DE102015222026A1

DE102015222026A1 - Mounting arrangement on a cylinder

Info

Publication number: DE102015222026A1
Application number: DE102015222026.5A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Rölleke; Dirk Becker; Mathias Balensiefer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2017-05-11

Abstract

Befestigungsanordnung, umfassend ein Nietelement mit einen Funktionsabschnitt und einen Fügeabschnitt, der eine Formschlussverbindung mit einem tragenden Bauteil bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das tragende Bauteil von einem endseitig offenen Zylinder gebildet wird.Fastening arrangement, comprising a rivet element with a functional portion and a joining portion, which forms a positive connection with a bearing member, characterized in that the supporting member is formed by a cylinder open at the end.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. The invention relates to a fastening arrangement according to the preamble of patent claim 1.

Aus der DE 199 49 161 A1 ist es bekannt, einen Bolzen mittels eines Formschlussverfahrens mit einem plattenförmigen Bauteil zu verbinden. Dafür verfügt der Bolzen über einen Bundabschnitt, dem sich eine Hinterschneidung anschließt. In einem Formschlussverfahren wird der Bolzen stirnseitig in das plattenförmige Bauteil getrieben, wodurch Volumenanteile des plattenförmigen Bauteils in die Hinterschneidung verdrängt werden. Der Bolzen durchdringt nicht das Bauteil. From the DE 199 49 161 A1 It is known to connect a bolt by means of a positive connection method with a plate-shaped component. For this, the bolt has a collar section, which is followed by an undercut. In a form-locking process, the bolt is driven end face into the plate-shaped component, whereby volume fractions of the plate-shaped component are displaced into the undercut. The bolt does not penetrate the component.

Für das Montageverfahren wird eine Vorrichtung eingesetzt, die einen Stempel umfasst, der eine axiale Druckkraft auf den Bolzen ausübt. Auf der Rückseite des plattenförmigen Bauteils wird eine Matrize eingesetzt, die das plattenförmige Bauteil abstützt und eine Formausnehmung aufweist, die das fertige Profil der Formschlussverbindung bestimmt. For the assembly method, a device is used which comprises a punch, which exerts an axial compressive force on the bolt. On the back of the plate-shaped component, a die is used, which supports the plate-shaped component and has a mold recess, which determines the finished profile of the positive connection.

Die Matrize kann nach Fertigstellung der Formschlussverbindung durch eine einfache axiale Arbeitsbewegung von dem plattenförmigen Bauteil entfernt werden. The die can be removed after completion of the positive connection by a simple axial working movement of the plate-shaped member.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine weitere Anwendung für eine derartige Formschlussverbindung bereitzustellen. The object of the present invention is to provide a further application for such a positive connection.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, das tragende Bauteil von einem endseitig offenen Zylinder gebildet wird. The object is achieved, the load-bearing component is formed by a cylinder open at the end.

Mit dem Einsatz bei einem Zylinder wird die Anwendungsbreite deutlich vergrößert. Der Begriff des offenen Zylinders beschränkt sich nur auf eine Herstellphase, jedoch nicht auf das Fertigprodukt. With the use of a cylinder, the scope of application is significantly increased. The concept of the open cylinder is limited to only one manufacturing phase, but not to the finished product.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist der Zylinder eine gekrümmte Oberfläche auf. Damit wäre der Zylinder auch bestens für den Einsatz in einem Schwingungsdämpfer geeignet. Versuche haben gezeigt, dass der Bolzen auch in Verbindung mit einem Zylinder eine hoch belastbare Formschlussverbindung eingeht. In a further advantageous embodiment, the cylinder has a curved surface. Thus, the cylinder would also be ideally suited for use in a vibration damper. Experiments have shown that the bolt also enters into a highly resilient positive connection in conjunction with a cylinder.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung weist der Fügeabschnitt eine stirnseitige Hohlkammer auf. Dadurch wird eine weitgehende Einfassung des Fügeabschnitts im tragenden Bauteil erreicht. In a further advantageous embodiment, the joint section has an end-side hollow chamber. As a result, an extensive enclosure of the joining section in the load-bearing component is achieved.

