WO2004108325A1 - Method for riveting two components using a blind rivet, and pre-mounted assembly unit of a blind rivet - Google Patents

Method for riveting two components using a blind rivet, and pre-mounted assembly unit of a blind rivet Download PDF

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WO2004108325A1
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screw
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blind rivet
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Klaus Dehlke
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Richard Bergner Verbindungstechnik Gmbh & Co Kg
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    • B21J15/02Riveting procedures
    • B21J15/04Riveting hollow rivets mechanically
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    • F16B33/00Features common to bolt and nut
    • F16B33/02Shape of thread; Special thread-forms

Definitions

  • the invention relates to a method for riveting at least two components with a blind rivet, which comprises a rivet sleeve and a rivet mandrel remaining in the rivet sleeve, which is designed as a screw which engages with a thread in the rivet sleeve.
  • a blind rivet which comprises a rivet sleeve and a rivet mandrel remaining in the rivet sleeve, which is designed as a screw which engages with a thread in the rivet sleeve.
  • the blind rivet is guided through a common bore of the components and then the sleeve material of the rivet sleeve is deformed into a closing bead in a deformation area, so that the components are clamped between the closing bead and a collar of the blind rivet.
  • the invention further relates to a preassembled assembly unit of a blind rivet for use in such a method.
  • the blind rivets used on the market today have a thread-free rivet mandrel.
  • a blind rivet can be found, for example, in WO 00/68583.
  • this blind rivet is inserted into the common hole until the blind rivet with its setting head comes to rest on the upper component.
  • the mandrel guided through the rivet sleeve is supported with a mandrel head on the rear end of the rivet sleeve facing away from the setting head.
  • the rivet mandrel When setting the rivet, the rivet mandrel is pulled with the aid of a setting tool supported on the component or on the setting head, so that the rivet sleeve is deformed and a closing bead is formed, and the components to be connected are clamped between the closing bead and the setting head. When a predetermined tensile force is reached, the mandrel preferably tears off flush with the setting head.
  • a rivet connection as can be seen, for example, from WO 00/68583, is used in various areas of technology, including in the automotive industry. When blind rivets are used to join body components in a motor vehicle, the body disadvantageously forms a type of resonance body.
  • the vibrations generated by the tearing off are in fact transmitted to the body and amplified many times over, so that considerable noise pollution occurs. This noise level can reach values of up to 100db.
  • blind rivet technology cannot be easily integrated into an assembly line process. Furthermore, the disposal of the torn off residual mandrel is complex.
  • the blind rivet is usually set manually with the aid of a hydraulically actuated setting tool designed in the manner of a pistol. Process monitoring is difficult due to the essentially manual setting.
  • blind rivet nuts are known which are inserted in the manner of a rivet into a bore in a component and have an internal thread into which a screw can subsequently be screwed for fastening a further component.
  • setscrews are screwed into the blind rivet nuts, to which other components can then be attached using conventional nuts.
  • blind rivet nuts can be found, for example, in DE 692 13263 T2 or DE 201 12 171 U1.
  • the blind rivet nut is first inserted into a bore in a first component and is supported on it with a collar.
  • a further component is placed over it, which is attached using a
  • Screw that engages in the blind rivet nut is attached to the first component.
  • the rivet sleeve deforms so that a closing bead is formed on the underside of the lower component.
  • the rivet sleeve is pulled slightly upwards against the second component from the lower component.
  • connection using the blind rivet nuts is complex in comparison to the conventional blind rivet setting process, since it requires a two-stage procedure, namely firstly inserting the blind rivet nut into the first component and Then, in the second stage, the second component is screwed on using a screw to be screwed into the blind rivet nut.
  • the invention has for its object to ensure a reliable formation of a blind rivet connection.
  • the blind rivet also referred to below as a blind rivet
  • a setting tool grips the screw to form the closing bead and first pulls it translationally in the longitudinal direction, so that the closing bead is at least partially formed due to the purely translational movement.
  • the screw is then tightened by rotating it.
  • This setting process is therefore composed of a translatory and a rotary movement.
  • the translatory movement like in a conventional setting process - the screw is gripped behind the screw head by the setting tool and pulled in the axial direction.
  • the setting tool is supported in particular on a collar of the rivet sleeve.
  • the forming forces are preferably applied completely or almost completely by the translatory pulling, so that after the translational pulling the closing bead is completely or at least largely formed.
  • this setting method combines the one-step setting process of a conventional blind rivet with the advantages of screwing technology in a particularly advantageous manner.
  • the components to be connected are clamped between a collar of the rivet sleeve and the closing bead in only one work step.
  • the screw has no direct contact with the components.
  • the screw is not absolutely necessary to maintain the connection. Nevertheless, it preferably remains in the rivet sleeve in order to make the blind rivet connection more resistant in the manner of a locked residual mandrel.
  • the screw is primarily used for forming the rivet sleeve during the setting process.
  • the screw-type blind rivet is therefore largely independent of the component and is preferably a preassembled connecting element which, as such, is supplied to a particularly automatic processing station at which the screw-type blind rivet is inserted into the components to be connected.
  • the advantages of screw blind rivets are that there is no tearing noise, that no residual mandrel has to be disposed of, and that existing tools can be used on the assembly line, for example in automobile production. In particular, this offers the possibility of using proven and established process monitoring systems for quality inspection.
  • the setting process of the blind rivet is expediently monitored automatically and this monitoring is in particular also recorded centrally. Since the setting process is ended with the aid of a screwing process, a torque monitoring which is customary in screwing technology can be used for this.
  • the determined values are especially saved, evaluated and, if necessary, logged in order to enable complete and complete quality monitoring of each individual blind rivet connection. This is particularly desirable in the automotive sector with the high quality requirements.
  • the blind rivet has a rivet sleeve with a rivet mandrel formed therein.
  • the screw already engages with a thread in the rivet sleeve, so that force can be introduced into the rivet sleeve during the setting process due to the translational pulling.
  • the screw is designed in such a way that, when the screw is tightened, the greatest possible proportion of the force applied is converted into a translational component for any residual shaping that may still be necessary to form the closing bead and to generate the desired pretension.
  • the screw thread has a non-circular cross-sectional geometry.
  • a flank of the screw thread facing the screw head has a smaller flank angle than the flank facing away from the screw head.
  • the screw thread which is non-circular at least in the partial area of the screw tip, is preferably provided with a trilobular cross-sectional area.
  • a circular, deviating, non-circular cross-section the outer circumference of which is composed of individual sections that do not run along a circular line.
  • three shoulders are preferably formed, which are arranged rotatably offset from one another by 120 °.
  • the non-round cross-sectional area has a uniform cross-sectional thickness, ie all lines running through the center have the same length. Due to the non-circular design, only a portion of the screw thread engages in the rivet sleeve and there is no full engagement.
  • the flank facing the screw head preferably has a flank angle in the range from approximately 10 ° to approximately 20 °, especially approximately 15 °.
  • the flank angle of the flank facing away from the screw head is approximately in the range from 35 ° to 45 °, especially 40 °.
  • the thread expediently tapers towards the thread tip.
  • the rivet sleeve 4 also tapers towards its end. This double taper turns radial when the screw is screwed in
  • the screw is expediently designed as a thread-forming screw. In contrast to metric threads, this means that no further security measure against unintentional loosening of the screw is necessary.
  • the screw thread is therefore largely free of play or completely free of play in the threaded area of the rivet sleeve.
  • the procedure is preferably such that the screw is first inserted into the rivet sleeve and then the rivet sleeve is pressed into the screw thread in the threaded area, so that a thread is formed in the inner wall of the rivet sleeve.
  • the screw is thereby secured in the rivet sleeve against falling out.
  • the pressing is preferably carried out using a rolling process.
  • the sleeve is crimped onto the thread by pressing the segmented press elements radially against the sleeve.
  • an especially thread-free collar below the screw head is adapted to the inside diameter of the rivet sleeve in an advantageous embodiment.
  • the screw therefore has a thickened collar in the so-called clamping area, in which the components to be connected are clamped.
  • the outside diameter of the collar corresponds in particular to the outside diameter of the thread adjoining the collar.
  • the thread-free collar is designed such that when the screw is screwed into the rivet sleeve, the collar penetrates into the rivet sleeve without deformation.
  • the screw head in the assembly unit is expediently spaced from the rivet sleeve in the preassembled position before the setting process, so that the setting tool can easily reach behind the screw head.
  • the screw head is supported on the rivet sleeve. No component is therefore clamped between the rivet sleeve and the screw head.
  • the rivet sleeve is preferably held in the bore so that it cannot rotate.
  • the collar in the region close to the collar, that is to say in particular in the clamping region in which the rivet sleeve is in engagement with the components, it has a cross-sectional shape which is form-fitting and in particular non-circular with the components.
  • the collar is provided with counteracting surfaces for a tool, for example a wrench.
  • the rivet sleeve is closed at the end in particular in a gas-tight and liquid-tight manner.
  • This enables an overall hermetically sealed connection arrangement, so that this connection arrangement is also suitable for those cases in which the rivet sleeve extends into a gas space with, for example, reactive gas. Since the rivet sleeve is closed at the end, there is no danger that the gas will penetrate into the rivet sleeve and possibly lead to a weakening of the rivet connection.
  • the rivet sleeve has a deformation region for the formation of the closing bead, the strength of which changes in the direction of the longitudinal expansion of the rivet sleeve.
  • the strength in the deformation area decreases steadily towards the collar. This enables safe and reliable clamping even of different component thicknesses.
  • the clamping range provided by the blind rivet is therefore variable.
  • a slide washer is arranged between the screw head and the rivet sleeve in a preferred development.
  • Fig. 1 is an illustration of a screw rivet referred to below
  • Fig. 2 is a blind rivet connection with two connected to the screw blind rivet
  • Rivet sleeve Fig. 4 shows an embodiment variant of the screw blind rivet with a sliding washer and a closed rivet sleeve
  • Fig. 5A B embodiment variants with an increased wall thickness of the rivet sleeve in
  • the blind blind rivet 2 comprises a rivet sleeve 4, in which a rivet mandrel designed as a screw 6 is inserted.
  • the rivet sleeve 4 has at its one end an approximately annular collar 8 and then a clamping area 10, a deformation area 12 and a thread area 14.
  • the screw 6 comprises a semicircular screw head 16 and a screw shaft which is formed by a thread-free collar 18 and an adjoining shaft part with a thread 20.
  • the thread 20 is in engagement with the rivet sleeve 4 in the threaded region 14, i.e. threads 14 are formed in the sleeve material in the threaded area 14.
  • the rivet sleeve 4 has an increased wall thickness in the threaded region 14. Namely, a material step is arranged on the inner surface of the rivet sleeve 4 in the transition from the deformation area 12 to the thread area 14.
