool, and not only a groove can be embossed in the component there around the shaft end, but also a groove around the rivet head in the other component.
Einen entsprechenden Stand der Technik zeigt auch die US-A-5 678 970, bei dem sowohl die Matrize als auch die Patrize als Prägewerkzeug ausgebildet ist. Wenn lediglich die Matrize als Prägewerkzeug ausgebildet ist, wird ein Niet verwendet, bei dem der Kopf einen größeren Durchmesser als das Schaftende aufweist. Der Kopf wird bei dem Setzvorgang bündig in dem oberen Bauteil versenkt, und eine Nut wird nur um das Schaftende in das untere Bauteil geprägt. Aus der US-A-4 978 270 ist ein kopfloser Stanz-Prägeniet bekannt, der nicht nur eine als Prägewerkzeug ausgebildete Matrize und eine als Prägewerkzeug ausgebildete Patrize erfordert, sondern selbst mehrere Umfangsrillen aufweist. Er ermöglicht es, drei übereinander angeordnete Bauteile miteinander zu verbinden.A corresponding prior art is also shown in US Pat. No. 5,678,970, in which both the female and the male are designed as embossing tools. If only the die is designed as an embossing tool, a rivet is used in which the head has a larger diameter than the shaft end. During the setting process, the head is countersunk flush in the upper component and a groove is only embossed around the end of the shaft in the lower component. From US-A-4 978 270 a headless punch-embossing rivet is known which not only requires a die designed as an embossing tool and a male formed as an embossing tool, but also has a plurality of circumferential grooves. It makes it possible to connect three components arranged one above the other.
Schließlich zeigt die DE 43 33 052 C2 eine selbststanzende Befestigungsvorrichtung, bei welcher der Niet aus einem Nietkopf und einem Nietschaft mit zentrischer Ausnehmung besteht, dessen freie Stirnfläche eine ihn aufnehmende Blechtafel nicht vollends durchstanzt. Ein solcher Niet ist zum Setzen in dünnem Blech weder vorgesehen noch geeignet.Finally, DE 43 33 052 C2 shows a self-punching fastening device in which the rivet consists of a rivet head and a rivet shank with a central recess, the free end face of which does not completely punch through a sheet metal plate receiving it. Such a rivet is neither intended nor suitable for setting in thin sheet metal.
Für eine Verbindung an Blechen sind nicht nur Stanzniete bekannt, die zwei oder mehr als zwei Bleche miteinander verbinden, sondern auch Stanzniete, die an einem Blech befestigt werden, wobei der Kopf von solchen Stanznieten beispielsweise als ein Lagerzapfen ausgebildet sein kann (US-A-3 571 903). Der Schaft kann dabei so ausgebildet sein, dass bei dem Setzvorgang den Schaft umgebendes Blechmaterial nach oben verdrängt wird, das anschließend durch den Lagerzapfenteil des Stanzniets wieder niedergedrückt wird, um durch plastische Verformung in die Umfangsrille gedrückt zu werden und so den Stanzniet in dem Blech formschlüssig festzulegen. Auch solche Stanzniete können nicht in dünnem Blech gesetzt werden. Bei diesem bekannten Stanzniet gibt es zwar auch eine Ausführungsform, bei der sich ein Abschnitt des Schaftes in einem zwischen der Umfangsrille und dem Schaftende gelegenen Bereich in Richtung zu dem Schaftende verjüngt, in dieser Ausführungsform ist der Niet jedoch kein Stanzniet, sondern benötigt eine in dem Blech vorgefertigte konische Öffnung, in welcher er durch eine spezielle Ausbildung des oberhalb der Umfangsrille gelegenen Schaftteils durch Blechmaterial, das in die Umfangsrille hinein plastisch verformt wird, befestigt wird.For a connection to sheet metal, not only punch rivets are known which connect two or more than two sheets to one another, but also punch rivets which are fastened to a sheet metal, the head of such punch rivets being able to be designed, for example, as a bearing journal (US-A- 3 571 903). The shank can be designed so that during the setting process sheet material surrounding the shank is displaced upward, which is then pressed down again by the bearing part of the punch rivet in order to be pressed into the circumferential groove by plastic deformation and thus the punch rivet in the sheet metal in a form-fitting manner set. Even such punch rivets cannot be placed in thin sheet metal. In this known punch rivet, there is also an embodiment in which a portion of the shaft tapers in a region between the circumferential groove and the shaft end in the direction of the shaft end, but in this embodiment the rivet is not a punch rivet, but requires one in it Sheet metal prefabricated conical opening in which it is secured by a special design of the shaft part located above the circumferential groove by sheet metal material which is plastically deformed into the circumferential groove.
Für das Setzen von Stanznieten der vorgenannten Art ist es auch bekannt (US-A-1 275 576), zusätzlich eine Prägepatrize einzusetzen und den Kopf in der durch die Prägepatrize geprägten Nut zusätzlich zu verstemmen.For the setting of punch rivets of the aforementioned type, it is also known (US-A-1 275 576) to additionally use an embossing patrix and to additionally stake the head in the groove embossed by the embossing patrix.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stanzniet der eingangs genannten Art so auszubilden, dass sich eine sichere Verbindung an dünnen Blechen herstellen lässt, sei es zum Miteinanderverbinden von mehreren dünnen Blechen oder für eine Verbindung des Stanzniets mit einem dünnen Blech. Weiter soll durch die Erfindung ein Verfahren zum Setzen eines derartigen Stanzniets geschaffen werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Stanzniet der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Kopf auf einer dem Schaft zugewandten Unterseite mit einer ringförmigen Planfläche versehen ist, dass sich die Umfangsrille unmittelbar an die Unterseite des Kopfes anschließt und dass sich ein Abschnitt des Schaftes in einem zwischen der Umfangsrille und dem Schaftende gelegenen Bereich in Richtung zu dem Schaftende konisch verjüngt.The object of the invention is to design a punch rivet of the type mentioned at the outset in such a way that a secure connection can be established on thin sheets, be it for connecting a plurality of thin sheets together or for connecting the punch rivet to a thin sheet. The invention is also intended to provide a method for setting such a punch rivet. This object is achieved according to the invention in the case of a punch rivet of the type mentioned at the outset in that the head is provided with an annular flat surface on an underside facing the shaft, in that the circumferential groove adjoins the underside of the head directly and in that a section of the shaft is in one between the circumferential groove and the shaft end tapered towards the shaft end.
