DE3521653C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Dorn für ein Befestigungselement des­ jenigen Typs, welches einen Dorn und ein aufgepreßtes rohrförmiges Glied aufweist. Solche Befestigungselemente werden üblicherweise dazu benutzt, zwei oder mehr Werkstücke, wie beispielsweise Metallplatten zu verbinden, welche gegeneinander ausgerichtete Löcher aufweisen, durch die das Befestigungselement eingeführt wird.

Es gibt zwei unterschiedliche Arten von Befestigungselementen. Bei der ersten Art weist der Dorn einen radial erweiterten Kopf an seinem einen Ende auf, wobei der Kopf an einer außenliegenden Fläche des Werkstückes anschlägt, der Schaft des Dornes sich durch die Löcher hindurcherstreckt und von der anderen außenliegenden Fläche des Werkstückes hervorsteht, und wobei das rohrförmige Glied auf den her­ vorstehenden Teil des Dorns aufgepreßt wird, so daß es an der ande­ ren Fläche des Werkstückes anliegt und das rohrförmige Glied am Dorn verriegelt. Solche Befestigungselemente sind allgemein als Verriege­ lungsbolzen bekannt, und zum Setzen des Befestigungselementes ist ein Zugang zu beiden Seiten des Werkstückes erforderlich.

Die zweite Art von Befestigungselementen erfordert einen Zugang zu lediglich einer Seite der Werkstücke und ist daher als "Blind-Befe­ stigungselement" bekannt. Bei dieser Art von Befestigern weist das rohrförmige Glied einen vergrößerten Kopf an seinem einen Ende auf, welcher an der näheren außenliegenden Fläche der Werkstücke anschlägt, wobei sich das rohrförmige Glied durch die gegeneinander ausgerichte­ ten Löcher hindurcherstreckt und jenseits der entfernt liegenden oder blinden Außenfläche der Werkstücke hervorsteht. Der Dorn erstreckt sich innerhalb des rohrförmigen Gliedes und kommt mit ihm am oder nahe des Endes des rohrförmigen Gliedes, welches dem Kopf gegenüber­ liegt, in Eingriff. Üblicherweise (jedoch nicht notwendigerweise) weist der Dorn einen vergrößerten Kopf auf, welcher mit dem rohrför­ migen Glied in Eingriff steht. Ein solcher Kopf weist üblicherweise einen Durchmesser auf, welcher nicht größer ist als derjenige des rohrförmigen Gliedes, um das Einfügen durch die gegeneinander ausge­ richteten Löcher sowie das Füllen derselben mittels des rohrförmigen Gliedes zu erleichtern. Anstelle des Versehens des Dornes mit einem vergrößerten Kopf kann das rohrförmige Glied in eine Nut des Dornes umgebogen werden. Der Dorn wird gezogen, um zu bewirken, daß sich das entferntliegende Ende des rohrförmigen Gliedes in radialer Rich­ tung vergrößert und den Blindkopf ausbildet, welcher an der entfernt­ liegenden oder blinden Fläche der Werkstücke anschlägt. Das Kopfende des rohrförmigen Gliedes wird dann auf den Dorn aufgepreßt, um den Dorn am rohrförmigen Glied zu verriegeln.

Die vorliegende Erfindung wurde in erster Linie zur Anwendung an der ersten Art von Befestigungselementen, d. h. an Verriegelungsbolzen, entwickelt, und sie wird weiter unten im Detail in Bezug auf Verrie­ gelungsbolzen beschrieben. Die Erfindung ist jedoch in gleicher Weise anwendbar auf Blind-Befestigungselemente der zweiten, oben beschrie­ benen Art.

Um zu ermöglichen, daß das rohrförmige Glied auf den Dorn aufgepreßt werden kann, ist der Dorn mit einer Anzahl von ringförmigen Nuten (den Verriegelungsnuten) versehen, wobei das rohrförmige Glied in eine oder mehrere dieser rohrförmigen Glieder (teilweise) mittels eines ringförmigen Ambosses eingepreßt werden kann, welcher mit dem Äußeren des rohrförmigen Gliedes in Eingriff steht, um das rohrför­ mige Glied am Dorn zu verriegeln. Üblicherweise wird ein Setzwerkzeug verwendet, bei welchem das Schwanzende des Dornes sich durch den ringförmigen Amboß hindurcherstreckt, wo er mittels eines im Werkzeug ausgebildeten Greifgerätes (beispielsweise einem Paar von Backen) gegriffen werden kann, wobei das Werkzeug auch eine Zugeinrichtung umfaßt, um die Greifeinrichtung gegen die durch den Amboß auf dem rohrförmigen Glied aufgenommene Reaktionskraft zu ziehen.

Um es zu ermöglichen, daß die Greifeinrichtung das Schwanzende des Dornes greifen kann, ist dieses üblicherweise mit einer Anzahl von ringförmigen Nuten (den Zugnuten) versehen, mit denen die Greifein­ richtung in Eingriff kommen kann, um den Dorn zu ziehen.

Nachdem es ein sich aus der Praxis ergebendes Erfordernis ist, daß nach Beendigung des Aufpreßvorganges der Dorn an einer Position ab­ bricht, welche im wesentlichen in einer Ebene mit dem außenliegenden Ende des aufgepreßten rohrförmigen Gliedes liegt (die sogenannte "Bedingung" "bündig brechen"), wurde der Dorn üblicherweise mit einer Sollbruchstelle versehen, welche von einer ihn umgebenden ringförmi­ gen Sollbruchstellen-Nut definiert ist und in Längsrichtung des Dorns gesehen zwischen den Verriegelungsnuten und den Greifnuten liegt. Die Sollbruchstelle muß der schwächste Teil des Dorns sein, so daß die Sollbruchstellen-Nut tiefer als die Verriegelungsnuten und die Greifnuten sein muß.

