DE19701780A1 - Stanzniet und mit ihm erstellte Nietverbindungen sowie Nietwerkzeug und Verfahrensherstellung einer Nietverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stanzniet mit einer an der Stirnseite seines Nietschaftes angeordneten Schneidkante, die im Schneidbereich durch eine achsparallel verlaufende Außenseite und eine konische Innenseite des Nietschaftes gebildet ist.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine mit einem derartigen Stanzniet hergestellte Nietverbindung und ein hierzu geeignetes Nietwerkzeug auf ein Verfahren zur Herstellung einer Nietverbindung.

Ein Stanzniet wie eingangs beschrieben ist in der DE-OS 43 33 052 be­ schrieben und dargestellt, der auf seiner der Schneidkante abgewandten Seite, also seiner Rückseite, einen tellerartigen Senkkopf aufweist, der auf dieser Seite den Stanzniet mit einem ebenen Deckel abschließt, wobei der Rand des Deckels auf seiner der Schneidkante zugewandten Seite konisch bzw. abgerundet in die Außenseite des Nietschaftes übergeht. Die ebene Außen­ fläche des Deckels bietet sich dabei für das Aufsetzen eines Stempels beim Nietvorgang an, der den Stanzniet durch die zu vernietenden Bauteile hindurchdrückt, wobei die der Schneidkante zugewandten Bauteile, also die oberen Bauteile, von dem Stanzniet durchstoßen werden, das der Schneidkan­ te abgewandte Bauteil, also das unterste Bauteil, jedoch die Schneidkante unter der Wirkung eines Konus aufnimmt, der als Vorsprung einer Matrize auf den hohlen Innenraum des Stanzniets zuweist und beim Eindringen der Schneidkante in das unterste Bauteil die Schneidkante radial nach außen aufweitet, ohne daß dabei das unterste Bauteil durchstoßen wird.

Eine ähnliche Gestaltung mit einem nach Art einer Linsenkopfschraube abgerundeten Kopf ist in der DE-PS 39 42 482 beschrieben. Die vorstehend behandelte bekannte Gestaltung ist weiterhin in der DE-OS 44 31 769 offenbart, in der die Anforderungen an das Material des Stanzniets erläutert sind, die darauf hinauslaufen, daß der Stanzniet im Bereich der Schneidkante die erforderliche Härte für das Durchstanzen der oberen Bauteile besitzen muß, dabei aber im Schaftbereich eine hohe Verformbarkeit besitzt, um im Bereich der Schneidkante den Nietschaft innerhalb des untersten Bauteils radial nach außen aufzuweiten und damit zu vernieten. Darüber hinaus existiert ein umfangreicher Stand der Technik, der Stanznieten mit abschließendem Kopf zeigt.

Eine grundsätzlich andersartige Gestaltung eines Stanznietes ist in der DE-PS 28 39 838 beschrieben, der aus einem runden axialsymmetrischen Massiv­ körper besteht, der beidseitig durch einen ebenen Radialboden abgeschlossen ist. Als Schneidkante dient bei diesem Stanzniet die im Querschnitt recht­ winklige Ecke, mit der die Radialböden in eine relativ schmale zylindrische Ringfläche übergehen. Für das Vernieten zweier aufeinanderliegender Bleche wird der Stanzniet durch die Bleche hindurchgedrückt, wobei also beide Bleche durchstanzt werden, ohne daß dabei der Stanzniet verformt wird. Die Vernietung ergibt sich dadurch, daß nach dem Durchstanzen die Bleche um den in den gestanzten Löchern gehaltenen Stanzniet zusammengepreßt wer­ den, wobei sie sich in Folge einer zwischen den Bodenflächen des Stanz­ niets ausgebildeten Einwölbung radial nach innen verformen und in die Einwölbung eindringen, womit der Stanzniet von den Blechen gehalten wird und diese mit seiner Einwölbung festhält. Abgesehen davon, daß diesem Stanzniet wegen seiner Nichtverformung bei der Herstellung einer Nietver­ bindung ein grundsätzlich andersartiges Prinzip zugrunde liegt als dem eingangs erläuterten Stanzniet, kann der bekannte massive Stanzniet mit seiner Einwölbung nur relativ geringe Haltekräfte auf die beiden aufein­ anderliegenden Bleche ausüben, da der Stanzniet nur eine relativ geringe, radial nach innen weisende Verformung der Bleche in die Einwölbung hinein zuläßt, so daß eine erhebliche Kräfte aushaltende Nietverbindung durch diesen bekannten Stanzniet nicht erzielt werden kann.

