WO2021213713A1 - Nietelement zum setzen eines gewindes - Google Patents

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WO2021213713A1
WO2021213713A1 PCT/EP2021/055007 EP2021055007W WO2021213713A1 WO 2021213713 A1 WO2021213713 A1 WO 2021213713A1 EP 2021055007 W EP2021055007 W EP 2021055007W WO 2021213713 A1 WO2021213713 A1 WO 2021213713A1
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WO
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rivet element
web
sleeve section
sleeve
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PCT/EP2021/055007
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French (fr)
Inventor
Robert Weinmann
Martin Mang
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • F16B19/00—Bolts without screw-thread; Pins, including deformable elements; Rivets
    • F16B19/04—Rivets; Spigots or the like fastened by riveting
    • F16B19/08—Hollow rivets; Multi-part rivets
    • F16B19/10—Hollow rivets; Multi-part rivets fastened by expanding mechanically
    • F16B19/1027—Multi-part rivets
    • F16B19/1036—Blind rivets
    • F16B19/1045—Blind rivets fastened by a pull - mandrel or the like
    • F16B19/1072—Blind rivets fastened by a pull - mandrel or the like the pull-mandrel or the like comprising a thread and being rotated with respect to the rivet, thereby mechanically expanding and fastening the rivet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16B13/00—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose
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    • F16B13/06—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose with parts gripping in the hole or behind the reverse side of the wall after inserting from the front combined with expanding sleeve
    • F16B13/061—Dowels or other devices fastened in walls or the like by inserting them in holes made therein for that purpose with parts gripping in the hole or behind the reverse side of the wall after inserting from the front combined with expanding sleeve of the buckling type
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    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
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    • F16B37/06—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting
    • F16B37/062—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting
    • F16B37/065—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting by deforming the material of the nut
    • F16B37/067—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting by deforming the material of the nut the material of the nut being deformed by a threaded member generating axial movement of the threaded part of the nut, e.g. blind rivet type

Definitions

  • the invention relates to a rivet element for setting a thread in at least one component having a head section which can be brought into contact with the component in a form-fitting manner, and a sleeve section which can be inserted and plastically deformed into an opening extending through the component, the sleeve section with is provided with an internal thread into which a pull rod and / or a screw element can be screwed.
  • a rivet element of the type mentioned at the beginning is used to introduce a load-bearing thread into a thin-walled component, such as a sheet metal part.
  • the thin-walled component can then be screwed to another component via the thread.
  • a blind rivet nut For components that are only accessible from one side, a so-called blind rivet nut is usually used.
  • a blind rivet nut has an elongated, hollow sleeve section with an internally threaded section which is plastically deformable, and a head section.
  • a blind rivet nut To set a blind rivet nut, an opening is created in the component and then the rivet element is inserted into the opening. After inserting the rivet element into the opening, the head section rests against the component and a section of the sleeve section extends out of the opening.
  • a so-called pull rod is screwed in, which extends through the rivet body and protrudes from the sleeve section at the head section.
  • the pull rod is compressed in the sleeve section and thereby forms a circumferential bead which rests on the side of the component opposite the head section.
  • the blind rivet nut is positively attached to the component. After the plastic deformation of the sleeve section, the pull rod can be unscrewed again.
  • a blind rivet nut which has a setting head and a hollow shaft, the hollow shaft having a rotational locking section which is adjacent to the setting head and has a polygonal outer shape, a threaded section for receiving a threaded element and one between the anti-rotation section and the threaded section comprises clamping section, wherein the clamping section is intended to be deformed during a setting process of the blind rivet nut on a carrier, and wherein the clamping section comprises a series of longitudinal slots which extend along a longitudinal axis of the hollow shaft, a securing section adjacent to the anti-twist device first part and a second part located between the first part and the threaded portion, wherein the longitudinal slots are located only in the second part.
  • the present invention is based on the object of creating a rivet element that enables an over-elastic screw tightening.
  • the rivet element is proposed for setting a thread in at least one component.
  • the rivet element has a head section, which can be brought into contact with the component in a form-fitting manner, and a sleeve end Section, which can be inserted into an opening extending through the component and is plastically deformable, the sleeve section being provided with an internal thread into which a mandrel and / or a screw element can be screwed, the sleeve section having a protruding web structure on the outer circumference, and where in which the web structure has at least one first support web and at least one second support web, which extend in the longitudinal direction of the sleeve section and which are separated from one another by a recess, and wherein after the plastic deformation of the sleeve section, the support webs contact each other to create a direct flow of force between to allow the head section and the Hülsenab section.
