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JP4679777B2 - 機能要素、機能要素へのシート状金属部品の挿入方法、構成要素アッセンブリおよびプランジャ装置 - Google Patents

機能要素、機能要素へのシート状金属部品の挿入方法、構成要素アッセンブリおよびプランジャ装置 Download PDF

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Description

【0001】
【技術分野】
本発明は、パネル部材、特にシート状金属部品、へのリベット接続のために設計された頭部と軸部とから構成される機能要素、機能要素をシート状金属部品に挿入する方法、機能要素とシート状金属部品とから構成される構成要素アッセンブリ、に関する。
【0002】
【背景技術】
第一に述べた種類の機能要素は、例えば、ドイツ特許第3447006号から知られており、そこでは、ねじ付きスタッドとして実現されており、頭部は、シート状金属部品を穿孔し次いでリベットフランジを形成するように設計された管状の穿孔およびリベット留め部分を備え、それによって、機能要素は、シート状金属部品に固定される。頭部は、環状表面を有するフランジを、管状の穿孔およびリベット留め部分の間に備え、この環状表面は、機能要素の長手軸に垂直であり、シート状金属部品に機能要素が挿入された後に、軸部に隣接するシート状金属部品の側のちょうど下方に、通常配置される。
【0003】
シート状金属部品を穿孔する際に形成されたパネル片は、穿孔およびリベット留め部分に圧入され、それによって、リベット接続をシート状金属部品に保持する。しかしながら、DE PS 3447006には、ナット要素の形状の機能要素も記載されており、ここで、軸部は、頭部の延長部として理解でき、これは、雌ねじを備えている。しかしながら、軸部は、ねじとして理解する必要はなく、例えば、カーペットを対応するクリップで固定できる、例えば、ピン状形状部または案内差込み部など、多くの実施態様が可能である。
【0004】
このような機能要素は、すなわち、DE PS 3447006C2によれば、多年に亘り、有効であることを証明しており、機能要素とシート状金属部品との間に高品質の接続を形成する。しかしながら、このような機能要素は、製造に相対的に費用がかかり、ときとして、所望する品質を得るには、きわめて正確に作動する冷間成形装置を、相対的に低速で作動させて使用する必要がある。相対的に費用のかかる冷間成形装置を使用する必要があり、さらに、作動速度が制限されるので、製造費用が相対的に高くなる。さらに、いくつかの用途では、機能要素の重量が低減できるならば、より好ましい。
【0005】
【発明の開示】
本発明の目的は、非常に経済的にかつ好ましい費用で製造することができ、好ましくは、最初に示された種類の同等の機能要素より軽量であり、さらに、多くの目的で、引き抜きあるいはねじり取りに対して許容できる抵抗を有する、機能要素を提供することである。
【0006】
この目的を満足するための第1の実施態様に従って、機能要素の少なくとも頭部が、中空に形成され、軸部と少なくとも実質的に同じ外径を有することが、本発明に従って提供される。従って、機能要素は、頭部と軸部との間にフランジを有していない。さらに、本発明の第2の種類に従って、軸部の直径より大きなまたは小さな直径を有し、頭部と軸部との間で直径が変化する移行部が生じるが、従来の意味でのフランジ部が存在しない、頭部を形成することができる。
【0007】
知られている機能要素のフランジ部の機能は、一方では、機能要素がシート状金属部品内で緩くなるのを防止するのに十分な領域を提供することであり、他方では、例えば、当該機能要素がボルト要素ならば、ねじを有する機能要素の軸部にねじ留めされるナットによって、さらなるシート状金属部品または他の構成要素が固定される表面を形成することである。
【0008】
本発明に従う機能要素において、このフランジは、最初、実際の機能要素には存在しない。機能要素が、シート状金属部品に挿入されるとき、機能要素の端面は、それ自体知られている機能要素のように、シート状金属部品に穿孔し、機能要素の軸部から離れているシート状金属部品の側においてリベットフランジ状に形成される。次に、機能要素は、長手軸方向に圧縮されることによって、中空の頭部の一部が、今や、フランジとして役立ちかつ上述した従来のフランジとしての機能を果たす環状折り曲げ部または環状隆起部状に形成される。
【0009】
機能要素の特に好ましい実施態様は、請求項2〜11に見出すことができる。
【0010】
機能要素の頭部は、軸部と少なくとも実質的に同じ外径を有するので、それを冷間成形部品として製造するうえで必要なことは、軸部の直径より実質的に大きな直径を有するフランジを有する頭部を製造するより、実質的に少ない。従って、より低価格の冷間成形装置をより高速の作動で使用でき、それによって、製造費用を削減することができる。
【0011】
また、機能要素は、冷間成形によってばかりでなく、複数の管から高圧成形方法によって、経済的な方法で製造することができる。さらに、さまざまの他の、より低費用の製造方法が可能である。中空の頭部だけが、ワークピースに頭部を取り付けるのに必要であるが、機能要素は、全体的に管状部品として容易に製造できる。中空の頭部内に、軸部内より大きな内径を形成するのも、特に、出発材料として管が使用されるとき、好ましい費用で実現できる。
【0012】
上に示したように、本発明において、実際のフランジは、より後の部分に形成されるだけである。シート状金属部品は、一方のリベットフランジと他方の環状折り曲げ部との間の相対的に広い領域の取り付け部内に、形状が固定される方法で、締め付けられるので、本発明に従う機能要素は、ねじりに対して良好な抵抗を有する。パネル片がリベットフランジ内で締め付けられる実施態様では、よりいっそう回転に対する防止作用が向上し、さらに、引き抜きに対する抵抗も増加する。
【0013】
よりいっそう回転に対する防止作用を向上させる必要があるならば、これは、多数の異なる方法で実施することができる。一方では、溝または突出部などの、回転に対する防止作用を与える、より小さな形状構成を、リベットフランジを形成する頭部の領域内に形成することができ、他方では、さらに、回転に対する防止作用を向上させる、リベットフランジと環状折り曲げ部の少なくとも一方の隣接する領域とシート状金属部品との接続変形が行われることになる、リベットフランジを形成するダイス内と環状折り曲げ部を形成するプランジャの端面内の少なくとも一方に、径方向に延びる突出部を、形成することができる。接続端子に電気的接点を与える径方向に延びる鋭い突出部などを、環状折り曲げ部に設けることもできる。このような突出部は、機能要素を挿入する前に、頭部の外面に設けることができるか、または、環状折り曲げ部が形成された後にのみ、環状折り曲げ部の露出した表面に形成または型押しすることができる。
【0014】
機能要素、機能要素をシート状金属部品に挿入する方法、このようにして形成される構成要素アッセンブリ、構成要素アッセンブリを製造するのに使用されるダイス、使用されるプランジャ装置、の特別な利点と好ましい実施態様は、特許請求の範囲と以下の説明から理解できる。
【0015】
本発明は、添付の図面を参照するとともに実施態様により、以下に、より詳細に説明される。
【0016】
【発明を実施するための最良の形態】
図1の機能要素10は、雄ねじ12を備える軸部14と、軸部14のねじ円筒と少なくとも実質的に同じ外径を有する中空の頭部16と、から構成される。
【0017】
中空の頭部16内に位置する円筒状の中空の空間18は、軸部14から離れた頭部16の端面20から、ねじ円筒のすぐ下まで至り、そこにある横断壁22で終わっている。ここで、中空の空間18は、孔の形状を有している。横断壁22の形状は、ツイストドリルで形成されて孔の底面に一致しているが、これは、1つの可能性を示しているとしても、中空の空間18と横断壁22とは、必ずしも、ツイストドリルで形成される必要はない。例えば、中空の空間と横断壁は、冷間成形方法によって形成することもできる。ここでは、ボルト要素として実現される機能要素10の長手軸は、参照番号24により示される。
【0018】
機能要素10は、端面20において、DE PS 3447006C2に従う機能要素の穿孔およびリベット留め部分の対応する端面とちょうど同じように形成されており、すなわち、機能要素10は、内部切削面26と、丸みのある外部打ち抜き形成縁部28とを有する。
【0019】
図1では、切削面26は、非常に小さい。しかしながら、概して、切削面26は、図11に従う実施態様の円錐形の切削面426に従って形成される。
【0020】
次に、図2、図3、図4には、図1に従う機能要素10をシート状金属部品30に挿入する3つの異なる段階が示される。挿入方法は、現在好ましい実施態様を詳細に示すさらなる図15〜図18を参照して、以下に、より詳細に示される。ここでの説明は、聡明な読者への概説として意図されている。
【0021】
図2に示されるように、シート状金属部品30は、中央に配置された円筒状のプランジャ凸部34を備えるダイス32の底部に保持され、このプランジャ凸部34は、DE PS 3447006C2に従って対応するダイスのプランジャ凸部に従って設計される。このプランジャ凸部は、丸みのある環状凹部36により取り囲まれており、この環状凹部36は、シート状金属部品30から離れたダイスの端面38において、より大きい環状凹部40の中に移行する。ダイス32は、DE PS 3447006に記載されているダイス180に、全体的に非常に類似している。
【0022】