Schließlich sei noch auf eine in der PCT-Schrift WO 93/10925 offenbarte Nietverbindung verwiesen, die auf dem Prinzip beruht, zwei übereinanderlie­ gende Bleche durch einen Stempel gemeinschaftlich in eine Matrize derart zu drücken, daß sich ein gemeinschaftlicher Materialdurchzug mit radialer Erweiterung nach außen ergibt, ohne daß dabei die Bleche durchstanzt werden. Der Stempel bewirkt dabei eine Schwächung des Blechmaterials, das sich dabei radial ausdehnt, wobei durch eine Hinterschneidung in der Matri­ ze dafür gesorgt wird, daß das eine Blech in die Hinterschneidung einge­ preßt wird, wobei das andere Blech dieser Hinterschneidung folgt und sich damit gegenüber dem anderen Blech vernietet. Dabei kann eine den Stempel umgebende Hülse, die mit dem Stempel die Bleche in die Matrize eindrückt, in dem ausgeformten Durchzug verbleiben, um diesen zu stabilisieren. Die Hülse besitzt an ihrer rückwärtigen Seite einen schmalen Kopf, der offenbar die Festigkeit der Nietverbindung erhöhen soll. Da die vorstehend beschrie­ benen Nietverbindung auf der Vernietung der beiden Bleche am Boden des ausgebildeten Durchzugs beruht, für die Herstellung der Nietverbindung es also auf ein echtes Durchstanzen mindestens eines Blechs und ein ausgepräg­ tes Verformen des Stanzniets nicht ankommt, liefert die Technik dieser bekannten Nietverbindung keinerlei Anhaltspunkte für die Gestaltung eines Stanzniets, mit dem eine echte Durchstanzung und Verformung des Stanz­ niets beim Vernieten vorgenommen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stanzniet zu schaffen, der eine für seine Massenfertigung gut geeignete besonders einfache Gestaltung aufweist und sich vorteilhaft so verarbeiten läßt, daß sich stabile, belastbare Vernietungen ergeben.

Ausgehend von dem eingangs erläuterten Stanzniet ist der erfindungsgemäße Stanzniet dadurch gekennzeichnet, daß sich seine Außenseite durchgehend achsparallel über den gesamten Nietschaft erstreckt und der Stanzniet rohr­ förmig in axialsymmetrischer Ausführung beidseitig mit den gleichen Schneidkanten versehen ist.

Der erfindungsgemäße Stanzniet erfordert eine geringere Setzkraft als diejeni­ gen Stanznieten, die auf ihrer der Schneidkante abgewandten Seite einen deckelartigen Kopf aufweisen. Dieser Kopf verhindert es, daß sich die betreffende Seite des Stanzniets bei seinem Andrücken an das oberste Bauteil ausdehnen kann. Damit der Stanzniet mit seinem als Deckel ausgebildeten Kopf als solides Widerlager dienen kann, muß er in die Oberfläche des obersten Bauteils eingedrückt werden, was erhebliche Kräfte erfordert. Dem­ gegenüber besteht bei dem erfindungsgemäßen Stanzniet auf seiner den Stanzdruck aufnehmenden Rückseite wegen Fehlens eines Deckels die Mög­ lichkeit, daß sich der rohrartige Stanzniet auf dieser Seite radial ausdehnt, womit er sich gewissermaßen gegenüber im obersten Bauteil verkrallt und von diesem nur soviel verformen muß, wie sich aus der Aufweitung ergibt. Die Ermöglichung einer Aufweitung des Stanzniets auf der den Stanzdruck aufnehmenden Seite ist also für die Verarbeitung des Stanzniets von ganz besonderem Vorteil. Bei dieser Ausweitung der Rückseite des Stanzniets ergibt sich automatisch eine aneinander vollständig angepaßte Verformung des betreffenden Teils des Stanzniets und des Materials des obersten Bauteils, da nämlich der betreffende Teil des Stanzniets bei dieser Verformung das Material des obersten Bauteils gewissermaßen vor sich herschiebt, so daß sich an dieser Stelle eine innige Verbindung zwischen dem betreffenden Teil des Stanzniets und dem obersten Blechteil ergibt. Hierdurch wird die Festig­ keit der Nietverbindung erheblich erhöht. Die Stanzniet zeichnet sich weiter­ hin dadurch aus, daß er wegen seiner axialsymmetrischen Ausbildung ins­ besondere bei automatischer Zuführung zu einer Verarbeitungsstelle keiner Lageprüfung hinsichtlich Stirnseite und Rückseite bedarf. Jede Seite des Stanzniets kann beim Nietvorgang als seine Stirnseite, also die den Stanzvor­ gang ausführende Seite, benutzt werden. Damit ergibt sich automatisch auch eine besonders einfache Herstellung für den Stanzniet, da bei ihm auf irgendwelche Besonderheiten der einen oder anderen Seite keine Rücksicht genommen werden muß. Aufgrund seiner rohrförmigen, symmetrischen Ausbildung kann er sowohl von der einen als auch von der anderen Seite her einen ausgestanzten Stanzbutzen aufnehmen. Die Ausbildung des Stanz­ niets mit einer Schneidkante auch auf der rückwärtigen Seite des Stanzniets, wo dieser mittels eines Werkzeugs an die zu vernietenden Bauteile ange­ drückt wird, liefert darüber hinaus den Vorteil, daß die auch auf dieser Seite des Stanzniets konische Innenseite das zentrische Einführungen eines Stanz­ werkzeugs erleichtert und dessen beim Nietvorgang sich ergebende Aus­ dehnung wegen der dort vorhandenen Materialschwächung erleichtert. Dieser Teil des Stanzniets legt sich dann aufgrund der Konizität seiner Innenseite auch glatt mit einem gleichmäßigen Übergang an das Material des zu vernietenden Bauteils an, ohne das dabei eine besondere Stufe in Erschei­ nung treten kann, da eine solche überhaupt nicht vorhanden ist.

