DE102023004670A1

DE102023004670A1 - Component arrangement, method for producing such a component arrangement, method for separating such a component arrangement, motor vehicle with such a component arrangement

Info

Publication number: DE102023004670A1
Application number: DE102023004670.1A
Authority: DE
Inventors: Johannes Gebhard; Bernd Plocher
Original assignee: Mercedes Benz Group AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2023-11-16
Filing date: 2023-11-16
Publication date: 2024-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bauteilanordnung (1) mit einem ersten Bauteil (3), einem zweiten Bauteil (5) und einer Nietverbindung (7), wobei- die Nietverbindung (7) einen zylinderförmigen Nietschaft (9) und einen Nietkopf (11) aufweist, wobei- die Nietverbindung (7) ein thermoplastisches Material aufweist oder aus einem thermoplastischen Material besteht, wobei- die Nietverbindung (7) mit einer ersten Oberfläche (13) des ersten Bauteils (3) fest verbunden ist, wobei- eine Axialrichtung (15) des Nietschafts (9) lokal senkrecht zu der ersten Oberfläche (13) ausgerichtet ist, wobei- der Nietschaft (9) in einem von der ersten Oberfläche (13) axial beabstandeten Bereich mindestens eine Nut (19) aufweist, wobei- die mindestens eine Nut (19) entlang der Axialrichtung (15) des Nietschafts (9) verläuft, wobei- das zweite Bauteil (5) zumindest teilweise über der ersten Oberfläche (13) des ersten Bauteils (3) angeordnet ist, wobei- der Nietschaft (9) das zweite Bauteil (5) in Richtung der Axialrichtung (15) komplett durchgreift, wobei- der Nietkopf (11) mittelbar oder unmittelbar auf einer zweiten, dem ersten Bauteil (3) abgewandten Oberfläche (17) des zweiten Bauteils (5) aufliegt, und wobei- der Nietkopf (11) mindestens eine Einleitstruktur (23) zur Einleitung einer Torsionskraft aufweist.The invention relates to a component arrangement (1) with a first component (3), a second component (5) and a rivet connection (7), wherein- the rivet connection (7) has a cylindrical rivet shaft (9) and a rivet head (11), wherein- the rivet connection (7) has a thermoplastic material or consists of a thermoplastic material, wherein- the rivet connection (7) is firmly connected to a first surface (13) of the first component (3), wherein- an axial direction (15) of the rivet shaft (9) is locally aligned perpendicular to the first surface (13), wherein- the rivet shaft (9) has at least one groove (19) in a region axially spaced from the first surface (13), wherein- the at least one groove (19) runs along the axial direction (15) of the rivet shaft (9), wherein- the second component (5) is arranged at least partially above the first surface (13) of the first component (3), wherein- the rivet shaft (9) the second component (5) extends completely through in the direction of the axial direction (15), wherein- the rivet head (11) rests directly or indirectly on a second surface (17) of the second component (5) facing away from the first component (3), and wherein- the rivet head (11) has at least one introduction structure (23) for introducing a torsional force.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bauteilanordnung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bauteilanordnung, ein Verfahren zum Trennen einer solchen Bauteilanordnung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Bauteilanordnung.The invention relates to a component arrangement, a method for producing such a component arrangement, a method for separating such a component arrangement and a motor vehicle with such a component arrangement.

Es ist bekannt, dass Bauteilanordnungen am Ende von deren Lebenszyklus recycelt werden sollen. Dafür müssen Bauteilanordnungen, die Bauteile aus verschiedenen Materialien aufweisen, getrennt werden.It is known that component assemblies should be recycled at the end of their life cycle. For this purpose, component assemblies that contain components made of different materials must be separated.

Aus der Internationalen Patentanmeldung WO 2015/117253 A1 ist eine Bauteilanordnung mit einer Nietverbindung und zwei Bauteilen bekannt. Dabei durchdringt die Nietverbindung ein erstes Bauteil komplett und dringt zumindest teilweise in ein zweites Bauteil ein. Dadurch, dass die Nietverbindung in das zweite Bauteil zumindest teilweise eindringt, wird ein Trennen der Bauteilanordnung erschwert. Weiterhin weisen das erste Bauteil und die Nietverbindung zueinander komplementäre Strukturen auf, insbesondere eine sternförmige Struktur, um eine Kontaktoberfläche zwischen dem ersten Bauteil und der Nietverbindung und damit eine Verzahnung zu erhöhen. Dadurch wird ein Trennen der Bauteilanordnung weiter erschwert.From the international patent application WO 2015/117253 A1 a component arrangement with a riveted connection and two components is known. The riveted connection completely penetrates a first component and at least partially penetrates a second component. The fact that the riveted connection at least partially penetrates the second component makes it more difficult to separate the component arrangement. Furthermore, the first component and the riveted connection have structures that complement each other, in particular a star-shaped structure, in order to increase a contact surface between the first component and the riveted connection and thus an interlocking. This makes it even more difficult to separate the component arrangement.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bauteilanordnung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Bauteilanordnung, ein Verfahren zum Trennen einer solchen Bauteilanordnung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Bauteilanordnung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile zumindest teilweise behoben, vorzugsweise vermieden sind.The invention is therefore based on the object of creating a component arrangement, a method for producing such a component arrangement, a method for separating such a component arrangement and a motor vehicle with such a component arrangement, wherein the aforementioned disadvantages are at least partially remedied, preferably avoided.

