DE19943727C1

DE19943727C1 - Spreizniet

Info

Publication number: DE19943727C1
Application number: DE1999143727
Authority: DE
Inventors: Roland Blaesche
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2000-07-20
Anticipated expiration: 2019-09-04

Abstract

Spreizniet zum Verbinden von Arbeitsstücken mit ausgefluchteten Durchlässen, der aus einer rohrförmig ausgebildeten Niethülse 1 mit einem erweiteren Kopf als Auflagefläche an einem Arbeitsstück und einem Nietbolzen 7 mit erweitertem Kopf als Auflagefläche am Arbeitsstück besteht, wobei die Niethülse 1 an der Innenfläche 3 des Hülsenschaftes 4 radial wenigstens eine Ausformung 5 innen liegend zur Aufnahme von wenigstens einem Zapfen 6 vom Nietbolzen 7 aufweist und der Außendurchmesser des Nietbolzenschaftes 8 sich vom Nietbolzenkopf 9 beginnend verringert und radial nach außen wenigstens einen hervorstehenden Zapfen 6 aufweist, wobei der äußere Durchmesser des Nietbolzenschaftes 8 einschließlich Zapfen 6 maximal dem äußeren Durchmesser des Nietbolzenschaftes 8 am Nietbolzenkopf 9 entspricht und der Nietbolzenschaft 8 wenigstens einen Längsschlitz 10 und der Nietbolzen 7 eine zentrische Bohrung 18 aufweist, die einen von außen zugängigen verformbaren Innenkern 11 enthält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Spreizniet zum Verbinden von Arbeitsstücken mit ausgefluchteten Durchlässen, bestehend aus einer rohrförmig ausgebildeten Niethülse mit einem erweiterten Kopf und einem Nietbolzen mit erweitertem Kopf als Auflagefläche auf Arbeitsstücke, wobei die Arbeitsstücke unlösbar, form- und teilweise auch kraftschlüssig verbunden werden und eine Verformung der Nietköpfe vollständig oder mindestens weitgehend ausgeschlossen ist.

Niete zum Verbinden mehrerer Arbeitsstücke sind in unterschiedlichster Bauart bekannt.

So sind vollschäftige Niete aus einem Stück bekannt. Beim zusammenfügen von Arbeitsstücke wird der Vollniet an dem dem Kopf entgegengesetzten Ende meistens so verformt, dass sich ein Schließkopf bildet.

Nachteilig ist, dass der Vollniet meistens aus einem leicht verformbaren Material, wie weicher Stahl, Leichtmetall, Kupfer, Messing o. ä. besteht. Wenn aber eine hohe Zug- und Scherspannung zu gewährleisten ist, dann müssen festere Materialien verarbeitet werden, die sich nur schwer bearbeiten lassen.

Außerdem sind den Gestaltungsmöglichkeiten der Nietköpfe Grenzen gesetzt, da diese in dem Prozess des Vernietens mit einbezogen sind.

Bekannt sind aber auch mehrteilige Niete, die aus einer Niethülse und einem Nietbolzen bestehen.

Erfolgt ein Verbinden beider, so kann z. B. der Bolzen verformt werden.

So wurde in der DE-OS 19 32 039 beschrieben, dass das Ende des Nietbolzens in dem Hohlraum an der Innenfläche des Nietkopfes der Niethülse nach außen umgebördelt wird.

Bekannt sind aber auch Verbindungselemente, die aus zwei Teilen bestehen und eine Art lose Vernietung bewirken, wie in der US 5,143,500 beschrieben. Eine Bewegung der verbundenen Teile ist möglich und dabei auch erwünscht. Hierbei besitzt die äußere Hülse im Inneren hervorstehende Nocken als Auflagefläche. Die innere Hülse besitzt nach außen gerichtete Nocken, die auf federnden Segmenten angeordnet sind. Beim ineinander Schieben beider federn die inneren Nocken auf den Segmenten zuerst zurück um danach, wenn der Druck nachläßt, wieder in die Ausgangsstellung zu gelangen und dabei fest hinter den äußeren Nocken sich verzahnt. Hierdurch erfolgt eine feste Fixierung der beiden Teile. Da diese Fixierung beweglich gelagert ist, ist sie nicht geeignet, mehrere Arbeitsteile unlösbar, form- und teilweise auch kraftschlüssig zu verbinden und den erforderliche Halt zu geben, damit eine Verschiebung der Teile nicht mehr möglich ist.

Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Spreizniet zu schaffen, der in einfacher Art und Weise eine unlösbare, form- und teilweise auch kraftschlüssige Verbindung zwischen mehreren Arbeitsteilen schafft und dabei eine Verformung der Nietköpfe vollständig oder zumindest weitgehend ausgeschlossen ist.

Diese Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch einen Spreizniet gelöst gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches und deren weiteren Ausgestaltung gemäß den weiteren Ansprüchen mit seinen kennzeichnenden Merkmalen.

Zur Erreichnung der vorhergehenden und anderer Ziele und in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung wurde ein Spreizniet zum Verbinden von Arbeitsstücken mit ausgefluchteten Durchlässe geschaffen, der aus einer rohrförmig ausgebildeten Niethülse und einem Nietbolzen besteht.

Die Niethülse besitzt an einem Ende einen erweiterten Niethülsenkopf, der als Auflagefläche an einem Arbeitsstück dient.

Vorteilhaft ist es, wenn die Niethülse am äußeren Flächenumfang glatt und zylindrisch gestaltet ist.

Es hat sich aber gezeigt, dass auch andere Oberflächen strukturen, wie rau oder profiliert möglich sind.

Erfindungsgemäß ist die Niethülse nicht auf eine zylindrische Form begrenzt, sie kann auch oval oder andersartig gestaltet sein.

Die Innenfläche der Niethülse ist bevorzugterweise zylindrisch gestaltet und weist nahe des Hülsennietkopfes wenigstens eine Ausformung auf.

Bevorzugterweise ist diese Ausformung im Inneren der Niethülse umlaufend und nahe am Niethülsenkopf. Dieses soll jedoch keine Eingrenzung der Erfindung bedeuten, denn auch Teilausformungen oder mehrfach angeordnete Ausformungen sind möglich.

Es hat sich gezeigt, daß die Tiefe der Ausformungen nicht größer als die halbe Wanddicke der Niethülse sein soll, da sonst eine ausreichende Festigkeit nicht mehr gegeben ist. Bevorzugt wird eine Ausformung, die in der Tiefe und Höhe annähernd gleich ist. Es hat sich gezeigt, daß dieses Verhältnis auch anders sein kann und soll die Erfindung nicht eingrenzen.

Vorteilhaft ist jedoch, wenn die Höhe gleich oder größer ist als die Tiefe.

Erfindungsgemäß können die Ausformungen im Inneren der Niethülse auch mehrfach übereinander angeordnet sein.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Ausformung an der dem Niethülsenkopf entgegengesetzten Fläche eine Neigung auf.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Neigungswinkel der Fläche einen Anstieg von 5 bis 10° aufweist.

Der innen liegende Niethülsenkopfboden ist bevorzugt geradflächig, kann aber auch vorteilhafterweise eine Neigung aufweisen. Die Neigung ist so gestaltet, dass sie nach außen abfällt. Vorteilhaft ist es auch hier, wenn der Neigungswinkel 5 bis 10° beträgt.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Außenfläche des Niethülsenkopfes eine beliebige Form aufweisen kann und somit den individuellen Wünschen angepasst sein kann, da während des Nietprozesses keine Verformung oder höchstens eine so geringfügige Verformung der Außenfläche des Niethülsenkopfes stattfindet, die nicht wahrnehmbar ist und somit zu vernachlässigen ist.

Es hat sich deshalb als vorteilhaft erwiesen, wenn im Zentrum des Niethülsenkopfes eine Fläche vorhanden ist, die als Auflagefläche beim Nietprozess dient.

Der Nietbolzen weist an dem einem Ende einen Nietbolzen kopf auf, der als Auflagefläche an das Arbeitsstück dient. Der Nietbolzenschaft mit seinen Segmenten hat bevorzugterweise am Nietbolzenkopf und an den Zapfen, die auf den Segmenten angeordnet sind, den gleichen Außendurchmesser wie der Innendurchmesser der Niethülse. Er kann aber auch kleiner sein.