Gemäß einem Unteranspruch ist vorgesehen, dass der Zylinder eine konstante Wandstärke aufweist. Dadurch kann ein handelsüblicher Zylinder verwendet werden. According to a subclaim, it is provided that the cylinder has a constant wall thickness. As a result, a commercial cylinder can be used.

Des Weiteren weist der Zylinder einen konstanten Krümmungsradius auf. Man kann auf zusätzliche Prägungen, um z. B. eine Planfläche wie bei einer Anwendung bei einer Blechtafel zu erreichen, verzichten. Furthermore, the cylinder has a constant radius of curvature. You can on additional imprints to z. B. to achieve a flat surface as in an application in a metal sheet, waive.

Bevorzugt weist der Zylinder eine vorbeschichtete Oberfläche auf. Eine Korrosionsnachbehandlung ist nicht notwendig. Preferably, the cylinder has a precoated surface. Corrosion treatment is not necessary.

Für die Herstellung der Formschlussverbindung kommt eine Vorrichtung, umfassend einen Stempel und eine Matrize mit einer Formausnehmung für die Formschlussverbindung, zur Anwendung, bei der die Formausnehmung als eine parallel zur Arbeitsbewegung der Matrize verlaufende Nut ausgeführt ist. For the production of the positive connection is a device comprising a punch and a die with a mold cavity for the positive connection, for use in which the mold cavity is designed as a parallel to the working movement of the die groove.

Damit kann die Matrize einerseits in den Zylinder eingeschoben, aber vor allem nach der geschlossenen Formschlussverbindung auch wieder aus dem Zylinder bewegt werden. Diese Arbeitsbewegung wird nicht von der Matrize behindert. Allein zwei gegenüberliegende Berührpunkt der Matrize mit dem verdrängten Volumen des tragenden Bauteils genügen, um eine gleichmäßig runde linsenförmige Formschlussverbindung zu erreichen. Thus, the die can be inserted on the one hand into the cylinder, but above all after the closed positive connection and again moved out of the cylinder. This working movement is not hindered by the die. Only two opposite points of contact of the die with the displaced volume of the supporting component are sufficient to achieve a uniformly round lenticular positive connection.

Die Formschlussverbindung kann noch umfassender ausgeführt werden, wenn die Matrize einen in Richtung des Stempels beweglichen Gegenstempel aufweist. Der Gegenstempel verdrängt einen Volumenanteil des tragenden Bauteils in die stirnseitige Hohlkammer. The form-locking connection can be carried out even more comprehensively if the die has a counter-punch that is movable in the direction of the punch. The counter punch displaces a volume fraction of the load-bearing component in the end-side hollow chamber.

Um die Krafteinleitung in den Gegenstempel zu optimieren, weist der Gegenstempel eine Stützfläche mit einem erhabenen Verdrängerprofil auf. Die ringförmige Stützfläche weist mindestens den Durchmesser des Funktionsabschnitts auf. Das Verdrängerprofil ist auf den Durchmesser der Hohlkammer abgestimmt. In order to optimize the introduction of force into the counter punch, the counter punch has a support surface with a raised displacement profile. The annular support surface has at least the diameter of the functional section. The displacement profile is matched to the diameter of the hollow chamber.

Der Zylinder soll die auch nach der Formschlussverbindung mit dem Bolzen seinen gleichmäßig ringfömigen Querschnitt behalten. Dafür weist die Matrize eine Stützfläche zur Innenwandung des Zylinders auf, wobei der Krümmungsradius mindestens um das Maß der elastischen Verformung des Zylinders kleiner ist als der Nennradius des Zylinders. Bei einem exakt identischen Krümmungsradius steigt die Wahrscheinlichkeit, dass die Matrize im Zylinder verspannt wird und sich nur noch mit einem erhöhten Kraftbedarf aus dem Zylinder bewegen lässt. The cylinder should keep its even after the positive connection with the bolt its uniform ringfömigen cross-section. For this purpose, the die has a support surface to the inner wall of the cylinder, wherein the radius of curvature is smaller than the nominal radius of the cylinder by at least the extent of the elastic deformation of the cylinder. With an exactly identical radius of curvature increases the probability that the die is braced in the cylinder and can be moved only with an increased power requirement from the cylinder.

