-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Nietteil in einer Bauteilausnehmung,
umfassend ein Nietteil mit einem Grundkörper sowie einen an den Grundkörper anschließenden und
in einer ersten Vorzugsrichtung orientierten Schaft mit einer Außenwand
und einem von dem Grundkörper
abweisenden endständigen
Abschlussrand, und eine Bauteilausnehmung mit einer zweiten Vorzugsrichtung
in einem mechanischen Bauteil aus einem verformbaren Material, wobei
eine zweite Querschnittsform der Bauteilausnehmung senkrecht zur
zweiten Vorzugsrichtung umfänglich
im Wesentlichen einer ersten Querschnittsform der Außenwand
senkrecht zur ersten Vorzugsrichtung des Nietteils entspricht, gemäß dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Nietteil
in einer Bauteilausnehmung gemäß Patentanspruch
16, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Nietteils in einer
Bauteilausnehmung gemäß Patentanspruch
18.
-
Nietteile
im Folgenden betreffen Verbindungselemente, welche zum Verpressen
(Vernieten) mit einem Bauteil vorgesehen sind und infolge des Verpressens
mit dem Bauteil mechanisch verbunden werden. Die Nietteile können bevorzugt
so ausgeformt sein, dass sie Verbindungsabschnitte aufweisen, welche
eine Verbindung des verpressten Nietteils mit einem weiteren Gegenstand über insbesondere
einen mechanischen Verbindungsabschnitt erlauben. Typische solche
Verbindungsabschnitte können
Aufnahmen oder Aussparungen sein, welche zur Verbindung mit Gegenständen mit
geeignetem Passbereich zur Einführung
in die Aufnahme oder Aussparung vorgesehen sind. Die einfachste
derartige Form einer Aufnahme oder einer Aussparung ist eine zylindrische
Bohrung mit Innengewinde, in welches eine Schraube mit entsprechend ausgeformten
Außengewinde
eingedreht werden kann. Weiterhin können die Nietteile auch so
ausgeformt sein, dass die Verbindungsabschnitte als stiftartige
oder geeignet geformte Fortsätze
ausgebildet sind, welche ihrerseits in Aufnahmen von zur Verbindung
mit dem Nietteil vorgesehener Gegenstände eingefügt werden können. Die einfachste derartige
Ausführungsform
ist ein Nietteil mit einem stiftartigen Fortsatz, welcher ein Schraubenaußengewinde
aufweist und in ein entsprechend passendes Innengewinde eines Gegenstandes
eingeschraubt werden kann. Neben Schraubenverbindungen sind jedoch
vorliegend auch noch Bajonettverbindungen, Clipverbindungen, Magnetverbindungen,
Spreizverbindungen, Steckverbindungen, Hackenverbindungen, Klemmverbindungen
sowie alle anderen Verbindungsformen, welche zur mechanischen Verbindung
zweier Gegenstände
geeignet sind, denkbar.
-
Insbesondere
umfassen Nietteile im Folgenden Gewindeeinsätze, Einnietmuttern, Einpress-Muttern,
Einpress-Gewindestifte, Clifa®-Verbindungselemente,
Anchor-Verbindungselemente,
Einpress-Abstandsbuchsen, Einpress-Gewindebuchsen, Einpress-Abstandshalter sowie
Stanznieten.
-
Nietteile
in einer Bauteilausnehmung werden bevorzugt zur Verbindung mehrerer
mechanischer Bauteile verwendet, bei welchen eine direkte Verbindbarkeit
etwa aufgrund mechanischer Einschränkungen nicht möglich ist.
Insbesondere zur Erhöhung der
Verbindbarkeit von dünnen,
flächigen
Bauteilen, über
einen nur kleinen lokalen Bereich dieser Bauteile werden Nietteile
bevorzugt eingesetzt. Die Verwendung von Nietteilen ermöglicht zudem
eine kostengünstige
Form der Verbindung, da durch das nachträgliche Einsetzen von Nietteilen
in vorgeformte Bauteile eine einfache und in Bezug auf die Anzahl an
hergestellten. Bauteilen zahlenmäßig hochvolumige
Herstellung dieser vorgeformten Bauteile erlaubt wird, ohne jedoch
während
des Herstellungsverfahrens bereits möglicherweise technisch nur
erschwert herzustellende Verbindungsbereiche in diesen Bauteilen
vorzusehen. Nach dem Herstellungsprozess der Bauteile können vielmehr
in einem problemlos auszuführenden
Nietverfahren Nietteile in die Bauteile eingefügt werden, um deren Verbindbarkeit
zu gewährleisten.
-
Aus
dem Stand der Technik sind eine große Anzahl an unterschiedlichen
Nietteilen wie auch unterschiedlichen Nietverfahren bekannt, welche
die Verbindbarkeit der mit den Nietteilen versehenen Bauteile an
konkrete Verbindungsanforderungen anpassen lässt. Typische Anforderungen
an Nietteile in einer Bauteilausnehmung betreffen etwa die mechanische
Belastbarkeit, insbesondere in Hinblick auf Zug, Druck sowie in
Bezug auf das Nietteil einwirkende Drehmomente.
-
Derartige
konventionelle Nietteile sind etwa in der
DE 102 49 030 A1 beschreiben.
Die dort offenbarten Nieteile weisen einen Kopfteil sowie einen
Nietabschnitt mit einem konusförmigen
Bereich auf, welcher in einen entsprechend vorgeformten Passbereich
eines Blechteils mit einer Aussparung vollständig eingesetzt werden kann.
Anschließend
werden vorbestimmte Abschnitte des Nietabschnittes in einem konventionellen
Formschritt umgeformt, um das Nietteil an dem Rand der Aussparung
des Blechteils zu befestigen.
-
Ein
weiteres, derartiges konventionelles Nietteil kann auch der
DE 698 29 477 T2 entnommen werden,
welches einen röhrenförmigen Nietabschnitt,
einen radialen Flanschabschnitt sowie einen Befestigungsabschnitt
umfasst. Zum Befestigen des Nietteils an einer Platte wird das freie
Ende des röhrenförmigen Nietabschnitts
nach vollständigem
Einführen
in eine Ausnehmung radial nach außen unter Eintreiben des Flanschabschnittes
in die Randbereiche der Ausnehmung der Platte verformt.
-
Weiterhin
wird ein derartiges konventionelles Nietteil auch in der
DE 1 428 723 A beschrieben,
welches ein Kopfteil und einen daran angebrachten Nietschaft aufweist,
der nach vollständigem
Einfügen
in eine Aussparung einer Platte nach Aufweiten mit einem Werkzeug
das Nietteil in der Platte klemmend befestigt.
-
Aufgrund
der überaus
universellen Einsetzbarkeit von Nietteilen werden diese jedoch auch
zunehmend in technischen Randgebieten eingesetzt, weshalb sie auch
zunehmend untypische Anforderungen in physikalischer wie möglicherweise
auch chemischer Hinsicht erfüllen
müssen.
Die vorliegende Erfindung basiert auf Versuchen der Anwenderin, Nietteile
in einer Bauteilausnehmung in mechanischen Bauteilen vorzusehen,
die als Wandungen eines Fluidreservoirs eingesetzt werden sollten,
ohne jedoch die Dichtigkeit des Fluidreservoirs unter ein technisch
sinnvolles Maß zu
verringern. Wie die Untersuchungen gezeigt haben, erlaubten jedoch
herkömmliche
Nietverbindungen nur eine sehr schlechte Fluiddichtigkeit. Insbesondere
mit industrieüblichen Nietteilen
erzeugte Verbindungen eines Nietteils in einer Bauteilausnehmung
wiesen in dem Verbindungsbereich beider deutliche Defekte auf, die
eine Fluiddichtigkeit nicht gewährleisten
konnten.
-
Vor
allem zeigte sich bei den durchgeführten Untersuchungsreihen der
Anmelderin, dass leicht diffusive Stoffe mit einem starken Oberflächenkriechvermögen den
Verbindungsbereich zwischen Nietteil und Bauteilausnehmung bei herkömmlichen
Nietverbindungen eines Nietteiles in einer Nietverbindung leicht überwinden
konnten.