ダイス32は、プレスの下側の工具(図示せず)内に配置される。シート状金属部品は、例えば、図示されていないが、取り付け頭部44の円筒状の外側プランジャ42と同心に配置される管状の押さえ部材によって、ダイスの端面38に対して締め付けられる。すなわち、シート状金属部品30は、環状凹部40の外側にしっかりと締め付けられる。機能要素10の軸部は、取り付け頭部44の円筒状の案内通路46内に配置され、一方、頭部16は、円筒状の外側プランジャ42から突き出ている。軸部12の端面29を押圧する内側プランジャ48は、管状の外側プランジャ42内に同心に配置される。内側プランジャ48は、それぞれの機能要素を挿入するために外側プランジャに対して引き戻すことができるが、内側、外側プランジャ48、42の相対的な位置は、図2、図3、図4に従う方法段階において、一定に維持される。同じことが、以下に説明される装置にも該当する。
【0023】
図2に従う方法段階の状態において、機能要素の端面20は、内側プランジャ48の圧力により、シート状金属部品を、ダイス32の環状凹部40に圧入し、シート状金属部品30内に、浅く概略円錐形の凹部を形成する。図2の段階において、プランジャ凸部34は、機能要素10の頭部16の端面における切削面26と協同して、シート状金属部品からパネル片50を切り出す。
【0024】
図3から、プランジャ装置43は、内側プランジャ48と、外側プランジャ42と、から構成され、さらに下方に移動し、機能要素10の中空の頭部の自由端部領域が、ダイス内の丸みのある環状凹部またはロール面36の結果として、シート状金属部品の孔の下向きに形成された縁部の周りで、環状リベットフランジ37状に、形成される、ということが理解できる。シート状金属部品の孔は、方法のこの段階において、らっぱ口に類似した縁部領域を有する。
【0025】
内側プランジャ48と外側プランジャ42の接続のための下方への動きが継続するうちに、頭部16の円筒状の壁は、図4から理解できるように、環状折り曲げ部52が形成されるように、軸部14のすぐ下の領域において、圧縮される。一方では、外側プランジャ42により案内されることにより、他方では、打ち抜き縁部とパネル片とにより、機能要素が受ける制約によって、図4に示されるように、確実に変形が生じる。
【0026】
図2、図3から、外側プランジャ42は、その端面54に、環状突出部56を有し、表面が、機能要素の長手軸24に垂直に延びる、ということが理解できる。この環状突出部56は、必ずしも必要ではないが、図4に従う方法段階において、環状折り曲げ部を圧迫するとともに、明確な折り曲げ部をここで確実に形成し、それによって、頭部の壁の材料が、平たいヘアピンのように、すなわち、180°に、折り曲げられ、このように形成された材料の2つの層が、互いに十分に接触する。さらに、環状突出部によって、このように形成された環状の折り曲げ部の環状表面57が、シート状金属部品30の平面のわずか下に確実に位置する。このように形成された環状フランジ52は、今や、以前に知られている機能要素においてすでに開始段階に存在していたフランジの機能を有する。さらに、環状突出部56によって、ひとまとめの材料が、機能要素の中空の頭部16のシート状金属部品30への、形状が固定される接続領域において、確実に、軸方向に圧縮され、それによって、きわめて安定で強固な方法で形成される。随意に、環状突出部56には、形成する形状構成が設けられ、この形状構成は、一方では、シート状金属部品30と中空の頭部16との間の選択された連結される構成であって回転に対する防止作用を向上させる構成となり、他方では、例えば、突出部が図4、図5の環状折り曲げ部の環状上面に形成され、この突出部によって、例えば、機能要素が接地接続要素として使用されるときに、高品質の電気的接触が確実に得られるように、設計されることもできる。回転に対する防止作用のこの種の実現に対する選択肢または補足として、機能要素は、接着剤によってシート状金属部品に結合されることもできる。例えば、機能要素10は、頭部16の領域が、機能要素がシート状金属部品に取り付けられるときに圧力がかけられて初めて活性化する感圧性の接着剤で、被覆されることができる。
【0027】
図4の段階において、機能要素10のシート状金属部品30への挿入は、完了する。プレスは、開かれ、このように形成された構成要素アッセンブリは、次に、図5に見られる形状を有する。
【0028】
この説明において、最初、ダイス32は、プレスの下側の工具内に配置されるダイスであるということが想定される。この場合、取り付け頭部44は、プレスの上側の工具またはプレスの中間プレートに固定される。しかしながら、ダイス32は、同様に、中間プレート上に配置されることができ、さらに、プレスの下側または上側の工具上に配置された取り付け頭部と協同することができる。同様に、ダイス32を、工具の上部プレートに取り付けるとともに、取り付け頭部を、中間プレートまたはプレスの下側の工具に取り付けることができる。さらに、取り付け頭部44とダイス32は、ロボットによって、互いに押圧可能であり、あるいは、他の装置により、結びつけることもできる。
【0029】
ここで、図6〜図13には、本発明に従う機能要素の異なる可能な態様が示されており、以下に、より詳細に説明される。以下の全ての例において、図1〜図5の実施態様に対するものと同じ参照番号が使用されるが、明確に識別するために、各実施態様に対して、基数100によって連続して増加される。しかしながら、同じ最後の2桁の番号によって特徴づけられる形状構成は、常に、図1〜図5に従う実施態様のものと同一または対応する機能を有する、ということが理解される。そのような形状構成は、異なる態様が特に重要な場合に限り、別個に説明される。
【0030】
図6には、機能要素110の頭部116が、必ずしも、軸部114と同じ直径を有する必要がないことが示される。図6の中空の頭部は、軸部114より大きな直径を有する。ここで、また、機能要素110は、開始状態において実際のフランジを有していない。図1に従う第1の実施態様に関連して説明され、さらに、図7に示されるように、フランジは、むしろ、機能要素110をシート状金属部品に挿入する際になって初めて形成される。
【0031】
ここで、図7には、組み立てられた状態の図6の機能要素110が示される。環状折り曲げ部152が、図5に従う実施態様のように、フランジを形成することが、明確に理解できる。
【0032】
図8の実施態様において、頭部216は、機能要素210の軸部214のねじ円筒の外径より小さな外径を有する。このような実施態様における機能要素210は、最初、シート状金属部品に接触するフランジを有していない。それにもかかわらず、図9から理解できるように、フランジは、中空の頭部216を圧縮することにより機能要素をシート状金属部品に挿入する間に、環状折り曲げ部252状に形成される。
【0033】
ここで、図10には、さらに、機能要素310が、管状に形成可能であることが示される。図10の機能要素310は、実際、軸部314も中空になるように形成される。このような機能要素は、管状部分から問題なく形成でき、中空の空間318の領域における管の孔Bの図10に示される拡大が、例えば、冷間成形の際または対応する外側の鋳型内での高圧成形方法においてなんら問題なく形成可能である、という特別な利点を有する。図10の機能要素310の雄ねじ312は、先の他の例におけるように、形成方法で形成されるが、鋳型内での高圧成形方法によっても、形成することができる。これは、出発材料として管状部分または管状部分の一部を使用することによって、必要とされる内部の高圧が、管の連続した中空の内部空間を介して、管の長手方向の全領域において、または、機能要素の長さに対応する管の長さに亘って、問題なく導入できるので、可能となる。
【0034】
シート状金属部品内に嵌め込む状態において、頭部316のシート状金属部品への、形状が固定される接続は、図5に従う先の実施態様に相当する。
【0035】
図11には、図10の実施態様に類似するさらなる種類の実施態様が示されているが、この場合、機能要素は、雌ねじ412を備える。
【0036】
図12には、図11に従う機能要素の組み立てられた状態が示される。中空の頭部416が、先の実施態様とちょうど同じように変形されるが、この場合、環状折り曲げ部452の環状上面457が、シート状金属部品の少し上方に配置されるという相違があることが、理解できる。しかしながら、これは、必ずしも必要ではない。対応する表面は、同様に適切に、シート状金属部品430の平面の下に、または、シート状金属部品の平面と同じ高さに、配置することもできるであろう。
【0037】
図12において、パネル片450が、リベットフランジ437の領域において中空の機能要素410の中央通路を閉じ、それによって、シールがこの位置に形成されることが、理解できる。しかしながら、パネル片は、除去することもできる。
【0038】
ここで、図12に従う実施態様は、ボルト要素(図示せず)が、機能要素410に下からねじ込み可能である、という特別な利点を有する。このように、環状折り曲げ部、リベットフランジ、これらの間に締め付けられるシート状金属部品430の材料は、ボルトが締め付けられるとき、よりいっそうしっかりまとまって形成され、環状折り曲げ部の大きな接触面480が、非常に安定な接続を形成する。機能要素410が、このようなボルトとともに使用されることになる場合、パネル片450は、例えば、先導穿孔プランジャによって、ダイスの中央通路に圧入され、そこから除去される。この方法におけるそのようなパネル片の除去は、すでに知られている。先導穿孔プランジャは、このような場合、シート状金属部品を予め穿孔するのに使用される。次に、ダイスは、対応して変形されるシート状金属部品の周りで、中空の頭部の自由端部だけを変形するように、知られた方法で形成される。すなわち、ダイスは、図2の34などのプランジャ凸部の代わりに、中央孔を備えるように形成される。しかしながら、パネル片は、図2に示されるように機能要素が挿入されるとき、後の操作で取り出すこともできる。
【0039】