Wie stark sich das Vorhandensein eines die Aufweitung des Stanzniets an seiner Rückseite verhindernden deckelartigen Kopfes auswirkt, zeigt die grundlegende Veröffentlichung "Stanznieten fügt umformend ohne Umlochen der Bleche" (Bänder Bleche Rohre 4-1993, Seite 46-55, Bild 9), wo der Stanznietvorgang mit den eingangs behandelten Stanznieten dargestellt ist. Dabei zeigt sich, daß nach erfolgtem Durchstanzen unterhalb des Kopfes des betreffenden Stanznietes ein erheblicher Freiraum verbleibt, so daß also eine innige Verbindung zwischen der rückwärtigen Seite des Stanznietes und dem oberen Bauteil überhaupt nicht zustandekommt. Dies wird, wie vorstehend dargelegt, bei dem erfindungsgemäßen Stanzniet wegen dessen radialer Aufweitbarkeit vermieden, so daß sich bei diesem die gewünschte und für eine besondere Festigkeit notwendige innige Verbindung zwischen dem aufgeweiteten Teil des Stanzniets und dem oberen Bauteil ergibt.

Insgesamt weist also der erfindungsgemäße Stanzniet eine Reihe von tech­ nisch bedeutsamen Vorteilen auf, die ihm vom Stand der Technik in über­ zeugender und überraschender Weise abheben.

Eine besonders einfache Ausführungsform des Stanzniets ergibt sich dann, wenn seine Außenseite durchgehend zylindrisch ausgebildet ist. Aufgrund dieser Formgebung wird auch eine automatische Zuführung des Stanzniets erleichtert, außerdem läßt er sich durch ein in üblicher Weise gestaltetes Werkzeug fassen und in die zu vernietenden Bauteile eindrücken. Beim Spannen eines derartigen Stanzniets mit üblichen Zangen ergibt sich weiter­ hin der Vorteil, daß der Stanzniet genau axial an seiner zylindrischen Außenseite gefaßt werden kann, womit seine exakte Positionierung und Richtungsbestimmung für das Durchstanzen der Bauteile gewährleistet ist. Das genaue Aufsetzen des Stanzniets auf das oberste Bauteil und der Beginn des Durchstanzens ist für die exakte Ausführung des Stanzvorgangs und des Nietvorgangs von entscheidender Bedeutung.

Es ist möglich, dem Nietschaft im Querschnitt eine axiale Wellung zu geben. Hierdurch wird der Effekt erzielt, daß der Stanzniet unverdrehbar von den zu vernietenden Bauteilen gehalten ist, das heißt, die vernieteten Bauteile können ein hohes gegenseitig wirkendes Drehmoment aufnehmen, ohne daß sich dabei die Vernietung löst.

Eine vorteilhafte Gestaltung für den Nietschaft ergibt sich dann, wenn man diesen als durchgehendes Rohr ausbildet. Dies ist besonders für eine ein­ fache Herstellung des Stanzniets von Vorteil. Es ist aber auch möglich, in dem Nietschaft zwischen den Schneidkanten eine Radialwand anzuordnen. Hierdurch wird die Durchgängigkeit des Rohres unterbrochen, was dann von Bedeutung ist, wenn durch den Stanzniet auch eine Abdichtung der gegen­ überliegenden Seiten der betreffenden Bauteile erzielt werden soll.

