DE102007011770A1

DE102007011770A1 - Niet sowie Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile mittels Niet

Info

Publication number: DE102007011770A1
Application number: DE102007011770A
Authority: DE
Inventors: René LENZ; Marcus Forche; Jan Hoffmann; Christian Courth; Axel Nieder-Vahrenholz; Harald Dr. Biller; Jochen Klein; Fabian Wey
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2006-09-23
Filing date: 2007-03-10
Publication date: 2008-04-03

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Niet (3) mit einem Setzkopf (5) und einem am Setzkopf (5) angeformten Hohlschaft (7) zum Verbinden von wenigstens zwei sich überlappenden Bauteilen (1, 2, 4), wozu die Bauteile (1, 2, 4) mit Löchern (13) versehen sind, durch die sich der Hohlschaft (7) erstreckt, der vorteilhaft in Längs- und Querrichtung dehnbar ausgeführt ist, wozu an dem vom Setzkopf (5) abgewandten Ende des Hohlschafts (7) eine Innenschulter (6) vorgesehen ist, an der ein innerhalb des Hohlschafts (7) Zug- und Querkräfte erzeugendes Werkzeug (10) anlegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Niet sowie Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile mittels Niet nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus DE 296 22 477 U1 ist bereits ein derartiges Niet bekannt, das an einem Setzkopf einen Hülsenschaft aufweist, in den ein Bolzen dauerhaft eingesetzt ist. Zur Abdichtung des Bolzens im Hülsenschaft ist zwischen den beiden Teilen eine ringförmige Dichtung vorgesehen, die entweder ein Bestandteil des Bolzens oder des Setzkopfes ist.
Da der Bolzen ausschließlich Spreizkräfte innerhalb des Hülsenschafts zu erzeugen vermag, ist eine feste, flüssigkeitsdichte Nietverbindung im Bereich des Setzkopfes nicht sichergestellt. Überdies ist die Verwendung der vorgestellten Nietverbindung unter anderem infolge des dauerhaften Verbleibens des Bolzens im Hülsenschaft auf wenige Verwendungsfälle beschränkt.
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Niet der angegebenen Art sowie ein Verfahren zum Verbinden wenigstens zweier Bauteile mittels des angegebenen Niets vorzuschlagen, welches die vorgenannten Nachteile nicht auf weist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für einen Niet der angegebenen Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen im Folgenden aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand mehrerer Zeichnungen hervor.
Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein in die Löcher mehrerer, miteinander zu verbindenden Bauteile eingesetztes Niet,
2 die Gegenstände nach 1 ergänzt um ein in den Hohlschaft des Niets eingeführtes Werkzeug,
3 den durch das Werkzeug in Längs- und Querrichtung gedehnten Hohlschaft,
4 die fertig gestellte Nietverbindung funktionell erweitert um die Aufnahme eines in den Hohlschaft eingepressten Blendenkörpers.
Die 1 zeigt ein im Längsschnitt abgebildetes Niet 3 mit einem ringscheibenförmigen Setzkopf 5 und einem am Setzkopf 5 angeformten Hohlschaft 7 zum Verbinden von mehreren überlappenden Bauteilen 1, 2, 4, wozu die Bauteile 1, 2, 4 mit Löchern 13 versehen sind, durch die sich der Hohlschaft 7 erstreckt. Die Erfindung sieht vor, dass der Hohlschaft 7 in Längs- und Querrichtung dehnbar ausgeführt ist, wozu an dem vom Setzkopf 5 abgewandten Ende des Hohlschafts 7 eine Innenschulter 6 vorgesehen ist, an der ein Werkzeug 10 anlegbar ist. An der Innenschulter 6 des Hohlschafts 7 schließt sich eine Öffnung 9 an, die einen gegenüber dem Innendurchmesser des Hohlschafts 7 kleineren Durchmesser aufweist, der durch das Werkzeug 10 zur Bildung eines Spreizkopfes 8 plastisch aufweitbar ist.
Aus 2 ist das innerhalb des Hohlschafts 7 zunächst Zugkräfte F erzeugende Werkzeug 10 ersichtlich, das sich auf der Innenschulter 6 abstützt. Das Werkzeug 10 ist durch einen Dorn gebildet, dessen Kegelspitze 11 abbildungsgemäß zur Längsdehnung und Aufweitung des Hohlschafts 7 an der Innenschulter 6 anliegt. Durch das Ausüben einer in Richtung der Innenschulter 6 wirksamen Axialkraft F definierter Größe auf das Werkzeug 10, wird zunächst die gewünschte Längsdehnung zur Erzeugung einer permanenten Vorspannkraft Fv am Hohlschaft 7 bewirkt. Die Längsdehnung des Hohlschafts 7 ist durch entsprechende Dehnungspfeile graphisch verdeutlicht.
Die 3 verdeutlicht die infolge einer Steigerung der Axialkraft F hervorgerufene plastische Aufweitung des Hohlschafts 7 durch radial nach außen gerichtete Spreizkräfte Fs (siehe Pfeile), wobei es durch die Aufweitung des Hohlschafts 7 an seinem Endbereich zur Ausbildung eines Spreizkopfs 8 kommt. Zur plastischen Aufweitung des Hohlschafts 7 ragt die Kegelspitze 11 die Öffnung 9 stetig erweiternd am unteren Endabschnitt des Hohlschafts 7 hervor, bis schließlich nach der Herstellung des Spreizkopfes 8 durch ein vollständiges Hindurchdrücken des Werkzeugs 10 durch die Öffnung 9 die Werkzeugentnahme erfolgt.
Die 4 zeigt schließlich die Nietverbindung im fertig gestellten Zustand, wonach infolge der permanent wirksamen axialen Vorspannkraft am Hohlschaft 7 diametral gerichtete Klemmkräfte am Setz- und Spreizkopf 5, 8, wirken, die durch entsprechende Richtungspfeile verdeutlicht sind. Zum Verbinden der Bauteile 1, 2, 4 mittels des vorgestellten Niets sind somit lediglich die aus den 1–3 ersichtlichen Verfahrensschritte zu beachten:

1. Einsetzen des Hohlschafts 7 in die sich überdecken den Löcher 13 der zu verbindenden Bauteile 1, 2, 4,
2. Einführen des Werkzeugs 10 aus Richtung des Setzkopfes 5 in den Hohlschaft 7, bis die Kegelspitze 11 des Werkzeugs 10 an der Innenschulter 6 des Hohlschafts 7 anliegt,
3. Ausüben einer in Richtung der Innenschulter 6 hinreichend wirksamen Axialkraft F auf das Werkzeug 10 zur Längsdehnung und Erzeugung einer permanenten Vorspannkraft Fv am Hohlschaft 7,
4. Steigern der auf die Innenschulter 6 einwirkenden Axialkraft F bis zur plastischen Aufweitung des Hohlschafts 7 zur Ausbildung des Spreizkopfs 8,
5. Vollständiges Hindurchdrücken des Werkzeugs 10 durch die Öffnung 9 zwecks Werkzeugentnahme.

Die anhand den 1–4 dargestellte Nietverbindung eignet sich bevorzugt zur Verwendung in einem hydraulischen Regelventil, um eine möglichst einfache, kompakte Ausbildung druckmittelführenden als auch druckmittelsteuernden Elementen zu ermöglichen.
Als druckmittelführendes Element der Nietverbindung übernimmt daher der Hohlschaft 7 die Funktion eines Druckmittelkanals 14, in den zur kalibrierten Hindurchführung von Druckmittel ein kappenförmiger, vorzugsweise als Dünnblechteil ausgeführter Blendenkörper 12 eingepresst ist.
Als druckmittelsteuerndes Element der Nietverbindung ist das erste Bauteil 1 als ein in Stapelbauweise aus mehreren Ventilscheiben bestehendes Ventilschließglied ausgeführt, während das zweite Bauteil 2 konsequent als ein mit dem Ventilschließglied zusammenwirkender Ventilsitzkörper ausgebildet ist, der ortsfest im teilweise dargestellten Stoßdämpferregelventil integriert ist. Zusätzlich befindet sich zwischen dem Setzkopf 5 und dem Ventilschließglied ein weiteres Bauteil 4, das als Zwischenstück die Funktionsfähigkeit der Ventilscheiben dauerhaft begünstigt. In vorliegendem Anwendungsfall stellt der im Hohlschaft 7 integrierte Blendenkörper 12 eine kalibrierte Druckmittelverbindung zwischen dem unterhalb den Ventilscheiben angeordneten Druckmittelzulaufraum und einem oberhalb der Ventilscheiben angeordneten Steuerdruckraum her, der durch ein elektromagnetisch betätigbares Vorsteuerventil begrenzt ist.
Prinzipiell gilt für die Funktionsweise des in 4 teilweise abgebildeten Regelventils, dass das Ventilschließglied (Bauteil 1) in der abgebildeten geschlossenen Stellung am Ventilsitzkörper (Bauteil 2) verharrt, solange die hydraulischen Drücke beiderseits der Ventilscheiben weitgehend konstant sind. Sinkt der in Schließrichtung auf die Ventilscheiben wirkende hydraulische Druck durch entsprechende Betätigung eines Vorsteuerventils ab, so heben die Ventilscheiben (Bauteil 1) vom Ventilsitzkörper (Bauteil 2) ab und ermöglichen eine geregelte Verbindung zwischen einem Ventileinlass und einem Ventilauslass.
Zusammenfassend lässt sich somit mittels einer als Zugvernietung ausgeführten Nietverbindung im dargelegten Verwendungsfall auf besonders geschickte Weise eine dauerhafte Vorspannung der Bauteile 1, 2, 4 erreichen, um eine dauerhafte Dichtwirkung der zwischen dem Setz- und Spreizkopf 5, 8 angeordneten Bauteile zu gewährleisten. Unerwünschte Leckageströme entlang der Nietaußenkontur sind somit vermieden. Wie anhand der 3 ersichtlich ist, kommt es ab einem bestimmten Schwellenwert der Kraft F zu einer plastischen Aufweitung des unterhalb des zweiten Bauteils 2 hervorstehenden Abschnitts am Hohlschaft 7, wobei während dieses Aufweitungsprozesses der Hohlschaft 7 weiterhin starken Längsdehnungen ausgesetzt ist, welche die Dichtwirkung zwischen den gestapelten Bauteilen 1, 2, 4 und Niet 3 verbessern. Gleichzeitig entsteht durch die Aufweitung und Ausbildung des Spreizkopfs 8 ein Hinterschnitt 14 im Übergang zwischen Spreizkopf 8 und Hohlschaft 7, der zur dauerhaft sicheren Nietverbindung der Bauteile 1, 2, 4 beiträgt.