Die Aufgabe wird gelöst, indem die vorliegende technische Lehre bereitgestellt wird, insbesondere die Lehre der unabhängigen Ansprüche sowie der in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung offenbarten Ausführungsformen.The object is achieved by providing the present technical teaching, in particular the teaching of the independent claims as well as the embodiments disclosed in the dependent claims and the description.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Bauteilanordnung mit einem ersten Bauteil, einem zweiten Bauteil und einer Nietverbindung geschaffen wird. Die Nietverbindung weist einen zylinderförmigen Nietschaft und einen Nietkopf auf. Weiterhin weist die Nietverbindung ein thermoplastisches Material auf. Alternativ besteht die Nietverbindung aus einem thermoplastischen Material. Die Nietverbindung ist mit einer ersten Oberfläche des ersten Bauteils fest verbunden, wobei eine Axialrichtung des Nietschafts lokal senkrecht zu der ersten Oberfläche ausgerichtet ist. Zusätzlich weist der Nietschaft in einem von der ersten Oberfläche axial beabstandeten Bereich mindestens eine Nut auf, wobei die mindestens eine Nut entlang der Axialrichtung des Nietschafts verläuft. Das zweite Bauteil ist zumindest teilweise über der ersten Oberfläche des ersten Bauteils angeordnet, wobei der Nietschaft das zweite Bauteil in Richtung der Axialrichtung komplett durchgreift. Der Nietkopf liegt mittelbar oder unmittelbar auf einer zweiten, dem ersten Bauteil abgewandten Oberfläche des zweiten Bauteils auf. Darüber hinaus weist der Nietkopf mindestens eine Einleitstruktur zur Einleitung einer Torsionskraft auf. Vorteilhafterweise reduziert die mindestens eine Nut eine Torsionsfestigkeit des Nietschaftes in dem Bereich der mindestens einen Nut, wobei eine axiale Tragfähigkeit der Nietverbindung vorteilhafterweise nur gering reduziert wird. Zusätzlich ist es möglich, den Nietkopf über die mindestens eine Einleitstruktur mit einer Torsionskraft zu beaufschlagen. Insbesondere kann die Nietverbindung aufgrund der reduzierten Torsionsfestigkeit des Nietschaftes und der Möglichkeit zur Einleitung von Torsionskräften in den Nietkopf in einfacher Weise - insbesondere mittels eines Akku-Schraubers - zerstört werden. Dabei leitet der Akku-Schrauber eine Torsionskraft über die mindestens eine Einleitstruktur in den Nietkopf ein. Vorteilhafterweise werden bei einer solchen Zerstörung der Nietverbindung das erste Bauteil und das zweite Bauteil nicht beschädigt. Weiterhin ist es vorteilhafterweise möglich, versenkte, oder nur sehr schwer zugängliche Nietverbindungen zu trennen. Weiterhin können die Bauteile der Bauteilanordnung nach einer Zerstörung der Nietverbindung in einfacher Weise voneinander getrennt, recycelt und/oder ausgetauscht werden. Dies ermöglicht in einfacher und kostengünstiger Weise ein sortenreines Recycling.The object is achieved in particular by creating a component arrangement with a first component, a second component and a rivet connection. The rivet connection has a cylindrical rivet shaft and a rivet head. The rivet connection also has a thermoplastic material. Alternatively, the rivet connection is made of a thermoplastic material. The rivet connection is firmly connected to a first surface of the first component, wherein an axial direction of the rivet shaft is locally aligned perpendicular to the first surface. In addition, the rivet shaft has at least one groove in a region axially spaced from the first surface, wherein the at least one groove runs along the axial direction of the rivet shaft. The second component is arranged at least partially above the first surface of the first component, wherein the rivet shaft completely penetrates the second component in the direction of the axial direction. The rivet head lies directly or indirectly on a second surface of the second component facing away from the first component. In addition, the rivet head has at least one introduction structure for introducing a torsional force. The at least one groove advantageously reduces the torsional strength of the rivet shaft in the area of the at least one groove, whereby the axial load-bearing capacity of the rivet connection is advantageously only slightly reduced. In addition, it is possible to apply a torsional force to the rivet head via the at least one introduction structure. In particular, the rivet connection can be destroyed in a simple manner - in particular using a cordless screwdriver - due to the reduced torsional strength of the rivet shaft and the possibility of introducing torsional forces into the rivet head. The cordless screwdriver introduces a torsional force into the rivet head via the at least one introduction structure. Advantageously, the first component and the second component are not damaged when the rivet connection is destroyed in this way. Furthermore, it is advantageously possible to separate recessed rivet connections or rivet connections that are very difficult to access. Furthermore, the components of the component arrangement can be easily separated from one another, recycled and/or replaced after the rivet connection has been destroyed. This enables pure recycling in a simple and cost-effective manner.

Im Kontext der vorliegenden technischen Lehre wird mit einer Torsionskraft insbesondere auch eine Rotationskraft und/oder ein Drehmoment bezeichnet. Insbesondere ist damit im Folgenden der Begriff Torsionskraft auch ein Synonym für Rotationskraft und/oder Drehmoment.In the context of the present technical teaching, a torsional force also refers in particular to a rotational force and/or a torque. In particular, the term torsional force is therefore also a synonym for rotational force and/or torque.

Dass das zweite Bauteil zumindest teilweise über der ersten Oberfläche des ersten Bauteils angeordnet ist, bedeutet im Kontext der vorliegenden technischen Lehre insbesondere, dass das zweite Bauteil zumindest teilweise auf derjenigen Seite des ersten Bauteils angeordnet ist, an der die erste Oberfläche angeordnet ist. In einer Ausgestaltung kann das zweite Bauteil zumindest teilweise auf der ersten Oberfläche angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Zwischenelement zumindest bereichsweise zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil angeordnet sein, wobei mindestens ein erstes Zwischenelement des mindestens einen Zwischenelements auf der ersten Oberfläche angeordnet ist, und wobei das zweite Bauteil auf mindestens einem zweiten Zwischenelement des mindestens einen Zwischenelements angeordnet ist, insbesondere aufliegt. Dabei ist es insbesondere möglich, dass das erste Zwischenelement und das zweite Zwischenelement identisch sind, wobei dann insbesondere nur genau ein Zwischenelement zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil angeordnet ist.The fact that the second component is arranged at least partially above the first surface of the first component means in the context of the present technical teaching in particular that the second component is arranged at least partially on that side of the first component on which the first surface is arranged. In one embodiment, the second component can be arranged at least partially on the first surface. Alternatively or additionally, at least one intermediate element can be arranged at least partially between the first component and the second component, wherein at least a first intermediate element of the at least one intermediate element is arranged on the first surface, and wherein the second component is arranged, in particular rests on, at least one second intermediate element of the at least one intermediate element. It is In particular, it is possible that the first intermediate element and the second intermediate element are identical, in which case in particular only exactly one intermediate element is arranged between the first component and the second component.

In einer Ausgestaltung liegt der Nietkopf unmittelbar, das heißt direkt - ohne ein dazwischen angeordnetes Zwischenelement - auf der zweiten Oberfläche des zweiten Bauteils auf. In einer anderen Ausgestaltung liegt der Nietkopf mittelbar auf der zweiten Oberfläche auf, was bedeutet, dass mindestens ein Zwischenelement zwischen der zweiten Oberfläche und dem Nietkopf angeordnet ist. Haltekräfte werden dann von dem Nietkopf vermittelt über das mindestens eine Zwischenelement in die zweite Oberfläche des zweiten Bauteils eingeleitet.In one embodiment, the rivet head rests directly, i.e. directly - without an intermediate element arranged in between - on the second surface of the second component. In another embodiment, the rivet head rests indirectly on the second surface, which means that at least one intermediate element is arranged between the second surface and the rivet head. Holding forces are then introduced from the rivet head into the second surface of the second component via the at least one intermediate element.

Vorzugsweise ist der Nietschaft als Kreiszylinder ausgebildet.Preferably, the rivet shank is designed as a circular cylinder.

In einer bevorzugten Ausgestaltung verläuft die mindestens eine Nut ausgehend von der zweiten Oberfläche des zweiten Bauteils in der Axialrichtung in Richtung des ersten Bauteils. Insbesondere verläuft damit die mindestens eine Nut ausgehend von dem Nietkopf in der Axialrichtung in Richtung des ersten Bauteils.In a preferred embodiment, the at least one groove runs from the second surface of the second component in the axial direction in the direction of the first component. In particular, the at least one groove runs from the rivet head in the axial direction in the direction of the first component.

Vorzugsweise weist die mindestens eine Nut einen rechteckigen Nut-Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung auf.Preferably, the at least one groove has a rectangular groove cross-section perpendicular to the axial direction.