Um die Vorrichtung insgesamt sehr einfach und robust zu halten, wird die Arbeitsbewegung des Gegenstempels über einen Schieber angesteuert. Die Ansteuerung erfolgt beispielsweise über einen doppelt wirkenden Druckzylinder. To keep the device as a whole very simple and robust, the working movement of the counter punch is controlled by a slider. The control takes place for example via a double-acting pressure cylinder.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with reference to the following description of the figures.

Es zeigt: It shows:

1 Tragendes Bauteil mit Nietelement und der Vorrichtung in Schnittdarstellung 1 Carrying component with rivet element and the device in sectional view

2 Matrize der Vorrichtung im Längsschnitt 2 Matrix of the device in longitudinal section

Die 1 zeigt einen Zylinder 1 im Längsschnitt, wie er z. B. als Behälterrohr in einem Federbein gemäß der DE 198 15 215 A1 eingesetzt wird. Der Zylinder bildet ein tragendes Bauteil für ein Nietelement 3, das eine Formschlussverbindung 5 mit dem tragenden Bauteil, nämlich dem Zylinder bildet. The 1 shows a cylinder 1 in longitudinal section, as he z. B. as a container tube in a strut according to the DE 198 15 215 A1 is used. The cylinder forms a supporting component for a rivet element 3 , which is a positive connection 5 forms with the supporting component, namely the cylinder.

Das Nietelement 3 verfügt über einen Funktionsabschnitt 7, der in der einfachsten Bauform als ein einfacher Zylinder mit einer glatten Oberfläche ausgeführt ist, um z. B. als mechanischer Anschlag zu dienen. Der Funktionsabschnitt 7 erstreckt sich von einer äußeren Mantelfläche 9 des Zylinders 1 bis zu einer äußeren Stirnfläche 11. The rivet element 3 has a function section 7 , which is designed in the simplest design as a simple cylinder with a smooth surface to z. B. to serve as a mechanical stop. The functional section 7 extends from an outer circumferential surface 9 of the cylinder 1 up to an outer end face 11 ,

In Richtung der Mittelachse des Zylinders 1 verfügt das Nietelement 3 über einen Fügeabschnitt 13, der durch eine stirnseitige Hohlkammer 15 bestimmt wird. Die Tiefe der Hohlkammer 15 ist der Wandstärke des Zylinders 1 angepasst. In the direction of the central axis of the cylinder 1 has the rivet element 3 over a joining section 13 , by a frontal hollow chamber 15 is determined. The depth of the hollow chamber 15 is the wall thickness of the cylinder 1 customized.

Bei dem Zylinder 1 handelt es sich um ein Halbzeug, an dem keinerlei Veränderungen für den Einsatz des Nietelements 3 durchgeführt werden müssen, d. h. der Zylinder 1 hat eine gekrümmte Oberfläche mit konstantem Krümmungsradius und weist eine konstante Wandstärke auf. Des Weiteren kann der Zylinder 1 hinsichtlich der Oberflächenbeschaffenheit schon fertigbearbeitet sein, d. h. lackiert oder auch beschichtet. At the cylinder 1 it is a semi-finished product, at which no changes for the use of the rivet element 3 must be performed, ie the cylinder 1 has a curved surface with a constant radius of curvature and has a constant wall thickness. Furthermore, the cylinder 1 be already finished with regard to the surface finish, ie painted or coated.

