DE19706829C2 - Spreizniet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Spreizniet nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Spreiznieten sind für zahlreiche Anwendungen bekannt und weit verbreitet. Bei eini­ gen Anwendungen dienen sie zur Befestigung eines Hakens oder eines anderen Ele­ mentes an einem Werkstück, während sie bei anderen Anwendungen zur Befestigung von einander überlappenden und mit ausgerichteten Öffnungen versehenen Platten verwendet werden. Eine Art von Nieten, die in einer Öffnung eines Werkstücks ver­ ankerbar sind, ist in der US-PS 5.201.623 beschrieben. Dieser weist eine Durchfüh­ rung mit einem Flansch und einer Mehrzahl von elastischen Schenkeln auf, die durch eine Aussparung voneinander getrennt sind. Die elastischen Schenkel geben radial in einer Richtung nach außen nach, wenn ein zylindrischer Stift mit einer konischen Flä­ che in ein zylindrisches Loch in der Durchführung eingesetzt wird, wodurch sich die elastischen Schenkel abspreizen und mit der Öffnung in Eingriff treten, um den Niet in dem Werkstück zu verankern. Die elastischen Schenkel haben einen nach innen gerichteten Verriegelungsabschnitt, der die konische Fläche des zylindrischen Stiftes berührt und die elastischen Schenkel nach außen biegt, wenn der Stift in das Loch der Durchführung eingesetzt wird. Der zylindrische Stift weist eine ringförmige Nut ent­ lang eines Abschnitts des konischen Stiftes mit einem größeren Durchmesser auf, die zum Eingriff der Verriegelungsabschnitte an den elastischen Schenkeln dient, um die elastischen Schenkel in der nach außen gebogenen Stellung zu halten. Aus DE 28 27 031 ist bekannt, den Stift in der Durchführung in einer Vorverankerung zu halten, in der ein unbeabsichtigtes Lösen des Stiftes aus der Durchführung verhindert wird, bevor der Niet in dem Werkstück verankert wird. Zu diesem Zweck weist der Stift im allgemeinen eine ringförmige Nut um einen im Durchmesser kleineren Abschnitt des Stiftes auf, die zum Eingriff der Verriegelungsabschnitte an den elastischen Schenkeln dient, so daß die Durchführung und der zylindrische Stift zusammengesetzt werden können, ohne dabei die elastischen Schenkel radial nach außen zu biegen, wenn der Stift teilweise in die Durchführung eingesetzt wird. Wenn der Stift dann weiter in die Durchführung eingeführt wird, werden die elastischen Schenkel nach außen gebogen, bis der Verriegelungsabschnitt der Schenkel mit der ringförmigen Nut an dem im Durchmesser größeren Abschnitt des Stiftes eingreift.

