WO2016169557A1 - Bauteilanordnung und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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WO2016169557A1
WO2016169557A1 PCT/DE2016/200106 DE2016200106W WO2016169557A1 WO 2016169557 A1 WO2016169557 A1 WO 2016169557A1 DE 2016200106 W DE2016200106 W DE 2016200106W WO 2016169557 A1 WO2016169557 A1 WO 2016169557A1
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Benjamin Wolf
Sascha REUSCHEL
Thierry LEOBOLD
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/04—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of riveting
    • F16B5/045—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of riveting without the use of separate rivets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/12—Riveting machines with tools or tool parts having a movement additional to the feed movement, e.g. spin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K25/00—Uniting components to form integral members, e.g. turbine wheels and shafts, caulks with inserts, with or without shaping of the components

Definitions

  • the invention relates to a component arrangement comprising two components, which are connected to one another via a rivet connection, wherein the first component has a breakthrough tion with an opening edge and the second component has an opening passing through section with a head.
  • the invention further relates to a method for producing such a component arrangement.
  • a rivet is used for this purpose, which passes through the two components in two congruent arranged holes and after its plastic deformation, both components firmly together.
  • Predominantly such rivets are used for joining sheet metal parts. If stronger components are to be connected to each other, the rivet reaches its limits using a separate rivet. This also applies to the load capacity of the riveted joint.
  • WO 2008074964 A1 describes a component arrangement of the aforementioned type comprising a first component which has an opening, and a second component which has a section penetrating the opening with a head. The portion is inserted into the opening and deformed an edge of the opening by means of a wobble tool, so that the components are connected together.
  • the object of the invention is to disclose an improved component arrangement and a method for the production thereof.
  • the first component has an opening with an opening edge and the second component has a through-penetrating portion with a head, wherein both the opening edge and the head to form the rivet of the section by means of two separate ones Tumbling tools for forming a positive tumble connection are at least partially deformed.
  • the component assembly according to the invention is characterized in that the components are positively connected to each other via a Taumelnietitati. There is no separate rivet used, but the TaumelnietMIS, sometimes referred to as RadialnietMIS produced by cold forming.
  • the head of the section is at least partially deformed to the side and the opening edge at least partially deformed towards the section, wherein the deformed head engages over the deformed opening edge.
  • the opening edge of the opening circumferentially inwardly and the head of the section is circumferentially deformed outwards. This allows a particularly strong and durable connection between the two components.
  • the opening and the section have a round cross-section. This facilitates the insertion of the section into the opening. But other cross-sectional shapes for aperture and section can be used, wherein the cross sections can also be designed differently.
  • the first component is provided with an opening, while the second component has an opening passing through this section, which is designed as sufficiently wide respectively in the diameter and length dimensioned projection or pin has.
  • the components are arranged so that the section passes through the opening. He stands with his head something out of the breach.
  • This combination of components is now machined by means of two wobble tools, with the two tools performing a tumbling motion and cold forming the respective component.
  • the wobble tools are at a certain angle relative to the component plane, resulting in a kind of rolling motion that allows the material to flow and take a defined shape.
  • a cold forming of both the first component and the second component is now completed.
  • the first component is so cold formed with a first tumbling tool that the opening edge quasi radially inwardly into Direction of the section is deformed, ie a diameter or cross-section of the aperture reduced by the cold forming.
  • the second component is deformed in the region of the head by means of the second wobble tool.
  • the width of the head or the diameter is increased by the cold forming, so expanded radially.
  • the cold-formed head and the cold-formed breakthrough edge cover each other after the forming and are positively against each other. Consequently, an extremely strong, positive tumble riveting connection is realized by means of this double deformation.
  • This double deformation is furthermore advantageously applicable, in particular, to components which consist of a material with a very low elongation at break, for example in the case of components made of die-cast aluminum die-cast aluminum (AISi9Cu3).
  • the fact that both components are formed, the respective degree of deformation is relatively low, so that with particular advantage, such materials in the manner according to the invention can be connected to each other.