1: Bauteil
2: Bauteil
3: Niet
4: Bauteil
5: Setzkopf
6: Innenschulter
7: Hohlschaft
8: Spreizkopf
9: Öffnung
10: Werkzeug
11: Kegelspitze
12: Blendenkörper
13: Loch
14: Hinterschnitt

Claims

Niet mit einem Setzkopf und einem am Setzkopf angeformten Hohlschaft zum Verbinden von wenigstens zwei sich überlappenden Bauteilen, wozu die Bauteile mit Löchern versehen sind, durch die sich der Hohlschaft erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlschaft (7) in Längs- und Querrichtung dehnbar ausgeführt ist, wozu an dem vom Setzkopf (5) abgewandten Ende des Hohlschafts (7) eine Innenschulter (6) vorgesehen ist, an der ein innerhalb des Hohlschafts (7) Zug- und Querkräfte erzeugendes Werkzeug (10) anlegbar ist.
Niet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein sich an der Innenschulter (6) des Hohlschafts (7) anschließende Öffnung (9) einen gegenüber dem Innendurchmesser des Hohlschafts (7) kleineren Durchmesser aufweist, der durch das Werkzeug (10) zur Bildung eines Spreizkopfes (8) plastisch aufweitbar ist.
Niet nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (10) nach der Herstellung des Spreizkopfes (8) durch die Öffnung (9) entnehmbar ist.
Niet nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (10) durch einen Dorn gebildet ist, dessen Kegelspitze (11) zur Längsdehnung und Aufweitung des Hohlschafts (7) anlegbar ist.
Niet nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlschaft (7) als Druckmittelkanal ausgebildet ist, wobei zur kalibrierten Hin durchführung von Druckmittel in den Hohlschaft (7) ein Blendenkörper (12) eingesetzt ist.
Niet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (1) durch ein scheibenförmiges Ventilschließglied und das zweite Bauteil (2) durch ein mit dem Ventilschließglied zusammenwirkender Ventilsitzkörper gebildet ist, der ortsfest in einem Regelventil, vorzugsweise in einem Stoßdämpferregelventil integriert ist.
Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile mittels Niet nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1–6, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Einsetzen des Hohlschafts (7) in die die sich überdeckenden Löcher (13, 14) der überlappten Bauteile (1, 2, 4), – Einführen des Werkzeugs (10) in den Hohlschaft (7) bis die Kegelspitze (11) des Werkzeugs (10) an der Innenschulter (6) anliegt, – Ausüben einer in Richtung der Innenschulter (6) wirksamen Axialkraft (F) auf das Werkzeug (10) zur Längsdehnung und Erzeugung einer permanenten Vorspannkraft (Fv) am Hohlschaft (7), – Steigern der auf die Innenschulter (6) einwirkenden Axialkraft (F) bis zur plastischen Aufweitung des Hohlschafts (7) zur Ausbildung des Spreizkopfs (8), – Hindurchdrücken des Werkzeugs (10) durch die Öffnung (9) zwecks Werkzeugentnahme.