-
Aus
den zuvor beschriebenen Nachteilen vorbekannter Nietteile in einer
Bauteilausnehmung sowie den technischen Anforderungen an Nietteile
in den Wandungen eines Fluidreservoirs lässt sich folglich die technische
Notwendigkeit ableiten, ein Nietteil in einer Bauteilausnehmung
vorzuschlagen, welches die aufgezeigten Nachteile vermeidet. Insbesondere
ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Nietteil in einer
Bauteilausnehmung vorzuschlagen, die eine fluiddichte Verbindung
beider gewährleistet.
Diese Verbindung von Nietteil und Bauteilausnehmung soll zudem vor
allem fluiddicht gegenüber dem
Stofftransport von leicht diffusiven Stoffen mit einem hohen Oberflächenkriechverhalten
gewährleisten.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein Nietteil in einer Bauteilausnehmung gemäß Patentanspruch
1 sowie Patentanspruch 16, als auch durch ein Verfahren zur Herstellung
eines Nietteils in einer Bauteilausnehmung gemäß Patentanspruch 18 gelöst.
-
Insbesondere
wird die Aufgabe durch ein Nietteil in einer Bauteilausnehmung gelöst, welche
Folgendes umfasst: Ein Nietteil in einem Grundkörper sowie einen an den Grundkörper anschließenden und
in einer ersten Vorzugsrichtung orientierten Schaft mit einer Außenwand
und einem von dem Grundkörper
abweisenden, endständigen
Abschlussrand, und eine Bauteilausnehmung mit einer zweiten Vorzugsrichtung
in einem mechanischen Bauteil aus einem verformbaren Material, wobei
eine zweite Querschnittsform der Bauteilausnehmung senkrecht zur
zweiten Vorzugsrichtung umfänglich
im Wesentlichen einer ersten Querschnittsform der Außenwand
senkrecht zur ersten Vorzugsrichtung des Nietteils entspricht, wobei
die Außenwand
des Nietteils in Bezug auf die erste Vorzugsrichtung einen sich
verjüngenden,
den Schaft umlaufenden Teilabschnitt aufweist, welcher sich in Richtung
zu dem endständigen
Abschlussrand hin verjüngt
und eine dritte Querschnittsform senkrecht zur ersten Vorzugsrichtung
aufweist, die umfänglich
größer als
die erste Querschnittsform der Bauteilausnehmung ist, wobei das
Nietteil in die Bauteilausnehmung so eingeführt ist, dass der Schaft in
die Bauteilausnehmung entlang der zweiten Vorzugsrichtung durch
Kraftbeaufschlagung in die Bauteilausnehmung eingepresst ist, wobei
die erste Vorzugsrichtung und die zweite Vorzugsrichtung gleich
orientiert sind, und dass der sich verjüngende, den Schaft umlaufende
Teilabschnitt umfänglich
Material des mechanischen Bauteils verdrängt und dadurch eine fluiddichte
Verbindung über
einen umfänglichen
Verbindungsbereich erzeugt.
-
Weiterhin
wird die Aufgabe gelöst
durch ein Nietteil in einer Bauteilausnehmung, welches folgendermaßen erhalten
wird: Bereitstellen eines Nietteils mit einem Grundkörper sowie
einem an den Grundkörper
anschließenden
und in einer ersten Vorzugsrichtung orientierten Schaft mit einer
Außenwand
und einem von dem Grundkörper
abweisenden, endständigen
Abschlussrand, wobei die Außenwand
des Nietteils in Bezug auf die erste Vorzugsrichtung einen sich
verjüngenden,
den Schaft umlaufenden Teilabschnitt aufweist, welcher sich in Richtung
zu dem endständigen
Abschlussrand hin verjüngt
und eine dritte Querschnittsform senkrecht zur ersten Vorzugsrichtung
aufweist, die umfänglich
größer als
eine erste Querschnittsform der Bauteilausnehmung ist; Bereitstellen
einer Bauteilausnehmung mit einer zweiten Vorzugsrichtung in einem
mechanischen Bauteil aus einem verformbaren Material, wobei eine zweite
Querschnittsform der Bauteilausnehmung senkrecht zur zweiten Vorzugsrichtung
umfänglich
im Wesentlichen der ersten Querschnittsform der Außenwand
senkrecht zur ersten Querschnittsform des Nietteils entspricht;
Einführen
des Nietteils in die Bauteilausnehmung; Einpressen des Schaftes
in die Bauteilausnehmung entlang der zweiten Vorzugsrichtung durch
Kraftbeaufschlagung, wobei die erste Vorzugsrichtung und die zweite
Vorzugsrichtung gleich orientiert sind, wobei der sich verjüngende, den
Schaft umlaufende Teilabschnitt umfänglich Material des mechanischen
Bauteils verdrängt
und dadurch eine fluiddichte Verbindung über einen umfänglichen
Verbindungsbereich erzeugt wird.
-
Weiterhin
wird die Aufgabe gelöst
durch ein Verfahren zur Herstellung eines Nietteiles in einer Bauteilausnehmung,
welches folgende Schritte umfasst: Bereitstellen eines Nietteils
mit einem Grundkörper
sowie einen an den Grundkörper
anschließenden
und in einer ersten Vorzugsrichtung orientierten Schaft mit einer
Außenwand
und einem von dem Grundkörper
abweisenden, endständigen
Abschlussrand, wobei die Außenwand
des Nietteils in Bezug auf die erste Vorzugsrichtung einen sich
verjüngenden,
den Schaft umlaufenden Teilabschnitt aufweist, welcher sich in Richtung
zu dem endständigen
Abschlussrand hin verjüngt
und eine dritte Querschnittsform senkrecht zur ersten Vorzugsrichtung aufweist,
die umfänglich
größer als
eine erste Querschnittsform der Bauteilausnehmung ist; Bereitstellen
einer Bauteilausnehmung mit einer zweiten Vorzugsrichtung in einem
mechanischen Bauteil aus einem verformbaren Material, wobei eine
zweite Querschnittsform der Bauteilausnehmung senkrecht zur zweiten
Vorzugsrichtung umfänglich
im Wesentlichen der ersten Querschnittsform der Außenwand senkrecht
zur ersten Vorzugsrichtung des Nietteils entspricht; Einführen des
Nietteils in die Bauteilausnehmung; Einpressen des Schaftes in die
Bauteilausnehmung entlang der zweiten Vorzugsrichtung durch Kraftbeaufschlagung,
wobei die erste Vorzugsrichtung und die zweite Vorzugsrichtung gleich
orientiert sind, und wobei der sich verjüngende, den Schaft umlaufende
Teilabschnitt umfänglich
Material des mechanischen Bauteils verdrängt und dadurch eine fluiddichte
Verbindung über
einen umfänglichen
Verbindungsbereich erzeugt wird.
-
Hier
und im Folgenden wird unter einer fluiddichten Verbindung eine flüssigkeitsdichte
sowie gasdichte Verbindung von Nietteil und Bauteil verstanden.
Die Gasdichtigkeit der Verbindung ist nach herkömmlichen mechanischen Gesichtspunkten
zu beurteilen, und definiert sich etwa durch eine obere Grenze von
wenigen hundert mbar oder darunter. Mindestens wird insoweit in
einer abgewandelten Anschauung unter Fluiddichtigkeit aber eine
Flüssigkeitsdichtigkeit
verstanden.
-
Ein
wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung liegt darin, dass der Schaft
des Nietteiles eine sich zum Abschlussrand des Schaftes hin und
in Bezug auf eine erste Vorzugsrichtung des Nietteils verjüngende Form
aufweist. Beim Einpressen des Nietteils in die Bauteilausnehmung
verdrängt
der sich zum Abschlussrand hin verjüngende Teilabschnitt des Schaftes
umfänglich
Material des mechanischen Bauteils aus dem Randbereich der Bauteilausnehmung
und erzeugt durch den so verursachten Materialfluss, eine fluiddichte
Verbindung zwischen dem Nietteil und dem Rand der Bauteilausnehmung über den
gesamten Umfang des Schaftes. Je nach relativer Härte des
Schaftes des Nietteils sowie des Materials des Bauteils, in welchem
sich die Bauteilausnehmung befindet, kommt es lediglich zu einem
Materialfluss im Bereich des Randes der Bauteilausnehmung oder zu
einem gleichzeitigen Materialfluss des Materiales des Schaftes wie
auch des Materiales des Bauteils. Der während des Nietprozesses verursachte Materialfluss,
sorgt für
mikroskopische Verformungs- wie Anformungsprozesse, über den
ganzen Umfang des Schaftes bzw. des erzeugten Verbindungsbereiches
von Nietteil und Bauteilausnehmung, so dass ein Durchtritt von Fluid,
auch von stark kriechfähigem Fluid, über den
Verbindungsbereich verhindert werden kann. Der für die Fluiddichtigkeit verantwortliche Materialfluss
kann durch eine Anzahl an physikalischen Parameter gesteuert werden.