In einer Ausgestaltung weist der Nietschaft einen runden Nietschaft-Querschnitt senkrecht zu der Axialrichtung auf. Dabei erstreckt sich die mindestens eine Nut ausgehend von einer Mantelfläche des Nietschaftes zumindest teilweise, insbesondere komplett, entlang einer Durchmesserlinie des Nietschaft-Querschnitts. Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die mindestens eine Nut ausgehend von der Mantelfläche des Nietschaftes zumindest teilweise, insbesondere komplett, entlang einer Kreissehne des Nietschaft-Querschnitts.In one embodiment, the rivet shank has a round rivet shank cross-section perpendicular to the axial direction. The at least one groove extends from a lateral surface of the rivet shank at least partially, in particular completely, along a diameter line of the rivet shank cross-section. Alternatively or additionally, the at least one groove extends from the lateral surface of the rivet shank at least partially, in particular completely, along a chord of the rivet shank cross-section.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der Nietschaft eine Mehrzahl an Nuten, besonders bevorzugt vier Nuten, auf. Insbesondere sind die Mehrzahl an Nuten gleichmäßig entlang einer Umfangslinie des Nietschaftes an dem Nietschaft ausgebildet, wobei vorzugsweise der Nietschaft rotationssymmetrisch mit der Axialrichtung als Rotationsachse ist.In a particularly preferred embodiment, the rivet shank has a plurality of grooves, particularly preferably four grooves. In particular, the plurality of grooves are formed uniformly along a circumferential line of the rivet shank on the rivet shank, wherein the rivet shank is preferably rotationally symmetrical with the axial direction as the axis of rotation.

In einer Ausgestaltung weist die Einleitstruktur eine Hinterschneidung auf, in welche ein Werkzeug zum Einleiten der Torsionskraft eingeführt wird. Insbesondere gibt die Hinterschneidung eine Drehrichtung zum Einleiten der Torsionskraft vor.In one embodiment, the introduction structure has an undercut into which a tool is inserted to introduce the torsional force. In particular, the undercut specifies a direction of rotation for introducing the torsional force.

In einer Ausführungsform ist der Nietschaft mit dem ersten Bauteil einteilig, insbesondere materialeinheitlich, ausgebildet. Insbesondere ist es möglich, dass der Nietschaft bereits bei der Herstellung des ersten Bauteils an diesem ausgebildet ist, insbesondere durch Spritzgießen. Alternativ ist es möglich, dass der Nietschaft an das erste Bauteil angespritzt ist.In one embodiment, the rivet shaft is formed as one piece with the first component, in particular of the same material. In particular, it is possible for the rivet shaft to be formed on the first component during its manufacture, in particular by injection molding. Alternatively, it is possible for the rivet shaft to be molded onto the first component.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Nietschaft als Hohlzylinder ausgebildet ist. Weiterhin ist die mindestens eine Nut auf einer Mantelfläche des Hohlzylinders ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die mindestens einen Nut auf einer Innenfläche des Hohlzylinders ausgebildet. Vorteilhafterweise wird durch die Ausbildung des Nietschafts als Hohlzylinder eine Materialmenge und ein Gewicht der Nietverbindung reduziert. Vorteilhafterweise wird weiterhin lokal die Torsionsfestigkeit des Nietschaftes unter minimaler Reduzierung der axialen Tragfähigkeit der Nietverbindung herabgesetzt.According to a further development of the invention, it is provided that the rivet shaft is designed as a hollow cylinder. Furthermore, the at least one groove is formed on a lateral surface of the hollow cylinder. Alternatively or additionally, the at least one groove is formed on an inner surface of the hollow cylinder. The amount of material and the weight of the rivet connection are advantageously reduced by designing the rivet shaft as a hollow cylinder. Furthermore, the torsional strength of the rivet shaft is advantageously reduced locally with minimal reduction in the axial load-bearing capacity of the rivet connection.

In einer bevorzugten Ausgestaltung durchgreift die mindestens eine Nut den Hohlzylinder komplett. Insbesondere mündet die mindestens eine Nut in die Mantelfläche einerseits und in die Innenfläche andererseits.In a preferred embodiment, the at least one groove extends completely through the hollow cylinder. In particular, the at least one groove opens into the outer surface on the one hand and into the inner surface on the other.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Nietschaft als Vollzylinder ausgebildet ist. Dabei ist die mindestens eine Nut auf einer Mantelfläche des Vollzylinders ausgebildet. Vorteilhafterweise wird damit eine axiale Tragfähigkeit der Nietverbindung maximiert und zusätzlich lokal die Torsionsfestigkeit des Nietschaftes herabgesetzt.According to a further development of the invention, the rivet shaft is designed as a solid cylinder. The at least one groove is formed on a lateral surface of the solid cylinder. This advantageously maximizes the axial load-bearing capacity of the rivet connection and additionally locally reduces the torsional strength of the rivet shaft.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Einleitstruktur als Flanke an einer Mantelfläche des Nietkopfes ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich ist die mindestens eine Einleitstruktur als Flanke im Bereich einer dritten, von dem zweiten Bauteil abgewandten Oberfläche des Nietkopfes, insbesondere an einem Vorsprung oder in einer Aussparung der dritten Oberfläche, ausgebildet. Vorteilhafterweise wird die Torsionskraft über die mindestens eine Flanke in einfacher Weise in den Nietkopf eingeleitet.According to a further development of the invention, it is provided that the at least one introduction structure is designed as a flank on a lateral surface of the rivet head. Alternatively or additionally, the at least one introduction structure is designed as a flank in the region of a third surface of the rivet head facing away from the second component, in particular on a projection or in a recess in the third surface. The torsional force is advantageously introduced into the rivet head in a simple manner via the at least one flank.

Vorzugsweise erstreckt sich die mindestens eine Flanke entlang der kompletten Ausdehnung des Nietkopfes in der Axialrichtung.Preferably, the at least one flank extends along the complete extent of the rivet head in the axial direction.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Nietkopf als Zylinder mit einer polygonalen Grundfläche, insbesondere einem regelmäßigen Sechseck als Grundfläche, ausgebildet. Damit bildet die Mantelfläche des Zylinders die Flanken zur Einleitung von Torsionskräften.In a preferred embodiment, the rivet head is designed as a cylinder with a polygonal base, in particular a regular hexagon as the base. The outer surface of the cylinder thus forms the flanks for the introduction of torsional forces.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Nietkopf eine Aussparung aufweist, wobei die Aussparung mit einem Hohlraum des Hohlzylinders fluchtet. Vorteilhafterweise kann ein Werkzeug zum Einleiten der Torsionskräfte in den Nietkopf mittels der Aussparung zentriert werden. Weiterhin wird durch die Aussparung die Materialmenge und das Gewicht der Nietverbindung reduziert.According to a further development of the invention, the rivet head has a recess, wherein the recess is aligned with a cavity of the hollow cylinder. Advantageously, a tool for introducing the torsional forces into the rivet head can be centered by means of the recess. Furthermore, the amount of material and the weight of the rivet connection are reduced by the recess.

Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Einleitstruktur als die Aussparung ausgebildet.Particularly preferably, the at least one introduction structure is designed as the recess.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Nietkopf in der Axialrichtung einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist. Dabei liegt der erste Abschnitt mittelbar oder unmittelbar auf der zweiten Oberfläche auf. Ein erster Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung auf Höhe des ersten Abschnitts ist größer als ein zweiter Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung auf Höhe des zweiten Abschnitts. Weiterhin weist der zweite Abschnitt die mindestens eine Einleitstruktur auf. According to a further development of the invention, the rivet head has a first section and a second section in the axial direction. The first section lies directly or indirectly on the second surface. A first cross section perpendicular to the axial direction at the level of the first section is larger than a second cross section perpendicular to the axial direction at the level of the second section. Furthermore, the second section has at least one introduction structure.