Bei dem Stanzniet nach der Erfindung hat der Schaft seinen dicksten Teil in einem zwischen der Umfangsrille und dem Schaftende gelegenen Bereich, so dass die plastische Verformung von Blechmaterial in die Umfangsrille hinein unmittelbar unterhalb des Kopfes erfolgt und der sich von dem dicksten Teil des Schaftes zu dem Schaftende hin konisch verjüngende Abschnitt im Hinblick auf die Erzielung einer effizienten Stanzwirkung ausgebildet werden kann. Die Schaftlänge des Stanzniets unterhalb des Kopfes ist dabei wesentlich größer als die Dicke des Bleches oder die Gesamtdicke der Bleche, an dem bzw. denen eine Verbindung herzustellen ist. Für das Herstellen einer solchen Verbindung ist es lediglich erforderlich, dass bei der Bildung eines Stanzloches in Stanzrichtung verdrängtes Material bei dem Setzvorgang so zurückgedrückt wird, dass es in die Umfangsrille hinein plastisch verformt wird.In the punch rivet according to the invention, the shaft has its thickest part in an area located between the circumferential groove and the shaft end, so that the plastic deformation of sheet metal material into the circumferential groove takes place immediately below the head and which extends from the thickest part of the shaft to that Shaft-end tapered section can be formed with a view to achieving an efficient punching effect. The shaft length of the punch rivet below the head is much greater than the thickness of the sheet or the total thickness of the sheet to which a connection is to be made. To establish such a connection, it is only necessary that, when a punching hole is formed, material displaced in the punching direction is pressed back during the setting process in such a way that it is plastically deformed into the circumferential groove.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Stanzniets nach der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the punch rivet according to the invention form the subject of the subclaims.
Wenn sich in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Stanzniets nach der Erfindung der Verjüngungsabschnitt bis zu einem zylindrischen Endabschnitt des Schaftes erstreckt, lässt sich der Endabschnitt nach Länge und Durchmesser besonders effizient für den Stanzvorgang ausbilden.If, in an advantageous embodiment of the punch rivet according to the invention, the tapering section extends to a cylindrical end section of the shaft, the end section can be formed particularly efficiently for the punching process in terms of length and diameter.
Wenn sich in einer weiteren Ausgestaltung des Stanzniets nach der Erfindung der Verjüngungsabschnitt bis zu dem Schaftende erstreckt, kann das Schaftende beispielsweise spitz zulaufend ausgebildet sein, so dass für den Stanzvorgang weniger Druck benötigt wird.If, in a further embodiment of the punch rivet according to the invention, the tapering section extends as far as the shaft end, the shaft end can, for example, be tapered so that less pressure is required for the punching process.
Wenn sich in einer weiteren Ausgestaltung des Stanzniets nach der Erfindung der Verjüngungsabschnitt unmittelbar an die Umfangsrille anschließt, lässt sich eine geringe Gesamtlänge des Stanzniets realisieren. Wenn sich in einer weiteren Ausgestaltung des Stanzniets nach der Erfindung ein zylindrischer Schaftabschnitt unmittelbar an die Umfangsrille anschließt und bis zu dem Verjüngungsabschnitts des Schaftes reicht, lässt sich ungeachtet dessen, ob eine Verbindung an einem oder mehreren dünnen Blechen hergestellt wird, der nach dem Setzvorgang überstehende Schaftteil als ein Lagerzapfen od. dgl. einsetzen.If, in a further embodiment of the punch rivet according to the invention, the tapered section directly adjoins the circumferential groove, a small overall length of the punch rivet can be achieved. If, in a further embodiment of the punch rivet according to the invention, a cylindrical shank section directly adjoins the circumferential groove and extends to the tapering section of the shank, regardless of whether a connection is made to one or more thin sheets, the protruding part after the setting process Insert the shaft part as a journal or the like.
Wenn sich in einer weiteren Ausgestaltung des Stanzniets nach der Erfindung die Umfangsrille bis zu einer Längsmitte des Stanzniets erstreckt, ist auch für den Einsatz bei dünnem Blechmaterial eine ausreichende axiale Länge zum plastischen Verformen des Blechmaterials in die Umfangsrille hinein für eine sichere formschlüssige Halterung des erfindungsgemäßen Stanzniets vorhanden.If, in a further embodiment of the punch rivet according to the invention, the circumferential groove extends to a longitudinal center of the punch rivet, a sufficient axial length is also suitable for use with thin sheet metal material for plastically deforming the sheet metal material into the circumferential groove for secure, form-fitting holding of the punch rivet according to the invention available.
Wenn in einer weiteren Ausgestaltung des Stanzniets nach der Erfindung der Verjüngungsabschnitt des Schaftes eine axiale Länge hat, die im Wesentlichen gleich der axialen Länge der Umfangsrille ist, lässt sich der zwischen der Umfangsrille und dem Schaftende gelegene Bereich des Schaftes für einen besonders effizienten Stanzvorgang und/oder für einen Einsatz des gesetzten Stanzniets als Lagerstelle od. dgl. auslegen.If, in a further embodiment of the punch rivet according to the invention, the tapering section of the shaft has an axial length which is substantially equal to the axial length of the circumferential groove, the region of the shaft located between the circumferential groove and the shaft end can be used for a particularly efficient punching process and / or design for use of the punch rivet as a bearing or the like.
Wenn in weiteren Ausgestaltungen des Stanzniets nach der Erfindung die Umfangsrille mit einem ersten Radius in die Planfläche an der Unterseite des Kopfes übergeht und/oder die Umfangsrille in einem in Bezug auf eine Längsachse des Stanzniets mittleren Bereich am Grund zu der Längsachse parallel ist und/oder die Umfangsrille mit einer gegen die Längsachse des Stanzniets geneigten Geraden in einen anschließenden Schaftabschnitt übergeht und/oder der Grund der Umfangsrille mit einem zweiten Radius in die Gerade übergeht und/oder die Umfangsrille mit einem dritten Radius in einen anschließenden Schaftabschnitt übergeht und/oder der Verjüngungsabschnitt mit einem vierten Radius in den zylindrischen Endabschnitt übergeht und/oder der zylindrische Schaftabschnitt mit einem fünften Radius in den Verjüngungsabschnitt übergeht, lässt sich die Verbindung des Stanzniets an dem Blech je nach Dicke und Art des Blechmaterials und je nach Endzweck des Stanzniets maßschneidern.If, in further refinements of the punch rivet according to the invention, the circumferential groove merges with a first radius into the flat surface on the underside of the head and / or the circumferential groove is parallel to the longitudinal axis in a region at the bottom that is central with respect to a longitudinal axis of the punch rivet and / or the circumferential groove merges with a straight line inclined against the longitudinal axis of the punch rivet into a subsequent shank section and / or the base of the circumferential groove merges into the straight line with a second radius and / or the circumferential groove with a third radius merges into a subsequent shank section and / or the tapered section with a fourth radius in the cylindrical end section and / or the cylindrical shaft section with a fifth radius in the tapered section, the connection of the punch rivet to the sheet can be tailored to the thickness and type of sheet metal material and to the end purpose of the punch rivet.
