DE3513644A1 - Nietmutter - Google Patents

Description

Nietmutter BescnreiDung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nietmutter der im Oberbegriff von Anspruch Γ erläuterten Art.

Nietmuttern werden beispielsweise dort eingesetzt, wo

eine Schraubverbindung in dünnen Blechen, in die nor-10

malerweise kein Gewinde geschnitten werden kann, vorgesehen werden soll. Eine derartige Nietmutter ist beispielsweise aus der US-PS 3 750 525 bekannt. Bei der bekannten Nietmutter schließt sich an den Verformungsbereich, der zum Befestigen der Nietmutter am Blech dient,

ein Gewindebereich mit einem einzigen Gewindedurchmesser an. In dieses Gewinde wird ein Gewindedorn eingeschraubt und die Nietmutter innerhalb des Loches im Blech plaziert. Dann wird der Verformungsbereich durch Zug am Gewindedorn ausgebaucht, wodurch ein Schließkopf entsteht, der die

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Gewindemutter eng in der Bohrung des Bleches verankert. Sitzt die Mutter fest, wird der Gewindedorn aus- und die Befestigungsschraube mit dem zu befestigenden Teil eingeschraubt. Der Gewindedurchmesser des Gewindes der Nietmutter ist abhängig vom Werkstoff der Nietmutter, vom Durchmesser der Bohrung im Blech, von der Stärke des Bleches und somit der Stärke der notwendigen Verformung usw.. Das heißt jedoch, daß die Befestigungsschraube, die später in die Nietmutter eingeschraubt werden muß, sich in ihrem Durchmesser nach dem Durch-

messer der Nietmutter richten muß. Da das Zuggewinde der Nietmutter jedoch zum Aufbringen der notwendigen Verformungskräfte eine gewisse Größe aufweisen muß, ist der Anwendungsbereich der bekannten Nietmutter auf die Befestigung größerer Bauteile beschränkt. Schließlich ist es nicht immer auszuschließen, daß das Zuggewinde beim Setzen der Nietmutter beschädigt wird, was sich

nachteilig auf den Sitz der späteren Befestigungsschraube auswirkt.

κ Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässig wirkende Nietmutter für einen größeren Anwendungsbereich zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ^q Hauptanspruches gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Nietmutter kann, je nach Bedarf Befestigungsgewinde und Zuggewinde voneinander getrennt sein, so daß auch ein beliebig kleines Befestigungsgewinde

,_c vorgesehen werden kann. Trotzdem kann die Nietmutter auch Io

"normal", d. h. mit einer in das Zuggewinde einschraubbaren Befestigungsschraube verwendet werden. Auf diese Weise können die Durchmesser der Befestigungsschrauben je nach dem Verwendungszweck ausgewählt werden.
Anspruch 2 beschreibt eine besonders bevorzugte Ausbildung.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 hat sich hinsichtlich des Anwendungsbereiches als zweckmäßig und ausreichend erwiesen.

_O1_ Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist für Sonderzwecke 25

einsetzbar.

Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 5 wird sichergestellt, daß die zur Verformung notwendigen Zugkräfte ohne Beschädigung des Gewindes übertragen werden können

Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 6 ist es möglich, die zur Verformung notwendigen Zugkräfte besser zu verteilen, so daß die zur Kraftübertragung notwendige Ge-

_ windelänge reduziert werden kann.
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Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 erweitert den Verwen-

dungsbereich zusätzlich, da es durch den konisch verlaufenden Verformungsbereich möglich ist, eine Nietmutter mit einer bestimmten Gewinde- bzw. Schaftlänge für einen wesentlich größeren Klemmdickenbereich einzusetzen, als dies mit Nietmuttern mit konstanter Wandstärke im Verformungsbereich der Fall ist.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 8 erlaubt das Befestigen von Bauteilen beidseitig des mit der Nietmutter versehenen Werkstückes durch ,Q unterschiedliche Befestigungsschrauben. Die Ausgestaltung nach Anspruch 9 ist dort vorteilhaft, wo eine dichte Gewindeverbindung erreicht werden soll.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: 15

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Nietmutter,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungs-„,-. gemäßen Nietmutter,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Nietmutter für eine Mehrbereichs-Verwendung,

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Nietmutter,

Fig. 5 ein speziell zum Setzen der erfindungsgemäßen Nietmutter ausgebildeter Gewindedorn,

Fig. 6 die Nietmutter nach Fig. 1 in gesetztem Zustand,

Fig. 7a die Nietmutter aus Fig. 3 bei Anwendung im maximalsten Klemmstärkenbereich, und

_o_ Fig. 7b die Nietmutter aus Fig. 3 bei der Anwendung im ob

minimalsten Klemmstärkenbereich.