  • the two support webs are moved towards one another until they make contact. Since the support webs are separated from one another by a recess, no bead is formed between the support webs during the riveting process.
  • This enables a direct flow of force between the head section and the sleeve section after the riveting process is completed when a fastening element is screwed into the internal thread, in that the force occurring during screwing is conducted via the support webs.
  • the bar structure thus ensures that, in the event of an over-elastic screw tightening, a readjustment, that is to say further deformation of the rivet element, is avoided due to the high pre-tensioning force.
  • the bar structure provides a further form-fitting safeguard against twisting of the rivet element in the carrier material.
  • the component By screwing in a fastening element, such as a screw, the component can be connected to another component by means of a screw tightening, in particular by means of an over-elastic screw tightening.
  • the internal thread can also be used to to connect a mandrel with the rivet element.
  • the end of the pull rod can have an external thread which is screwed into the internal thread of the Hülsenab section that protrudes from the head section. By applying a tensile force to the mandrel, the sleeve section is compressed and plastically deformed. After the riveting process is complete, the pull rod can be unscrewed from the internal thread and used for another riveting process.
  • the first support web lies directly on the head section and the second support web is arranged at the free end of the Hommesenab section.
  • the second support web is preferably longer than the first support web.
  • the rivet element can be used to implement shear panel and strut connections in the chassis area.
  • the recess prevents the formation of a curvature of the sleeve portion during the plastic deformation of the Hülsenab section in order to generate a direct flow of force from the head portion to the sleeve portion.
  • the support webs contact one another directly after the plastic deformation. Furthermore, the mutually facing end faces of the support webs advantageously contact one another.
  • the sleeve section is slotted in the area of the recess.
  • the slot between the two support webs has the effect that, in the event of a plastic deformation of the sleeve section, there is no bulge section in the form of a bulge between the support webs.
  • the web structure has a plurality of web pairs distributed in the circumferential direction of the sleeve section, wherein each pair of webs has a first support web and a second support web which extend in the longitudinal direction of the sleeve section and which are separated from one another by a recess.
  • the support webs are cuboid. This creates an optimal flow of force between the head section and the sleeve section.
  • cuboid support webs can be produced easily and inexpensively.
  • the geometry ensures a further form-fitting safeguard against twisting of the rivet element in the carrier material.
  • the support webs are formed in one piece and made of one material with the sleeve section. This creates an improved direct flow of force between the head section and the sleeve section.
  • the web pairs can easily be produced during the manufacture of the rivet element.
  • the rivet element can be produced by deep drawing.
  • the sleeve section has at least one bead section which is adjacent to the web structure.
  • the sleeve section is compressed.
  • the sleeve section forms material distortions in the form of a bead section.
  • the bead sections rest on the side of the component opposite the head section and ensure a positive fit of the rivet element in the opening.
  • the bead section can also be referred to as a bulge. If the rivet element has several pairs of webs, the sleeve section has a respective bead section between two pairs of webs.
  • the rivet element is made of metal and / or plastic.
  • a rivet element made of metal has high strength.
  • a rivet element made of plastic, in particular fiber-reinforced plastic has a low weight.
  • a method for producing an over-elastic screw connection between at least two components by means of a rivet element can have the following method steps. First, a de opening extending through a component is produced, the opening having a circular section and at least one rectangular section. The rivet element is then inserted into the opening in such a way that a sleeve section of the rivet element is arranged within the circular section and a web structure of the rivet element is arranged within the rectangular section. Then a train mandrel is screwed into an internal thread of the rivet element. The rivet element is then plastically deformed by applying a tensile force to the mandrel, so that support webs of the web structure contact and the sleeve section forms bead sections.
  • the train mandrel is unscrewed from the internal thread.
  • a second construction part is positioned with an opening in front of the rivet element and a screw element is passed through the opening and screwed into the internal thread of the Nietelemen tes and tightened over-elastic.
  • Fig. 1 is a perspective view of a rivet element
  • Figure 2 is a second perspective view of the rivet element of Figure 1;
  • FIG. 4 shows a view of the rivet element from FIG. 3 rotated by 90 °.
  • the rivet element 10 for setting a thread in a component (not shown) is shown in FIGS.