Vorteilhafterweise weist der Nietkopf durch Ausbildung des ersten Abschnitts eine konstante und/oder große Fläche für eine Kraftübertragung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil auf.Advantageously, the rivet head has a constant and/or large surface for force transmission between the first component and the second component due to the formation of the first section.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Nietkopf senkrecht zur Axialrichtung ein konzentrisches Kreisprofil aufweist. Vorteilhafterweise wird anhand des konzentrischen Kreisprofils eine Bewegung des zweiten Bauteils relativ zu der Nietverbindung, insbesondere zu dem Nietkopf, reduziert.According to a further development of the invention, it is provided that the rivet head has a concentric circular profile perpendicular to the axial direction. Advantageously, a movement of the second component relative to the rivet connection, in particular to the rivet head, is reduced by means of the concentric circular profile.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Nietschaft in einem von der ersten Oberfläche ausgehenden, sich axial von dem ersten Bauteil weg erstreckenden Bereich mindestens einen radialen Vorsprung aufweist. Dabei erstreckt sich der mindestens eine Vorsprung zumindest bereichsweise entlang der Axialrichtung des Nietschafts. Vorteilhafterweise erhöht der mindestens eine Vorsprung eine Torsionsfestigkeit des Nietschaftes in dem Bereich des mindestens einen Vorsprungs. Vorteilhafterweise wird damit bei der Einleitung von Torsionskräften eine Beschädigung des Nietschaftes nahe der ersten Oberfläche reduziert.According to a further development of the invention, it is provided that the rivet shank has at least one radial projection in a region starting from the first surface and extending axially away from the first component. The at least one projection extends at least partially along the axial direction of the rivet shank. The at least one projection advantageously increases a torsional strength of the rivet shank in the region of the at least one projection. Damage to the rivet shank near the first surface is thus advantageously reduced when torsional forces are introduced.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der Nietschaft eine Mehrzahl an Vorsprüngen, besonders bevorzugt vier Vorsprünge, auf. Insbesondere sind die Mehrzahl an Vorsprüngen gleichmäßig entlang einer Umfangslinie des Nietschaftes an dem Nietschaft ausgebildet, wobei vorzugsweise der Nietschaft rotationssymmetrisch mit der Axialrichtung als Rotationsachse ist.In a particularly preferred embodiment, the rivet shaft has a plurality of projections, particularly preferably four projections. In particular, the plurality of projections are formed uniformly along a circumferential line of the rivet shaft on the rivet shaft, wherein the rivet shaft is preferably rotationally symmetrical with the axial direction as the axis of rotation.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum thermoplastischen Nieten von zwei Bauteilen geschaffen wird. Insbesondere wird mittels des Verfahrens eine erfindungsgemäße Bauteilanordnung oder eine Bauteilanordnung nach einer oder mehreren der zuvor erläuterten Ausgestaltungen hergestellt. Dabei wird aus einem thermoplastischen Material ein zylinderförmiger Nietschaft auf einer ersten Oberfläche des ersten Bauteils ausgebildet, wobei eine Axialrichtung des Nietschaftes lokal senkrecht zu der ersten Oberfläche ausgerichtet ist. Weiterhin wird während oder nach der Ausbildung des Nietschaftes in einem von der ersten Oberfläche axial beabstandeten Bereich mindestens eine Nut in den Nietschaft eingebracht. Anschließend wird ein zweites Bauteil derart auf der ersten Oberfläche angeordnet, dass der Nietschaft das zweite Bauteil durchgreift, wobei eine Ausdehnung des Nietschaftes in Axialrichtung größer ist als eine Ausdehnung des zweiten Bauteils in Axialrichtung. Danach wird der Nietschaft an einem dem ersten Bauteil abgewandten Ende derart umgeformt, dass ein auf einer zweiten, dem ersten Bauteil abgewandten Oberfläche des zweiten Bauteils aufliegender Nietkopf geformt wird. Zusätzlich wird während oder nach der Formung des Nietkopfes mindestens eine Einleitstruktur zur Einleitung von Torsionskräften an dem Nietkopf ausgebildet. In Zusammenhang mit dem Verfahren zum thermoplastischen Nieten ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Bauteilanordnung erläutert wurden.The object is also achieved by creating a method for thermoplastic riveting of two components. In particular, the method is used to produce a component arrangement according to the invention or a component arrangement according to one or more of the previously explained embodiments. A cylindrical rivet shaft is formed from a thermoplastic material on a first surface of the first component, wherein an axial direction of the rivet shaft is locally aligned perpendicular to the first surface. Furthermore, during or after the formation of the rivet shaft, at least one groove is introduced into the rivet shaft in an area axially spaced from the first surface. A second component is then arranged on the first surface in such a way that the rivet shaft passes through the second component, wherein an extension of the rivet shaft in the axial direction is greater than an extension of the second component in the axial direction. The rivet shaft is then deformed at an end facing away from the first component in such a way that a rivet head is formed which rests on a second surface of the second component facing away from the first component. In addition, during or after the formation of the rivet head, at least one introduction structure for introducing torsional forces is formed on the rivet head. In connection with the method for thermoplastic riveting, the advantages that have already been explained in connection with the component arrangement arise in particular.

Besonders bevorzugt wird der Nietkopf derart geformt, dass der Nietkopf mindestens eine Aussparung aufweist. Da damit für den Nietkopf weniger Material notwendig ist, wird eine initiale Länge des Nietschaftes in der Axialrichtung, bevor der Nietkopf umgeformt wird, reduziert. Vorteilhafterweise wird damit ein Bauraum zur Ausbildung der Nietverbindung reduziert.The rivet head is particularly preferably formed in such a way that the rivet head has at least one recess. Since less material is required for the rivet head, an initial length of the rivet shaft in the axial direction is reduced before the rivet head is formed. This advantageously reduces the installation space for forming the rivet connection.

In einer Ausgestaltung werden das erste Bauteil und der zylinderförmige Nietschaft einteilig, insbesondere materialeinheitlich - insbesondere in einem einzigen Fertigungsschritt - hergestellt. Vorzugsweise werden das erste Bauteil und der zylinderförmige Nietschaft mittels Spritzguss hergestellt.In one embodiment, the first component and the cylindrical rivet shaft are manufactured in one piece, in particular from the same material - in particular in a single manufacturing step. Preferably, the first component and the cylindrical rivet shaft are manufactured by means of injection molding.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Nietschaft mittels Spritzguss an dem ersten Bauteil ausgebildet wird, entweder direkt bei der Herstellung des ersten Bauteils oder durch Anspritzen an das erste Bauteil. Vorteilhafterweise wird damit der Nietschaft in einfacher und kostengünstiger Weise ausgebildet.According to a further development of the invention, it is provided that the rivet shank is formed on the first component by means of injection molding, either directly during the manufacture of the first component or by injection molding onto the first component. The rivet shank is thus advantageously formed in a simple and cost-effective manner.

In einer Ausgestaltung wird das erste Bauteil als Formbauteil ausgebildet. Anschließend wird nach der Fertigung des ersten Bauteils der Nietschaft an das erste Bauteil angespritzt.In one embodiment, the first component is formed as a molded component. After the first component has been manufactured, the rivet shaft is then molded onto the first component.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Nietkopf aus dem Nietschaft mittels Ultraschall ausgebildet wird. Alternativ oder zusätzlich wird die mindestens eine Einleitstruktur an dem Nietkopf mittels Ultraschall ausgebildet. Insbesondere wird der Nietschaft durch Ultraschall erwärmt, wodurch das thermoplastische Material verformbar wird und der Nietkopf einfach ausgebildet werden kann. Nach dem Erkalten ist eine feste Verbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil hergestellt.According to a further development of the invention, it is provided that the rivet head is formed from the rivet shaft by means of ultrasound. Alternatively or additionally, the at least one introduction structure is formed on the rivet head by means of ultrasound. In particular, the rivet shaft is heated by ultrasound, whereby the thermoplastic material becomes deformable and the rivet head can be easily formed. After cooling, a firm connection is created between the first component and the second component.