Der Nietschaft läßt sich aus einem gerollten Blechstück mit axialer Stoßstelle herstellen. Dabei kann man die Stoßstelle eng gestalten, sie kann aber auch einen Schlitz offen lassen. In diesem Falle ergibt sich beim Vernieten ein Eindringen von Material aus den zu vernietenden Bauteilen in den Schlitz, was zu einer Verdrehsicherheit des Stanzniets und damit der Nietverbindung führt.

Um eine gewisse radiale Dichtigkeit zu erzielen, kann man aber auch die Stoßstelle mit Überlappung ausbilden.

Um bei einem Stanzniet mit einem aus einem gerollten Blechstück beste­ henden Nietschaft zu vermeiden, daß insbesondere beim Vernieten von härteren Materialien der Nietschaft im Bereich der Stoßstelle auseinander­ gedrückt wird, kann man zweckmäßig die Stoßstelle durch Verankerungen überbrücken. Solche Verankerungen können aus sich verbreiternden Vor­ sprüngen bestehen, die in entsprechend geformte, mit Hinterschneidungen versehene Ausnehmungen auf der gegenüberliegenden Seite der Stoßstelle eingelegt sind. Durch das Zusammenfügen der Vorsprünge mit den Aus­ nehmungen ergibt sich eine feste Verbindung der betreffenden Längsseiten des Nietschaftes entlang der Stoßstelle, so daß dieser bei seinem Eintreiben in die zu vernietenden Materialien nicht auseinandergedrückt werden kann.

Eine weitere Möglichkeit der Herbeiführung einer Verdrehsicherung besteht darin, die Schneidkanten durch Ausnehmungen zu unterbrechen. In diese Ausnehmungen drückt sich dann beim Durchdrücken des Stanzniets das Material des unteren Bauteils ein, so daß dem gegenüber der vernietete Stanzniet nicht verdreht werden kann. An seiner Rückseite drückt sich ebenfalls beim Aufweiten der Schneidkante an der Rückseite des Stanzniets das Material des obersten Bauteils in die betreffenden Ausnehmungen ein, so daß sich auch hier eine Verdrehsicherheit ergibt, die dann zu einer Verdrehsicherung der Bauteile insgesamt führt. Durch diese vollständige Verdrehsicherung wird insgesamt die Qualität der Nietverbindung erhöht.

Mit dem vorstehend beschriebenen Stanzniet läßt sich eine Nietverbindung von mindestens zwei plattenartigen Bauteilen herstellen, bei dem die oberen Bauteile von dem Stanzniet durchstanzt sind und das unterste Bauteil die stirnseitige Schneidkante in aufgeweiteter Form aufnimmt. Dabei sind beide Schneidkanten im wesentlichen im gleichen Maß derart radial aufgeweitet, daß die rückwärtige Schneidkante, also die der stirnseitigen Schneidkante abgewandte Schneidkante, das Stanzloch in dem obersten Bauteil konisch aufweitet und mit dieser Aufweitung formschlüssig vernietet ist. Die derart aufgeweitete Schneidkante stellt nämlich das Ende einer konischen Aufwei­ tung des Nietschaftes dar, die damit einen Nietkopf bildet, der sich ohne besonders großen Druck aufweiten läßt, da diese Aufweitung durch keine Querverbindungen über den Nietschaft, wie sie bei bekannten Stanznieten mit deckelartigem Kopf gegeben sind, verhindert wird.

Der aus dem bzw. den oberen Bauteilen ausgestanzte Stanzbutzen läßt sich durch axiale Verpressung in dem Nietschaft verankern. Dies ist darum von Vorteil, weil sich einerseits hierdurch eine dichte Trennung der beiden Seiten der Vernietung ergibt, was zum Beispiel im Automobilbau ein Hin­ durchtreten von Spritzwasser und dergleichen verhindert, weiterhin darum, weil ein nicht verpreßter Stanzbutzen aus der Vernietung herausfällt und irgendwie entsorgt werden muß, damit er nicht bei weiteren Arbeitsvor­ gängen in irgendeiner Weise stören kann.

Die Nietverbindung läßt sich besonders vorteilhaft dann vorsehen, wenn es sich um das Vernieten von Bauteilen aus Aluminiumblech handelt und der Stanzniet aus einem vergüteten, gegenüber dem Aluminiumblech härteren Aluminium besteht. In diesem Fall besteht nämlich die gesamte Nietver­ bindung einschließlich der zu vernietenden Bauteile aus einem gleichen und insbesondere korrosionsfesten Material, das für viele Fälle, in denen Korro­ sionsfestigkeit und Leichtigkeit eine Rolle spielt, von besonderer Bedeutung ist.

