DE102004018800A1 - Pre-assembled module containing component with fastening rivet held captive on component by bolt and rivet flange - Google Patents
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Abstract
Description
Die
Erfindung betrifft eine zur Befestigung an einer Unterkonstruktion
vorgesehene Montageeinheit mit einer Nietverbindung. Die Montageeinheit umfasst
eine Blindnietmutter, einen Befestigungsbolzen, insbesondere eine
Schraube, sowie ein ein Durchgangsloch aufweisendes Werkstück und ist
in einem einzigen Setz- und
Verbindungsvorgang an der Unterkonstruktion befestigbar. Eine derartige Montageeinheit
ist beispielsweise aus der
Die Befestigung eines Werkstücks an einer Unterkonstruktion, beispielsweise einem Blech, ist bei eingeschränkter Zugänglichkeit der Unterkonstruktion häufig problematisch. Dies gilt insbesondere, wenn ein Anbauteil, das heißt ein Werkstück, an einem nur einseitig zugänglichen Hohlprofil als Unterkonstruktion zu befestigen ist. In diesem Fall kommen üblicherweise Blindnietmuttern bzw. Blindnietschrauben als Befestigungselemente zur Anwendung. Die Befestigungselemente werden hierzu üblicherweise vor der Befestigung des Anbauteils in einem separaten Montageschritt mit der Unterkonstruktion fest verbunden. Dies ist sehr aufwendig, da das jeweilige Befestigungselement zunächst werkzeugseitig mit dem entsprechenden Gegengewinde gepaart werden muss. Die so hergestellte Verbindung wird dann in das dafür vorgesehene Loch in der Wandung der Unterkonstruktion, insbesondere des Hohlprofils, eingeführt. Durch einen Schraubvorgang wird der Nietteil des jeweiligen Befestigungselementes verformt und die Verbindung mit der Unterkonstruktion hergestellt. Danach muss das gepaarte Gewinde durch einen gegenläufigen Schraubvorgang getrennt werden. Die eigentliche Montage erfolgt schließlich durch Aufsetzen des Anbauteils auf die Unterkonstruktion, Fügen und Festziehen einer bereitgestellten Schraube (bei gesetzter Blindnietmutter) bzw. einer Mutter im Falle einer gesetzten Blindnietschraube.The Fastening a workpiece on a substructure, for example a sheet metal, is at limited accessibility the substructure often problematic. This is especially true when an attachment, i.e. a workpiece, on one only accessible from one side Hollow profile to be attached as a substructure. In this case usually come Blind rivet nuts or blind rivet screws as fastening elements to use. The fasteners are commonly used for this before attaching the attachment in a separate assembly step firmly connected to the substructure. This is very expensive since the respective fastener is first on the tool side with the corresponding counter thread must be paired. The so made Connection will then go into that for that provided hole in the wall of the substructure, in particular of the hollow profile, introduced. The rivet part of the respective fastening element is screwed deformed and connected to the substructure. Then the paired thread must be separated by an opposite screwing process become. The actual assembly is finally done by attaching the attachment on the substructure, joining and tightening a provided screw (with blind rivet nut set) or a nut in the case of a blind rivet screw.