Das Vorsehen einer einzigen Sollbruchstellen-Nut, welche im wesent­ lichen in einer Ebene mit dem außenliegenden Ende der aufgepreßten Hülse angeordnet sein muß, um das bündige Abbrechen zu ermöglichen, stellt schwerwiegende Begrenzungen an den Bereich der Gesamtdicke der Werkzeuge (bekannt als "Greifbereich"), für den identische Befesti­ gungselemente der gleichen Bauart zufriedenstellend geeignet sind.

Ein Greifbereich, der so groß wie möglich ist, stellt einen sehr be­ deutsamen praktischen Vorteil solcher Befestigungselemente dar. Dem­ entsprechend wurden von Zeit zu Zeit Vorschläge geäußert, die einzelne Sollbruchstellen-Nut fortzulassen und statt dessen eine Anzahl von Kombinations-Nuten vorzusehen, von denen eine jede in der Lage ist, entweder als Verriegelungsnut oder als Sollbruchstellen-Nut zu wirken, wobei diese so angeordnet sind, daß der Dorn an derjenigen dieser Nuten bricht, welche im wesentlichen bündig mit dem äußeren Ende des aufgepreßten rohrförmigen Gliedes ist. Auf diese Weise wird ein Be­ reich von möglichen Positionen des auf den Dorn aufgepreßten rohrför­ migen Gliedes ermöglicht, es hat sich jedoch in der Praxis schwierig erwiesen, sicherzustellen, daß das Abbrechen des Dornes zuverlässig am oder nahe des äußeren Endes der Hülse geschieht.

Eine vorgeschlagene Lösung dieses Problemes ist es gewesen, nach Be­ endigung des Aufpressens eine seitwärts gerichtete bzw. Beuge-Kraft am Schwanzende des Dornes anzuwenden, dies macht es jedoch erforder­ lich, daß das Setzwerkzeug und/oder das Befestigungselement in spe­ zieller Weise modifiziert wird. Eine weitere vorgeschlagene Lösung bestand darin, Kombinations-Verriegelungs-Sollbruchstellen-Nuten vor­ zusehen, welche an unterschiedlichen Positionen entlang des Dornes eine unterschiedliche Querschnittsform aufwiesen. Dies kann jedoch schwierig sein, zuverlässig herzustellen, teilweise aufgrund der praktischen Beschränkungen des Walzverfahrens, aufgrund dessen solche Dorne üblicherweise hergestellt werden. Weiterhin müssen zwischen einer jeden solchen Nut und der nächsten signifikante Unter­ schiede sein, damit ein solches System wirksam ist. Solche Unter­ schiede sind natürlich kumulativ entlang aufeinanderfolgender Nuten, und der Abstand ist, abgesehen von den begrenzenden Fällen der Quer­ schnittsform der Nut, die richtig sowohl als Verriegelungsnut als auch als Bruch-Nut funktionieren wird, die Grenze der Zunahme des Griff-Bereichs.

In der Praxis wurde auch herausgefunden, daß es wünschenswert ist, die Dimensionen des Durchmessers der Sollbruchstelle unterhalb eines bestimmten Verhältnisses zu der Dimension der Ganghöhe der Nuten (d. h. dem Abstand zwischen benachbarten Sollbruchstellen) zu halten. Bei Ausführungsformen gemäß dem Stand der Technik mit Kombination von Verriegelungs- und Sollbruchstellen-Nuten hat dies zu Schwierigkeiten geführt, nachdem aus dem Ansteigen der maximalen Tiefe der Nuten bei gleichzeitigem Konstanthalten des Gangunterschiedes zu Nut-Quer­ schnittsformen führt, welche die Wirksamkeit der Verriegelung zwi­ schen der aufgepreßten Hülse und dem Dorn vermindern kann, wodurch die Haltekraft der erzeugten Verbindung geschwächt wird.

Diese Probleme würden noch zunehmen, wenn gewünscht werden sollte, eine einzige Ausbildung eines Nut-Querschnittes vorzusehen, welcher auch als Zugnut wirken könnte, so daß eine jede Nut eine Kombination einer Verriegelungs-, Sollbruchstellen- und Zug-Nut ist.

Als nächstliegender Stand der Technik wird hierbei die deutsche Of­ fenlegungsschrift DE 32 02 280 angesehen. Diese zeigt einen Dorn für ein aus einem Dorn und einem aufgepreßten, rohrförmigen Teil be­ stehendes Befestigungselement, bei welchem der Dorn eine Vielzahl ring­ förmiger, kombinierter Verriegelungs- und Sollbruchstellennuten aufweist, wobei der rohrförmige Teil auf eine oder mehrere der ringförmigen Nuten zur Verriegelung aufpreßbar ist, wobei die ringförmigen Nuten jeweils zwei Seitenwandungen und jeweils einen Boden aufweisen, und wobei mindestens eine der Seitenwandungen der ringförmigen Nuten mindestens so steil gegenüber der Dornachse angeordnet ist, daß nach erfolgter Verriegelung das äußere Ende des aufgepreßten, rohrförmigen Teils auf diese Seitenwandung derjenigen ringförmigen Nut, welche als äußerste von dem äußeren Ende im wesentlichen vollständig ausgefüllt ist, eine Axialspannung ausübt, welche in Zusammenwirkung mit der durch das Setzwerkzeug auf den Dorn ausgeübten Axialspannung zum Bruch des Dorns in dieser Nut führt.

