专利名称：自冲孔帽元件以及由其和金属片材构成的组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种自冲孔帽元件，该自冲孔帽元件被设计为压入金属片材，其中该帽元件具有以下特征形成凸缘的头部；在头部中的中心孔，该中心孔被设计成容纳栓元件且具有中心纵轴线；形成在凸缘处的位于至少大致垂直于该中心纵轴线的平面中的金属片材接触表面；以及在金属片材接触表面的一侧在纵轴线方向上离开头部延伸的冲孔部。 此外，本发明涉及包括附接至金属片材的这样的帽元件的组件。
背景技术：
在紧固件领域，紧固件在金属片材制造期间通过机器附接至这些金属片材，在压合元件和铆接元件之间存在区别。压合元件的特征在于，压合元件在附接至金属片材时至少不会有意地发生变形，而是金属片材自身发生变形且与压合元件的形状的特征接合，由此压合元件被以固定不可旋转且不会压出的方式紧固至金属片材。对于铆接元件，该元件的铆接部分在附接至金属片材期间有意地发生变形，通常形成铆接边，由此金属片材被捕获在铆接边与凸缘部分之间，以实现不可旋转地固定且压紧的连接。此外，压合元件和铆接元件都已知作为自冲孔元件。术语自冲孔应理解成，相应的元件在金属片材中冲出其自身的孔，当然仅当足够的力施加在自冲孔元件上时才是如此， 例如通过压力机或者机器人或者力驱动的成对钳将自冲孔元件压靠在金属片材上，且在远离该元件的一侧将金属片材支撑在相应的冲模母模上。在车辆结构中，之前通常将惯自冲孔元件与强度小于大约300MPa的金属片材一起使用。那么使用的自冲孔元件通常具有的强度在700MPa至900MPa的范围内，且在特殊的情况下达到大约1250MPa，该强度完全足以在将紧固件附接至金属片材时在金属片中冲孔，特别是当金属片材的厚度小于大约3mm时。高达大约850MPa的元件强度例如用于8级的元件，而更高的强度用于10级和12级的元件，这通常需要相应元件的热处理和/或特定的材料选择。关于所使用的紧固件，紧固件的材料在未处理状态下通常具有大约380MPa的强度。然而，仅通过冷变形，该强度增大到700MPa至900MPa范围内，冷变形被用以从棒材开始通过冷镦形成紧固件。针对一些目的，要求具有高于900MPa的强度的紧固件。由能够通过热处理而硬化的材料制造这样的紧固件，由此实现更高的强度。然而，这样的热处理在一些情况下是不被期望的。与用冷镦制造紧固件相比，热处理具有不同的工艺，且通常在制造紧固件的同一工厂中甚至都不能被执行，由此生产更高强度的热处理的元件需要耗费相当多的时间和金钱。另一方面，更高强度的金属片材越来越多地用在车辆结构中，用于紧固件的、强度通常在700MPa至900MPa的范围以上的热处理的金属片材也被部分地、越来越多地用在车辆结构中。这样的更高强度的金属片材一方面使得能够以更薄的金属片协同配合，由此能够节省重量，然而另一方面却使得非常难以与自冲孔元件协同配合。CN 102345664 A本发明的目的在于提供一种自冲孔帽元件，强度在700MPa至900MPa的范围内，该自冲孔帽元件能够以自冲孔的方式被引入金属片材(具有低于300MPa的更低强度的金属片材以及具有高于300MI^甚至高于1600MPa的更高强度的金属片材)中。根据本发明的这样的帽元件主要是压入元件。此外，本发明的帽元件或者本发明的组件应当能够以相对低的成本制造。为实现该目的，提供在本文开头部分所述类型的帽元件，其中帽元件设计用于自冲孔附接进入更高强度的金属片材，使得冲孔部直接并入金属片材接触表面，并且冲孔部在其自由端面处具有冲孔边，冲孔边通过外周表面与金属片材接触表面间隔开，该外周表面的轴向高度与金属片厚度的至少30%、优选至少50%相当，其中所述冲孔部的、在所述冲孔部的自由端面处的、从所述冲孔部的外侧至螺纹的标称直径的区域中的径向壁厚度 (对于非方形或圆形冲孔部为最小壁厚)与所预期的金属片材的厚度的1. 