Für die Herstellung der verschiedenen Nietverbindungen verwendet man in bekannter Weise Matrize und Stößel, wobei die Besonderheit des in diesem Zusammenhang verwendeten Nietwerkzeugs darin besteht, daß sowohl die Matrize als auch der Stößel ein in den Nietschaft passendes Konusstück aufweist, das jeweils die betreffende Schneidkante im wesentlichen im gleichen Maße aufweitet. Dabei ragen die Konusstücke mit einem stumpfen Ende soweit aufeinander zu, daß durch diese Teile von Matrize und Stößel sich die vorstehend erwähnte axiale Verpressung eines ausgestanzten Stanz­ butzen ergibt.

Das Verfahren zur Herstellung der vorstehend behandelten Nietverbindung wird zweckmäßig so gestaltet, daß ein Stanzniet durch eine oder mehrere Lagen von Bauteilen hindurchgedrückt wird, wobei die Schneidkanten im wesentlichen im gleichen Maße aufgeweitet werden und in das unterste Bauteil eindringen sowie andererseits das oberste Bauteil formschlüssig aufweiten. Es liegt damit eine weitgehend symmetrische Vernietung auf beiden Seiten der Nietverbindung vor, das heißt, die Qualität der Vernietung ist auf beiden Seiten praktisch gleich. Dabei kann man mit dem betreffenden Teil des Stempels den beim Hindurchdrücken entstehenden Stanzbutzen gegen die Matrize drücken, so daß sich der Stanzbutzen durch radiale Erweiterung im Nietschaft verankert.

In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 1a und b den Stanzniet im Schnitt und perspektivi­ scher Sicht in durchgehend rohrartiger Ausbildung;

Fig. 2a und b einen ähnlichen Stanzniet mit einer Radial­ wand im Schnitt und in perspektivischer Sicht;

Fig. 3a bis e die einzelnen Herstellungsphasen einer Niet­ verbindung mit dem Stanzniet;

Fig. 4 die Herstellungsphase gemäß Fig. 3c mit einem Stanzniet mit Radialwand;

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der derart hergestellten Nietverbindung;

Fig. 6 einen Stanzniet mit einem axial durchgehen­ den Schlitz;

Fig. 7 einen aus einem gerollten Blechstück beste­ henden Stanzniet mit die Stoßstelle über­ brückenden Verankerungen;

Fig. 8 einen Stanzniet mit axialer Wellung.

In der Fig. 1a ist ein Stanzniet 1 dargestellt, dessen Nietschaft 2 als durchgehend zylindrisches Rohr ausgebildet ist. An seinen beiden Enden besitzt der Nietschaft 2 jeweils einen Innenkonus 3, 4, der den Nietschaft 2 von innen her nach außen erweitert und beim Übergang in die zylindrisch verlaufende Außenseite 5 die Schneidkante 6 bzw. 7 bildet.

Der Stanzniet 1 weist somit im wesentlichen Bereich seiner Innenseite 8 sowie seiner Außenseite 5 eine durchgehend zylindrische Gestaltung auf, die axial symmetrisch in den beiden Schneidkanten 6 und 7 endet.

In Fig. 1b ist der im Schnitt in Fig. 1a dargestellte Stanzniet 1 in perspektivischer Sicht gezeigt.

Fig. 2a zeigt einen ähnlichen Stanzniet 1 wie die Fig. 1a und b, jedoch mit einer Radialwand 9, durch die die beiden Enden des Stanzniets 1 mit den Schneidkanten 6 und 7 abgedichtet von einander getrennt sind. Abgesehen von der Zwischenwand 9 ist der Stanzniet demjenigen gemäß Fig. 1 gleich.

Fig. 2b zeigt den Stanzniet gemäß Fig. 2a in perspektivischer Darstellung.

Anhand der Fig. 3a bis e sei nunmehr die Verarbeitung eines Stanzniets gemäß Fig. 1 erläutert.

In Fig. 3a ist der Stanzniet 1 in einem Werkzeug mit den beiden Backen 10 gehalten, und zwar unter Ansetzen des Stempels 11 an der rückwärtigen Seite des Stanzniets 1. Der Stempel 11 ist durch die Führung 12 geführt. Diesem die Teile 10, 11 und 12 aufweisenden Werkzeug gegenüber werden die zu vernietenden plattenartigen Bauteile 13 und 14 gehalten, die durch in diesem Zusammenhang nicht interessierende Halteteile fixiert sind. Auf der dem Stanzniet 1 gegenüberliegenden Seite ist die Matrize 15 angeordnet, gegenüber der sich die Bauteile 13 und 14 während des nachstehend be­ schriebenen Stanz- und Nietvorganges abstützen.

In der folgenden in Fig. 3b dargestellten Arbeitsphase drückt der Stempel 11 den Stanzniet 1 unter Führung des Stanzniet 1 durch die Backen 10 gegen das Bauteil 13, daß sich dabei über das darunterliegende Bauteil 14 gegen die Matrize 15 abstützt.