  • the rivet element 10 is made of metal and / or plastic and has a head section 14, which can be brought into contact with the component in a form-fitting manner, and a sleeve section 16 which can be inserted into an opening extending through the component.
  • the head portion 14 has a cylindrical flange 18 which rests positively on the component when the sleeve portion 16 is inserted into an opening extending through the construction part.
  • the sleeve section 16 is plastically deformable and is designed as a hollow cylinder 20 with an internal thread 22.
  • a not illustrated set pull mandrel for plastic deformation of the sleeve portion 16 and a screw element, not shown, can be screwed.
  • the sleeve section 16 has a web structure 26 on its outer circumference 24.
  • the web structure 26 is formed from a plurality of web pairs 28 distributed in the circumferential direction U of the Hülsenab, each web pair 28 having a first support web 30 and a second support web 32 which extend in the longitudinal direction L of the sleeve section 16.
  • the support webs 30, 32 are separated from one another by a recess 34, where the recess 34 is designed as a slot 36 made in the sleeve section 16.
  • the first support web 30 rests directly on the head section 14, whereas the second support web 32 is arranged at the free end of the sleeve section 16.
  • the second support web 32 is longer than the first support web 30.
  • a possible method for connecting two components by means of the rivet element 10 and an over-elastic screw tightening is explained below.
  • an opening extending therethrough is produced in one of the components, the opening having a circular section and rectangular sections.
  • the rivet element 10 is then inserted into the opening in such a way that the sleeve section 16 is arranged within the circular section and the web structure 26 is arranged within the rectangular section, and the head section 14 rests against the component.
  • a pull mandrel not shown, is screwed into the internal thread 22, and a tensile force is applied to the pull mandrel.
  • the sleeve section 16 is plastically deformed in that the sleeve section is compressed so that the second support web 32 moves towards the first support web 30 and the bead sections 38 are formed between the web pairs.
  • the two support webs 30, 32 rest against one another. Then the pull rod is unscrewed from the internal thread 22 and a second component is positioned with an opening over the rivet element in such a way that a screw element (not shown) is inserted into the opening and screwed into the internal thread 22 and tightened excessively.
  • the provision of support webs 30, 32 separated by a slot 36 on the outer circumference 24 of the sleeve section 16 enables a direct flow of force between the head section 14 and the sleeve section 16 after the completed riveting process when a screw element is screwed into the internal thread 22.
  • the direct flow of force from the head section 14 to the sleeve section 16 eliminates the possibility of post-setting due to a high preload due to an over-elastic screw tightening.
  • a defined pre-tensioning force is achieved, which can ensure the functional requirements for an over-elastic screw tightening.
  • the combination of the opening with a rectangular section and the web structure 26 arranged therein ensures positive locking against rotation of the Nie telements 10 in the carrier material during the screwing and the over-elastic tightening rule.
  • rivet element 14 head section 16 sleeve section 18 cylindrical flange 0 hollow cylinder 2 internal thread 4 outer circumference 6 web structure 8 web pair 30 first support web 32 second support web 34 recess 36 slot 38 bead section

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nietelement (10) zum Setzen eines Gewindes in wenigstens ein Bauteil, aufweisend einen Kopfabschnitt (14), der formschlüssig zur Anlage an dem Bauteil bringbar ist, und einen Hülsenabschnitt (16), der in eine sich durch das Bauteil erstreckende Öffnung einsetzbar und plastisch verformbar ist, wobei der Hülsenabschnitt (16) mit einem Innengewinde (22) versehen ist, in das ein Zugdorn und/oder ein Schraubelement einschraubbar ist, wobei der Hülsenabschnitt (16) am Außenumfang (24) eine abragende Stegstruktur (26) aufweist, und wobei die Stegstruktur (26) wenigstens einen ersten Stützsteg (30) und wenigstens einen zweiten Stützsteg (32) aufweist, die sich in Längsrichtung (L) des Hülsenabschnitts (16) erstrecken und die durch eine Ausnehmung (34) voneinander getrennt sind, und wobei sich nach der plastischen Verformung des Hülsenabschnitts (16) die Stützstege (30, 32) kontaktieren, um einen direkten Kraftfluss zwischen dem Kopfabschnitt (14) und dem Hülsenabschnitt (16) zu ermöglichen.

