DE102010025359A1

DE102010025359A1 - Nagel zum Eintreiben in mindestens ein nicht vorgelochtes Bauteil

Info

Publication number: DE102010025359A1
Application number: DE201010025359
Authority: DE
Inventors: Dominik Hußmann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2011-12-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nagel (1) zum im Wesentlichen drehungsfrei axialen Eintreiben in mindestens ein nicht vorgelochtes Bauteil, vorzugsweise zum Verbinden von zwei oder mehreren Bauteilen, umfassend einen Nagelkopf (1a), einen Nagelschaft (1b) und eine Nagelspitze (1c), wobei der Nagelschaft (1b) bereichsweise eine Oberflächenprofilierung (6) aufweist; erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Bereich (B1) der Oberflächenprofilierung (6) entsprechend deren radialen Tiefe eine geringere Härte als der Nagelschaft (1b) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nagel zum im Wesentlichen drehungsfrei axialen Eintreiben in mindestens ein nicht vorgelochtes Bauteil, vorzugsweise zum Verbinden von zwei oder mehreren Bauteilen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2006 002 238 A1 ist ein solcher Nagel bekannt, der einen Nagelkopf mit einer an der Kopfunterseite vorgesehenen Ringnut, einen Nagelschaft mit einer Oberflächenprofilierung und eine Nagelspitze aufweist. Das Verfahren zur Herstellung einer Nagelverbindung zwischen zwei ungelochten Bauteilen mittels eines solchen Nagels besteht darin, den Nagel mittels eines Setzgerätes mit hoher Geschwindigkeit im Fügebereich in die Bauteile im Wesentlichen drehungsfrei axial so einzutreiben, dass die Nagelspitze und der Nagelschaft in die Bauteile eindringen, bis der Nagelkopf an der Oberseite des Bauteils aufliegt und die Nagelspitze im nagelkopfabgewandten Bauteil austritt.
Die Oberflächenprofilierung des Nagelschaftes dieses bekannten Nagels ist im Axialschnitt als abgerundetes wellenförmiges, sinusförmiges oder sägezahnförmiges Profil ausgebildet. Ferner wird vorgeschlagen, eine solche Oberflächenprofilierung in Form eines Gewindes auszubilden, wodurch sich in den Bauteilen ein Gegengewinde ausbildet, das es ermöglicht, nach dem Setzvorgang einen solchen Nagel wieder aus den verbundenen Bauteilen zu lösen.
Ferner ist in der DE 600 00 744 T2 ein Nagel mit einem Nagelkopf, einem Nagelschaft und einer Nagelspitze beschrieben, bei dem ausgewählte Stellen mit dem Zweck gehärtet werden, die Leistung bei speziellen Verwendungen, wie bspw. für Baukonstruktionen oder bei einer Verwendung als Palettennagel zu verbessern. So wird bspw. nur die Nagelspitze und ein daran angrenzender Schaftabschnitt härter als der verbleibende Schaftabschnitt ausgebildet oder nur ein mittlerer Bereich des Nagelschafts härter als der restliche Nagelschaft ausgeführt.
Weiterhin ist aus der DE 102 15 957 A1 eine gewindeschneidende Schraube beschrieben, deren Funktionsspitze partiell gehärtet ist. Gemäß der DE 600 17 010 T2 wird eine solche gewindeschneidende Schraube aus hoch zugfesten Stahl mit einer oberflächengehärteten Schicht auf zumindest dem Gewindeteil offenbart.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Nagel der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem eine Nagelverbindung mit hoher Verbindungsqualität, insbesondere mit einem verbesserten Form- und Kraftschluss zwischen dem Nagel und den Fügepartnern erzielt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Nagel mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Hiernach ist erfindungsgemäß vorgesehen, den Bereich der Oberflächenprofilierung entsprechend deren radialen Tiefe mit einer geringeren Härte als der Härte des Nagelschafts auszubilden.
Mit einem solchen erfindungsgemäßen Nagel wird beim Eintreiben in die Fügepartner dessen Oberflächenprofilierung elastisch deformiert und führt nach dem Setzvorgang zu einer höheren Verspannung und einem höheren Kraftschluss im Werkstoff des nagelkopfabgewandten Fügepartners.
Der erfindungsgemäße Nagel kann mit einer Oberflächenprofilierung versehen werden, die unterschiedliche Profile im Axialschnitt aufweist.