Besonders bevorzugt wird der Nietkopf mit einer Sonotrode hergestellt. Alternativ oder zusätzlich wird die mindestens eine Einleitstruktur mit der Sonotrode hergestellt.Particularly preferably, the rivet head is produced with a sonotrode. Alternatively or additionally, the at least one induction structure is produced with the sonotrode.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Trennen einer erfindungsgemäßen Bauteilanordnung oder einer Bauteilanordnung nach einer oder mehreren der zuvor erläuterten Ausgestaltungen geschaffen wird. Dabei wird der Nietkopf mittels eines Trennwerkzeugs, welches eine zu der mindestens einen Einleitstruktur komplementäre Antriebstruktur aufweist, mit einer Torsionskraft beaufschlagt, sodass der Nietkopf von dem Nietschaft getrennt wird. In Zusammenhang mit dem Verfahren zum Trennen der Bauteilanordnung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Bauteilanordnung und dem Verfahren zum thermoplastischen Nieten erläutert wurden. Weiterhin ist die Trennung mittels der Beaufschlagung mit einer Torsionskraft platzeffizienter als das konventionelle Trennen insbesondere mittels eines Stechbeitels. Zusätzlich ist das Verfahren vorteilhafterweise spanfrei.The object is also achieved by creating a method for separating a component arrangement according to the invention or a component arrangement according to one or more of the previously explained embodiments. In this case, the rivet head is subjected to a torsional force by means of a separating tool which has a drive structure complementary to the at least one introduction structure, so that the rivet head is separated from the rivet shaft. In connection with the method for separating the component arrangement, the advantages that have already been explained in connection with the component arrangement and the method for thermoplastic riveting arise in particular. Furthermore, the separation by applying a torsional force is more space-efficient than conventional separation, in particular by means of a chisel. In addition, the method is advantageously chip-free.

Insbesondere werden nach dem Trennen des Nietkopfs das erste Bauteil und das zweite Bauteil voneinander getrennt.In particular, after separating the rivet head, the first component and the second component are separated from each other.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Bauteilanordnung oder einer Bauteilanordnung nach einer oder mehreren der zuvor erläuterten Ausgestaltungen geschaffen wird. In Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Bauteilanordnung, dem Verfahren zum thermoplastischen Nieten und dem Verfahren zum Trennen der Bauteilanordnung erläutert wurden.The object is also achieved by creating a motor vehicle with a component arrangement according to the invention or a component arrangement according to one or more of the previously explained embodiments. In connection with the motor vehicle, the advantages arise in particular which have already been explained in connection with the component arrangement, the method for thermoplastic riveting and the method for separating the component arrangement.

Die Erfindung wird im Folgenden durch die Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing.

Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Bauteilanordnung,
2 eine schematische Darstellung von vier Ausführungsbeispielen eines unteren Bereichs eines Nietschafts,
3 eine schematische Darstellung von fünf Ausführungsbeispielen eines oberen Bereichs des Nietschafts,
4 eine schematische Darstellung von acht Ausführungsbeispielen eines Nietkopfs,
5 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Nietkopfs,
6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Bauteilanordnung,
7 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung der Bauteilanordnung, und
8 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Trennen der Bauteilanordnung.

Showing:

1 a schematic representation of a first embodiment of a component arrangement,
2 a schematic representation of four embodiments of a lower area of a rivet shank,
3 a schematic representation of five embodiments of an upper area of the rivet shank,
4 a schematic representation of eight embodiments of a rivet head,
5 a schematic representation of another embodiment of the rivet head,
6 a schematic representation of a second embodiment of the component arrangement,
7 a schematic representation of an embodiment of a method for producing the component arrangement, and
8 a schematic representation of an embodiment of a method for separating the component arrangement.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Bauteilanordnung 1 in einer Seitenansicht. Die Bauteilanordnung 1 weist ein erstes Bauteil 3, ein zweites Bauteil 5 und eine Nietverbindung 7 auf. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a component arrangement 1 in a side view. The component arrangement 1 has a first component 3, a second component 5 and a rivet connection 7.

Die Nietverbindung 7 weist einen zylinderförmigen Nietschaft 9 und einen Nietkopf 11 auf. Weiterhin weist die Nietverbindung 7 ein thermoplastisches Material auf. Alternativ besteht die Nietverbindung 7 aus einem thermoplastischen Material. Die Nietverbindung 7 ist mit einer ersten Oberfläche 13 des ersten Bauteils 3 fest verbunden, wobei eine Axialrichtung 15 des Nietschafts 9 lokal senkrecht zu der ersten Oberfläche 13 ausgerichtet ist. Das zweite Bauteil 5 ist zumindest teilweise auf der ersten Oberfläche 13 des ersten Bauteils 3 angeordnet, wobei der Nietschaft 9 das zweite Bauteil 5 in Richtung der Axialrichtung 15 komplett durchgreift. Der Nietkopf 11 liegt auf einer zweiten dem ersten Bauteil 3 abgewandten Oberfläche 17 des zweiten Bauteils 5 auf.The rivet connection 7 has a cylindrical rivet shaft 9 and a rivet head 11. The rivet connection 7 also has a thermoplastic material. Alternatively, the rivet connection 7 is made of a thermoplastic material. The rivet connection 7 is firmly connected to a first surface 13 of the first component 3, with an axial direction 15 of the rivet shaft 9 being locally aligned perpendicular to the first surface 13. The second component 5 is at least partially arranged on the first surface 13 of the first component 3, with the rivet shaft 9 completely penetrating the second component 5 in the direction of the axial direction 15. The rivet head 11 rests on a second surface 17 of the second component 5 facing away from the first component 3.

Zusätzlich weist der Nietschaft 9 in einem von der ersten Oberfläche 13 axial beabstandeten Bereich mindestens eine Nut 19 - in der Schnittebene hier nicht zu sehen - auf, wobei die mindestens eine Nut 19 entlang der Axialrichtung 15 des Nietschafts 9 verläuft. Die mindestens eine Nut 19 ist in 3 dargestellt.In addition, the rivet shaft 9 has at least one groove 19 - not visible in the sectional plane here - in a region axially spaced from the first surface 13, wherein the at least one groove 19 runs along the axial direction 15 of the rivet shaft 9. The at least one groove 19 is in 3 shown.

Vorzugsweise weist der Nietschaft 9 in einem von der ersten Oberfläche 13 ausgehenden, sich axial von dem ersten Bauteil 3 weg erstreckenden Bereich mindestens einen radialen Vorsprung 21 - hier nicht zu sehen - auf. Dabei erstreckt sich der mindestens eine Vorsprung 21 zumindest bereichsweise entlang der Axialrichtung 15 des Nietschafts 9. Der mindestens eine Vorsprung 21 ist in 2 dargestellt.Preferably, the rivet shaft 9 has at least one radial projection 21 - not visible here - in a region starting from the first surface 13 and extending axially away from the first component 3. The at least one projection 21 extends at least partially along the axial direction 15 of the rivet shaft 9. The at least one projection 21 is in 2 shown.