Als einer der am besten geeigneten Parameter hat sich die geeignete, sich
zum Abschlussrand des Schaftes verjüngende Ausformung des Schaftes
herausgestellt. Durch diese spezielle Ausformung kann das Ausmaß des Materialflusses
durch eine geeignete Abstimmung des Grades der Verjüngung des
Schaftes über
den umlaufenden Teilabschnitt vorteilhaft beeinflusst und die Fluiddichtigkeit
des Verbindungsbereiches ermöglicht
werden. Weiterhin kann auch eine geeignete Auswahl an Materialien
des Nietteils und der Bauteilausnehmung den erzeugten Materialfluss
unterstützen.
-
In
einer ersten vorteilhaften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Bauteilausnehmung eine Bohrung
oder eine Stanzausnehmung in einem plattenförmigen Bauteil. Derartige Bauteilausnehmungen
lassen sich einerseits besonders kostengünstig und in großen Stückzahlen
herstellen, andererseits erlauben die Herstellungsverfahren auch
die nötige
Präzision,
welche die Bauteilausnehmungen aufweisen müssen, um einen in Bezug auf die
Querschnittsform der Bauteilausnehmung vollumfänglichen Materialfluss zur
Darstellung eines fluiddichten Verbindungsbereiches zu gewährleisten.
-
In
einer anderen Ausführungsform
des Nietteils in einer Bauteilausnehmung ist das mechanische Bauteil
ein plattenförmiges
Metall, insbesondere ein plattenförmiger Edelstahl oder Aluminium,
ein plattenförmiger
Kunststoff oder ein plattenförmiger Faserverbundstoff.
Insbesondere Metalle eignen sich zur Herstellung eines ausführungsgemäßen Nietteils in
einer Bauteilausnehmung besonders gut, da sie bei hohen Drücken, wie
etwa den zur Herstellung des ausführungsgemäßen Nietteils in einer Bauteilausnehmung
vorherrschenden Nietdrücken,
ein vorteilhaftes Fliesverhalten aufweisen. Das Fliesverhalten gewährleistet
eine mikroskopisch besonders dichte Anformung des Randes der Bauteilausnehmung
an den Schaft des Nietteils und erlaubt somit besonders hohe Fluiddichtigkeit.
Auch Kunststoffe oder Faserverbundstoffe können ein geeignetes elastisches Verhalten
bzw. eine geeignetes Fließverhalten
aufweisen, um eine Fluiddichtigkeit zwischen einem in einer Bauteilausnehmung
verpressten Nietteil und einem Bauteil zu gewährleisten.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung ist weist der Grundkörper des Nietteils im Anschlussbereich
des Schaftes wenigstens eine Aussparung auf, in welcher Materialumformungen
des Bautteils aufgenommen sind. Dementsprechend können die
bei dem Nietprozess auftretenden Materialflüsse des Bauteiles derart gelenkt
werden, dass der Grundkörper
des Nietteiles bündig
mit der dem Grundkörper
zugewandten Seite des Bauteiles abschließt und keine fluidundichte
Lücken
und Defekte entstehen lässt.
Weiterhin wird dadurch auch ein gleichmäßigeres und mechanisch belastbares
Nietergebnis unter gleichzeitiger Gewährleistung einer Fluiddichtigkeit
der Verbindung von Nietteil 1 und Bauteil 3 erzielt.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung ist das mechanische Bauteil von einem
ein Fluid enthaltenden Gefäß, insbesondere
einem Gefäß, welches
einen flüssigen
Kohlenwasserstoff oder eine Mischung mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff
enthält,
umfasst. Kohlenwasserstoffe, insbesondere niedermolekulare Kohlenwasserstoffe
zeichnen sich durch ein hohes Oberflächenkriechvermögen auf herkömmlichen
Werkstoffen aus. Niedermolekulare Kohlenwasserstoffe werden etwa
in der chemischen Industrie, der Petrochemie oder beispielsweise
auch in der pharmazeutischen Industrie häufig als Lösungsmittel und Ausgangsstoff
für weitere
Produkte eingesetzt. Darüber
hinaus umfassen auch Kraftstoffe und flüssige Brennstoffe, wie auch
Schmierstoffe eine gut nachweisbare Menge an niedermolekularen Kohlenwasserstoffen.
Ausführungsgemäß können insbesondere
Aufbewahrungsbehälter
sowie Reservoirbehälter
zur Schmiermittelaufnahme das mechanische Bauteil, welches ein Nietteil
in einer Bauteilausnehmung umfasst, aufweisen. Insbesondere Ölwannen
mit einer Wanddicke von 2,0 mm oder 2,5 mm können das ausführungsgemäße Nietteil
in einer Bauteilausnehmung umfassen.
-
In
einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung weist der Grundkörper des Nietteils eine Aufnahme,
insbesondere eine einseitig offene Aufnahme, auf, in welcher ein
Gegenstand passgenau aufgenommen werden kann. Die Aufnahme eines
Gegenstandes erlaubt folglich die mechanische Befestigung mit Hilfe
anderer mit dem Gegenstand in Wechselwirkung stehender Vorrichtungen.
Insbesondere kann der Gegenstand ein Teil einer Haltevorrichtung
sein, welche die mechanische Halterung des Bauteils mit einem Nietteil
in einer Bauteilausnehmung erlaubt. Weiterhin insbesondere kann
die Aufnahme zur Befestigung von Apparaten und Sensoren ausgebildet
sein. Vor allem kann das Nietteil auch im Bereich eines ein Fluid
enthaltenden Gefäßes, vorzugsweise
einer Ölwanne,
zur Befestigung von mechanischen und/oder messtechnischen Vorrichtungen,
wie Füllstandmessern,
vorgesehen sein.
-
In
einer weiterführenden
Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung weist die Aufnahme eine geeignete Formgebung,
insbesondere ein Schraubengewinde, auf, welche eine fest mechanische
Verbindung mit dem Gegenstand erlaubt. Demgemäß können ohne Weiteres geeignete
Verbindungsmittel wie Schrauben, Bajonettverschlüsse, Steckverschlüsse oder
sonstige mechanische Verbindungsmittel und Gegenstände leicht
in der Aufnahme des Nietteils aufgenommen und befestigt werden.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, weist die Außenwand des Schaftes ein Rändel auf.
Ein Rändel
kennzeichnet sich durch eine Abfolge von einzelnen Zähnen sowie Vertiefungen
zwischen benachbarten Zähnen,
welche Zähne
sich bei dem Verpressen des Nietteils in den Randbereich der Bauteilausnehmung
schneiden und eine Verdrehung des verpressten Nietteils in der Bauteilausnehmung
unterbinden. Durch ein Rändel wird
folglich verhindert, dass bei unbeabsichtigter Beaufschlagung des
Nietteils in der Bauteilausnehmung mit einem Drehmoment sich dieses
von dem Bauteil löst
oder in diesem auch nur geringfügig
bewegt und die Fluiddichtigkeit der Verbindung von Nietteil und
Bauteil verringert oder sogar zerstört wird.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die Materialhärte des Nietteils im Vergleich
zur Materialhärte
des mechanischen Bauteils größer. Der
Unterschied der Materialhärte kann
alternativ auch lediglich den Schaft des Nietteils bzw. den sich
verjüngenden,
und den Schaft umlaufenden Teilabschnitt des Schaftes betreffen.