Description

Nietelement zum Setzen eines Gewindes
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Nietelement zum Setzen eines Gewindes in wenigstens einem Bauteil aufweisend einen Kopfabschnitt, der formschlüssig zur Anlage an dem Bauteil bringbar ist, und einen Hülsenabschnitt, der in eine durch das Bauteil erstreckende Öffnung einsetzbar und plastisch verformbar ist, wobei der Hülsen abschnitt mit einem Innengewinde versehen ist, in das ein Zugdorn und/oder ein Schraubelement einschraubbar ist.
Ein Nietelement der eingangs genannten Art wird dazu eingesetzt, um ein tragfä higes Gewinde in ein dünnwandiges Bauteil, wie beispielsweise einem Blechteil einzubringen. Über das Gewinde kann das dünnwandige Bauteil dann mit einem anderen Bauteil verschraubt werden.
Bei Bauteilen, die nur von einer Seite zugänglich sind, wird üblicherweise eine so genannte Blindnietmutter eingesetzt. Eine Blindnietmutter weist einen länglichen, hohlen Hülsenabschnitt mit einem Innengewindeabschnitt, der plastisch verform bar ist, und einen Kopfabschnitt auf.
Zum Setzen einer Blindnietmutter wird eine Öffnung in dem Bauteil erzeugt und anschließend wird das Nietelement in die Öffnung eingesetzt. Nach dem Einset zen des Nietelementes in die Öffnung liegt der Kopfabschnitt am Bauteil an und ein Abschnitt des Hülsenabschnitts erstreckt sich aus der Öffnung. Zum plasti schen Verformen des Hülsenabschnitts wird ein sogenannter Zugdorn einge schraubt, der sich durch den Nietkörper hindurcherstreckt und am Kopfabschnitt aus dem Hülsenabschnitt herausragt. Durch Aufbringen einer Zugkraft auf den Zugdorn wird der Hülsenabschnitt gestaucht und bildet dabei einen umlaufenden Wulst aus, der an der dem Kopfabschnitt gegenüberliegenden Seite des Bauteils anliegt. Dadurch ist die Blindnietmutter formschlüssig an dem Bauteil festgelegt. Nach der plastischen Umformung des Hülsenabschnitts kann der Zugdorn wieder herausgeschraubt werden.
Aus DE 202015 100359 U1 geht eine Blindnietmutter hervor, die einen Setzkopf und einen hohlen Schaft aufweist, wobei der hohle Schaft einen Verdrehsiche rungsabschnitt, welcher dem Setzkopf benachbart ist und eine polygonale Außen form aufweist, einen Gewindeabschnitt zur Aufnahme eines Gewindeelementes und einen zwischen dem Verdrehsicherungsabschnitt und dem Gewindeabschnitt gelegenen Klemmabschnitt umfasst, wobei der Klemmabschnitt dazu bestimmt ist, bei einem Setzvorgang der Blindnietmutter an einem Träger verformt zu werden, und wobei der Klemmabschnitt eine Reihe von Längsschlitzen, die sich entlang einer Längsachse des hohlen Schaftes erstrecken, einen dem Verdrehsiche rungsabschnitt benachbarten ersten Teil und einen zwischen dem ersten Teil und dem Gewindeabschnitt gelegenen zweiten Teil umfasst, wobei die Längsschlitze sich lediglich in dem zweiten Teil befinden.
Mit zunehmendem Einsatz von Blindnietmuttern im Fahrwerksbereich steigt die Notwendigkeit, überelastische Schraubanzüge in den beiden zu verbindenden Bauteilen zu realisieren, um hohe auftretende Scherkräfte zu übertragen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nietelement zu schaf fen, das einen überelastischen Schraubanzug ermöglicht.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Nietelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Nietelements sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt wird das Nietelement zum Setzen eines Gewindes in we nigstens ein Bauteil vorgeschlagen. Das Nietelement weist einen Kopfabschnitt, der formschlüssig zur Anlage an dem Bauteil bringbar ist, und einen Hülsenab- schnitt, der in eine durch das Bauteil erstreckende Öffnung einsetzbar und plas tisch verformbar ist, wobei der Hülsenabschnitt mit einem Innengewinde versehen ist, in das ein Zugdorn und/oder ein Schraubelement einschraubbar ist, wobei der Hülsenabschnitt am Außenumfang eine abragende Stegstruktur aufweist, und wo bei die Stegstruktur wenigstens einen ersten Stützsteg und wenigstens einen zweiten Stützsteg aufweist, die sich in Längsrichtung des Hülsenabschnitts erstre cken und die durch eine Ausnehmung voneinander getrennt sind, und wobei sich nach der plastischen Verformung des Hülsenabschnitts die Stützstege kontaktie ren, um einen direkten Kraftfluss zwischen dem Kopfabschnitt und dem Hülsenab schnitt zu ermöglichen.