Durch eine Vorschubbewegung des Stempels 11 gemäß eingezeichnetem Pfeil, wird nun, wie in Fig. 3c dargestellt, der Stanzniet 1 in das Bauteil 13 gedrückt, wobei die Backen 10 den Stanzniet 1 zunächst noch führen (Fig. 3b). Dieser vom Stempel 11 auf den Stanzniet 1 ausgeübte Druck wird dadurch übertragen, daß der Stempel 11 an seiner dem Stanzniet 1 zugewandten Seite in einem in den Stanzniet 1 passenden Konusstück 16 endet, das sich satt an die konische Innenseite 3 (siehe Fig. 1) des Stanz­ niets 1 anlegt. Der Stanzniet 1 dringt dabei mit seiner Schneidkante 6 (siehe Fig. 1) in das Werkstück 13 ein, das sich dabei in Richtung auf die Matrize 15 verformt und dabei das Werkstück 14 vor sich herschiebt. Dieser Vorgang wird durch die Formgebung der Matrize 15 auf ihrer dem Stanzniet 1 zugewandten Seite bewirkt, die ähnlich wie der Stempel 11 in einem Konusstück 17 endet. Neben dem Konusstück 17 weist die Matrize 15 die das Konusstück 17 umlaufende Formtasche 18 auf, in die sich das Material des Bauteils 14 bei dem Eindrücken des Stanzniets 1 einformt. Die Backen 10 werden mit fortschreitenden Eindringen des Stanzniets 1 in das Bauteil 13 gemäß den eingezeichneten Pfeilen zurückgezogen.

In Fig. 3d ist die folgende Arbeitsphase dargestellt, in der der Stanzniet 1 vollständig durch das Bauteil 13 hindurchgedrückt ist und dabei den Stanzbutzen 19 aus dem Bauteil 13 ausgestanzt hat. In dieser Arbeitsphase haben die Backen 10 den Stanzniet 1 freigegeben, so daß der Stempel 11, geführt durch die Führung 12, sich vollständig auf das Bauteil 13 absenken kann. Bei diesem Vorgang weiten sich im wesentlichen in gleichem Maße und praktisch symmetrisch zueinander die Bereiche des Stanzniets 1 mit den Schneidkanten 6 und 7 (siehe Fig. 1) auf, wobei die Schneidkante an der Stirnseite des Stanzniets 1 (gemäß Fig. 1 Schneidkante 6) unter der Wir­ kung des Konusstücks 17 sich konisch aufweitet und in das Material des Bauteils 14 eindringt, ohne dieses zu durchstoßen. Hierdurch erfolgt die Nietverbindung des Stanzniets 1 mit dem Bauteil 14. Auf der Rückseite des Stanzniets 1 bewirkt das Konusstück 16 des Stempels 11 ebenfalls eine konische Aufweitung des Stanzniets 1, der sich dabei ohne besonders große Kräfte in der dargestellten Weise aufweiten läßt, da dieses Aufweiten durch Querverbindungen im Stanzniet, wie beim Stand der Technik gegeben durch den deckelartigen Kopf, wegen Fehlens dieser Verbindungen nicht verhindert wird. Bei dieser Aufweitung der rückwärtigen Seite des Stanzniets 1 wird, wie Fig. 3d deutlich zeigt, das umgebende Material des Bauteils 13 mitver­ formt und in Richtung auf das Bauteil 14 gedrückt, womit sich auch auf der rückwärtigen Seite des Stanzniets 1 eine Vernietung, und zwar die Vernietung mit dem Bauteil 13, ergibt. Dabei spielt der Vorgang der Aufweitung der rückwärtigen Seite des Stanzniets 1 eine entscheidende Rolle, da dieser Aufweitung das umgebende Material des Bauteils 13 zwangsläufig folgen muß. Es legt sich dabei das Material des Bauteils 13 über die gesamte, der Umformung unterliegende Oberfläche des Stanzniets 1 an diesen an, weil sich einerseits das Material des Stanzniets 1 bei seiner radialen Aufweitung an die geschaffene Schnittfläche im Bauteil 13 anpaßt und wiederum das Material des Bauteils 13 der radialen Aufweitung des Stanzniets 1 folgt, so daß sich also dabei eine über eine große Oberfläche erstreckende gegenseitige Verformung einstellt, die eine innige Verbindung zwischen dem Material des Stanzniets 1 und dem Material des Bauteils 13 ergibt. Das Ergebnis ist eine besonders feste Nietverbindung, die dann entsprechende Kräfte aufnehmen kann, die höher sind als die von den bekannten Köpfen von bekannten Stanznieten zu übertragenden Kräfte.