Nieten mit einem zylindrischen Stift und einer zylindrischen Bohrung, wie sie auch aus DE 32 28 189 A1 oder aus DE-GM 732 667 bekannt sind, bieten nur geringen Widerstand gegen Zug- und Scherkräfte, da der Abschnitt des konischen zylindrischen Stiftes mit kleinem Durchmesser in besonderer Weise Spannungen ausgesetzt ist, die zu einem Bruch des zylindrischen Stiftes sowie dazu führen können, daß der Stift beim Eingrei­ fen und Halten der elastischen Schenkel in der nach außen gebogenen Stellung, die erforderlich ist, um die Nieten in dem Werkstück zu verankern, versagt. Der zylin­ drische Stift erfordert eine zylindrische Bohrung durch die Durchführung, die die Dicke der elastischen Schenkel reduziert und dadurch die Zug- und Scherleistungen der Durchführung reduziert, die in ähnlicher Weise Spannungen unterworfen ist und bei manchen Anwendungen zu einem Versagen der Nieten führen kann. In der US-PS 5.085.545 von Takahashi wird beschrieben, die Stärke bzw. Festigkeit eines Niets mit einer Mehrzahl von radialen Rippen zu verbessern, die sich entlang einer axialen Aus­ dehnung eines im wesentlichen zylindrischen Stiftes erstrecken. Die radialen Rippen an dem Stift müssen in Rotationsrichtung ausgerichtet sein, um mit den Aussparungen zwischen den elastischen Schenkeln zu korrespondieren. Die radialen Rippen sind häufig so angeordnet, daß sie sich in die Aussparungen zwischen den elastischen Schenkeln erstrecken, um die Festigkeit zu erhöhen, ohne die Dicke der elastischen Schenkel zu reduzieren. Durch die Rippen an dem Stift werden jedoch die Zug- und Scherleistungen der elastischen Schenkel an der Duchführung nicht verbessert. Die Rippen haben ferner den Nachteil, daß der Stift zunächst axial mit dem Loch in der Durchführung ausgerichtet werden muß, und daß die Rippen dann in Rotationsrich­ tung mit den Aussparungen zwischen den elastischen Schenkeln durch Drehung des Stiftes relativ zu der Durchführung ausgerichtet werden müssen, bevor der Stift in die Durchführung eingesetzt werden kann. Die Ausrichtung des Stiftes in bezug auf die Durchführung in axiale sowie in Rotationsrichtung ist jedoch ein sehr langwieriger Vorgang, wenn er von Hand durchgeführt werden muß. Die Rotationsausrichtung des Stiftes in bezug auf die Durchführung macht auch die Versuche eines automatischen Zusammensetzens von Stift und Niet hoffnungslos und verhindert darüber hinaus die Verwendung von automatischen Kugel-Zuführsystemen, mit denen Komponenten ohne Berücksichtigung ihrer Drehstellung zugeführt und axial ausgerichtet werden. Automatisierte Systeme, mit denen die Stifte sowohl axial als auch in Drehrichtung in bezug auf die Durchführung ausgerichtet werden können, erfordern eine einheitliche Maschinerie und erhöhen außerdem die Herstellungskosten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Spreizniet für die Anbrin­ gung in einer Öffnung des Werkstücks zu schaffen, bei dem bei gleichen Außen­ abmessungen höhere Zug- und Scherkräfte übertragen werden können.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung sieht einen Spreizniet vor, der in einer Öffnung eines Werkstückes ver­ ankerbar ist und der einen in ein Loch eines Nietkörpers einsetzbaren Stift aufweist, wobei der Stift und der Körper sich selbst zueinander ausrichten, wenn der Stift in den Körper eingeführt wird. Der Körper weist einen Hülsenabschnitt auf mit einer Mehrzahl von elastischen Beinen, die durch eine Aussparung voneinander getrennt sind und sich von einem ersten Ende des Hülsenabschnitts erstrecken, wobei jedes elastische Bein einen nach innen gerichteten Vorsprung umfaßt. Das Loch im Nietkörper hat einen dreieckigen Querschnitt und erstreckt sich durch den Hülsen­ abschnitt sowie zwischen den elastischen Beinen, wobei das dreieckige Loch im Bereich der elastischen Beine innen plane Flächen bildet. Der Stift umfaßt einen im Querschnitt dreieckigen Schaft mit Eingriffsflächen, mit der die Vorsprünge der Beine zusammenwirken sowie ein Einführende mit einer Pyramidenspitze mit dreieckiger Grundfläche. Die Pyramidenspitze richtet den im Querschnitt dreieckigen Schaft mit dem dreieckigen Loch des Nietkörpers aus, wenn der Stift in das Loch des Körpers eingeführt wird, wobei der Stift mit den nach innen gerichteten Vorsprüngen zusammenwirkt., um die elastischen Beine nach außen zu drücken, wenn der Stift weiter in das Loch des Körpers eingeführt wird. Das dreieckige Loch in dem Körper ermöglicht eine maximale Dicke der elastischen Beine und somit optimale Zug- und Scherbeanspruchung.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung hat ein im Querschnitt dreieckiger Schaftabschnitt des Stiftes je Seite eine erste Eingriffsfläche, die mit dem Vorsprung der elastischen Beine zusammenwirkt, um den Stift im Körper zu halten, wenn dieser in das Loch in eine erste Position eingesetzt wird, ohne die elastischen Beine abzu­ spreizen und dadurch ein Einsetzen des Niets in eine Öffnung eines Werkstücks zu ermöglichen.