So kann die Oberflächenprofilierung aus Vertiefungen und Erhöhungen gebildet werden, oder im Axialschnitt wellen- oder sinusförmig verlaufen. Auch eine sägezahnförmig ausgebildete Profilierung ist vorteilhaft, da sich hierdurch das Ausziehmoment des Nagels erhöht. Eine ähnliche Wirkung wird erzielt, wenn die Vertiefungen der Oberflächenprofilierung mit einer dem Nagelkopf zugewandten konkaven Flanke und mit einer der Nagelspitze zugewandten konvexen Flanke ausgebildet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Nagelspitze des Nagelschaftes eine größere Härte auf als der Nagelschaft. Damit ist ein Ein- und Durchdringen auch von ultrahöchstfesten Stahlwerkstoffen möglich. Der restliche Nagel, der nach dem Setzvorgang die Belastung aushalten und die Festigkeit übertragen muss, ist damit weicher und daher duktiler. Dies führt bei Schwingungsbelastungen zu einer verringerten Gefahr des Brechens während des Setzvorganges, wie dies mit Nägeln aus dem Stand der Technik zu beobachten ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht mit einem axialen Teilschnitt eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Nagels, und
2 eine Seitenansicht mit einem axialen Teilschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Nagels.
Der in den 1 und 2 gezeigte erfindungsgemäße Nagel 1 besteht aus einem Nagelkopf 1a, einem eine Oberflächenprofilierung 6 aufweisenden Nagelschaft 1b sowie einer eine ogivale Form aufweisende Nagelspitze 1c. Der Nagelschaft 1b ist nur in einem mittleren Abschnitt des Nagelschaftes 1b profiliert, weist also sowohl zum Nagelkopf 1a als auch zur Nagelspitze 1c hin einen geraden unprofilierten Abschnitt auf.
Die Oberflächenprofilierung 6 auf dem Nagelschaft 1b ist mit Vertiefungen 7 und Erhebungen 8 ausgebildet und kann im Axialschnitt wellen- oder sinusförmig ausgebildet werden. Der Nagel 1 gemäß den 1 bis 2 weist dagegen Vertiefungen 7 auf, deren zum Nagelkopf 1a gerichtete Flanken 7a konkav und deren zur Nagelspitze 1c gerichteten Flanken 7b konvex ausgebildet sind.
Auch ist es möglich, die Profilierung 6 des Nagels 1 im Axialschnitt sägezahnförmig auszubilden (in den Figuren nicht dargestellt).
Auf der Unterseite des als Flachkopf ausgebildeten Nagelkopfes 1a ist eine an den Nagelschaft 1b angrenzende, umlaufenden Ringnut 5 angeordnet, in die Material des während des Eintreibens des Nagels 1 in die Fügepartner (nicht dargestellt) entgegen der Eintreibrichtung entstehenden Materialaufwurfs eindringt, wenn die Unterseite des Nagelkopfes 1a auf der Oberseite des nagelkopfseitigen Fügepartners aufliegt.
In 1 zeigt der Teilschnitt A den Materialaufbau im Randbereich des Nagelschaftes 1b. Der Bereich B1 entspricht der radialen Tiefe der Profilierung 6 und weist eine geringere Härte auf als der Bereich B2, der sich radial nach innen anschließt und den verbleibenden Teil des Nagelschaftes 1b darstellt.
Die Höhe der Härte des Bereichs B1 und des Bereichs B2, also des Nagelschaftes 1b kann speziell an die Belastung und die Funktion des Nagelschaftes 1b angepasst werden. Beim Eintreiben eines solchen Nagels 1 in die Fügepartner wird dessen Oberflächenprofilierung 6 elastisch deformiert und führt nach dem Setzvorgang zu einer höheren Verspannung und einem höheren Kraftschluss im Werkstoff des nagelkopfabgewandten Fügepartners.
Die 2 zeigt einen Nagel 1 mit einer Oberflächenprofilierung 6, die wie in 1 dargestellt, entsprechend ihrer radialen Tiefe (Bereich B1) aus einem Material mit geringerer Härte besteht als das Material (Bereich B2) des Nagelschaftes 1b. Im Unterschied zu dem Nagel 1 gemäß 1 ist die Nagelspitze 1c des Nagels 1 nach 2 gehärtet, weist also einen Oberflächenbereich B3 mit geringer radialer Tiefe auf, die eine höhere Härte aufweist als das verbleibende Material (Bereich B2) der Nagelspitze 1c bzw. des Nagelschaftes 1b des Nagels 1.
Alternativ kann der Nagel 1 gemäß 2 auch mit einer Nagelspitze 1c ausgebildet werden, die vollständig aus einem Material mit höherer Härte als das Material des Nagelschaftes 1b besteht.
Mit einer solchen gehärteten bzw. harten Nagelspitze 1c ist das Ein- und Durchdringen von Fügepartnern möglich, die aus ultrahöchstfesten Stahlwerkstoffen bestehen. Der verbleibende Nagelschaft 1b, der nach dem Setzvorgang die Belastung aushalten und die Festigkeit übertragen muss, ist damit weicher und somit duktiler. Dies führt bei Schwingungsbelastungen zu einer verringerten Gefahr des Brechens während des Setzvorganges, wie dies mit Nägeln aus dem Stand der Technik zu beobachten ist.
Der Querschnitt des Nagelschaftes 1b des Nagels 1 gemäß 1 und 2 kann einen kreisförmigen oder einen trilobularen Querschnitt aufweisen. Ebenso können für die Nagelspitze 1c unterschiedliche axiale Querschnittsformen verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Nagel
1a: Nagelkopf
1b: Nagelschaft
1c: Nagelspitze
5: Ringnut
6: Oberflächenprofilierung auf dem Nagelschaft 1b
7: Vertiefung der Oberflächenprofilierung 6
7a: Flanke der Vertiefung 7
7b: Flanke der Vertiefung 7
8: Erhöhungen der Oberflächenprofilierung 6