  • the screw head 16 is designed as a flat head with an approximately lenticular cross-sectional geometry with a tool holder, which is provided in particular for an internal hexagon force attack with an internal socket wrench.
  • the screw head 16 has a significantly larger diameter than the rivet sleeve 4 on its underside, so that the screw head 16 has this largely covered.
  • the overlap on both sides of the screw longitudinal axis is preferably about half the radius of the screw head on its underside, as can be seen for example from FIGS. 1 and 2.
  • the large head contact surface enables high surface pressure.
  • the screw head 16 is also designed as a combination screw head with an integrally formed washer, which forms the underside of the screw head.
  • the screw head 16 is spaced with its underside from the top of the collar 8.
  • the screw blind rivet 2 is fed as a preassembled unit to a blind rivet setting device.
  • the blind screw rivet 2 i.e. the preassembled unit consisting of the rivet sleeve 4 and the screw 6 screwed into it, is first inserted through a common bore in the components 22A, B until it engages the collar 8 comes to rest on the top of the upper component 22A.
  • the collar 8 is in this case seen on its underside in cross section slightly S-shaped and not flat, so that it comes to rest flatly only with its outer edge region on the upper component 22A, including an annular space 24.
  • the screw head 16 is first gripped by a setting tool (not shown here) and pulled in the longitudinal direction of the rivet sleeve 4 and counter to the setting direction in the direction of arrow 27A.
  • the setting tool is preferably supported on the collar 8.
  • the rivet sleeve 4 is compressed by the engagement of the thread 20 in the thread region 14 in the sleeve material of the rivet sleeve 4 and by the translational movement along the arrow 27A.
  • the closing bead 26 forms in the forming area 12.
  • the strength in the deformation region preferably decreases steadily in the direction of the collar 8. This ensures that different component thicknesses can be handled without any problems.
  • the closing bead 26 is initially in the areas of lower strength and thus always in in the immediate vicinity of the surface of the lower member 22B.
  • the different strength values of the rivet sleeve are achieved with a constant wall thickness, for example by a defined heat treatment, in particular an area-by-area annealing with a defined cooling.
  • the screw 6 is screwed in until the screw head 16 lies flush on the collar 8.
  • the setting process is therefore composed of a translatory (arrow 27A) and a rotary component (arrow 27B). These two movements take place immediately one after the other.
  • By pulling the setting tool on the screw head 16 very high tensile forces and thus very high forming forces can be used to fold the sleeve.
  • a particular advantage of the setting process can be seen in the fact that it takes place in one step, in the sense that the blind blind rivet 2 is only passed through the common bore of the two components 22A, 22B and these are then riveted together only by actuating the screw 6.
  • a uniform combination setting tool is preferably used, with which both the translational and the rotary movement are used.
  • An adapted screwing tool is used here in particular as a setting tool.
  • Such screwdrivers are usually already designed with an axial feed function for the automatic feeding of a screw. This feed function is expediently used in a modified form for the translatory pulling of the screw 6 of the screw blind rivet 2.
  • the components 22A, B are clamped directly between the collar 8 and the closing bead 26.
  • the screw 6 remains as a residual mandrel in the rivet sleeve 4, as in the case of a conventional blind rivet.
  • the connection with the screw-type blind rivet 2 has the essential advantages that the rivet mandrel does not tear off, that no residual mandrel is disposed of and that in particular simple automatic monitoring, in particular torque monitoring, is possible.
  • Another decisive advantage is that the simple one-step setting process of a conventional blind rivet is retained, so that the two components 22A.B can be connected to one another in a single step.
  • the screw-type blind rivet 2 is in particular also automatically fed to the preferably combined pulling and screwing tool. This is simply placed on the common bore of the components 20A.B to be connected, in order to connect them by pulling and turning the screw 2 in a single step.
  • the threaded region 14 is formed in that the
  • Screw 6 is first inserted into a hollow cylindrical rivet shaft of the rivet sleeve 4.
  • the end of the sleeve shaft in the threaded region 14 is then pressed against the thread 20 of the screw 6 by a rolling process.
  • 14 threads are formed in the sleeve material of the rivet sleeve 4 in the threaded region (FIG. 3A.3B).
  • the end of the sleeve shaft is alternatively deformed by radially pressing two or more pressing segments 29.
  • a thread is cut into the sleeve material, in particular with the aid of a thread-cutting screw 6. This is preferably done during the pre-assembly of the screw blind rivet 2. 4, a sliding washer 28 is provided between the screw head 16 and the collar 8. This reduces the frictional forces transmitted from the screw head 16 to the collar 8 when the screw 6 is tightened.
  • FIG. 4 an embodiment variant with a closed rivet sleeve 4 is shown in FIG. 4, which is approximately pot-shaped with a lower base 30. In this embodiment variant with the closed rivet sleeve 4, the screw 6 therefore does not come into contact with the surroundings below the lower component 22B.
  • the screw 6 is hermetically sealed.
  • the rivet sleeve 4 has an increased wall thickness in the threaded region 14, a shoulder being formed on the inside of the rivet sleeve 4.
  • the initially hollow cylindrical rivet sleeve 4 (FIG. 5A) is converted into a conical shape by the rolling process described for FIG. 3B, so that the thread 20 in the threaded region 14 is pressed into the rivet sleeve 4 with the increased wall thickness.
  • the outer cross section of the rivet sleeve 4 in the region of the rivet shaft towards the collar 8 increases continuously.
  • the collar 18 is widened.
  • the outer diameter of the collar 18 corresponds approximately to the outer diameter of the thread 20 and the collar 18 lies approximately flush in the rivet sleeve 4.
  • the thread 20 is pressed into the sleeve material in the threaded region 14 by the rolling process. Because of the wide collar 18, the rivet sleeve 4 now has a continuously widening conical configuration in the lower region and a cylindrical configuration in the region of the collar 18.
  • the rivet sleeve 4 in the clamping area 10 below the collar 8 has a non-circular cross-sectional geometry, for example an elliptical geometry (FIG. 7A), a geometry with flattened sides (FIG. 7B) or a polygonal, especially hexagonal geometry (Fig. 7C). Because of this geometry, the rivet sleeve 4 lies in a form-fitting manner in the components 22 to be connected and is thus held against rotation in the components 22, so that a problem-free one Tightening torque can be exerted without the rivet sleeve 4 also rotating.
  • the form-fitting seat of the rivet sleeve 4 is achieved, for example, by pressing and reshaping the initially circular hole in the components 22A.B.
  • the thread 20 has a geometry which generates little friction, as can be seen in FIG. It is then provided that the flank angle ⁇ of a flank 32A facing the screw head 16 is smaller than the flank angle ⁇ of the second flank 32B facing away from the screw head 16.
  • the flank angle ⁇ , ⁇ is formed by the angle which the respective flank 32A, B encloses to form a line which is perpendicular to the longitudinal axis of the screw.
  • the flank angles, ß are approximately 15 ° or 45 ° according to the exemplary embodiment.
  • FIGS. 9A, 9B show a thread-forming screw 6, the thread 20 of which has a non-circular, in particular triolobular cross-sectional geometry with three shoulders 34, each offset by 120 ° (FIG. 9A). Furthermore, the outer circumference of the thread tapers towards the thread tip 36 in order to enable easy insertion. Due to the non-circular cross-sectional geometry, only a partial area of the thread 20 is in engagement with the sleeve material. Accordingly, the forces to be applied, that is to say the torque to be applied when the screw 6 is screwed in, in particular during thread grooving, are kept low.
  • the thread is cut into the rivet sleeve 4 with the thread-forming screw 6.
  • the thread-forming screw is also expediently used in the embodiment variant in which the threads are cut into the rivet sleeve by rolling or pressing on the rivet sleeve.
  • the rivet sleeve 4 expediently also tapers in its threaded region 14, as is shown, for example, in FIGS. 5B and 6B. Due to the double-conical design of both the thread 20 and the rivet sleeve 4, which thus both taper towards their end, the radial evasive movement of the rivet sleeve 4 is effectively counteracted when the screw is screwed in.

Abstract

According to the invention, two components (22A, B) are interconnected by means of a screw blind rivet (2) in a single-stage positioning process. To this end, said components are directly clamped between a collar (8) of a rivet sleeve (4) and a closing bulge (26), as for a conventional blind rivet connection. A rivet mandrel (4) embodied as a screw (6) is arranged in the rivet sleeve (4), engaging therewith by means of the thread thereof (20). In order to carry out said rivet connection, the screw (6) is first subjected to a translational pull and is then screwed tightly, and the thread (20) of the screw has a noncircular cross-sectional geometry in order to convert the applied torque as much as possible into a translational force component. Said thread (20) is alternately or simultaneously provided with flanks (32A, B) at different angles (α, ß), the angle (a) of the flank (32A) facing the screw head (16) being smaller than the angle (ß) of the flank (32B) opposing the screw head (16).

Description

Beschreibung Verfahren zum Vernieten zweier Bauteile mit einem Blindniet und vormontierte Description Method for riveting two components with a blind rivet and pre-assembled
Montageeinheit eines BlindnietsAssembly unit of a blind rivet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vernieten zumindest zweier Bauteile mit einem Blindniet, der eine Niethülse und einen in der Niethülse verbleibenden Nietdorn umfasst, der als eine Schraube ausgebildet ist, die mit einem Gewinde in die Niethülse eingreift. Beim Setzvorgang wird der Blindniet durch eine gemeinsame Bohrung der Bauteile geführt und anschließend wird in einem Verformungsbereich das Hülsenmaterial der Niethülse zu einem Schließwulst verformt, so dass die Bauteile zwischen dem Schließwulst und einem Kragen des Blindniets geklemmt sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine vormontierte Montageeinheit eines Blindniets für den Einsatz bei einem derartigen Verfahren.The invention relates to a method for riveting at least two components with a blind rivet, which comprises a rivet sleeve and a rivet mandrel remaining in the rivet sleeve, which is designed as a screw which engages with a thread in the rivet sleeve. During the setting process, the blind rivet is guided through a common bore of the components and then the sleeve material of the rivet sleeve is deformed into a closing bead in a deformation area, so that the components are clamped between the closing bead and a collar of the blind rivet. The invention further relates to a preassembled assembly unit of a blind rivet for use in such a method.
Ein derartiges Verfahren ist aus der US 2,392,133 zu entnehmen. Zur Ausbildung des Schließwulstes wird bei dem bekannten Verfahren die Schraube angezogen. Hierbei wird aufgrund des Eingriffs der Schraube in die Niethülse diese in Richtung zum Schraubenkopf und somit gegen die zu fügenden Bauteile gezogen, so dass eine Hülsenumformung stattfindet und der Schließwulst ausgebildet wird.Such a method can be found in US 2,392,133. To form the closing bead, the screw is tightened in the known method. In this case, due to the engagement of the screw in the rivet sleeve, the latter is pulled in the direction of the screw head and thus against the components to be joined, so that sleeve deformation takes place and the closing bead is formed.