Der Schaft kann auch eine zweite Eingriffsfläche aufweisen, die mit den Vorsprüngen der elastischen Beine zusammenwirkt, um den Stift in dem Loch des Nietkörpers zu halten, wobei die elastischen Beine nach außen gebogen und in dieser Richtung gehalten werden. Der Schaft kann schließlich eine dritte Eingriffsfläche aufweisen, die mit den Vorsprüngen der elastischen Schenkel zusammenwirkt, um den Stift in dem Körper zu halten, wenn dieser in eine dritte Position geschoben wird, ohne daß die elastischen Beine gespreizt werden, um ein Entfernen des Niets aus dem Werkstück zu ermöglichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Niets mit einem Stift, der in eine Bohrung eines Nietkörpers einsetzbar ist,

Fig. 2a eine Seitenansicht eines Nietkörpers für einen Niet gemäß Fig. 1.

Fig. 2b einen Teilquerschnitt entlang der Linien b-b des Nietkörpers in Fig. 2a.

Fig. 2c einen Teilquerschnitt entlang der Linien c-c des Nietkörpers in Fig. 2a.

Fig. 3 eine Endansicht des Nietkörpers gemäß Fig. 2a von der rechten Seite,

Fig. 4a eine Seitenansicht eines Stiftes für den Niet gemäß Fig. 1,

Fig. 4b einen Querschnitt entlang der Linien b-b des Niets in Fig. 4a.

Fig. 4c einen Querschnitt der Linien c-c des Niets in Fig. 4a,

Fig. 5 eine weitere Seitenansicht des Stiftes gemäß Fig. 4a und

Fig. 6 eine Endansicht des Stiftes gemäß Fig. 5 von der rechten Seite.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Niets 10, der einen Nietkörper 100 und einen Stift 200 umfaßt. Der Stift ist in ein Loch 106 einsetzbar, das sich durch den Körper erstreckt, um einen elastischen Abschnitt 120 des Körpers zu dehnen, wobei der gedehnte elastische Abschnitt mit einer Öffnung in einem Werkstück, das nicht gezeigt ist, zusammenwirken kann, um auf diese Weise den Niet in dem Werkstück zu verankern. Der Körper sowie der Stift des Niets werden aus gepreßtem Material wie zum Beispiel Acetal, Nylon, Polyester und Polykarbonaten sowie anderen Materialien hergestellt, die ausreichend elastisch sind, um die Nieten zu dehnen und zu verankern und gemäß nachfolgender Beschreibung geeignete Zug- und Scherbeanspruchungen zu gewährleisten.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen den Körper 100 mit einem Hülsenabschnitt 110, der einen Flansch 112 mit einer ersten Fläche 114 aufweist, die auf eine Oberfläche eines Werk­ stückes aufsetzbar ist. Eine obere Fläche 116 des Flansches kann zur Verringerung von Ungleichmäßigkeiten zwischen der Oberfläche des Flansches und der Oberfläche des Werkstückes abgeschrägte Kanten 118 aufweisen. Der elastische Abschnitt 120 des Körpers umfaßt drei elastische Beine 122, die über den Hülsenabschnitt mitein­ ander verbunden sind und sich von dem Hülsenabschnitt entlang einer axialen Rich­ tung erstrecken. Die elastischen Beine 122 sind durch Aussparungen 124 voneinander getrennt, die sich ebenfalls von dem Hülsenabschnitt in Richtung auf das distale Ende der elastischen Beine erstrecken, so daß der distale Endabschnitt der Beine nach außen biegbar ist, wenn der Stift in das Loch des Körpers (gemäß nachfolgender Beschrei­ bung) eingeführt wird. Der Nietkörper 100 hat ein im Querschnitt dreieckiges Loch 106 mit planen Flächen 107 und bogenförmigen Ecken 108, das sich entlang der axia­ len Richtung durch den Körper 100 erstreckt. Die drei elastischen Beine 122 haben eine plane innere Fläche 126, die mit einer planen Fläche 107 des dreieckigen Lochs 106 ausrichtbar ist, wobei die Aussparung 124 zwischen den elastischen Beinen mit einer entsprechenden Ecke 108 des Lochs ausgerichtet ist. Durch die planen inneren Flächen 126, die um das im wesentlichen dreieckige Loch 106 angeordnet sind, wird eine maximale Dicke für die Beine geschaffen.