Durch den Unterschied der Materialhärten von Nietteil und mechanischen
Bauteil wird einerseits gewährleistet, dass
der Materialfluss, welcher für
die Fluiddichtigkeit maßgeblich
verantwortlich ist, hauptsächlich
den Materialfluss des Randes der Bauteilausnehmung betrifft. Andererseits
kann durch die größere Materialhärte des
Nietteils bzw. des Schaftes des Nietteils auch gewährleistet
werden, dass während
des Nietprozesses, also dem Einfügen
und Verpressen des Schaftes in die Bauteilausnehmung, der Materialfluss des
mechanischen Bauteils gleichmäßig aufrecht
erhalten wird. Hierbei ist auch darauf hinzuweisen, dass gerade
durch die Form der Verjüngung
des den Schaft umlaufenden Teilabschnittes ein gleichmäßiger Materialfluss
während
des gesamten Nietprozesses ermöglicht
werden kann. Dennoch widerspricht die Anforderung an Fluiddichtigkeit
des Verbindungsbereiches zwischen Nietteil und Bauteilausnehmung nicht
einem begrenzten Materialfluss des Materials des Nietteils während des
Nietprozesses.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist die fluiddichte Verbindung über den
Verbindungsbereich bis zu einem Fluiddruck über dem Umgebungsdruck von
bis zu 0,5 bar, insbesondere bis zu 2,0 bar und vorzugsweise bis
zu 3,5 bar fluiddicht. Der Umgebungsdruck kann hierbei auf der nietteilzugewandten
Seite des Bauteils sowie auf der nietteilabgewandten Seite des Bauteils
vorliegen.
-
In
einer anderen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung ist das Nietteil wenigstens teilweise
oberflächenbehandelt,
insbesondere oberflächenbeschichtet.
Die Oberflächenbehandlung
kann einerseits mit der Fluiddichtigkeit des Verbindungsbereiches
zwischen Nietteil und Bauteilausnehmung in Verbindung stehende Parameter
betreffen, muss dies jedoch nicht. So kann die Oberflächenbehandlung
beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit des
Nietteils betreffen, sie kann jedoch aber auch eine Verbesserung
der Oberflächeneigenschaften des
Schaftes des Nietteils betreffen, welche zu einer Verbesserung der
Fluiddichtigkeit des Verbindungsbereiches beitragen. Insbesondere
kann die Oberflächenbehandlung
eine Härtung
des Nietteils betreffen, die einen verbesserten Materialfluss des
Randmaterials der Bauteilausnehmung herbeiführt, oder auch eine Oberflächenbehandlung
in Form einer Oberflächenbeschichtung
mit Substanzen, die bei den hohen auftretenden Nietdrücken während des Nietprozesses
den Materialfluss zusätzlich
fördern. Die
Oberflächenbehandlung
bzw. Oberflächenbeschichtung
kann alle oder auch nur ausgewählte Nietflächen betreffen,
d. h. Flächenabschnitte
des Nietteils und/oder des Bauteils, welche nach dem Verpressen
des Nietteils in dem Bauteil in Kontakt mit der jeweils anderen
Komponente sind, insbesondere um eine gesteigerte Fluiddichtigkeit
durch einen verbesserten Kontakt beider Komponenten herbeizuführen. Die
Oberflächenbehandlung
kann folglich auch selektiv vorgenommen sein.
-
In
einer alternativen Abwandlung kann die Oberflächenbehandlung auch den Randbereich
der Bauteilausnehmung des Bauteils betreffen. Weiter insbesondere
kann die Oberflächenbehandlung
eine Verbesserung oder Unterdrückung
der thermischen und/oder elektrischen Leitfähigkeit des Schaftes des Nietteiles,
der Aufnahme des Nietteils oder des gesamten Nietteils betreffen.
Ferner kann die Oberflächenbehandlung
eine Schmierung und/oder einen Korrosionsschutz auch unter Einfluss
höher Temperaturen,
etwa bis 200°C,
betreffen. Eine solche Oberflächenbehandlung
erweist sich vor allem auch dann als geeignet, wenn die Aufnahme
in dem Grundkörper
des Nietteils als Gewindeaufnahme ausgebildet ist, bzw. falls das
Nietteil einen stiftförmigen
Fortsatz aufweist, welcher zur Verbindung mit anderen Gegenständen vorgesehen
ist. Solche stiftförmigen Fortsätze umfassen
besonders vorzugsweise ein Außengewinde
zur weiteren Befestigung anderer Gegenstände mit einem passenden Gegengewinde.
In Gewindeaufnahmen bzw. bei stiftförmigen Fortsätzen mit
Außengewinde
erweist sich auch eine Beschichtung zur Verbesserung der Fluiddichtigkeit
eines Verbindungsbereiches zwischen dem Gewinde und einem Gegenstand
mit einem passenden Gegengewinde als besonders vorteilhaft, da somit
auch die Fluiddichtigkeit einer Gesamtanordnung bestehend aus beidseitig
Nietteil, Bauteil und Gegenstand mit passendem Gegengewinde gewährleistet
werden kann. In anderen bevorzugten Ausführungsformen kann die Oberflächenbehandlung
alle Arten von Gewindesicherungen und Gewindedichtungen oder isolierende
Beschichtungen betreffen, vorzugsweise unter Verwendung von Nylon-Fleck-Beschichtungen, Kunststoff-Fleck-Beschichtungen, Fixierungen
aus geschäumten
Polyolefinen, PVC und/oder Plastiksolbeschichtungen, filmbildenden
Dispersionen, Kunststoffklebern, Kunstoffklebern in Micorkapseln,
insbesondere unter Verwendung von Tuflok®, Nytemp®, Nyseal®,
Nystay®,
Nyplast®,
Nytorq®,
Nycote® und Precote® 3M®.
-
In
einer anderen Ausführungsform
des vorliegenden Nietteils in einer Bauteilausnehmung ist die Wanddicke
des Schaftes weniger als 1 mm, insbesondere zwischen 0,2 mm und
0,8 mm und vorzugsweise 0,35 mm. Einerseits erlaubt diese Wanddicke
eine gute Nietbarkeit des Nietteils, das heißt eine gute Verformbarkeit
unter hohen Drücken,
andererseits gewährleisten
diese Wanddicke ausreichende Stabilität des Schaftes beim Einfügen in eine
Bauteilausnehmung während
des Nietprozesses um einen Materialfluss, insbesondere einen Materialfluss des
Randes der Bauteilausnehmung, zu ermöglichen.
-
In
einer anderen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung ist das Nietteil in der Bauteilausnehmung
lehrenhaltig. Lehrenhaltig soll hier im herkömmlichen Sinne verstanden werden,
also dass ein Istmaß eines Werkstückes innerhalb
vorbestimmter, zulässiger Abweichungen
vom festgelegten Nennmaß liegt.
Die Lehrenhaltigkeit sichert sowohl die weitere problemlose Verarbeitung
bzw. Verwendung des Nietteils mittels oder durch standardisierte
Vorrichtungen, andererseits ist sie ein Maß für die Präzision des Nietprozesses bzw.
des verpressten Nietteils in der Bauteilausnehmung. Gerade bei Nietprozessen
unter hohen Drücken,
vergleichbar der Drücke
bei dem vorliegenden Nietprozess, kann die Lehrenhaltigkeit der Nietteile
normalerweise nicht mehr gewährleistet werden.
Dies ist insbesondere bei Handnietverfahren sowie bei pneumatischen
Handnietverfahren oder einfachen Pressverfahren der Fall, da die
für eine Lehrenhaltigkeit
notwendige gleichmäßige Druckverteilung
während
des Nietprozesses nicht erbracht werden kann. Bei den erwähnten Untersuchungsreihen
der Anmelderin hat sich jedoch herausgestellt, dass die Lehrenhaltigkeit
speziell mittels Taumel-Nietverfahren weiterhin gewährleistet
werden kann.
-
In
einer weiterhin vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung steht
der endständige
Abschlussrand des Nietteils auf der nietteilabgewandten Seite, welcher
der nietteilzugewandten Seite, von welcher das Nietteil in die Bauteilausnehmung
eingefügt
wird, gegenüber
liegt, nach dem Einfügen über und
ist durch das Einpressen des Nietteils in einem bündigen Abschluss
mit der nietteilabgewandten Seite verformt. Demgemäß kann der
fluiddichte Verbindungsbereich zwischen dem Schaft des Nietteils
und dem Rand der Bauteilausnehmung zusätzlich noch dadurch verbessert
werden, dass ein über
die Bauteilausnehmung überstehender
Schaftbereich zu einem bündigen
Abschluss mit dem Randbereich der Bauteilausnehmung verpresst wird.