Darüber hinaus weist der Nietkopf 11 mindestens eine Einleitstruktur 23 - hier nicht zu sehen - zur Einleitung von einer Torsionskraft auf. Die mindestens eine Einleitstruktur 23 ist in 4 dargestellt.In addition, the rivet head 11 has at least one introduction structure 23 - not visible here - for introducing a torsional force. The at least one introduction structure 23 is in 4 shown.

Vorzugsweise ist der Nietschaft 9 als Vollzylinder oder als Hohlzylinder ausgebildet.Preferably, the rivet shaft 9 is designed as a solid cylinder or as a hollow cylinder.

Besonders bevorzugt sind die Nietverbindung 7, insbesondere der Nietschaft 9, und das erste Bauteil 3 einteilig, insbesondere materialeinheitlich ausgebildet.Particularly preferably, the rivet connection 7, in particular the rivet shaft 9, and the first component 3 are formed in one piece, in particular from the same material.

2 zeigt eine schematische Darstellung von vier Ausführungsbeispielen eines unteren Bereichs des Nietschafts 9. Die Darstellungen sind Draufsichten auf eine Schnittebene entlang der Linie A in 1, wobei die Schnittebenen schraffiert dargestellt sind. 2 shows a schematic representation of four embodiments of a lower region of the rivet shaft 9. The representations are plan views of a sectional plane along the line A in 1 , where the cutting planes are shown hatched.

Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind in alle Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.Identical and functionally equivalent elements are provided with the same reference numerals in all figures, so that reference is made to the previous description.

2 a) zeigt einen als Vollzylinder ausgebildeten Nietschaft 9. 2 a) shows a rivet shank designed as a solid cylinder 9.

2 b) zeigt einen als Vollzylinder ausgebildeten Nietschaft 9. Der Nietschaft 9 weist vier radiale Vorsprünge 21 auf, die auf der Mantelfläche des Vollzylinders ausgebildet sind und sich radial nach außen erstrecken. 2 b) shows a rivet shaft 9 designed as a solid cylinder. The rivet shaft 9 has four radial projections 21 which are formed on the outer surface of the solid cylinder and extend radially outwards.

2 c) zeigt einen als Hohlzylinder ausgebildeten Nietschaft 9. 2c) shows a rivet shank 9 designed as a hollow cylinder.

2 d) zeigt einen als Hohlzylinder ausgebildeten Nietschaft 9. Der Nietschaft 9 weist vier Vorsprünge 21 auf, die auf der Mantelfläche des Hohlzylinders ausgebildet sind und sich radial nach außen ausbreiten. 2d) shows a rivet shaft 9 designed as a hollow cylinder. The rivet shaft 9 has four projections 21 which are formed on the outer surface of the hollow cylinder and spread radially outwards.

3 zeigt eine schematische Darstellung von fünf Ausführungsbeispielen eines oberen Bereichs des Nietschafts 9. Die Darstellungen sind Draufsichten auf eine Schnittebene entlang der Linie B in 1, wobei die Schnittebenen schraffiert dargestellt sind. 3 shows a schematic representation of five embodiments of an upper region of the rivet shaft 9. The representations are top views of a sectional plane along the line B in 1 , where the cutting planes are shown hatched.

3 a) zeigt einen als Vollzylinder ausgebildeten Nietschaft 9. Der Nietschaft 9 weist vier Nuten 19 auf, die auf einer Mantelfläche des Vollzylinders ausgebildet sind und sich radial nach innen ausbreiten. 3 a) shows a rivet shaft 9 designed as a solid cylinder. The rivet shaft 9 has four grooves 19 which are formed on a lateral surface of the solid cylinder and extend radially inwards.

3 b) zeigt einen als Hohlzylinder ausgebildeten Nietschaft 9. Der Nietschaft 9 weist vier Nuten 19 auf, die auf einer Mantelfläche des Hohlzylinders ausgebildet sind und sich radial nach innen ausbreiten. 3 b) shows a rivet shaft 9 designed as a hollow cylinder. The rivet shaft 9 has four grooves 19 which are formed on a lateral surface of the hollow cylinder and extend radially inwards.

3 c) zeigt einen als Hohlzylinder ausgebildeten Nietschaft 9. Der Nietschaft 9 weist vier Nuten 19 auf, die auf einer Innenfläche des Hohlzylinders ausgebildet sind und sich radial nach außen ausbreiten. 3c) shows a rivet shaft 9 designed as a hollow cylinder. The rivet shaft 9 has four grooves 19 which are formed on an inner surface of the hollow cylinder and spread radially outwards.

3 d) zeigt einen als Hohlzylinder ausgebildeten Nietschaft 9. Der Nietschaft 9 weist vier Nuten 19 auf, die einerseits in die Mantelfläche und andererseits in die Innenfläche münden. 3d) shows a rivet shaft 9 designed as a hollow cylinder. The rivet shaft 9 has four grooves 19, which open into the outer surface on the one hand and into the inner surface on the other.

3 e) zeigt einen als Hohlzylinder ausgebildeten Nietschaft 9. Der Nietschaft 9 weist vier Nuten 19 auf, die einerseits in die Mantelfläche und andererseits in die Innenfläche münden. Dabei sind die Nuten nicht symmetrisch ausgebildet, sodass die Nuten eine bevorzugte Drehrichtung für die Einleitung von Torsionskräften vorgeben. 3e) shows a rivet shaft 9 designed as a hollow cylinder. The rivet shaft 9 has four grooves 19, which open into the outer surface on the one hand and into the inner surface on the other. The grooves are not designed symmetrically, so that the grooves specify a preferred direction of rotation for the introduction of torsional forces.

4 zeigt eine schematische Darstellung von acht Ausführungsbeispielen eines Nietkopfs 11 in einer Draufsicht entgegen der Axialrichtung 15. Dabei ist eine Einleitstruktur 23, welche nur teilweise in den Nietkopf 11 eingreift schraffiert dargestellt. Weiterhin ist eine Einleitstruktur 23, welche den Nietkopf 11 komplett durchgreift, ohne Schraffierung dargestellt. 4 shows a schematic representation of eight embodiments of a rivet head 11 in a plan view against the axial direction 15. An introduction structure 23, which only partially engages in the rivet head 11, is shown hatched. Furthermore, an introduction structure 23, which completely penetrates the rivet head 11, is shown without hatching.

4 a) zeigt einen Nietkopf 11, welcher ein regelmäßiges Sechseck als Querschnitt aufweist. Damit dient die Mantelfläche des Nietkopfs 11 als die mindestens eine Einleitstruktur 23. 4 a) shows a rivet head 11 which has a regular hexagon as a cross-section. The outer surface of the rivet head 11 thus serves as at least one introduction structure 23.

4 b) zeigt den Nietkopf 11 aus 4 a), wobei der Nietkopf 11 zusätzlich eine Ausnehmung 25 aufweist. 4 b) shows the rivet head 11 from 4 a) , wherein the rivet head 11 additionally has a recess 25.

4 c) zeigt einen Nietkopf 11, welcher eine Kreisfläche als Querschnitt aufweist. Zusätzlich ist die mindestens eine Einleitstruktur 23 als Kreuz in einer dritten, von dem zweiten Bauteil 5 abgewandten Oberfläche 27 des Nietkopfes 11 ausgebildet. 4c) shows a rivet head 11 which has a circular surface as a cross section. In addition, the at least one introduction structure 23 is designed as a cross in a third surface 27 of the rivet head 11 facing away from the second component 5.