Die Beine haben distal einen nach innen gerichteten Vorsprung 130. Jeder Vorsprung 130 verläuft in Richtung auf sein Ende konisch. Bei der beispielhaften Ausführungs­ form ist die äußere Fläche der Beine zylindrisch. Die äußere Fläche jedes elastischen Beins umfaßt ferner ein gekrümmtes Ende 128, um das Einsetzen des Körpers in die Öffnung des Werkstückes zu erleichtern. In dem Fall, in dem der Nietkörper 100 durch ein Preßverfahren geformt wird, können die Flächen des Körpers, insbesondere des Lochs 106, der elastischen Beine 112, der Aussparungen 114 sowie andere Flä­ chen, geringfügige Übergänge aufweisen, die andernfalls nicht erforderlich sind und sich aufgrund des Gesenkzuges ergeben, durch den eine Trennung der Form erleichtert wird.

Die Fig. 1 und 4 bis 6 zeigen einen Stift 200 mit einer Pyramidenspitze 210 an einem Ende, einem in der Mitte liegenden Schaftabschnitt 220 und einem Kopf 230 am anderen Ende. Der im Querschnitt dreieckige Schaftabschnitt 220 ist in das drei­ eckige Loch 106 im Körper 100 einsetzbar. Der dreieckige Schaft gewährleistet eine maximale Dicke der elastischen Beine 122 gemäß obiger Erläuterung, während gleichzeitig optimale Zug- und Scherbeanspruchung vorliegt. Bei der vorliegenden Ausführungsform hat die Spitze 210 Seitenflächen 212, die von entsprechenden Sei­ tenflächen des Schaftabschnitts 220 konisch zulaufen. Die Kanten 214 und der Schei­ tel 216 der Pyramidenspitze haben bogenförmige Kanten, um ein Einsetzen des Stiftes in das Loch des Körpers zu erleichtern (vgl. nachfolgende Beschreibung). Der drei­ eckige Schaftabschnitt 220 umfaßt drei Flächen 222, die mit Vorsprüngen der Beine zusammenwirken, um diese nach außen zu biegen, wenn der Stift eingesetzt wird. Der Schaftabschnitt 220 hat auch gerundete Kanten 224, die beim Einsetzen des Stiftes in das Loch des Körpers mit korrespondierenden Aussparungen 124 zwischen den Bei­ nen ausrichtbar sind, um dadurch das Einsetzen des Stiftes zu erleichtern.