Der bei diesen Stanznieten ausgestanzte Stanzbutzen 19 wird schließlich durch die Konusstücke 16 und 17 zusammengestaucht, so daß er sich radial ausweiten muß. Es handelt sich dabei also um eine in axialer Richtung erfolgende Verpressung, die zu einem erheblichen radialen Druck des Stanz­ butzens gegen die Innenseite des Stanzniets 1 führt, womit der Stanzbutzen 19 in dem Nietschaft des Stanzniets 1 verankert wird.

Nach der erfolgten Vernietung gemäß Fig. 3d werden die Werkzeugteile mit dem Stempel 11 und die Matrize auseinander gefahren, womit, wie Fig. 3e zeigt, die vernieteten Bauteile 13 und 14 freigegeben werden.

Bei der Verarbeitung eines Stanzniets gemäß Fig. 2 mit der Radialwand 9 spielen sich prinzipiell die gleichen Vorgänge ab, wie sie in den Fig. 3a bis 3e dargestellt sind. Wie Fig. 4 zeigt, wird dabei jedoch für die erfor­ derliche axiale Verpressung des entstehenden Stanzbutzens ein Stempel 20 verwendet, der eine Verlängerung 21 seines Konusstücks 16 aufweist, die schließlich beim Vernieten gegen die Radialwand 9 drückt. Nach vollständi­ gem Durchstanzen des Bauteils 13 und Vernietung der Stirnseite des Stanz­ niets 1 in dem Bauteil 14 wird dann der zwischen der Radialwand 9 und dem vernieteten Bauteil 14 liegende Stanzbutzer (in Fig. 4 nicht darge­ stellt) axial so verpreßt, daß er in dem Stanzniet 1 verankert ist.

In der Fig. 5 ist die Nietverbindung, die sich aus den in Fig. 3a bis 3e dargestellten Arbeitsphasen ergibt, vergrößert dargestellt. Die Fig. 5 zeigt deutlich, daß durch die Erweiterung des Stanzniets 1 im Bereich der rück­ wärtigen Schneidkante 7 das Material des Bauteiles 13 sich in durchgehender Anlage an der Außenfläche des verformten Stanzniets 1 mitverformt hat, wobei vor allem im Bereich der Schneidkante 7 und darauf folgend von der Schneidkante weg das Material des Bauteils 13 sich zwangsweise an die aufgeweitete Gestalt des Stanzniets 1 angeformt hat, so daß in diesem für die Festigkeit der Nietverbindung besonders kritischen Bereich sich eine sehr enge Verbindung zwischen Bauteil 13 und Stanzniet 1 ergibt. Anstelle des einen Bauteils 13 können natürlich auch mehrere plattenartige Bauteile treten.

Fig. 6 zeigt eine Abwandlung des Stanzniets gemäß Fig. 1, bei dem es sich um ein gerolltes Blechstück 22 handelt, das an seiner axialen Stoßstelle den Schlitz 23 offen läßt. Bei der Verarbeitung eines derartigen Stanzniets 22 im Sinne der in den Fig. 3a bis 3e dargestellten Arbeitsphasen fließt Material aus den zu vernietenden Bauteilen in den Schlitz 23 hinein, der damit gegenüber jedem Bauteil eine Verdrehsicherung erhält, so daß ins­ gesamt die vernieteten Bauteile gegen Verdrehung gesichert sind. Die Ver­ nietung des Stanzniets 22 gemäß Fig. 6 erfolgt in gleicher Weise, wie dies anhand der Fig. 3a bis 3e dargestellt ist.

In der Fig. 7 ist ein ebenfalls aus einem gerollten Blechstück 24 bestehen­ der Stanzniet dargestellt, bei dem die axiale Stoßstelle praktisch geschlossen ist. Um zu verhindern, daß dieser Stanzniet 24 bei seiner Vernietung, die entsprechend den in Fig. 3a bis 3e dargestellten Arbeitsphasen stattfindet, sich eventuell aufspreizen kann, sind die Verankerungen 26 vorgesehen, die in Erweiterungen enden, die in entsprechende Ausnehmungen des Stanzniets 24 passen. Diese Ausnehmungen besitzen entsprechende Hinterschneidungen, so daß die Verankerungen 26 satt in den Ausnehmungen gehalten werden, womit verhindert ist, daß sich der Stanzniet 24 bei seiner Verarbeitung entlang der Stoßstelle 25 aufspreizen kann.