Der Nietbolzenschaft verjüngt sich vom Nietbolzenkopf in Richtung Zapfen zum entgegengesetzten Ende. Die Zapfen sind bevorzugt am entgegengesetzten Ende des Nietbolzenschaftes angeordnet und nach außen hin gerichtet. Vorteilhaft ist es, wenn die Maße der Zapfen annähernd gleich den Maßen der Ausformungen in der Niethülse sind. Tiefe und Breite sollten annähernd gleich sein, müssen es jedoch nicht.

Eine Anordnung der Zapfen in mehreren übereinander angeordneten Reihen am Nietbolzenschaft ist möglich und soll die Erfindung nicht einschränken.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die eine Seitenfläche des Zapfens oder auch beide eine leichte Neigung aufweisen. Der Neigungswinkel sollte dabei annähernd gleich dem der Flächen der Ausformungen sein. Bevorzugt wird dabei ein Neigungswinkel von 5 bis 10°.

Es hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, in den Nietbolzenschaft wenigstens einen Längsschlitz anzuordnen. Bevorzugt wird jedoch eine Anordnung von mehreren parallel angeordneten Längsschlitzen über die gesamte Länge des Nietbolzenschaftes, so dass die Niethülse aus einzelnen Segmenten mit den Zapfen besteht.

Die Breite der Längsschlitze im Nietbolzenschaft ist für die Lösung der Erfindung nicht entscheidend. Bevorzugterweise ist der Längsschlitz sehr klein.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn vier Längsschlitze im Nietbolzen im annähernd gleichem Abstand vorhanden sind. Es ist aber auch jede beliebige andere Anzahl und Anordnung möglich.

Der Längsschlitz ist bevorzugt über die gesamte Länge des Nietbolzenschaftes, also bis zum Nietbolzenkopf, angeordnet.

Der Nietbolzen ist im Inneren über die gesamte Länge zentrisch durchbohrt. In dieser Bohrung befindet sich ein sogenannter Innenkern, der aus einem leicht verformbaren Material besteht. Bevorzugterweise ist das ein weicher Stahl, ein Leichtmetall, Kupfer, Messing o. ä.

Bevorzugt füllt das leicht verformbare Material mindestens ein Viertel bis ein Drittel des Innenraums der Durchbohrung aus. Auf das leicht verformbare Material wird ein Schlagbolzen gesetzt, der durch einen kräftigen Druck oder mehrerer Schläge, wie z. B. Hammerschläge, den Innenkern verformt. Beim Verformungsprozess drückt der verformbare Innenkern aus dem leicht verformbaren Material die Segmente des geschlitzten Nietbolzenschaftes mit den Zapfen nach außen.

Dabei gelangen die Zapfen ganz oder teilweise in die Ausformungen in der Niethülse und die Außenflächen der Segmente des Nietbolzenschaftes pressen gegen die Innenwand der Niethülse.

Das leicht verformbare Material wird gleichzeitig in die sich weitenden Schlitze gedrückt. Da das leicht verformbare Material nicht elastisch ist bleibt es in der verformten Position und die Zapfen können aus den Ausformungen nicht wieder herausgedrückt und entfernt werden.

Erfindungsgemäß erfolgt durch die Neigung der Seitenflächen der Zapfen und/oder der Ausformungen beim ineinander Verschieben dieser gleichzeitig eine Verkürzung des Abstandes der Auflageflächen der Köpfe, wobei eine form- und teilweise auch kraftschlüssige Verbindung der Arbeitsstücke erfolgt.

Das Material der Niethülse und/oder des Nietbolzens kann sehr unterschiedlich sein und ist nicht eingegrenzt. Sie können aus sehr harten Material mit einer hohen Festigheit bestehen, es können aber auch leicht verformbare Materialien sein. Bevorzugt werden Metalle oder Metalllegierungen.

Dieses können entsprechen den Erfordernissen angepasst sein.