Bei einer Anwendung gemäß Fig. 1 wird der in das Loch 106 des Körpers 100 ein­ setzbare Stift 200 zunächst mit seiner Achse zur Achse des Körpers ausgerichtet und die Pyramidenspitze 210 dann entlang einer gemeinsamen Achse in Richtung auf und in das Loch des Körpers geführt. Der Schaftabschnitt 220 greift dabei mit den Vor­ sprüngen an den Beinen an, wenn die Flächen 222 des Stiftes benachbart zu den inne­ ren Flächen 126 der elastischen Schenkel ausgerichtet sind und der Stift weiter in das Loch eingeführt wird, um die Beine nach außen zu drücken, wodurch der elastische Abschnitt 120 des Körpers mit einer Öffnung eines Werkstückes zusammenwirkt, um den Niet im Werkstück zu verankern. Wenn die Seitenflächen 222 des Stiftes nicht zunächst mit den benachbarten inneren Seitenflächen 126 der elastischen Schenkel ausgerichtet sind, wenn die Pyramidenspitze in das Loch eingesetzt wird, berühren die bogenförmigen Kanten der Pyramidenspitze 210 und die bogenförmigen Kanten des Schaftabschnittes 220 zuerst die planen Flächen 107 des Lochs 106.

Wenn der Stift entlang der gemeinsamen Achse weiter in das Loch eingetrieben wird, bewirken die bogenförmigen Flächen der Pyramidenspitze und des Schaftabschnittes eine Drehung entweder des Stiftes oder des Körpers oder beider, und zwar in Abhän­ gigkeit davon, ob der Stift oder der Körper frei drehbar sind, so daß Stift und Körper in Drehrichtung ausgerichtet werden, um die Seiten des Stiftes zu den entsprechenden Seiten des Lochs zu positionieren. Der Eingriff der Pyramidenspitze mit dem Loch führt zu einer Selbstdrehung oder Selbstausrichtung des Stiftes und des Körpers allein aufgrund einer axialen Kraft entlang der gemeinsamen Achse. Aus diesem Grunde ist es nicht erforderlich, den Stift vor dem Einsetzen in bezug auf den Körper in Dreh­ richtung auszurichten, was eine automatische Zuführung und einen automatischen Zusammenbau von Stift und Körper im Hinblick auf eine Vorverankerung dieser Komponenten erleichtert.

Jede Schaftfläche 222 hat eine erste Eingriffsfläche 240 zum Eingriff mit den Vor­ sprüngen 130 der Beine 122, wenn der Stift in das Loch bis in eine erste Position geführt wird, in der der Stift sicher in dem Körper gehalten wird, ohne daß die Beine nach außen gebogen werden. Dadurch wird eine Trennung des Stiftes von dem Körper vor der Installation des Niets verhindert. Jede Schaftfläche 222 umfaßt eine zweite Eingriffsfläche 250, die mit den Vorsprüngen 130 zusammenwirkt, um den Stift in dem Körper zu halten, wenn dieser weiter in das Loch in eine zweite Position geführt wird. Wenn sich der Stift in der zweiten Position befindet, werden die Beine 122 nach außen gebogen bzw. gedrückt und in der gespreizten Stellung durch den Stift gehalten, um den Niet in dem Werkstück zu verankern. Jede Schaftfläche 222 weist ferner eine dritte Eingriffsfläche 260 auf, die mit den Vorsprüngen der Beine zusammenwirkt, um den Stift beim weiteren Einführen in das Loch in einer dritten Position zu halten. Wenn sich der Stift in der dritten Position befindet, werden die elastischen Schenkel aus der nach außen gebogenen Stellung in eine nicht gebogene Stellung zurückgeführt, und der Niet kann aus seiner Verankerung im Werkstück entfernt werden. Die erste Eingriffsfläche 240 ist mit einer korrespondierenden Fläche der Pyramidenspitze 210 über eine geneigte Fläche 242 verbunden, über die ein Vorsprung gleiten kann, wenn der Stift in das Loch des Körpers geführt wird. Die zweite Eingriffsfläche 250 ist in ähnlicher Weise mit der ersten und dritten Eingriffsfläche 240 bzw. 260 über ähnliche geneigte Flächen 252 und 262 verbunden, über die die Vorsprünge gleiten können, wenn der Stift weiter in das Loch des Körpers eingeführt wird. Der Schaftabschnitt 220 des Stiftes weist einen Flanschabschnitt 270 auf, der verhindert, daß der Stift weiter durch das offene Ende des Lochs herausgestoßen wird. Der Schaft umfaßt meh­ rere dreieckige Abschnitte 280 für die Zug- und Scherbeanspruchung des Stiftes.