図13には、同様に管状に形成されるが、ねじ山のない機能要素510が示される。その代りに、機能要素は、ばねクリップ(図示せず)を受けることが意図される周囲の溝560を有する。図13の機能要素510の自由端面529が、円錐形に形成されるということも、理解できる。対応するばねクリップは、この円錐形の表面に亘って下向きに押圧可能であり、次に、溝560に弾けて嵌り込む。
【0040】
図13の機能要素510は、この形状またはいくぶん変形された形状(例えば、周囲の溝560がない)で、シート状金属部品に挿入することができ、さらに、ピンとして、または、円筒状の差込みとして使用することができる。完成された構成要素アッセンブリにねじ込まれるときに、機能要素510の中空の軸部514内に、自らねじを形成またはねじを切る、ねじ形成ねじとともに、機能要素510は、使用することもできるであろう。図10、図11、図12、図13の実施態様において、中空の頭部316、416、516は、対応する軸部314、414、514の外径より大きなまたはより小さな直径を、容易に備えることができる。
【0041】
中空の軸部を有する実施態様において、内側プランジャ48は、圧縮処理の間に、機能要素を安定させるように、軸部の中空の内部空間に、随意に導入可能である。この工程は、環状折り曲げ部を形成するのに有利な効果を有しており、図14の図面14B、14C、14Dに示される。このために、内側プランジャ648は、ジャーナル状の凸部649を有しており、直径が、中空の軸部614の内径651に一致しており、この凸部649は、軸部の環状端面629に押圧する環状肩部653を介して、内側プランジャの上部に移行する。
【0042】
図14B、図14C、図14Dに従うプランジャ装置643の外側プランジャ642は、図14C、図14Dに概略示されるように、軸部614の外側ねじ612の直径に一致する直径を有する円形の円筒状の孔を有する。
【0043】
内側プランジャ648の差込み状の凸部649にもかかわらず、このような装置では、特定の状況のもとでは、ねじ円筒が損傷を受けることと、ねじ円筒が圧縮されることとの少なくとも一方が起こり得る。図14Bの両矢印によって、可能な対応策が示される。この対処方法は、外側プランジャ642を、少なくとも2つのセグメントに分割することから成り、これらのセグメントは、両矢印655に対応して、機能要素610から径方向に離れて、取り付け頭部のプランジャ通路646を通る機能要素610の挿入を損なわない位置657に、移動することができる。これらのセグメントは、2つ、3つ、または4つ以上にすることができ、そして、対応する角度範囲(例えば、180°、120°など)を有し、ねじ円筒612にぴったり合う形状659をセグメントの径方向内側に備え、それによって、外側プランジャのセグメントが、径方向に長手軸624に向かって閉じるように移動する間、対応するねじ659のねじセグメントが、ねじ円筒612のねじに係合し、このようにして、一方では、軸方向の力を機能要素610に伝えるように役立ち、他方では、ねじ円筒612にどのような圧縮も損傷も生じないように役立つ。このために、ねじセグメント659の設計は、ねじ円筒612の設計と相補的に選択される。
【0044】
図14Dに従って機能要素を取り付けた後、外側プランジャ642のセグメントは、次に、再び離れるように、すなわち、長手軸624から径方向外向きに離れる方向に、移動し、それによって、外側プランジャ642は、ねじ円筒が損傷を受けずに、図14Eに従う完成された構成要素アッセンブリを除去するために、上方に移動することができる。
【0045】
外側プランジャ642のセグメントを径方向に移動する概念は、図18に従う好ましい実施態様を参照して、以下に、より詳細に説明される。
【0046】
ここで、図15には、図1の機能要素10に非常に類似する機能要素710が示されており、機能要素710は、横断壁722を形成する中空の空間718の基部が、円錐形の代わりにここではいくぶんくぼんで形成されているだけで、機能要素710の長手軸724に実質的に垂直に延びるとともに、大きい半径723を介して、機能要素710の頭部716の円筒状の外壁に移行しているという点で、機能要素10と基本的に相違しているだけである。横断壁722を形成する基部のこの形状は、必ずしも必要ではないが、この形状によって、実際の例における軸部の、より高品質の保持が得られ、接続の安定性の役に立つ。
【0047】
図16A、図16Bには、図15の機能要素710を挿入するのに好ましく使用されるダイスが示される。このダイス732は、図2に従うダイスに類似するが、特定の相違を示す。例えば、この実施態様におけるプランジャ凸部734は、長手軸724の方向に軸方向上向きに延び、それによって、プランジャ凸部734の平面735が、ダイスの端面733の少し上方に突出する。
【0048】
この実施態様は、機能要素が、依然として円錐形の切削面726を有して形成されるが、頭部716の表面720が、例えば図1の丸みのある部分28のようには丸みのない長手軸724に垂直な環状表面として、単に形成される、という利点を有する。製造段階が、このようにして機能要素の製造において節約される。ダイス732の環状凹部740は、原則として、図2に従うダイス32の環状凹部40に類似する設計であるが、737に示されるように、端面733への移行部において、凸状に丸みがある。さらに、複数の傾斜した溝739、この実施態様では図16Bに示されるような8つのそのような溝が、この丸みのある移行部737に形成され、それによって、径方向に延びる突出部741が、それぞれの場合、2つの隣接する溝739の間に形成される。
【0049】
溝739は、断面の形状が少なくとも実質的に半円形であるとともに、それらの間の突出部741のように適切に丸みがあり、それによって、溝739が、シート状金属部品を変形する間でさえ、溝739を損傷することがない。これらの溝739と突出部741は、シート状金属部品に関する機能要素の回転に対する防止作用を向上させるのに役立つ。
【0050】
ここで、図17A〜図17Hには、図16によるダイス732が示されており、このダイス732は、プランジャ装置743を用いて、機能要素710をシート状金属部品730に取り付けるのに使用される。
【0051】
ここで、ダイス732は、プレスの下側の工具762の孔760内に位置しており、工具762の上側764は、ダイスの面733と同じ高さに配置される。ばね766により上向きに付勢される複数のタペット768が、下側の工具762内に位置し、プレスに挿入する間、シート状金属部品730を保持し、しかしながら、タペット768は、プレスが閉じるとき、押さえ部材770により加えられる力によって、下向きに押圧可能であり、それによって、シート状金属部品730は、ダイスの領域内において下側の工具の上側764とダイス732の端面733とに、接触するとともに、そこの押さえ部材770とダイス732または下側の工具762との間で、移動できないように締め付けられる。
【0052】
例えば、ばねにより付勢される3つのそのようなタペット768を備えることができ、これらのタペット768は、例えば、ダイス732の中心長手軸周りに等角度間隔に配置され、1つのタペット768だけが、断面図によって見ることができる。ダイスの中心長手軸は、同時に、機能要素710の中心長手軸724であり、すなわち、ダイスの中心長手軸は、機能要素710の中心長手軸724と一直線に並べられる。
【0053】
押さえ部材770は、ここではばね776のように圧縮コイルばねとして概略示されるばね772によって、同様に、シート状金属部品の方向へ付勢されるが、工具製作においてよく知られている他の種類のばねも使用することができる。押さえ部材770は、プランジャ装置を有する取り付け頭部に、または、取り付け頭部が取り付けられるプレスの工具に、設けることができる。従って、ばね772の上端は、取り付け頭部または工具に押さえ付けられる。
【0054】
この例では、3つのばね772が、同様に、中心長手軸724周りに等角度間隔で配置され、それによって、押さえ部材770は、これらのばねの力によって、下向きに均一に押圧される。
【0055】
図17Aには、シート状金属部品730が、プレスに挿入され、さらに、プレスが閉じるように移動し始めた後、ちょうど、押さえ部材770が、シート状金属部品の上側に接触し、シート状金属部品を、押さえ部材770とタペット768との間に、軽く締め付ける状態が示される。
【0056】
ここで、プランジャ装置743は、さらに、外側プランジャ742と内側プランジャ748と、から構成されており、内側プランジャ748の下端774は、機能要素710の上面729を押圧する。機能要素710の頭部716は、外側プランジャ742から少なくとも実質的に完全に突出しており、基部を形成する横断壁722が、外側プランジャ742の下面776のほんのわずか上方に配置される、ということが理解できる。これとは対照的に、機能要素712の軸部714は、完全に外側プランジャ742内に位置する。
【0057】
この図示では、下側の工具762が、プレスの下側の工具を示し、取り付け頭部が、プレスの上側の工具または中間プレートに固定されると、想定することができる。図5の説明の最後に説明した異なる配置も、可能である。
【0058】
プレスが閉じ続ける間に、シート状金属部品730が、今や、押さえ部材770と下側の工具762またはダイスの表面733との間にしっかりと移動できないように締め付けられるまで、ばねにより付勢される押さえ部材770は、シート状金属部品730が、ばねにより付勢されるタペット768を、下向きに押圧するほど強く、シート状金属部品730に押圧される。この例では、押さえ部材770が、さらに下向きに移動することは、予定されていない。しかしながら、プレスの上側の工具またはプレスの中間プレートは、プレスがさらに閉じるように移動するのに従って、さらに下向きに移動でき、それによって、圧縮コイルばね772は、押さえ部材770がその位置を変えることなく、さらに圧縮される。
【0059】