Der Dorn bricht bei dieser Anordnung nach erfolgter Verriegelung in der­ jenigen Nut, welche als äußerste von dem äußeren Ende des aufgepreßten, rohrförmigen Teils im wesentlichen vollständig ausgefüllt ist. Auf die äußere Seitenwandung dieser Nut wird in Zusammenwirkung mit der vom Setz­ werkzeug auf den Dorn ausgeübten Axialspannung eine unkompensierte Axial­ spannung durch den aufgepreßten, rohrförmigen Teil ausgeübt.

Diese Axialspannung ist deshalb unkompensiert, weil die nächstäußere Nut von dem aufgepreßten, rohrförmigen Teil nicht im wesent­ lichen vollständig ausgefüllt ist und daher auch keine entgegengesetzte Axialspannung auf die innenliegende Seitenwandung dieser nächstäußeren Nut ausgeübt wird.

Bei dieser bekannten Anordnung ist mindestens eine der beiden Seitenwandungen einer jeweiligen kombinierten Verriegelungs- und Sollbruchstellennut so steil gegenüber der Dornachse angeordnet, daß die unkompensierte, vom aufgepreßten, rohrförmigen Teil ausgeübte Axialspannung in Zusammenwirkung mit der vom Setzwerkzeug auf den Dorn ausgeübten Axialspannung stark genug ist, daß es an der vorgesehenen Nut zum Bruch des Dorns kommt.

Der große Nachteil bei dem bekannten Dorn liegt darin, daß die kombinierten Verriegelungs- und Sollbruchstellennuten insbesondere wegen der Sollbruch­ funktion derart tief sein müssen, daß es zu Schwierigkeiten bei der voll­ ständigen Ausfüllung der Nuten durch das aufgepreßte, rohrförmige Teil kommt. Das rohrförmige Teil muß daher aus einem derart weichen Material hergestellt sein, daß die Fließfähigkeit beim Aufpressen groß genug ist, um die Nuten vollständig auszufüllen. Ohne diese vollständige Ausfüllung wäre die auf die Seitenwandungen ausgeübte Spannung zu schwach, um die Soll­ bruchfunktion zu erfüllen. Der Nachteil eines Dorns, auf welchen ein derart weiches rohrförmiges Teil aufgepreßt werden mußt, liegt darin, daß die eigentliche Verriegelungsfunktion nur ungenügend gewährleistet ist. Das Befestigungelement führt hierbei zu einer zu schwachen Verbindung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Befestigungselement bereitzustellen, bei welchem der Dorn an der gewünschten Sollbruchstelle zuverlässig abbricht, bei dem aber eine ausreichend starke Befestigung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Unteransprüche 2 bis 6 enthalten besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung.

Im folgenden wird ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung sowie einige Modifikationen beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen Längsschnitt durch ein Befestigungselement mit einem erfindungsgemäßen Dorn, der durch gegeneinander ausgerichtete Löcher in den zu verbindenden Werkstücken hin­ durchgeführt ist, wobei sich ein Setzwerkzeug in anfänglichem Eingriff mit dem Befestigungselement befindet,

Fig. 2 und 3 vergrößerte Teilschnittansichten durch die Nuten des Dornes gemäß Fig. 1, woraus die Form der Nuten ersichtlich wird,

Fig. 4, 5 u. 6 eine Folge von Ansichten ähnlich derjenigen gemäß Fig. 1, wo­ bei jedoch die Folge des Setzens dargestellt ist vom anfängli­ chen Einpressen bis zum Abschließen des Einpressens und zum Abbrechen des Dorns,

Fig. 7 eine Ansicht entsprechend Fig. 6, wobei jedoch die Anwendung der Erfindung an einer anderen Art von Befestigungselement dargestellt ist, und

Fig. 8 bis 11 ähnliche Darstellung wie in Fig. 2, wobei jedoch mehrere mög­ liche alternative Formen der Nut dargestellt sind.

Bei dem in Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Befestigungselement von der eingangs genannten ersten Art, die allge­ mein als Verriegelungsbolzen bekannt ist. Das Befestigungselement um­ faßt einen Dorn 10 zusammen mit einem getrennten rohrförmigen Glied in Form einer Hülse 12, die beide aus Stahl bestehen. Der Dorn 10 umfaßt einen langgestreckten Schaft 14, der einen radial vergrößerten Kopf 16 aufweist, der mit dem Schaft an einem Ende einstückig ausge­ bildet ist. Mit Ausnahme eines kurzen zylindrischen Abschnittes 18 unmittelbar neben dem Kopf und einer kurzen Abschrägung oder Neigung 20 am entferntliegenden freien Ende des Schaftes (d. h. am Schwanz­ ende des Schaftes) ist der Rest der Länge des Schaftes mit einer Vielzahl von im wesentlichen identischen, ringförmigen Kombinations- Verriegelungs-, Sollbruchstellen- und Zug-Nuten 22 versehen, deren Form in größerem Detail in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Diese identischen Kombinations-Nuten erstrecken sich daher fast über die gesamte Länge des Dorn-Schaftes.