Die heute auf dem Markt eingesetzten Blindniete weisen im Unterschied zu dem aus der US 2,392,133 zu entnehmenden Blindniet einen gewindefreien Nietdorn auf. Ein derartiger Blindniet ist beispielsweise aus der WO 00/68583 zu entnehmen. Beim Setzvorgang wird dieser Blindniet in die gemeinsame Bohrung eingesteckt, bis der Blindniet mit seinem Setzkopf auf dem oberen Bauteil zum Anliegen kommt. Der durch die Niethülse geführte Dorn stützt sich mit einem Dornkopf an dem Setzkopf abgewandten rückseitigen Ende der Niethülse ab. Beim Setzen des Niets wird mit Hilfe eines sich am Bauteil oder am Setzkopf abstützenden Setzwerkzeugs am Nietdorn gezogen, so dass sich die Niethülse verformt und einen Schließwulst ausbildet und die zu verbindenden Bauteile zwischen dem Schließwulst und dem Setzkopf geklemmt werden. Bei Erreichen einer vorbestimmten Zugkraft reißt der Dorn vorzugsweise bündig mit dem Setzkopf ab. Eine derartige Nietverbindung, wie sie beispielhaft aus der WO 00/68583 zu entnehmen ist, wird in verschiedenen Technologiebereichen, unter anderem in der Automobilindustrie, eingesetzt. Bei der Verwendung von Blindnieten zum Zusammenfügen von Karosseriebauteilen beim Kraftfahrzeug bildet die Karosserie in nachteiliger Weise jedoch eine Art Resonanzkörper. Die durch das Abreißen erzeugten Schwingungen werden nämlich auf die Karosserie übertragen und um ein Vielfaches verstärkt, so dass eine erhebliche Schallbelastung auftritt. Diese Schallbelastung kann Werte von bis zu 100db erreichen. Ohne spezielle Schallschutzmaßnahmen ist daher die Blindniettechnologie nicht ohne Weiteres in einen Fließband-Prozess zu integrieren. Weiterhin ist die Entsorgung des abgerissenen Restdorns aufwändig. Der Blindniet wird üblicherweise mit Hilfe eines hydraulisch betätigbaren und nach Art einer Pistole ausgebildeten Setzwerkzeugs manuell gesetzt. Aufgrund des im Wesentlichen manuellen Setzens ist eine Prozessüberwachung schwierig.In contrast to the blind rivet to be found in US 2,392,133, the blind rivets used on the market today have a thread-free rivet mandrel. Such a blind rivet can be found, for example, in WO 00/68583. During the setting process, this blind rivet is inserted into the common hole until the blind rivet with its setting head comes to rest on the upper component. The mandrel guided through the rivet sleeve is supported with a mandrel head on the rear end of the rivet sleeve facing away from the setting head. When setting the rivet, the rivet mandrel is pulled with the aid of a setting tool supported on the component or on the setting head, so that the rivet sleeve is deformed and a closing bead is formed, and the components to be connected are clamped between the closing bead and the setting head. When a predetermined tensile force is reached, the mandrel preferably tears off flush with the setting head. Such a rivet connection, as can be seen, for example, from WO 00/68583, is used in various areas of technology, including in the automotive industry. When blind rivets are used to join body components in a motor vehicle, the body disadvantageously forms a type of resonance body. The vibrations generated by the tearing off are in fact transmitted to the body and amplified many times over, so that considerable noise pollution occurs. This noise level can reach values of up to 100db. Without special soundproofing measures, blind rivet technology cannot be easily integrated into an assembly line process. Furthermore, the disposal of the torn off residual mandrel is complex. The blind rivet is usually set manually with the aid of a hydraulically actuated setting tool designed in the manner of a pistol. Process monitoring is difficult due to the essentially manual setting.
Neben den Bindnieten sind so genannte Blindnietmuttern bekannt, die nach Art eines Niets in eine Bohrung eines Bauteils eingesetzt werden und ein Innengewinde aufweisen, in das anschließend eine Schraube zum Befestigen eines weiteren Bauteils eingeschraubt werden kann. Teilweise werden in die Blindnietmuttern auch Gewindestifte eingeschraubt, auf die dann wiederum weitere Bauteile mit herkömmlichen Muttern befestigt werden können. Derartige Blindnietmuttern sind beispielsweise zu entnehmen aus der DE 692 13263 T2 oder der DE 201 12 171 U1..In addition to the binding rivets, so-called blind rivet nuts are known which are inserted in the manner of a rivet into a bore in a component and have an internal thread into which a screw can subsequently be screwed for fastening a further component. In some cases, setscrews are screwed into the blind rivet nuts, to which other components can then be attached using conventional nuts. Such blind rivet nuts can be found, for example, in DE 692 13263 T2 or DE 201 12 171 U1.
Gemäß der DE 201 12 171 U1 wird zunächst die Blindnietmutter in eine Bohrung eines ersten Bauteils eingesteckt und stützt sich mit einem Kragen auf diesem ab. In einem zweiten Schritt wird ein weiteres Bauteil darüber gelegt, welches mittels einerAccording to DE 201 12 171 U1, the blind rivet nut is first inserted into a bore in a first component and is supported on it with a collar. In a second step, a further component is placed over it, which is attached using a
Schraube, die in die Blindnietmutter eingreift, am ersten Bauteil befestigt wird. Beim Anziehen der Schraube verformt sich die Niethülse, so dass sich ein Schließwulst an der Unterseite des unteren Bauteils ausbildet. Zugleich wird dabei die Niethülse etwas nach oben gegen das zweite Bauteil aus dem unteren Bauteil herausgezogen.Screw that engages in the blind rivet nut is attached to the first component. When the screw is tightened, the rivet sleeve deforms so that a closing bead is formed on the underside of the lower component. At the same time, the rivet sleeve is pulled slightly upwards against the second component from the lower component.
Die Verbindung mit Hilfe der Blindnietmuttern ist jedoch im Vergleich zum herkömmlichen Blindniet-Setzvorgang aufwändig, da es ein zweistufiges Vorgehen erfordert, nämlich zunächst das Einbringen der Blindnietmutter in das erste Bauteil und anschließend in der zweiten Stufe das Anschrauben des zweiten Bauteils mit Hilfe einer in die Blindnietmutter einzudrehenden Schraube.However, the connection using the blind rivet nuts is complex in comparison to the conventional blind rivet setting process, since it requires a two-stage procedure, namely firstly inserting the blind rivet nut into the first component and Then, in the second stage, the second component is screwed on using a screw to be screwed into the blind rivet nut.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Ausbildung einer Blindnietverbindung zu gewährleisten.The invention has for its object to ensure a reliable formation of a blind rivet connection.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch das Verfahren zum Vernieten von zumindest zwei Bauteilen mit einem Blindniet gemäß Patentanspruch 1. Danach ist vorgesehen, dass der im Folgenden auch als Schraubblindniet bezeichnete Blindniet einen als Schraube ausgebildeten Nietdorn aufweist, die mit einem Gewinde in die Niethülse eingreift. Beim Setzvorgang greift zur Ausbildung des Schließwulstes ein Setzwerkzeug die Schraube und zieht diese zunächst in Längsrichtung translatorisch, so dass der Schließwulst zumindest teilweise bereits aufgrund der rein translatorischen Bewegung ausgebildet wird. Anschließend wird die Schraube durch Ausübung einer Rotationsbewegung festgezogen. Dieser Setzvorgang setzt sich daher aus einer translatorischen und einer rotatorischen Bewegung zusammen. Bei der translatorischen Bewegung wird - wie bei einem konventionellen Setzvorgang - die Schraube vom Setzwerkzeug an ihrem Schraubenkopf hintergriffen und in Axialrichtung gezogen. Das Setzwerkzeug stützt sich hierbei insbesondere an einem Kragen der Niethülse ab.The object is achieved according to the invention by the method for riveting at least two components with a blind rivet according to claim 1. It is provided that the blind rivet, also referred to below as a blind rivet, has a rivet mandrel designed as a screw, which has a thread in the rivet sleeve intervenes. During the setting process, a setting tool grips the screw to form the closing bead and first pulls it translationally in the longitudinal direction, so that the closing bead is at least partially formed due to the purely translational movement. The screw is then tightened by rotating it. This setting process is therefore composed of a translatory and a rotary movement. During the translatory movement - like in a conventional setting process - the screw is gripped behind the screw head by the setting tool and pulled in the axial direction. The setting tool is supported in particular on a collar of the rivet sleeve.
Vorzugsweise werden hierbei die Umformkräfte vollständig oder nahezu vollständig durch das translatorische Ziehen aufgewandt, so dass nach dem translatorischen Ziehen der Schließwulst vollständig oder zumindest weitgehend vollständig ausgebildet ist.In this case, the forming forces are preferably applied completely or almost completely by the translatory pulling, so that after the translational pulling the closing bead is completely or at least largely formed.
Ein besonderer Vorteil dieses kombinierten Setzvorgangs ist darin zu sehen, dass die für die Umformung der Niethülse notwendigen hohen Umformkräfte durch die einfache, translatorische Zugbewegung zumindest weitgehend aufgebracht werden. Durch das anschließende Anziehen der Schraube wird schließlich die notwendige Vorspannung aufgebracht, um die beiden Bauteile sicher zusammenzuhalten.A particular advantage of this combined setting process can be seen in the fact that the high forming forces required for the forming of the rivet sleeve are at least largely applied by the simple, translational pulling movement. By subsequently tightening the screw, the necessary pre-tension is finally applied to hold the two components securely together.