Wenn in einer weiteren Ausgestaltung des Stanzniets nach der Erfindung das Schaftende scharfkantig ausgebildet ist, lässt sich der Stanzvorgang im Hinblick auf die angestrebte plastische Verformung des Blechmaterials in die Umfangsrille hinein maßschneidern. Wenn in einer weiteren Ausgestaltung des Stanzniets nach der Erfindung der zylindrische Endabschnitt des Schaftes einen Durchmesser hat, der gleich dem kleinsten oder etwas kleiner als der kleinste Durchmesser des Schaftes im Bereich der Umfangsrille ist, lässt sich die Menge des Blechmaterials, das bei dem Stanzvorgang um das Stanzloch nach außen und in Stanzrichtung verdrängt wird und das in die Umfangsrille hinein plastisch verformt werden soll, im Voraus optimal festlegen.If, in a further embodiment of the punch rivet according to the invention, the shaft end is formed with sharp edges, the punching process can be tailored into the circumferential groove with a view to the desired plastic deformation of the sheet metal material. If, in a further embodiment of the punch rivet according to the invention, the cylindrical end section of the shaft has a diameter which is equal to the smallest or somewhat smaller than the smallest diameter of the shaft in the region of the circumferential groove, the amount of sheet metal material which is involved in the punching process can be reduced the punch hole is displaced outwards and in the punching direction and which is to be plastically deformed into the circumferential groove, optimally determine in advance.
Wenn in einer weiteren Ausgestaltung des Stanzniets nach der Erfindung eine axiale Länge der Umfangsrille größer ist als die Dicke des Bleches oder die Gesamtdicke der Bleche, an dem bzw. denen eine Verbindung herzustellen ist, lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Stanzniet auch an dünnem Blech eine sichere Verbindung herstellen.If in a further embodiment of the punch rivet according to the invention an axial length of the circumferential groove is greater than the thickness of the sheet or the total thickness of the sheets to which a connection is to be made, the punch rivet according to the invention can also be used to secure a thin sheet Establish connection.
Bezüglich des eingangs genannten Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mit dem Stanzniet das Blechmaterial in einem das Stanzloch umgebenden ersten ringförmigen Bereich in Stanzrichtung verdrängt wird, dass anschließend das Blechmaterial durch eine von unten her ausgeübte Gegenkraft auf dem Stanzniet nach oben geschoben wird, dass danach der Stanzniet durch das Stanzloch weiter nach unten gedrückt wird, bis der Kopf mit seiner Planfläche auf den Blechen aufliegt, und dass schließlich das in Stanzrichtung verdrängte Blechmaterial durch die Gegenkraft in die Umfangsrille hinein plastisch verformt wird.With regard to the method mentioned at the outset, the object is achieved according to the invention in that the sheet metal material is displaced in the punching direction in a first annular region surrounding the punch hole with the punch rivet, and then the sheet metal material is pushed upwards on the punch rivet by a counterforce exerted from below, that the punch rivet is then pressed further down through the punch hole until the head rests with its flat surface on the metal sheets, and that the sheet metal material displaced in the punching direction is plastically deformed into the circumferential groove by the counterforce.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigenExemplary embodiments of the invention are described in more detail below with reference to the drawings. Show it
die Fig. 1a - 1c eine erste Ausführungsform eines Stanzniets nach der Erfindung in1a - 1c a first embodiment of a punch rivet according to the invention in
Seitenansicht, in Draufsicht bzw. in perspektivischer Darstellung,Side view, in top view or in perspective,
Fig. 2a den Stanzniet nach den Fig. 1a - 1c zum Miteinanderverbinden von zwei Blechen in gesetztem Zustand, wobei zusätzlich eine Einzelheit einer Vorrichtung zum Setzen des Stanzniets dargestellt ist,2a shows the punch rivet according to FIGS. 1a-1c for connecting two sheets together in the set state, a detail of a device for setting the punch rivet being additionally shown,
Fig. 2b eine zweite Ausführungsform des Stanzniets nach der Erfindung zum Miteinanderverbinden von zwei Blechen, ebenfalls in gesetztem Zustand, Fig. 3 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zum Setzen des Stanzniets nach der Erfindung und2b shows a second embodiment of the punch rivet according to the invention for connecting two sheets together, also in the set state, Fig. 3 shows a first embodiment of the device for setting the punch rivet according to the invention and
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zum Setzen desFig. 4 shows a second embodiment of the device for setting
Stanzniets nach der Erfindung, der hier mit weiteren Stanznieten in einem Magazinierstreifen angeordnet ist.Punch rivets according to the invention, which is arranged here with further punch rivets in a magazine strip.
Fig. 1a zeigt in Draufsicht eine erste Ausführungsform eines Stanzniets nach der Erfindung, der insgesamt mit 10 bezeichnet ist. Eine zweite Ausführungsform des Stanzniets nach der Erfindung ist in Fig. 2b dargestellt und insgesamt mit 10' bezeichnet. Auf Fig. 2b wird weiter unten eingegangen.FIG. 1 a shows a top view of a first embodiment of a punch rivet according to the invention, which is designated overall by 10. A second embodiment of the punch rivet according to the invention is shown in FIG. 2b and is designated overall by 10 '. 2b is discussed further below.
Der Stanzniet 10 hat gemäß der Darstellung in den Fig. 1a - 1c einen Kopf 12, einen sich daran anschließenden Schaft 14, eine in dem Schaft gebildete Umfangsrille 16 und ein zu dem Kopf entgegengesetztes Schaftende 18. Der Kopf 12 ist auf einer dem Schaft 14 zugewandten Unterseite mit einer ringförmigen Planfläche 20 versehen. Die Umfangsrille 16 schließt sich unmittelbar an die Unterseite des Kopfes 12 an. Ein Abschnitt 22 des Schaftes 14 verjüngt sich konisch in einem zwischen der Umfangsrille 16 und dem Schaftende 18 gelegenen Bereich in Richtung zu dem Schaftende 18. Der Kopf 12 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwar ein Flachkopf, wie es in den Fig. 1a und 1b ohne weiteres zu erkennen ist, es könnte sich jedoch auch um einen Halbrundkopf od. dgl. handeln. Wesentlich für die Erfindung ist, dass sich an die Umfangsrille 16 die Planfläche 20 anschließt, deren Zweck weiter unten deutlich werden wird.As shown in FIGS. 1 a - 1 c, the punch rivet 10 has a head 12, an adjoining shank 14, a circumferential groove 16 formed in the shank and a shank end 18 opposite the head. The head 12 is on one of the shanks 14 facing underside with an annular flat surface 20. The circumferential groove 16 connects directly to the underside of the head 12. A section 22 of the shaft 14 tapers conically in a region located between the circumferential groove 16 and the shaft end 18 in the direction of the shaft end 18. In the exemplary embodiment shown, the head 12 is a flat head, as is shown in FIGS. 1a and 1b without further can be seen, but it could also be a semicircular head or the like. It is essential for the invention that the plane surface 20 adjoins the circumferential groove 16, the purpose of which will become clear below.