(ο '

Aus Fig. 1 ist eine Nietmutter 1 ersichtlich, die einen Schaft 2 und einen Setzkopf 3 üblicher Ausbildung aufweist. Der Schaft 2 ist zylindrisch mit im wesentlichen glatter Außenfläche ausgebildet. Das dem Setzkopf 3 gegenüberliegende freie Ende des Schaftes 2 ist von außen in üblicher-Weise angefast. Durch den Setzkopf 3 und den Schaft 2 erstreckt sich mittig eine als Durchgangsbohrung 4 ausgebildete Innenbohrung. Die Durchgangsbohrung ist in einem ersten, am Setzkopf 3 mündenden Bereich B₁

glattwandig mit einem Durchmesser D ausgebildet. An den glattwandigen Bereich B. schließt sich in Richtung auf das freie Ende des Schaftes 2 ein Gewindebereich G. an. Der Gewindebereich G₁ weist zwei Gewinde 5 und 6 auf. Das sich an die Zylinderbohrung B₁ anschließende Gewinde 5

weist einen Gewindedurchmesser d_c auf, der kleiner oder gleich dem Durchmesser D der Zylinderbohrung B- ist. Der Gewindedurchmesser dg des Gewindes 6, das sich zwischen dem Gewinde 5 und dem freien Ende des Schaftes 2 erstreckt, ist kleiner als der Gewindedurchmesser d,- des

Gewindes 5. Auf diese Weise weist der sich zwischen dem Gewinde 5 und dem Setzkopf 3 erstreckende Teil der Durchgangsbohrung 4 die kleinste Wandstärke s auf und dient somit als Verformungsbereich V. zum Bilden eines weiter unten beschriebenen Schließkopfes, wenn in die Gewinde 5

und/oder 6 ein passender Gewindedorn eingeschraubt wird.

Fig. 2 zeigt eine zweite Nietmutter 7, die ebenfalls einen Schaft 2 mit zylindrischer, am freien Ende angefasrer Außenfläche, einen üblichen Setzkopf 3 und eine

^ö als Durchgangsbohrung 4 ausgebildete Innenbohrung aufweist. Die Durchgangsbohrung 4 ist über einen Bereich B„ glattwandig als Zylinderbohrung mit einem Durchmesser D und einer eine Verformung in einem Verformungsbereich V„ gestattenden Wandstärke s ausgestaltet. An den glattwandi-

gen Bereich B₇ schließt sich in Richtung auf das freie Ende des Schaftes 2 ein Innengewinde-Bereich G₇ an, der

-JZr-

drei Gewindestufen 8, 9 und 10 mit jeweils abnehmenden Gewindedurchmessern dg, d^ und d₁₀ enthält, wobei der Gewindedurchmesser dg kleiner oder gleich dem Durchmesser D im Bereich der Zylinderbohrung B₇ ist.

Aus Fig. 3 ist eine weitere Nietmutter 11 ersichtlich, die wiederum den bereits beschriebenen Schaft 2 und den üblichen Setzkopf 3 aufweist. Durch das Innere von Schaft und Setzkopf 3 erstreckt sich die als Durchgangsbohrung 4 ausgebildete Innenbohrung. Der sich in der Nähe des freien Endes des Schaftes 2 befindende Innengewinde-Bereich G₁₁ ist in der bereits in Fig. 1 beschriebenen Weise zweistufig ausgebildet und mit den Gewinden 5 und 6 versehen.