このようにプレスがさらに閉じるように移動する際に、機能要素710の下端720が、ダイス732のプランジャ凸部734と協同して、シート状金属部品730からパネル片750をちょうど切断する、図17Bの段階において、外側プランジャ742も、内側プランジャ748とともに、ここまでは下向きに押圧される。
【0060】
軸部716の内径、すなわち、中空の空間18の直径が、プランジャ凸部734の外径よりほんのわずか大きいことが、理解できる。機能要素710の下端720が、パネル片750の分離により形成されるシート状金属部品730の孔の縁部領域778を、内側プランジャ748の圧力により、ダイスの環状凹部732に圧入し、それによって、この縁部領域778が、シート状金属部品730内に、円錐形の凹部を形成することが、さらに理解できる。
【0061】
図17Cに従ってプレスがさらに閉じるように移動する際に、パネル片750の除去によって形成された孔の縁部領域778は、よりいっそう環状凹部736に圧入され、機能要素710の端面720は、環状凹部736のU字形の基部領域にちょうど到達し、基部領域の形状によって、径方向外向きに、ちょうどまさに変形される。
【0062】
この変形は、次に、図17Dに従ってプレスがさらに閉じる間、継続され、それによって、端面720は、ここで、環状になって外向きに回転され、縁部領域778の下端周りに係合し、それによって、ここで、リベットフランジが形成される。このようにプレスがさらに閉じるように移動する間、パネル片750は、常に、機能要素710の軸部716内にさらに軸方向に押し込まれる。図17Eの状態において、プレスがその閉じるための移動を継続する間、ここで、軸部716の円筒状の壁が、シート状金属部品730の縁部領域778の内側および上方で軸部14への移行部の下の領域において径方向外向きに拡大し始め、それによって、プランジャ凸部734の面735の領域において、頭部の壁が、そこから離れるように径方向に移動し始める。パネル片750は、機能要素710の軸部14への方向にさらに移動される。
【0063】
プレスが、閉じるように移動し続ける間に、図17Fに従う状態に到達し、ここで、明確なこぶ782が、プランジャ凸部756にすぐ隣接して機能要素710の頭部716の壁に生じることが、理解できる。
【0064】
プレスが閉じるように移動するのがさらに継続する間、ここで、こぶ位置782の下の機能要素10の頭部16の壁の領域が、環状折り曲げ部または環状隆起部752状に形成される。ここで、外側プランジャ742の面754は、シート状金属部品730の上側を押圧する。ここで、プランジャ凸部756は、環状折り曲げ部752の上側を押圧して平らにし、それによって、環状折り曲げ部752の上側の表面が、シート状金属部品730の上側の平面のわずか下に配置され、さらに、付加的に、長手軸724に垂直になる。ここで、パネル片750は、機能要素10の頭部16の中空の空間718の端部に直接到達し、内部から環状折り曲げ部752を保持する。ここで、プレスは、図17Gに従う図面の状態において完全に閉じる。ここで、機能要素710のシート状金属部品730への挿入は、完了する。
【0065】
ここで、シート状金属材料と機能要素10の頭部16の材料とは、プランジャ凸部756により環状折り曲げ部が締め付けられることによって、ダイス732の溝739と突出部741の領域において、変形され、それによって、シート状金属材料は、ここで、機能要素の材料にしっかりと固定され、それによって、回転に対する高品質の防止作用が与えられる。
【0066】
ここで、プレスは、図17Hに示されるように、開き始める。タペット768は、取り付けられた機能要素を有するシート状金属部品を、下側の工具762から離れるように押圧し、取り付けられた機能要素を有するシート状金属部品を、ダイス732から、取り除く。プレスが開くようにさらに移動することで、次に、機能要素710の軸部714が、プランジャ742から除去される。ここで、取り付けられた機能要素を有するシート状金属部品は、プレスから除去され、図17Iに従う図示に示されるように現れる。
【0067】
図17Aの状態から図17Gへ、さらには図17Hをも含めて、プレスが全体的に閉じるように移動する間、内側プランジャ748と外側プランジャ742とが、互いに同期して移動することが、理解できる。これは、例えば、外側プランジャ742の上方に、より大きな直径の頭部を有する内側プランジャ748によって、達成することができ、この頭部は、外側プランジャ742に接触し、それによって、これらの2つの部品の相対的な移動が、この位置から先は、防止される。しかしながら、内側プランジャ748は、依然として、内側プランジャ742のプランジャ通路への機能要素710の挿入を可能とするように、外側プランジャ742に関して上方に移動できる必要がある。
【0068】
図18には、図17に従うプランジャ装置743の代わりに有利に使用することができる、可能なプランジャ装置842が詳細に示される。
【0069】
外側プランジャ842は、長手軸824’と同心に配置される内側の孔886を備えており、この孔886は、置き換えるように内側プランジャ848を受ける。供給通路888が、図18Aに従う断面図の右手側に示されており、この供給通路888を通して、機能要素810が、供給装置(図示せず)から孔886により形成されるプランジャ通路に挿入可能である。図18Aに示される機能要素810は、概略、図1に従う機能要素10の形状を有し、ここでは、横断壁の基部は、円錐形の設計であり、ここまでに説明された基本的に全ての機能要素、とりわけ、図15または図17に従う機能要素710、が使用可能である。個々の機能要素の長手軸824は、プランジャ通路886の長手軸824’に平行であり、個々の機能要素は、互いに接触して整列して配置される、ということが、理解できる。しかしながら、プランジャ通路886の寸法によって、一度に、1つの機能要素しか、プランジャ通路886に位置することができない。
【0070】
プレスが開くとき、内側プランジャ848の端面874が、概略、供給通路888の上側境界の高さに到達するまで、外側プランジャ842は、通常、対応するばねの圧力によって、内側プランジャ848に関して下に移動され、それによて、機能要素810は、矢印890の方向に圧力によって、プランジャ通路886に挿入することができる。
【0071】
この実施態様において、外側プランジャ843は、複数の部品で形成され、ねじ(図示せず)によって上側の部品894に固定される下側の環状部品892を含む。下側の部品892は、円錐形の領域898に移行する円形の円筒状の環状壁896を有する中央孔895を備える。円形の円筒状の領域896と円錐形の領域898の両方とも、長手軸824’と同心に配置される。外側プランジャ843の上側の部品894は、環状肩部902を介してプランジャ通路886に移行する円錐形の凹部900を備える。円錐形の領域900と環状肩部902も、プランジャ装置の長手軸824’と同心に配列される。
【0072】
この実施態様において、3つのセグメント904が、中心長手軸824’周りに等角度間隔に配置され、プランジャ装置842の上側の部品894と下側の部品892との間の領域に位置する。3つのセグメント904のうち2つしか図18では見ることができないが、これら3つのセグメント904は、それぞれの機能要素810のための長手軸824’と同心に配置される受け器905を、協同して形成する。径方向内向きのセグメント904の下面908は、機能要素810の軸部814のねじ円筒812と相補的に設計されるねじ円筒のセグメントとして形成される。径方向内向きのセグメント904の上面912は、それぞれの機能要素810の頭部816の外径よりいくぶん小さな直径を有する通路913を、協同して形成する。セグメント904の径方向外向きの表面914は、外側プランジャ842の上側の部品894の対応する凹部の円錐形の表面900と相補的な部分的に円錐形の表面として設計される。セグメント904の径方向上向きの表面916は、環状肩部902と相補的に設計され、それによって、図18Aの位置において、セグメント904の部分的に円錐形の表面914と部分的に円形の表面916とは、外側プランジャ843のそれぞれの対向する表面、すなわち、円錐形の凹部900と環状肩部902とに、十分に接触する。
【0073】
この位置において、セグメント904により形成される通過通路913は、直径が、機能要素810の頭部16の外径より小さくなるように、形成される。このようにして、それぞれの機能要素810は、最初、セグメントの間に下がることができないが、図18Aに示されるように、セグメント904の上端において、むしろ保持される。
【0074】
それぞれのセグメント904の上側の領域は、部分的に円錐形の表面920を介して、部分的に円筒状の壁部922に移行する。セグメント904の部分的に円錐形の表面920は、図18Aに従う位置において、プランジャ装置842の下側の部品892の円錐形の表面898に対向して、それから離れている。セグメント904の部分的に円筒状の表面922は、プランジャ装置843の下側の部品の部分的に円筒状の表面896に対向して、それぞれの場合、そこから径方向に離れている。
【0075】
セグメント904が、常に図18Aの開始位置に確実に戻るように、ばね926により付勢されるタペット928が設けられ、このタペット928の軸930は、プランジャ装置843の長手軸824’に関して傾斜しており、プランジャ装置843の下側の部品892の円錐形の表面898に垂直である。ばねの付勢により、タペット928は、セグメント904の部分的に円錐形の壁部922に押圧され、それに直接接触し、それによって、プレスが開くとき、これらは、常に、図18Aに示される位置を占める。ばねの付勢は、それほど強力ではない。
【0076】