Der hier beschriebene Stanzniet 10, 10' dient für eine Verbindung an dünnen Blechen, d.h. entweder zum Miteinanderverbinden von zwei dünnen Blechen 24, 26, wie es in den Fig. 2a bzw. 2b gezeigt ist, oder von mehr als zwei dünnen Blechen (nicht dargestellt). Der Stanzniet 10, 10' kann aber auch an einem dünnen Blech befestigt werden. In diesem Fall würde die Verbindung so aussehen wie in den Fig. 2a und 2b, lediglich mit dem Unterschied, dass die dort zwischen den beiden Blechen 24, 26 sichtbare Trennlinie nicht vorhanden wäre. Das einzelne dünne Blech könnte selbstverständlich dünner sein als die beiden dünnen Bleche 24, 26 zusammen. In jedem Fall hat bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten beiden Ausführungsformen der Stanzniet 10, 10' nach der Erfindung eine axiale Länge L (Fig. 1a) bzw. L' (Fig. 2b) der Umfangsrille 16, die größer ist als die Dicke eines einzelnen Bleches, an dem der Stanzniet 10 oder 10' zu befestigen ist, oder die Gesamtdicke der Bleche 24, 26, die durch den Stanzniet 10, 10' miteinander zu verbinden sind. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des Stanzniets 10 erstreckt sich der Verjüngungsabschnitt 22 des Schaftes 14 bis zu einem zylindrischen Endabschnitt 28, der einen äußeren Durchmesser D1 hat. Bei der in Fig. 2b dargestellten Ausführungsform des Stanzniets 10' erstreckt sich der Verjüngungsabschnitt 22' bis zu einem spitzer als der Verjüngungsabschnitt 22' zulaufenden Spitzenabschnitt 32, der in dem als eine Spitze ausgebildeten Schaftende 18' endigt. Der Verjüngungsabschnitt 22, 22' kann sich unmittelbar an die Umfangsrille 16, 16' anschließen (nicht dargestellt). Bei den hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen des Stanzniets 10, 10' schließt sich ein zylindrischer Schaftabschnitt 30 bzw. 30' unmittelbar an die Umfangsrille 16 bzw. 16' an und reicht bis zu dem Verjüngungsabschnitt 22 bzw. 22' des Schaftes 14.The punch rivet 10, 10 'described here is used for a connection on thin sheets, ie either for connecting two thin sheets 24, 26 to one another, as shown in FIGS. 2a and 2b, or for more than two thin sheets (not ) shown. The punch rivet 10, 10 'can also be attached to a thin sheet. In this case, the connection would look as in FIGS. 2a and 2b, only with the difference that the dividing line visible there between the two sheets 24, 26 would not be present. The single thin sheet could of course be thinner than the two thin sheets 24, 26 together. In any case, in the two embodiments shown in FIGS. 1 and 2, the punch rivet 10, 10 'according to the invention has an axial length L (FIG. 1a) or L' (FIG. 2b) of the circumferential groove 16 which is larger than the thickness of a single sheet to which the punch rivet 10 or 10 'is to be attached, or the total thickness of the sheets 24, 26 which are to be connected to one another by the punch rivet 10, 10'. at In the embodiment of the punch rivet 10 shown in FIG. 1, the tapered section 22 of the shank 14 extends to a cylindrical end section 28 which has an outer diameter D1. In the embodiment of the punch rivet 10 'shown in FIG. 2b, the tapered section 22' extends to a tip section 32 which tapers as the tapered section 22 'and ends in the shaft end 18' designed as a tip. The tapered section 22, 22 'can directly adjoin the circumferential groove 16, 16' (not shown). In the embodiments of the punch rivet 10, 10 'shown and described here, a cylindrical shaft section 30 or 30' directly adjoins the circumferential groove 16 or 16 'and extends as far as the tapering section 22 or 22' of the shaft 14.
Bei beiden Ausführungsformen des Stanzniets 10, 10' erstreckt sich die Umfangsrille 16, 16' bis zu einer Längsmitte M bzw. M' des Stanzniets. Der Verjüngungsabschnitt 22, 22' des Schaftes 14, 14' hat eine axiale Länge V bzw. V, die im Wesentlichen gleich der axialen Länge L bzw. L' der Umfangsrille 16, 16' ist. Bei der ersten Ausführungsform des Stanzniets 10 schließt sich an den Verjüngungsabschnitt mit der Länge V noch der zylindrische Endabschnitt 28 an. Bei dem Stanzniet 10' schließt sich an die axiale Länge V des Verjüngungsabschnitts noch der Spitzenabschnitt 32 an. Die Gesamtlänge des Stanzniets 10, 10' ist somit wesentlich größer als und vorzugsweise mehr als zweimal so groß wie die Gesamtdicke des Blechmaterials, an welchem die Verbindung mit dem oder durch den Stanzniet 10, 10' herzustellen ist.In both embodiments of the punch rivet 10, 10 ', the circumferential groove 16, 16' extends to a longitudinal center M or M 'of the punch rivet. The tapered section 22, 22 'of the shaft 14, 14' has an axial length V or V which is substantially equal to the axial length L or L 'of the circumferential groove 16, 16'. In the first embodiment of the punch rivet 10, the tapered section with the length V is also followed by the cylindrical end section 28. In the case of the punch rivet 10 ′, the tip section 32 is also connected to the axial length V of the tapering section. The total length of the punch rivet 10, 10 'is thus substantially greater than and preferably more than twice as large as the total thickness of the sheet metal material on which the connection to or through the punch rivet 10, 10' is to be made.
Bei dem Stanzniet 10 geht ebenso wie bei dem Stanzniet 10' die Umfangsrille 16 bzw. 16' mit einem ersten Radius R1 in die Planfläche 20, 20' an der Unterseite des Kopfes 12' über. Die Umfangsrille 16, 16' ist in einem in Bezug auf eine Längsachse 34, 34' des Stanzniets 10, 10' mittleren Bereich 36, 36' am Grund zu der Längsachse 34, 34' parallel. Bei dem Stanzniet 10 geht die Umfangsrille 16 mit einer gegen die Längsachse 34 des Stanzniets geneigten Geraden 38 in den anschließenden zylindrischen Schaftabschnitt 30 über, welcher der dickste Teil des Schaftes 14, 14' ist und einen Durchmesser D2 aufweist. Der Grund der Umfangsrille 16 geht bei dem Stanzniet 10 mit einem zweiten Radius R2 in die Gerade 38 über. Bei dem Stanzniet 10' geht die Umfangsrille 16' mit einem dritten Radius R3 (Fig. 2b) in den anschließenden zylindrischen Schaftabschnitt 30' über, der ebenfalls den größten Schaftdurchmesser D2 aufweist. Bei dem Stanzniet 10 geht der Verjüngungsabschnitt 22 mit einem vierten Radius R4 in den zylindrischen Endabschnitt 28 über. Weiter geht bei dem Stanzniet 10 der zylindrische Schaftabschnitt 30 mit einem fünften Radius R5 in den Verjüngungsabschnitt 22 über. Die in Fig. 1a diametral entge- gengesetzten beiden Geraden 38 schließen einen Winkel α von 60° ein. Das Schaftende 18 ist bei dem Stanzniet 10 scharfkantig ausgebildet. Schließlich ist bei dem Stanzniet 10 der Durchmesser des zylindrischen Endabschnittes 28 des Schaftes 14 gleich dem kleinsten oder etwas kleiner als der kleinste Durchmesser d des Schaftes 14 im Bereich der Umfangsrille 16.In the case of the punch rivet 10, like the punch rivet 10 ', the circumferential groove 16 or 16' merges with the first radius R1 into the flat surface 20, 20 'on the underside of the head 12'. The circumferential groove 16, 16 'is parallel to the longitudinal axis 34, 34' in a region 36, 36 'at the bottom with respect to a longitudinal axis 34, 34' of the punch rivet 10, 10 '. In the punch rivet 10, the circumferential groove 16 merges with a straight line 38 inclined against the longitudinal axis 34 of the punch rivet into the subsequent cylindrical shank section 30, which is the thickest part of the shank 14, 14 'and has a diameter D2. The bottom of the circumferential groove 16 merges into a straight line 38 in the punch rivet 10 with a second radius R2. In the punch rivet 10 ', the circumferential groove 16' merges with a third radius R3 (FIG. 2b) into the subsequent cylindrical shank section 30 ', which likewise has the largest shank diameter D2. In the case of the punch rivet 10, the tapered section 22 merges into the cylindrical end section 28 with a fourth radius R4. Furthermore, in the case of the punch rivet 10, the cylindrical shank section 30 merges into the taper section 22 with a fifth radius R5. The diametrically opposite in FIG. Opposed two straight lines 38 enclose an angle α of 60 °. The shaft end 18 is formed with sharp edges in the punch rivet 10. Finally, in the case of the punch rivet 10, the diameter of the cylindrical end section 28 of the shaft 14 is equal to the smallest or somewhat smaller than the smallest diameter d of the shaft 14 in the region of the circumferential groove 16.