2倍至1. 8倍、优选1.5倍相当。具有自冲孔帽元件和金属片材的相应的组件的特征在于金属片材具有被冲出的孔，该孔的形状与冲孔部的形状相当，其中，在金属片材的远离金属片材接触表面的一侧处的金属片材的材料具有邻近冲孔部且环绕冲孔部的凹部，并且孔缘的材料被延伸进入帽元件的径向形成在冲孔部中的收缩部和/或沟槽中。换句话说，根据本发明令人意外地发现，通过冲孔部的合适的设计，在冲孔部具有至少大致为圆柱的部分，且该圆柱的部分的轴向高度与金属片厚度的至少50%且优选更大比例相当的情况下，则当金属片具有在大于900ΜΙ^直至1600MPa以上的范围内的且优选为 1500MPa的更高的强度时，也能够在金属片材中冲孔。然而，本发明不仅限于冲压出相应的冲孔，而是包括在制造出冲孔之后，金属片材必须被固定至帽元件，使得帽元件以不可旋转的固定和压紧的方式接触金属片材。特别令人惊讶的是，所提供的帽元件在装配到金属片材之前不具有任何例如底切部这样的特征， 这种特征能够确保压紧的方式固定，或者说确保具有抵抗被压出的阻力。尽管如此，实现了高级别的防止压出即压紧的固定，这实际上是因为在切出板块期间和/或连接到通常与帽元件相比具有两倍的强度的金属片材期间，金属片材使得更软的帽元件变形，并且延伸进入帽元件的主体内，并且位于环形沟槽中，其中该环形构造径向延伸进入冲孔部并且在金属片材的压力下在那儿形成，该压力通过冲模母模产生。这样，通过在金属片材通过帽元件冲孔期间占据主导地位的力并在冲模母模的辅助下，出现沟槽或者冲孔部的相应收缩部， 和/或在金属片材的远离金属片材的一侧的环形凹槽形成期间通过冲模母模，产生沟槽或者冲孔部的相应收缩部。特别令人惊讶的是，帽元件的这种变形，即径向延伸进入冲孔部的的沟槽的形成，也可以在金属片材具有低于帽元件的强度的情况下实现。已经发现即使对于更高强度或者更厚的金属片材(以及那些强度小于帽元件自身的金属片材)，也完全可能借助于具有环状鼻状物的冲模母模在孔缘的区域中使金属片材料变形，使得凹部出现在冲孔部附近。此外，由于金属片材的移位，以及在金属片材的冲孔的压缩下出现的同时企图径向扩张的冲孔部，在孔的表面出现相当大的压力，其提供了不可旋转的固定。
若期望提供不可旋转的固定的更高的可靠性，则这可以通过不同的方式实现。一种方式包括提供具有粘合剂层的金属片材和/或功能元件，该粘合剂层例如是在高压下固化的粘合剂层。在将紧固件元件附接至金属片材期间，相应地出现高压，由此能够实现或者促成不可旋转的固定。另一方式包括使得冲孔部在平面图中是多边形的，在从多边形的一个边至下一个边的过渡处具有圆角。通过冲孔部的多边形形状确保了高度可靠的不可旋转性。头部也可具有与冲孔部的多边形形状相当的多边形形状，同样具有圆角。圆角是重要的，因为特别地，在从多边形的一边至下一边的过渡处出现的更高强度的金属片材的锐边可能导致不应被低估的在金属片材中形成疲劳裂纹和针对在操作中失败的帽元件的连接的相当大的危险。而且，通过头部的圆角确保了在金属片材接触表面的径向外侧处不会发生金属片材的应力增加的变形，而该变形会降低工作寿命。为合理地利用冲孔部或者头部的多边形形状，多边形形状应选自方形、矩形、五边形或者六边形。在其中冲孔部具有多边形形状的实施方式中，仍然可设计在平面图中为圆形的头部，使得能够确保头部关于元件的纵轴线对齐，因为通过冲孔部的多边形形状，冲孔模必须具有对应的形状或者对应的冲孔开口且元件必须与冲模母模沿角方向对齐。元件的这样的对齐例如能够通过头部的远离金属片材的端面中的两个圆锥形凹陷实现，相应的圆锥形凸起在坐放头的柱塞处接合进入这两个圆锥形凹陷，且能够提供元件的相应定位。