ここで、プレスが閉じると、内側プランジャ848は、外側プランジャに関して下向きに押圧され、この方法において、プランジャ通路886内に位置するそれぞれの機能要素810を、セグメント904の上面に押圧する。通路913への入口が傾斜しているとともに、それぞれの機能要素810の下面820の領域における対応する外面が傾斜している結果として、内側プランジャ848に加えられる力は、セグメントを、軸方向824’に径方向下向きにかつ径方向外向きに押圧するのに十分であり、それによって、セグメントは、部分的に円錐形の表面920が、外側プランジャ843の下側の部品892の円錐形の表面898に接触するまで、ピン928を下向きに押圧する。
【0077】
セグメント904が、径方向外向きに移動することによって、これらのセグメントにより形成される通路913の内径が、大きくなり、それによって、プランジャ通路886内に位置するそれぞれの機能要素が、内側プランジャ848の力によって、セグメント904の間の通路に圧入される。この移動の中間段階が、図18Bに示されており、この移動は、引き続き、雄ねじ812を備えるそれぞれの機能要素810の上側の軸部814が、セグメント904の下側の領域に位置するまで、継続し、ここでは、次に、これらのセグメント904は、セグメント904の径方向内向きの下面におけるねじセグメントが、形状が固定される方法で機能要素810のねじ円筒812と係合するまで、ピン928を付勢するばね926の力によって、径方向内向きかつ上向きに移動する。この状態は、図18Cに示されており、内側プランジャ848の前部は、内側プランジャ848の上部より小さな外径を有し、セグメント904により形成される通路913内に、形状が固定される方法で、配置されており、これは、心出しには、有利である、ということが、理解できる。ここで、図18Cの機能要素810は、図15Aの位置に比較できる位置に到達し、ここで、機能要素を挿入する穿孔工程が、開始可能であり、図17に従って、実行される。
【0078】
図18には示されていないが、装置は、内側プランジャ848が、図18Cに示されているよりさらに下方には全く移動できないように、形成される。これは、例えば、図18Cに従う内側プランジャ848の「最も下の」位置において、プランジャの外側の部品842と接触している頭部を、内側プランジャ848の上部に備えることによって、防止できる。ここで、プレスの全体の力は、内側プランジャ848を介して、機能要素810の面829に伝わり、外側プランジャ842とセグメント904とを介して、機能要素のねじ812に伝わる。このようにして、ねじは、セグメント904の相補的なねじ部内に形状が固定される方法で受けられ、それによって、ねじ円筒は、圧縮できないので、ねじは、損傷を受ける可能性が確実になくなる。機能要素の軸部814が、中空に形成されるのが意図されるならば、内側プランジャ848の円筒状の凸部930は、それに従って設計することができ、機能要素810の端面829を押圧する環状肩部(図示せず)を介して軸部の内側の孔の中へ延びることができ、それによって、この機能要素が、内側プランジャの延長された凸部によって保持されるので、気づかう必要のある中空の軸部の壁をともに押圧することによって、機能要素810にどのような損傷も与えることなく、押圧力が、機能要素810に伝達可能である。
【0079】
この点において、セグメント904の数は、3つに限られないことを、指摘する必要がある。この実施態様を実現するのに必要な最低の数は、2つであるが、3つ、または4つ以上の部材を使用することができ、好ましくは、付勢ばね926を有するそれぞれ1つのピン928が、各部材に設けられる。
【0080】
セグメント904の下端は、必要ならば、図17のプランジャ凸部756を協同して形成する突出部956を備えることができる。
【0081】
図17の一連の図面に従って機能要素810を取り付けた後、プレスは、再び開き、それによって、ばね付きの押さえ部材が、取り付けられた機能要素を有するシート状金属部品に、力を加え、この力は、軸部814を解放するように、セグメント904を図18Bの位置の中へ下向きに引くのに十分である。ばね928のばね応力は、小さいので、プレスが開くとき、機能要素の解放は、ちょうど取り付けられたそれぞれの機能要素810に損傷を与えずに、実行される。
【0082】
ちょうど取り付けられた機能要素810の解放後、プレスを開くと、ばね力によって下向きに付勢される外側プランジャ842が、下向きに押圧されることになり、内側プランジャ848は、その下側の端面が通路888の上側境界の高さに到達する開始位置に到達するまで、上向きに引かれ、それによって、新しい機能要素が、矢印890の方向に圧力によって、プランジャ通路886に導入される。次に、作業サイクルが、新しいシート状金属部品と、新しい機能要素810、すなわち、ここでプランジャ通路886内に配置された機能要素、とともに、新たに開始される。
【0083】
工具装置は、連続組み立て設備における一段階とすることができ、ここでは、シート状金属ストリップが、複数の操作を実行するために複数の段階を通って導かれる。しかしながら、工具装置は、各打ち抜きのために単一の作業段階を実行するだけの穿孔プレスにおいて使用することもできる。ロボットまたは他の種類の工具への工具装置の取り付けも可能である。
【0084】
本発明に従う機能要素は、純粋な金属シート部品とともに使用することが意図されているばかりでなく、複合構成要素として理解できる多くのさらなる構成要素とともに使用することもできる。
【0085】
そのような構成要素は、通常、中空空間または細孔、通常これらは材料から成るが、を含む材料から成る、脆性または弾性のある構成要素である。以下の材料が、本発明に従う機能要素に適合できる構成要素、特に脆性または弾性のある構成要素の製造のために使用される材料の例として挙げることができる。
【0086】
(金属発泡体)
これらは、非常に多孔性の金属材料であり、その細孔径および分布は、製造工程において規定される値に設定することができ、この金属材料は、広い範囲に適用できるので興味深いものである。このような金属発泡体は、さまざまな構成要素において、材料および重量を低減することにもなり、従って、費用の節約にもなる。これらは、連続的に変形することで衝撃エネルギーを吸収することができ、従って、例えば、万一事故になった場合に乗員を保護するために衝撃エネルギーを吸収することが意図される輸送装置の構造部品などのエネルギー吸収部品に、使用することができる。さらに、これらは、優れた減衰特性を有し、それによって、音波および機械振動を容易に吸収するまたは減衰させることができる。
【0087】
とりわけ、アルミニウムまたはマグネシウムから形成される金属発泡体、鋼から形成される金属発泡体が、知られている。そのような金属発泡体の製造に使用できる異なる製造方法が知られている。例えば、金属粉が、後で熱処理において金属の発泡をもたらす化合物と、混合可能である。発泡を引き起こす気体が、金属の融点において、放出される。このようにして、気体部分が97%以下の発泡アルミニウムを製造することがすでに可能である。鋼発泡体も、この方法を用いて製造できる。この方法は、広範囲の元素および合金に使用できる。中空の球、例えば、中空の鋼球から金属構造を形成する可能性も存在する。
【0088】
気体部分が60%以下のマグネシウム発泡体の製造のためには、鋳造方法においてマグネシウムマトリックス中に薄壁の中空セラミック球を埋め込むことが知られており、マグネシウム合金も使用され、自由に選択できる。
【0089】
このような材料は、マトリックス合金に依存して、出発合金に比較して、より硬くかつより脆性を有することも、あるいは、より軟らかくかつより延性を有することもできる。
【0090】
これらの製造後、発泡体は、通常、鋳造皮を示し、この鋳造皮は、充填材料を用いて除去または平滑にされる。鋳造皮を有する発泡体は、随意に充填材料で充填され、一種のサンドイッチ構造を形成する。
【0091】
(金属発泡体を有するサンドイッチ構造)
上述した金属発泡体は、鋳造皮ありまたは鋳造皮なしで、さらに、金属発泡体から形成されるコアを有するサンドイッチ構造の形態で材料複合物を製造するためにシート状金属またはプラスチックから形成される上部被覆層と下部被覆層の少なくとも一方を備えて、製造できる。
【0092】
引っかき耐性、低摩擦または高摩擦、耐腐食性、良好な磨耗性などの特性が、コアに被覆または被覆層を適用することで、実現できる。対応する構成要素または存在するどのような被覆層も、全ての知られた被覆方法を用いて、すなわち、電気めっき被覆、ラッカー被覆、とりわけPVD法によって付着された被覆、などを用いて、被覆することができる。シート状金属層が、発泡体から成るコア上に形成されるとき、シード状金属層は、金属発泡体コアに、接着または結合することができ、はんだ付けまたはろう付け方法も可能である。接着剤が、プラスチックから形成される層を被覆するためのコアへの結合を実現するのに、通常、使用される。
【0093】
サンドイッチ構造を製造する別の方法は、例えば、押し出し方法における押し出し成形される部品の形態で金属またはプラスチックから形成される中空部品に、全体的または部分的に金属発泡体コアを設けることである。これは、発泡体金属のこの部品への表面結合を随意に有する発泡体金属の細長いストリップを挿入することによって、あるいは、この中空部品における金属・発泡体混合物の発泡によって、行うことができる。開いた部品または形成されたシート状金属部品も、発泡体金属から形成されるインサート(一層の発泡体金属から形成されるインサートまたは複数層の発泡体金属から形成されるインサート)を備えることができ、次に、被覆ストリップまたは部品で被覆され、この被覆ストリップまたは部品は、開いた部品に縁部領域において、溶接、リベット留め、結合、その他により固定される。このような複合構造のプラスチック発泡体またはその他の材料も、発泡体金属の代わりに使用できる。発泡体金属または複数の充填材で充填されたそのような部品の具体的な使用は、前もって形成された部品に充填することで形成され、随意に湾曲または押圧により引き続き形作られる、自動車のB支柱としての使用である。
【0094】