Wie in den Fig. 2 und 3, welche den Querschnitt der Nuten darstellen, besser gezeigt ist, ist bei jeder der Kombinations-Nuten 22 ein radi­ al äußerer Teil 24 und ein radial innerer Teil 26 vorgesehen. Der radial innere Teil 26 umfaßt zwei Seitenwände 28a, 28b auf gegenüber­ liegenden Seiten der Nuten, welche sich bis zum Boden 30 der Nut er­ strecken. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Form des Bodens 30 der Nut einen Kreisbogen, wobei die unmittelbar anschließenden Teile einer jeden Seitenwandung eine V-Form bilden, wobei diese Teile in weitere Teile übergehen, die im wesentlichen zueinander parallel sind und unter rechtem Winkel zur Längsrichtung des Dornes verlaufen.

Der radial äußere Teil 24 einer jeden Nut umfaßt zwei Seitenwände 32a, 32b, welche voneinander beabstandet sind, um diesen Teil 24 der Nut zu defi­ nieren, in den die Hülse hineingepreßt werden kann, wie weiter unten beschrieben werden wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Sei­ tenwände 32a, 32b unter einem bestimmten Winkel zueinander geneigt, wobei die Seitenwände 32a bzw. 32b im wesentlichen parallel sind zu den innersten Teilen der Seitenwände 28a bzw. 28b, welche nahe dem Nutboden 30 eine V-Form bilden. Eine jede Seitenwand 32a, 32b defi­ niert eine Seite einer der ringförmigen Rippen 34, von denen eine jede den äußeren Teil einer Kombinationsnut 22 von der nächsten, be­ nachbarten Nut teilt. Die Form des Scheitels 36 einer jeden Rippe ist kreisbogenförmig, wobei dieser Kreisbogen in die beiden Seiten­ wandungen übergeht.

Zwischen der radial äußeren Kante der Seitenwandung 28a des inneren Teils einer jeden Nut und der radial inneren Kante der benachbarten Seitenwand 32a des radial äußeren Teiles ist eine Diskontinuität vor­ handen. Diese Diskontinuität weist die Form einer Schulter oder Stu­ fenfläche 38a auf, die in Richtung über die Breite der Nut und ent­ lang der Länge des Dorns eine Versetzung darstellt, so daß die äußere Seitenwand 32a von der inneren Seitenwand 28a in eine Richtung weg von der gegenüberliegenden Seitenwand 28b, 32b versetzt ist. Diese andere Seitenwand weist ebenfalls eine ähnliche Diskontinuität auf, und zwar in Form einer Schulter oder Stufenfläche 38b, welche die äußere Seitenwand 32b von der benachbarten inneren Seitenwand 28b in Richtung über die Breite der Nut und weg von der gegenüberliegen­ den Seitenwandung 28a, 32a versetzt.

Aus den Fig. 2 und 3 wird deutlich, daß die Querschnittsform einer jeden Nut spiegelsymmetrisch ausgebildet ist um eine imaginäre Ebene unter rechten Winkeln zu der Längsrichtung des Dorns und durch den Boden 30 der Nut hindurch. Die beiden Stufen 38a, 38b sind in radialer Richtung gesehen auf gleicher Höhe und befinden sich in einer radialen Position annähernd in der Mitte zwischen dem Nutboden 30 und dem Rippenscheitel 36.

Es kann jedoch die Querschnittsform einer jeden Nut und die Form der Diskontinuität oder der Diskontinuitäten zwischen den benachbarten Seitenwandteilen unterschiedlich sein, wie weiter unten beschrieben werden wird.

Zurückkommend auf Fig. 1 ist ersichtlich, daß das Befestigungselement auch die weiter oben erwähnte Hülse 12 umfaßt. Diese weist im allge­ meinen zylindrische Form auf mit einem sich nach außen erstreckenden Flansch 40 an einem Ende, welcher dazu dient, an einer der Werkstück­ flächen anzuschlagen. Die Hülse befindet sich in Spielpassung über den Rippenscheiteln des Dornes 10 und ihre axiale Länge ist ausrei­ chend, um eine Anzahl von benachbarten Nuten auf dem Dorn zu über­ decken, im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ungefähr sechs oder sieben Nuten.

Das verwendete Ziehwerkzeug 44 ist von der zum Setzen von Verriege­ lungsbolzen üblichen Ausführungsart. Es weist einen ringförmigen Einpreßamboß 46 auf, der sich von dem Nasenabschnitt 48 des Werkzeu­ ges nach vorne erstreckt. Der Amboß 46 weist eine zentrale, kegel­ stumpfförmig ausgebildete Öffnung bzw. Maul 50 auf, welches einen ersten, relativ stark abgeschrägten Teil 52 an seinem äußeren Ende und einen zweiten, weniger steil abgeschrägten Teil 54 hinter dem Teil 52 aufweist. Der äußere abgeschrägte Teil 52 ist so ausge­ bildet, daß der Außendurchmesser des zylindrischen Teils der Hülse 12 gerade in der Lage ist, dessen weiteres Ende zu betreten. Das Werk­ zeug umfaßt auch eine Greif- und Zugeinrichtung, die von Backen 56 gebildet ist, welche in einem Backenlager 58 getragen sind. Die Bak­ ken weisen Zähne von geeigneter Form auf, um in die äußeren Teile 24 der Kombinations-Nuten 22 des Dorns des Verriegelungsbolzens einzu­ greifen. Eine Betätigung des Zugwerkzeuges bewirkt, daß die Backen 56 mit den Nuten des Dorns in Eingriff kommen und den Dorn bezüglich auf den Dorn auszuüben.