Bei beiden Ausführungsformen besteht der Stanzniet 10, 10' aus einem Material, das härter als das Blechmaterial ist, an dem mit dem Stanzniet eine Verbindung herzustellen ist. In beiden Fällen wird bei dem Setzvorgang der Stanzniet 10, 10' nicht verformt. Verformt wird nur das Blechmaterial, an dem eine Verbindung herzustellen ist. Bei dem Herstellen der Verbindung wird das Blechmaterial in die Umfangsrille 16, 16' hinein plastisch verformt. Das ergibt eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Stanzniet 10, 10' und dem Material der Bleche 24, 26, das in der Umfangsrille 16, 16' zwischen der Planfläche 20, 20' und einer Schulter eingeschlossen wird, die durch die Gerade 38 bzw. durch den Radius R3 gebildet wird.In both embodiments, the punch rivet 10, 10 'consists of a material that is harder than the sheet metal material to which a connection is to be made with the punch rivet. In both cases, the punch rivet 10, 10 'is not deformed during the setting process. Only the sheet metal on which a connection is to be made is deformed. When the connection is made, the sheet metal material is plastically deformed into the circumferential groove 16, 16 '. This results in a positive connection between the punch rivet 10, 10 'and the material of the sheets 24, 26, which is enclosed in the circumferential groove 16, 16' between the flat surface 20, 20 'and a shoulder, through the straight line 38 and through the radius R3 is formed.
In Fig. 3 ist eine erste Ausführungsform einer insgesamt mit 40 bezeichneten Vorrichtung zum Setzen eines Stanzniets, hier des Stanzniets 10, gezeigt. Die Vorrichtung 40 besteht aus einer insgesamt mit PA bezeichneten Patrize und aus einer insgesamt mit MA bezeichneten Matrize, zwischen denen in der Darstellung in Fig. 3 die beiden durch den Stanzniet 10 miteinander zu verbindenden Bleche 24, 26 eingespannt sind. Die Patrize PA und die Matrize MA sind durch ein U-förmiges Joch 42 miteinander verbunden. In Fig. 4 ist zu erkennen, dass das Joch 42' an einem elektrisch, hydraulisch oder mit Druckluft betriebenen Werkzeug 44' angebracht sein kann, das einen Stempel 46' bei dem Setzvorgang antreibt. Der Antrieb des Stempels 46 ist in Fig. 3 nicht dargestellt. Der Antrieb kann in Fig. 3 so wie in Fig. 4 ausgelegt sein oder von Hand erfolgen, beispielsweise mit einem Hammer.FIG. 3 shows a first embodiment of a device, generally designated 40, for setting a punch rivet, here the punch rivet 10. The device 40 consists of a male part, generally designated PA, and a male part, generally designated MA, between which, in the illustration in FIG. 3, the two sheets 24, 26 to be connected to one another by the punch rivet 10 are clamped. The male part PA and the female part MA are connected to each other by a U-shaped yoke 42. In FIG. 4 it can be seen that the yoke 42 'can be attached to an electrically, hydraulically or compressed air operated tool 44' which drives a punch 46 'during the setting process. The drive of the stamp 46 is not shown in FIG. 3. The drive in FIG. 3 can be designed as in FIG. 4 or it can be done by hand, for example with a hammer.
Bei der Vorrichtung 40 nach Fig. 3 hat die Patrize PA eine obere Büchse 48, welche den Stempel 46 und den Stanzniet 10 verschiebbar aufnimmt und ihrerseits in dem Joch 42 fest oder verschiebbar gehalten ist. Die Matrize MA hat eine feststehende untere Büchse 50, welche Abstand von der oberen Büchse 48 aufweist und während des Setzvorganges den Schaft 14 des Stanzniets 10 aufnimmt. Die untere Büchse 50 ist von einer federnd vorgespannten Spannbüchse 52 umgeben, welche die untere Büchse 50 in Richtung zu dem Stempel 46 überragt und als ein Auflager für die Bleche 24, 26 dient, die durch den Stanzniet 10 miteinander zu verbinden sind. Der Stempel 46 der Vorrichtung 40 hat einen Durchmesser, welcher dem Durchmesser des Kopfes 12 des Stanzniets 10 entspricht. Die feststehende untere Büchse 50 hat einen Außendurchmesser, welcher größer ist als der Durchmesser des Kopfes 12 des Stanzniets 10. Die untere Büchse 50 hat einen Innendurchmesser D3. Der Innendurchmesser D3 ist gleich dem Durchmesser D2 des zylindrischen Schaftabschnittes 30 oder etwas größer als der Durchmesser D2. Der Außendurchmesser der unteren Büchse 50 ist um die Differenz zwischen dem Durchmesser des Kopfes 12 und dem größten Durchmesser D2 des Schaftes 14 des Stanzniets 10, also dem Durchmesser D2 des zylindrischen Schaftabschnitts 30 größer als der Durchmesser des Kopfes 12 des Stanzniets 10. Die in Fig. 2a zusätzlich dargestellte Einzelheit der Vorrichtung 40 zeigt, dass die vorstehend angegebenen Durchmesser dafür bemessen sind, geeigneten Raum für das plastische Verformen der Bleche 24, 26 in dem Gebiet der Umfangsrille 16 zu schaffen.In the device 40 according to FIG. 3, the male part PA has an upper sleeve 48 which receives the punch 46 and the punch rivet 10 in a displaceable manner and in turn is held fixedly or displaceably in the yoke 42. The die MA has a fixed lower bush 50, which is spaced from the upper bush 48 and receives the shaft 14 of the punch rivet 10 during the setting process. The lower bush 50 is surrounded by a resiliently preloaded clamping bush 52 which projects above the lower bush 50 in the direction of the punch 46 and serves as a support for the sheets 24, 26 which are to be connected to one another by the punch rivet 10. The punch 46 of the device 40 has a diameter which corresponds to the diameter of the head 12 of the punch rivet 10. The fixed lower sleeve 50 has an outer diameter which is larger than the diameter of the head 12 of the punch rivet 10. The lower sleeve 50 has an inner diameter D3. The inner diameter D3 is equal to the diameter D2 of the cylindrical shaft section 30 or slightly larger than the diameter D2. The outer diameter of the lower bush 50 is larger than the diameter of the head 12 of the punch rivet 10 by the difference between the diameter of the head 12 and the largest diameter D2 of the shaft 14 of the punch rivet 10, that is to say the diameter D2 of the cylindrical shaft section 30 2a additionally shown detail of the device 40 shows that the diameters specified above are dimensioned in order to create suitable space for the plastic deformation of the metal sheets 24, 26 in the region of the circumferential groove 16.