  • An example of such a component arrangement, which consist of components made of diecasting such as diecast aluminum is a belt tensioner, which is integrated in a traction mechanism drive, for example, a motor vehicle.
  • a belt tensioner which is integrated in a traction mechanism drive, for example, a motor vehicle.
  • this example is not restrictive and in conclusion, of course, any other component arrangements for forming different objects are conceivable.
  • connection method thus permits a connection of two components in an exact, predetermined position, without the need for a separate connection element such as a rivet or a screw, etc., for this purpose.
  • a component connection can be achieved with the lowest tolerances, as well as components from difficult to be formed materials can be easily connected in the manner according to the invention.
  • the deformed to the side head of the section overlaps the opening edge sufficiently, so that a corresponding positive connection is achieved, therefore, therefore, a sufficient coverage is given. In principle, it is sufficient if, for example, only at two opposing positions of the opening edge and the head are deformed in a corresponding manner and they cover each other due to deformation. Already this connection can not solve itself anymore.
  • the opening edge of the, in particular round, opening circumferentially radially inwardly and the head of the cross-section in particular round section circumferentially radially outwardly deformed that is, that a complete circumferential overlap is given.
  • the two components of the component application according to the invention are preferably die-cast components which, as explained, are difficult to reshape, for example consisting of an aluminum alloy.
  • the invention itself further uses a method for producing such a component arrangement, with the following steps:
  • the naturalbrechungs- edge of the opening circumferentially, ie radially inwardly deformed, while the head of the section is circumferentially, ie deformed radially outward, so that there is a complete, as in a rivet connection usual coverage , Equally, only a local deformation at least two positions at the opening edge and the head can be done.
  • the deformation of the opening edge can be carried out in a first embodiment of the invention in a first forming step, followed by the deformation of the head in a separate, second forming step. Both forming steps thus run sequentially in time.
  • the deformation of the To make fürchungsrandes and the head in a common forming process so to use the two forming tools simultaneously and make the forming process of both components at the same time.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of two components for forming a component arrangement according to the invention
  • Figure 1 shows in a pure schematic representation of a first component 1 with a formed opening 2 in the sectional view, for example in the form of a round bore. Shown is also a second component 3 with a, the shape of the opening 2 corresponding projecting portion 4 in the sectional view. The width or the diameter of the section 4 is slightly smaller than the dimensioning of the opening 2, so that it is possible to push the section 4 through the opening 2.
  • the first and the second component 1, 3 are, for example, die-cast components, for example made of an aluminum alloy. Both components should now be connected to each other. For this purpose, see Figure 2, both components 1, 3 are first placed against each other, so that the section 4, the opening 2 passes through.
  • FIG. 3 clearly shows the deformation caused by pressure, wherein the material of the first component 1, that is to say the cast alloy, has flowed into the corresponding shape.
  • the head 9 of the section 4 is deformed using a second tumbling tool 8.
  • the second tumbling tool 8 is moved against the head 9.
  • the material of the head 9 of the section 4 flows circumferentially radially outwards, as shown in FIG.
  • the edge 10 of the deformed head 9 overlaps or covers the deformed opening edge 7 of the opening 2, so that a solid, positive connection between the first component 1 and the second component 3 results.
  • the gap 5 originally given between the two components 1, 3 is thus closed.
  • FIG. 5 shows, in a more detailed schematic diagram, the first wobble tool 6, which is used as an outer punch.
  • the wobble tool 6 has an annular forming section 11, which has a small chamfer 12 running radially inwards at its pressure surfaces. This geometry favors the flow of the material of the component 1 radially inward in the direction of the section 4.
  • Figure 6 shows a schematic diagram of the second wobble tool 8. This has at its pressure surface, where it meets the head 9 of the section 4, a slight calotte shape 13, which allows the radial flow of the section material to the outside.
  • FIGS. 1 to 4 show the shaping of the opening edge 7 and the head 9, which takes place chronologically one after the other, it is of course also conceivable to carry out both forming steps at the same time, ie in a forming process.