Die Formschlussverbindung 5 zwischen dem Zylinder 1 und dem Nietelement 3 wird mittels einer Vorrichtung 17 hergestellt, die einen Stempel 19 umfasst, der eine axiale Druckkraft auf das Nietelement 3 ausübt. Der Zylinder 1 wird von einer Unterlage 21 gestützt. Innerhalb des Zylinders ist eine Matrize 23 angeordnet. Die Matrize 23 weist zwei gegenüberliegende Stützflächen 25; 27 zu einer Innenwandung 29 des Zylinders 1 auf. Beide Stützflächen 25; 27 verfügen über einen Krümmungsradius, der mindestens um das Maß der elastischen Verformung des Zylinders 1 kleiner ist als der Nenninnenradius des Zylinders 1. Dadurch liegt zwischen Stützflächen 25; 27 und der Innenwandung 29 in der Ausgangslage ein enger Spalt 31 vor. Die elastische Verformung kann sehr leicht über wenige Probeläufe der Vorrichtung 17 ermittelt werden. Wesentlich sind dabei der Nenndurchmesser des Zylinders, die Wandstärke und der Durchmesser des Nietelements. The positive connection 5 between the cylinder 1 and the rivet element 3 is by means of a device 17 made a stamp 19 comprising an axial compressive force on the rivet element 3 exercises. The cylinder 1 gets from a pad 21 supported. Inside the cylinder is a die 23 arranged. The matrix 23 has two opposite support surfaces 25 ; 27 to an inner wall 29 of the cylinder 1 on. Both support surfaces 25 ; 27 have a radius of curvature that is at least the amount of elastic deformation of the cylinder 1 smaller than the nominal inner radius of the cylinder 1 , This is between support surfaces 25 ; 27 and the inner wall 29 in the starting position a narrow gap 31 in front. The elastic deformation can very easily over a few test runs of the device 17 be determined. Essential here are the nominal diameter of the cylinder, the wall thickness and the diameter of the rivet element.

Die Matrize 23 verfügt über eine Formausnehmung 33 für die Formschlussverbindung 5 in der Gestalt einer parallel zur Arbeitsbewegung verlaufenden Nut, wie die Zusammenschau der 1 und 2 zeigt. Die Arbeitsbewegung ist die Ein- und Ausfahrbewegung der Matrize 23 in den Zylinder 1. Innerhalb der Nut 33 ist ein in der Achse des Stempels 19 beweglicher Gegenstempel 35 gelagert. Die Hauptachsen des Stempels 19 und des Gegenstempels 35 sind deckungsgleich. The matrix 23 has a mold recess 33 for the positive connection 5 in the form of a parallel to the working movement groove, as the synopsis of 1 and 2 shows. The working movement is the retraction and extension movement of the die 23 in the cylinder 1 , Inside the groove 33 is one in the axis of the stamp 19 movable countermark 35 stored. The main axes of the stamp 19 and the countermark 35 are congruent.

Der Gegenstempel 35 verfügt über eine endseitige Stützfläche 37 mit einem erhabenen Verdrängerprofil 39. Das Verdrängerprofil 39 entspricht einem Kugelabschnitt. Über die axiale Höhe wird das Verdrängervolumen 39 der Zylinderwandung in die Hohlkammer 15 des Nietelements 3 bestimmt. Die Stützfläche 37 wiederum verfügt über einen Durchmesser, der in etwa dem Durchmesser des Funktionsabschnitts 7 entspricht. The countermark 35 has an end support surface 37 with a raised displacement profile 39 , The displacer profile 39 corresponds to a sphere section. About the axial height is the displacer volume 39 the cylinder wall in the hollow chamber 15 of the rivet element 3 certainly. The support surface 37 in turn has a diameter which is approximately the diameter of the functional section 7 equivalent.