Die beiden Stützstege werden während der plastischen Verformung des Hülsen abschnitts, also während des Einnietprozesses, aufeinander zubewegt, bis sich diese kontaktieren. Da die Stützstege durch eine Ausnehmung voneinander ge trennt sind, bildet sich während des Einnietprozesses kein Wulst zwischen den Stützstegen aus. Dadurch wird nach abgeschlossenem Einnietprozess ein direk ter Kraftfluss zwischen dem Kopfabschnitt und dem Hülsenabschnitt ermöglicht, wenn ein Befestigungselement in das Innengewinde eingeschraubt wird, indem die beim Einschrauben auftretende Kraft über die Stützstege geleitet wird. Die Stegstruktur sorgt somit dafür, dass bei einem überelastischen Schraubanzug aufgrund der hohen Vorspannkraft ein Nachsetzen, das heißt ein weiteres Umfor men des Nietelementes, vermieden wird. Dadurch kann eine definierte Vorspann kraft erreicht werden. Zudem wird ein Auftreten einer hohen Streuung in den Schraubprozesskurven aufgrund von Drehwinkelschwankungen bedingt durch den Nachsetzprozess vermieden. Darüber hinaus wird der Umformvorgang des Niet elements nicht wie bisher durch eine reine Kraftabschaltung beendet, sondern durch ein geometrisch definiertes Merkmal. Schließlich sorgt die Stegstruktur für eine weitere formschlüssige Sicherung gegen ein Verdrehen des Nietelements im Trägermaterial.
Durch das Einschrauben eines Befestigungselements, wie beispielsweise einer Schraube, kann das Bauteil mit einem anderen Bauteil mittels eines Schrauban zugs, insbesondere mittels eines überelastischen Schraubanzugs miteinander verbunden werden. Ferner kann das Innengewinde auch dazu genutzt werden, um einen Zugdorn mit dem Nietelement zu verbinden. Hierzu kann der Zugdorn end seitig ein Außengewinde aufweisen, welches in das Innengewinde des Hülsenab schnitts eingeschraubt wird, der am Kopfabschnitt herausragt. Durch Aufbringen einer Zugkraft am Zugdorn wird der Hülsenabschnitt gestaucht und plastisch ver formt. Nach Beendigung des Einnietprozesses kann der Zugdorn aus dem Innen gewinde herausgeschraubt und für einen weiteren Einnietprozesses verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung liegt der erste Stützsteg unmittelbar an dem Kopfabschnitt an und der zweite Stützsteg ist am freien Ende des Hülsenab schnitts angeordnet. Bevorzugt ist der zweite Stützsteg länger als der erste Stütz steg.
Das Nietelement kann zur Umsetzung von Schubfeld- und Strebenanbindungen im Fahrwerksbereich eingesetzt werden.