  • the tumbling tools 6 and 8 are interpreted accordingly, that is, that the second tumbling tool 8 can pass through in a suitable manner by the first tumbling tool 6.
  • an extremely strong connection between two components can be achieved without the use of additional connecting elements such as screws or rivets.
  • no mechanical rework is required, but the positive component usage is achieved by two simple Kaltumform suitse.

Landscapes

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

Abstract

Bauteilanordnung umfassend zwei Bauteile, die über eine Nietverbindung miteinander verbunden sind, wobei das erste Bauteil (1) eine Durchbrechung (2) und das zweite Bauteil (3) einen die Durchbrechung (2) durchsetzenden Abschnitt (4) aufweist, wobei zur Bildung der Nietverbindung sowohl der Durchbrechungsrand (7) und als auch der Kopf (9) des Abschnitts (4) mittels zweier separater Taumelwerkzeuge (6, 8) zur Bildung einer formschlüssigen Taumelnietverbindung verformt sind.

Description

Bauteilanordnung und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine Bauteilanordnung umfassend zwei Bauteile, die über eine Nietverbindung miteinander verbunden sind, wobei das erste Bauteil eine Durchbre- chung mit einem Durchbrechungsrand und das zweite Bauteil einen die Durchbrechung durchsetzenden Abschnitt mit einem Kopf aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bauteilanordnung.
In vielen Bereichen der Technik werden zwei aneinander festzulegende Bauteile über eine Nietverbindung fest miteinander verbunden. In der Regel wird hierfür ein Niet verwendet, der die beiden Bauteile in zwei kongruent zueinander angeordneten Bohrungen durchsetzt und nach seiner plastischen Verformung beide Bauteile fest miteinander verbindet. Vorwiegend werden solche Nietverbindungen zum Fügen von Blechteilen genutzt. Sind stärkere Bauelemente miteinander zu verbinden, stößt der Niet unter Verwendung eines separaten Niets an seine Grenzen. Dies gilt auch für die Belastbarkeit der Nietverbindung.
Die WO 2008074964 A1 beschreibt eine Bauteilanordnung der eingangs genannten Art umfassend ein erstes Bauteil, das eine Durchbrechung aufweist, und ein zweites Bauteil, das eine die Durchbrechung durchsetzenden Abschnitt mit einem Kopf aufweist. Der Abschnitt ist in die Durchbrechung eingeschoben und ein Rand der Durchbrechung mittels eines Taumelwerkzeuges verformt, so dass die Bauteile miteinander verbunden sind. Der Erfindung liegt die Aufgabezugrunde, ein demgegenüber verbesserte Bauteilanordnung und ein Verfahren zu deren Herstellung anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Bauteilanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das erste Bauteil eine Durchbrechung mit einem Durchbrechungsrand und das zweite Bauteil einen die Durchbrechung durchsetzenden Abschnitt mit einem Kopf aufweist, wobei zur Bildung der Nietverbindung sowohl der Durchbrechungsrand als auch der Kopf des Abschnitts mittels zweier separater Taumelwerkzeuge zur Bildung einer formschlüssigen Taumelverbindung zumindest teilweise verformt sind.
Die erfindungsgemäße Bauteilanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass die Bauteile über eine Taumelnietverbindung formschlüssig miteinander verbunden sind. Es kommt kein separater Niet zum Einsatz, vielmehr wird die Taumelnietverbindung, mitunter auch als Radialnietverbindung bezeichnet, durch Kaltumformen hergestellt.
Bevorzugt ist der Kopf des Abschnitts zumindest teilweise zur Seite verformt und der Durchbrechungsrand zumindest teilweise zum Abschnitt hin verformt, wobei der verformte Kopf den verformten Durchbrechungsrand übergreift. Insbesondere ist der Durchbrechungsrand der Durchbrechung umlaufend nach Innen und der Kopf des Abschnitts umlaufend nach Außen verformt. Dies ermöglicht eine besonders feste und haltbare Verbindung zwischen den beiden Bauteilen.