Die für die Umformung notwendigen Kräfte werden daher nicht oder zumindest nur teilweise beim Festziehen der Schraube über deren Gewinde auf die Niethülse übertragen. Ein alleiniges Umformen mit dem Eindrehen der Schraube würde nämlich ein sehr hohes Drehmoment erfordern, über das neben der notwendigen Umfomkraft auch noch eine erhebliche Reibung zwischen dem Gewinde der Schraube und einem korrespondierenden Gewindebereich der Niethülse überwunden werden müsste. Auch ist durch den kombinierten Setzvorgang ein radiales Aufweiten der Niethülse, verursacht durch die Schraubbewegung, vermieden. Denn aufgrund der notwendigerweise schrägen Ausgestaltung der Flanken des Gewindes der Schraube weist die von der Schraube auf die Niethülse übertragene Kraft eine Komponente in radialer Richtung auf. Beim Eindrehen der Schraube wird die Niethülse daher bestrebt sein, radial nach Außen auszuweichen. Dies umso mehr, je höher die von derThe forces necessary for the forming are therefore not, or at least only partially, when the screw is tightened on the thread on the rivet sleeve transfer. A single reshaping with the screwing in of the screw would require a very high torque, over which, in addition to the necessary deforming force, a considerable friction between the thread of the screw and a corresponding thread area of the rivet sleeve would also have to be overcome. Radial expansion of the rivet sleeve, caused by the screwing movement, is also avoided by the combined setting process. Because due to the necessarily oblique configuration of the flanks of the thread of the screw, the force transmitted from the screw to the rivet sleeve has a component in the radial direction. When the screw is screwed in, the rivet sleeve will therefore endeavor to move radially outwards. The higher, the higher that of
Schraube zu übertragenden Kräfte sind. Dies kann unter Umständen dazu führen, dass das Schraubengewinde nur noch teilweise in Eingriff mit dem Gewindebereich der Niethülse steht, so dass insbesondere im Langzeitbetrieb beispielsweise unter Vibrationsbeanspruchung die Blindnietverbindung nachgibt. Bei der hier vorgesehenen Kombination des translatorischen Ziehens zur Übertragung der notwendigenForces to be transmitted. Under certain circumstances, this can lead to the screw thread only being partially engaged with the threaded area of the rivet sleeve, so that the blind rivet connection yields in particular in long-term operation, for example under vibration stress. With the combination of translatory pulling provided here for the transmission of the necessary
Umformkräfte und dem anschließenden Festdrehen der Schraube zur Erzeugung der notwendigen Vorspannung sind diese Probleme im Sinne einer sicheren und zuverlässigen Blindnietverbindung überwunden.Forming forces and the subsequent tightening of the screw to generate the necessary pretension overcome these problems in terms of a safe and reliable blind rivet connection.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass dieses Setzverfahren in besonders vorteilhafter Weise den einstufigen Setzvorgang eines herkömmlichen Blindniets mit den Vorteilen der Schraubtechnologie verbindet. Beim Setzvorgang werden nämlich die zu verbindenden Bauteile in nur einem Arbeitsschritt zwischen einem Kragen der Niethülse und dem Schließwulst geklemmt. Die Schraube hat keinen unmittelbaren Kontakt mit den Bauteilen. Zur Aufrechterhaltung der Verbindung ist die Schraube auch nicht zwingend erforderlich. Gleichwohl verbleibt sie vorzugsweise in der Niethülse, um nach Art eines verriegelten Restdorns die Blindnietverbindung widerstandsfähiger zu machen. Die Schraube dient beim Setzvorgang in erster Linie zum Umformen der Niethülse. Der Schraubblindniet ist daher weitgehend bauteilunabhängig und ist bevorzugt ein vormontiertes Verbindungselement, das als solches zu einer insbesondere automatischen Verarbeitungsstation geliefert wird, an der der Schraubblindniet in die zu verbindenden Bauteile eingefügt wird. Im Vergleich zu dem Setzvorgang eines herkömmlichen Blindniets werden beim Schraubblindniet die Vorteile erreicht, dass kein Abrissgeräusch auftritt, dass kein Restdorn entsorgt werden muss und dass auf bestehende Werkzeuge am Fließband, beispielsweise bei der Automobilproduktion, zurückgegriffen werden kann. Insbesondere besteht hierdurch die Möglichkeit, auf bewährte und eingeführte Prozessüberwachungssysteme zur Qualitätssichtung zurückzugreifen.Another advantage can be seen in the fact that this setting method combines the one-step setting process of a conventional blind rivet with the advantages of screwing technology in a particularly advantageous manner. During the setting process, the components to be connected are clamped between a collar of the rivet sleeve and the closing bead in only one work step. The screw has no direct contact with the components. The screw is not absolutely necessary to maintain the connection. Nevertheless, it preferably remains in the rivet sleeve in order to make the blind rivet connection more resistant in the manner of a locked residual mandrel. The screw is primarily used for forming the rivet sleeve during the setting process. The screw-type blind rivet is therefore largely independent of the component and is preferably a preassembled connecting element which, as such, is supplied to a particularly automatic processing station at which the screw-type blind rivet is inserted into the components to be connected. In comparison to the setting process of a conventional blind rivet, the advantages of screw blind rivets are that there is no tearing noise, that no residual mandrel has to be disposed of, and that existing tools can be used on the assembly line, for example in automobile production. In particular, this offers the possibility of using proven and established process monitoring systems for quality inspection.
Zweckdienlicherweise wird der Setzvorgang des Blindniets automatisch überwacht und diese Überwachung wird insbesondere auch zentral erfasst. Da der Setzvorgang mit Hilfe eines Schraubvorgangs beendet wird, kann hierzu eine bei der Schraubtechnologie übliche Drehmomentüberwachung herangezogen werden. Die ermittelten Werte werden insbesondere gespeichert, ausgewertet und ggf. protokolliert, um eine lückenlose und vollständige Qualitatsüberwachung jeder einzelnen Blindnietverbindung zu ermöglichen. Dies ist insbesondere im Automobilbereich mit den hohen Qualitätsanforderungen erwünscht.The setting process of the blind rivet is expediently monitored automatically and this monitoring is in particular also recorded centrally. Since the setting process is ended with the aid of a screwing process, a torque monitoring which is customary in screwing technology can be used for this. The determined values are especially saved, evaluated and, if necessary, logged in order to enable complete and complete quality monitoring of each individual blind rivet connection. This is particularly desirable in the automotive sector with the high quality requirements.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch eine vormontierte Montageeinheit eines Blindniets gemäß Patentanspruch 5. Danach ist vorgesehen, dass der Blindniet eine Niethülse mit einem darin als Schraube ausgebildeten Nietdorn aufweist. Die Schraube greift bereits mit einem Gewinde in die Niethülse ein, so dass beim Setzverfahren durch das translatorische Ziehen ein Krafteintrag in der Niethülse erfolgen kann. Die Schraube ist hierbei derart ausgebildet, dass beim Festdrehen der Schraube ein möglichst hoher Anteil der aufgewandten Kraft in eine translatorische Komponente für eine evtl. noch erforderliche Restumformung zur Ausbildung des Schließwulstes und zur Erzeugung der gewünschten Vorspannung umgesetzt wird. Hierzu weist das Schraubengewinde eine unrunde Querschnittsgeometrie auf. Alternativ oder in Kombination weist eine dem Schraubenkopf zugewandte Flanke des Schraubengewindes einen kleineren Flankenwinkel als die dem Schraubenkopf abgewandte Flanke auf.The object is further achieved according to the invention by a preassembled assembly unit of a blind rivet according to claim 5. It is provided that the blind rivet has a rivet sleeve with a rivet mandrel formed therein. The screw already engages with a thread in the rivet sleeve, so that force can be introduced into the rivet sleeve during the setting process due to the translational pulling. The screw is designed in such a way that, when the screw is tightened, the greatest possible proportion of the force applied is converted into a translational component for any residual shaping that may still be necessary to form the closing bead and to generate the desired pretension. For this purpose, the screw thread has a non-circular cross-sectional geometry. Alternatively or in combination, a flank of the screw thread facing the screw head has a smaller flank angle than the flank facing away from the screw head.
Das zumindest im Teilbereich der Schraubenspitze unrund ausgebildete Schraubengewinde ist vorzugsweise mit einer trilobularen Querschnittsfläche versehen. Unter unrund und insbesondere unter trilobular wird hierbei insbesondere ein von der Kreisform abweichender, unrunder Querschnitt verstanden, dessen Außenumfangslinie sich aus einzelnen Teilstücken zusammensetzt, die nicht entlang einer Kreislinie verlaufen. Dabei sind bevorzugt drei Schultern gebildet, die um 120° drehversetzt zueinander angeordnet sind. Insbesondere weist die unrunde Querschnittsfläche eine einheitliche Querschnittsdicke auf, d.h. alle durch den Mittelpunkt verlaufenden Linien haben die gleiche Länge. Durch die unrunde Ausgestaltung greift daher immer nur ein Teilbereich des Schraubengewindes in die Niethülse ein und es besteht kein vollumfänglicher Eingriff. Durch diese Maßnahme ist sowohl die radiale Kraftkomponente als auch die zu überwindende Reibungskraft gering gehalten. Insbesondere bei der Verwendung einer gewindeschneidenden oder gewindefurchenden Schraube wird hierbei das sogenannte Furchmoment, also das aufzubringende Drehmoment für die Ausbildung der Gewindegänge, gering gehalten.The screw thread, which is non-circular at least in the partial area of the screw tip, is preferably provided with a trilobular cross-sectional area. Under out of round and in particular under trilobular one of the Understand a circular, deviating, non-circular cross-section, the outer circumference of which is composed of individual sections that do not run along a circular line. In this case, three shoulders are preferably formed, which are arranged rotatably offset from one another by 120 °. In particular, the non-round cross-sectional area has a uniform cross-sectional thickness, ie all lines running through the center have the same length. Due to the non-circular design, only a portion of the screw thread engages in the rivet sleeve and there is no full engagement. This measure keeps both the radial force component and the frictional force to be overcome low. In particular when using a thread-cutting or thread-forming screw, the so-called grooving torque, that is to say the torque to be applied for the formation of the thread turns, is kept low.
Im Hinblick auf die unterschiedlich ausgebildeten Flankenwinkel weist die dem Schraubenkopf zugewandet Flanke vorzugsweise einen Flankenwinkel im Bereich von etwa 10° bis etwa 20°, speziell von etwa 15° auf. Der Flankenwinkel der dem Schraubenkopf abgewandten Flanke liegt demgegenüber etwa im Bereich von 35° bis 45°, speziell bei 40°. Durch diese Maßnahme wird eine unerwünschte Aufweitung der Niethülse zumindest weitgehend vermieden und zudem kann mit einer derartig ausgebildeten Schraube eine große Vorspannung beim Setzvorgang erzeugt werden. Diese Vorteile werden aufgrund des vergleichsweise flachen Flankenwinkels der zum Schraubenkopf hin orientierten Flanke erzielt. Durch diese flache Ausgestaltung wird ein Großteil des aufgebrachten Drehmoments in eine translatorische Kraftkomponente umgewandelt. Die unterschiedlichen Flankenwinkel wirken sich zudem günstig auf die auftretenden Reibungskräfte aus, so dass die Verdrehbelastung insbesondere der Niethülse beim Setzvorgang gering ist.In view of the differently formed flank angles, the flank facing the screw head preferably has a flank angle in the range from approximately 10 ° to approximately 20 °, especially approximately 15 °. In contrast, the flank angle of the flank facing away from the screw head is approximately in the range from 35 ° to 45 °, especially 40 °. This measure at least largely prevents undesired widening of the rivet sleeve and, in addition, a screw of this type can be used to generate a large pre-tension during the setting process. These advantages are achieved due to the comparatively flat flank angle of the flank oriented towards the screw head. Due to this flat design, a large part of the applied torque is converted into a translational force component. The different flank angles also have a favorable effect on the friction forces that occur, so that the torsional load, in particular of the rivet sleeve, is low during the setting process.