也可考虑将头部的外周处的一个或者两个沟槽或者肋作为对齐辅助物。然而，可将整个帽元件设计成，使得冲孔部或者槽和头部在平面图中至少是大致圆形的。然后必须采取不同的措施，以确保不可旋转的固定。例如可以采取设置提供不可选择的固定的鼻状物，该鼻状物可具有在冲孔部处在轴向方向上从其延伸的肋的形状。在这点上应当注意，通过本发明，提供了新级别的压合元件，其中该元件和金属片材在帽附接到金属片材期间变形，并且实际上不是该元件的环形轴颈剥离形成的意义上的变形，例如US3213914中描述的，而是该元件的冲孔部的收缩部形成的意义上的变形，或者在金属片材冲孔期间在加压该元件时和/或由于金属片材的束缚(即由于金属片材中的夹紧环向应力)产生的位于冲孔部周围的沟槽的形成意义上的变形。
可以从从属权利要求以及从下面参考附图的示例的描述中了解本发明的帽元件和组件的优选实施方式，在附图(每个图均按比例绘制)中图IA至图IC分别以立体图(图1A)的形式、以元件的左侧轴向图(图1B)的形式以及以根据本发明的元件的轴向半部剖视的侧视图(图1C)的形式示出根据本发明的帽元件的第一实施方式；图2A为用于将根据图IA所示的本发明的帽元件附接至金属片材的工具；图2B为与图IC对应的视图，但是图2B所示的帽元件被紧固至金属片材；图2C为图2B所示的在本发明的帽元件与金属片材之间的形状配合连接的放大图；图3A、图;3B示出了根据图1A-1C所示的帽元件在金属片材中的凸边中或者凸边处的布置。
具体实施例方式首先，图IA至图IC示出了根据本发明的自冲孔帽元件10的第一实施方式，自冲孔帽元件10具有的强度在700MPa至900MPa的范围内，在特殊的情况下达到1250MPa，自冲孔帽元件10可被压入配合到更高强度的金属片材中，该金属片材的强度可高达1500MPa， 甚至可高于1600MPa，但也可以与更低强度的金属片材压入配合，也可与低于300ΜΙ^强度的金属片材压入配合，其中，该帽元件具有以下特征该帽元件包括形成凸缘12的头部14 ；头部14中的中心孔16，该中心孔16设计用于容纳栓元件(未示出)且具有中心纵轴线18 ；形成在凸缘12处的位于至少大致垂直于中心纵轴线18的平面内的金属片材接触表面20 ；以及在金属片材接触表面的一侧在纵向轴线的方向上离开头部延伸的冲孔部22。栓元件例如可以是螺栓，由此，帽元件10在此具有螺纹柱面对，即孔16为螺纹孔。然而，栓元件也可以是轴承销形式的栓。在这种情况下，用光滑的孔取代螺纹柱面。然而，可以初始时将孔制成光滑的孔，且尺寸被确定为能够使用螺纹形成栓或者螺纹切割栓。为了将帽元件10自冲孔附接进入金属片材，特别是但不限于更高强度的金属片材，帽元件被设计成使得冲孔部22直接并入金属片材接触表面，并且使得其在帽元件的自由端面30处还具有冲孔边观，其中冲孔边观通过具有与金属片的厚度的至少50%相当的轴向高度h的外周表面34与金属片材接触表面间隔开。图IA至图IC所示的自冲孔帽元件以及本文中所公开的与本申请的教导相对应的所有其它的帽元件特别地用于但不限于用于与强度在大于900MPa至1600MPa以上的范围中的、优选为大约1500MI^的金属片材一起使用。重要的是，在冲孔边的后面即在冲孔边观的头部侧处在所述外周表面34的区域中有足够的材料，使得冲孔部可进行所需的冲孔操作。冲孔部22的一定程度的变形是可能的，甚至是需要的，使得更高强度的金属片材可以压入到冲孔部中，以形成环形收缩部和/或环形沟槽沈(图2C)。但是，总的来说，冲孔部应该被设计成使得对于径向厚度和轴向高度h，在冲压力作用下没有不希望的变形(除了沟槽或者收缩部26)发生。