Die Nietmutter 11 ist eine Mehrbereichs-Nietmutter und als solche für einen größeren Blechstärkenbereich geeignet. Zu diesem Zweck ist die Innenbohrung 4 im glattwandigen Bereich B^₁ konisch ausgebildet, wobei sich der größte Durchmesser D des Konus in der Nähe des Setzkopfes 3 und der kleinste Durchmesser D . ,und somit die größte Wandstärke s im glattwandigen Bereich B₁₁, an oder in der

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Nähe des Gewindebereichs G₁₁ befindet. Die kleinste Wandstärke s . des Schaftes 2 befindet sich an der dem freien Ende zugewandten Oberfläche des Setzkopfes 3- Der Verformur.gsbereich V₁₁ ist zwischen 30 und 50 %, bevorzugt 40 %, langer als das dickste zu vernietende Material. Das Verhältnis s_ma:x.: s . bewegt sich zwischen 1,5 : 1 und 3:1, bevorzugt 2 : 1. D . ist größer oder gleich d,-, d,- ist größer als dg.

Aus Fig. 4 ist eine weitere Nietmutter 12 ersichtlich, die den üblichen Schaft 2 und den Setzkopf 3 aufweist. Die Nietmutter 12 ist geschlossen ausgebildet, wot-ei die Innenbohrung die Form einer sich vom Setzkopfende in den Schaft 2 hineinerstreckenden Sackbohrung 13 aufweist. Die Sackbohrung 13 endet in üblicher Weise vor dem freien Ende des Schaftes 2. Der glattwandige Bereich B₁₂ der Sackbohrung 13 ist als Zylinderbohrung mit

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dem Durchmesser D ausgebildet, so daß die verbleibende Wandstärke s über den gesamten Verformungsbereich V₁₂ gleich ist. An den Bereich B₁₂ schließt sich der zweistufige mit zwei Gewinden 14 und 15 ausgebildete Innengewinde-Bereich G₁₂ an. Der Gewindedurchmesser d.^ des sich an den Bereich B₁₂ anschließenden Gewindes 14 ist gleich oder kleiner als der Durchmesser D der Zylinderbohrung im Bereich B₁₂ aber größer als der Gewindedurchmesser α-,, des sich in Richtung auf das freie Ende des Schaftes 2 anschließenden Gewindes 15.

Alle beschriebenen Nietmuttern 1, 7, 11 und 12 können ohne weiteres mit einem der üblichen Gewindedorne gesetzt werden, wobei zweckmäßigerweise ein Gewindedorn mit einem Gewindedurchmesser ausgewählt wird, der in das Gewinde 5, 8, 14 mit dem größten Gewindedurchmesser d eingeschraubt werden kann. Auf diese Weise wird eine optimale Kraftübertragung erreicht, ohne daß die Gefahr besteht, daß das als Zuggewinde verwendete Gewinde ausreißt oder sonstwie beschädigt wird, was ein Wiederausschrauben des Gewindedorns nach dem Setzen und die spätere Verwendung des Zuggewindes als zusätzliches Befestigungsgewinde verhindern bzw. erschweren würde.

Zum Setzen der erfindungsgemäßen mehrstufigen Nietmuttern kann jedoch auch ein schematisch in Fig. 5 dargestellter Gewindedorn 16 verwendet werden. Der Gewindedorn 16 weist einen der üblichen Zugschäfte 17 auf, die zum Einspannen in handelsübliche hand- oder maschinenbetriebene Setzwerkzeuge, wie Setzzangen o.a., geeignet ist. Statt des üblichen einstufigen Gewindes an einem Ende weist der erfindungsgemäße Gewindedorn 16 einen mehrstufigen Gewindebereich G_D auf, der im dargestellten Fall zwei Gewinde und 19 mit unterschiedlichen Gewindedurchmessern d-n und d^g enthält, wobei das dem Schaft 17 anliegende Gewinde

-χ- ^M' einen größeren Gewindedurchmesser d.n aufweist als das sich anschließende Gewinde 19·

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Gewindedornes 16 ist jedoch nur dann möglich, wenn die Gewinde 18 und 19 die gleiche Steigung aufweisen, was unter Umständen durch Kombinationen genormter Normal- mit genormten Feingewinden erreicht werden kann. Darüber hinaus müssen auch die Gewinde 5 und 6, bzw. 14 und 15 untereinander und mit den Gewinden 18 und 19 die gleiche Steigung aufweisen .