Zweckdienlicherweise verjüngt sich das Gewinde zu der Gewindespitze hin konisch. Vorzugsweise verjüngt sich die Niethülse 4 ebenfalls zu ihrem Ende hin konisch. Durch diese doppelte Verjüngung wird beim Eindrehen der Schraube einem radialenThe thread expediently tapers towards the thread tip. Preferably, the rivet sleeve 4 also tapers towards its end. This double taper turns radial when the screw is screwed in
Aufweiten der Niethülse effektiv entgegengewirkt. Das aufgebrachte Drehmoment wird somit zu einem großen Anteil in eine translatorische Kraftkomponente umgesetzt, so dass ein möglichst hoher Betrag des aufgebrachten Drehmoments für den Umformvorgang bzw. zur Erzeugung der Vorspannung zur Verfügung steht.Widening of the rivet sleeve effectively counteracted. The torque applied is thus largely converted into a translational force component, so that the highest possible amount of the applied torque is available for the forming process or for generating the prestress.
Die Schraube ist zweckdienlicherweise als eine gewindefurchende Schraube ausgebildet. Hierdurch ist im Unterschied zu metrischen Gewinden keine weitere Sicherungsmaßnahme gegen ein ungewolltes Lösen der Schraube notwendig. Das Schraubengewinde liegt daher weitgehend spielfrei oder vollkommen spielfrei im Gewindebereich der Niethülse an.The screw is expediently designed as a thread-forming screw. In contrast to metric threads, this means that no further security measure against unintentional loosening of the screw is necessary. The screw thread is therefore largely free of play or completely free of play in the threaded area of the rivet sleeve.
Zur Ausbildung des Gewindebereichs der Niethülse wird vorzugsweise derart vorgegangen, dass zunächst die Schraube in die Niethülse eingesteckt und dass anschließend die Niethülse im Gewindebereich in das Schraubengewinde gepresst wird, so dass ein Gewinde in die Innenwandung der Niethülse eingeformt wird. Die Schraube ist hierdurch in der Niethülse gegen ein Herausfallen gesichert. Das Anpressen wird hierbei bevorzugt über einen Walzvorgang vorgenommen. Alternativ hierzu wird die Hülse auf das Gewinde aufgequetscht, indem segmentartig ausgebildete Presselemente radial gegen die Hülse gepresst werden.To form the threaded area of the rivet sleeve, the procedure is preferably such that the screw is first inserted into the rivet sleeve and then the rivet sleeve is pressed into the screw thread in the threaded area, so that a thread is formed in the inner wall of the rivet sleeve. The screw is thereby secured in the rivet sleeve against falling out. The pressing is preferably carried out using a rolling process. As an alternative to this, the sleeve is crimped onto the thread by pressing the segmented press elements radially against the sleeve.
Um eine möglichst gute mechanische Stabilität der Verbindung insbesondere auch bei einer Scherbeanspruchung zu gewährleisten ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein insbesondere gewindefreier Bund unterhalb des Schraubenkopfes an den Innendurchmesser der Niethülse angepasst. Die Schraube weist also im so genannten Klemmbereich, in dem die zu verbindenden Bauteile geklemmt sind, einen verdickten Bund auf. Der Außendurchmesser des Bundes entspricht dabei insbesondere dem Außendurchmesser des sich an den Bund anschließenden Gewindes. Der gewindefreie Bund ist dabei derart ausgebildet, dass beim Einschrauben der Schraube in die Niethülse der Bund ohne Verformung der Niethülse in diese eindringt.In order to ensure the best possible mechanical stability of the connection, in particular even in the case of shear stress, an especially thread-free collar below the screw head is adapted to the inside diameter of the rivet sleeve in an advantageous embodiment. The screw therefore has a thickened collar in the so-called clamping area, in which the components to be connected are clamped. The outside diameter of the collar corresponds in particular to the outside diameter of the thread adjoining the collar. The thread-free collar is designed such that when the screw is screwed into the rivet sleeve, the collar penetrates into the rivet sleeve without deformation.
Zweckdienlicherweise ist der Schraubenkopf bei der Montageeinheit in der vormontierten Stellung vor dem Setzvorgang von der Niethülse beabstandet, damit das Setzwerkzeug in einfacher Weise den Schraubenkopf hintergreifen kann. Nach Beendigung des Setzvorgangs stützt sich dann der Schraubenkopf an der Niethülse ab. Zwischen der Niethülse und dem Schraubenkopf ist daher kein Bauteil geklemmt. Um ein Anziehen der Schraube zu ermöglichen, ist die Niethülse vorzugsweise verdrehsicher in der Bohrung gehalten. Hierzu weist diese im kragennahen Bereich, also insbesondere dem Klemmbereich, in dem die Niethülse in Eingriff mit den Bauteilen steht, eine mit den Bauteilen formschlüssige und insbesondere unrunde Querschnittsform auf. Alternativ oder zusätzlich ist der Kragen mit Gegenwirkungsflächen für ein Werkzeug, beispielsweise einen Schraubenschlüssel, versehen.The screw head in the assembly unit is expediently spaced from the rivet sleeve in the preassembled position before the setting process, so that the setting tool can easily reach behind the screw head. After completion of the setting process, the screw head is supported on the rivet sleeve. No component is therefore clamped between the rivet sleeve and the screw head. In order to enable the screw to be tightened, the rivet sleeve is preferably held in the bore so that it cannot rotate. For this purpose, in the region close to the collar, that is to say in particular in the clamping region in which the rivet sleeve is in engagement with the components, it has a cross-sectional shape which is form-fitting and in particular non-circular with the components. Alternatively or additionally, the collar is provided with counteracting surfaces for a tool, for example a wrench.
Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist die Niethülse endseitig insbesondere gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen. Hierdurch wird eine insgesamt hermetisch dichte Verbindungsanordnung ermöglicht, so dass diese Verbindungsanordnung auch für solche Fälle geeignet ist, in denen die Niethülse in einen Gasraum mit beispielsweise reaktivem Gas hineinreicht. Da die Niethülse endseitig verschlossen ist, besteht keine Gefahr, dass das Gas in die Niethülse eindringen und ggf. zu einer Schwächung der Nietverbindung führen kann.According to an expedient development, the rivet sleeve is closed at the end in particular in a gas-tight and liquid-tight manner. This enables an overall hermetically sealed connection arrangement, so that this connection arrangement is also suitable for those cases in which the rivet sleeve extends into a gas space with, for example, reactive gas. Since the rivet sleeve is closed at the end, there is no danger that the gas will penetrate into the rivet sleeve and possibly lead to a weakening of the rivet connection.
Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung weist die Niethülse einen Verformungsbereich für die Ausbildung des Schließwulstes auf, dessen Festigkeit sich in Richtung der Längsausdehnung der Niethülse verändert. Insbesondere verringert sich die Festigkeit im Verformungsbereich in Richtung zum Kragen stetig. Hierdurch wird ein sicheres und zuverlässiges Klemmen auch unterschiedlicher Bauteildicken ermöglicht. Der von dem Blindniet bereitgestellte Klemmbereich ist daher variabel.According to an expedient development, the rivet sleeve has a deformation region for the formation of the closing bead, the strength of which changes in the direction of the longitudinal expansion of the rivet sleeve. In particular, the strength in the deformation area decreases steadily towards the collar. This enables safe and reliable clamping even of different component thicknesses. The clamping range provided by the blind rivet is therefore variable.
Um die Belastung des Kragens der Niethülse beim Anziehen der Schraube möglichst gering zu halten, ist in einer bevorzugten Weiterbildung zwischen dem Schraubenkopf und der Niethülse eine Gleitscheibe angeordnet.In order to keep the load on the collar of the rivet sleeve as low as possible when the screw is tightened, a slide washer is arranged between the screw head and the rivet sleeve in a preferred development.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. Each shows in schematic representations:
Fig. 1 eine Darstellung einer im Folgenden als Schraubblindniet bezeichnetenFig. 1 is an illustration of a screw rivet referred to below
Blindniet-Montageeinheit im ungesetzten Zustand, Fig. 2 eine Blindnietverbindung mit zwei mit dem Schraubblindniet verbundenenBlind rivet assembly unit when not in place, Fig. 2 is a blind rivet connection with two connected to the screw blind rivet
Bauteile, Fig. 3A,B,C Darstellungen zur Illustration der Ausbildung des Gewindebereichs der3A, B, C representations to illustrate the formation of the threaded portion of the
Niethülse, Fig. 4 eine Ausführungsvariante des Schraubblindniets mit einer Gleitscheibe und einer geschlossenen Niethülse, Fig. 5A,B Ausführungsvarianten mit einer erhöhten Wandstärke der Niethülse imRivet sleeve, Fig. 4 shows an embodiment variant of the screw blind rivet with a sliding washer and a closed rivet sleeve, Fig. 5A, B embodiment variants with an increased wall thickness of the rivet sleeve in
Gewindebereich, Fig. 6A,B Ausführungsvarianten mit einem verbreiterten Bund der Schraube, Fig. 7A-D Ausführungsvarianten mit unterschiedlichen Geometrien für eine verdrehsichere Anordnung der Niethülse in den Bauteilen, Fig. 8 eine Schraube mit unterschiedlichen Flankenwinkeln und6A, B variants with a widened collar of the screw, Fig. 7A-D variants with different geometries for a non-rotatable arrangement of the rivet sleeve in the components, Fig. 8 a screw with different flank angles and
Fig. 9A,B eine gewindefurchende Schraube in einer Querschnitts- bzw.9A, B a thread-forming screw in a cross-sectional or
Seitenansicht.Side view.
