DE102018121175A1

DE102018121175A1 - Blindnietmutter für eine Schraubverbindung sowie Herstellungsverfahren einer Blindnietmutter

Info

Publication number: DE102018121175A1
Application number: DE102018121175.9A
Authority: DE
Inventors: Johann-Haig Linden
Original assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Current assignee: Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
Priority date: 2018-08-30
Filing date: 2018-08-30
Publication date: 2020-03-05

Abstract

Eine erfindungsgemäße Blindnietmutter 1 für eine Schraubverbindung zwischen einem Trägerbauteil und einem Befestigungsbauteil, umfasst einen hülsenförmigen Schaft 10 mit einem Innengewinde 16. Der hülsenförmige Schaft 10 ist in ein Befestigungsloch des Trägerbauteils einsteckbar und weist einen Befestigungsflansch 20 an einem ersten Ende und eine zu einer Stauchwulst faltbare Faltzone 12 auf, die auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerbauteils abstützbar sind. Der Befestigungsflansch 20 umfasst an einer radial äußeren Seite eine Rändelung 22 sowie axiale Vorsprünge 24 auf der dem Schaft zugewandten Seite und/oder axiale Vorsprünge 26 auf der dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs 20, die unmittelbar benachbart zur radialen Außenseite angeordnet sind. Auf diese Weise ist bei Verwendung der Blindnietmutter 1 eine Beschichtung des Trägerbauteils und/oder des Befestigungsbauteils mittels der axialen Vorsprünge 24, 26 durchstechbar und ein elektrischer Kontakt mittels der Blindnietmutter 1 herstellbar.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Blindnietmutter für eine Schraubverbindung zwischen einem Trägerbauteil und einem Befestigungsbauteil, eine Anordnung bestehend aus einem Trägerbauteil sowie einer darin angeordneten Blindnietmutter und ein Herstellungsverfahren einer Blindnietmutter.
Hintergrund der Erfindung
Blindnietmuttern sind im Stand der Technik in einer Vielzahl bekannt. Beispielhaft wird auf die EP 1 279 839 A2 sowie die EP 1 710 454 A1 verwiesen. Die EP 1 279 839 A2 beschreibt eine Schraubblindniet-Verbindungsanordnung zum Verbinden eines unteren Bauteils mit einem oberen Bauteil. Die Schraubblindniet-Verbindungsanordnung besteht aus einer Schraube und einem mutterartigen Blindniet, die in Befestigungslöcher der beiden Bauteile einsteckbar und zum Herstellen der Verbindung miteinander verschraubbar sind. Der Blindniet, der aus einem elastisch verformbaren Material besteht, hat ein hülsenförmiges Unterteil und ein hülsenförmiges Oberteil, deren Wandstärke so bemessen ist, dass das Unterteil eine hohe Steifigkeit und das Oberteil eine hohe Flexibilität hat, und die durch eine schulterförmig abgesetzte Übergangsstelle geringer Wandstärke einstückig miteinander verbunden sind. Auf diese Weise rollt beim Einschrauben der Schraube in das Unterteil des Blindniets die Wand des Oberteils auf der Außenfläche des Unterteils ab und wird hierdurch zu einem Nietwulst gefaltet, der an der Außenfläche des Unterteils anliegt, um ein Lösen der Verbindung zu verhindern.
Ein Blindniet für eine Schraubverbindung zwischen einem Trägerteil und einem Befestigungsteil ist auch in EP 1 710 454 A1 beschrieben. Der Blindniet besteht aus einem elastischen Außenkörper mit einem in ein Befestigungsloch des Trägerteils einsteckbaren hülsenförmigen Schaft, der einen Befestigungsflansch und eine zu einem Stauchwulst faltbare Faltzone aufweist, welche auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerteils abstützbar sind. Zudem weist der Blindniet eine metallische Buchse auf, die innerhalb des Außenkörpers angeordnet ist. Weiterhin ist eine Verdrehsicherung für den elastischen Außenkörper zum Verhindern von Verwindungen des Außenkörpers vorgesehen.
DE 10 2011 076 069 A1 beschreibt eine Senkmutter zum Einfassen in einen Träger. Die Senkmutter weist einen Schaft auf, der außen an einem seiner Enden mit einem Kopf versehen ist und axial in einen Gewindeabschnitt zur Aufnahme eines Befestigungselements und in einen Einfassabschnitt angrenzend an den Kopf unterteilt ist, der zur Bildung eines Wulsts bestimmt ist. Der Kopf ist durch eine Vielzahl von radialen, spitzenförmigen Zähnen gebildet, die jeweils eine fortschreitende Rippe zum Anschluss an den Rest des Schafts aufweisen. Die Rippe ist derart geneigt, dass die Bildung des Wulsts von der axialen Einführung des Kopfs in den Träger begleitet wird, bis der Kopf integral in dem Träger ohne Beschädigung von diesem versenkt ist.
Eine Anordnung, die aus einer gekrimpten Mutter und einem Teil mit einer Fläche besteht, die ein Loch bereitstellt, in das die Mutter gekrimpt ist, ist in EP 0 691 480 A1 beschrieben. Die Mutter hat eine Symmetrieachse und wird durch einen Gewinde-Schaft gebildet, der mit einem Kopf endet, der einen größeren Durchmesser als der Schaft hat. Der Kopf hat eine seitliche abgeschnittene Fläche in Kontakt mit der Fläche, die das Loch definiert. Die seitliche, kegelstumpfförmige Kopffläche bildet von der Seite des Schafts eine innere Kopffläche senkrecht zur Achse der Mutter. Die seitliche abgeschnittene Kopffläche bildet von der dem Schaft abgewandten Seite eine seitliche zylindrische Fläche. Es gibt radiale Kerben, die von der inneren Oberfläche des Kopfes ausgehen. Die Breite der Kerbe beträgt weniger als die Hälfte der radialen Abmessung der Innenfläche.
Schließlich beschreibt die DE 697 11 285 T2 eine Krimp-Mutter mit eingebettetem Kopf. Die Krimp-Mutter umfasst einen metallenen Körper mit einem Schaft mit polygonalem Querschnitt, der durch einen Sockel mit einer zylindrischen Innenöffnung verlängert ist, die mit einem Gewinde versehen ist, das ein Innengewinde bildet, wobei der Schaft dazu vorgesehen ist, mit einer Aufnahme für ein Halteelement aus Metall zusammenzuwirken. Weiterhin umfasst die Krimp-Mutter einen Kragen, der im oberen Bereich des Schafts vorgesehen ist und einen dünnen Kopf der Mutter bildet, wobei die Höhe des Kragens bezüglich derjenigen des Schafts gering ist. Die Dicke der Wand des Schafts ist geringer als die des Sockels, um die Bildung eines Haltewulstes beim Krimpen der Mutter in die Aufnahme des metallenen Halteelements zu ermöglichen, welche Aufnahme eine zum polygonalen Schaft passende Form hat. Die untere Seite des Kragens weist eine Mehrzahl von Verzahnungselementen aufweist, die in gleichmäßigem Abstand um den Kopf herum angeordnet sind, wobei jedes Verzahnungselement als prismenförmiger Zahn ausgebildet ist, der sich beim Krimpen in das Metall des Halteelements bohrt und das überschüssige Metall zu den Hohlräumen schiebt, die zwischen den aufeinander folgenden Zähnen des Kragens vorgesehen sind, sodass der Kopf der Mutter vollkommen in die Aufnahme versenkt und gekrimpt wird. Die geneigte Außenkante jedes Zahns des Kragens bildet einen ersten spitzen Winkel von etwa 30 bis 45° mit der zur Achse der Mutter parallelen, vertikalen Ebene.
