DE4419065A1

DE4419065A1 - Selbststanzende Befestigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE4419065A1
Application number: DE4419065A
Authority: DE
Inventors: Lothar Dr Ing Budde; Shiming Dr Ing Gao
Original assignee: Boellhoff GmbH Verbindungs und Montagetechnik
Current assignee: Boellhoff GmbH
Priority date: 1994-05-31
Filing date: 1994-05-31
Publication date: 1995-12-07

Description

Die Erfindung betrifft eine selbststanzende Befestigungsvor richtung zum Verbinden von sich überlappenden Blechbauteilen gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 3 und 7.

Vorrichtungen dieser Art sind allgemein bekannt und bei spielsweise in DE 39 42 482 C1 beschrieben. Beim Fügen von Bauteilen mit unterschiedlichen Blechdicken ergeben sich je doch mit den bekannten Stanznietmaschinen Probleme, die vor allem darin bestehen, daß der Nietschaft nicht ausreichend gespreizt werden kann, weil der Matrizen-Hohlraum die pla stische Verformung des Blechmaterials beschränkt und auch eine im Matrizen-Hohlraum am Boden vorgesehene Dornspitze weitgehend unwirksam ist, wenn die Blechdicke des der Mat rize zugekehrten, also des untenliegenden Blechbauteils größer ist als die Blechdicke des anderen Blechbauteils. Ist der Hohlniet nicht ausreichend aufgespreizt, so besitzt die Verbindung eine geringe Festigkeit.

Wenn andererseits die Blechdicke des der Matrize zugekehr ten, untenliegenden Blechbauteils geringer oder sogar we sentlich geringer ist als die Blechdicke des oberen Blech bauteils, so ist bei bekannten Stanznietmaschinen die Folge, daß das dünne Blech beim Umformvorgang von dem sich auf spreizenden Hohlnietschaft durchgeschnitten wird. Anderer seits läßt sich der Hohlnietschaft mit den Blechteilen nicht verklammern, wenn keine ausreichende Aufspreizung erfolgt.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine selbst stanzende Befestigungsvorrichtung zu schaffen, mit der Ver bindungen zwischen Blechbauteilen unterschiedlicher Blech dicke möglich sind.

Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe finden sich in den Patentansprüchen 1, 3 und 7.

Die erfindungsgemäße Lösung gemäß Patentanspruch 1 gilt für Blechbauteile, von denen das untenliegende die größere Dicke aufweist. Durch die Schneidkante an der Matrize wird das dickere Blechbauteil bis zu einer bestimmten Tiefe einge schnitten, wenn vom Niederhalter Druck aufgebracht wird. Infolge dieser Schwächung des untenliegenden, dickeren und eingeschnittenen Blechbauteils ist dann beim Stanznietvor gang ein Umformprozeß im Formhohlraum der Matrize im Zusam menwirken mit dem Dornprofil möglich, daß der Hohlnietschaft ausreichend aufgespreizt und mit den Blechbauteilen ver klammert wird.

Auch bei der erfindungsgemäßen Lösung nach Patentanspruch 7 sollen Blechbauteile miteinander verbunden werden, von denen das der Matrize zugekehrte eine größere Wandstärke als die anderen aufweist. Auch hier wird erfindungsgemäß durch das Eintreten der Dornspitze in das dickere Blechbauteil der anschließende Umformvorgang erleichtert, insbesondere wird durch die eintretende Spitze das umliegende Blechmaterial nach außen seitwärts gedrückt und damit die Blechdicke in einem ausreichenden Bereich soweit verringert, daß beim anschließenden Stanznietvorgang die Bleche vom eintretenden Hohlnietschaft tiefgezogen werden, wobei der Hohlnietschaft aufgespreizt wird.

In Weiterbildung dieser Lösung ist das Dornprofil im Matri zenhohlraum von einer Feder abgestützt, so daß die Dorn spitze sich anfänglich über die Matrizenoberkante erhebt und dann unter ständigem Zusammendrücken der Feder axial im Formhohlraum verschoben wird und beim Tiefziehen der Blech bauteile die Dornspitze mit zunehmender Kraft weiter in dem Blechmaterial steckenbleibt und damit das Aufspreizen des Hohlnietschaftes verbessert.