Vorzugsweise weisen die Durchbrechung und der Abschnitt einen runden Querschnitt auf. Die erleichtert die das Einbringen des Abschnitts in die Durchbrechung. Aber auch andere Querschnittsformen für Durchbrechung und Abschnitt sind verwendbar, wobei die Querschnitte auch unterschiedlich ausgebildet sein können.
Das erste Bauteil ist mit einer Durchbrechung versehen, während das zweite Bauteil einen diese Durchbrechung durchsetzenden Abschnitt, der als hinreichend breit respektive im Durchmesser und Länge dimensionierter Vorsprung oder Zapfen ausgeführt ist, aufweist. Zum Fügen werden die Bauteile so angeordnet, dass der Abschnitt die Durchbrechung durchgreift. Er steht mit seinem Kopf etwas aus der Durchbre- chung hervor. Diese Bauteilkombination wird nun mittels zweier Taumelwerkzeuge bearbeitet, wobei die beiden Werkzeuge eine taumelnde Bewegung vollziehen und dabei das jeweilige Bauteil kalt umformen. Die Taumelwerkzeuge stehen unter einem bestimmten Winkel relativ zur Bauteilebene, sodass sich eine Art Walzbewegung ergibt, die es ermöglicht, dass das Material fließen kann und eine definierte Form ein- nehmen kann.
Erfindungsgemäß wird nun eine Kaltumformung sowohl des ersten Bauteils als auch des zweiten Bauteils vollzogen. Das erste Bauteil wird mit einem ersten Taumelwerkzeug derart kalt umgeformt, dass der Durchbrechungsrand quasi radial nach innen in Richtung des Abschnitts verformt wird, sich also ein Durchmesser oder Querschnitt der Durchbrechung durch die Kaltumformung verringert.
Das zweite Bauteil wird im Bereich des Kopfes mittels des zweiten Taumelwerkzeugs verformt. Die Breite des Kopfes respektive der Durchmesser wird durch die Kaltumformung vergrößert, also radial erweitert. Der kalt umgeformte Kopf und der kalt umgeformte Durchbrechungsrand überdecken einander nach der Umformung und liegen formschlüssig aneinander an. Durch diese doppelte Umformung ist folglich eine extrem feste, formschlüssige Taumelnietverbindung realisiert.
Diese doppelte Umformung ist des Weiteren insbesondere bei Bauteilen vorteilhaft anwendbar, die aus einem Werkstoff mit einer sehr geringen Bruchdehnung bestehen, beispielsweise bei Bauteilen aus Druckguss wie Aluminiumdruckguss (AISi9Cu3). Dadurch, dass beide Bauteile umgeformt werden, ist der jeweilige Umformungsgrad rela- tiv gering, sodass mit besonderem Vorteil auch derartige Werkstoffe in der erfindungsgemäßen Weise miteinander verbunden werden können. Ein Beispiel für eine solche Bauteilanordnung, die aus Bauteilen aus einem Druckguss wie Aluminiumdruckguss bestehen, ist ein Riemenspanner, der in einem Zugmitteltrieb beispielsweise eines Kraftfahrzeugs integriert wird. Dieses Beispiel ist natürlich nicht beschrän- kend und abschließend, selbstverständlich sind beliebige andere Bauteilanordnungen zur Bildung unterschiedlicher Gegenstände denkbar.