实际上，这意味着冲孔部的轴向高度h和径向厚度r应当具有如下所述的尺寸若元件在凸边内附接至金属片材，所述外周表面的轴向高度应与金属片厚度的至少30%、且优选至少50%相当，外周表面的轴向高度达到金属片厚度的100%甚至超过金属片厚度都是可行的。通常重要的是，自由端面不凸出超过金属片材的远离头部的一侧，自由端面通常应相对于金属片材的所述一侧缩进大约0. 02mm。通过该方式，另一部件可被直接拧至金属片材上，且实现该部件与金属片材的所期望的直接夹紧。然而，这意味着，冲孔部(即外周表面)的轴向高度不可以大于金属片材厚度的100%，除非帽元件在凸边内被附接至金属片材。在该情况下，凸边的轴向深度的选择总能够实现如下布置在该布置中帽元件的冲孔部的自由端面总是从金属片材的远离凸边之外的帽元件的头部的一侧的平面处缩进，且实际上独立于相应的金属片材的厚度。在冲孔部的自由端面的区域中，冲孔部从外侧直到螺纹的标称直径(例如具有 8mm直径和4mm半径的M8螺纹)的径向壁厚度r在所预期的金属片材厚度的1. 2倍至1. 8倍的范围内，优选在1.3倍至1.7倍的范围内，特别是大约1.5倍。若选择的径向壁厚度r太小，则存在冲孔部的不期望的变形的危险，特别是由误差导致的不利情况。相反地，若选择的径向壁厚度r太大，则帽元件不必要地变重。金属片材厚度的1. 5倍的值被证明是有利的。对于非方形或者圆形的冲孔部，尺寸r应被理解为最小的径向壁厚度，如在图中所示的那样，能够将尺寸r选择成在一定程度上小于金属片材厚度的1. 5倍，例如为金属片材厚度的1.2倍。图2A示意性地示出了用于将根据图IA至图IC所示的帽元件或者相类似的元件冲入金属片材40的工具。该工具包括坐放头42，该坐放头具有适于帽元件10的头部的形状的接收部44，使得冲孔部22从坐放头42的下端面46的前面凸出。帽元件10的金属片材接触表面20与坐放头42的端面46相同的平面中。该类坐放头是众所周知的，且通常被设计用于将帽元件从供应源自动进给到接收部44中。这样的坐放头的示例尤其包含在本申请人的欧洲专利EP755749B2中。此外，可使用例如在GB-A-934101中所描述的坐放头。具有中心开口 52的冲模母模50位于金属片材40的下方，该冲模母模50的横截面形状与冲孔部22的形状对应，其中冲模母模的开口 52被制造成略微大于冲孔部22，使得冲孔部22能够以具有小的间隙的方式适配在开口 52中。例如，开口 52的横向的直径可大致比冲孔部22大0. 01mm。开口 52具有与帽元件10的中心纵轴线18对齐的中心纵轴线 54。因为冲模母模的开口 52用于至少在其端面的区域中容纳冲孔部22，冲模母模必须根据帽10在坐放头中的对齐而在压力机的相应工具中被对齐。此外，应注意，开口 52下方的通道56远离开口 52发散，使得当帽元件10被作用在箭头F方向上的力压靠在金属片材以及压靠在冲模母模上时，产生冲孔块，由此冲孔块借助于冲孔部22与冲模母模50之间的合作从金属片材处被切掉且最终通过发散通道56 被处理掉。在该图中，所谓的保持部件(未示出)可被集成在坐放头42中。该保持部件具有在冲压金属片材40之前将金属片材40稳固压靠在冲模母模的端面58上或者压靠在容纳冲模母模50的工具上的任务。通常，冲模母模50被容纳在压力机的下部工具中，且实际上使得图2A所示的上部端面与该下部工具的表面齐平。坐放头42被安装在压力机的中间板上或者压力机的上部工具上。同样能够将冲模母模50容纳在压力机的中间板中，然后能够将坐放头42布置在压力机的上部工具中。此外，相反的布置也是可行的，其中冲模母模50被布置在坐放头42 上方，例如使得坐放头被布置在压力机的下部工具中或者压力机的中间板中朝向上方，然后相应地冲模母模被布置在相对于图2A所示的相反的位置上，在压力机的中间板中或者压力机的上部工具中。 最后，不是必须使用压力机以冲压或者压印帽元件10，而该功能可由装备有相应的工具的机器人或者通过力驱动钳承担。冲模母模开口 52周围有鼻状物60，该鼻状物在平面图中具有带圆角的方形形状， 与冲孔部分22的外轮廓形状相对应。鼻状物60具有围绕开口 52的垂直侧面61，并具有倾斜侧面63。