Ein an einer Feder abgestütztes Dornprofil läßt sich auch mit Vorteil bei der Lösung nach Patentanspruch 1 verwenden. Die Erfindung eignet sich auch für Verbindungen, bei denen zwischen dem oberen und unteren Blech noch mindestens ein weiteres Blechbauteil liegt.

Die im Patentanspruch 3 vorgesehene erfindungsgemäße Lösung eignet sich dagegen zur Verbindung von Blechbauteilen, von denen das untere der Matrize zugekehrte eine dünnere oder sogar wesentlich dünnere Wandstärke als das darüberliegende Blechbauteil besitzt. Durch die runde Oberkante am Matri zenhohlraumrand wird das dünne Blechbauteil umgeformt bzw. umgefaltet und ohne Aufschneiden oder Einreißen in den Matrizenformhohlraum hineinverformt, worauf der Hohlniet schaft das obere dicke Blechbauteil durchschneidet und dann im Zusammenwirken mit dem Dornprofil aufgespreizt und ver klammert wird. Die Größe des Matrizenhohlraums wie die Form gebung des Profils sind so gewählt, daß das dünnere Blech bauteil nicht aufgeschnitten wird, die Höhe der Spitze des Dornprofils ist ein Parameter, der vom Niet- und den zu verbindenden Blechen abhängig ist. Die Spitze ist gerundet, um ein Aufschneiden des dünneren Blechbauteils zu vermeiden; dieses soll mit Hilfe der gerundeten Spitze und der gerunde ten Oberkante am Matrizenrand tiefgezogen werden, wobei die gerundete Spitze das Aufspreizen des Nietschaftes unter stützt. Für extreme Fügeprobleme sollte berücksichtigt wer den, daß die Matrize keine Dornspitze benötigt, wenn z. B. die Blindbohrung im Niet nicht tief genug ist, und die Wandstärken der Blechbauteile sehr unterschiedlich sind, nämlich das darüberliegende Blech zu dick oder das untere Blech zu dünn ist. In diesem Fall ist die Blindbohrung im Hohlniet völlig von Blechmaterial ausgefüllt und es bedarf keiner Dornspitze mehr.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1A eine erste Ausführungsform einer Stanznietma schine im Schnitt;

Fig. 1B und 1C zwei aufeinanderfolgende Schritte beim Herstellen der Verbindung mit der Maschine nach Fig. 1A;

Fig. 2A eine zweite Ausführungsform einer Stanznietma schine im Schnitt;

Fig. 2B und 2C zwei Schritte bei der Herstellung der Verbindung mit der Maschine nach Fig. 2A;

Fig. 3A eine dritte Ausführungsform einer Stanznietma schine im Schnitt;

Fig. 3B und 3C zwei aufeinanderfolgende Schritte beim Herstellen einer Verbindung mit der Maschine nach Fig. 3A.

Fig. 1A zeigt eine erste Ausführungsform einer Stanznietma schine zum Verbinden von sich überlappenden Blechbauteilen 1 und 2, von denen das untenliegende Blechbauteil 2 eine größere Wandstärke als das oben liegende Blechbauteil 1 be sitzt. Die Maschine weist einen Matrizenkörper 3, einen Stempel 4, einen Niederhalter 5 und einen Dorneinsatz 6 auf, dessen Höhe von einer auswechselbaren Unterlagscheibe 8 be stimmt ist und der mittels einer Schraube 9 im Matrizenkör per 3 befestigt ist. Am Umfangsrand des Matrizenhohlraums 10 ist eine scharfe Oberkante 12 ausgebildet, auf die die Blechbauteile 1, 2 aufgelegt werden. Der Dorneinsatz 6 weist zentrisch eine Spitze 14 auf, an die sich eine rinnenförmige Eintiefung anschließt, deren Profil so gewählt ist, daß sie das Aufspreizen des Niethohlschaftes 15 einer Hohlniet 16 unterstützt. Die Höhe der Spitze 14 ist so gewählt, daß sie beim Stanznietvorgang bis zu einer bestimmten Tiefe in das dickere Blechbauteil 2 einschneidet und dabei Material ra dial nach außen verdrängt. Fig. 1B zeigt das teilweise Auf schneiden des dickeren Blechbauteils, wenn vom Niederhalter 5 Druck auf die zu fügenden Bauteile ausgeübt wird. Dabei tritt die erhabene Schneidkante 12 in das Blechbauteil 2 ein und schneidet dieses teilweise bis zu einer bestimmten Tiefe auf. Anschließend wird der Stempel 4 niedergefahren und der Stanznietvorgang vollzogen, bei dem das obere dünnere Blech bauteil 1 durchgestanzt wird, der Nietschaft 15 auch in das untere Blechbauteil 2 eintritt und dieses in den Hohlraum 10 einzieht. Dabei tritt auch die Spitze 14 des Dornprofils bis zu einer bestimmten Tiefe in das dickere Blechbauteil 2 ein. Die anschließende Umformung des Blechbauteils 2 durch den eintretenden Nietschaft 15 ist durch die Schwächung des Blechbauteils 2 in den eingeschnittenen Bereichen wesentlich erleichtert.