望ましい機械的特性が、そのような部品に部品のように充填することによって、設定可能である。例えば、所望の剛性または座屈強さが、一つの領域に実現可能であり、所望の変形が、例えば、事故の場合に、別の領域に実現可能である。
【0095】
(他のサンドイッチ構造)
ハニカム構造のコアと、上部被覆層と下部被覆層の少なくと一方と、から成る材料複合物も使用でき、それによって、被覆層は、シート状金属またはプラスチックプレートから形成できる。ハニカム構造は、金属、金属フォイル、厚紙、紙、プラスチック、セルロース、リグノセルロースなどから形成できる。
【0096】
(脆性破壊特性を有する材料)
このような材料には、例えば、マグネシウム、マグネシウム合金、熱硬化性プラスチックなどから形成される鋳造物で、充填材のあるもの、充填材のないもの、が含まれる。このような材料も、本発明に従う機能要素装置に適合する構成要素に使用できる。
【0097】
(さらなる構成要素材料および設計)
プラスチック構成要素、木製または板紙、その他などから形成される構成要素も、本発明に従う構成要素アッセンブリに使用でき、このような材料は、リベット接続を形成するのに広く行われている力により通常大きく降伏するのと同じくらい従順であると、通常みなす必要がある。
【0098】
上述した材料1つまたは複数の組合せ、例えば、互いに結合された複数層から構成される多層配置、から成る特別な材料構成要素も、実施可能であり、それによって、例えば、より厚い構成要素またはより複雑な形状の構成要素も形成することができる。
【0099】
図19、図20には、本発明に従う機能要素1010が、複合構成要素1030とともに、どのように使用可能か、についての2つの可能性が示される。
【0100】
図19には、中心長手軸1024の左手側の半断面には開始状態の機能要素1010が、示されており、連続するねじ円筒を、示されるねじの半分と自然に形成するねじを除いて、機能要素1010の残りの半分は、中心長手軸1024の他方側に対照的に形成される。
【0101】
先の実施態様からの相違として、ここでは、フランジ1011が、軸部1014と頭部1016との間に形成されており、ここに示されるように、このフランジ1011は、好ましくは、回転に対する防止作用にさらに役立つ突出部1013を備える。回転に対する防止作用を与える形状構成1013を有するフランジ部1011は、必要ならば、省略することができるが、ここでは、本当に、このフランジ部1011によって、機能要素1010が、複合構成要素1030へ、より安定して取り付けられる。複合構成要素1030は、複合構成要素として上に挙げられた実施態様の1つとすることができる。
【0102】
機能要素の取り付けの前に、複合構成要素は、中心長手軸1024の左手側に示されるように形成される。
【0103】
円筒状の孔1031が、構成要素1030内に円形の円筒状の壁を備えて形成され、複合構成要素1030の上層1033が、スエージ凹部1035状に形成された、ということが、理解できる。孔1031は、ドリル穿孔方法または打ち抜き穿孔方法によって形成できるが、スエージ1035は、通常、打ち抜き穿孔方法、例えば、打ち抜きプレスによって、形成される。孔1031とスエージ1035の両方が、打ち抜き穿孔により形成されるならば、これは、対応する形状の打ち抜き穿孔工具によって、一工程で行うことができる。スエージ1035は、フランジ部1011の形状と類似する形状を有する。
【0104】
機能要素が取り付けられるとき、この取り付けは、図2に従うダイスを用いて行うことができ、形状が固定される接続が、機能要素1010の中空の頭部1015と複合構成要素1030の下層1039との間に形成される。中空の頭部1016は、その端面の領域においてリベットフランジ1037状に形成され、このリベットフランジ1037は、複合構成要素1030の下層1039の下に停止するので、さらに、この下層1039の上の中空の頭部1016の領域は、環状折り曲げ部1052状に形成されるので、この図19の接続は、図5の接続に形状が非常に類似する。環状折り曲げ部1052は、リベットフランジ1037とともにU字形の環状溝を形成し、この環状溝には、予め孔1031も形成されている下層1039の縁部領域が、受けられた。しかしながら、環状折り曲げ部1052は、図5の実施態様における環状折り曲げ部52と全く同じほどには強くないということも、理解でき、この領域に、この実施態様の外側プランジャの応力をかけることができないとして、理解できる。さらに、ここでは、複合構成要素1030が予めドリル穿孔されていたので、この実施態様にはパネル片がない。言い換えれば、図19における機能要素の下端は、自ら穿孔する方法で下層1039に突き通されない。ここでは、パネル片が形成されないので、図2の36に示されるのと同じほどには深くダイスに丸みのある環状凹部またはロール面を形成する必要がない。
【0105】
複合構成要素1030は、下からダイスに保持されるので、さらに、機能要素1010は、プランジャにより上から下向きに押圧されるので、回転に対する防止作用のために設けられる突出部および形状構成1013は、スエージ1035の領域において、複合構成要素1030の上層の上側に押圧される。機能要素を取り付けた後、フランジ部1011の上側1041は、概略、複合構成要素1030の上層1033の上側(図19)と同じ高さである。複合構成要素1030のコア材料は、環状折り曲げ部1052の延長部、環状折り曲げ部1052の領域の下層1039、U字形の環状溝1053に従って、変形される。
【0106】
フランジ部1011が形成されなければ、スエージ1035は、不必要であり、そこで、形成される構成要素1030は、円筒状の孔を有するだけであり、上層の円形の孔は、好ましくは、中空の頭部1016の外径と少なくとも実質的に同じ直径を有する。
【0107】
図20には、図19に比較して、わずかに変更された実施態様が示される。ここでは、構成要素1030も、円筒状の孔1031を形成することにより形成されるが、この孔1031は、複合材料1030の下層1039のすぐ上で止まる。ここでは、スエージ1035も、複合構成要素1030の上層1033に、形成されない。孔1031の直径は、図19に従う実施態様においてと同様に、機能要素1010の中空の頭部1016の外径と少なくとも実質的に一致し、ここでは、この機能要素1010は、図19の対応する機能要素1010と同一である。
【0108】
この実施態様において、機能要素1010の下端は、穿孔する形状構成を備えており、この穿孔する形状構成によって、対応するダイス(概略、図2のダイスに対応する)と協同してパネル片1050が打ち抜かれることになり、このパネル片は、ダイスの中央の柱がより高い位置に配置されている結果として、中空の頭部1016の横断壁1022の領域において、中空の頭部1016に圧入される。
【0109】
リベットフランジ1037の領域における形状が固定される接続は、次に、ここでは、環状折り曲げ部1052が、パネル片1050によって内側で付加的に保持されることを除いて、基本的に、図19に従う実施態様と同一に形成される。
【0110】
スエージ1035が、複合構成要素1030の上層1033に設けられていないので、機能要素のフランジ部1011の下側は、上層1033の上側に接触する。これは、必要とされる回転に対する防止作用をちょうど与えるために、とりわけ、回転に対する防止作用を与える突出部形状構成1013の領域において、わずかに圧入されるだけである。両方の例における複合構成要素1030は、フランジ部1011とリベットフランジ1037との間の特定の圧縮下にあり、これは、接続の品質と安定性にとって有利である。
【0111】
ここで説明される機能要素は、例えば、強度クラス5.6に到達する全ての材料から形成できる。そのような金属材料は、通常、0.15〜0.55%の炭素含有量を有する炭素鋼である。
【0112】
全ての実施態様において、全ての材料は、冷間成形の部品、例えば、DIN1654に従う35B2合金として、ISO規格のクラス8の強度値に到達する機能要素の材料のための例として示すこともできる。このようにして形成される固定要素は、とりわけ、引き抜き可能なシート状金属部品のための全ての工業用鋼材料ばかりでなく、アルミニウム、それらの合金にも適している。アルミニウム合金、特に、そのような高強度のもの、例えば、AlMg5は、機能要素にも使用できる。
【0113】
ここまで実施された試験から、材料35B2が使用されるとき、頭部の径方向の壁の厚みの頭部の外径に対する比は、0.15〜0.2の間の範囲であることが、示された。より高い値は、降伏力および引き抜き力を増加させるので、好ましいことである。しかしながら、有効な押圧が、許容できない変形を、確実に生じないようにする必要がある。8mmの直径ならば、径方向の厚みは、1.2mmが好ましいことが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ボルト要素の形状の機能要素の長手軸方向の一部切欠図。
【図2】 機能要素をシート状金属部品に挿入する最初の段階。
【図3】 機能要素をシート状金属部品に挿入する中間段階。
【図4】 使用されるプレスまたはキャリパを開く前の挿入方法の最後の段階。
【図5】 完成された構成要素アッセンブリ、すなわち、図4に従う方法の最後の段階後の結果、の一部切欠図。
【図6】 軸部の直径より大きな直径を有する頭部を備える機能要素の図。
【図7】 組み立てられた状態の図6の機能要素。
【図8】 図6と同様であるが、頭部が、軸部よりも小さな外径を有する図。
【図9】 組み立てられた状態の図8の機能要素。
【図10】 図1と同様であるが、より大きな縮尺で中空の要素の図。
【図11】 ナット要素の形状の本発明に従うさらなる機能要素の長手軸方向の一部切欠図。
【図12】 組み立てられた状態の図11のナット要素。
【図13】 ばねクリップを受けるためのピンとして形成された機能要素の長手軸方向の一部切欠図。