Gemäß den Fig. 3 und 4 weist die Spannbüchse 52, 52' eine Ringschulter 54, 54' auf, die durch ein zwischen einem Widerlager 56, 56', an welchem die untere Büchse 50, 50' befestigt ist, und der Ringschulter 54, 54' angeordnetes Federelement 60, 60' nachgiebig gegen einen Anschlag 62, 62' vorgespannt ist, der von einer Schulter einer inneren Gewindebüchse 64, 64' gebildet wird, die in eine äußere Gewindebüchse 66, 66' der Matrize MA eingeschraubt ist. Das Federelement 60, 60' ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Paket aus mehreren übereinander gestapelten Tellerfedern 68, 68'.3 and 4, the clamping sleeve 52, 52 'has an annular shoulder 54, 54', which by a between an abutment 56, 56 ', to which the lower sleeve 50, 50' is attached, and the annular shoulder 54, 54 'arranged spring element 60, 60' is resiliently biased against a stop 62, 62 'which is formed by a shoulder of an inner threaded sleeve 64, 64' which is screwed into an outer threaded sleeve 66, 66 'of the die MA. In the exemplary embodiment shown, the spring element 60, 60 'is a package composed of a plurality of disc springs 68, 68' stacked one above the other.
Das Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 40' nach Fig. 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 40 nach Fig. 3 außer durch die andere Art des Antriebs im Wesentlichen dadurch, dass an einem Stempelaustrittsende 70 der oberen Büchse 48' ein insgesamt mit 72 bezeichnetes Führungsteil für einen Stanzniet-Magazinierstreifen 74 angebracht ist.The exemplary embodiment of the device 40 'according to FIG. 4 differs from the exemplary embodiment of the device 40 according to FIG. 3, except for the other type of drive, essentially in that at a stamp exit end 70 of the upper sleeve 48' there is a guide part, designated overall by 72 a punch rivet magazine strip 74 is attached.
Das Verfahren zum Setzen des Stanzniets 10 mit der Vorrichtung 40, bei dem der Stanzniet ohne Vorbohren unter Bildung eines Stanzloches durch die Bleche 24, 26 hindurchgedrückt und anschließend Blechmaterial unter plastischer Verformung in die Umfangsrille 16 gedrückt wird, wird folgendermaßen durchgeführt. Zunächst wird mit Hilfe des Stempels 46 der Stanzniet 10 nach unten gedrückt, bis er auf dem Blech 24 aufsitzt. Anschließend werden gegen die Kraft der Tellerfedern 68 durch den Stempel 46 und den Stanzniet 10 die Bleche 24, 26 zusammen mit der Spannhülse 52 nach unten bewegt, bis das Blech 26 auf der Oberseite der unteren Büchse 50 aufliegt. Von da an bewegt der Stempel 46 allein den Stanzniet 10 weiter und es erfolgt das Ausstanzen des Loches durch den zylindrischen Endabschnitt 28 des Stanzniets 10. Bei dem Bilden des Stanzloches wird das Blechmaterial in einem das Stanzloch umgebenden ersten ringförmigen Bereich in Stanzrichtung mitgenommen. Randbereiche des Stanzloches werden dabei nach unten verformt. Sobald die Bleche 24, 26 durchstanzt sind, ergibt sich eine Entlastung, durch die die Kräfte der Tellerfedern 68 wieder aktiv werden. Diese bewegen die Spannhülse 52 zusammen mit den Blechen 24, 26 wieder nach oben, und zwar so weit, wie die Kräfte der Tellerfedern 68 in der Lage sind, die Bleche 24, 26 auf dem sich nach oben hin erweiternden Verjüngungsabschnitt 22 des Niets 10 nach oben zu schieben. Die Grenzstellung wäre dann erreicht, vorausgesetzt, dass die Kraft der Tellerfedern 68 ausreicht, wenn das Blech 24 an der Unterseite der oberen Büchse 48 anliegt. Die Bleche 24, 26 sind jetzt also von der unteren Büchse 50 wieder abgehoben worden, so dass zwischen den Blechen 24, 26 und der Oberseite der unteren Büchse 50 Abstand vorhanden ist. Währenddessen ist der Stempel 46 kontinuierlich vorwärts bewegt worden. Durch die plötzliche Freigabe der Kraft der Tellerfedern 68 sind die Bleche 24, 26 im Bereich des in diese gestanzten Loches relativ weit auf dem Stanzniet 10 nach oben geschoben worden. Durch den fortgesetzten Druck, der durch den Stempel 46 auf den Stanzniet 10 ausgeübt wird, wird dieser schließlich durch das Stanzloch weiter nach unten gedrückt, bis der Kopf 12 mit seiner Planfläche 20 auf der Oberseite des Bleches 24 aufliegt. Ab jetzt werden wieder der Stanzniet 10 und die Bleche 24, 26 gemeinsam nach unten bewegt, bis das Blech 26 auf der Oberseite der unteren Büchse 50 aufliegt. Nun werden die nach unten verformten Randbereiche des Stanzloches mit Hilfe des Stempels 46 auf der als ein festes Widerlager dienenden unteren Büchse 50 in einem ersten ringförmigen Bereich B1 (Fig. 2a) in die Umfangsrille 16 hinein plastisch verformt. Der Endzustand dieser Verformung ist in Fig. 2a gezeigt. Während dieser Verformung ist ein die untere Büchse 50 umgebender zweiter ringförmiger Bereich B2 durch die Spannbüchse 52 federnd elastisch abgestützt. Das Blechmaterial wird bei der Verformung in dem ersten ringförmigen Bereich B1 auf die axiale Länge L der Umfangsrille 16 zusammengedrückt. Die miteinander zu verbindenden dünnen Bleche 24, 26 haben oder das mit dem Stanzniet 10 zu verbindende dünne Blech hat vorzugsweise eine Gesamtdicke, die kleiner ist als die Länge L der Umfangsrille 16. Die Gesamtdicke könnte aber auch größer sein als die Länge L der Umfangsrille 16. Durch das erfindungsgemäße Setzverfahren erfährt das Blechmaterial in dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel im Bereich der Umfangsrille 16 auf deren Länge L eine Verdickung. Der Setzvorgang läuft mit der Vorrichtung 40' nach Fig. 4 im Wesentlichen so ab wie mit der Vorrichtung 40 nach Fig. 3. Fig. 4 zeigt, dass die Bleche 24, 26 während des Setzvorganges nicht zwischen der Patrize PA und der Matrize MA eingespannt zu sein brauchen. Sowohl bei der Vorrichtung 40 nach Fig. 3 als auch bei der Vorrichtung 40' nach Fig. 4 bewegt der Stempel 46, 46' bei dem Setzvorgang den Stanzniet 10, 10' nach unten, wobei dieser bei dem Durchstanzen der Bleche 24, 26 die Spannbüchse 52, 52' gegen die Kraft des Federelements 60, 60' nach unten drückt, bis das Blech 26 auf der Oberseite der unteren Büchse 50, 50' aufliegt, und wobei bei dem Bilden des Stanzloches das Blechmaterial in einem das Stanzloch umgebenden ersten ringförmigen Bereich in Stanzrichtung mitgenommen wird. In diesem Augenblick beginnt der Gegendruck des Federelements 60, 60', die von oben ausgeübte Kraft zu übersteigen, so dass die Spannbüchse 52, 52' durch das Federelement 60, 60' schlagartig nach oben gedrückt wird, um in dem ersten ringförmigen