Die erfindungsgemäße Verbindungsweise lässt somit eine Verbindung zweier Bauteile in einer exakten, vorgegebenen Stellung zu, ohne dass hierfür ein separates Verbin- dungselement wie ein Niet oder eine Schraube etc. verwendet werden muss. Durch die definierte Umformung beider Bauteile kann eine Bauteilverbindung mit geringsten Toleranzen erreicht werden, wie auch Bauteile aus schwierig umzuformenden Materialien ohne Weiteres in der erfindungsgemäßen Weise verbunden werden können. Der zur Seite verformte Kopf des Abschnitts übergreift den Durchbrechungsrand hinreichend, sodass eine entsprechende formschlüssige Verbindung erreicht wird, mithin also eine ausreichende Überdeckung gegeben ist. Grundsätzlich ist es ausreichend, wenn zum Beispiel nur an zwei einander gegenüberliegenden Positionen der Durchbrechungsrand und der Kopf in entsprechender Weise verformt sind und sie verformungsbedingt einander überdecken. Bereits diese Verbindung kann sich nicht mehr lösen. Bevorzugt jedoch ist der Durchbrechungsrand der, insbesondere runden, Durchbrechung umlaufend radial nach innen und der Kopf des im Querschnitt insbesondere runden Abschnitts umlaufend radial nach außen verformt, das heißt, dass eine vollständige umlaufende Überdeckung gegeben ist.
Die beiden Bauteile der erfindungsgemäßen Bauteilanmeldung sind bevorzugt Druck- gussbauteile, die wie ausgeführt schwierig umzuformen sind, beispielsweise bestehend aus einer Aluminiumlegierung.
Neben der Bauteilanordnung selbst setzt die Erfindung selbst ferner ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bauteilanordnung, mit folgenden Schritten ein:
- Einbringen beider Bauteile in eine Taumelpresse derart, dass der Abschnitt des zweiten Bauteils durch die Durchbrechung des ersten Bauteils greift,
- Verformung des Durchbrechungsrandes mittels eines ersten Taumelwerkzeugs derart, dass der Durchbrechungsrand zumindest teilweise zum Abschnitt hin verformt wird,
- Verformung des Kopfes des Abschnitts mittels eines zweiten Taumelwerkzeugs derart, dass der Kopf zumindest teilweise verformt wird und den verformten Durchbrechungsrand formschlüssig übergreift.
In Weiterbildung des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass der Durchbrechungs- rand der Durchbrechung umlaufend, also radial nach innen verformt wird, während der Kopf des Abschnitts umlaufend, also radial nach außen verformt wird, sodass sich eine vollständige, wie bei einer Nietverbindung übliche Überdeckung ergibt. Gleichermaßen kann auch nur eine lokale Umformung an wenigstens zwei Positionen am Durchbrechungsrand und am Kopf erfolgen.
Die Verformung des Durchbrechungsrandes kann in einer ersten Erfindungsalternative in einem ersten Umformschritt erfolgen, an den sich in einem separaten, zweiten Umformschritt die Verformung des Kopfes anschließt. Beide Umformschritte laufen also zeitlich nacheinander ab. Als Alternative dazu ist es denkbar, die Verformung des Durchbrechungsrandes und des Kopfes in einem gemeinsamen Umformvorgang vorzunehmen, also die beiden Umformwerkzeuge gleichzeitig zu verwenden und den Umformvorgang beider Bauteile zeitgleich vorzunehmen. Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnung sind schematische Darstellungen und zeigen:
Figur 1 eine Prinzipdarstellung zweier Bauteile zur Bildung einer erfindungsge- mäßen Bauteilanordnung,
Figur 2 die beiden aneinander angesetzten Bauteile aus Figur 1 vor dem ersten
Umformungsvorgang, Figur 3 die beiden Bauteile aus Figur 2 nach dem ersten Umformungsvorgang und vor dem zweiten Umformungsvorgang, die erfindungsgemäße Bauteilanordnung nach Durchführung beider Umformungsvorgänge und ausgebildeter Taumelnietverbindung, eine schematische Darstellung des als Außenstempel dienenden ersten Taumelwerkezeugs, und eine schematische Darstellung des als Innenstempels verwendeten zweiten Taumelwerkzeugs.