An
Stelle dieses Montagevorgangs ist es nach einem aus der
Eine andere bekannte Lösung für das Befestigen von Anbauteilen an Hohlprofilen sieht die Verwendung von Dübeln vor. Diese werden vorab mit dem Anbauteil verbunden. Bei der Montage wird das Komplettteil, das heißt das Anbauteil einschließlich Dübel, auf das Hohlprofil derart aufgesetzt, dass die Dübel in die im Hohlprofil befindlichen Löcher hineinragen. Gemäß dem „Dübelprinzip" – Spreizen des Dübelschaftes – wird schließlich die Verbindung hergestellt. Nachteilig hierbei ist die relativ geringe Tragfähigkeit der Verbindung und – wenn überhaupt – nur eine eingeschränkte Wiederverwendbarkeit. Das heißt, im Reparaturfall muss jeweils ein neuer Spezialdübel verwendet werden.A other known solution for the Fastening attachments to hollow profiles sees the use of dowels in front. These are connected to the attachment in advance. During installation becomes the complete part, that is the attachment including dowels the hollow profile is placed in such a way that the dowels are located in the hollow profile holes protrude. According to the "dowel principle" - spreading the dowel shaft - the Connected. The disadvantage here is the relatively low Load capacity the connection and - if at all - only one limited Reusability. This means, a new special dowel must be used for repairs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders rationelle Montage eines Anbauteils an einer Unterkonstruktion, insbesondere einem Hohlprofil, zu ermöglichen. Die Verbindung zwischen Unterkonstruktion und Anbauteil soll eine hohe Tragfähigkeit aufweisen und im Reparaturfall wieder verwendbar sein.The The invention is based, a particularly rational task Mounting an attachment on a substructure, in particular a hollow profile. The connection between the substructure and the attachment should be one high load capacity have and be reusable in case of repair.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Montageeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Diese Montageeinheit umfasst ein Nietteil, insbe sondere in Form einer Blindnietmutter, einen Befestigungsbolzen, insbesondere eine Befestigungsschraube, sowie ein zur Befestigung an einer Unterkonstruktion, insbesondere einem Hohlprofil, vorgesehenes Anbauteil. Die Montageeinheit ermöglicht ein Setzen der Blindnietmutter sowie ein Befestigen des Anbauteils an der Unterkonstruktion in einem einzigen Arbeitsschritt. Von besonderem Vorteil ist, dass das Nietteil sowie der Befestigungsbolzen unverlierbar am Anbauteil gehalten sind, wenn dieses noch nicht an der Unterkonstruktion befestigt ist. In diesem sogenannten Vormontagezustand ist das Nietteil noch nicht verformt. Im Folgenden wird statt des Begriffs Befestigungsbolzen ohne Beschränkung der Allgemeinheit auch der Begriff Befestigungsschraube verwendet. Sofern durch die Vormontage, das heißt das vorläufige Verbinden des Nietteils und der Befestigungsschraube mit dem Anbauteil vor dessen Befestigung an der Unterkonstruktion, eine Kraft von der Befestigungsschraube auf das Nietteil übertragen wird, wird das Nietteil hierdurch praktisch noch nicht verformt. Diese Begriffsbestimmung gilt auch, falls bei der Vormontage mittels der Befestigungsschraube ein Gewinde im Schaft des Nietteils gefurcht wird und hierdurch eine geringfügige Aufweitung des Nietteils erfolgt. Eine Verformung des Nietteils tritt erst ein, wenn dieses zusammen mit dem Anbauteil mit der Unterkonstruktion verbunden wird. Dabei wird das Nietteil nicht lösbar mit der Unterkonstruktion verbunden, während die Verbindung zwischen der Unterkonstruktion und dem Anbauteil reversibel ist.This object is achieved according to the invention by an assembly unit with the features of claim 1. This assembly unit comprises a rivet part, in particular in the form of a blind rivet nut, a fastening bolt, in particular a fastening screw, and an attachment part provided for fastening to a substructure, in particular a hollow profile. The assembly unit enables the blind rivet nut to be set and the attachment to be attached to the substructure in a single step. It is particularly advantageous that the rivet part and the fastening bolt are held captively on the add-on part if it is not yet fastened to the substructure. In this so-called pre-assembly state, the rivet part has not yet been deformed. In the following, the term fastening screw is used instead of the term fastening bolt without restricting generality. Insofar as a force is transmitted from the fastening screw to the rivet part as a result of the pre-assembly, that is to say the provisional connection of the rivet part and the fastening screw to the add-on part before it is fastened to the substructure, the rivet part is practically not deformed thereby. This definition also applies if a thread in the shank of the rivet part is grooved during the pre-assembly by means of the fastening screw and thereby a slight opening expansion of the riveted part takes place. A deformation of the rivet part only occurs when it is connected to the substructure together with the add-on part. The rivet part is not releasably connected to the substructure, while the connection between the substructure and the attachment is reversible.