Wie noch im Ausführungsbeispiel der Fig. 3A bis 3C darge stellt ist, kann der Dorneinsatz 6 auch an einer Federschei be abgestützt sein, so daß die Federscheibe beim Einziehen der Blechbauteile 1 in den Matrizenhohlraum zusammengedrückt und damit der Hohlraum vergrößert wird, wobei die Spitze 14 in zunehmendem Maße in das Blechbauteil 2 eintritt, bis die Umformung vollzogen ist. Die fertiggefügte Verbindung ist in Fig. 1C dargestellt, aus der ersichtlich ist, daß der Niet schaft trotz den untenliegenden dickeren Blechbauteils auf gespreizt und verklammert ist, um eine Verbindung hoher Fe stigkeit zu ergeben.

Das in den Fig. 2A bis 2C dargestellte Ausführungsbeispiel eignet sich zum Fügen von Blechbauteilen 1, 2, von denen das der Matrize zugekehrte Blechbauteil 2 dünner und sogar we sentlich dünner als das obere Blechbauteil 1 ist. Gleiche Bauteile wie in den Fig. 1A bis 1C sind mit gleichen Bezugs zeichen versehen. An der Oberseite des Matrizenkörpers 3 ist aber keine Schneidkante ausgebildet, sondern eine erhabene runde Oberkante 24 und der Dorneinsatz 6 ist mit einer ab gerundeten Spitze 22 versehen, da ein Einschneiden des dün nen Blechbauteils 2 vermieden werden soll. Ferner ist der Matrizenhohlraum 10 tiefer als in der Ausführungsform gemäß Fig. 1A. Die Tiefe des Matrizenhohlraums kann wiederum durch Auswechseln der Unterlagscheibe 8 eingestellt werden. Nach dem Auflegen der Blechbauteile auf die runde Oberkante 24 des Matrizenkörpers 3 und Anpressen durch den Niederhalter 5 erfolgt der Stanznietvorgang. Der vom Stempel 4 angetriebene Hohlniet 16 durchschneidet zunächst das dickere Blechbauteil 1. Dabei wird das dünnere Blechbauteil an der runden Ober kante 24 und über die runde Dornspitze 22 umgefaltet, ohne daß ein Aufschneiden oder Einreißen erfolgt, worauf das Ein setzen des Hohlniets und dessen Verklammerung vollendet wird. Die fertige Verbindung ist in Fig. 2C dargestellt.

Ein drittes Ausführungsbeispiel zur Verbindung von Blechbau teilen 1, 2 unterschiedlicher Dicke ist in den Fig. 3A bis 3C dargestellt. Auch in diesem Fall ist die Blechdicke des der Matrize zugekehrten Blechbauteils 2 größer. Gleiche Bau teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zwischen der Unterlagscheibe 8 und dem Dorneinsatz 6 befindet sich eine Feder 7 in Form einer sehr harten Druckfeder oder eines ela stisch verformbaren Materials, das beispielsweise aus Kunst stoff bestehen kann. In Fig. 3A ragt im Ruhezustand die be wegliche Dornspitze 26 über die Matrizenoberseite vor.

Beim Auflegen der Blechteile 1, 2 und Niederpressen durch den Niederhalter 5 tritt die Dornspitze 24 in das dickere Blechbauteil 2 ein, wie dies in Fig. 3B dargestellt ist.