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006002238 A1 [0002]
DE 60000744 T2 [0004]
DE 10215957 A1 [0005]
DE 60017010 T2 [0005]

Claims

Nagel (1) zum im Wesentlichen drehungsfrei axialen Eintreiben in mindestens ein nicht vorgelochtes Bauteil, vorzugsweise zum Verbinden von zwei oder mehreren Bauteilen, umfassend einen Nagelkopf (1a), einen Nagelschaft (1b) und eine Nagelspitze (1c), wobei der Nagelschaft (1b) bereichsweise eine Oberflächenprofilierung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (B1) der Oberflächenprofilierung (6) entsprechend deren radialen Tiefe eine geringere Härte als der Nagelschaft (1b) aufweist.
Nagel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenprofilierung (6) aus Vertiefungen (7) und Erhöhungen (8) gebildet ist.
Nagel (1) nach einem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenprofilierung (6) im Axialschnitt wellen- oder sinusförmig ausgebildet ist.
Nagel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenprofilierung (6) im Axialschnitt sägezahnförmig ausgebildet ist.
Nagel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (7) der Oberflächenprofilierung (6) mit einer dem Nagelkopf (1a) zugewandten konkaven Flanke (7a) und mit einer der Nagelspitze (1c) zugewandten konvexen Flanke (7b) ausgebildet sind.
Nagel (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nagelspitze (1c) eine größere Härte als der Nagelschaft (1b) aufweist.