Der Gewindebereich G_D kann jedoch auch dreistufig mit drei den entsprechenden Gewinden 8, 9 und 10 der Nietmutter 7 aus Fig. 2 entsprechenden Gewinden ausgebildet sein. Auch in diesem Falle ist es notwendig, daß alle verwendeten Gewinde am Gewindedorn und an der Nietmutter die gleiche Steigung aufweisen.

Die absoluten Abmessungen der erfindungsgemäßen Nietmuttern 1, 7, 11 und 12, d. h. der Außendurchmesser und die Länge des Schaftes 2, die Form, der Durchmesser und die Höhe des Setzkopfes 3, die Wandstärke s im Verformungsbereich V, der Gewxndedurchmesser d, die Länge des Gewin- debereiches G usw., werden wie im Stand der Technik üblich, nach Erfahrungswerten bestimmt. Die Erfahrungswerte richten sich nach dem verwendeten Werkstoff für die Nietmutter, der Stärke und des Materials des zu vernietenden Bauteiles, die aufzubringende Verformungskraft, der spätere Verwendungszweck usw..

Die erwähnten Abmessungen müssen so ausgewählt werden, daß sich nach dem Setzen der Nietmuttern die in den Fig. 6, 7a und 7b gezeigten Formen ergeben. 35

Fig. 6 zeigt die Nietmutter 1 mit dem Schaft 2 und dem

Setzkopf 3, die in ein Blech 20 mit der Blechstärke a eingesetzt wurde. Vor dem Setzen wurde beispielsweise der Gewindedorn 17 mit seinem Außengewinde-Bereich G_r

vom Setzkopf 3 her in die Durchgangsbohrung 4 einge-5

führt und in den Innengewinde-Bereich G₁ eingeschraubt. Dann wurde der Schaft 2 der Nietmutter durch eine Öffnung 21 im Blech 20 hindurchgeschoben. Die Öffnung 21 hat zweckmäßigerweise im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Schaft 2. Vor oder nach dem Durchstecken des Schaftes 2 durch die öffnung 21 wird der Schaft des Gewindedornes 16 in der Spannvorrichtung eines der üblichen Setzwerkzeuge festgespannt. Das Setzwerkzeug preßt gleichzeitig den Setzkopf 3 gegen das Blech 20 und zieht den Gewindedorn 16 an. Dadurch wird der Verformungsbereieh V₁ zu einem Schließkopf 22 geformt, der die Nietmutter 1 fest im Inneren der Öffnung 21 hält. Danach wird der Gewindedorn 16 ausgeschraubt, so daß Befestigungsschrauben mit unterschiedlichen Durchmessern beidseitig in die Nietmutter 1 eingeschraubt werden können. 20

In den Fig. 7a und 7b ist die Nietmutter 11 aus Fig. in gesetztem Zustand ersichtlich. In Fig. 7a weist das Blech 20 die maximal mögliche Blechstärke a und in

max

Fig. 7b die minimalste Blechstärke a . auf. Durch die

^min

konische Ausgestaltung des Verformungsbereiches V₁₁ wird erreicht, daß sich die geringste Wandstärke des zwischen dem Zuggewinde und der Oberfläche des Bleches 20 aus der Öffnung 21 herausragenden Schaftes 2 immer neben der dem freien Ende des Schaftes 2 zugewandten Oberfläche des

Bleches 20 liegt. Diese Stelle bietet jedoch den Verformungskräften den geringsten Widerstand, so daß der Schließkopf 22 immer genau auf der Oberfläche des Bleches 20 gebildet wird. Dadurch wird für alle Blechdicken innerhalb des Klemmstärkenbereiches zwischen a . und a ein op- mm max

fester Sitz der Nietmutter 11 in der Öffnung 21 des Bleches 20 erreicht. Da sich die Dimensionierung der Nietmutter,

insbesondere der Länge des Verformungsbereiches, nach der größten Klemmstärke richten muß, steht für den Schließkopf 22 bei geringeren Blechstärken a wesentlich mehr Material zur Verfügung, als dies bei Nietmuttern mit kon-

stanter Wandstärke s der Fall ist. Da sich weiterhin die Nietmutter 11 immer genau an definierter Stelle ausbaucht, kann dieses zusätzliche Material zum Bilden eines vergrößerten Schließkopfes 22 voll ausgenutzt werden, was wiederum dem festen Sitz der Nietmutter auch in dünnen Blechen verbessert (Schutz gegen das sogenannte "Ausknöpfen)" .Mit der Nietmutter 11 konnten in der Praxis beispielsweise für ein M3x 0,35 - Zuggewinde und einem M1,7 χ 0,35 Befestigungsgewinde Klemmstärken zwischen 1 bis H mm abgedeckt werden. Bei Nietmuttern mit konstanter