Bereich B1 das Blechmaterial nach oben und in die Umfangsrille 16, 16' hinein zu verformen. Der Stanzvorgang und die Verformung des Blechmaterials erfolgen so, wie es oben beschrieben worden ist. The method for setting the punch rivet 10 with the device 40, in which the punch rivet is pushed through the sheets 24, 26 without pre-drilling to form a punch hole and then sheet material is pressed into the circumferential groove 16 with plastic deformation, is carried out as follows. First, the punch rivet 10 is pressed down with the aid of the punch 46 until it rests on the sheet 24. Subsequently, the plates 24, 26 are moved together with the clamping sleeve 52 against the force of the plate springs 68 by the punch 46 and the punch rivet 10 until the plate 26 rests on the upper side of the lower bush 50. From then on, the stamp 46 moves alone the punch rivet 10 and the hole is punched out through the cylindrical end section 28 of the punch rivet 10. When the punch hole is formed, the sheet metal material is carried along in a punching direction in a first annular region surrounding the punch hole. Edge areas of the punch hole are deformed downward. As soon as the sheets 24, 26 have been punched through, there is a relief through which the forces of the plate springs 68 become active again. These move the clamping sleeve 52 together with the sheets 24, 26 upwards again, to the extent that the forces of the plate springs 68 are able to move the sheets 24, 26 on the tapering section 22 of the rivet 10, which tapered upwards to slide up. The limit position would then be reached, provided that the force of the plate springs 68 is sufficient when the plate 24 rests on the underside of the upper bush 48. The sheets 24, 26 have now been lifted off the lower sleeve 50 again, so that there is a distance between the sheets 24, 26 and the top of the lower sleeve 50. In the meantime, the punch 46 has been continuously advanced. Due to the sudden release of the force of the plate springs 68, the sheets 24, 26 have been pushed up relatively far on the punch rivet 10 in the region of the punched hole. Due to the continued pressure exerted by the punch 46 on the punch rivet 10, this is finally pushed further down through the punch hole until the head 12 rests with its flat surface 20 on the top of the sheet 24. From now on, the punch rivet 10 and the sheets 24, 26 are moved downwards together until the sheet 26 rests on the upper side of the lower sleeve 50. Now the downwardly deformed edge regions of the punched hole are plastically deformed into the circumferential groove 16 in a first annular region B1 (FIG. 2a) with the aid of the stamp 46 on the lower bush 50 serving as a fixed abutment. The final state of this deformation is shown in Fig. 2a. During this deformation, a second annular region B2 surrounding the lower bush 50 is supported elastically and elastically by the clamping bush 52. The sheet metal material is compressed to the axial length L of the circumferential groove 16 in the deformation in the first annular region B1. The thin sheets 24, 26 to be connected to one another or the thin sheet to be connected to the punch rivet 10 preferably have an overall thickness that is less than the length L of the circumferential groove 16. However, the overall thickness could also be greater than the length L of the circumferential groove 16 By means of the setting method according to the invention, the sheet material in the preferred exemplary embodiment shown is thickened in the region of the circumferential groove 16 along its length L. The setting process takes place with the device 40 'according to FIG. 4 essentially as with the device 40 according to FIG. 3. FIG. 4 shows that the sheets 24, 26 are not clamped between the male part PA and the female part MA during the setting process need to be. Both in the device 40 according to FIG. 3 and in the device 40 'according to FIG. 4, the punch 46, 46' moves the punch rivet 10, 10 'downward during the setting process, this being the case when the sheets 24, 26 are punched through Collet 52, 52 'presses down against the force of spring element 60, 60' until sheet 26 rests on top of lower sleeve 50, 50 ', and when forming the punched hole, the sheet metal material in a first annular surrounding the punched hole Area is taken in the punching direction. At this moment, the counter pressure of the spring element 60, 60 'begins to exceed the force exerted from above, so that the clamping sleeve 52, 52' is suddenly pushed upwards by the spring element 60, 60 'in order to achieve this in the first annular region B1 To deform sheet metal upwards and into the circumferential groove 16, 16 '. The punching process and the deformation of the sheet material take place as described above.

Claims

Anmelderin : SFS intec Holding AG, CH-9435 Heerbrugg (Schweiz)Gegenstand : Stanzniet für eine Verbindung an Blechen sowie Verfahren zum Setzen eines derartigen StanznietsPatentansprüche Applicant: SFS intec Holding AG, CH-9435 Heerbrugg (Switzerland) Subject: punch rivet for a connection to metal sheets and method for setting such a punch rivet
1. Stanzniet für eine Verbindung an Blechen, mit einem Kopf, mit einem sich daran anschließenden Schaft, mit einer in dem Schaft gebildeten Umfangsrille und mit einem zu dem Kopf entgegengesetzten Schaftende, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (12, 12') auf einer dem Schaft (14, 14') zugewandten Unterseite mit einer ringförmigen Planfläche (20, 20') versehen ist, dass sich die Umfangsrille (16, 16') unmittelbar an die Unterseite des Kopfes (12, 12') anschließt und dass sich ein Abschnitt des Schaftes (14, 14') in einem zwischen der Umfangsrille (16,1. punch rivet for a connection to sheet metal, with a head, with an adjoining shaft, with a circumferential groove formed in the shaft and with a shaft end opposite the head, characterized in that the head (12, 12 ') on a the underside facing the shaft (14, 14 ') is provided with an annular flat surface (20, 20') that the circumferential groove (16, 16 ') directly adjoins the underside of the head (12, 12') and that a Section of the shaft (14, 14 ') in a between the circumferential groove (16,
16') und dem Schaftende (18, 18') gelegenen Bereich in Richtung zu dem Schaftende16 ') and the shaft end (18, 18') located towards the shaft end
(18, 18') konisch verjüngt.(18, 18 ') tapered.