Keines dieser Dokumente beschäftigt sich mit der Problemstellung, einen elektrischen Kontakt zwischen dem Bauteil, in dem die Blindnietmutter befestigt ist, und einem weiteren Bauteil über die Blindnietmutter herzustellen.
Ansätze hierfür finden sich in der EP 2 549 592 B1 . Der hier beschriebene Einsatz weist einen elektrisch leitenden Körper auf, der einen Kopf aufweist, der an einem Längsende eines Zylinders des Körpers angeordnet ist, wobei der Körper mit einer Schutzschicht bedeckt ist. Der Zylinder erstreckt sich von einer ersten Fläche des Kopfes. Der Körper umfasst Punkte, die auf der Ebene des Umfangs einer zweiten Fläche des Kopfes verteilt sind. Jeder Punkt hat eine Spitze, die mit der zweiten Fläche des Kopfes durch eine zugeordnete Kante verbunden ist, wobei die Neigung der Kante in Bezug auf eine durch die zweite Fläche des Kopfes definierte horizontale Ebene zwischen 45 Grad und 60 Grad liegt Grad.
Trotz der bei dieser Blindnietmutter bereitgestellten Spitzen an der Oberseite des Kopfs ist die Herstellung eines verlässlichen elektrischen Kontakts über den Einsatz nicht realisierbar. Dies ist unter anderem darin begründet, dass die Spitzen oft nicht die erforderliche Härte aufweisen, um eine Beschichtung eines entsprechenden Bauteils zur Herstellung des elektrischen Kontakts zu durchdringen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Blindnietmutter für eine Schraubverbindung bereitzustellen, mit der im Vergleich zum Stand der Technik ein verlässlicher elektrischer Kontakt zwischen zwei Bauteilen herstellbar ist. Ebenso ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Herstellungsverfahren für eine solche Blindnietmutter anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Die obige Aufgabe wird gelöst durch eine Blindnietmutter für eine Schraubverbindung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, eine Anordnung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 9 sowie ein Herstellungsverfahren gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 12. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den anhängigen Patentansprüchen.
Eine erfindungsgemäße Blindnietmutter für eine Schraubverbindung zwischen einem Trägerbauteil und einem Befestigungsbauteil umfasst: einen hülsenförmigen Schaft mit einem Innengewinde, der in ein Befestigungsloch des Trägerbauteils einsteckbar ist sowie einen Befestigungsflansch an einem ersten Ende und eine zu einer Stauchwulst faltbare Faltzone aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerbauteils abstützbar sind, wobei der Befestigungsflansch an einer radial äußeren Seite eine Rändelung sowie axiale Vorsprünge auf der dem Schaft zugewandten und/oder axiale Vorsprünge auf der dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs aufweist, die unmittelbar benachbart zur radialen Außenseite angeordnet sind. Dadurch wird bei Verwendung eine Beschichtung des Trägerbauteils und/oder des Befestigungsbauteils mittels der axialen Vorsprünge durchstechbar und ein elektrischer Kontakt mittels der Blindnietmutter leichter herstellbar im Vergleich zum Stand der Technik.
Von den oben beschriebenen bekannten Blindnietmuttern unterscheidet sich die erfindungsgemäße Blindnietmutter daher zunächst im Vorhandensein der Rändelung an der radialen Außenseite des Befestigungsflanschs in Kombination mit axialen Vorsprüngen auf der Oberseite und/oder Unterseite des Befestigungsflanschs. Diese konstruktiven Merkmale ergeben sich aufgrund des im Vergleich zu bekannten Blindnietmuttern geänderten Herstellungsverfahrens. Zur besseren Nachvollziehbarkeit wird nachfolgend daher die Herstellungsweise der erfindungsgemäßen Blindnietmutter erläutert.
Zunächst wird ein Material für die Blindnietmutter entweder mittels Kaltumformung oder mittels Drehen bearbeitet, wie dies bekannt ist. Nach diesem Schritt weist die Blindnietmutter den hülsenförmigen Schaft mit Innengewinde auf. Ebenso umfasst der Schaft, der später in das Befestigungsloch des Trägerbauteils einsteckbar ist, bereits den Befestigungsflansch an einem ersten Ende und die zu einer Stauchwulst faltbare Faltzone. Die Faltzone weist vorzugsweise ebenfalls bereits die gewünschte Gestaltung auf, beispielsweise eine Rändelung. Bei der späteren Verwendung der Blindnietmutter stützen sich der Befestigungsflansch und die Stauchwulst auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerbauteils ab.
In einem davon getrennten, nachfolgenden Schritt erfolgt ein weiteres Kaltumformen der Blindnietmutter. Hierbei wird der Befestigungsflansch so bearbeitet, dass er an einer radial äußeren Seite eine Rändelung sowie axiale Vorsprünge auf der dem Schaft zugewandten und/oder auf der dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs aufweist, die unmittelbar benachbart zur radialen Außenseite angeordnet sind.
Durch diesen vom herkömmlichen Herstellungsverfahren getrennten und nachgelagerten Schritt des Kaltumformens sowie das Vorsehen der Rändelung und der axialen Vorsprünge ist bei Verwendung der Blindnietmutter eine Beschichtung eines Trägerbauteils und/oder eines Befestigungsbauteils mittels der axialen Vorsprünge verlässlich durchstechbar und ein elektrischer Kontakt über die Blindnietmutter herstellbar. Die Rändelung sowie die axialen Vorsprünge werden vorzugsweise in einem einzigen Schritt, insbesondere mit einem entsprechenden Rändel-Werkzeug, gleichzeitig hergestellt.
Bei Verwendung wird die Blindnietmutter somit in das Befestigungsloch im Trägerbauteil eingesetzt. Eine Befestigung im Trägerbauteil erfolgt, indem eine Schraube mit einem zum Innengewinde der Blindnietmutter passenden Außengewinde in die Blindnietmutter geschraubt wird. Hierbei wird die Faltzone gefaltet und die Stauchwulst wird auf der dem Befestigungsflansch gegenüberliegenden Seite des Trägerbauteils ausgebildet. Auf diese Weise wird die Blindnietmutter nun sicher im Trägerbauteil gehalten. Wenn die Blindnietmutter die axialen Vorsprünge auf der dem Schaft zugewandten Seite des Befestigungsflanschs aufweist, dann haben diese die Beschichtung des Trägerbauteils durchstochen, so dass ein elektrischer Kontakt mittels der Blindnietmutter zu einem Befestigungsbauteil, wie beispielsweise einem Bauteil, das auf dem Trägerbauteil angeordnet werden soll, oder einem Polschuh, der an der Blindnietmutter angeordnet werden soll, herstellbar ist.
Bei der erfindungsgemäßen Blindnietmutter handelt es sich daher um eine verkaufs- und vertriebsfertige Blindnietmutter, die den entsprechenden Herstellungsprozess vollständig durchlaufen hat.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Blindnietmutter ist somit, dass die axialen Vorsprünge unmittelbar benachbart zur Rändelung am Befestigungsflansch auf mindestens einer der beiden Seiten des Befestigungsflanschs vorgesehen sind. Aufgrund der Anordnung der axialen Vorsprünge auf der dem Schaft zugewandten Seite des Befestigungsflanschs unmittelbar benachbart zur radialen Außenseite wird die Beschichtung des Trägerbauteils beabstandet von dem Befestigungsloch im Trägerbauteil verlässlich durchstochen und ein elektrischer Kontakt mittels der Blindnietmutter hergestellt. Damit ist der elektrische Kontakt unabhängig von dem Befestigungsloch im Trägerbauteil herstellbar, so dass das Befestigungsloch weder vor Einbringung der Blindnietmutter noch während des Einbringens der Blindnietmutter gesondert bearbeitet oder verändert werden muss.