Es folgt dann der eigentliche Stanznietvorgang, bei dem der Hohlniet 16 vom Stempel 4 eingesetzt wird, das Blechbauteil 1 durchschnitten und das Blechbauteil 2 umgeformt wird, wo bei sich der Nietschaft 15 aufspreizt. Dabei steckt die Dornspitze 26 im Blechbauteil 2. Durch die sich noch weiter zusammendrückende Feder 7 weicht die Dornspitze einerseits aus, um den Matrizenhohlraum zu vergrößern, und wird aber andererseits mit zunehmender Kraft in das Blechbauteil 2 eingedrückt, um die Umformung zu erleichtern. Hierzu ist die Geometrie der Dornspitze anwendungsbezogen und austauschbar.

Claims

1. Selbststanzende Befestigungsvorrichtung zum Ver binden von sich überlappenden Blechbauteilen, mit einem von einem Stempel beaufschlagten Hohlniet, einer Matrize, in deren Hohlraum ein profilierter Dorn zum Umformen der Blech bauteile, von denen das der Matrize zugekehrte eine größere Dicke aufweist und zum Aufspreizen des Hohlnietschaftes an geordnet ist, und mit einem Niederhalter für die Blechbau teile, dadurch gekennzeichnet, daß der den Matrizenhohlraum (10) begrenzende Rand als hochgezogene Schneidkante (12) ausgebildet ist, die in das dickere Blechbauteil (2) bis zu einer bestimmten Tiefe beim Aufpressen durch den Niederhal ter (5) eintritt, worauf beim Stanznietvorgang der Hohl nietschaft (16) durch Umformen des eingeschnittenen Blech bauteils an dem profilierten Dorn (6) in dem eingeschnitte nen Blechbauteil verklammert wird.

2. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dornprofil eine sich über eine ge rundete, rinnenförmige Eintiefung erhebende, in das dickere, teilweise aufgeschnittene Blechbauteil zentrisch eintretende Dornspitze (14) aufweist.

3. Selbststanzende Befestigungsvorrichtung zum Ver binden von sich überlappenden Blechbauteilen, mit einem von einem Stempel beaufschlagten Hohlniet, einer Matrize, in deren Hohlraum ein profilierter Dorn zum Umformen der Blech bauteile, von denen das der Matrize abgekehrte eine größere Dicke aufweist, und zum Aufspreizen des Hohlnietschaftes an geordnet ist, und mit einem Niederhalter für die Blechbau teile, dadurch gekennzeichnet, daß der den Matrizenhohlraum (10) begrenzende Rand als runde Oberkante (24) ausgebildet ist, um die das dünnere Blechbauteil (1) beim Aufpressen durch den Niederhalter (5) umgefaltet wird, worauf beim Stanznietvorgang der Hohlnietschaft (16) durch Umformen des gefalteten Blechbauteils an dem profilierten Dorn (6) in dem gefalteten Blechbauteil verklammert wird.

4. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dornprofil eine sich über eine ge rundete, rinnenförmige Eintiefung erhebende, das dünnere Blechbauteil (2) zentrisch umfaltende abgerundete Spitze (22) aufweist.

5. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Spitze (14, 22) vom Hohlniet und den Blechbauteilen abhängig ist.

6. Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dornprofil flach ausgebildet ist.

7. Selbststanzende Befestigungsvorrichtung zum Ver binden von sich überlappenden Blechbauteilen, mit einem von einem Stempel beaufschlagten Hohlniet, einer Matrize, in deren Hohlraum ein profilierter Dorn zum Umformen der Blech bauteile, von denen das der Matrize zugekehrte eine größere Dicke aufweist, und zum Aufspreizen des Hohlnietschaftes angeordnet ist und mit einem Niederhalter für die Blechbau teile, dadurch gekennzeichnet, daß das Dornprofil eine sich über eine gerundete, rinnenförmige Eintiefung erhebende Spitze (26) aufweist, die in das dickere Blechbauteil (2) bis zu einer bestimmten Tiefe beim Aufpressen durch den Niederhalter (5) eintritt, worauf beim Stanznietvorgang der Hohlnietschaft (16) durch Umformen des aufgeschnittenen Blechbauteils an dem profilierten Dorn (6) in dem aufge schnittenen Blechbauteil verklammert wird.

8. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (6) im Matrizen hohlraum (10) von einem Federring (7) axial abgestützt ist.

9. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn im Matrizenhohl raum fest angeordnet ist.

10. Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (6) auswechsel bar im Matrizenkörper (3) befestigt ist.