在压力机或者根据图2A所示的工具闭合时，冲孔部22从金属片材40冲压出冲孔块，该冲孔块然后通过冲模母模的通道56落下，且能够被从压力机中移除。由于冲孔部22 的冲孔边28与冲模母模的上部侧处的开口 52的边界之间产生的剪切力，使得产生穿过金属片材的冲压。由于冲孔时存在的巨大的力，在冲穿金属片材时不仅金属片材变形，冲孔部22也变形。由此冲孔边28被向上压，冲孔部22被向外压。因此，在该变形之外，出现了沟槽26 形式的底切部。
在金属片材冲压期间，环形鼻状物60也直接朝着金属片材的下侧挤压，因此形成凹部62，凹部62围绕冲孔部22在其端部边缘的区域中延伸。由于在压力机内的相当大的压缩力，在形成凹部62期间位移的材料被迫流入冲孔部22处的沟槽26中，由此金属片材 40以形状配合的方式连接至帽元件10。而且，鼻状物60确保了冲压块干净利索地与金属片材的其余部分分离，冲压部22不必凸伸超出金属片材的较低平面，而是保持在该平面之后大约0. 2mmο帽元件10被以不可绕着金属片材的轴线18旋转的方式固定，因为在此被布置在匹配形状的金属片材40中的冲出开口中的冲孔部22的方形形状防止金属片材和帽元件的相互旋转。通过位于沟槽26中的材料，不仅在金属片材与帽元件之间在孔侧产生对不可旋转地固定起作用的高的孔摩擦力，而且也产生形状配合的连接，使得在压出方向66上分离金属片材40和帽元件是不可能的或者仅在施加相当大的破坏力的情况下是可能的。不存在帽元件10被向下压入相反的方向(与箭头方向66相反)的危险，因为金属片材接触表面20在其整个面积上安座于金属片材40的表面上，从而防止所述危险。图2C以放大的比例示出在冲孔部的沟槽26的区域中的重叠部。操作中，另一部件被附接至图2A所示的金属片材40的下侧68，且实际上借助于螺栓，螺栓的螺纹从图2B 中的底部旋拧入螺纹24。从图2B和图2C中可以看出，冲孔部22的下端面30相对于金属片材的下侧68被略微缩进。这意味着，在装配螺栓的情况下，即当另一部件借助于上述螺栓被固定至金属片材40时，帽元件的端面30被定位成使得金属片材40和该另一部件至少在帽元件10的区域中相互紧靠，且在高级别的螺栓连接的意义上相互张紧。根据本发明教导的自冲孔帽元件优选地被设计成，使得冲孔部在平面图中为多边形，在从多边形的一侧至下一侧的过渡处具有倒圆角37和37’。这也适用于在图IA至图 IC所示的实施例中的头部14的形状，即，其在从多边形的一侧至下一侧的过渡处也设有倒圆角36和36’。在图IA至图IC的示例中，冲孔部22和头部14的多边形是正方形。图3A和3B示出了帽元件在金属片材的凸边70的区域中的布置的实施方式。这里帽元件10的金属片材接触表面20位于图3A所示的金属片材40的凸边70的基面的上侧72上。从图3B可以看出，该图示出了根据图3A的金属片材的下侧，其中帽元件10的端面30没有突出超过金属片材的图3B所示的金属片材上侧68。从图3A和3B可以看出，冲孔部的长度可超过金属片材的厚度，冲孔部22的自由端面30不突出超过凸边70外部的金属片材下侧68。从这些图中还可以整体看出，帽元件的头部14设有倒圆的边界面，例如倒圆部36 和36’，以及倒圆部38和38’，它们可通过在制造期间冷挤压方法形成，其确保了没有尖锐边缘来导致该部件和/或金属片材40中的相邻区域产生疲劳裂纹。