4 d) zeigt den Nietkopf 11 aus 4 c), wobei die mindestens eine kreuzförmige Einleitstruktur 23 als die Ausnehmung 25 ausgebildet ist. 4d) shows the rivet head 11 from 4c) , wherein the at least one cross-shaped inlet structure 23 is formed as the recess 25.

4 e) zeigt einen Nietkopf 11, welcher eine Kreisfläche als Querschnitt aufweist. Zusätzlich ist die mindestens eine Einleitstruktur 23 als Schlitz in der dritten Oberfläche 27 ausgebildet. 4(e) shows a rivet head 11 which has a circular surface as a cross section. In addition, the at least one introduction structure 23 is designed as a slot in the third surface 27.

4 f) zeigt den Nietkopf 11 aus 4 e), wobei die mindestens eine schlitzförmige Einleitstruktur 23 als die Ausnehmung 25 ausgebildet ist. 4 f) shows the rivet head 11 from 4(e) , wherein the at least one slot-shaped introduction structure 23 is formed as the recess 25.

4 g) zeigt einen Nietkopf 11, welcher eine Kreisfläche als Querschnitt aufweist. Zusätzlich ist die mindestens eine Einleitstruktur 23 als Sechseck in der dritten Oberfläche 27 ausgebildet. 4g) shows a rivet head 11 which has a circular surface as a cross-section. In addition, the at least one introductory structure 23 is designed as a hexagon in the third surface 27.

4 h) zeigt den Nietkopf 11 aus 4 g), wobei die mindestens eine sechseckige Einleitstruktur 23 als die Ausnehmung 25 ausgebildet ist. 4 hours) shows the rivet head 11 from 4g) , wherein the at least one hexagonal inlet structure 23 is formed as the recess 25.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Nietkopfs 11 in einer Draufsicht - 5 a) - und in zwei Schnittansichten - 5 b) und 5 c). 5 shows a schematic representation of another embodiment of the rivet head 11 in a plan view - 5 a) - and in two sectional views - 5 b) and 5c) .

Der Nietkopf 11 weist zwei diametral gegenüberliegende Einleitstrukturen 23 auf. Die Einleitstrukturen 23 greifen nur teilweise in den Nietkopf 11 ein und sind mit einer Schraffur gekennzeichnet. Darüber hinaus soll der Nietkopf 11 bestimmungsgemäß nach rechts abgedreht werden, dargestellt mittels des Pfeils 39.The rivet head 11 has two diametrically opposed inlet structures 23. The inlet structures 23 only partially engage in the rivet head 11 and are marked with a hatching. In addition, the rivet head 11 is intended to be turned to the right, shown by the arrow 39.

In 5 b) ist eine Schnittebene entlang der Linie C in 5 a) mit Blickrichtung nach links dargestellt. Dabei ist zu sehen, dass die Einleitstruktur 23 schräg zu der Axialrichtung 15 in dem Nietkopf 11 verläuft und somit eine Hinterschneidung in dem Nietkopf 11 ausbildet.In 5 b) is a cutting plane along the line C in 5 a) viewed to the left. It can be seen that the introduction structure 23 runs obliquely to the axial direction 15 in the rivet head 11 and thus forms an undercut in the rivet head 11.

Analog zu 5 b) ist in 5 c) eine Schnittebene entlang der Linie D in 5 a) mit Blickrichtung nach links dargestellt. Dabei ist zu sehen, dass die Einleitstruktur 23 schräg zu der Axialrichtung 15 in dem Nietkopf 11 verläuft und somit eine Hinterschneidung in dem Nietkopf 11 ausbildet.Analogous to 5 b) is in 5c) a cutting plane along the line D in 5 a) viewed to the left. It can be seen that the introduction structure 23 runs obliquely to the axial direction 15 in the rivet head 11 and thus forms an undercut in the rivet head 11.

Insbesondere wird auf Grund der Ausrichtung der Einleitstrukturen 23 deutlich, dass der Pfeil 39 eine bevorzugte Drehrichtung des Nietkopfs 11 darstellt.In particular, due to the orientation of the inlet structures 23, it becomes clear that the arrow 39 represents a preferred direction of rotation of the rivet head 11.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Bauteilanordnung 1 in einer Seitenansicht. 6 shows a schematic representation of a second embodiment of the component arrangement 1 in a side view.

Bis auf den Nietkopf 11 ist das zweite Ausführungsbeispiel identisch zu den ersten Ausführungsbeispiel aus 1 ausgebildet.Except for the rivet head 11, the second embodiment is identical to the first embodiment of 1 trained.

Der Nietkopf 11 weist in der Axialrichtung 15 einen ersten Abschnitt 11.1 und einen zweiten Abschnitt 11.2 auf. Dabei liegt der erste Abschnitt 11.1 auf der zweiten Oberfläche 17 auf - zu sehen in der Schnittansicht von 6 a). Ein erster Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung 15 auf Höhe des ersten Abschnitts 11.1 ist größer als ein zweiter Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung 15 auf Höhe des zweiten Abschnitts 11.2 - zu sehen in der Draufsicht entgegen der Axialrichtung 15 in 6 b). Weiterhin weist der zweite Abschnitt 11.2 die mindestens eine Einleitstruktur 23 in Form eines sechseckigen Querschnitts auf.The rivet head 11 has a first section 11.1 and a second section 11.2 in the axial direction 15. The first section 11.1 rests on the second surface 17 - as can be seen in the sectional view of 6 a) . A first cross section perpendicular to the axial direction 15 at the level of the first section 11.1 is larger than a second cross section perpendicular to the axial direction 15 at the level of the second section 11.2 - as seen in the plan view against the axial direction 15 in 6 b) . Furthermore, the second section 11.2 has at least one inlet structure 23 in the form of a hexagonal cross-section.

Besonders bevorzugt ist der Nietschaft 9 in der Draufsicht auf eine Schnittebene entlang der Linie A gemäß einer der Ausführungsbeispiele aus 2 ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist der Nietschaft 9 in der Draufsicht auf eine Schnittebene entlang der Linie B gemäß einer der Ausführungsbeispiele aus 3 ausgebildet.Particularly preferably, the rivet shank 9 is in plan view on a sectional plane along the line A according to one of the embodiments of 2 Alternatively or additionally, the rivet shaft 9 is in plan view on a cutting plane along the line B according to one of the embodiments of 3 trained.

Vorzugsweise ist die Nietverbindung 7, insbesondere der Nietschaft 9, an das erste Bauteil 3 angespritzt.Preferably, the rivet connection 7, in particular the rivet shaft 9, is molded onto the first component 3.

7 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Herstellung der Bauteilanordnung 1. 7 shows a schematic representation of an embodiment of a method for producing the component arrangement 1.

In einem ersten Schritt - gezeigt in 7 a) - wird aus einem thermoplastischen Material ein zylinderförmiger Nietschaft 9 auf der ersten Oberfläche 13 des ersten Bauteils 3 ausgebildet.In a first step - shown in 7 a) - a cylindrical rivet shaft 9 is formed from a thermoplastic material on the first surface 13 of the first component 3.