Ebenso kann eine Beschichtung eines später auf dem Trägerbauteil angeordneten Bauteils als Befestigungsbauteil das mit einer dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs in Anlage kommt mittels der dort unmittelbar benachbart zur radialen Außenseite vorhandenen axialen Vorsprünge verlässlich durchstochen und hier ein elektrischer Kontakt mittels der Blindnietmutter hergestellt werden. Es ist auch bevorzugt, dass die axialen Vorsprünge auf beiden Seiten des Befestigungsflanschs vorhanden sind. In diesem Fall muss bei einer Verwendung nicht auf die Auswahl einer Blindnietmutter mit den Vorsprüngen auf der erforderlichen Seite geachtet werden, was das Risiko einer falschen Auswahl minimiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Blindnietmutter wurden die Rändelung sowie die axialen Vorsprünge mittels Kaltumformung erzeugt, insbesondere ohne nachfolgende thermische Behandlung, so dass eine veränderte Gefüge-Struktur des Materials im Bereich der Rändelung sowie der axialen Vorsprünge im Vergleich zur übrigen Blindnietmutter, insbesondere in einem schaftnahen Bereich des Befestigungsflanschs, vorliegt. Vorzugsweise bezeichnet der Begriff schaftnaher Bereich des Befestigungsflanschs einen Bereich der radialen oder lateralen Erstreckung des Befestigungsflanschs, der kleiner ist als ½ der gesamten radialen oder lateralen Erstreckung des Befestigungsflanschs, vorzugsweise kleiner als 1/3 und besonders bevorzugt kleiner als ¼ gemessen vom Rand der Durchgangsöffnung. Das Kaltumformen ist das plastische Umformen von Metallen unterhalb der Rekristallisationstemperatur. Durch die dabei auftretende Kaltverfestigung steigt die Werkstofffestigkeit kontinuierlich an. Kaltverfestigung bezeichnet dabei, dass sich durch die plastische Verformung die Versetzungsdichte erhöht, d.h. die Gesamtlänge aller Versetzungslinien pro Volumeneinheit. Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit, dass sich Versetzungen bei ihrer Bewegung gegenseitig behindern. Entsprechend ist zur Weiterverformung eine größere Spannung notwendig, was sich in einer Zunahme von Dehngrenze und Festigkeit bemerkbar macht. Anders ausgedrückt wird durch Kaltumformung das Gefüge von Metallen in der Umformungsrichtung gestreckt, so dass die Festigkeit ansteigt. Die Verformbarkeit nimmt jedoch ab, was als Kaltverfestigung bezeichnet wird. Im Ergebnis bedeutet dies, dass das Kaltumformen eine Veränderung der Gefüge-Struktur des Materials bewirkt, die in einem Schliffbild erkennbar ist.
Wenn die Festigkeitssteigerung unerwünscht ist, muss sie durch eine anschließende Wärmebehandlung wieder abgebaut werden. Eine solche Wärmebehandlung, die auch als Glühen, insbesondere als Rekristallisationsglühen, bezeichnet wird, findet gemäß Stand der Technik statt, nachdem die Blindnietmutter in eine Form gebracht wurde, die alle gewünschten geometrischen Merkmale aufweist. Auf diese Weise soll verhindert werden, dass das Material der Blindnietmutter zu spröde ist und bei der Befestigung im Trägerbauteil Risse bekommt, so dass die Blindnietmutter nicht mehr die Anforderungen an Auszugskraft o.ä. erfüllen würde.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform findet das Kaltumformen zum Einbringen der Rändelung und der axialen Vorsprünge nach einer solchen Wärmebehandlung statt. Auf diese Weise weisen die axialen Vorsprünge eine gesteigerte Festigkeit auf, so dass eine Beschichtung des Trägerbauteils zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mittels der Blindnietmutter verlässlich durchstechbar ist. Der Begriff Kaltverfestigung bezeichnet, wie bereits oben angedeutet, einen Anstieg der Streckgrenze des Materials sowie der Bruchfestigkeit bei Abnahme der Bruchdehnung. Die gesteigerte Festigkeit zeigt sich also insbesondere in der gesteigerten Bruchfestigkeit.
In einer vorteilhaften Ausführungsform gilt für eine erste Vickers-Härte H1 und eine zweite Vickers-Härte H2 der Blindnietmutter H1 ≥ f H2, wobei die erste und die zweite Vickers-Härte mittels HV 0,3 gemessen werden, die erste Vickers-Härte H1 auf einer dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs unmittelbar benachbart zur Rändelung bestimmt wird, die zweite Vickers-Härte H2 auf einer dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs benachbart zu einer Durchgangsöffnung bestimmt wird und der Faktor f mindestens 1,2, vorzugsweise mindestens 1,4 und besonders bevorzugt mindestens 1,55 beträgt.
Anstatt zum Nachweis der Kaltverfestigung die Bruchfestigkeit unterschiedlicher Bereiche der Blindnietmutter zu bestimmen, ist es ebenso bevorzugt, die Kaltverfestigung mittels der Vickers-Härteprüfung nach DIN EN ISO 6507 nachzuweisen, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin vollständig aufgenommen wird, insbesondere im Hinblick auf die Prüfung gemäß HV 0,3.
Zum Nachweis der Unterschiede wird die erste Vickers-Härte unmittelbar benachbart zur Rändelung auf einer dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs gemessen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bedeutet unmittelbar benachbart zur Rändelung, dass ein erster Messpunkt für die erste Vickers-Härte auf einer die Täler der Rändelung verbindenden Linie angeordnet oder radial oder lateral weiter nach außen versetzt in Richtung der Spitzen der Rändelung angeordnet ist. Insbesondere wenn die Rändelung aus einer Folge von tiefen und weniger tiefen Tälern besteht, beispielsweise alternierenden tiefen und weniger tiefen Tälern, wird die die Täler verbindende Linie so gebildet, dass die benachbarten tiefen Täler miteinander verbunden sind, d.h. unter Auslassung der weniger tiefen Täler.
Zum Vergleich wird die zweite Vickers-Härte in einem Bereich benachbart einer Durchgangsöffnung der Blindnietmutter ebenfalls auf der dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs gemessen, insbesondere in einem schaftnahen Bereich. Vorzugsweise bedeutet benachbart, dass ein zweiter Messpunkt für die zweite Vickers-Härte in einem Bereich der radialen oder lateralen Erstreckung des Befestigungsflanschs angeordnet ist, der kleiner ist als ½ der gesamten radialen oder lateralen Erstreckung des Befestigungsflanschs, vorzugsweise kleiner als 1/3 und besonders bevorzugt kleiner als ¼ gemessen vom Rand der Durchgangsöffnung.
Die Prüfung erfolgt mittels der Prüfbedingungen der Vickers-Härteprüfung gemäß HV 0,3, wobei die so gemessene erste Vickers-Härte H1 mindestens das 1,2-fache der gemessenen zweiten Vickers-Härte H2 beträgt, besonders bevorzugt mindestens das 1,4-fache und insbesondere bevorzugt mindestens das 1,55-fache.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Blindnietmutter liegt eine über ein Schliffbild erkennbare kaltumformspezifische Gefüge-Struktur der Rändelung und/oder der axialen Vorsprünge nach oder ohne vorhergehende thermische Behandlung im Vergleich zu einer Gefüge-Struktur des Befestigungsflanschs, insbesondere in einem schaftnahen Bereich, vor. Bezüglich des Begriffs schaftnaher Bereich wird auf die obigen Ausführungen verwiesen, die hier analog gelten. Anstatt der Vickers-Härteprüfung oder zusätzlich hierzu erfolgt ein Nachweis der geänderten Gefüge-Struktur hier mittels Schliffbildern.