金属片材的材料以形状配合的方式容纳在一些实施方式中形成的沟槽26中。以如前述的相同的方式理解所使用的标号，即先前的描述以完全相同的方式用于以相同的标号表示的形状的特征。 当帽元件具有提供不可旋转的固定的鼻状物时，所述鼻状物具有在冲孔部轴向延伸的、布置在周面的肋的形状，与该提供不可旋转的固定的鼻状物的形状对应的提供不可旋转的固定的凹部设置在完成的组件的金属片材的孔缘中。根据本发明教导的帽元件10的附接的结果是形成由自冲孔帽元件10和金属片材40构成的组件，该组件的特征在于，金属片材40具有冲孔，冲孔的形状与冲孔部22的形状对应，金属片材40的材料在金属片材的远离金属接触表面20且邻近冲孔部的一侧处具有凹部62，凹部62环绕冲孔部，以及由于所述凹部62的形成，孔缘的材料延伸进入帽元件 10中，并且位于沟槽26中，该材料径向延伸到冲孔部22中，并且也可能轴向延伸到头部14 中的从外周面34到金属片材接触表面20的过渡区域中。特别有利的是，金属片材40位于帽元件的附接区域中的一个平面中且还径向地位于该区域外，并且冲孔部22的自由端面30从远离金属片材接触表面的一侧缩进。此时进行一些说明是合适的。冲孔部22或者槽26可在平面图中具有选自方形、矩形、五边形或者六边形的形状。此外，根据冲孔部22的另一种实施方式，其(以及头部14) 可具有圆形截面。在任何所期望的包括纵轴线18的径向平面中，外周表面34可相对于纵轴线轴向平行延伸或者具有0°至5°的角。冲孔部22直接并入金属片材接触表面，并不排除在此处出现半径或者倒角，而是意味着在帽元件附接到金属片材之前在帽元件中没有沟槽26。 但是，冲孔部可以设计成使得其以相对于中心轴线180°至5°的角从头部14到自由端面 30发散。在所有实施方式中，所有材料可被看作用于紧固件的材料的示例，这些材料实现根据ISO标准的8级冷变形框架内的或更高的强度值，这些材料例如是根据DIN 1654的 35B2 ^gfc^^ ο
权利要求
1.一种自冲孔帽元件(10)，该自冲孔帽部件(10)被设计用于压入配合到金属片材 (40)中，所述帽元件包括形成凸缘(12)的头部(14)；位于所述头部中的中心孔(16)，该中心孔(16)被设计用于容纳栓元件且具有中心纵轴线(18)；在所述凸缘(12)处形成的位于至少大致垂直于所述中心纵轴线的平面中的金属片材接触表面00)；以及在所述金属片材接触表面的一侧处在所述纵轴线的方向上远离所述头部延伸的冲孔部02)，所述帽元件的特征在于，所述帽元件被设计用于自冲孔地附接进入更高强度的金属片材(40)，使得所述冲孔部0 直接并入所述金属片材接触表面(20)，并且使得所述冲孔部 (22)在所述冲孔部的自由端面处具有冲孔边( )，该冲孔边08)通过外周表面(34)与所述金属片材接触表面OO)间隔开，所述外周表面(34)的轴向高度与所述金属片材的厚度的至少30%、优选50%相当，其中，所述冲孔部的、在所述冲孔部的自由端面处的、从所述冲孔部的外侧至螺纹的标称直径的区域中的径向壁厚与所预期的金属片材的厚度的1. 2 倍至1.8倍、优选1.5倍相当。
2.根据权利要求1所述的自冲孔帽元件，其特征在于，所述冲孔部0 在平面图中是多边形，从所述多边形的一个边至下一个边的过渡处具有圆角(36、36’)。
3.根据权利要求2所述的自冲孔帽元件，其特征在于，所述头部(14)在平面图中具有与所述冲孔部0 的多边形形状对应的多边形形状，该头部(14)的多边形形状同样具有圆角(36”)。
4.根据权利要求2所述的自冲孔帽元件，其特征在于，所述头部(14)在平面图中是圆形。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的自冲孔帽元件，其特征在于，所述冲孔部02) 在平面图中具有选自正方形、矩形、五边形和六边形的形状。