Um das Nietteil im Vormontagezustand unverlierbar am Anbauteil zu halten, weist das Nietteil einen Flansch auf, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Öffnung des Anbauteils, durch welche die Befestigungsschraube gesteckt wird. Die Befestigungsschraube wird nach einer ersten Alternative in den Schaft des Nietteils eingeschraubt, wobei der Kopf der Befestigungsschraube ebenfalls größer als die genannte Öffnung des Anbauteils ist, so dass dieses zwischen dem Flansch und dem Kopf gehalten wird. Nach einer zweiten Alternative wird die Befestigungsschraube durch den Schaft des Nietteils gesteckt, so dass der Kopf der Befestigungsschraube am Schaft des Nietteils anliegt. Der den Schaft des Nietteils durchdringende Schraubenschaft der Befestigungsschraube wird weiter durch das Anbauteil gesteckt. Auf der dem Nietteil gegenüber liegenden Seite des Anbauteils wird auf den Schraubenschaft eine Mutter aufgeschraubt, so dass die Befestigungsschraube samt Nietteil einerseits durch die Mutter und andererseits durch den Flansch des Nietteils unverlierbar am Anbauteil gehalten ist. Sofern an Stelle einer Befestigungsschraube ein gewindeloser Befestigungsbolzen verwendet wird, ist statt der Mutter ein allgemein als Bolzengegenstück bezeichnetes Teil vorgesehen, welches auch ein Teil des Nietteils sein kann.Around to keep the riveted part captive on the attachment in the pre-assembly state, the rivet part has a flange whose diameter is larger than the diameter of the opening of the attachment through which the fastening screw is inserted. The fastening screw is in the first alternative Screwed shaft of the rivet part, the head of the fastening screw also larger than the opening mentioned of the attachment is so that this between the flange and the Head is held. A second alternative is the fastening screw inserted through the shaft of the rivet part so that the head of the fastening screw rests on the shaft of the rivet part. The screw shaft penetrating the shaft of the rivet part the fastening screw is inserted through the attachment. On the opposite of the riveted part lying side of the attachment is on the screw shaft Screwed on the nut so that the fastening screw together with the rivet part on the one hand by the nut and on the other hand by the flange of the Rivet part is held captive on the attachment. If in place a threadless fastening bolt is used, is instead of the nut a commonly referred to as a bolt counterpart Provided part, which can also be part of the rivet part.
Beide Alternativen ermöglichen in sehr rationeller Weise eine Vorfertigung der Montageeinheit einschließlich der für die Herstellung der Nietverbindung erforderlichen Bauteile. Die Montageeinheit, welche typischerweise mehrere an dieser fixierte Nietteile mit Befestigungsschrauben aufweist, kann beispielsweise direkt an ein Fertigungsband geliefert werden. Ein Zusammensetzen von Nietteilen, Befestigungsschrauben und Anbauteilen erst am Fertigungsband oder einer Fertigungsstraße entfällt ebenso wie das Entfernen eventueller Transportsicherungen zur Verhinderung des Herausfallens von Nietteilen oder Schrauben aus dem Anbauteil.Both Enable alternatives prefabrication of the assembly unit including the in a very rational manner for the Production of the rivet connection required components. The assembly unit, which typically several rivet parts fixed to this with fastening screws has, for example, can be delivered directly to a production line. A combination of rivets, fastening screws and attachments Only on the production line or a production line is there no need, as is removal any transport locks to prevent them from falling out of rivets or screws from the attachment.
Das Anbauteil weist vorzusweise eine Aussparung auf, die der Form des Flansches des Nietteils angepasst ist. Dies ermöglicht ein flächiges Aufliegen des Anbauteils auf der Unterkonstruktion, insbesondere dem Hohlprofil. Die Aussparung sowie der Flansch weisen vorzugsweise eine Kontur, beispielsweise Sechseckkontur, auf, die die Übertragung eines Drehmoments ermöglicht. Zusätzlich oder alternativ kann auch der Schaft des Nietteils konturiert sein, wodurch eine Drehmomentübertragung zur Unterkonstruktion und/oder eine Drehmomentübertragung bei einem Arbeitsschritt während der Vormontage, das heißt vor der Verbindung des Anbauteils mit der Unterkonstruktion, ermöglicht oder erleichtert wird. Ein solcher Arbeitsschritt ist beispielsweise das Gewindefurchen im Schaft des Nietteils mittels der Befestigungsschraube.The Attachment preferably has a recess that matches the shape of the Flange of the rivet part is adjusted. This enables a flat contact of the attachment on the substructure, especially the hollow profile. The recess and the flange preferably have a contour, for example hexagon contour, on which the transmission of a torque allows. In addition or alternatively, the shaft of the rivet part can also be contoured, whereby a torque transmission for substructure and / or torque transmission in one work step during the Pre-assembly, that is before connecting the attachment to the substructure, enables or facilitates becomes. One such step is thread grooving, for example in the shaft of the rivet using the fastening screw.