Wie bereits oben erläutert wird unter dem Begriff der thermischen Behandlung beispielsweise das Glühen, insbesondere das Rekristallisationsglühen, nach dem ersten Kaltumformen oder Drehen zur Herstellung des Schafts mit Befestigungsflansch verstanden. Rekristallisationsglühen bezeichnet in diesem Zusammenhang ein Glühen ohne Phasenänderung bei einer Temperatur im Rekristallisationsbereich nach einer Kaltumformung. Das Rekristallisationsglühen wird hauptsächlich nach und erforderlichenfalls zwischen den einzelnen Umformungsstufen beim Kaltwalzen bzw. -ziehen von Blechen und Drähten angewandt. Mittels des Rekristallisationsglühens wird der ursprüngliche Gefüge-Zustand wiederhergestellt. Daher ist auch im Schliffbild ein Unterschied zwischen den Bereichen erkennbar, die nach dem Glühen mittels Kaltumformung bearbeitet wurden und den Bereichen, die vor dem Glühen mittels Kaltumformung bearbeitet wurden, nach dem Glühen aber nicht mehr.
Vorteilhafterweise sind die axialen Vorsprünge der Blindnietmutter größer als 20 µm, vorzugsweise größer als 30 µm und besonders bevorzugt größer als 40 µm bezogen auf eine jeweilige Oberfläche des Befestigungsflanschs, insbesondere in einem schaftnahen Bereich. Auch hier wird bezüglich des Begriffs schaftnaher Bereich auf die obigen Ausführungen verwiesen, die im Hinblick auf diese Ausführungsform analog gelten. Mit axialen Vorsprüngen in dieser Größenordnung lässt sich die Beschichtungen beispielsweise des Trägerbauteils besonders verlässlich durchstechen, so dass ein elektrischer Kontakt besonders wirksam herstellbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Blindnietmutter ist diese aus einem der folgenden Materialien hergestellt: Stahl, Edelstahl, Aluminium oder Messing. Diese Materialen sind besonders gut verarbeitbar und weisen ebenfalls eine gute elektrische Leitfähigkeit auf, um den elektrischen Kontakt mittels der Blindnietmutter herstellen zu können.
Es ist ebenfalls bevorzugt, dass der Befestigungsflansch der Blindnietmutter eine Dicke von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 0,75 mm und besonders bevorzugt von 1,0 mm aufweist. Aufgrund dieser Dicke ist es besonders prozesssicher realisierbar, dass mittels des Rändel-Werkzeugs nicht nur die Rändelung sondern gleichzeitig auch die axialen Vorsprünge im Befestigungsflansch erzeugbar sind.
Eine erfindungsgemäße Anordnung besteht aus einem Trägerbauteil sowie einer darin angeordneten erfindungsgemäßen Blindnietmutter. Im Hinblick auf die sich ergebenden Vorteile wird auf die obigen Ausführungen zur erfindungsgemäßen Blindnietmutter verwiesen, um Wiederholungen zu vermeiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Anordnung umfasst diese weiterhin ein Befestigungsbauteil, das mittels der Blindnietmutter mit dem Trägerbauteil verbunden ist. Bei dem Befestigungsbauteil handelt es sich beispielsweise um einen Polschuh. Alternativ ist das Befestigungsbauteil ein Bauteil, das auf dem Trägerbauteil angeordnet werden soll.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Anordnung ist das Trägerbauteil und/oder das Befestigungsbauteil daher eines der folgenden: Aluminium mit einer Oxidschicht, Stahl mit einer Beschichtung, insbesondere mit einer kathodischen Tauchlackierung (KTL) oder einer galvanischen Beschichtung, oder karbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK). Sofern das Befestigungsbauteil eines der oben aufgelisteten ist, handelt es sich bei dem Befestigungsbauteil vorzugweise um ein Bauteil, das mit der dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs in Eingriff steht, so dass dort vorhandene axiale Vorsprünge die entsprechende Beschichtung durchstechen.
Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren einer erfindungsgemäßen Blindnietmutter weist die folgenden Schritte auf: Kaltumformen eines Materials für die Blindnietmutter, so dass die Blindnietmutter einen hülsenförmigen Schaft mit einem Innengewinde umfasst, der in ein Befestigungsloch des Trägerbauteils einsteckbar ist sowie einen Befestigungsflansch an einem ersten Ende und eine zu einer Stauchwulst faltbare Faltzone aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerbauteils abstützbar sind, oder Drehen des Materials für die Blindnietmutter, so dass die Blindnietmutter einen hülsenförmigen Schaft mit einem Innengewinde umfasst, der in ein Befestigungsloch des Trägerbauteils einsteckbar ist sowie einen Befestigungsflansch an einem ersten Ende und eine zu einer Stauchwulst faltbare Faltzone aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerbauteils abstützbar sind, danach Kaltumformen der Blindnietmutter, so dass der Befestigungsflansch an einer radial äußeren Seite eine Rändelung sowie axiale Vorsprünge auf der dem Schaft zugewandten und/oder axiale Vorsprünge auf der dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs aufweist, die unmittelbar benachbart zur radialen Außenseite angeordnet sind. Dadurch wird bei Verwendung eine Beschichtung eines Trägerbauteils und/oder eines Befestigungsbauteils mittels der axialen Vorsprünge durchstechbar und ein elektrischer Kontakt über die Blindnietmutter leichter herstellbar im Vergleich zum Stand der Technik. Mittels des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens ist daher die erfindungsgemäße Blindnietmutter herstellbar, so dass im Hinblick auf die sich ergebenden Vorteile auf die obigen Ausführungen verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Herstellungsverfahren umfasst dies vor dem Kaltumformen der Blindnietmutter den weiteren Schritt: Glühen der Blindnietmutter. Das Glühen findet somit nach dem ersten Kaltumformen oder Drehen und vor dem Kaltumformen der Blindnietmutter zur Herstellung der Rändelung und der axialen Vorsprünge am Befestigungsflansch statt. Durch die dem Glühen, insbesondere dem Rekristallisationsglühen, nachgelagerte Kaltumformung zur Herstellung der Rändelung und der axialen Vorsprünge sind besonders harte Vorsprünge zum Durchstechen der Beschichtung des Trägerbauteils und/oder des Befestigungsbauteils erzeugbar. Auch in diesem Zusammenhang wird auf die entsprechenden obigen Ausführungen verwiesen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wurden die Rändelung sowie die axialen Vorsprünge mittels Kaltumformung erzeugt, insbesondere ohne nachfolgende thermische Behandlung, so dass eine veränderte Gefüge-Struktur des Materials im Bereich der Rändelung sowie der axialen Vorsprünge im Vergleich zur übrigen Blindnietmutter, insbesondere in einem schaftnahen Bereich des Befestigungsflanschs, vorliegt. Bezüglich der sich ergebenden Vorteile wird ebenfalls auf die entsprechenden obigen Ausführungen verwiesen.
Es ist weiterhin bevorzugt, dass bei der Blindnietmutter nach dem Kaltumformen der Blindnietmutter eine über ein Schliffbild erkennbare kaltumformspezifische Gefüge-Struktur der Rändelung und/oder der axialen Vorsprünge nach oder ohne vorhergehende thermische Behandlung im Vergleich zu einer Gefüge-Struktur des Befestigungsflanschs vorliegt, insbesondere in einem schaftnahen Bereich. Auch hierzu wird auf die entsprechenden obigen Ausführungen verwiesen.
Schließlich ist es bevorzugt, dass bei dem Herstellungsverfahren das Material für die Blindnietmutter ausgewählt ist aus einem der folgenden: Stahl, Edelstahl, Aluminium oder Messing.
Die Vorteile dieser Materialauswahl wurden bereits bei der Diskussion der erfindungsgemäßen Blindnietmutter dargelegt, so dass hierauf verwiesen wird.