Claims (6)

1. Spreizniet für die Anbringung in einer Öffnung eines Werkstücks, mit einem Niet­ körper, der einen Hülsenabschnitt und mehrere nachgebende Beine aufweist, die sich axial von einem Ende des Hülsenabschnitts forterstrecken, wobei jedes Bein einen nach innen weisenden Vorsprung hat, einem Loch im Nietkörper, das sich axial durch den Hülsenabschnitt und zwischen den Beinen erstreckt und einem Stift, der einen Schaftabschnitt aufweist mit Flächen, die mit den Vorsprüngen zusammenwirken, wenn der Stift in den Nietkörper eingeführt wird, wodurch die Beine nach außen ge­ drückt werden, und der ein sich nach vorn verjüngendes Einführende sowie einen Kopf aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Loch im Querschnitt dreieckförmig ist und im Bereich des Hülsenabschnitts (112) von planen Flächen (107) und im Bereich der Beine (122) von planen Flächen (126) an der Innenseite der Beine (122) gebildet ist, wobei Ecken (108) zwischen den planen Flächen (107, 126) gebildet sind, der Schaft (220) des Stiftes (200) im Querschnitt dreieckig ist mit drei einander schneidenden Seitenflächen (222), wobei die Seitenflächen (222) jeweils Eingriffsflä­ chen (240, 250, 260) aufweisen für den Eingriff der Vorsprünge (130), das Ein­ führende des Schaftes von einer Pyramidenspitze (210) gebildet ist mit einer drei­ eckigen Grundfläche, einem Scheitel (216) und Kanten (214), die mit den Kanten (224) des Schaftes (220) ausgerichtet sind und die Grundfläche mit dem Scheitel (216) verbinden, wobei die Kanten (214) der Pyramidenspitze (210) gerundet sind, wodurch die Kanten (214) der Pyramidenspitze (210) und damit die Kanten (224) des Schaftes (220) in Ausrichtung mit den Ecken (108) gebracht werden, wenn sie mit den planen Flächen (107, 126) in Eingriff treten.

2. Spreizniet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Beine (122) durch eine Aussparung (124) voneinander getrennt sind, die mit einer entsprechenden Ecke (108) des dreieckigen Loches (106) im Hülsenabschnitt (110) ausgerichtet ist.

3. Spreizniet nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seitenfläche des Schaftes (220) eine erste Eingriffsfläche (240) aufweist, die Stift (200) und Niet­ körper (100) beim Einführen des Stiftes in einer ersten Position hält, wobei die elasti­ schen Beine nicht nach außen gedrückt sind.

4. Spreizniet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen des Schaftes (220) eine zweite Eingriffsfläche (250) aufweisen, durch die der Stift (200) im Nietkörper (100) in einer zweiten Position gehalten ist, in der die elastischen Beine nach außen gedrückt und dort gehalten sind.

5. Spreizniet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen eine dritte Eingriffsfläche (260) aufweisen, die den Stift (200) und den Körper (100) in einer dritten Position halten, wodurch die elastischen Beine (122) nicht nach außen gedrückt sind.

6. Spreizniet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Eingriffsfläche (240) am Ende des Stiftes (220), die dritte Eingriffsfläche (260) am zweiten Ende des Stiftes (220) und die zweite Eingriffsfläche (250) zwischen der ersten und der dritten Eingriffsfläche liegt, wobei der Stift (220) eine vierte Eingriffsfläche zwischen der dritten Eingriffsfläche und dem zweiten Ende des Stiftes aufweist, die verhindert, daß der Stift (220) vom Nietkörper (100) getrennt wird.