Hierbei kann es insbesondere im Bereich des verpressten Abschlussrandes
des Schaftes zu einem weiteren Materialfluss in Form einer Materialeinprägung in
dem Bauteil, welches die Bauteilausnehmung aufweist, kommen. Dieser
Materialfluss kann die Fluiddichtigkeit des Verbindungsbereiches
zwischen Nietteil und Bauteilausnehmung noch verbessern. Der bündige Abschluss des
verpressten Nietteils in der Bauteilausnehmung auf der nietteilabgewandten
Seite des Bauteils reduziert zusätzlich
die Verletzungsgefahr bei der Handhabung des Bauteils, und verbessert
ist die Verarbeitungsfähigkeit
des Bauteils.
-
In
einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung weist der endständige Abschlussrand des Nietteils
eine auf der Außenseite
des Schaftes vorgesehene Abschrägung
oder Abrundung auf, welche das Einfügen des Nietteils in die Bauteilausnehmung
erleichtert. Insbesondere bei automatisierten Nietverfahren mit
hohen Nietstückzahlen,
können die
vorgesehenen Abschrägungen
oder Abrundungen der endständigen
Abschlussränder
von Nietteilen die Fehlerquote beim Ausführen der einzelnen Nietvorgänge deutlich
vermindern.
-
Das
Nietteil in einer Bauteilausnehmung kann sich ausführungsgemäß fernerhin
auch dadurch auszeichnen, dass der endständige Abschlussrand durch ein
Nietwerkzeug mit im Wesentlichen passgeformtem Werkzeugteil bzw.
Nietwerkzeug verpresst wird, insbesondere weggesteuert oder kraftgesteuert
verpresst wird und derart verformt wird, dass der endständige Abschlussrand
zum bündigen
Abschluss an der nietteilabgewandten Seite des mechanischen Bauteils,
welcher der nietteilzugewandten Seite, von welcher das Nietteil
in die Bauteilausnehmung eingeführt
wird, gegenüberliegt,
verformt wird. Durch die Verwendung von passgeformten Nietwerkzeugen
bzw. Werkzeugteilen kann während
des Nietprozesses die Druckverteilung derart gesteuert werden, dass
ein vorteilhafter Materialfluss zur Erzeugung eines fluiddichten
Verbindungsbereiches erfolgt. Andererseits gewährleistet ein passgeformtes
Nietwerkzeug bzw. Werkzeugteil, dass die zum Anschluss bzw. zur
Aufnahme weiterer Vorrichtungen durch das Nietteil nicht durch eine
Verformung des Nietteils selbst verhindert bzw. unmöglich gemacht
wird. Eine Wegsteuerung bzw. Kraftsteuerung beim Verpressen des
Nietteils 1 erlaubt zudem auch noch die Fluiddichtigkeit über den
Verbindungsbereich 5 zwischen Nietteil 1 und Bauteilausnhemung 2 in
gewissen Grenzen zu beeinflussen, da das Verpressen des Nietteils 1 in
besonderem Maße
kontrolliert erfolgt.
-
Weitere
Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben,
die anhand der Abbildungen näher
erläutert
werden.
-
Hierbei
zeigen:
-
1 eine
seitliche Schnittansicht durch ein Nietteil in einer Bauteilausnehmung
gemäß dem Stande
der Technik;
-
2a eine
seitliche Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung vor Verpressen des Nietteils;
-
2b eine
seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung vor dem Verpressen des Nietteils;
-
3 eine
seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung nach Verpressen des Nietteils;
-
4 eine
seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung nach dem Verpressen des Nietteils;
-
5 eine
seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils in einer Bauteilausnehmung nach abschlussbündigem Verpressen
des Nietteils;
-
6 eine
seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung nach abschlussbündigem Verpressen des Nietteils;
-
7 eine
seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung nach abschlussbündigem Verpressen des Nietteils;
-
8 eine
seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung nach abschlussbündigem Verpressen des Nietteils;
-
9 eine
seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung nach abschlussbündigem Verpressen des Nietteils;
-
10 eine
seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung während des
abschlussbündigen
Verpressens mit einem Nietwerkzeug;
-
11 eine
seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung; und
-
12 eine
seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils
für ein
Nietteil in einer Bauteilausnehmung gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
13 eine
seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils
als Nietstift in einer Bauteilausnehmung nach abschlussbündigem Verpressen;
-
14 eine
seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung noch vor dem abschlussbündigen Verpressen;
-
1 zeigt
eine seitliche Schnittansicht durch ein Nietteil 1 in einer
Bauteilausnehmung 2 eines Bauteiles 3 gemäß dem Stande
der Technik. Das Nietteil 1 umfasst neben einem Grundkörper 11,
welcher auf der nietteilzugewandten Seite 40 aus dem Bauteil 3 übersteht,
einen Schaft 12, welcher formschlüssig in der Bauteilausnehmung 2 aufgenommen ist.
Zur Befestigung bzw. zum Verpressen des Nietteils 1 wurde
vorliegend der Abschlussrand 14 des Schaftes 12 der
nietteilabgewandten Seite 41 über den Durchmesser der Bauteilausnehmung 2,
bzw. über
die Ausdehnung der zweiten Querschnittsform Q2 der Bauteilausnehmung 2,
aufgeweitet, wodurch ein Durchrutschen des Nietteils 1 auf
die nietteilzugewandte Seite 40 verhindert wird.
-
Das
vorliegend dargestellte Nietteil 1 zeichnet sich durch
einen Schaft 12 aus, welcher in der dargestellten Schnittansicht
eine gleichmäßige Dickenausdehnung
aufweist. Das Verpressen des Nietteils 1 zur Befestigung
im Bauteil 3 beschränkt
sich vorliegend lediglich auf die Aufweitung des Abschlussrandes 14 des
Schaftes 12, ohne jedoch den Verbindungsbereich 5 zwischen
dem Schaft 12 des Nietteils 1 und dem Rand der
Bauteilausnehmung 2 des Bauteils 3 zu betreffen.
Gemäß dieser
nur den Abschlussrand des Nietteils betreffenden Verbindungsart
kann keine Fluiddichtigkeit im Bereich des Verbindungsbereiches 5 zwischen
Nietteil 1 und Bauteil 3 erreicht werden.
-
Im
Gegensatz zu dem in 1 dargestellten Nietteil in
einer Bauteilausnehmung zeigt 2a eine
erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung, jedoch vor dem Verpressen des Nietteils 1 in
der besagten Bauteilausnehmung 2. Das Nietteil 1,
welches sich in der Bauteilausnehmung 2 des Bauteils 3 vorliegend
bereits eingesetzt befindet, weist neben einem Grundkörper auf
der nietteilzugewandten Seite 40 des Bauteils 3 einen
Schaft 12 auf, welcher mit dem Grundkörper 11 einstückig verbunden
ist. Der Schaft 12 wird auf der dem Grundkörper 11 abgewandten
Seite durch den Abschlussrand 14 begrenzt. Das Nietteil 1 zeichnet
sich ferner durch eine Vorzugsrichtung V1 aus, welche etwa einer
Symmetrieachse, insbesondere einer Rotationssymmetrieachse, des
Nietteils 1 entsprechen kann. Die Vorzugsrichtung V1 entspricht vorliegend
einer Vorzugsrichtung V2 der Bauteilausnehmung 2 des Bauteils 3,
welche ebenso einer Symmetrieachse der Bauteilausnehmung 2 entsprechen
kann. Vorliegend stimmen beide Vorzugsrichtungen V1 und V2 überein,
da das Nietteil 1 sich bereits in die Bauteilausnehmung 2 eingesetzt
befindet. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass sowohl das Nietteil 1 als
auch die Bauteilausnehmung 2 bei entsprechender Ausformung
eine Rotationssymmetrie aufweisen können, dies jedoch nicht müssen. Weiterhin
umfasst das Nietteil 1 eine Aufnahme 15, welche innerhalb
des Grundkörpers
sowie teilweise innerhalb des Schaftes 12 angeordnet ist.