Figurenliste
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen dabei gleiche Bauteile und/oder Elemente. Es zeigen:

1 eine erste perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Blindnietmutter,
2 eine zweite perspektivische Ansicht der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Blindnietmutter aus 1,
3 eine dritte perspektivische Ansicht der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Blindnietmutter aus 1,
4 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens einer Blindnietmutter,
5 ein erstes Schliffbild einer Ausführungsform der Blindnietmutter aufgenommen in einem schaftnahen Bereich des Befestigungsflanschs,
6 ein zweites Schliffbild einer Ausführungsform der Blindnietmutter aufgenommen in einem Randbereich des Befestigungsflanschs und
7 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Befestigungsflanschs zur Darstellung der möglichen Messpunkte für eine erste Vickers-Härte und eine zweite Vickers-Härte.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nachfolgend und unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Blindnietmutter 1 erläutert. Die Blindnietmutter 1 umfasst einen hülsenförmigen Schaft 10 mit einem Innengewinde 16 und einem Befestigungsflansch 20. Bei Verwendung der Blindnietmutter 1 ist der Schaft 10 in ein Befestigungsloch eines Trägerbauteils einsteckbar. Die Blindnietmutter 1 wird daher für eine Schraubverbindung zwischen dem Trägerbauteil und einem Befestigungsbauteil verwendet. Das Trägerbauteil ist eines der folgenden: Aluminium mit einer Oxidschicht, Stahl mit einer Beschichtung, insbesondere mit einer kathodischen Tauchlackierung (KTL) oder einer galvanischen Beschichtung, oder karbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK). Bei dem Befestigungsbauteil handelt es sich beispielsweise um ein Bauteil, das auf dem Trägerbauteil angeordnet werden soll, oder einen Polschuh, der an der Blindnietmutter angeordnet werden soll.
Die Blindnietmutter 1 ist aus einem der folgenden Materialien hergestellt: Stahl, Edelstahl, Aluminium oder Messing. Diese Materialen sind besonders gut verarbeitbar und weisen ebenfalls eine gute elektrische Leitfähigkeit auf, um später bei der Verwendung einen elektrischen Kontakt mittels der Blindnietmutter 1 herstellen zu können.
Der hülsenförmige Schaft 10 weist den Befestigungsflansch 20 an einem ersten Ende und eine zu einer Stauchwulst faltbare Faltzone 12 auf. Der Befestigungsflansch 20 und die nach dem Befestigen der Blindnietmutter 1 gebildete Stauchwulst stützen sich später auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerbauteils ab. In der dargestellten Ausführungsform weist der hülsenförmige Schaft 10 benachbart zum Befestigungsflansch 20 eine Rändelung 14 auf.
Weiterhin umfasst der Befestigungsflansch 20 an einer radial äußeren Seite eine Rändelung 22 sowie axiale Vorsprünge 24 auf der dem Schaft 10 zugewandten Seite und axiale Vorsprünge 26 auf der dem Schaft 10 abgewandten Seite des Befestigungsflanschs 20. Die axialen Vorsprünge 24, 26 sind unmittelbar benachbart zur radialen Außenseite des Befestigungsflanschs 20 angeordnet sind. Insbesondere mittels der axialen Vorsprünge 24, 26 ist bei Verwendung der Blindnietmutter 1 eine Beschichtung des Trägerbauteils und/oder des Befestigungsbauteils durchstechbar und ein elektrischer Kontakt mittels der Blindnietmutter 1 herstellbar.
Die axialen Vorsprünge 24, 26 der Blindnietmutter 1 sind größer als 20 µm, vorzugsweise größer als 30 µm und besonders bevorzugt größer als 40 µm bezogen auf eine jeweilige Oberfläche des Befestigungsflanschs 20, insbesondere in einem schaftnahen Bereich. Vorzugsweise bezeichnet der Begriff schaftnaher Bereich des Befestigungsflanschs 20 einen Bereich der radialen oder lateralen Erstreckung des Befestigungsflanschs 20, der kleiner ist als ½ der gesamten radialen oder lateralen Erstreckung des Befestigungsflanschs 20, vorzugsweise kleiner als 1/3 und besonders bevorzugt kleiner als ¼ gemessen vom Rand einer Durchgangsöffnung 32 der Blindnietmutter 1. Mit den axialen Vorsprüngen 24, 26 in dieser Größenordnung lässt sich eine Beschichtungen beispielsweise des Trägerbauteils besonders verlässlich durchstechen, so dass ein elektrischer Kontakt besonders wirksam herstellbar ist.
Der Befestigungsflansch 20 der Blindnietmutter 1 weist eine Dicke von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 0,75 mm und besonders bevorzugt von 1,0 mm auf. Aufgrund dieser Dicke des Befestigungsflanschs 20 ist es bei der Herstellung der Blindnietmutter 1 besonders prozesssicher realisierbar, dass mittels eines Rändel-Werkzeugs nicht nur die Rändelung 22 am Befestigungsflansch 20 sondern gleichzeitig auch die axialen Vorsprünge 24, 26 im Befestigungsflansch 20 erzeugbar sind. Dies wird später zusammen mit dem Herstellungsverfahren erläutert.
Insbesondere wenn das Befestigungsbauteil ein Bauteil ist, das auf dem Trägerbauteil angeordnet werden soll, weist das Befestigungsteil beispielsweise auf: Aluminium mit einer Oxidschicht, Stahl mit einer Beschichtung, insbesondere mit einer kathodischen Tauchlackierung (KTL) oder einer galvanischen Beschichtung, oder karbonfaserverstärkten Kunststoff (CFK). In diesem Fall handelt es sich bei dem Befestigungsbauteil somit um ein Bauteil, das bei Verwendung der Blindnietmutter 1 mit einer dem Schaft 10 abgewandten Seite des Befestigungsflanschs 20 in Eingriff steht, so dass dort vorhandene axiale Vorsprünge 26 die entsprechende Beschichtung durchstechen.
Bei Verwendung wird die Blindnietmutter 1 in das Befestigungsloch im Trägerbauteil eingesetzt. Eine Befestigung im Trägerbauteil erfolgt, indem eine Schraube mit einem zum Innengewinde 16 der Blindnietmutter 1 passenden Außengewinde in die Blindnietmutter 1 geschraubt wird. Hierbei wird die Faltzone 12 gefaltet und die Stauchwulst wird auf der dem Befestigungsflansch 20 gegenüberliegenden Seite des Trägerbauteils ausgebildet. Auf diese Weise wird die Blindnietmutter 1 nun sicher im Trägerbauteil gehalten. Wenn die Blindnietmutter 1 die axialen Vorsprünge 24 auf der dem Schaft zugewandten Seite des Befestigungsflanschs 20 aufweist, dann haben diese eine Beschichtung des Trägerbauteils durchstochen, so dass ein elektrischer Kontakt mittels der Blindnietmutter 1 zu einem Befestigungsbauteil, wie beispielsweise einem Polschuh, herstellbar ist.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Blindnietmutter 1 ist somit, dass die axialen Vorsprünge unmittelbar benachbart zur Rändelung 22 am Befestigungsflansch 20 auf mindestens einer der beiden Seiten des Befestigungsflanschs 20 vorgesehen sind. Damit ist der elektrische Kontakt unabhängig von der Ausgestaltung des Befestigungslochs im Trägerbauteil herstellbar. Weiterhin kann aufgrund der axialen Vorsprünge 24 auf der dem Schaft zugewandten Seite des Befestigungsflanschs 20 die Beschichtung des Trägerbauteils beabstandet von dem Befestigungsloch im Trägerbauteil verlässlich durchstochen werden und ein elektrischer Kontakt mittels der Blindnietmutter 1 hergestellt werden.