Das Verfahren zum Benutzen des Befestigungselements wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 4, 5 und 6 beschrieben.

Der Verriegelungsbolzen wird dazu verwendet, zwei Metallplatten 60, 62, zwischen denen anfänglich ein Zwischraum 64 sein kann, mitein­ ander zu verbinden. In den beiden Platten sind gegeneinander ausge­ richtete Löcher 66, 68 vorgesehen, wobei diese Löcher kreisförmigen Querschnitt und einen Durchmesser aufweisen, der eine Spielpassung mit dem Dornschaft 14 darstellt, jedoch kleiner als der Durchmesser des Dornkopfes 16 und des Hülsenflansches 40 ist. Der Dorn 10 wird von der Rückseite der Platten (d. h. in der Fig. 1 von links) einge­ führt, bis der Kopf 16 des Dorns an der entsprechenden Rückseite 70 der rückwärtigen Platte 60 anliegt und das freie Ende des Schaftes 14 von der vorderen oder naheliegenden Seite 72 der anderen Platte 62 vorsteht. Die Hülse 12 wird über den Schaft geschoben und entlang des Schaftes gedrückt, bis der Flansch 40 an der Vorderseite 72 der vorderen Platte anschlägt. Das Ziehwerkzeug 44 wird zum vorstehenden Schaft geführt, so daß der Schaft das Maul 50 des Amboß betritt und zwischen die Backen 56 gelangt. Das Werkzeug wird nach vorne gedrückt, bis der äußere Teil 52 des Amboß das äußere Ende der Hülse 12 kontaktiert. Das Ziehwerkzeug 44 wird dann betätigt, so daß zunächst die Backen 56 schließen und den Dorn ergreifen, wobei die Zähne der Backen die radial äußeren Teile 24 derjenigen Kombinationsnuten 22 auf dem Dorn betreten, welche zwischen den Zähnen liegen. Dies ist die in Fig. 1 dargestellte Position.

Bei weitergehender Betätigung des Werkzeuges werden die Backen bezüg­ lich des Amboß zurückgezogen. Nachdem sich die Backen in Eingriff mit den Dorn-Nuten befinden und der Dorn sich aufgrund seines Ein­ griffes seines Kopfes 16 mit der Plattenfläche 17 nicht bewegen kann, wird der Amboß 46 nach vorne getrieben, d. h. in den Fig. 1, 4, 5 und 6 nach links. Hierdurch wird die vordere Platte 62 nach hinten gedrückt, wodurch der Zwischenraum 64 geschlossen wird, bis die bei­ den Platten 60, 62 aneinander anschlagen.

Nun beginnt der abgeschrägte äußere Teil 52 des Amboßmauls, über die Hülse 12 getrieben zu werden. Hierdurch wird die Hülse radial nach innen deformiert, so daß die Hülse zumindest in die radial äußeren Teile derjenigen Kombinations-Nuten 22 eingepreßt wird, welche innerhalb der Hülse liegen. Fig. 4 zeigt ein frühes Stadium bei diesem Prozeß, wobei der Endteil der Hülse 12 in die erste Nut innerhalb des Endes der Hülse eingepreßt wird.

Eine weitere Betätigung des Setzwerkzeuges bewirkt, daß der Amboß 46 weiter über die Hülse getrieben wird, wobei eine größere Länge der Hülse 12 in die radial offenliegenden Teile aufeinanderfolgender Kombinations-Nuten 22 im Dorn eingetrieben wird. Fig. 5 zeigt eine Position, bei der das Einpressen abgeschlossen ist und die Hülse nicht mehr weiter deformiert werden kann.