Sowohl in Ausführungsformen, in denen die Befestigungsschraube direkt in den Schaft des Nietteils eingeschraubt wird – entweder in ein dort bereits vorhandenes Gewinde oder in ein sich bei diesem Einschraubvorgang bildendes Gewinde – als auch in Ausführungsformen, in denen die Befestigungsschraube mittels einer gesonderten Mutter angezogen wird, weist der Schraubenschaft der Befestigungsschraube vorzugsweise einen sogenannten oberen Schaftteil ohne Gewinde sowie einen sogenannten unteren Schaftteil mit Gewinde auf. Als oberer Schaftteil wird dabei unabhängig von der Einbaulage der Schraube der an den Schraubenkopf grenzende Teil des Schaftes bezeichnet. Bevorzugt ist der Durchmesser des oberen Schaftteils der Befestigungsschraube geringer als der Durchmesser des unteren Schaftteils.Either in embodiments, in which the fastening screw directly into the shaft of the rivet part is screwed in - either into a thread already there or into a thread during this screwing-in process forming thread - as well in embodiments, in which the fastening screw using a separate nut is tightened, the screw shaft of the fastening screw preferably a so-called upper shaft part without thread and a so-called lower shaft part with thread. As the top The shaft part becomes independent from the installation position of the screw to the one adjoining the screw head Part of the shaft labeled. The diameter of the upper shaft part of the fastening screw less than the diameter of the lower part of the shaft.
Die Form des Flansches des Nietteils ist bevorzugt der Form der Unterkonstruktion angepasst. Dementsprechend weist beispielsweise eine zur Befestigung an einem Rohr mit kreisrundem Querschnitt vorgesehene Montageeinheit ein Nietteil mit einem gekrümmten Flansch auf. Eine korrespondierende Form weist gegebenenfalls auch die Aussparung in der der Unterkonstruktion zugewandten inneren Auflagefläche des Anbauteils auf. Dagegen ist die der Aussparung gegenüber liegende, sogenannte äußere Auflagefläche des Anbauteils, vorzugsweise eben.The The shape of the flange of the rivet part is preferably the shape of the substructure customized. Accordingly, for example, one for attachment mounting unit provided on a tube with a circular cross section a rivet part with a curved Flange on. A corresponding form may also have the recess in the inner facing the substructure bearing surface of the attachment. In contrast, the one opposite the recess so-called outer bearing surface of the Attachment, preferably flat.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der Schaft des Nietteils Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers auf. Unabhängig von der tatsächlichen Einbaulage der Nietverbindung wird der dem Flansch des Nietteils zugewandte Abschnitt des Schaftes als oberer Teilabschnitt, und der dem Schaft abgewandte Abschnitt des Schaftes als unterer Schaftabschnitt bezeichnet. Der Innendurchmesser des oberen Teilabschnitts ist bevorzugt größer als der Innendurchmesser des unteren Schaftabschnitts. Im Fall einer selbstfurchenden Befestigungsschraube ist der Innendurchmesser des oberen Teilabschnitts größer als der Außendurchmesser der Befestigungsschraube während der Innendurchmesser des unteren Schaftabschnitts kleiner ist als der Außendurchmesser des Gewindes der Befestigungsschraube. Beim Einschrauben der Befestigungsschraube in den Schaft unter Formung eines Gewindes verbleibt das Nietteil im Sinne des Anspruchs 1 noch im unverformten Zustand. Insbesondere ist es in diesem Zustand noch ohne weiteres möglich, den Schaft des Nietteils in die hierfür vorgesehene Befestigungsöffnung der Unterkonstruktion einzuführen. Eine Verformung des Nietteils tritt erst ein, wenn das Anbauteil durch Festziehen der Befestigungsschraube an der Unterkonstruktion unter gleichzeitiger Setzung der Nietverbindung befestigt wird, wobei sich der Außendurchmesser des Schaftes des hierbei plastifizierenden Nietteils vergrößert. Im Montageendzustand befinden sich der plastifizierte Bereich des Nietteils und der Flansch des Nietteils auf gegenüber liegenden Seiten der Wandung der Unterkonstruktion. Eine Plastifizierung des Flansches des Nietteils ist zur Herstellung einer dauerhaften Nietverbindung sowie einer zuverlässigen Befestigung des Anbauteils nicht erforderlich.According to a particularly preferred embodiment, the shaft of the rivet part has sections of different diameters. Regardless of the actual installation position of the rivet connection, the section of the shaft facing the flange