Durch die Ausnehmung wird während der plastischen Verformung des Hülsenab schnitts die Bildung einer Wölbung des Hülsenabschnitts vermieden, um einen unmittelbaren Kraftfluss vom Kopfabschnitt zum Hülsenabschnitt erzeugen kön nen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung kontaktieren sich nach der plastischen Ver formung die Stützstege unmittelbar. Weiterhin vorteilhaft kontaktieren sich die ei nander zugewandten Stirnseiten der Stützstege.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Hülsenabschnitt im Bereich der Aus nehmung geschlitzt. Der Schlitz zwischen den beiden Stützstegen bewirkt, dass bei einer plastischen Verformung des Hülsenabschnitts kein Wulstabschnitt in Form einer Auswölbung zwischen den Stützstegen vorhanden ist. Dadurch kann ein unmittelbarer Kontakt zwischen den beiden Stützstegen nach einer plastischen Verformung und damit ein direkter Kraftfluss von Kopfabschnitt zu Hülsenabschnitt hergestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Stegstruktur eine Vielzahl an in Um fangsrichtung des Hülsenabschnitts verteilt angeordneten Stegpaaren auf, wobei jedes Stegpaar einen ersten Stützsteg und einen zweiten Stützsteg aufweist, die sich in Längsrichtung des Hülsenabschnitts erstrecken und die durch eine Aus nehmung voneinander getrennt sind. Durch die Anordnung der Stegpaare am Um fang des Hülsenabschnitts wird eine gleichmäßige Verteilung des direkten Kraft flusses zwischen dem Kopfabschnitt und dem Hülsenabschnitt sichergestellt. Vor teilhaft sind die Stegpaare in äquidistanten Abständen zueinander am Umfang des Hülsenabschnitts verteilt angeordnet. Die Stegpaare können auch in unregelmäßi gen Abständen zueinander am Umfang des Hülsenabschnitts verteilt angeordnet sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Stützstege quaderförmig ausgebildet. Dadurch wird ein optimaler Kraftfluss zwischen dem Kopfabschnitt und dem Hül senabschnitt geschaffen. Zudem sind quaderförmige Stützstege einfach und kos tengünstig herstellbar. Schließlich sorgt die Geometrie für eine weitere form schlüssige Sicherung gegen ein Verdrehen des Nietelements im Trägermaterial.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Stützstege einstückig und material einheitlich mit dem Hülsenabschnitt ausgebildet. Dadurch wird ein verbesserter direkter Kraftfluss zwischen Kopfabschnitt und Hülsenabschnitt geschaffen. Zu dem lassen sich die Stegpaare einfach während der Herstellung des Nietelements erzeugen. Das Nietelement kann mittels Tiefziehen erzeugt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist nach der plastischen Verformung der Hülsenabschnitt wenigstens einen Wulstabschnitt auf, der zu der Stegstruktur benachbart ist. Während der plastischen Verformung des Hülsenabschnitts, also während des Einnietprozesses, wird der Hülsenabschnitt gestaucht. Dadurch bil det der Hülsenabschnitt Materialverwerfungen in Form eines Wulstabschnitts aus. Die Wulstabschnitte liegen an der dem Kopfabschnitt gegenüberliegenden Seite des Bauteils an und sorgen für einen formschlüssigen Sitz des Nietelementes in der Öffnung. Der Wulstabschnitt kann auch als Auswölbung bezeichnet werden. Wenn das Nietelement mehrere Stegpaare aufweist, so weist der Hülsenabschnitt zwischen zwei Stegpaaren jeweils einen Wulstabschnitt auf.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Nietelement aus Metall und/oder Kunststoff. Ein aus Metall hergestelltes Nietelement weist eine hohe Festigkeit auf. Ein aus Kunststoff, insbesondere faserverstärktem Kunststoff hergestelltes Niet element weist ein niedriges Gewicht auf.
Ein Verfahren zur Erzeugung einer überelastischen Schraubverbindung zwischen wenigstens zwei Bauteilen mittels eines Nietelements kann folgende Verfahrens schritte aufweisen. Zunächst wird eine sich durch ein Bauteil hindurch erstrecken de Öffnung erzeugt, wobei die Öffnung einen kreisrunden Abschnitt und wenigs tens einen rechteckförmigen Abschnitt aufweist. Im Anschluss wird das Nietele ment derart in die Öffnung eingesetzt, dass ein Hülsenabschnitt des Nietelements innerhalb des kreisrunden Abschnitts und eine Stegstruktur des Nietelements in nerhalb des rechteckförmigen Abschnitts angeordnet sind. Danach wird ein Zug dorn in ein Innengewinde des Nietelements eingeschraubt. Anschließend wird das Nietelement durch Aufbringen einer Zugkraft auf den Zugdorn plastisch verformt, so dass sich Stützstege der Stegstruktur kontaktieren und der Hülsenabschnitt Wulstabschnitte ausbildet. Nach Ende der plastischen Verformung wird der Zug dorn aus dem Innengewinde herausgeschraubt. Schließlich wird ein zweites Bau teil mit einer Öffnung vor dem Nietelement positioniert und ein Schraubelement wird durch die Öffnung hindurchgeführt und in das Innengewinde des Nietelemen tes eingeschraubt und überelastisch angezogen.
Nachfolgend werden ein Nietelement sowie weitere Merkmale und Vorteile an hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in den Figuren schematisch dargestellt ist. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Nietelements;
Fig. 2 eine zweite perspektivische Ansicht des Nietelements von Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Nietelement im plastisch verformten Zustand mit einem Ausschnitt; und
Fig. 4 eine um 90° gedrehte Ansicht des Nietelements von Fig. 3.