Der Gegenstempel 35 stützt sich auf einem Gleitstück 41 ab, dass sich axial auf der Hauptachse des Gegenstempels 41 verschieben kann und in Richtung eines Schiebers 43 eine Schrägfläche 45 aufweist, wie die 2 verdeutlicht. Eine Verschiebebewegung des Schiebers 43 wird über die Schrägfläche 45 des Gegenstempels 41 und einer schrägen Hubfläche 45 des Schiebers 43 in die Arbeitsbewegung des Gegenstempels umgesetzt. The countermark 35 rests on a slider 41 starting from that axially on the main axis of the counter punch 41 can move and towards a slider 43 an oblique surface 45 has, like the 2 clarified. A sliding movement of the slider 43 gets over the slanted surface 45 of the countermark 41 and a sloping lifting surface 45 of the slider 43 implemented in the working movement of the countermark.

Der Schieber 43 wird durch Fremdenergie, z. B. Öl- oder Luftdruck verschoben und z. B. durch eine einfache Rückstellfeder 49 wieder in seine Ausgangsposition bewegt, bei der der Gegenstempel 35 die tiefste Lage in der Matrize 23 einnimmt. Der Gegenstempel 35 kann allein durch seine Gewichtskraft dem absinkenden Gleitstück 41 auf der Hubfläche 45 folgen. The slider 43 is by foreign energy, z. B. oil or air pressure shifted and z. B. by a simple return spring 49 moved back to its starting position, where the counter punch 35 the lowest position in the matrix 23 occupies. The countermark 35 can alone by its weight the sinking slider 41 on the lifting surface 45 consequences.

In einem ersten Schritt wird das Nietelement 3 unter den Stempel 19 gesetzt. Der Stempel 19 kann dazu einen Zentrierrand aufweisen oder magnetisiert sein, so dass das Nietelement definiert gehalten wird. Danach liegt man den Zylinder 1 in die Vorrichtung 17 ein und bringt dabei den Zylinder 1 axial in die Vorbestimmte Position zum Nietelement 3. In einem nächsten Arbeitsschritt wird die Matrize 23 zusammen mit dem Gegenstempel 35 in den Zylinder 1 eingeführt, bis die Hauptachsen des Stempels 19 und des Gegenstempels 35 in Überdeckung stehen. Dabei besteht der geringfügige Spalt 31 zwischen den Stützflächen 25; 27 der Matrize 23 und der Innenwandung 29 des Zylinders 1. Die Ausgangshöhe des Gegenstempels 35 ist so bemessen, dass noch kein Kontakt zur Innenwandung 29 des Zylinders 1 besteht. In a first step, the rivet element 3 under the stamp 19 set. The Stamp 19 may for this purpose have a centering edge or be magnetized, so that the rivet element is kept defined. Then you lie the cylinder 1 into the device 17 and brings the cylinder 1 axially in the predetermined position to the rivet element 3 , In a next step, the die 23 together with the countermark 35 in the cylinder 1 introduced until the main axes of the stamp 19 and the countermark 35 to be covered. There is the slight gap 31 between the support surfaces 25 ; 27 the matrix 23 and the inner wall 29 of the cylinder 1 , The initial height of the counter punch 35 is sized so that still no contact with the inner wall 29 of the cylinder 1 consists.

Dann werden der Stempel 19 und der Gegenstempel 35 in Richtung der Zylinderwandung bewegt. Dabei dringt der Funktionsabschnitt 7 in die Oberfläche der Zylinderwandung ein und verdrängt Volumenanteile der Zylinderwandung in die Nut 33 der Matrize 23. Gleichzeitig verdrängt auch der Gegenstempel Volumenanteile der Zylinderwandung in die Hohlkammer 15 des Fügeabschnitts 7. Dadurch weitet sich der Fügeabschnitt 13 ausgehend von seiner endseitigen Stirnfläche auf, wodurch die Formschlussverbindung 5 geschlossen wird, bei der die Zylinderwandung in einen Ringspalt 51 zwischen dem aufgeweiteten Ende des Fügeabschnitts 13 und dem Funktionsabschnitt 7 eingreift. Then the stamp 19 and the countermark 35 moved in the direction of the cylinder wall. The function section penetrates 7 into the surface of the cylinder wall and displaces volume fractions of the cylinder wall into the groove 33 the matrix 23 , At the same time, the counterpunch displaces volume fractions of the cylinder wall into the hollow chamber 15 of the joining section 7 , This widens the joining section 13 starting from its end-side end face, whereby the positive connection 5 is closed, in which the cylinder wall in an annular gap 51 between the flared end of the joining section 13 and the functional section 7 intervenes.