【図14】 図14B、図14C、図14Dにおいては、ねじ円筒を損傷するおそれの必要がないように図14Aに従う管状要素をシート状金属部品に挿入するために設計された変更された取り付け頭部を示し、図14Eは、完成された構成要素アッセンブリを示す。
【図15】 図1のものと同様の本発明に従う機能要素のさらなる実施態様を、同様に軸方向の一部切欠図で示しており、この機能要素は、図16〜図18に従って本発明に従う好ましいダイスと方法技術の以下の説明で使用される。
【図16A】 本発明に従うダイスを通る軸断面。
【図16B】 矢印Bの方向から見た図16Aのダイスの端面図。
【図17】 図17A〜図17Hが、本発明に従う機能要素を取り付け、かつ本発明に従う好ましいダイスを使用する、本発明に従う好ましい方法を示し、図17Iが、完成された構成要素アッセンブリを一部切欠形状で示す、一連の図面。
【図18A】 図17に従う方法において好ましく使用される、本発明に従うプランジャ装置の好ましい実施態様。
【図18B】 図17に従う方法において好ましく使用される、本発明に従うプランジャ装置の好ましい実施態様。
【図18C】 図17に従う方法において好ましく使用される、本発明に従うプランジャ装置の好ましい実施態様。
【図19】 本発明に従う機能要素をサンドイッチ状構成要素に取り付けるのを示す一部切欠図であり、機能要素と構成要素は、中心長手軸の左側に機能要素を取り付ける前と、中心長手軸の右側に機能要素を取り付けた後とで、示される。
【図20】 図19のものと同様であるが、変更された種類のシート状金属の製造の概略図。

Claims (24)

  1. パネル要素、特に、シート状金属部品(30,130,230,330,430,630,730)、へのリベット接続のために設計された頭部(16,116,216,316,416,516,616,716,816)と、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)と、から成り、特に、ボルト要素である、機能要素(10,110,210,310,510,610,710,810)であって、少なくとも頭部が、中空に形成され、軸部と少なくとも実質的に同じ外径を有し、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)から離れた頭部(16,116,216,316,416,516,616,716,816)の端面(20,120,220,320,420,520,620,720,820)が、穿孔およびリベット留め形状構成で知られた方法で形成され、中空の頭部(16,116,216,316,416,516,616,716,816)の長さが、シート状金属部品の厚みを加えた、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)から離れたシート状金属部品(30,130,230,430,630,730)の側に形成されるリベットフランジ(37,137,237,437,637,737)の長さと、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714)に隣接するシート状金属部品の側に形成される環状折り曲げ部(52,152,252,452,652,752)の半径の2倍の長さとに、少なくとも、達するような大きさに形成されることを特徴とする機能要素。
  2. 中空の頭部(16,116,216,316,416,516,616)の端面(20,120,220,320,420,520,620)が、円形の円筒状のジャケット面につながっている丸みのある打ち抜き形成縁部(28,628)、内側に円錐形の切削面(26,426,626)を有することを特徴とする請求項1記載の機能要素(10,110,210,310,410,510,610)。
  3. 中空の頭部(16,116,216,316,416,516,616,716,816)の内部空間(18,118,218,318,418,518,618,718,818)が、少なくとも実質的に円形の円筒状の形状であることを特徴とする請求項1または2記載の機能要素(10,110,210,310,410,510,610,710,810)。
  4. 軸部(314,414,514,614)も、中空に形成されることを特徴とする請求項1〜3の1つに記載の機能要素(310,410,510,610)。
  5. 軸部(14,114,214,314,614,714,814)が、外側ねじ(12,112,212,312,612,712,812)を備えることを特徴とする請求項1〜4の1つに記載の機能要素(10,110,210,310,610,710,810)。
  6. 中空の軸部(414)が、内側ねじ(412)を備えることを特徴とする請求項4記載の機能要素(410)。
  7. 冷間成形部品として形成されることを特徴とする請求項1〜6の1つに記載の機能要素(10,110,210,310,410,510,610,710,810)。
  8. 機能要素は、原料から形成され、軸部に存在するどのようなねじ(312)も、ねじ転造方法または圧縮成形方法によって製造されることを特徴とする請求項1〜7の1つに記載の機能要素(310,410,510,610)。
  9. 特に、ボルト要素である、機能要素(10,110,210,310,410,510,610,710,810)であって、頭部(16,116,216,316,416,516,616,716,816)が、フランジ部のない軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)につながっていることを特徴とする請求項1〜8の1つに記載の機能要素。
  10. パネル要素、特に、シート状金属部品(30,130,230,330,430,630,730)、へのリベット接続のために設計された頭部(16,116,216,316,416,516,616,716,816)と、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)と、から成る機能要素(1010)であって、少なくとも頭部が、中空に形成され、軸部と少なくとも実質的に同じ外径を有し、中空の頭部(16,116,216,316,416,516,616,716,816)の長さが、シート状金属部品の厚みを加えた、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)から離れたシート状金属部品(30,130,230,430,630,730)の側に形成されるリベットフランジ(37,137,237,437,637,737)の長さと、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714)に隣接するシート状金属部品の側に形成される環状折り曲げ部(52,152,252,452,652,752)の半径の2倍の長さとに、少なくとも、達するような大きさに形成され、フランジ部(1011)が、中空の頭部(1016)と軸部(1014)との間に存在し、フランジ部(1011)は、随意に、その頭部に面する側に、回転防止形状構成を備えることができ、フランジ部(1011)は、中空の頭部(1016)から隔たっていることを特徴とする機能要素。
  11. 請求項1〜10の1つによる機能要素(10,110,210,310,410,510,610,710,810)とシート状金属部品(30,130,230,430,630,730)との間の接続の製造方法であって、機能要素は、シート状金属部品(30,130,230,430,630,730)へのリベット接続のために設計された頭部(16,116,216,316,416,516,616,716,816)と、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)と、から成り、少なくとも頭部が、中空に形成され、軸部と少なくとも実質的に同じ外径を有し、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)から離れた頭部(16,116,216,316,416,516,616,716,816)の端面(20,120,220,320,420,520,620,720,820)が、穿孔およびリベット留め形状構成で知られた方法で形成され、シート状金属部品は、機能要素の端面(20,120,220,320,420,520,620,720,820)によって知られた方法で穿孔され、シート状金属部品(30,130,230,430,630,730)は、同時に、ダイス(32)に保持され、孔の下向きに形成された縁部の周りにリベットフランジ(37,137,237,437,637,737)を形成するように形成され、機能要素(10,110,210,310,410,510,610,710,810)は、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)に隣接する中空の頭部(16,116,216,316,416,516,616,716,816)の領域を環状折り曲げ部(52,152,252,452,652,752)状に形成するように、リベットフランジ(37,137,237,437,637,737)の完成の後または直前に、下向きに押圧され、この環状折り曲げ部は、リベットフランジ(37,137,237,437,637,737)から離れて軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)に隣接するシート状金属部品(30,130,230,430,630,730)の側に接触することを特徴とする製造方法。