In einem zweiten Schritt - gezeigt in 7 b) - wird das zweite Bauteil 5 derart auf der ersten Oberfläche 13 angeordnet, dass der Nietschaft 9 das zweite Bauteil 5 durchgreift, wobei eine Ausdehnung des Nietschaftes 9 in Axialrichtung 15 größer ist als eine Ausdehnung des zweiten Bauteils 5 in der Axialrichtung 15. Zusätzlich wird insbesondere ein Werkzeug 31, insbesondere eine Sonotrode, entgegen der Axialrichtung 15 auf den Nietschaft 9 abgesenkt.In a second step - shown in 7 b) - the second component 5 is arranged on the first surface 13 in such a way that the rivet shaft 9 penetrates the second component 5, wherein an extension of the rivet shaft 9 in the axial direction 15 is greater than an extension of the second component 5 in the axial direction 15. In addition, in particular a tool 31, in particular a sonotrode, is lowered onto the rivet shaft 9 against the axial direction 15.

In einem dritten Schritt - gezeigt in 7 c) - wird der Nietschaft 9 an einem dem ersten Bauteil 3 abgewandten Ende 33 derart umgeformt, dass der Nietkopf 11 geformt wird. In a third step - shown in 7c) - the rivet shaft 9 is deformed at an end 33 facing away from the first component 3 in such a way that the rivet head 11 is formed.

Der Nietschaft 9 ist insbesondere gemäß einer der Ausführungsbeispiele aus 2 und 3 ausgebildet. Zusätzlich ist der Nietkopf 11 gemäß einer der Ausführungsbeispiele aus 4 oder 5 ausgebildet.The rivet shank 9 is in particular according to one of the embodiments of 2 and 3 In addition, the rivet head 11 according to one of the embodiments of 4 or 5 trained.

8 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Trennen der Bauteilanordnung 1. 8 shows a schematic representation of an embodiment of a method for separating the component arrangement 1.

In einem ersten Schritt - gezeigt in 8 a) - wird der Nietkopf 11 mittels eines Trennwerkzeugs 35, welches eine zu der mindestens einen Einleitstruktur 23 komplementäre Antriebstruktur aufweist, mit einer Torsionskraft beaufschlagt. Insbesondere wird das Trennwerkzeug 35 zum Einleiten der Torsionskraft in einer Drehrichtung 37 gedreht.In a first step - shown in 8 a) - the rivet head 11 is subjected to a torsional force by means of a separating tool 35, which has a drive structure complementary to the at least one introduction structure 23. In particular, the separating tool 35 is rotated in a direction of rotation 37 to introduce the torsional force.

In einem zweiten Schritt - gezeigt in 8 b) - wird der Nietkopf 11 aufgrund der Torsionskraft von dem Nietschaft 9 gelöst und kann entfernt werden.In a second step - shown in 8 b) - the rivet head 11 is released from the rivet shaft 9 due to the torsional force and can be removed.

In einem dritten Schritt - gezeigt in 8 c) - werden das erste Bauteil 3 und das zweite Bauteil 5 voneinander getrennt.In a third step - shown in 8c) - the first component 3 and the second component 5 are separated from each other.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2015117253 A1 [0003]

Claims

Component arrangement (1) with a first component (3), a second component (5) and a rivet connection (7), wherein - the rivet connection (7) has a cylindrical rivet shaft (9) and a rivet head (11), wherein - the rivet connection (7) has a thermoplastic material or consists of a thermoplastic material, wherein - the rivet connection (7) is firmly connected to a first surface (13) of the first component (3), wherein - an axial direction (15) of the rivet shaft (9) is locally aligned perpendicular to the first surface (13), wherein - the rivet shaft (9) has at least one groove (19) in a region axially spaced from the first surface (13), wherein - the at least one groove (19) runs along the axial direction (15) of the rivet shaft (9), wherein - the second component (5) is arranged at least partially above the first surface (13) of the first component (3), wherein - the Rivet shaft (9) completely penetrates the second component (5) in the direction of the axial direction (15), wherein - the rivet head (11) rests directly or indirectly on a second surface (17) of the second component (5) facing away from the first component (3), and wherein - the rivet head (11) has at least one introduction structure (23) for introducing a torsional force.

Component arrangement (1) according to Claim 1 , wherein the rivet shaft (9) is designed as a hollow cylinder, and wherein the at least one groove (19) is formed on a) a lateral surface of the hollow cylinder, and/or b) an inner surface of the hollow cylinder.

Component arrangement (1) according to Claim 1 , wherein the rivet shaft (9) is designed as a solid cylinder, and wherein the at least one groove (19) is formed on a lateral surface of the solid cylinder.

Component arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the at least one introduction structure (23) is formed as a flank a) on a lateral surface of the rivet head (11), and/or b) in the region of a third surface (27) of the rivet head (11) facing away from the second component (5).

Component arrangement (1) according to Claim 2 , wherein the rivet head (11) has a recess (25), wherein the recess (25) is aligned with a cavity of the hollow cylinder.

Component arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein - the rivet head (11) has a first section (11.1) and a second section (11.2) in the axial direction (15), wherein - the first section (11.1) rests directly or indirectly on the second surface (17), wherein - a first cross section perpendicular to the axial direction (15) at the level of the first section (11.1) is larger than a second cross section perpendicular to the axial direction (15) at the level of the second section (11.2), and wherein - the second section (11.2) has the at least one introduction structure (23).

Component arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the rivet head (11) has a concentric circular profile perpendicular to the axial direction (15).

Component arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein the rivet shaft (9) has at least one radial projection (21) in a region starting from the first surface (13) and extending axially away from the first component (3), and wherein the at least one projection (21) extends at least partially along the axial direction (15) of the rivet shaft (9).

Method for thermoplastic riveting of two components (3, 5), in particular for producing a component arrangement (1) according to one of the preceding claims, wherein - a cylindrical rivet shaft (9) is formed from a thermoplastic material on a first surface (13) of the first component (3), wherein an axial direction (15) of the rivet shaft (9) is locally aligned perpendicular to the first surface (13), wherein - during or after the formation of the rivet shaft (9) at least one groove (19) is introduced into the rivet shaft (9) in an area axially spaced from the first surface (13), wherein - a second component (5) is arranged on the first surface (13) in such a way that the rivet shaft (9) passes through the second component (5), wherein an extension of the rivet shaft (9) in the axial direction (15) is greater than an extension of the second component (5) in the axial direction (15), wherein - the Rivet shaft (9) is deformed at an end (33) facing away from the first component (3) in such a way that a rivet head (11) resting on a second surface (17) of the second component (5) facing away from the first component (3) is formed, and wherein - during or after the formation of the rivet head (11) at least one introduction structure (23) for introducing torsional forces is formed on the rivet head (11).

Procedure according to Claim 9 , wherein the rivet shaft (9) is formed on the first component (3) by means of injection molding.

Procedure according to Claim 9 or 10 , wherein the rivet head (11) is formed from the rivet shaft (9) and/or the at least one introduction structure (23) on the rivet head (11) by means of ultrasound, in particular with a sonotrode.

Method for separating a component arrangement (1) according to one of the Claims 1 until 8 , wherein the rivet head (11) is subjected to a torsional force by means of a separating tool (35) which has a drive structure complementary to the at least one introduction structure (23), so that the rivet head (11) is separated from the rivet shaft (9).

Motor vehicle with at least one component arrangement (1) according to one of the Claims 1 until 8 .