Die Aufnahme 15 kann, wie vorliegend durch die gepunkteten Schräglinien
dargestellt, einen Gewindeabschnitt 15 umfassen. Dieser
ist etwa geeignet sein, weitere vorliegend nicht gezeigte Gegenstände 30,
insbesondere Schrauben oder andere Verankerungsgegenstände mit
einem entsprechend ausgebildeten Gegengewinde in einer mechanisch
belastbaren Weise in der Aufnahme 15 aufzunehmen und zu
befestigen.
-
Der
Schaft 12 des Nietteils 1 weist zudem einen sich
zum Abschlussrand 14 des Schaftes 12 verjüngenden
Teilabschnitt 20 auf, welcher wenigstens teilweise die
Außenwand 13 des
Schaftes 12 definiert. Der sich verjüngende Teilabschnitt 20 reicht hierbei
von einer umfänglichen
Aussparung 17 in dem Grundkörper 11 des Nietteils 1 bis
nahe an den Abschlussrand 14 des Schaftes 12.
Aufgrund der sich verjüngenden
Form ist gewährleistet,
dass der etwa als rotationssymmetrisch angenommene Schaft 12 des
Nietteils 1 eine erste Querschnittsform Q1 aufweist, welche
im Wesentlichen einer zweiten, zu einer zweiten Vorzugsrichtung
V1 senkrechte Querschnittsform Q2 der Bauteilausnehmung 2 des
Bauteils 3 entspricht. Unter Annahme eines im Wesentlichen
rotationssymmetrischen Nietteils 1 entspricht die erste,
zu einer ersten Vorzugsrichtung V1 senkrechte Querschnittsform Q1
folglich einem Durchmesser des Schaftes 12 im Bereich des
sich verjüngenden
Teilabschnittes 20. Dieser Bereich liegt wie vorliegend dargestellt
etwa auf halber Höhe
der Schaftlänge.
Aufgrund der sich zum Abschlussrand 14 verjüngenden
Form des Teilabschnittes 20 des Schaftes 12, weisen
die auf der nietteilzugewandten Seite 40 des Bauteils 3 befindlichen
Bereiche des sich verjüngenden
Teilabschnitts 20, also die in der Zeichnung über der
Bauteilausnehmung 2 liegenden Bereiche des sich verjüngenden
Teilabschnittes 20, eine dritte, zur ersten Vorzugsrichtung
V1 senkrechte Querschnittsform Q3 auf, welche größer als die beiden Querschnittsformen
Q1 und Q2 ist. Hierbei entspricht die dritte Querschnittsform Q3
unter der Annahme eines rotationssymmetrischen Nietteils 1 wiederum
dem Durchmesser des sich verjüngenden Teilabschnitts 20 des
Schaftes 12 in den zuvor beschriebenen Bereichen. Sollte
hingegen das Nietteil 1 sowie die Bauteilausnehmung 2 keine
Rotationssymmetrie aufweisen, können
die Querschnittsformen Q1 bis Q3 auch andere geeignete Längen oder Flächenmaße, insbesondere
Flächen
mit fester Umfangsgeometrie, darstellen.
-
2b zeigt
eine weitere zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils 1 in
einer Bauteilausnehmung 2, welche sich von dem in 2a dargestellten
Nietteil 1 in einer Bauteilausnehmung 2 lediglich
dadurch unterscheidet, dass der Abschlussrand 14 des Schaftes 12 eine
Abschrägung
aufweist, die ein erleichtertes Einfügen des Nietteils 1 in
die Bauteilausnehmung 2 des Bauteils 3 erlaubt.
Die Abschrägung 16,
welche alternativ auch als Abrundung bzw. jede andere geeignete
Formgebung des Abschlussrandes 14 ausgebildet sein kann, vermindert
aufgrund der Formgebung eine Verkantung des Nietteils 1 beim
Einführen
in die Bauteilausnehmung 2 des Bauteils 3 und
vermindert dementsprechend die Fehlerhäufigkeit beim Einfügen des Nietteils 1 in
die Bauteilausnehmung 2.
-
3 stellt
eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung nach dem Verpressen des Nietteils 1 mit dem
Bauteil 3 dar. Zur Darstellung eines fluiddichten Verbindungsbereiches 5 zwischen
dem Schaft 12 des Nietteils 1 und dem Rand der
Bauteilausnehmung 2 des Bauteils 3 ist ein in
Bezug auf den Umfang des Schaftes 12 umfänglicher
Materialfluss des Bauteils 3 erfolgt. Das Verpressen des
Nietteils 1 mit dem Bauteil 3 in der Bauteilausnehmung 2 erfolgte dabei
so, dass der beschriebene Materialfluss im Randbereich der Bauteilausnehmung 2 eine
Materialumformung 50 ausgebildet hat, welche in der in dem
Grundkörper 11 angeordneten
Aussparung 17 des Nietteils 1 aufgenommen ist.
In anderen Worten fließt
das Material des Bauteiles 3 in die umfängliche Aussparung 17.
Die Aussparung 17 ist hierbei etwa als umlaufende Nut in
dem Grundkörper 11 des
Nietteils 1 ausgeführt.
-
Demzufolge
kommt es nach dem Verpressen des Nietteils 1 in der Bauteilausnehmung
nicht lediglich zwischen der Außenwand 13 des
Schaftes 12 und dem Randbereich der Bauteilausnehmung 2 des Bauteils 3 zur
Ausformung eines Verbindungsbereiches 5 durch Materialfluss,
sondern zudem kann dieser Verbindungsbereich 5 noch auf
die Begrenzungen der Aussparung 17, in welche durch die
Materialumformung 50 Material des Bauteils 3 eingeflossen ist,
ausgedehnt seien. Da die Aussparung 17 wie der Schaft 12 umfänglich an
dem Grundkörper 11 angeordnet
ist, kann das in die Aussparung 17 eingeflossene Material
der Materialumformung 50 ebenso zu einer umfänglichen
Fluidabdichtung beitragen.
-
Eine
verbesserte Fluiddichtigkeit des Verbindungsbereiches 5 kann
zudem noch dadurch erreicht werden, dass durch das Verpressen des
Nietteils 1 mit dem Bauteil 3 der Abschlussrand 14 des
Schaftes 12 derart umgeformt wird, dass zu dem Abschlussrand 14 benachbart
angeordnete Bereiche des Schaftes 12 auf der Oberfläche des
Bauteils 3 auf der nietteilabgewandten Seite 41 umfänglich in
engem mechanischem Kontakt anliegen.
-
4 zeigt
eine seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung, die sich von der in 3 dargestellten
Ausführungsform lediglich
dadurch unterscheidet, dass das Nietteil 1 mit dem Bauteil 3 derart
verpresst wurde, dass Bereiche des Schaftes 12 eine oberflächliche
Materialeinprägung 51 auf
der Oberfläche
des Bauteils 3 auf der nietteilabgewandten Seite 41 beim
Verpressen bewirkt haben und mit diesen Bereichen in dichtem mechanischem
Kontakt sind. Aufgrund der Materialeinprägung 51 kommt es zu
einem dichten Kontakt zwischen der Außenwand 13 des Schaftes 12 und
den Oberflächenbereichen
auf der nietteilabgewandten Seite 41 des Bauteils 3 im
Bereich der Materialeinprägung 51.
Der dichte Kontakt vermag die Fluiddichtigkeit des Verbindungsbereiches 5 noch
zu unterstützen
und der Verbindungsbereich 5 kann sich bei geeigneter Kontaktierung
auf diesen Verbindungsbereich zusätzlich mit erstrecken.
-
5 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Nietteils
in einer Bauteilausnehmung in einer seitlichen Querschnittansicht,
wobei das Verpressen des Nietteils 1 in dem Bauteil 3 derart
erfolgt ist, dass sich auf der nietteilabgewandten Seite 41 des
Bauteils 3 zwischen dem verpressten Schaft 12 und
dem Bauteil ein bündiger
Anschluss ausbildet. Hierbei sind in dem Bauteil 3 im Randbereich
der Bauteilausnehmung 2 aus der nietteilabgewandten Seite 41 wiederum
Materialeinprägungen 51 erkenntlich,
welche jedoch im Vergleich zu denen in der Ausführungsform gemäß 4 tiefer in
das Material des Bauteils 3 hineinreichen. Diese vorliegende
Ausführungsform
des Nietteils 1 in einer Bauteilausnehmung 2,
welche durch ein im Vergleich zur Ausführungsform gemäß 4 stärkeres Verpressen,
das heißt
Verpressen bei höherem
Druck, erfolgt ist, weist einen stärkeren Materialfluss des Materials
des Bauteils 3 im Randbereich der Bauteilausnehmung 2 auf.