Wandstärke im Verformungsbereich sind dazu fünf verschiedene Schaftlängen erforderlich.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und gezeichneten Ausführungsbeispiele beschränkt. So können

die anhand einzelner Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale untereinander ausgetauscht werden. Die Nietmutter mit Sackbohrung nach Fig. 4 kann beispielsweise ebenfalls mit dem konischen Verformungsbereich versehen werden. Die Mehrbereichs-Nietmutter nach Fig. 3 kann mit der dreistufigen Ausbildung des Gewindebereichs nach Fig. versehen sein. Der Gewindedorn kann ebenfalls ein dreistufiges Gewinde enthalten. Für Sonderzwecke ist es weiterhin möglich, auch vier und noch mehr Gewindestufen vorzusehen. Wenn ein genügend starkes Zuggewinde zur

Verfügung steht, kann schließlich das am freien Ende des Schaftes mündende Gewinde einen größeren Gewindedurchmesser aufweisen als das Zuggewinde. Schließlich kann die erfindungsgemäße Nietmutter, wie auch alle ähnlichen Nietmuttern des Standes der Technik, zum Vernieten mehrerer Bauteile verwendet werden.

Claims (9)

GRUNECKER. KINKELDEY. STOCKMAIR & PARTNER PATENTANWAL ?E513644 C"Jr- Λ S'OC^'.'i K - =. -. c1· ft free;»; - ■·■·■■- Λ ME S~EC - -. ·■■ Γ» w.· κ -»Έ^^Ξ' 7--. s;. PH 19 ^97-204/er Ludwig Kraemer Sudetenstraße 23 8761 Mönchberg Nietmutter 20 Patentansprü ehe

1. Nietmutter, die mit Hilfe eines Gewindedorns blindsetzbar ist, wobei die Nietmutter einen Schaft aufweist, der an einem Ende mit einem Setzkopf und am anderen Ende mit einem Innengewinde-Bereich versehen ist, und der einen zwischen dem Innengewinde-Bereich und dem Setzkopf angeordneten Verforinungsbereich enthält, und wobei der Gewindedorn mit einem in den Innengewinde-Bereich der Nietmutter durch eine Innenbohrung vom Setzkopfende her einschraubbaren Außengewinde versehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Innengewinde-Bereich (G) mehrstufig mit unterschiedlichen Gewindedurchmessern (d) ausgebildet ist.

2. Nietmutter nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -

ORIGINAL INSPECTED

zeichnet , daß das Gewinde mit dem kleinsten Gewindedurchmesser (d) die größte Entfernung vom Setzkopf (3) aufweist.

3. Nietmutter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch

gekennzeichnet , "daß zwei Innengewindestufen (5, 6; 14, 15) vorgesehen sind.

4. Nietmutter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß drei Innengewindestufen (8, 9, 10) vorgesehen sind.

5. Nietmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Gewindedorn (16) in das Innengewinde (5, 8, 14) mit dem größten Gewindedurchmesser (d) einschraubbar ist.

6. Nietmutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß auch der Gewindedorn (16) zwei

Gewindestufen (18, 19) enthält, wobei alle Gewinde (5, 6 bzw. 14, 15 und 18, 19) die gleiche Steigung aufweisen.

7. Nietmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Innenbohrung (4, 13) zumindest im Verformungsbereich (V) konisch verläuft, wobei sich der größte Innendurchmesser (D ) in der Nähe

IH 3.x

des Setzkopfes (3) befindet.

8. Nietmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch

gekennzeichnet , daß die Innenbohrung als Durchgangsbohrung (4) ausgebildet ist.

9. Nietmutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Innenbohrung' als Sackbohrung (13) ausgebildet ist.