Danach wird der Schieber 43 wieder zurückbewegt, wodurch der Gegenstempel 35 bis zu einem Nutgrund der Nut 33 absinkt. Die Matrize 23 gibt die Formschlussverbindung 5 in Arbeitsrichtung wieder frei kann aus dem Zylinder 1 gezogen werden. Then the slider is 43 moved back again, causing the counter punch 35 up to a groove bottom of the groove 33 decreases. The matrix 23 gives the positive connection 5 in the working direction again can be free from the cylinder 1 to be pulled.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Zylinder cylinder
3 3: Nietelement rivet
5 5: Formschlussverbindung Positive connection
7 7: Funktionsabschnitt function section
9 9: Mantelfläche lateral surface
11 11: Stirnfläche face
13 13: Fügeabschnitt Add section
15 15: Hohlkammer hollow
17 17: Vorrichtung contraption
19 19: Stempel stamp
21 21: Unterlage document
23 23: Matrize die
25 25: Stützfläche support surface
27 27: Stützfläche support surface
29 29: Innenwandung inner wall
31 31: Spalt gap
33 33: Formausnehmung shaped recess
35 35: Gegenstempel counterpunch
37 37: Stützfläche support surface
39 39: Verdrängerprofil Verdrängerprofil
41 41: Gleitstück slide
43 43: Schieber pusher
45 45: Schrägfläche sloping surface
47 47: Hubfläche lifting surface
49 49: Rückstellfeder Return spring
51 51: Ringspalt annular gap

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19949161 A1 [0002]
DE 19815215 A1 [0023]

Claims

Fastening arrangement comprising a rivet element ( 3 ) with a functional section ( 7 ) and a joining section ( 13 ), which has a positive connection ( 5 ) with a load-bearing component ( 1 ), characterized in that the supporting component of an open-ended cylinder ( 1 ) is formed.

Fastening arrangement according to claim 1, characterized in that the cylinder ( 1 ) has a curved surface.

Fastening arrangement according to claim 1, characterized in that the joining portion ( 13 ) a front-side hollow chamber ( 15 ) having

Fastening arrangement according to claim 1, characterized in that the cylinder ( 1 ) has a constant wall thickness.

Fastening arrangement according to claim 1, characterized in that the cylinder ( 1 ) has a constant radius of curvature.

Fastening arrangement according to claim 1, characterized in that the cylinder ( 1 ) has a precoated surface.

Device for producing a fastening arrangement according to claim 1, comprising a stamp ( 19 ) and a die ( 23 ) with a mold recess ( 33 ) for the positive connection ( 5 ), characterized in that the mold cavity ( 33 ) as one parallel to the working movement of the die ( 23 ) running groove is executed.

Device according to claim 7, characterized in that the matrix ( 23 ) one in the direction of the stamp ( 19 ) movable counter punch ( 35 ) having.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the counter punch ( 35 ) a support surface ( 37 ) with a raised displacement profile ( 39 ) having.

Device according to claim 7, characterized in that the matrix ( 23 ) a support surface ( 25 ; 27 ) to the inner wall ( 29 ) of the cylinder ( 1 ), wherein the radius of curvature of the support surface ( 25 ; 27 ) at least by the amount of elastic deformation of the cylinder ( 1 ) is smaller than the nominal radius of the cylinder ( 1 ).

Apparatus according to claim 8, characterized in that the working movement of the counter punch ( 35 ) via a slider ( 43 ) is driven.