Ebenso kann eine Beschichtung eines später auf dem Trägerbauteil angeordneten Bauteils, das mit einer dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs 20 in Anlage kommt, mittels der dort unmittelbar benachbart zur Rändelung vorhandenen axialen Vorsprünge 26 verlässlich durchstochen und hier ein elektrischer Kontakt mittels der Blindnietmutter 1 hergestellt werden. Zusätzlich, und wie in dem Ausführungsformen gezeigt, können die axialen Vorsprünge 24, 26 auf beiden Seiten des Befestigungsflanschs 20 vorhanden sein. In diesem Fall muss bei einer Verwendung nicht darauf geachtet werden, zu welchem Bauteil ein elektrischer Kontakt hergestellt werden soll und die Herstellung ist vereinfacht.
Zur besseren Nachvollziehbarkeit der Besonderheiten der Blindnietmutter 1 wird nachfolgend zusätzlich auf das Flussdiagram gemäß 4 Bezug genommen. In einem ersten Schritt wird das Material für die Blindnietmutter 1 zunächst entweder mittels Kaltumformung (Schritt A1) oder mittels Drehen (Schritt A2) bearbeitet. Nach diesem Schritt weist die Blindnietmutter 1 den hülsenförmigen Schaft 10 mit Innengewinde 16 auf. Ebenso umfasst der Schaft 10 bereits den Befestigungsflansch 20 an einem ersten Ende und die zu einer Stauchwulst faltbare Faltzone 12. Weiterhin wurde in diesem Schritt die Rändelung 22 am Schaft 10 bereitgestellt.
Das Kaltumformen ist das plastische Umformen von Metallen unterhalb der Rekristallisationstemperatur. Dabei wird das Gefüge von Metallen in der Umformungsrichtung gestreckt, so dass die Festigkeit ansteigt. Durch die dabei auftretende Kaltverfestigung steigt die Werkstofffestigkeit kontinuierlich an. Die Verformbarkeit nimmt jedoch ab. Kaltverfestigung bezeichnet also, dass sich durch die plastische Verformung die Versetzungsdichte erhöht, d.h. die Gesamtlänge aller Versetzungslinien pro Volumeneinheit. Dadurch steigt die Wahrscheinlichkeit, dass sich Versetzungen bei ihrer Bewegung gegenseitig behindern. Entsprechend ist zur Weiterverformung eine größere Spannung notwendig, was sich in einer Zunahme von Dehngrenze und Festigkeit bemerkbar macht. Im Ergebnis bedeutet dies, dass das Kaltumformen eine Veränderung der Gefüge-Struktur des Materials bewirkt, die in einem Schliffbild erkennbar ist.
Wenn die Festigkeitssteigerung unerwünscht ist, muss sie durch eine anschließende Wärmebehandlung wieder abgebaut werden. Eine solche Wärmebehandlung erfolgt nach den Schritten A1 bzw. A2 im nachgelagerten Schritt C mittels Glühen, insbesondere mittels Rekristallisationsglühen. Unter Rekristallisationsglühen wird ein Glühen ohne Phasenänderung bei einer Temperatur im Rekristallisationsbereich nach einer Kaltumformung verstanden. Das Rekristallisationsglühen wird hauptsächlich nach und gegebenenfalls zwischen den einzelnen Umformungsstufen beim Kaltwalzen bzw. -ziehen von Blechen und Drähten angewandt. Mittels des Rekristallisationsglühens wird der ursprüngliche Gefüge-Zustand wiederhergestellt. Auf diese Weise soll verhindert werden, dass das Material der Blindnietmutter 1 zu spröde ist und bei der Befestigung in einem Trägerbauteil Risse bekommt, so dass die Blindnietmutter 1 nicht mehr die Anforderungen an Auszugskraft o.ä. erfüllen würde.
Erst im Anschluss an das Glühen in Schritt C erfolgt in einem getrennten und nachgelagerten Schritt B ein weiteres Kaltumformen der Blindnietmutter 1. Hierbei wird der Befestigungsflansch 20 so bearbeitet, dass er an einer radial äußeren Seite eine Rändelung 22 sowie axiale Vorsprünge 24 auf der dem Schaft 10 zugewandten Seite und axiale Vorsprünge 26 auf der dem Schaft 10 abgewandten Seite des Befestigungsflanschs 20 aufweist, die unmittelbar benachbart zur radialen Außenseite angeordnet sind.
Im Unterschied zur herkömmlichen Herstellung findet bei der erfindungsgemäßen Blindnietmutter 1 das Kaltumformen zum Einbringen der Rändelung 22 und der axialen Vorsprünge 24, 26 somit nach einer Wärmebehandlung, wie dem Glühen, insbesondere einem Rekristallisationsglühen, statt. Eine weitere thermische Behandlung danach ist nicht vorgesehen.
Auf diese Weise weisen die axialen Vorsprünge 24, 26 eine gesteigerte Festigkeit auf. Durch diesen separaten Schritt des Kaltumformens sowie das Vorsehen der Rändelung 22 und der axialen Vorsprünge 24, 26 ist bei Verwendung der Blindnietmutter 1 die Beschichtung des Trägerbauteils und/oder des Befestigungsbauteils mittels der axialen Vorsprünge 24, 26 besonders verlässlich durchstechbar und ein elektrischer Kontakt über die Blindnietmutter 1 herstellbar. Die Rändelung 22 sowie die axialen Vorsprünge 24, 26 werden in einem einzigen Schritt, insbesondere mit einem Rändel-Werkzeug, gleichzeitig hergestellt. Beispielsweise werden die axialen Vorsprünge 24, 26 beim Ausbilden der Rändelung 22 aufgrund des verwendeten Rändel-Werkzeugs gebildet.
Aufgrund der Ausbildung der Rändelung 22 sowie der axialen Vorsprünge 24, 26 mittels Kaltumformung ohne nachfolgende thermische Behandlung liegt eine veränderte Gefüge-Struktur des Materials im Bereich der Rändelung 22 sowie der axialen Vorsprünge 24, 26 im Vergleich zur übrigen Blindnietmutter 1, insbesondere in einem schaftnahen Bereich des Befestigungsflanschs 20, vor. Diese veränderte Gefüge-Struktur ist in einem Schliffbild daher erkennbar. Somit lässt sich die Art der Herstellung anhand eines Schliffbilds nachvollziehen. Aufgrund der durch das Kaltumformen nach dem Glühen geänderten Gefüge-Struktur liegt dort also eine über das Schliffbild erkennbare kaltumformspezifische Gefüge-Struktur nach oder ohne vorhergehende thermische Behandlung im Vergleich zu einer Gefüge-Struktur des Befestigungsflanschs 20, insbesondere in einem schaftnahen Bereich, vor. Wie oben bereits dargelegt bezeichnet der Begriff schaftnaher Bereich des Befestigungsflanschs 20 einen Bereich der radialen oder lateralen Erstreckung des Befestigungsflanschs 20, der kleiner ist als ½ der gesamten radialen oder lateralen Erstreckung des Befestigungsflanschs 20, vorzugsweise kleiner als 1/3 und besonders bevorzugt kleiner als ¼ gemessen vom Rand der Durchgangsöffnung 32.
Zur besseren Nachvollziehbarkeit der obigen Ausführungen wird auf die 5 und 6 verwiesen. 5 zeigt ein erstes Schliffbild einer Ausführungsform der Blindnietmutter, das im schaftnahen Bereich des Befestigungsflanschs aufgenommen wurde. 6 zeigt ein zweites Schliffbild einer Ausführungsform der Blindnietmutter, das in einem Randbereich des Befestigungsflanschs aufgenommen wurde. Beide Schliffbilder wurden anhand einer Blindnietmutter aus Stahl erstellt, wobei das Material an den Messpunkten bis auf 1 µm poliert wurde.