Die Hülse wurde in die radial äußeren Teile dieser Kombinations- Nuten in einem Maß eingepreßt, welches nicht das gleiche für alle Nuten ist, sondern progressiv zum Flansch 40 der Hülse hin, d. h. weg vom äußeren Ende des Dorns abnimmt. Die nach vorne gerichtete Bewe­ gung des Amboß 46 mit seinem abgeschrägten Maul 50, die progressiv entlang der Hülse 12 erfolgt ist, hat eine leichte Längung der Hülse bewirkt. Nachdem das rückwärtige Ende der Hülse in den Nuten auf dem Dorn verriegelt ist, hat dies den Effekt, den Flansch 40 des Dorns nach vorne zu pressen, so daß die Platten 60 und 62 zwischen dem Dornkopf 16 und dem Hülsenflansch 40 zusammengedrückt werden, wenn die Hülse vollständig eingepreßt worden ist, wobei im Dorn eine Span­ nung verbleibt. Zusätzlich ist es möglich, daß die Hülse an ihrem Schwanzende oder freien Ende geringfügig länger wird. Dies ist in Fig. 5 dargestellt, wobei das Ende 74 der Hülse sich geringfügig nach hinten über die Nut erstreckt hat, in der es anfänglich in Fig. 4 lag. Nachdem die Hülse nicht weiter verformt werden kann, bewirkt ein erhöhter Zug auf den Dorn, resultierend aus einer fortdauernden Betätigung des Zugwerkzeugs, ein Brechen des Dorns. Es wurde heraus­ gefunden, daß dieser Bruch an derjenigen Kombinations-Nut 22 des Dorns auftritt, welche am oder neben dem Schwanzende 74 der Hülse liegt, so daß das gewünschte "bündig brechen"-Resultat erzielt wird. Nachdem alle Kombinationsnuten die gleiche maximale Tiefe aufweisen, d. h. der Durchmesser einer jeden Sollbruchstelle ist der gleiche, sollten alle Sollbruchstellen die gleiche Stärke aufweisen. Es wird davon ausgegangen, daß der Bruch an derjenigen Nut auftritt, die die maximale zusätzliche Spannung aufweist, die ihr mittels des Materials zugeführt wird, welches von der eingepreßten Hülse stammt, wobei die­ ses Material die beiden Rippen, die auf beiden Seiten der Nut ange­ ordnet sind, keilförmig auseinandertreibt. Diese zusätzliche Spannung wird an der dem Schwanzende zugewandten Nut am stärksten sein, bei der das eingepreßte Hülsenmaterial die äußerste Nut im wesentlichen vollständig betritt, um einen solchen Keileffekt zu bewirken. Bei Betrachtung von zwei nebeneinanderliegenden Nuten 22, in die die Hülse in gleichem oder im wesentlichen gleichen Ausmaß eingepreßt ist, ist festzustellen, daß die auf diejenige Rippe, welche zwischen den Nuten angeordnet ist, einwirkende resultierende Kraft sehr gering ist, da die beiden Keilkräfte im wesentlichen gleich sind. Beim äuße­ ren Ende der vollständig eingepreßten Hülse jedoch ist eine ringför­ mige Rippe vorhanden, bei der die Axialkraft im wesentlichen unbalan­ ciert ist. Die hieraus resultierende Axialkraft wird in Richtung zum Schwanzende des Dornes hin gerichtet sein, und zwar aufgrund der Ab­ wesenheit oder des relativ geringen Ausmaßes von Hülsenmaterial, wel­ ches in die Nut an der schwanzseitig gelegenen Seite der Rippe einge­ preßt ist, verglichen mit demjenigen Material, welches in die Nut an der anderen Seite der Rippe, d. h. an der Seite zum Kopf hin, einge­ preßt ist. Folglich wird davon ausgegangen, daß die zusätzliche Axialkraft am größten ist an derjenigen Nut, welche an derjenigen Seite der zuvorgenannten Rippe angeordnet ist, welche sich zum Kopf hin befindet, und der Dorn bricht an dieser Sollbruchstelle.

Fig. 6 zeigt die Position unmittelbar nach dem Bruch, wobei der schwanzseitig gelegene Teil 15 des Dornes vom Rest getrennt ist und der Amboß 46 frei von der vollständig eingpreßten Hülse ist. Der Dorn ist an derjenigen Nut gebrochen, die gerade innerhalb des äußeren Endes 74 der eingepreßten Hülse liegt, wobei eine gebrochene Fläche 76 zurückgelassen wird.

In Abhängigkeit von der präzisen Beziehung des Schwanzendes 74 der vollständig eingepreßten Hülse in Bezug auf die Kombinations-Nut, an der es gelegen ist, und zwar in Längsrichtung des Dornes gesehen, kann der Bruch innerhalb, in einer Ebene mit oder gerade außerhalb des Schwanzendes der vollständig eingepreßten Hülse auftreten.

Fig. 8, 9, 10 und 11 zeigen mögliche alternative Formen von Quer­ schnitten von Kombinations-Nuten.

In Fig. 8 hat der radial innere Teil 26 der Nut im wesentlichen parallele Seitenwände 28a, 28b, die sich im wesentlichen in radialen Ebenen durch den Dorn erstrecken, so daß dieser Teil der Nut von im wesentlichen konstanter Dicke ist. Der radial äußere Teil 24 hat zwei Seitenwände 32a, 32b, welche voneinander weg nach außen und zu einer radialen Ebene durch den Dorn geneigt sind, und eine jede Rippe 34 weist einen flachen Scheitel 36 auf. Bei diesem Ausführungs­ beispiel ist die Diskontinuität zwischen den inneren und äußeren Seitenwänden eine Diskontinuität der Richtung, nachdem zwischen be­ nachbarten Seitenwänden des radial inneren Teils und des radial äuße­ ren Teils ein abrupter Wechsel in der Neigung besteht, jedoch keine Versetzung. Zwischen den gegenüberliegenden Wänden 28b, 32b ist eine ähnliche Diskontinuität.

Fig. 9 zeigt eine Nut, bei der die Verbindung zwischen einer jeden äußeren Wand 32a, 32b und der danebenliegenden radial inneren Wand 28a, 28b an den gegenseitigen Verbindungsstellen, die Form einer relativ kleinen Versetzung zusammen mit einer Änderung der Neigung einnimmt, d. h. eine Kombination der Merkmale der Nuten gemäß Fig. 2 und Fig. 8. Im Falle von Fig. 9 weist die Seitenwand 32a, die an der dem Kopf näherliegenden Seite der Nut angeordnet ist (links, wie in Fig. 9 dargestellt), eine größere Neigung bezüglich der Längsachse des Dornes auf als die Seitenwandung 32b, welche an der vom Dornkopf weiter entfernten Seite der Nut ausgebildet ist.

In Fig. 10 ist die Anordnung ähnlich, die Form der Nut ist jedoch umgekehrt, so daß die Neigungsmaße der Seitenwände 32a, 32b unterein­ ander ausgetauscht sind.