of the rivet part is referred to as the upper section and the section of the shaft facing away from the shaft is referred to as the lower shaft section. The inner diameter of the upper section is preferably larger than the inner diameter of the lower shaft section. In the case of a self-tapping fastening screw, the inner diameter of the upper section is larger than the outer diameter of the fastening screw, while the inner diameter of the lower shaft section is smaller than the outer diameter of the thread of the fastening screw. When the fastening screw is screwed into the shaft to form a thread, the rivet part remains in the undeformed state within the meaning of claim 1. In particular, it is still easy in this state possible to insert the shaft of the rivet part into the fastening opening of the substructure provided for this purpose. A deformation of the rivet part only occurs when the add-on part is fastened to the substructure by tightening the fastening screw while simultaneously setting the rivet connection, the outer diameter of the shank of the rivet part which is plasticized in this case increasing. In the final assembly state, the plasticized area of the rivet part and the flange of the rivet part are on opposite sides of the wall of the substructure. Plasticizing the flange of the rivet part is not necessary to create a permanent rivet connection and reliable attachment of the add-on part.
Vorzugsweise ist der Außendurchmesser des Nietteils im unteren Schaftbereich geringfügig kleiner als im oberen, an den Flansch grenzenden Schaftteil. Hierbei ist der Außendurchmesser im unteren Schaftbereich bevorzugt etwas größer als der Innendurchmesser im oberen Schaftteil. Die Verjüngung oder Abstufung des Schaftes ist damit nur gering ausgeprägt. Dies gilt sowohl für Ausführungsformen mit selbstfurchendem Gewinde als auch für Ausführungsformen mit einem bereits vor dem Einschrauben der Befestigungsschraube im Schaft des Nietteils vorhandenen Innengewinde. Der Schaft des Nietteils kann auf verschiedene Arten derart ausgebildet sein, dass sich beim Setzen der Nietverbindung der obere Schaftteil unter Vergrößerung des Außendurchmessers verformt, während der untere Schaftbereich mit dem Innengewinde in sich stabil bleibt und insgesamt zur Wandung der Unterkonstruktion gezogen wird. So ist es möglich, das obere Schaftteil im Vergleich zum unteren Schaftabschnitt dünnwandiger zu gestalten oder mit Durchbrüchen zu versehen. Ebenso kann durch unterschiedliche Materialeigenschaften eine größere Nachgiebigkeit des oberen Schaftteils gegeben sein. Bei Ausführungsformen, in welchen die Befestigungsschraube nicht in ein Innengewinde des Nietteils eingreift, sondern mittels einer gesonderten Mutter festgezogen wird, weist der Schaft des Nietteils nicht notwendigerweise Abschnitte unterschiedlicher mechanischer Stabilität auf.Preferably is the outside diameter of the Rivet part in the lower shaft area slightly smaller than in the upper, shaft part bordering the flange. Here is the outside diameter in the lower shaft area preferably slightly larger than the inner diameter in the upper part of the shaft. The rejuvenation or gradation of the shaft is only slight. This applies to both embodiments with self-tapping thread as well as for embodiments with one already before screwing the fastening screw into the shaft of the rivet part existing internal thread. The shaft of the rivet part can be made in different ways Types be designed such that when setting the rivet connection the upper part of the shaft while increasing the outside diameter deformed while the lower shaft area with the internal thread remains stable and is pulled to the wall of the substructure. So Is it possible, the upper shaft part has thinner walls compared to the lower shaft section to shape or with breakthroughs Mistake. Likewise, due to different material properties a greater compliance of the upper part of the shaft. In embodiments in which the Fastening screw does not engage in an internal thread of the rivet part, but is tightened using a separate nut the shaft of the rivet does not necessarily have different sections mechanical stability on.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:following is an embodiment of the Invention explained in more detail with reference to a drawing. Show here:
Einander entsprechende oder gleich wirkende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding or identically acting parts are the same in all figures provide traction marks.