Der Stanzniet 24 gemäß Fig. 7 ist weiterhin mit Ausnehmungen 30 an seinen Schneidkanten 6 und 7 versehen. Diese Ausnehmungen gestatten beim Vernieten des Stanzniets 24 das Eindringen von Material aus den zu ver­ nietenden Bauteilen, womit sich eine Verdrehsicherung ergibt. Diese Aus­ nehmungen können selbstverständlich bei allen dargestellten Ausführungsbei­ spielen des Stanzniets vorgesehen werden.

In der Fig. 8 ist in Draufsicht ein Stanzniet 27 dargestellt, der axial verlaufende Wellen 28 aufweist. Der Stanzniet 27 ist aus einem Blechstück hergestellt, bei dem die Stoßstelle durch gegenseitige Abschrägungen so gestaltet ist, daß sich aufgrund der sich dabei ergebenden Überlappung keine Wandverstärkung des Stanzniets 27 ergibt. Der Stanzniet 27 bewirkt nach seiner Vernietung, die gemäß den in Fig. 3a bis 3e dargestellten Arbeits­ phasen vorgenommen wird, eine besonders ausgeprägte Verdrehsicherung, da die Wellen 28 eine Verdrehung ohne Zerstörung der Nietverbindung prak­ tisch unmöglich machen.

Claims (16)

1. Stanzniet (1) mit einer an der Stirnseite seines Nietschaftes (2) angeord­ neten Schneidkante (6), die im Schneidbereich durch eine achsparallel verlaufende Außenseite (5) und eine konische Innenseite (4) des Niet­ schaftes (2) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Außen­ seite (5) durchgehend achsparallel über den gesamten Nietschaft (2) erstreckt und der Stanzniet (1) rohrförmig in axialsymmetrischer Aus­ führung beidseitig mit den gleichen Schneidkanten (6, 7) versehen ist.

2. Stanzniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Außen­ seite (5) durchgehend zylindrisch ausgebildet ist (Fig. 1, 2).

3. Stanzniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nietschaft im Querschnitt axial gewellt ist (Fig. 8).

4. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nietschaft als durchgehendes Rohr ausgebildet ist (Fig. 1).

5. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Nietschaft (2) zwischen den Schneidkanten (6, 7) eine Radial­ wand (9) aufweist (Fig. 2).

6. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nietschaft (22, 24) aus einem gerollten Blechstück mit axialer Stoßstelle besteht (Fig. 6, 7, 8).

7. Stanzniet nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstelle einen Schlitz (23) offen läßt (Fig. 6).

8. Stanzniet nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstelle mit Überlappung ausgebildet ist (Fig. 8).

9. Stanzniet nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstelle durch Verankerungen (26) überbrückt ist (Fig. 7).

10. Stanzniet nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (6, 7) durch Ausnehmungen (30) unterbrochen sind (Fig. 7).

11. Nietverbindung von mindestens zwei plattenartigen Bauteilen (13, 14), von denen das bzw. die oberen Bauteile (13) von einem Stanzniet (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchstanzt sind und das unterste Bauteil (14) die stirnseitige Schneidkante (6) in aufgeweiteter Form auf­ nimmt, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schneidkanten (6, 7) im wesentlichen in gleichem Maße derart radial aufgeweitet sind, daß die rückwärtige Schneidkante (7) das Stanzloch in dem obersten Bauteil (13) konisch aufweitet und mit dieser Aufweitung formschlüssig vernietet ist.

12. Nietverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem bzw. den oberen Bauteilen (13) ausgestanzte Stanzbutzen (19) durch axiale Verpressung in dem Nietschaft verankert ist (Fig. 5).

13. Nietverbindung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile durch Aluminiumbleche gebildet sind und der Stanzniet aus einem vergütetem, gegenüber dem Aluminiumblech härterem Aluminium besteht.

14. Nietwerkzeug zur Herstellung einer Nietverbindung mit Matrize (15) und Stößel (11) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sowohl die Matrize (15) als auch der Stößel (11) ein in den Nietschaft (1) passendes Konusstück (17, 16) aufweist, das jeweils die betreffende Schneidkante im wesentlichen in gleichem Maße auf­ weitet (Fig. 3a-e).

15. Verfahren zur Herstellung einer Nietverbindung nach einem der An­ sprüche 11 bis 13 mit einem Nietwerkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stanzniet (1) durch eine oder mehrere Lagen von Bauteilen (13, 14) hindurchgedrückt wird, wobei im wesentlichen in gleichen Maße die Schneidkanten (6, 7) aufgeweitet werden und einer­ seits in das unterste Bauteil (14) eindringen sowie andererseits das oberste Bauteil (13) formschlüssig aufweiten (Fig. 5).

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel den beim Hindurchdrücken entstehenden Stanzbutzen (19) derart gegen die Matrize drückt, daß sich der Stanzbutzen durch radiale Erweiterung im Nietschaft (1) verankert (Fig. 5).