Der verstärkte
Materialfluss im Bereich der Materialeinprägung 51 kann wiederum zu
einer verbesserten Fluiddichtigkeit des Verbindungsbereiches 5 zwischen
Nietteil 1 und Bauteil 3 beitragen.
-
6 zeigt
eine seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform
eines Nietteils 1 in einer Bauteilausnehmung 2,
welches mit dem in 5 dargestellten Nietteil 1 in
einer Bauteilausnehmung 2 weitgehend identisch ist. Der
entscheidende Unterschied neben einer geringeren Schaftdicke des Schaftes 12 besteht
in der Materialverformung 18 im Bereich zwischen der Aussparung 17 und
dem Schaft 12 des Nietteils 1. Wie bereits ausgeführt, kann
es in Folge des Nietprozesses sowohl beim Bauteil 3 sowie
auch beim Nietteil 1 zu einem Materialfluss kommen. Der
Materialfluss des Nietteiles 1 ist hierbei typischerweise
deutlich geringer als der Materialfluss des Bauteils 3.
Vorliegend ist dieser Sachverhalt durch die leichte Materialverformung 18 des Nietteils 1 dargestellt,
welche einen geringen Materialfluss kennzeichnet. Trotz der dargestellten
Materialverformung 18 behält der Schaft 12,
welcher mit dem Bauteil 3 verpresst ist, weiterhin seine
zum Abschlussrand 14 sich verjüngende konische Form bei, die
für die
Ausbildung des fluiddichten Verbindungsbereiches verantwortlich
ist.
-
7 zeigt
eine seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils 1 in
einer Bauteilausnehmung 2 eines Bauteils 3, in
welcher die Materialverformung des Bauteils 3 derart ausgebildet
ist, dass die Randbereiche der Bauteilausnehmung 2 gegen
den Schaft 12 zum Grundkörper 11 des Nietteils 1 in
die Aussparung 17 verformt sind. Eine vollständige Ausfüllung der
Aussparung 17 des Nietteils 1 durch die Materialumformungen 50 des
Bauteils 3 ist hierbei nicht erfolgt. Die fluiddichte Verbindung
von Nietteil 1 und Bauteil 3 erfolgt folglich
hauptsächlich
in dem Verbindungsbereich 5, welcher an den auf der nietteilabgewandten
Seite 41 des zum Grundkörper 11 aufgebogenen
bzw. umgeformten Randbereichen der Bauteilausnehmung 2 angeordnet
ist. Die vorliegend dargestellten Verhältnisse zeigen typische in
einem industriellen Nietvorgang erzielte Nietergebnisse.
-
8 zeigt
eine seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils 1 in
einer Bauteilausnehmung 2 nach abschlussbündigem Verpressen
des Nietteils 1. Die Ausführungsform ist hierbei weitgehend
mit der in 6 gezeigten Ausführungsform
identisch, wobei jedoch das Nietteil 1 nicht nur einseitig
offen sondern zweiseitig offen ausgeführt ist. Ferner weist der Grundkörper 11 des
Nietteils 1 einen seitlichen Querkanal 80 auf,
welcher auch als Bohrung ausgeführt sein
kann, und sich von der äußeren Begrenzungsfläche des
Grundkörpers 11 zur
inneren Aufnahme 15 hin erstreckt. In alternativen Ausführungsformen kann
der Querkanal 80 in einem vorbestimmten Winkel mit dem
zum Bauteil 3 abgewandten Abschlussrand des Grundkörpers 11 im
Querschnitt angeordnet sein. Der Winkel kann zudem auch weitgehend unbestimmt
sein.
-
9 zeigt
eine seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils 1 in
einer Bauteilausnehmung 2 nach abschlussbündigem Verpressen
des Nietteils 1. Die Ausführungsform ist hierbei weitgehend
mit der in 6 gezeigten Ausführungsform
identisch, wobei in der Aussparung 17 zusätzlich noch
eine Dichtungsvorrichtung 90 vorgesehen ist. Eine solche
Dichtungsvorrichtung 90 kann etwa vor dem Verpressen des
Nietteils 1 in die Aussparung 17 eingesetzt werden
und wird nach dem Verpressen durch die Materialumformung 50 des
Bauteils 3 wenigstens zur Seite des Bauteiles 3 hin
begrenzt. Die Dichtungsvorrichtung 90 ist im einfachsten
Falle als O-Ring-Dichtung ausgeführt.
Zudem kann das Material der Dichtungsvorrichtung 90 durch
seine elastischen Eigenschaften bzw. seine Fließeigenschaften ein Abdichten
des Nietteils 1 gegen das Bauteil 3 weiter unterstützen. Typischerweise
umfasst das Material der Dichtungsvorrichtung 90 ein weiches
Metall oder eine Metalllegierung. Weiterhin ist es auch denkbar,
dass die Dichtungsvorrichtung nicht nur in der Aussparung 17 angeordnet
ist, sondern in anderen technisch möglichen Weisen, welche ein
zusätzliches
Abdichten des Nietteils 1 gegen das Bauteil 3 unterstützen können.
-
10 zeigt
eine seitliche Schnittansicht durch ein bereits verpresstes Nietteil 1 in
einer Bauteilausnehmung 2 zu einem Zeitpunkt gegen Ende des
Verpressvorganges. Zum Verpressen wird der Grundkörper 11 des
Nietteils 1 durch ein an den Grundkörper 11 entsprechend
angepasstes Nietwerkzeug 60 beaufschlagt. Gleichzeitig
wird ein Werkzeugteil 61, welches das Gegenwerkzeugteil
zu dem Nietwerkzeug 60 darstellt, auf der dem Nietwerkzeug 60 gegenüberliegenden
Seite teilweise in die Aufnahme 15 des Schaftes 12 eingeführt und
der Schaft 12 des Nietteils 1 mit einer ausreichenden Kraft
beaufschlagt, so dass der dem Abschlussrand 14 zugewandten
Bereich des Schaftes 12 zum Grundkörper 11 hin verformt
wird. Hierbei erfolgt einerseits ein Materialfluss in dem Randbereich
der Bauteilausnehmung 2 des Bauteils 3, die eine
fluiddichte Abdichtung von Nietteil 1 und Bauteil 3 in
einem Verbindungsbereich 5 definiert, und andererseits
wird aufgrund der Ausformung des Werkzeugteils 61 ein auf
der nietteilabgewandten Seite 41 bündiger Abschluss zwischen Bauteil 3 und
Nietteil 1 erzielt. Das durch dieses Nietverfahren hergestellte
Nietteil 1 in einer Bauteilausnehmung 2 entspricht
hierbei weitgehend dem in 5 dargestellten
Nietteil 1 in einer Bauteilausnehmung 2.
-
Das
Verpressen des Nietteils 1 in der Bauteilausnehmung 2 des
Bauteils 3 kann ausführungsgemäß auch in
zwei getrennten Nietschritten erfolgen. So kann etwa in einem ersten
Schritt das Nietteil 1 zunächst in die Bauteilausnehmung 2 eingepresst werden,
bis der Grundkörper 11 auf
der Oberfläche der
nietteilzugewandten Seite 40 des Bauteils 3 aufliegt.
In einem zweiten Schritt kann folglich der Schaft 12 des
Nietteils 1 mit dem Bauteil 3 verpresset werden.
Erste Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass zum Einpressen
bzw. Verpressen im ersten Schritt vorteilhaft 14 kN und im zweiten
Schritt 38 kN aufgewendet werden müssen, falls die Blechdicke 2,0
mm bis 2,5 mm beträgt
und ein Nietteil mit 0,35 mm Schaftdicke verwendet wird. Die beiden
Schritte können
in einem Serienfertigungsverfahren auch mit einem entsprechenden
Montagewerkzeug mit Niederhalter auf einem Montagehub zusammengefasst werden.