Gemäß Fig. 1 umfasst der Schraubblindniet 2 eine Niethülse 4, in der ein als Schraube 6 ausgebildeter Nietdorn eingesteckt ist. Die Niethülse 4 weist an ihrem einen Ende einen etwa ringförmigen Kragen 8 und daran anschließend einen Klemmbereich 10, einen Verformungsbereich 12 und einen Gewindebereich 14 auf. Die Schraube 6 umfasst einen halbrunden Schraubenkopf 16 sowie einen Schraubenschaft, welcher gebildet ist durch einen gewindefreien Bund 18 und ein sich daran anschließendes Schaftteil mit einem Gewinde 20. Das Gewinde 20 steht im Gewindebereich 14 mit der Niethülse 4 im Eingriff, d.h. im Gewindebereich 14 sind Gewindegänge im Hülsenmaterial eingeformt. Die Niethülse 4 weist im Gewindebereich 14 eine erhöhte Wandstärke aufweist. Und zwar ist an der Innenoberfläche der Niethülse 4 im Übergang vom Verformungsbereich 12 zum Gewindebereich 14 eine Materialstufe angeordnet.1, the blind blind rivet 2 comprises a rivet sleeve 4, in which a rivet mandrel designed as a screw 6 is inserted. The rivet sleeve 4 has at its one end an approximately annular collar 8 and then a clamping area 10, a deformation area 12 and a thread area 14. The screw 6 comprises a semicircular screw head 16 and a screw shaft which is formed by a thread-free collar 18 and an adjoining shaft part with a thread 20. The thread 20 is in engagement with the rivet sleeve 4 in the threaded region 14, i.e. threads 14 are formed in the sleeve material in the threaded area 14. The rivet sleeve 4 has an increased wall thickness in the threaded region 14. Namely, a material step is arranged on the inner surface of the rivet sleeve 4 in the transition from the deformation area 12 to the thread area 14.
Der Schraubenkopf 16 ist als Flachkopf mit in etwa linsenförmiger Querschnittsgeometrie mit einer Werkzeugaufnahme ausgebildet, die insbesondere für einen Innensechsrund-Kraftangriff mit einem Innenkant-Schraubenschlüssel vorgesehen ist. Der Schraubenkopf 16 weist an seiner Unterseite einen deutlich größeren Durchmesser als die Niethülse 4 auf, so dass der Schraubenkopf 16 diese großflächig überdeckt. Die Überdeckung beträgt hierbei auf beiden Seiten der Schraubenlängsachse vorzugsweise etwa die Hälfte des Radius des Schraubenkopfes an dessen Unterseite, wie beispielsweise aus den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist. Durch die große Kopfauflagefläche wird eine hohe Flächenpressung ermöglicht. Durch die Ausbildung als Flachkopf ist zudem eine geringe Bauhöhe erreicht, so dass insgesamt ein nur geringer Bauraum beansprucht wird. Der Schraubenkopf 16 ist gemäß den Ausführungsbeispielen zudem als Kombi-Schraubenkopf mit einer angeformten Scheibe ausgebildet, welche die Unterseite des Schraubenkopfs bildet.The screw head 16 is designed as a flat head with an approximately lenticular cross-sectional geometry with a tool holder, which is provided in particular for an internal hexagon force attack with an internal socket wrench. The screw head 16 has a significantly larger diameter than the rivet sleeve 4 on its underside, so that the screw head 16 has this largely covered. The overlap on both sides of the screw longitudinal axis is preferably about half the radius of the screw head on its underside, as can be seen for example from FIGS. 1 and 2. The large head contact surface enables high surface pressure. Through the design as a flat head, a low overall height is also achieved, so that only a small overall space is required. According to the exemplary embodiments, the screw head 16 is also designed as a combination screw head with an integrally formed washer, which forms the underside of the screw head.
Der Schraubenkopf 16 ist mit seiner Unterseite von der Oberseite des Kragens 8 beabstandet. Der Schraubblindniet 2 wird in dieser Ausgestaltung als vormontierte Einheit einer Blindniet-Setzvorrichtung zugeführt.The screw head 16 is spaced with its underside from the top of the collar 8. In this embodiment, the screw blind rivet 2 is fed as a preassembled unit to a blind rivet setting device.
Beim Verbinden von zwei oder mehr Bauteilen 22A.B wird der Schraubblindniet 2, also die vormontierte Einheit, bestehend aus der Niethülse 4 und der darin eingeschraubten Schraube 6, zunächst durch eine gemeinsame Bohrung der Bauteile 22A,B gesteckt, bis er mit dem Kragen 8 auf der Oberseite des oberen Bauteils 22A zum Aufliegen kommt. Der Kragen 8 ist hierbei an seiner Unterseite im Querschnitt gesehen leicht S- förmig und nicht eben ausgebildet, so dass er lediglich mit seinem äußeren Randbereich flächig auf dem oberen Bauteil 22A unter Einschluss eines ringartigen Freiraums 24 zum Aufliegen kommt.When connecting two or more components 22A.B, the blind screw rivet 2, i.e. the preassembled unit consisting of the rivet sleeve 4 and the screw 6 screwed into it, is first inserted through a common bore in the components 22A, B until it engages the collar 8 comes to rest on the top of the upper component 22A. The collar 8 is in this case seen on its underside in cross section slightly S-shaped and not flat, so that it comes to rest flatly only with its outer edge region on the upper component 22A, including an annular space 24.
Zur Ausbildung des Schließwulstes wird der Schraubenkopf 16 zunächst von einem hier nicht näher dargestellten Setzwerkzeug gegriffen und in Längsrichtung der Niethülse 4 und entgegen der Setzrichtung in Richtung des Pfeils 27A gezogen. Das Setzwerkzeug stützt sich hierbei vorzugsweise am Kragen 8 ab. Durch den Eingriff des Gewindes 20 im Gewindebereich 14 in das Hülsenmaterial der Niethülse 4 und durch die translatorische Bewegung entlang des Pfeils 27A wird die Niethülse 4 gestaucht. Im Umformbereich 12 bildet sich der Schließwulst 26 aus. Vorzugsweise nimmt die Festigkeit im Verformungsbereich in Richtung zum Kragen 8 hin stetig ab. Dadurch wird erreicht, dass auch unterschiedliche Bauteildicken problemlos gehandhabt werden können. Denn durch die abnehmende Festigkeit zum Kragen 8 hin wird sich der Schließwulst 26 zunächst in den Bereichen geringerer Festigkeit und damit immer in unmittelbarer Nähe der Oberfläche des unteren Bauteils 22B ausbilden. Die unterschiedlichen Festigkeitswerte der Niethülse werden bei gleichbleibender Wandstärke beispielsweise durch eine definierte Wärmebehandlung erzielt, insbesondere ein bereichsweises Glühen mit definiertem Abkühlen.To form the closing bead, the screw head 16 is first gripped by a setting tool (not shown here) and pulled in the longitudinal direction of the rivet sleeve 4 and counter to the setting direction in the direction of arrow 27A. The setting tool is preferably supported on the collar 8. The rivet sleeve 4 is compressed by the engagement of the thread 20 in the thread region 14 in the sleeve material of the rivet sleeve 4 and by the translational movement along the arrow 27A. The closing bead 26 forms in the forming area 12. The strength in the deformation region preferably decreases steadily in the direction of the collar 8. This ensures that different component thicknesses can be handled without any problems. Because of the decreasing strength towards the collar 8, the closing bead 26 is initially in the areas of lower strength and thus always in in the immediate vicinity of the surface of the lower member 22B. The different strength values of the rivet sleeve are achieved with a constant wall thickness, for example by a defined heat treatment, in particular an area-by-area annealing with a defined cooling.
Im Anschluss an diese translatorische Bewegung entlang des Pfeils 27A, also insbesondere nach Beendigung der Hülsenumformung, wird die Schraube 6 eingedreht, bis der Schraubenkopf 16 bündig auf dem Kragen 8 aufliegt. Durch das Eindrehen und Festziehen der Schraube 6 bis zu einem vorbestimmten Drehmoment wird diese in der Niethülse 4 fest gehalten und die Vorspannung gesichert. Der Setzvorgang setzt sich also aus einer translatorischen (Pfeil 27A) sowie einer rotatorischen Komponente (Pfeil 27B) zusammen. Diese beiden Bewegungen erfolgen hierbei unmittelbar nacheinander. Durch das Ziehen mit dem Setzwerkzeug am Schraubenkopf 16 können sehr hohe Zugkräfte und damit sehr hohe Umformkräfte zur Hülsenfaltung aufgewandt werden. Ein besonderer Vorteil des Setzvorgangs ist darin zu sehen, dass er einstufig erfolgt, und zwar in dem Sinn, dass der Schraubblindniet 2 lediglich durch die gemeinsame Bohrung der beiden Bauteile 22A,22B hindurchgeführt und diese anschließend ausschließlich durch Betätigung der Schraube 6 miteinander vernietet werden.Following this translational movement along the arrow 27A, that is to say in particular after the end of the sleeve shaping, the screw 6 is screwed in until the screw head 16 lies flush on the collar 8. By screwing in and tightening the screw 6 to a predetermined torque, it is held firmly in the rivet sleeve 4 and the pretension is secured. The setting process is therefore composed of a translatory (arrow 27A) and a rotary component (arrow 27B). These two movements take place immediately one after the other. By pulling the setting tool on the screw head 16, very high tensile forces and thus very high forming forces can be used to fold the sleeve. A particular advantage of the setting process can be seen in the fact that it takes place in one step, in the sense that the blind blind rivet 2 is only passed through the common bore of the two components 22A, 22B and these are then riveted together only by actuating the screw 6.
Zur Durchführung des Setzvorgangs wird bevorzugt ein einheitliches Kombinations- Setzwerkzeug verwendet, mit dem sowohl die translatorische als auch die rotatorische Bewegung aufgewandt wird. Als Setzwerkzeug wird hier insbesondere ein angepasstes Schraubendrehwerkzeug herangezogen. Derartige Schraubendreher sind nämlich in der Regel bereits auch mit einer axialen Vorschubfunktion zur automatischen Zuführung einer Schraube ausgebildet. Diese Vorschubfunktion wird zweckdienlicherweise in abgewandelter Form für das translatorische Ziehen der Schraube 6 des Schraubblindniets 2 herangezogen.To carry out the setting process, a uniform combination setting tool is preferably used, with which both the translational and the rotary movement are used. An adapted screwing tool is used here in particular as a setting tool. Such screwdrivers are usually already designed with an axial feed function for the automatic feeding of a screw. This feed function is expediently used in a modified form for the translatory pulling of the screw 6 of the screw blind rivet 2.