Die
Die
Befestigungsschraube
Die
Die
Das
Nietteil
Die
Die
Die
Eine
Drehmomentübertragung
zwischen Anbauteil
Die
Die
Die
Die
Damit
die Verbindung auch im Demontagefall funktionstüchtig bleibt, ist die Befestigungsschraube
Die
Als
besonders vorteilhaft zeigt sich die Befestigungsausführung der
Montageeinheit
- 1, 1a1, 1a
- Montageeinheitassembly unit
- 22
- Anbauteilattachment
- 3, 3a3, 3a
- Befestigungsbolzen, BefestigungsschraubeFastening bolts, fixing screw
- 4, 4a4, 4a
- Nietteilrivet
- 55
- Schraubenkopfscrew head
- 66
- Flanschflange
- 77
- Auflageflächebearing surface
- 88th
- Schaftshaft
- 99
- oberer Schaftabschnittupper shank portion
- 1010
- Gewindethread
- 1111
- Gewindeendethreaded end
- 1212
- Oberseite, äußere AuflageflächeTop, outer contact surface
- 1313
- DurchgangslochThrough Hole
- 1414
- Unterseite, innere AuflageflächeBottom, inner contact surface
- 1515
- Aussparungrecess
- 1616
- Nietflanschrivet flange
- 1717
- Flanschunterseitelower flange
- 1818
- Flanschoberseiteflange top
- 1919
- Schaftshaft
- 20, 20a20 20a
- oberer Teilabschnittupper part Of
- 2121
- unterer Schaftabschnittlower shank portion
- 2222
- Durchgangpassage
- 2323
- Durchmesser des Durchgangs im oberen Bereichdiameter of the passage in the upper area
- 2424
- Durchmesser des Durchgangs im unteren Bereichdiameter of the passage in the lower area
- 2525
- Außendurchmesser des Schaftes im oberen Bereichouter diameter of the shaft in the upper area
- 2626
- Außendurchmesser des Schaftes im unteren Bereichouter diameter of the shaft in the lower area
- 2727
- Übergang zwischen den Abschnitten des Schaftescrossing between the sections of the shaft
- 2828
- Stirnseite, SchaftendeFront side, shank end
- 2929
- Anfasungchamfer
- 3030
- Öffnungopening
- 3131
- Stegweb
- 3232
- Hohlprofilhollow profile
- 3333
- Lochhole
- 3434
- LochdurchmesserHole diameter
- 3535
- Außenkontur / Auflage der Unterkonstruktionouter contour / Substructure support
- 3636
- Oberfläche der Innenkontur der UnterkonstruktionSurface of the Inner contour of the substructure
- 3737
- GewindedurchmesserThread diameter
- 3838
- Schaftdurchmesser der BefestigungsschraubeShaft diameter the fastening screw
- 3939
- Lochdurchmesser im AnbauteilHole diameter in the attachment
- 4040
- LochspielMatch play
- 4141
- Wulstbead
- 4242
- WulstoberseiteWulstoberseite
- 4343
- HohlprofilwandungHohlprofilwandung
- 4444
- innere Gegenseite des Hohlprofilsinner Opposite side of the hollow profile
- 4545
- Bolzengegenstück, MutterBolt counterpart, mother
- 4646
- momentübertragendes Elementtorque-transmitting element
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DE10317420.6 | 2003-04-15 | ||
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