In den Figuren 1 bis 4 ist ein Nietelement 10 zum Setzen eines Gewindes in ein nicht dargestelltes Bauteil gezeigt. Das Nietelement 10 ist aus Metall und/oder Kunststoff und weist einen Kopfab schnitt 14, der formschlüssig zur Anlage an dem Bauteil bringbar ist, und einen Hülsenabschnitt 16 auf, der in eine sich durch das Bauteil erstreckende Öffnung einsetzbar ist.
Der Kopfabschnitt 14 weist einen zylindrischen Flansch 18 auf, der formschlüssig an dem Bauteil anliegt, wenn der Hülsenabschnitt 16 in eine sich durch das Bau teil erstreckende Öffnung eingesetzt ist.
Der Hülsenabschnitt 16 ist plastisch verformbar und ist als Hohlzylinder 20 mit ei nem Innengewinde 22 ausgebildet. In das Innengewinde 22 ist ein nicht darge stellter Zugdorn zum plastischen Verformen des Hülsenabschnitts 16 sowie ein nicht dargestelltes Schraubelement einschraubbar.
Wie durch eine Zusammenschau der Figuren 1 bis 4 ersichtlich ist, weist der Hül senabschnitt 16 an seinem Außenumfang 24 eine Stegstruktur 26 auf. Die Stegstruktur 26 ist aus einer Vielzahl an in Umfangsrichtung U des Hülsenab schnitts verteilt angeordneten Stegpaaren 28 gebildet, wobei jedes Stegpaar 28 einen ersten Stützsteg 30 und einen zweiten Stützsteg 32 aufweist, die sich in Längsrichtung L des Hülsenabschnitts 16 erstrecken.
Die Stützstege 30, 32 sind durch eine Ausnehmung 34 voneinander getrennt, wo bei die Ausnehmung 34 als ein in den Hülsenabschnitt 16 eingebrachter Schlitz 36 ausgebildet ist.
Wie insbesondere in den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, liegt der erste Stützsteg 30 unmittelbar an dem Kopfabschnitt 14 an, wohingegen der zweite Stützsteg 32 am freien Ende des Hülsenabschnitts 16 angeordnet ist. Vorliegend ist der zweite Stützsteg 32 länger als der erste Stützsteg 30. Im plastisch verformten Zustand des Hülsenabschnitts 16, wie er in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist, liegen die bei den Stützstege 30, 32 unmittelbar aneinander an, so dass ein direkter Kraftfluss zwischen dem Kopfabschnitt 14 und dem Hülsenabschnitt 16 ermöglicht wird, wenn ein nicht dargestelltes Schraubelement eingeschraubt wird. Zwischen den sich kontaktierenden Stützstegen 30, 32 bilden sich im plastisch verformten Zustand des Hülsenabschnitts 16 Wulstabschnitte 38 aus, die aus der Stauchung des Hülsenabschnitts 16 während der plastischen Umformung resultie ren. Die Wulstabschnitte 38 bilden dabei Auswölbungen.
Im Folgenden wird ein mögliches Verfahren zur Verbindung zweier Bauteile mittels des Nietelements 10 und eines überelastischen Schraubanzugs erläutert. Zuerst wird in eines der Bauteile eine sich hindurch erstreckende Öffnung erzeugt, wobei die Öffnung einen kreisrunden Abschnitt und rechteckförmige Abschnitte aufweist. Anschließend wird das Nietelement 10 in die Öffnung derart eingesetzt, dass der Hülsenabschnitt 16 innerhalb des kreisrunden Abschnitts und die Stegstruktur 26 innerhalb des reckeckförmigen Abschnitts angeordnet sind, und der Kopfabschnitt 14 an dem Bauteil anliegt. Anschließend wird ein nicht dargestellter Zugdorn in das Innengewinde 22 eingeschraubt, und eine Zugkraft wird auf den Zugdorn auf gebracht. Dadurch verformt sich der Hülsenabschnitt 16 plastisch, indem der Hül senabschnitt gestaucht wird, so dass sich der zweite Stützsteg 32 auf den ersten Stützsteg 30 zu bewegt und sich zwischen den Stegpaaren die Wulstabschnitte 38 herausbilden. Nach Beendigung der plastischen Verformung des Hülsenabschnitts 16 liegen die beiden Stützstege 30, 32 aneinander an. Danach wird der Zugdorn aus dem Innengewinde 22 herausgeschraubt und ein zweites Bauteil wird mit ei ner Öffnung derart über dem Nietelement positioniert, dass ein nicht dargestelltes Schraubelement in die Öffnung eingesetzt und in das Innengewinde 22 einge schraubt und überelastisch angezogen wird.