Erfindungsgemäß ist damit eine solche Nietung den herkömmlich verwendeten Nietungen, insbesondere durch die einsetzbaren Materialien, wesentlich überlegen.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Nietköpfe an keine Formgebung gebunden sind und den Erfordernissen individuell angepaßt sein können. Selbst eine Gestaltung als Zierköpfe ist möglich.

Falls es gewünscht oder erforderlich ist, kann die Bohrung im Nietbolzen am Nietbolzenkopf mit einem üblichen Steckteil verschlossen werden.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen der Ausführungsbeispiele.

Es zeigen:

Fig. 1 Spreizniet im Schnitt im unvernieteten Zustand

Fig. 2 Spreizniet im Schnitt im vernieteten Zustand

Fig. 3 Draufsicht auf den Spreizniet im Schnitt A-A im vernieteten Zustand.

Fig. 4 Teilansicht eines Spreiznietes mit Mehrfachverzahnung

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den Fig. 1 bis 3 umfaßt den aus Metallegierungen hergestellten Spreizniet. Dieser Spreizniet besteht aus der Niethülse 1 mit dem beliebig gestalteten Niethülsenkopf 2 mit der Auflagefläche 16 an das Arbeitsstück B 15. Der Hülsenschaft 4 endet knapp unterhalb der Höhe der Außenfläche des Arbeitsstückes 14, um ausreichend Platz für den kraftschlüssigen Prozess zu haben. Die Innenfläche 3 an dem Niethülsenschaft 4 ist zylindrisch zur Aufnahme des Nietbolzens 7 gestaltet. Nahe des Niethülsenkopfes 2 weist sie eine umlaufende Ausformung 5 auf. Die Tiefe der Ausformung beträgt die Hälfte der Stärke der Wandung des Niethülsenschaftes 4. Die Auflagefläche B 13 in der Ausformung 5, die entgegen dem inneren Boden im Hülsenkopf 17 angeordnet ist, ist mit einem Neigungswinkel von 7° versehen.

Innerhalb des Niethülse 1 befindet sich der Nietbolzenschaft 8, dessen Ende an dem Niethülsenkopfboden 17 anliegt. Der Nietbolzenkopf 9 vom Nietbolzen 7 liegt an der Fläche des Arbeitsstückes A 14 auf.

Aus der beispielhaften Zeichnung 1 ist zu ersehen, daß der Nietbolzenschaft 8 sich vom Nietbolzenkopf 9 bis zum Zapfen 6 konisch verjüngt bis auf die Hälfte der Wandstärke des Nietbolzenschaftes 8. Am Zapfen 6 am Ende des Nietbolzenschaft 8 ist dabei der Aussendurchmesser gleich dem Innendurchmesser des Niethülsenschaftes 4.

Die Auflagefläche A 12 am Zapfen 6 besitzt in diesem Beispiel auch einen Neigungswinkel von 7°. Die Größe des Zapfens 6 ist dabei annähernd der Größe der Ausformung 5. In dem Nietbolzenschaft 8 sind jeweils gegenüberliegend vier Längsschlitze 10 angeordnet, die bis zur Höhe des Nietbolzenkopfes 9 reichen.

Innerhalb des Nietbolzens 7 befindet sich in der Bohrung 18 der Innenkern 11 auf dem sich der Schlagbolzen 19 befindet.

Durch Druck auf den Schlagbolzen 19 wird der Innenkern 11 verformt und drückt die Segmente 20 des Nietbolzenschaftes 8 mit seinen Zapfen 6 nach außen an die Innenfläche 3 und die Zapfen 6 in die Ausformungen 5, wie der Fig. 2 und 3 zu entnehmen ist.

Die Auflagefläche A 12 und die Auflagefläche B 13 berühren sich und schieben aufeinander.

Hierdurch ist, wie aus der Fig. 2 und 3 dargestellt, eine feste innere Vernietung erfolgt, die die Arbeitsteile A und B form- und teilweise auch kraftschlüssig verbindet.

In der Fig. 3 sind die vier Längschlitze 10 und die Segmente 20 deutlich zu erkennen. Gleichzeitig kann man dieser Figur entnehmen, wie das verformte Material des weichen Innenkerns 11 in die Längsschlitze 10 eingedrungen ist.