Bei der Blindnietverbindung mit dem Schraubblindniet 2 sind die Bauteile 22A,B unmittelbar zwischen dem Kragen 8 und dem Schließwulst 26 geklemmt. Die Schraube 6 verbleibt nach dem Setzvorgang wie bei einem herkömmlichen Blindniet als Restdorn in der Niethülse 4. Hierdurch ist eine dauerfeste und hoch beanspruchbare Blindnietverbindung ausgebildet. Die Verbindung mit dem Schraubblindniet 2 hat die wesentlichen Vorteile, dass der Nietdorn nicht abreißt, dass keine Entsorgung eines Restdorns erfolgt und dass insbesondere eine einfache automatische Überwachung insbesondere Drehmomentüberwachung möglich ist. Ein weiterer entscheidender Vorteil ist, dass der einfache einstufige Setzvorgang eines herkömmlichen Blindniets erhalten bleibt, dass also die beiden Bauteile 22A.B in einem einzigen Arbeitsschritt miteinander verbunden werden können. Wie bei einem herkömmlichen Blindniet wird der Schraubblindniet 2 nämlich ebenfalls insbesondere automatisch dem vorzugsweise kombinierten Zug- und Schraub- Setzwerkzeug zugeführt. Dieses wird lediglich an die gemeinsame Bohrung der zu verbindenden Bauteile 20A.B gesetzt, um diese durch Ziehen und Drehen der Schraube 2 in einem einzigen Arbeitsschritt miteinander zu verbinden.In the case of the blind rivet connection with the screw blind rivet 2, the components 22A, B are clamped directly between the collar 8 and the closing bead 26. After the setting process, the screw 6 remains as a residual mandrel in the rivet sleeve 4, as in the case of a conventional blind rivet. This makes it durable and highly stressable Blind rivet connection formed. The connection with the screw-type blind rivet 2 has the essential advantages that the rivet mandrel does not tear off, that no residual mandrel is disposed of and that in particular simple automatic monitoring, in particular torque monitoring, is possible. Another decisive advantage is that the simple one-step setting process of a conventional blind rivet is retained, so that the two components 22A.B can be connected to one another in a single step. As with a conventional blind rivet, the screw-type blind rivet 2 is in particular also automatically fed to the preferably combined pulling and screwing tool. This is simply placed on the common bore of the components 20A.B to be connected, in order to connect them by pulling and turning the screw 2 in a single step.
Im Hinblick auf eine möglichst kostengünstige und einfache Ausgestaltung des Schraubblindniets 2 wird der Gewindebereich 14 dadurch ausgebildet, dass dieWith regard to the most economical and simple design of the screw blind rivet 2, the threaded region 14 is formed in that the
Schraube 6 zunächst in einen hohlzylindrischen Nietschaft der Niethülse 4 eingeführt wird. Anschließend wird der Hülsenschaft endseitig im Gewindebereich 14 durch einen Walzvorgang gegen das Gewinde 20 der Schraube 6 gepresst. Hierbei werden im Gewindebereich 14 Gewindegänge in das Hülsenmaterial der Niethülse 4 eingeformt (Fig. 3A.3B). Anstelle eines Walzvorgangs wird alternativ der Hülsenschaft endseitig durch radiales Anpressen von zwei oder mehreren Anpresssegmenten 29 verformt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3C sind über den Umfang der bei dieser Variante unrunden Niethülse 4 insgesamt vier Anpresssegmente 29 dargestellt, die jeweils in Pfeilrichtung auf die Niethülse 4 verfahren werden und diese gegen das Gewinde 20 pressen oder quetschen. In dieser Aufsicht nach der Fig. 3C ist auch sehr gut die Aufnahme für einen Innenkant-Schraubenschlüssel zu erkennen.Screw 6 is first inserted into a hollow cylindrical rivet shaft of the rivet sleeve 4. The end of the sleeve shaft in the threaded region 14 is then pressed against the thread 20 of the screw 6 by a rolling process. Here, 14 threads are formed in the sleeve material of the rivet sleeve 4 in the threaded region (FIG. 3A.3B). Instead of a rolling process, the end of the sleeve shaft is alternatively deformed by radially pressing two or more pressing segments 29. In the exemplary embodiment in FIG. 3C, a total of four pressure segments 29 are shown over the circumference of the rivet sleeve 4 which is not round in this variant, which are each moved in the direction of the arrow on the rivet sleeve 4 and press or squeeze it against the thread 20. In this top view according to FIG. 3C, the receptacle for an internal wrench can also be seen very well.
Um das Gewinde 20 in Eingriff mit dem Hülsenmaterial zu bringen, wird gemäß einer alternativen Variante in das Hülsenmaterial ein Gewinde eingeschnitten, insbesondere mit Hilfe einer gewindeschneidende Schraube 6. Dies erfolgt bevorzugt bereits bei der Vormontage des Schraubenblindniets 2. Gemäß Fig. 4 ist zwischen dem Schraubenkopf 16 und dem Kragen 8 eine Gleitscheibe 28 vorgesehen. Diese reduziert die beim Anziehen der Schraube 6 vom Schraubenkopf 16 auf den Kragen 8 übertragenen Reibkräfte. Weiterhin ist in Fig. 4 eine Ausführungsvariante mit einer geschlossenen Niethülse 4 dargestellt, die in etwa topfförmig mit einem unteren Boden 30 ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsvariante mit der geschlossenen Niethülse 4 kommt die Schraube 6 daher nicht in Kontakt mit der Umgebung unterhalb des unteren Bauteils 22B. Die Schraube 6 ist hermetisch abgedichtet.In order to bring the thread 20 into engagement with the sleeve material, according to an alternative variant, a thread is cut into the sleeve material, in particular with the aid of a thread-cutting screw 6. This is preferably done during the pre-assembly of the screw blind rivet 2. 4, a sliding washer 28 is provided between the screw head 16 and the collar 8. This reduces the frictional forces transmitted from the screw head 16 to the collar 8 when the screw 6 is tightened. Furthermore, an embodiment variant with a closed rivet sleeve 4 is shown in FIG. 4, which is approximately pot-shaped with a lower base 30. In this embodiment variant with the closed rivet sleeve 4, the screw 6 therefore does not come into contact with the surroundings below the lower component 22B. The screw 6 is hermetically sealed.
Gemäß den weiteren Ausführungsvarianten nach den Figuren 5A und 5B weist die Niethülse 4 im Gewindebereich 14 eine erhöhte Wandstärke auf, wobei an der Innenseite der Niethülse 4 ein Absatz gebildet ist. Die zunächst hohlzylindrische Niethülse 4 (Fig. 5A) wird durch den zur Fig. 3B beschriebenen Walzvorgang in eine konisch verlaufende Form umgewandelt, so dass im Gewindebereich 14 das Gewinde 20 in die Niethülse 4 mit der erhöhten Wandstärke eingepresst wird. Bei dieser Ausführungsvariante nimmt der Außenquerschnitt der Niethülse 4 im Bereich des Nietschafts zum Kragen 8 hin kontinuierlich zu.According to the further embodiment variants according to FIGS. 5A and 5B, the rivet sleeve 4 has an increased wall thickness in the threaded region 14, a shoulder being formed on the inside of the rivet sleeve 4. The initially hollow cylindrical rivet sleeve 4 (FIG. 5A) is converted into a conical shape by the rolling process described for FIG. 3B, so that the thread 20 in the threaded region 14 is pressed into the rivet sleeve 4 with the increased wall thickness. In this embodiment variant, the outer cross section of the rivet sleeve 4 in the region of the rivet shaft towards the collar 8 increases continuously.
Bei der Ausführungsvariante gemäß den Figuren 6A.6B ist neben der erhöhten Wandstärke im Gewindebereich 14 auch der Bund 18 verbreitert. DerIn the embodiment variant according to FIGS. 6A.6B, in addition to the increased wall thickness in the threaded region 14, the collar 18 is widened. The
Außendurchmesser des Bundes 18 entspricht dabei in etwa dem Außendurchmesser des Gewindes 20 und der Bund 18 liegt in etwa bündig in der Niethülse 4 ein. Auch hier wird das Gewinde 20 durch den Walzvorgang in das Hülsenmaterial im Gewindebereich 14 eingepresst. Aufgrund des breiten Bundes 18 weist die Niethülse 4 nunmehr im unteren Bereich eine sich stetig verbreiternde konische Ausgestaltung und im Bereich des Bundes 18 eine zylindrische Ausgestaltung auf.The outer diameter of the collar 18 corresponds approximately to the outer diameter of the thread 20 and the collar 18 lies approximately flush in the rivet sleeve 4. Here, too, the thread 20 is pressed into the sleeve material in the threaded region 14 by the rolling process. Because of the wide collar 18, the rivet sleeve 4 now has a continuously widening conical configuration in the lower region and a cylindrical configuration in the region of the collar 18.
Wie aus den Figuren 7A bis 7D zu entnehmen ist, hat die Niethülse 4 im Klemmbereich 10 unterhalb des Kragens 8 eine unrunde Querschnittsgeometrie, beispielsweise eine elliptische Geometrie (Fig. 7A), eine Geometrie mit abgeflachten Seiten (Fig. 7B) oder eine mehreckige, insbesondere sechseckige Geometrie (Fig. 7C). Aufgrund dieser Geometrie liegt die Niethülse 4 formschlüssig in den zu verbindenden Bauteilen 22 ein und ist somit in diesen verdrehsicher gehalten, so dass problemlos ein Anzugsdrehmoment ausgeübt werden kann, ohne dass sich die Niethülse 4 mitdreht. Der formschlüssige Sitz der Niethülse 4 wird beispielsweise durch Einpressen und Umformen der zunächst kreisrunden Bohrung in den Bauteilen 22A.B erreicht.As can be seen from FIGS. 7A to 7D, the rivet sleeve 4 in the clamping area 10 below the collar 8 has a non-circular cross-sectional geometry, for example an elliptical geometry (FIG. 7A), a geometry with flattened sides (FIG. 7B) or a polygonal, especially hexagonal geometry (Fig. 7C). Because of this geometry, the rivet sleeve 4 lies in a form-fitting manner in the components 22 to be connected and is thus held against rotation in the components 22, so that a problem-free one Tightening torque can be exerted without the rivet sleeve 4 also rotating. The form-fitting seat of the rivet sleeve 4 is achieved, for example, by pressing and reshaping the initially circular hole in the components 22A.B.
Um beim Setzvorgang möglichst geringe Verdrehkräfte auf die Niethülse 4 zu übertragen weist das Gewinde 20 eine wenig Reibung erzeugende Geometrie auf, wie sie der Figur 8 zu entnehmen ist. Danach ist vorgesehen, dass der Flankenwinkel α einer dem Schraubenkopf 16 zugewandten Flanke 32A geringer ist als der Flankenwinkel ß der zweiten, dem Schraubenkopf 16 abgewandten Flanke 32B. Der Flankenwinkel α, ß ist dabei gebildet durch den Winkel, den die jeweilige Flanke 32A, B zu einer Linie einschließt, die eine Senkrechte zu der Schraubenlängsachse bildet. Die Flankenwinkel , ß betragen hierbei gemäß dem Ausführungsbeispiel etwa 15° bzw. 45°.In order to transmit the lowest possible twisting forces to the rivet sleeve 4 during the setting process, the thread 20 has a geometry which generates little friction, as can be seen in FIG. It is then provided that the flank angle α of a flank 32A facing the screw head 16 is smaller than the flank angle β of the second flank 32B facing away from the screw head 16. The flank angle α, β is formed by the angle which the respective flank 32A, B encloses to form a line which is perpendicular to the longitudinal axis of the screw. The flank angles, ß are approximately 15 ° or 45 ° according to the exemplary embodiment.