Fig. 11 zeigt eine weitere mögliche Nutform. Diese ist in bestimmtem Umfang derjenigen in Fig. 2 gezeigten ähnlich, da die Seitenwände 28a und 32a eine Versetzungsdiskontinuität an ihrer Verbindungsstelle aufweisen, die von einer Schulter 38a gebildet wird. Die gegenüber­ liegenden Seitenwände 28b, 32b weisen jedoch zwischen sich keine Diskontinuität auf, weder in Form einer Versetzung noch in Form einer unterschiedlichen Neigung.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Blind-Befestigungselements der zweiten, eingangs genannten Art. Das rohrförmige Glied ist hier von der Hülse 80 eines Blindniets gebildet, wobei der Dorn 82 in die Hülse eingezogen wird, um die Hülse zu de­ formieren, um einen Blindkopf 84 zu bilden. Das äußere Ende der Hülse weist einen vorgeformten Kopf 86 auf, von dem ein Teil in die Nuten 88 auf dem Dorn eingepreßt wird, um den Dorn an der Hülse zu verrie­ geln. Die Nuten können jede beliebige der vorstehend beschriebenen Formen aufweisen.

Ein Vorteil der vorstehend beschriebenen und dargestellten Kombina­ tions-Nuten besteht darin, daß sie es ermöglichen, daß die maximale Tiefe der Nut an ihrem radial innersten Teil bei ein gewünschten Wert gewählt werden kann, ohne notwendigerweise die Form des radial äußeren Teils der Nut zu ändern. Dies bedeutet, daß innerhalb gewisser Grenzen die Tiefe der Brechnuten und folglich der Sollbruchstellen-Durchmesser und damit die Brechkraft des Dorns bei einem gewünschten Wert gewählt werden kann, während die Form des radial äußeren Teils der Nut und insbesondere der Abstand zwischen seinen Seitenwandungen, der Nei­ gungswinkel einer jeden Seitenwand und der Abstand zwischen benach­ barten Nuten bei der jeweils optimalen Anordnung belassen werden kann, um die eingepreßte Hülse aufzunehmen und mit ihr in Eingriff zu kommen und/oder um die Zähne der Backen des Zugwerkzeuges aufzunehmen und mit diesen in Eingriff zu kommen. Bei den Kombinations-Nuten gemäß dem Stand der Technik, welche nach bestem Wissen und Glauben der Anmelde­ rin allesamt einen V-förmigen Querschnitt aufweisen (entweder symme­ trisch oder asymmetrisch) oder Serpentinenform (d. h. annähernd sinusförmig), und ohne jedwede Diskontinuität in den Seitenwandungen des Nut-Querschnitts, bewirkt eine Änderung der maximalen Nuttiefe auch eine Änderung der Form desjenigen Teiles der Nut, welcher mit der eingepreßten Hülse und/oder mit den Zähnen der Backen des Zugwerk­ zeuges in Eingriff kommt. Weiterhin erforderten bei solchen Nuten ge­ mäß dem Stand der Technik die Beschränkungen des Walzverfahrens (welches ähnlich ist dem wohlbekannten "Gewindewalz"-Verfahren mit der Ausnahme, daß anstelle von Schraubengewinden ringförmige Nuten gebildet werden, daß die gewählte Tiefe der Nut und die gewählte Ganghöhe der Nut im Verhältnis zueinander außerhalb eines gewissen begrenzten Bereiches nicht variiert werden konnten. Die in den Fi­ guren dargestellten Nutformen ermöglichen es, daß diese Beschränkung ganz wesentlich reduziert wird und daß der erlaubte Bereich vergrö­ ßert wird.

Bei dem unter Bezugnahme auf Fig. 1 beispielsweise beschriebenen Dorn sind sämtliche Nuten über die gesamte Länge des Dornes identische Kombinations-Verriegelungs-, Brech- und Zug-Nuten. Dies ergibt den größten Griffbereich (d. h. Bereich der gesamten Dicke der Werkstücke, welche eine bestimmte Ausführungsform und Größe eines Befestigungs­ elements zufriedenstellend verbinden kann), nachdem die Backen des Setzwerkzeuges nicht dahingehend beschränkt sind, wie weit sie zum Dornkopf hin mit den Nuten in Eingriff kommen können (d. h. unge­ schränkter minimaler Griff), der minimale Griff ist vielmehr nur durch die praktisch minimale Plattendicke und die praktische minimale Hülsenlänge bestimmt. Gleichzeitig ist die Position derjeni­ gen Nut, bei der der Bruch auftritt, in Richtung weg vom Dornkopf unbeschränkt (d. h. unbeschränkter maximaler Griff), und lediglich abhängig von der Anzahl der vom Setzwerkzeug aufgenommenen Nuten. Diese beiden Beschränkungen bedeuten, daß eine gewisse Anzahl von Nuten nahe dem Dornkopf und eine gewisse Anzahl von Nuten nahe dem Schwanzende des Dornes nicht notwendigerweise in der Lage sein müssen, als Sollbruchstellen-Nuten zu wirken. Die Anmelderin ist jedoch der Auffassung, daß die Dorn-Nuten mittels eines Walzvorganges leichter herzustellen sind, wenn alle im Dorn zu walzenden Nuten identischen Querschnitt aufweisen.

Die Erfindung ist nicht auf Details der vorstehenden Ausführungsbei­ spiele beschränkt. Beispielsweise müssen Dorn und Hülse nicht notwen­ digerweise aus Stahl sein, sie könnten vielmehr aus jedwedem anderen geeigneten Material, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, gefer­ tigt sein.