2. Stanzniet nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verjüngungsabschnitt (22) bis zu einem zylindrischen Endabschnitt (28) des Schaftes (14) erstreckt.2. Punch rivet according to claim 1, characterized in that the tapering section (22) extends to a cylindrical end section (28) of the shaft (14).
3. Stanzniet nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verjüngungsabschnitt (22') bis zu dem Schaftende (18') erstreckt.3. punch rivet according to claim 1, characterized in that the tapering section (22 ') extends to the shaft end (18').
4. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Verjüngungsabschnitt (22, 22') unmittelbar an die Umfangsrille (16, 16') anschließt. 4. punch rivet according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tapering section (22, 22 ') directly adjoins the circumferential groove (16, 16').
5. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein zylindrischer Schaftabschnitt (30, 30') unmittelbar an die Umfangsrille (16, 16') anschließt und bis zu dem Verjüngungsabschnitt (22, 22') des Schaftes (14, 14') reicht.5. punch rivet according to one of claims 1 to 3, characterized in that a cylindrical shank section (30, 30 ') directly adjoins the circumferential groove (16, 16') and up to the tapering section (22, 22 ') of the shank ( 14, 14 ') is sufficient.
6. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Umfangsrille (16, 16') bis zu einer Längsmitte (M, M') des Stanzniets (10, 10') erstreckt.6. punch rivet according to one of claims 1 to 5, characterized in that the circumferential groove (16, 16 ') extends to a longitudinal center (M, M') of the punch rivet (10, 10 ').
7. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verjüngungsabschnitt (16, 16') des Schaftes (14, 14') eine axiale Länge (V, V) hat, die im wesentlichen gleich der axialen Länge (L, L') der Umfangsrille (16, 16') ist.7. punch rivet according to one of claims 1 to 6, characterized in that the tapering section (16, 16 ') of the shaft (14, 14') has an axial length (V, V) which is substantially equal to the axial length (L , L ') of the circumferential groove (16, 16').
8. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsrille (16, 16') mit einem ersten Radius (R1) in die Planfläche (20, 20') an der Unterseite des Kopfes 12, 12') übergeht.8. punch rivet according to one of claims 1 to 7, characterized in that the circumferential groove (16, 16 ') with a first radius (R1) in the plane surface (20, 20') on the underside of the head 12, 12 ') ,
9. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsrille (16, 16') in einem in Bezug auf eine Längsachse (34, 34') des Stanzniets (10, 10') mittleren Bereich (36, 36') am Grund zu der Längsachse (34, 34') parallel ist.9. punch rivet according to one of claims 1 to 8, characterized in that the circumferential groove (16, 16 ') in a central region (36, 36.) In relation to a longitudinal axis (34, 34') of the punch rivet (10, 10 ') ') is parallel at the bottom to the longitudinal axis (34, 34').
10. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsrille (16) mit einer gegen die Längsachse (34) des Stanzniets (10) geneigten Geraden (38) in einen anschließenden Schaftabschnitt (30) übergeht.10. punch rivet according to one of claims 1 to 9, characterized in that the circumferential groove (16) with a straight line (38) inclined against the longitudinal axis (34) of the punch rivet (10) merges into a subsequent shank section (30).
11. Stanzniet nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grund der Umfangsrille (16) mit einem zweiten Radius (R2) in die Gerade (38) übergeht.11. punch rivet according to claims 9 and 10, characterized in that the base of the circumferential groove (16) with a second radius (R2) merges into the straight line (38).
12. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsrille (16) mit einem dritten Radius (R3) in einen anschließenden Schaftabschnitt (30') übergeht. 12. punch rivet according to one of claims 1 to 9, characterized in that the circumferential groove (16) with a third radius (R3) merges into a subsequent shaft portion (30 ').
13. Stanzniet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verjüngungsabschnitt (22) mit einem vierten Radius (R4) in den zylindrischen Endabschnitt (28) übergeht.13. punch rivet according to claim 2, characterized in that the tapered section (22) with a fourth radius (R4) merges into the cylindrical end section (28).
14. Stanzniet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Schaftabschnitt (30) mit einem fünften Radius (R5) in den Verjüngungsabschnitt (22) übergeht.14. punch rivet according to claim 5, characterized in that the cylindrical shaft portion (30) with a fifth radius (R5) merges into the tapered portion (22).
15. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaftende (18) scharfkantig ausgebildet ist.15. punch rivet according to one of claims 1 to 14, characterized in that the shaft end (18) is formed with sharp edges.
16. Stanzniet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Endabschnitt (28) des Schaftes (14) einen Durchmesser (D1) hat, der gleich dem kleinsten oder etwas kleiner als der kleinste Durchmesser (d) des Schaftes (14) im Bereich der Umfangsrille (16) ist.16. punch rivet according to claim 2, characterized in that the cylindrical end portion (28) of the shaft (14) has a diameter (D1) which is equal to the smallest or slightly smaller than the smallest diameter (d) of the shaft (14) in the region the circumferential groove (16).
17. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Länge (L, L') der Umfangsrille (16, 16') größer ist als die Dicke des Bleches oder die Gesamtdicke der Bleche (24, 26), an dem bzw. denen eine Verbindung herzustellen ist.17. punch rivet according to one of claims 1 to 16, characterized in that an axial length (L, L ') of the circumferential groove (16, 16') is greater than the thickness of the sheet or the total thickness of the sheets (24, 26), to which a connection is to be made.
18. Verfahren zum Setzen eines Stanzniets nach einem der Ansprüche 1 bis 17, für eine Verbindung an Blechen, wobei der Stanzniet ohne Vorbohren unter Bildung eines Stanzloches durch von oben auf den Stanzniet ausgeübten Druck durch das Blech hindurchgedrückt und anschließend Blechmaterial unter plastischer Verformung in die Umfangsrille gedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Stanzniet das Blechmaterial in einem das Stanzloch umgebenden ersten ringförmigen Bereich in Stanzrichtung verdrängt wird, dass anschließend das Blechmaterial durch eine von unten her ausgeübte Gegenkraft auf dem Stanzniet nach oben geschoben wird, dass danach der Stanzniet durch das Stanzloch weiter nach unten gedrückt wird, bis der18. A method for setting a punch rivet according to any one of claims 1 to 17, for a connection to sheet metal, wherein the punch rivet is pressed through the sheet metal without pre-drilling to form a punch hole by pressure exerted on the punch rivet from above and then sheet material with plastic deformation into the Circumferential groove is pressed, characterized in that with the punch rivet the sheet material is displaced in a first annular area surrounding the punch hole in the punching direction, that the sheet material is then pushed upwards on the punch rivet by a counterforce exerted from below, and then the punch rivet is pushed through the punch hole is pressed further down until the
Kopf mit seiner Planfläche auf den Blechen aufliegt, und dass schließlich das in Stanzrichtung verdrängte Blechmaterial durch die Gegenkraft in die Umfangsrille hinein plastisch verformt wird. Head rests with its flat surface on the sheets, and that finally the sheet material displaced in the punching direction is plastically deformed into the circumferential groove by the counterforce.
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