-
11 zeigt
eine seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils 1 in
einer Bauteilausnehmung 2. Die dargestellte Ausführungsform
weist, ähnlich
wie die in 3 dargestellte Ausführungsform,
einen auf der nietteilabgewandten Seite 41 des Bauteils 3 überstehenden
Abschlussrand 14 auf. Im Gegensatz zu der in 3 dargestellten
Ausführungsform
ist in dem Grundkörper 11 des
Nietteils 1 jedoch keine Aussparung 17 angeordnet,
in welche beim Verpressen des Nietteils 1 mit dem Bauteil 3 eine
Materialumformung 50 (vorliegend nicht dargestellt) aufgenommen
werden könnte.
Vielmehr findet vorliegend der Materialfluss des Bauteils 3 während des
Verpressens des Nietteils 1 dergestalt statt, dass lediglich
die Randbereiche der Bauteilausnehmung 2 des Bauteils 3 sich
an der Außenwand 13 des
Schaftes 12 des Nietteils 1 in Richtung zur Bauteilausnehmung 2 hin
anformen. Die Anformung ist hierbei ausreichend, um eine fluiddichte
Verbindung des Nietteils 1 mit der Bauteilausnehmung 2 des
Bauteils 3 im Bereich des Verbindungsbereiches 5 zu
gewährleisten.
-
Weiterhin
im Gegensatz zu der in 3 dargestellten Ausführungsform
des Nietteils 1 in der Bauteilausnehmung 2 weist
die vorliegende Ausführungsform
kein lediglich einseitig offenes Nietteil 1 auf, sondern
ein beidseitig offenes Nietteil 1. Die in dem Nietteil 1 angeordnete
Aufnahme 15 kann folglich sowohl von in der Zeichnung dargestellten
Orientierung von oben durch den Grundkörper 11 einen nicht
weiter dargestellten Gegenstand 30 aufnehmen, als auch
von in der vorliegenden Zeichnung dargestellten Orientierung von
unten durch die Öffnung
des Schaftes 12.
-
12 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Nietteils 1,
wobei die Bauteilausnehmung 2 eines Bauteils 3 vorliegend
nicht dargestellt ist. Das Nietteil 1 weist, wie die in 2 bis 7 dargestellten
Nietteile 1, ein einseitig offenes Nietteil auf, welches
einen Grundkörper 11 mit Aufnahme 15 und
einen Schaft 12, welcher durch einen Abschlussrand 14 begrenzt
ist, umfasst. Die Aufnahme 15 umfasst vorliegend ein Schraubeninnengewinde,
insbesondere ein M6-Innengewinde. Der Schaft 12 zeichnet
sich durch den sich zum Abschlussrand 14 verjüngenden
Teilabschnitt 20 des Schaftes 12 aus, welcher
dem Schaft 12 eine im Wesentlichen konische Form verleiht.
Weiterhin ist auf der Außenwand 13 des
Schaftes 12 im Bereich des Übergangs von dem Schaft 12 zum
Abschlussrand 14 eine Abschrägung dargestellt, welche das
mechanische Einfügen
des vorliegend gezeigten Nietteils in eine vorliegend nicht dargestellte
Bauteilausnehmung 2 erleichtert.
-
Um
das Nietteil in mit einem Bauteil 3 verpressten Zustand
vor ungewollten Drehbewegungen, etwa durch Beaufschlagung des Grundkörpers 11 mit einem
Drehmoment, und folglich vor Auflösung einer fluiddichten Verbindung
zwischen dem Nietteil 1 und einer Bauteilausnehmung 2 zu
sichern, weist das vorliegende Nietteil ein Rändel 70 auf, welches
sich in einem zum Abschlussrand 14 zugewandten Teilabschnittes
des Schaftes 12 um den Schaft 12 umlaufend erstreckt.
Das Rändel 70,
welches als sich zueinander benachbarte und regelmäßig vom
Grundkörper 11 zum
Abschlussrand 14 sich erstreckende Zahnungen in der Außenwand 13 dargestellt
ist, bewirkt beim Verpressen des Nietteils 1 einen Materialfluss
des vorliegend nicht dargestellten Bauteils 3 derart, dass
Material des Bauteils 3 in einzelne Ausnehmungen zwischen
benachbarten Zähnen
fließt und
folglich das Nietteil 1 gegen ein ungewünschtes Verdrehen mechanisch
sichert. Das Rändel 70 kann gemäß DIN-vorschrift 82 ausgeformt
sein.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
kann ein Rändel 70 auch
auf einer Planfläche 71 angeordnet
sein, welche beim Verpressen des Nietteils 1 mit dem Bauteil 3 Material
im Randbereich der Bauteilausnehmung 2 geeignet verformt
und eine Verdrehsicherung des Nietteils 1 ermöglicht.
In einer weiter alternativen Ausführungsform kann ein Rändel 70 sowohl
auf der Planfläche 71 als
auch auf der Außenwand 13 des
Schaftes 12 angeordnet sein.
-
13 zeigt
eine seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils 1 in
Form eines Nietstiftes in einer Bauteilausnehmung nach abschlussbündigem Verpressen.
Entgegen der vorhergehenden Ausführungsformen
des Nietteils 1, welche durch eine Aufnahme 15 gekennzeichnet
sind, weist das vorliegende Nietteil 1 einen stiftförmigen Fortsatz 100 auf,
welcher ein Außenschraubengewinde 101 hat.
Eine Aufnahme 15 (vorliegend nicht bezeichnet) ist vorliegend
nur rudimentär
angedeutet, kann jedoch auch ausführungsgemäß weiterhin von dem Nietteil 1 voll umfasste
sein. Alle weiteren Merkmale sind weitgehend mit denen der Ausführungsform
gemäß 6 identisch.
-
14 zeigt
eine seitliche Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Nietteils 1 in
einer Bauteilausnehmung 2 noch vor dem Verpressen. Die
gezeigte Ausführungsform
ist weitgehend mit der Ausführungsform identisch,
welche in 2a dargestellt ist. Der einzige
Unterschied besteht darin, dass der dem Bauteil 3 zugewandte
Abschnitt des Grundkörpers 11 eine Umlaufnut 19 aufweist,
welche in dem Grundkörper 11 um
den Schaft 12 verläuft,
und in welcher ein verformbares Dichtungsmittel 91 aufgenommen
ist. Bevorzugtermaßen
ist das verformbare Dichtungsmittel 91 als O-Dichtungsring
aus Kunststoff ausgeführt. Beim
Verpressen des Nietteils 1 in dem Bauteil 3 wird das
Dichtungsmittel 91 derart verformt, dass es auf einem Teilbereich
der Oberfläche
der nietteilzugewandten Seite 40 des Bauteils 3 dichtend
anliegt und umfänglich
um den verpressten Schaft 12 einen Dichtungsbereich definiert.
Der mit dem Dichtungsbereich erzielte Dichtungseffekt kann die Fluiddichtung,
welche nach dem Verpressen über
den vorliegend nicht gezeigten Verbindungsbereich 5 zwischen Nietteil 1 und
Bauteil 3 ausgebildet ist, noch unterstützen.
-
An
dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen
Teile für
sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in
den Zeichnungen dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht
werden. Abänderungen
hiervon sind dem Fachmann geläufig.
-
- 1
- Nietteil
- 2
- Bauteilausnehmung
- 3
- Bauteil
- 5
- Verbindungsbereich
- 11
- Grundkörper
- 12
- Schaft
- 13
- Außenwand
- 14
- Abschlussrand
- 15
- Aufnahme
- 16
- Abschrägung/Abrundung
- 17
- Aussparung
- 18
- Materialverformung
- 19
- Umlaufnut
- 20
- sich
verjüngender
Teilabschnitt
- 30
- Gegenstand
- 40
- nietteilzugewandte
Seite
- 41
- nietteilabgewandte
Seite
- 50
- Materialumformung
- 51
- Materialeinprägung
- 60
- Nietwerkzeug
- 61
- Werkzeugteil
- 70
- Rändel
- 71
- Planfläche
- 80
- Querkanal
- 90
- Dichtungsvorrichtung
- 91
- Dichtungsmittel
- 100
- Fortsatz
- 101
- Außenschraubengewinde
- V1
- erste
Vorzugsrichtung
- V2
- zweite
Vorzugsrichtung
- Q1
- erste
Querschnittsform
- Q2
- zweite
Querschnittsform
- Q3
- dritte
Querschnittsform