  12. リベットフランジ(37,137,237,437,637)が、少なくとも部分的に完成した後、シート状金属部品(30,130,230,430,630)は、形成される環状折り曲げ部(52,152,252,452,652)によってダイス(32)の環状凹部(40)に圧入され、ダイスの端面における環状凹部(40)の直径が、完成される環状折り曲げ部(52,152,252,452,652)の直径より大きく、それによって、少なくとも実質的に、環状折り曲げ部(52,152,252,452,652)の軸方向の高さに、すなわち、中空の頭部の壁の厚みの少なくとも実質的に2倍の高さに、一致する深さで、少なくとも実質的に、シート状金属の厚みの2倍を加えた環状折り曲げ部(52,152,252,452,652)の外径に一致する直径で、環状凹部をシート状金属部品に形成することを特徴とする請求項11記載の製造方法。
  13. シート状金属部品(30,130,230,430,630,730)が、環状凹部(40)の外側のダイス(32)の縁部において保持されながら、シート状金属部品(30,130,230,430,630,730)を穿孔するように、プランジャ(48)によって、頭部から離れた軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)の端面(29,129,229,329,429,529,629,729,829)に圧力が加えられ、それによって、シート状金属部品の穿孔は、シート状金属部品へのらっぱ状の凹部の形成を伴い、さらに、環状リベットフランジ(37,137,237,437,637,737)が形成された後、プランジャ(48)は、付加的な力を、機能要素の長手軸方向に、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)に加え、それによって、シート状金属部品の上に配置される中空の頭部(16,116,216,316,416,516,616,716,816)の領域が、環状折り曲げ部(52,152,252,452,652,752)状に形成され、さらに、前記プランジャと同心に配置されるプランジャ(42)は、下向きに押圧され、それによって、環状折り曲げ部(52,152,252,452,652,752)が圧縮され、環状面(57,157,257,457,657,757)が形成されることを特徴とする請求項11または12記載の製造方法。
  14. このように形成される環状面(57,157,257,457,657,757)は、部材(10,110,210,310,410,510,610,710,810)の長手軸(24,124,224,324,424,524,624,724)に垂直であり、続の領域においてシート状金属部品の平面とじ高さあることを特徴とする請求項13記載の製造方法。
  15. リベット接続の強度をさらに向上させるように、頭部の穿孔部分によって形成されるパネル片(50,150,250,450,650,750)が、ダイス(32)のプランジャ凸部(34)によって、リベットフランジ(37,137,237,437,637,737)の内側に押し込まれることを特徴とする請求項11〜14の1つに記載の製造方法。
  16. リベットフランジ(37,137,237,437,637,737)が、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)から離れたシート状金属部品の側に位置し、環状折り曲げ部(52,152,252,452,652,752)が、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)に隣接するシート状金属部品(30,130,230,430,630,730)の側に位置し、シート状金属部品(30,130,230,430,630,730)は、機能要素(10,110,210,310,410,510,610,710,810)への接続の領域において、環状折り曲げ部(52,152,252,452,652,752)とリベットフランジ(37,137,237,437,637,737)との間に締め付けられることを特徴とする、請求項1〜10の1つによる機能要素(10,110,210,310,410,510,610,710,810)とシート状金属部品(30,130,230,430,630,730)とから構成され、請求項11〜15の方法の1つによって製造される構成要素アッセンブリであって、環状折り曲げ部(52,152,252,452,652,752)は、シート状金属部品の環状凹部に配置され、軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)に面する環状折り曲げ部(52,152,252,452,652,752)の環状面(57,157,257,457,657,757)が、リベット接続の領域において軸部(14,114,214,314,414,514,614,714,814)に面するシート状金属部品の側のわずか下またはわずか上に配置されるか、または、シート状金属部品(30,130,230,430,630,730)の側と同じ高さであることを特徴とする構成要素アッセンブリ。
  17. パネル片(50,150,250,450,650,750)が、環状リベットフランジ(37,137,237,437,637,737)の内側に位置し、れを押圧することを特徴とする請求項16記載の構成要素アッセンブリ。
  18. シート状金属部品は、複合構成要素(1030)であることを特徴とする請求項16または17記載の構成要素アッセンブリ。
  19. 1つの端面(733)上に形成されるとともに、中心に配置されるプランジャ凸部(734)の周りに配置される、環状凹部(740)を備え、プランジャ凸部は、シート状金属部品(730)からパネル片(750)を除去するために、機能要素(710)の管状頭部(716)と協同するように設計され、環状凹部(740)は、パネル片が除去された後に形成され環状凹部に圧入されるシート状金属部品の縁部領域(778)の周りに、管状頭部(716)の端部領域を、移動させるとともに、それを、そこで、リベットフランジ(737)状に形成させるように、設計される、ダイス(732)であって、プランジャ凸部(734)は、環状凹部の外側に位置するダイス(732)の端面(733)を越えて突出する、ダイスを使用することを特徴とする請求項11〜15の1つに記載の製造方法。
  20. 1つの端面(733)上に形成されるとともに、中心に配置されるプランジャ凸部(734)の周りに配置される、環状凹部(740)を備え、プランジャ凸部は、シート状金属部品(730)からパネル片(750)を除去するために、機能要素(710)の管状頭部(716)と協同するように設計され、環状凹部(740)は、パネル片が除去された後に形成され環状凹部に圧入されるシート状金属部品の縁部領域(778)の周りに、管状頭部(716)の端部領域を、移動させるとともに、それを、そこで、リベットフランジ(737)状に形成させるように、設計される、ダイス(732)であって、溝(739)が、凹部(740)の周りのダイス(732)の端面(733)に、角度間隔で成され、方向に配置されるとともにダイスの長手軸(724)に対して傾斜しており、それによって、回転防止形状構成が、シート状金属部品においておよび頭部の隣接する材料において、形成される、ダイスを使用することを特徴とする請求項11〜15の1つに記載の製造方法。
  21. 形状構成を有する軸部(814)と頭部(816)とを備える機能要素(810)、特に請求項1〜10の1つによる機能要素、とともに使用するための、請求項11〜15の1つに記載の製造方法であって、プランジャ装置が使用され、このプランジャ装置は、
    外側プランジャ(842)と、
    内側プランジャ(848)と、
    外側プランジャによって保持される少なくとも2つのセグメント(904)と、
    を有し、内側プランジャは、外側プランジャ(842)のプランジャ通路(886)内において外側プランジャ(842)に関して、機能要素(810)を受ける位置と、機能要素(810)を挿入する位置との間で、移動可能に配置され、機能要素は、受ける位置にあるとき、ランジャ通路(886)に挿入することができ、機能要素の頭部(816)は、挿入する位置にあるとき、プランジャ装置(843)から突出し、少なくとも2つのセグメント(904)は、能要素の軸部(814)から離れた開いた位置(図18B)と、軸部(814)の形状構成と係合する閉じた位置(図18C)との間で移動可能であることを特徴とする製造方法。
  22. 外側プランジャは、上側の部品(894)と、この上側の部品に固定される下側の部品(892)とを有し、ダイスの長手軸(824’)と同心に配置される円錐形の凹部(898)が、下側の部品(892)に設けられ、セグメント(904)は、対応する円錐形の表面(920)を有し、セグメントは、ね付勢タペット(928)によって、それぞれの場合、上側の部品(894)の方向に上向きに上側の部品(894)に付勢され、これらセグメントの形状構成は、この位置において、内側プランジャ(848)の圧力により前方に押される機能要素(810)の形状構成(812)と係合することができ、タペット(928)は、機能要素に加えられ機能要素をプランジャ通路とセグメントから引き抜く引き抜き力によって、後方に押しやられ、下側の部品の円錐形の凹部(898)に対して移動でき、それによって、機能要素を解放するように開いた位置に移動できることを特徴とする請求項21記載の製造方法。
  23. セグメント(904)を心出しするように、外側プランジャ(842)の上側の部品(894)は、同様にダイスの長手軸(824’)と同心に配置される円錐形の凹部(900)を有し、セグメント(904)は、さらに、閉じた位置において、円錐形の凹部(900)に係合する円錐形の表面(914)を有することを特徴とする請求項21記載の製造方法。
  24. 少なくとも2つのセグメント(904)は、1つの内側(908)に、機能要素の軸部(814)の形状構成と係合することができる形状構成を有することを特徴とする請求項21記載の製造方法。
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