In den Fig. 9A, 9B ist eine gewindefurchende Schraube 6 dargestellt, deren Gewinde 20 eine unrunde, insbesondere triolobulare Querschnittsgeometrie mit drei jeweils um 120° drehversetzt angeordnete Schultern 34 aufweist (Fig. 9A). Weiterhin verjüngt sich der Außenumfang des Gewindes zur Gewindespitze 36 hin, um ein einfaches Einführen zu ermöglichen. Durch die unrunde Querschnittsgeometrie steht jeweils nur ein Teilbereich des Gewindes 20 mit dem Hülsenmaterial im Eingriff. Demnach sind die aufzubringenden Kräfte, also das aufzubringende Drehmoment beim Eindrehen der Schraube 6, insbesondere beim Gewindefurchen, gering gehalten. Mit der gewindefurchenden Schraube 6 wird das Gewinde in die Niethülse 4 eingeschnitten. Die gewindefurchende Schraube wird zweckdienlicherweise auch bei der Ausführungsvariante verwendet, bei der die Gewindegänge durch Walzen oder Anpressen der Niethülse in die Niethülse eingeschnitten werden.FIGS. 9A, 9B show a thread-forming screw 6, the thread 20 of which has a non-circular, in particular triolobular cross-sectional geometry with three shoulders 34, each offset by 120 ° (FIG. 9A). Furthermore, the outer circumference of the thread tapers towards the thread tip 36 in order to enable easy insertion. Due to the non-circular cross-sectional geometry, only a partial area of the thread 20 is in engagement with the sleeve material. Accordingly, the forces to be applied, that is to say the torque to be applied when the screw 6 is screwed in, in particular during thread grooving, are kept low. The thread is cut into the rivet sleeve 4 with the thread-forming screw 6. The thread-forming screw is also expediently used in the embodiment variant in which the threads are cut into the rivet sleeve by rolling or pressing on the rivet sleeve.
Im Hinblick auf das Ziel, beim Eindrehen der Schraube einen möglichst großen Anteil des aufgebrachten Drehmoments in eine translatorische Komponente in Richtung der Schraubenlängsachse umzusetzen und nicht in eine radiale Kraftkomponente oder zur Überwindung von Reibungskraft, ist von besonderem Vorteil, dass die Höhe der Gewindegänge der Schraube 6 zur Gewindespitze 36 hin abnehmen. Zweckdienlicherweise läuft die Niethülse 4 in ihrem Gewindebereich 14 ebenfalls konisch zu, wie beispielsweise in den Fig. 5B und 6B dargestellt ist. Durch die doppelkonische Ausbildung sowohl des Gewindes 20 als auch der Niethülse 4, die sich also beide zu ihrem Ende hin verjüngen, wird der radialen Ausweichbewegung der Niethülse 4 beim Einschrauben der Schraube effektiv entgegengewirkt. With regard to the goal of converting as much of the applied torque as possible into a translatory component in the direction of the longitudinal axis of the screw and not into a radial force component or to overcome frictional force when screwing in the screw, it is particularly advantageous that the height of the screw threads 6 towards the threaded tip 36. The rivet sleeve 4 expediently also tapers in its threaded region 14, as is shown, for example, in FIGS. 5B and 6B. Due to the double-conical design of both the thread 20 and the rivet sleeve 4, which thus both taper towards their end, the radial evasive movement of the rivet sleeve 4 is effectively counteracted when the screw is screwed in.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
SchraubblindnietSchraubblindniet
Niethülserivet sleeve
Schraubescrew
Kragencollar
Klemmbereichclamping range
Verformungsbereichdeformation zone
Gewindebereichthreaded portion
Schraubenkopfscrew head
BundFederation
Gewinde A oberes Bauteil B unteres BauteilThread A upper component B lower component
Freiraumfree space
Pfeilarrow
Schließwulst A.B PfeilClosing bead A.B arrow
Gleitscheibesliding disk
AnpresssegmentAnpresssegment
Boden A.B FlankenBottom A.B flanks
Schultershoulder
Gewindespitzethreaded tip
ß Flankenwinkel ß flank angle

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Vernieten zumindest zweier Bauteile (22A.B) mit einem Blindniet (2), der eine Niethülse (4) und einen in der Niethülse (4) verbleibenden Nietdorn umfasst, der als eine Schraube (6) ausgebildet ist, die mit einem Gewinde (20) in die Niethülse (4) eingreift, wobei der Blindniet (2) durch eine gemeinsame Bohrung der Bauteile (22A.B) geführt und anschließend in einem Verformungsbereich (12) das Hülsenmaterial der Niethülse (4) zu einem Schließwulst (26) verformt wird, so dass die Bauteile (22 A,B) zwischen dem Schließwulst (26) und einem Kragen (8) des Blindniets (2) geklemmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung des Schließwulstes (26) mit Hilfe eines Setzwerkzeugs die Schraube (6) zunächst translatorisch gezogen und anschließend durch eine Rotationsbewegung angezogen wird1. Method for riveting at least two components (22A.B) with a blind rivet (2), which comprises a rivet sleeve (4) and a rivet mandrel remaining in the rivet sleeve (4), which is designed as a screw (6) which is provided with a thread (20) engages in the rivet sleeve (4), the blind rivet (2) being guided through a common bore in the components (22A.B) and then in a deformation region (12) the sleeve material of the rivet sleeve (4) forming a closing bead ( 26) is deformed so that the components (22 A, B) are clamped between the closing bead (26) and a collar (8) of the blind rivet (2), characterized in that for the formation of the closing bead (26) with the aid of a setting tool the screw (6) is first pulled translationally and then tightened by a rotational movement
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass nach dem translatorischen Ziehen der Schließwulst zumindest weitgehend vollständig ausgebildet ist.2. The method according to claim 1, characterized in that after the translational pulling of the closing bead is at least largely completely formed.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Setzvorgang des Blindniets (2) automatisch überwacht und die Überwachung insbesondere zentral erfasst wird.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the setting process of the blind rivet (2) is automatically monitored and the monitoring is recorded in particular centrally.
Vormontierte Montageeinheit eines Blindniets (2) mit einer Niethülse (4) und einem darin angeordneten Nietdorn, der als eine Schraube (6) mit einem Schraubenkopf (16) ausgebildet ist, die mit einem Gewinde (20) in die Niethülse (4) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubengewinde (20) eine unrunde Querschnittsgeometrie aufweist und / oder dass das Schraubengewinde (20) eine dem Schraubenkopf (16) zugewandten Flanke (32A) und eine dem Schraubenkopf (16) abgewandte Flänke (32B) umfasst, wobei die dem Schraubenkopf zugewandte Flanke (32A) einen kleineren Flankenwinkel (α) als die abgewandte Flanke (32B) aufweist.Pre-assembled assembly unit of a blind rivet (2) with a rivet sleeve (4) and a rivet mandrel arranged therein, which is designed as a screw (6) with a screw head (16) which engages with a thread (20) in the rivet sleeve (4), characterized in that the screw thread (20) has a non-circular cross-sectional geometry and / or in that the screw thread (20) has a flank (32A) facing the screw head (16) and a flank facing away from the screw head (16) Flanks (32B), the flank (32A) facing the screw head having a smaller flank angle (α) than the flank facing away (32B).
5. Blindniet (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubengewinde (20) eine trilobulare Querschnittsgeometrie aufweist.5. Blind rivet (2) according to claim 4, characterized in that the screw thread (20) has a trilobular cross-sectional geometry.
6. Blindniet (2) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Schraubenkopf zugewandte Flanke (32A) einen kleineren Flankenwinkel (α), insbesondere im Bereich von 10° - 20°, speziell 15°, als die dem Schraubenkopf abgewandte Flanke (32B) aufweist, deren Flankenwinkel (ß) insbesondere im Bereich von 35° - 45°, speziell bei 40° liegt.6. Blind rivet (2) according to claim 4 or 5, characterized in that the flank (32A) facing the screw head has a smaller flank angle (α), in particular in the range from 10 ° to 20 °, especially 15 °, than that facing away from the screw head Flank (32B), the flank angle (ß) is in particular in the range of 35 ° - 45 °, especially at 40 °.
7. Blindniet (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (20) sich konisch verjüngt und / oder dass die Niethülse (4) sich zu ihrem dem Kragen (8) gegenüberliegenden Ende konisch verjüngt.7. Blind rivet (2) according to one of claims 4 to 6, characterized in that the thread (20) tapers conically and / or that the rivet sleeve (4) tapers conically to its end opposite the collar (8).
8. Blindniet (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube eine gewindefurchende Schraube (6) ist.8. Blind rivet (2) according to one of claims 4 to 7, characterized in that the screw is a thread-forming screw (6).
9. Blindniet (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse (4) zur Ausbildung eines Gewindebereichs (14) in das Schraubengewinde (20) gepresst ist.9. Blind rivet (2) according to one of claims 4 to 8, characterized in that the rivet sleeve (4) is pressed to form a threaded region (14) in the screw thread (20).
10. Blindniet (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (6) unterhalb des Schraubenkopfes (16) einen gewindefreien Bund (18) aufweist, der an den Innendurchmesser der Niethülse (4) angepasst ist.10. Blind rivet (2) according to one of claims 4 to 9, characterized in that the screw (6) below the screw head (16) has a thread-free collar (18) which is adapted to the inside diameter of the rivet sleeve (4).
11. Blindniet (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf (16) der Schraube (6) in der vormontierten Stellung von der Niethülse beabstandet ist und sich im gesetzten Zustand an der Niethülse (4) abstützt.11. Blind rivet (2) according to one of claims 4 to 10, characterized in that the screw head (16) of the screw (6) is spaced from the rivet sleeve in the preassembled position and is supported on the rivet sleeve (4) in the set state.
12. Blindniet (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse (4) verdrehsicher in den Bauteilen (22 A, B) gehalten ist.12. Blind rivet (2) according to one of claims 4 to 11, characterized in that the rivet sleeve (4) is held against rotation in the components (22 A, B).
13. Blindniet (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse (4) endseitig verschlossen ist.13. Blind rivet (2) according to one of claims 4 to 12, characterized in that the rivet sleeve (4) is closed at the end.
14. Blindniet (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse (4) einen Verformungsbereich (12) aufweist, dessen Festigkeit sich in Richtung zum Kragen (8) insbesondere stetig verringert.14. Blind rivet (2) according to one of claims 4 to 13, characterized in that the rivet sleeve (4) has a deformation region (12), the strength of which in the direction of the collar (8) in particular steadily decreases.
15. Blindniet (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schraubenkopf (16) und der Niethülse (4) eine Gleitscheibe (28) angeordnet ist. 15. Blind rivet (2) according to one of claims 4 to 14, characterized in that a sliding washer (28) is arranged between the screw head (16) and the rivet sleeve (4).
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