Bezugnehmend auf die nachfolgend diskutierte 7 wurde das erste Schliffbild gemäß 5 bei Messpunkt 5 aus 7 aufgenommen. Das zweite Schliffbild gemäß 6 wurde bei Messpunkt 2 aus 7 aufgenommen. Daher ist in der oberen rechten Ecke der Aufnahme aus 6 der Verlauf der Rändelung erkennbar. Wie sich aus dem Vergleich der Schliffbilder gemäß den 5 und 6 ergibt, ist die Gefügestruktur im Randbereich gemäß 6 im Vergleich zu der Gefügestruktur im schaftnahen Bereich gemäß 5 verdichtet.
Der Bereich der Blindnietmutter in 6, der unmittelbar benachbart zur Rändelung vorhanden ist, ist hierbei besonders stark verdichtet. Dabei ist anhand von 6 ebenfalls gut erkennbar, dass die Verdichtungswirkung abnimmt, je weiter man sich vom Randbereich entfernt, d.h. sich in Richtung der unteren linken Ecke der Aufnahme gemäß 6 bewegt.
Zum Nachweis der Kaltumformung ohne nachfolgende thermische Behandlung kann alternativ die Vickers-Härteprüfung nach DIN EN ISO 6507 vorgenommen werden, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin vollständig aufgenommen wird, insbesondere im Hinblick auf die Prüfung gemäß HV 0,3. Zur besseren Nachvollziehbarkeit wird in diesem Zusammenhang, insbesondere bezüglich der möglichen Messpunkte und -bereiche für eine erste Vickers-Härte H1 und eine zweite Vickers-Härte H2, auf 7 verwiesen.
Zum Nachweis der Unterschiede wird die erste Vickers-Härte H1 unmittelbar benachbart zur Rändelung 22 auf einer dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs 20 gemessen. Unmittelbar benachbart zur Rändelung 22 bedeutet, dass ein erster Messpunkt 30 für die erste Vickers-Härte H1 auf einer die Täler der Rändelung 22 verbindenden Linie 28 angeordnet oder radial oder lateral weiter nach außen versetzt in Richtung der Spitzen der Rändelung 22 angeordnet ist. Bezugnehmend auf 7 zeigen die Punkte 1 bis 3 entsprechende erste Messpunkte 30. Wie ebenfalls in 7 erkennbar, handelt es sich bei der die Täler der Rändelung 22 verbindenden Linie 28 um eine Linie, die die tiefsten Täler der Rändelung 22 miteinander verbindet. Daher und insbesondere wenn die Rändelung 22 eine Folge von tiefen und weniger tiefen Tälern aufweist, beispielsweise alternierende tiefe und weniger tiefe Täler, wird die die Täler verbindende Linie 28 so gebildet, dass die benachbarten tiefen Täler miteinander verbunden sind. Anders formuliert bedeutet dies, dass die weniger tiefen Täler bei der Ausbildung der Linie ausgelassen werden.
Die zweite Vickers-Härte H2 wird in einem Bereich benachbart zu einer Durchgangsöffnung 32 der Blindnietmutter 1 auf der dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs 20 gemessen. Hier bedeutet benachbart zur Durchgangsöffnung 32, dass ein zweiter Messpunkt 34 für die zweite Vickers-Härte H2 in einem Bereich der radialen oder lateralen Erstreckung des Befestigungsflanschs 20 angeordnet wird, der kleiner ist als ½ der gesamten radialen oder lateralen Erstreckung des Befestigungsflanschs 20, vorzugsweise kleiner als 1/3 und besonders bevorzugt kleiner als ¼. Bezugnehmend auf 7 zeigen die Punkte 4 bis 6 entsprechende zweite Messpunkte. In 6 verläuft die gestrichelte Linie bei der Hälfte der gesamten radialen Erstreckung des Befestigungsflanschs 20.
Die Prüfung erfolgt mittels der Vickers-Härteprüfung und den Prüfbedingungen gemäß HV 0,3, wobei die so ermittelte erste Vickers-Härte H1 mindestens das 1,2-fache der zweiten Vickers-Härte H2 beträgt, bevorzugt mindestens das 1,4-fache und insbesondere bevorzugt mindestens das 1,55-fache.
Die gemäß HV 0,3 ermittelte erste Vickers-Härte H1 und zweite Vickers-Härte H2 sowie das daraus resultierende Verhältnis hängen vom Material ab, das für die Blindnietmutter 1 verwendet wurde. Bei Verwendung von Aluminium ergeben sich folgende zwei Beispiele. Im ersten Beispiel beträgt ein Mittelwert aus mehreren Messungen für die erste Vickers-Härte ungefähr 93,5 und ein Mittelwert aus mehreren Messungen für die zweite Vickers-Härte beträgt ungefähr 77,7. Hieraus folgt, dass die erste Vickers-Härte das 1,2-fache der zweiten Vickers-Härte beträgt. Im zweiten Beispiel beträgt ein Mittelwert aus mehreren Messungen für die erste Vickers-Härte ungefähr 76 und ein Mittelwert aus mehreren Messungen für die zweite Vickers-Härte beträgt ungefähr 58. Die erste Vickers-Härte beträgt daher das 1,3-fache der zweiten Vickers-Härte. Anhand der Werte für die erste Vickers-Härte H1 und die zweite Vickers-Härte H2 ist erkennbar, dass sowohl die erste Vickers-Härte H1 als auch die zweite Vickers-Härte H2 unter 100 aber über 50 liegen.
Für Stahl und Edelstahl als Material für die Blindnietmutter ergeben sich die folgenden vier Beispiele. Im ersten Beispiel beträgt ein Mittelwert aus mehreren Messungen für die erste Vickers-Härte ungefähr 168 und ein Mittelwert aus mehreren Messungen für die zweite Vickers-Härte beträgt ungefähr 115. Daraus folgt, dass die erste Vickers-Härte das 1,46-fache der zweiten Vickers-Härte beträgt. Gemäß dem zweiten Beispiel beträgt ein Mittelwert aus mehreren Messungen für die erste Vickers-Härte 188 und ein Mittelwert aus mehreren Messungen für die zweite Vickers-Härte beträgt 131. Somit ergibt sich, dass die erste Vickers-Härte das 1,44-fache der zweiten Vickers-Härte beträgt. Im dritten Beispiel beträgt ein Mittelwert aus mehreren Messungen für die erste Vickers-Härte 187 und ein Mittelwert aus mehreren Messungen für die zweite Vickers-Härte beträgt 115. Im Ergebnis beträgt die erste Vickers-Härte daher das 1,63-fache der zweiten Vickers-Härte. Schließlich und gemäß einem vierten Beispiel beträgt ein Mittelwert aus mehreren Messungen für die erste Vickers-Härte 309 und ein Mittelwert aus mehreren Messungen für die zweite Vickers-Härte beträgt 191. Somit ergibt sich, dass die erste Vickers-Härte H1 das 1,62-fache der zweiten Vickers-Härte H2 beträgt. Insbesondere für Stahl und Edelstahl als Material für die Blindnietmutter folgt aus den Werten weiterhin, dass die erste Vickers-Härte H1 mindestens 150 beträgt, wobei die zweite Vickers-Härte H2 nicht unter 100 liegt.