Figur 1 zeigt in einer reinen Prinzipdarstellung ein erstes Bauteil 1 mit einer ausgebildeten Durchbrechung 2 im Schnittbild, beispielsweise in Form von einer runden Bohrung. Gezeigt ist ferner ein zweites Bauteil 3 mit einem, der Form der Durchbrechung 2 entsprechenden vorspringenden Abschnitt 4 im Schnittbild. Die Breite respektive der Durchmesser des Abschnitts 4 ist etwas geringer als die dimensionsmäßige Auslegung der Durchbrechung 2, sodass es möglich ist, den Abschnitt 4 durch die Durchbrechung 2 zu schieben. Das erste und das zweite Bauteil 1 , 3 sind beispielsweise Druckgussbauteile, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung. Beide Bauteile sollen nun miteinander verbunden werden. Hierzu werden, siehe Figur 2, beide Bauteile 1 , 3 zunächst aneinander gelegt, sodass der Abschnitt 4 die Durchbrechung 2 durchgreift. Zwischen beiden bildet sich ein geringer, umlaufender Spalt 5 aus, der nachfolgend durch zwei separate Kaltverfor- mungsvorgänge unter Bildung einer Taumelnietverbindung geschlossen wird. Hierzu wird nun, siehe Figur 2, in einem ersten Umformvorgang mittels eines ersten Taumelwerkzeugs 6 der Durchbrechungsrand 7 der Durchbrechung 2 durch Taumeln verformt. Das Taumelwerkzeug 6 wird auf das erste Bauteil 1 aufgesetzt. Durch die Taumelbewegung des beweglichen Taumelwerkzeugs 6 wird nun der Durchbrechungsrand 7 umlaufend radial nach innen verformt, sodass er sich an den Abschnitt 4 annähert, oder wie exemplarisch in Figur 3 gezeigt ist, an diesem anliegt. Figur 3 zeigt deutlich die druckbedingte Verformung, wobei das Material des ersten Bauteils 1 , also die Gusslegierung, in die entsprechende Form geflossen ist.
Sodann wird in einem zweiten Umformvorgang, siehe Figur 3, unter Verwendung ei- nes zweiten Taumelwerkzeugs 8 der Kopf 9 des Abschnitts 4 verformt. Hierzu wird das zweite Taumelwerkzeug 8 gegen den Kopf 9 bewegt. Durch die Taumelbewegung während der Druckumformung fließt hier das Material des Kopfes 9 des Abschnitts 4 umlaufend radial nach außen, wie in Figur 4 gezeigt ist. Der Rand 10 des verformten Kopfes 9 übergreift respektive überdeckt den verformten Durchbrechungsrand 7 der Durchbrechung 2, sodass sich eine feste, formschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Bauteil 1 und dem zweiten Bauteil 3 ergibt. Der zwischen beiden Bauteilen 1 , 3 ursprünglich gegebene Spalt 5 ist damit geschlossen.
In Folge der Umformung beider Bauteile 1 , 3 sind die entsprechenden Umformwege deutlich geringer als bei Umformung nur des Abschnitts 4 respektive dessen Kopfes 9, um den Spalt 5 zu überbrücken. Aus diesem Grund kann die erfindungsgemäße doppelte Taumelumformung mit besonderem Vorteil zur Verbindung von Bauteilen aus Materialien, die nur eine sehr geringe Bruchdehnung aufweisen, wie eben den beschriebenen Druckgussmaterialien, verwendet werden. Figur 5 zeigt in einer detaillierteren Prinzipdarstellung das erste Taumelwerkzeug 6, das als Außenstempel verwendet wird. Das Taumelwerkzeug 6 weist einen ringförmigen Umformabschnitt 1 1 auf, der an seinen Druckflächen eine geringe, radial nach in- nen laufende Fase 12 aufweist. Diese Geometrie begünstigt das Fließen des Materials des Bauteils 1 radial nach innen in Richtung des Abschnitts 4.
Figur 6 zeigt eine Prinzipdarstellung des zweiten Taumelwerkzeugs 8. Dieses weist an seiner Druckfläche, an der es auf den Kopf 9 des Abschnitts 4 trifft, eine leichte Kalottenform 13 auf, die das radiale Fließen des Abschnittsmaterials nach außen ermöglicht.