In der Fig. 4 ist eine weitere Art der Anordnung der Zapfen 6 auf den Segmenten 20 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die drei Zapfen 6 (6', 6", 6''') und die dazu passenden Ausformungen 5 (5', 5", 5''') im Hülsenschaft 4 in drei Ebenen übereinander dargestellt.

Bezugszeichenliste

1

Niethülse

2

Niethülsenkopf

3

Innenfläche

4

Hülsenschaft

5

(

5

',

5

",

5

''') Ausformung

6

(

6

',

6

",

6

''') Zapfen

7

Nietbolzen

8

Nietbolzenschaft

9

Nietbolzenkopf

10

Längsschlitz

11

Innenkern

12

Auflagefläche A

13

Auflagefläche B

14

Arbeitsstück A

15

Arbeitsstück B

16

Auflagefläche Niethülsenkopf

17

Niethülsenkopfboden

18

Bohrung

19

Schlagbolzen

20

Segment
A-A Schnitt

Claims

1. Spreizniet zum Verbinden von Arbeitsstücken mit ausgefluchteten Durchlässe, bestehend aus einer rohrförmig ausgebildeten Niethülse mit einem erweiterten Kopf als Auflagefläche an einem Arbeitsstück und einem Nietbolzen mit erweitertem Kopf als Auflagefläche am Arbeitsstück dadurch gekennzeichnet, dass die Niethülse (1) an der Innenfläche (3) des Hülsenschaftes (4) radial wenigstens eine Ausformung (5) innen liegend zur Aufnahme von wenigstens einem Zapfen (6) vom Nietbolzen (7) aufweist und der Außendurchmesser des Nietbolzenschaftes (8) sich vom Nietbolzenkopf (9) beginnend verringert und radial nach außen wenigstens einen hervorstehende Zapfen (6) aufweist, wobei der äußere Durchmesser des Nietbolzenschaftes (8) einschließlich Zapfen (6) maximal dem äußeren Durchmesser des Nietbolzenschaftes (8) am Nietbolzenkopf (9) entspricht und der Nietbolzenschaft (8) wenigstens einen Längsschlitz (10) und der Nietbolzen (7) eine zentrische Bohrung (18) aufweist, die einen von außen zugängigen verformbaren Innenkern (11) enthält.

2. Spreizniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Zapfen (6) am Nietbolzenschaft (8) an dem dem Nietbolzenkopf (9) entgegengesetzten Ende angeordnet ist/sind.

3. Spreizniet nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Zapfen (6) radial nach außen konisch ist/sind.

4. Spreizniet nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Zapfen (6) am Nietbolzenschaft (8) umlaufend angeordnet sind.

5. Spreizniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung (5) im Inneren der Niethülse (1) radial konisch ist.

6. Spreizniet nach Anspruch und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformung (5) im Inneren der Niethülse (1) umlaufend ist.

7. Spreizniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Zapfen (6) und Ausformung (5) derart ausgebildet sind, das eine form- und teilweise kraftschlüssige Verbindung hergestellt ist, nach dem das Segment (20) mit Zapfen (6) am Nietbolzen (7) radial nach außen gebogen ist und in festen Eingriff mit dem Hülsenschaft (4) gebracht ist.

8. Spreizniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verformung des Innenkerns (11) Segmente (20) des Nietbolzenschaftes (8) mit den Zapfen (5) nach außen gebogen sind und ein Zurückfedern durch Verformung des Innenkerns (11) verhindert ist.

9. Spreizniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des verformbaren Innenkerns (11) Segmente (20) des Nietbolzenschaftes (8) dauerhaft radial nach außen drückt und in die Längsschlitze (10) des Nietbolzens (7) gedrückt ist.

10. Spreizniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Niethülse (1) und Nietbolzen (7) aus gleichem oder unterschiedlichem Material bestehen.

11. Spreizniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Niethülse (1) und Nietbolzen (7) bevorzugterweise aus Metallen oder Metalllegierungen bestehen.

12. Spreizniet nach Anspruch 1, 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass Niethülse (1) und Nietbolzen (7) insbesondere aus hartem Stahl mit hoher Festigkeit besteht.

13. Spreizniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nietköpfe (2, 9) in der Form individuell gestaltet sind.