Durch das Vorsehen von durch einen Schlitz 36 getrennten Stützstegen 30, 32 am Außenumfang 24 des Hülsenabschnitts 16 wird nach dem abgeschlossenen Ein nietprozess ein direkter Kraftfluss zwischen Kopfabschnitt 14 und Hülsenabschnitt 16 ermöglicht, wenn ein Schraubelement in das Innengewinde 22 eingeschraubt wird. Durch den direkten Kraftfluss von Kopfabschnitt 14 zu Hülsenabschnitt 16 werden Nachsetzerscheinungen aufgrund einer hohen Vorspannung infolge eines überelastischen Schraubanzugs ausgeschlossen. Dadurch wird eine definierte Vorspannkraft erzielt, die die funktionalen Anforderungen an einen überelasti schen Schraubanzug sicherstellen kann. Darüber hinaus tritt in den Schraubpro zesskurven keine hohe Streuung aufgrund von Drehwinkelschwankungen bedingt durch den Nachsetzprozess sauf. Darüber hinaus sorgt die Kombination aus der Öffnung mit einem rechteckförmigen Abschnitt und der darin angeordneten Stegstruktur 26 für eine formschlüssige Sicherung gegen ein Verdrehen des Nie telements 10 im Trägermaterial während der Verschraubung und des überelasti schen Anziehens.
Bezugszeichenliste
10 Nietelement 14 Kopfabschnitt 16 Hülsenabschnitt 18 zylindrischer Flansch 0 Hohlzylinder 2 Innengewinde 4 Außenumfang 6 Stegstruktur 8 Stegpaar 30 erster Stützsteg 32 zweiter Stützsteg 34 Ausnehmung 36 Schlitz 38 Wulstabschnitt
U Umfangsrichtung L Längsrichtung

Claims

Ansprüche
1. Nietelement (10) zum Setzen eines Gewindes in wenigstens ein Bauteil, aufweisend einen Kopfabschnitt (14), der formschlüssig zur Anlage an dem Bauteil bringbar ist, und einen Hülsenabschnitt (16), der in eine sich durch das Bauteil erstreckende Öffnung einsetzbar und plastisch verformbar ist, wobei der Hülsenabschnitt (16) mit einem Innengewinde (22) versehen ist, in das ein Zugdorn und/oder ein Schraubelement einschraubbar ist, wobei der Hülsenabschnitt (16) am Außenumfang (24) eine abragende Stegstruk tur (26) aufweist, wobei die Stegstruktur (26) wenigstens einen ersten Stützsteg (30) und wenigstens einen zweiten Stützsteg (32) aufweist, die sich in Längsrichtung (L) des Hülsenabschnitts (16) erstrecken und die durch eine Ausnehmung (34) voneinander getrennt sind, und wobei sich nach der plastischen Verformung des Hülsenabschnitts (16) die Stützstege (30, 32) kontaktieren, um einen direkten Kraftfluss zwischen dem Kopfab schnitt (14) und dem Hülsenabschnitt (16) zu ermöglichen.
2. Nietelement (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aus nehmung (34) als ein in den Hülsenabschnitt (16) eingebrachter Schlitz (36) ausgebildet ist.
3. Nietelement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stegstruktur (26) eine Vielzahl an in Umfangsrichtung (U) des Hülsen abschnitts (16) verteilt angeordneten Stegpaaren (28) aufweist, wobei jedes Stegpaar (28) einen ersten Stützsteg (30) und einen zweiten Stützsteg (32) aufweist, die sich in Längsrichtung (L) des Hülsenabschnitts (16) erstrecken und die durch eine Ausnehmung (34) voneinander getrennt sind.
4. Nietelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass die Stützstege (30, 32) quaderförmig ausgebildet sind.
5. Nietelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Stützstege (28) einstückig und materialeinheitlich mit dem Hülsenabschnitt (16) ausgebildet sind.
6. Nietelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass nach der plastischen Verformung der Hülsenabschnitt (16) wenigstens einen Wulstabschnitt (38) aufweist, der zu der Stegstruktur (26) benachbart ist.
7. Nietelement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Nietelement (10) aus Metall und/oder Kunststoff ist.
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