Wenngleich die Figuren 1 bis 4 die zeitlich nacheinander erfolgende Umformung des Durchbrechungsrandes 7 und des Kopfes 9 zeigen, ist es natürlich auch denkbar, bei- de Umformschritte zeitgleich, also in einem Umformvorgang vorzunehmen. Hierzu sind die Taumelwerkzeuge 6 und 8 entsprechend auszulegen, das heißt, dass das zweite Taumelwerkzeug 8 in geeigneter Weise durch das erste Taumelwerkzeug 6 durchgreifen kann. Auf die erfindungsgemäße Weise kann folglich eine extrem feste Verbindung zweier Bauteile ohne Verwendung zusätzlicher Verbindungselemente wie Schrauben oder Nieten erreicht werden. Auch sind keinerlei mechanische Nacharbeiten erforderlich, vielmehr wird die formschlüssige Bauteilverwendung durch zwei einfache Kaltumformschritte erreicht.
Bezuqszeichenliste erstes Bauteil
Durchbrechung
zweites Bauteil
Abschnitt
Spalt
erstes Taumelwerkzeug
Durchbrechungsrand
zweites Taumelwerkzeug
Kopf
Rand
Umformabschnitt
Fase
Kalottenform

Claims

Patentansprüche
Bauteilanordnung umfassend zwei Bauteile (1 ,3), die über eine Nietverbindung miteinander verbunden sind, wobei das erste Bauteil (1 ) eine Durchbrechung (2) mit einem Durchbrechungsrand (7) und das zweite Bauteil (3) einen die Durchbrechung (2) durchsetzenden Abschnitt (4) mit einem Kopf (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Nietverbindung sowohl der Durchbrechungsrand (7) und als auch der Kopf (9) des Abschnitts (4) mittels zweier separater Taumelwerkzeuge (6, 8) zur Bildung einer formschlüssigen Taumelnietverbindung zumindest teilweise verformt sind.
Bauteilanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (9) des Abschnitts (4) zumindest teilweise zur Seite verformt ist, dass der Durchbrechungsrand (7) zumindet teilweise zum Abschnitt (4) hin verformt ist und dass der verformte Kopf (9) den verformten Durchbrechungsrand (7) übergreift.
Bauteilanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbrechungsrand (7) der Durchbrechung (2) umlaufend nach Innen und der Kopf (9) des Abschnitts (4) umlaufend nach Außen verformt ist.
Bauteilanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechung (2) und der Abschnitt (4) einen runden Querschnitt aufweisen.
Bauteilanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Bauteile (1 , 3) Druckgussbauteile sind.
Bauteilanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass beide Bauteile (1 , 3) aus einer Aluminiumlegierung bestehen.
Verfahren zur Herstellung einer Bauteilanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit folgenden Schritten: Einbringen beider Bauteile (1 , 3) in eine Taumelpresse derart, dass der Abschnitt (4) des zweiten Bauteils (3) durch die Durchbrechung (2) des ersten Bauteils (1 ) greift,
Verformung des Durchbrechungsrandes (7) mittels eines ersten Taumelwerkzeugs (6) derart, dass der Durchbrechungsrand (7 ) zumindest teilweise zum Abschnitt (4) hin verformt wird,
Verformung des Kopfes (9) des Abschnitts (4) mittels eines zweiten Taumelwerkzeugs (8) derart, dass der Kopf (9) zumindest teilweise verformt wird und den verformten Durchbrechungsrand (7) formschlüssig übergreift.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbrechungsrand (7) der Durchbrechung (2) umlaufend nach Innen verformt wird, und dass der Kopf (9) des Abschnitts (4) umlaufend nach Außen verformt wird
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung des Durchbrechungsrandes (7) in einem ersten Umformschritt und die Verformung des Kopfes (9) in einem zweiten Umformschritt erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformung des Durchbrechungsrandes (7) und des Kopfes (9) in einem gemeinsamen Umformvorgang erfolgt.
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