Bezugszeichenliste

1: Blindnietmutter
10: Schaft
12: Faltzone
14: Rändelung am Schaft
16: Innengewinde
20: Befestigungsflansch
22: Rändelung am Befestigungsflansch
24: axialer Vorsprung auf der dem Schaft zugewandten Seite
26: axialer Vorsprung auf der dem Schaft abgewandten Seite
28: Linie
30: Messpunkt für die erste Vickers-Härte H1
32: Durchgangsöffnung
34: Messpunkt für die zweite Vickers-Härte H2

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

EP 1279839 A2 [0002]
EP 1710454 A1 [0002, 0003]
DE 102011076069 A1 [0004]
EP 0691480 A1 [0005]
DE 69711285 T2 [0006]
EP 2549592 B1 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 6507 [0025, 0064]

Claims

Blindnietmutter (1) für eine Schraubverbindung zwischen einem Trägerbauteil und einem Befestigungsbauteil, umfassend: a. einen hülsenförmigen Schaft (10) mit einem Innengewinde (16), der in ein Befestigungsloch des Trägerbauteils einsteckbar ist, einen Befestigungsflansch (20) an einem ersten Ende und eine zu einer Stauchwulst faltbare Faltzone (12) aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerbauteils abstützbar sind, wobei b. der Befestigungsflansch (20) an einer radial äußeren Seite eine Rändelung (22) sowie axiale Vorsprünge (24) auf der dem Schaft zugewandten und/oder axiale Vorsprünge (26) auf der dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs (20) aufweist, die unmittelbar benachbart zur radialen Außenseite angeordnet sind.
Blindnietmutter (1) gemäß Patentanspruch 1, bei der die Rändelung (22) sowie die axialen Vorsprünge (24, 26) mittels Kaltumformung erzeugt wurden, insbesondere ohne nachfolgende thermische Behandlung, so dass eine veränderte Gefüge-Struktur des Materials im Bereich der Rändelung (22) sowie der axialen Vorsprünge (24, 26) im Vergleich zur übrigen Blindnietmutter (1), insbesondere in einem schaftnahen Bereich des Befestigungsflanschs (20), vorliegt.
Blindnietmutter gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei der für eine erste Vickers-Härte H1 und eine zweite Vickers-Härte H2 gilt: $H 1 \geq fH 2,$
wobei die erste und die zweite Vickers-Härte mittels HV 0,3 gemessen werden, die erste Vickers-Härte H1 auf einer dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs (20) unmittelbar benachbart zur Rändelung (22) bestimmt wird, die zweite Vickers-Härte H2 auf einer dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs (20) benachbart zu einer Durchgangsöffnung (32) bestimmt wird, insbesondere in einem schaftnahen Bereich, und der Faktor f mindestens 1,2, vorzugsweise mindestens 1,4 und besonders bevorzugt mindestens 1,55 beträgt.
Blindnietmutter gemäß Patentanspruch 3, wobei ein erster Messpunkt zur Ermittlung der ersten Vickers-Härte H1 auf einer die Täler der Rändelung (22) verbindenden Linie (28) angeordnet oder radial oder lateral weiter nach außen versetzt in Richtung der Spitzen der Rändelung (22) angeordnet ist und ein zweiter Messpunkt zur Ermittlung der zweiten Vickers-Härte H2 in einem Bereich der radialen oder lateralen Erstreckung des Befestigungsflanschs (20) angeordnet ist, der kleiner ist als ½ der gesamten radialen oder lateralen Erstreckung des Befestigungsflanschs (20), vorzugsweise kleiner als 1/3 und besonders bevorzugt kleiner als ¼ gemessen vom Rand der Durchgangsöffnung (32).
Blindnietmutter (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei der eine über ein Schliffbild erkennbare kaltumformspezifische Gefüge-Struktur der Rändelung (22) und/oder der axialen Vorsprünge (24, 26) nach oder ohne vorhergehende thermische Behandlung im Vergleich zu einer Gefüge-Struktur des Befestigungsflanschs (20) vorliegt, insbesondere in einem schaftnahen Bereich.
Blindnietmutter (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, deren axiale Vorsprünge (24, 26) größer sind als 20 µm, vorzugsweise größer als 30 µm und besonders bevorzugt größer als 40 µm bezogen auf eine jeweilige Oberfläche des Befestigungsflanschs (20), insbesondere in einem schaftnahen Bereich.
Blindnietmutter (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, die aus einem der folgenden Materialien hergestellt ist: Stahl, Edelstahl, Aluminium oder Messing.
Blindnietmutter (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei der der Befestigungsflansch (20) eine Dicke von mindestens 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 0,75 mm und besonders bevorzugt von 1,0 mm aufweist.
Anordnung bestehend aus einem Trägerbauteil sowie einer darin angeordneten Blindnietmutter (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche.
Anordnung gemäß Patentanspruch 9, weiterhin umfassend ein Befestigungsbauteil, das mittels der Blindnietmutter (1) mit dem Trägerbauteil verbunden ist.
Anordnung gemäß Patentanspruch 9 oder 10, bei der das Trägerbauteil und/oder das Befestigungsbauteil eines der folgenden ist: Aluminium mit einer Oxidschicht, Stahl mit einer Beschichtung, insbesondere mit einer kathodischen Tauchlackierung (KTL) oder einer galvanischen Beschichtung, oder karbonfaserverstärkter Kunststoff (CFK).
Herstellungsverfahren einer Blindnietmutter (1) gemäß einem der Patentansprüche 1-8, das die folgenden Schritte aufweist: a1. Kaltumformen (A1) eines Materials für die Blindnietmutter (1), so dass die Blindnietmutter (1) einen hülsenförmigen Schaft (10) mit einem Innengewinde (16) umfasst, der in ein Befestigungsloch des Trägerbauteils einsteckbar ist sowie einen Befestigungsflansch (20) an einem ersten Ende und eine zu einer Stauchwulst faltbare Faltzone (12) aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerbauteils abstützbar sind, oder a2. Drehen (A2) des Materials für die Blindnietmutter (1), so dass die Blindnietmutter (1) einen hülsenförmigen Schaft (10) mit einem Innengewinde (16) umfasst, der in ein Befestigungsloch des Trägerbauteils einsteckbar ist sowie einen Befestigungsflansch (20) an einem ersten Ende und eine zu einer Stauchwulst faltbare Faltzone (12) aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten des Trägerbauteils abstützbar sind, danach b. Kaltumformen (B) der Blindnietmutter (1), so dass der Befestigungsflansch (20) an einer radial äußeren Seite eine Rändelung (22) sowie axiale Vorsprünge (24) auf der dem Schaft zugewandten und/oder axiale Vorsprünge (26) auf der dem Schaft abgewandten Seite des Befestigungsflanschs (20) aufweist, die unmittelbar benachbart zur radialen Außenseite angeordnet sind.
Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 12, das vor dem Kaltumformen der Blindnietmutter (1) in Schritt B den weiteren Schritt aufweist: c. Glühen (C) der Blindnietmutter (1).
Herstellungsverfahren gemäß Patentanspruch 12 oder 13, bei dem die Rändelung (22) sowie die axialen Vorsprünge (24, 26) mittels Kaltumformung erzeugt wurden, insbesondere ohne nachfolgende thermische Behandlung, so dass eine veränderte Gefüge-Struktur des Materials im Bereich der Rändelung (22) sowie der axialen Vorsprünge (24, 26) im Vergleich zur übrigen Blindnietmutter (1), insbesondere in einem schaftnahen Bereich des Befestigungsflanschs (20), vorliegt.
Herstellungsverfahren gemäß einem der Patentansprüche 12-14, bei dem bei der Blindnietmutter (1) nach dem Kaltumformen der Blindnietmutter (1) eine über ein Schliffbild erkennbare kaltumformspezifische Gefüge-Struktur im Bereich der Rändelung (22) sowie der axialen Vorsprünge (24, 26) nach oder ohne vorhergehende thermische Behandlung im Vergleich zu einer Gefüge-Struktur des Befestigungsflanschs (20) vorliegt, insbesondere in einem schaftnahen Bereich.
Herstellungsverfahren gemäß einem der Patentansprüche 12-15, bei dem das Material für die Blindnietmutter (1) ausgewählt ist aus einem der folgenden: Stahl, Edelstahl, Aluminium oder Messing.