Claims (6)

1. Dorn für ein aus einem Dorn und einem aufgepreßten, rohrförmigen Teil bestehendes Befestigungselement, bei wel­ chem der Dorn eine Vielzahl ringförmiger, kombinierter Ver­ riegelungs- und Sollbruchstellennuten aufweist, wobei das rohrförmige Teil auf eine oder mehrere der ringförmigen Nuten zur Verriegelung aufpreßbar ist, wobei die ringför­ migen Nuten jeweils zwei Seitenwandungen und jeweils einen Boden aufweisen, und wobei mindestens eine der Seitenwan­ dungen der ringförmigen Nuten mindestens so steil gegen­ über der Dornachse angeordnet ist, daß nach erfolgter Ver­ riegelung das äußere Ende des aufgepreßten, rohrförmigen Teils auf diese Seitenwandung derjenigen ringförmigen Nut, welche als äußerste von dem äußeren Ende im wesentlichen vollständig ausgefüllt ist, eine Axialspannung ausübt, wel­ che in Zusammenwirkung mit der durch das Setzwerkzeug auf den Dorn ausgeübten Axialspannung zum Bruch des Dorns in dieser Nut führt, dadurch gekennzeich­ net, daß die ringförmigen, kombinierten Verriegelungs­ und Sollbruchstellennuten (22) jeweils einen radial inneren Teil (26) und einen radial äußeren Teil (24) aufweisen, indem im Boden der kombinierten Verriegelungs- und Sollbruchstellen­ nuten (22) eine weitere Nut (28a, 28b, 30) ausgebildet ist, welche den radial innenliegenden Teil (26) bildet, daß der radial innere Teil (26) einen weiteren Boden (30) und zwei weitere Seitenwandungen (28a, 28b) aufweist, daß der radial äußere Teil (24) die beiden Seitenwandungen (32a, 32b) zur Aufnahme des aufgepreßten, rohrförmigen Teils (12 oder 80) aufweist, daß mindestens an einer Seite jeweils einer ringförmigen Nut (22) zwischen der radial äußeren Kante der weiteren Seitenwandung (28a oder 28b) des radial inneren (32a oder 32b) des radial äußeren Teils (24) eine Stufe oder Un­ stetigkeit im Wandverlauf vorgesehen ist, und daß die weiteren Seitenwandungen (28a, 28b) des radial inneren Teils (26) gegenüber der Achse des Dorns mindestens ebenso steil angeordnet sind wie die Seitenwandungen (32a, 32b) des radial äußeren Teils (26).

2. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stufe durch einen zylindrischen Abschnitt (38a oder 38b) des Bodens des radial äußeren Teils (24) zwischen der radial inneren Kante einer der beiden Seitenwandungen (32a, 32b) des radial äußeren Teils (24) und der radial äußeren Kante der benachbarten weiteren Seitenwan­ dung (28a oder 28b) des radial inneren Teils (26) in Richtung über die Breite der Nut (22) und längs des Dorns (10) gebil­ det wird.

3. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens an einer Seite jeweils einer ringförmigen Nut (22) die radial innere Kante der Seitenwan­ dung (32a oder 32b) des radial äußeren Teils (24) unmittelbar an die radial äußere Kante der weiteren Seitenwandung (28a oder 28b) des radial inneren Teils (26) anschließt, und daß die Unstetigkeit im Wandverlauf lediglich von einem Unterschied zwischen den Neigungen der Seitenwandung (32a oder 32b) des radial äußeren Teils (24) und der benachbarten weiteren Seitenwan­ dungen (28a oder 28b) des radial inneren Teils (26) bezüglich der Dornachse gebildet wird.

4. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Stufe oder Unstetigkeit im Wandverlauf sowohl von einem zy­ lindrischen Abschnitt (38a oder 38b) des Bodens des radial äußeren Teils (24) zwischen der radial inneren Kante einer der beiden Seitenwandungen (32a, 32b) des radial äußeren Teils (24) und der radial äußeren Kante der benachbarten wei­ teren Seitenwandung (28a oder 28b) des radial inneren Teils (26) in Richtung über die Breite der Nut (22) und längs des Dorns (10) als auch von einem Unterschied zwischen den Nei­ gungen der Seitenwandung (32a oder 32b) des radial äußeren Teils (24) und der benachbarten weiteren Seitenwandung (28a oder 28b) des radial inneren Teils (26) bezüglich der Dorn­ achse gebildet wird.

5. Dorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei den jeweiligen ring­ förmigen, kombinierten Verriegelungs- und Sollbruchstellen­ nuten (22) zwischen den radial inneren Kanten beider Seiten­ wandungen (32a, 32b) des radial äußeren Teils (24) und den radial äußeren Kanten der jeweiligen benachbarten weiteren Seitenwandungen (28a, 28b) des radial inneren Teils (26) Stufen oder Unstetigkeitsstellen im Wandverlauf vorgesehen sind.

6. Dorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen, kombinier­ ten Verriegelungs- und Sollbruchstellennuten (22) über die volle Länge des Dorns (10) bis zu dessen äußerem Ende (20) angeordnet, und daß die Verriegelungs- und Sollbruchstellen­ nuten (22) gleichzeitig als Greif- und Zugnuten für den Ein­ griff des Setzwerkzeuges ausgebildet sind.