6.根据权利要求1或2所述的自冲孔帽元件，其特征在于，所述冲孔部和所述头部各自在平面图中至少大致是圆形的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的自冲孔帽元件，其特征在于，所述外周表面(34) 在任何所期望的包含所述纵轴线(18)的径向面中与所述纵轴线轴向平行延伸，或者相对于所述纵轴线具有0°至5°的角，此时所述外周表面(34)从所述金属片材接触表面OO) 至所述冲孔边08)发散。
8.根据前述权利要求中任一项所述的自冲孔帽部件，其特征在于，从所述外周表面 (34)至所述金属片材接触表面OO)的过渡部是倒圆的，或者具有倾斜表面的形状，该倾斜表面与所述金属片材接触表面OO)在轴向或者径向剖面中看形成85°至90°的范围内的夹角。
9.根据前述权利要求中任一项所述的自冲孔帽元件，其特征在于，在冲孔部设置提供不可旋转的固定的鼻状物(90、94)，所述鼻状物具有从其在轴向方向上延伸的肋(90)的形式。
10.一种包括前述权利要求中任一项所述的自冲孔帽元件(10)和金属片材GO)的组件，其特征在于，所述金属片材GO)具有冲孔，该冲孔的形状对应于所述冲孔部0 的形状，其中，在所述金属片材的远离所述金属片材接触表面OO)的一侧(68)处的所述金属片材GO)的材料具有环绕所述冲孔部0 且邻近所述冲孔部的凹部(6 ，由于形成所述凹部(62)，孔缘的材料延伸入所述帽元件(10)中，并且位于沟槽06)中，在此又径向延伸进入冲孔部0 中，并且还可在从外周面(34)到金属片材接触表面OO)的过渡区域中轴向延伸进入头部(14)。
11.根据权利要求10所述的组件，其特征在于，所述帽元件(10)的强度在700MI^至 900MPa的范围内，所述金属片材00)的强度在900MPa至高于1400MPa的范围内。
12.根据权利要求10或11所述的组件，其特征在于，所述金属片材00)在附接所述帽部件(10)的区域和在该区域径向外部的区域位于平面(E)中，其中所述冲孔部02)的自由端面(30)从所述远离金属片材接触表面OO)的一侧缩进。
13.根据权利要求10或11所述的组件，其特征在于，所述金属片材00)具有凸边 (70)，其中所述金属片材00)的远离金属片材接触表面OO)的直接位于所述凸边的外部的一侧(76)处于平面(E)中，所述冲孔部02)的所述自由端面(30)凸出在所述凸边(70) 内，位于所述金属片材GO)的远离金属片材接触表面OO)的一侧(76)的前面，但从所述平面(E)向后缩进。
14.根据前述权利要求10至13中任一项所述的组件，其特征在于，当所述帽元件(10) 具有提供不可旋转的固定的鼻状物(90)时，其中所述鼻状物具有在所述冲孔部0 处在轴向方向上延伸的、布置在所述外周表面(34)处的肋的形状，则在所述金属片材GO)的孔缘中形成与提供不可旋转的固定的所述肋的形状对应的、提供不可旋转的固定的凹部。
15.一种压入元件，特别是根据权利要求1-9中任一项所述的自冲孔帽元件形式的压入元件，其中，所述帽元件的冲孔部0 被设计成当在所述金属片材中形成冲孔、以及在所述金属片材的远离所述帽元件的金属片材接触表面一侧上形成围绕所述冲孔以及所述冲孔部0 的环形凹部(6 时由于金属片材材料的位移而变形，使得在所述冲孔部处形成能够接收片材金属材料的收缩部和/沟槽(26)，所述收缩部和/沟槽06)是在所述金属片材GO)冲孔期间通过对所述元件加压而形成的和/或通过所述金属片材的束勒即通过金属片材材料的夹紧环向应力形成的。
全文摘要
提供一种自冲孔帽元件以及由其和金属片材构成的组件。强度在700MPa至900MPa范围内的冲孔帽元件被设计成压入金属片材。该帽元件的特征在于，帽元件自冲孔附接进入更高强度的金属片材，使得所述冲孔部直接并入所述金属片材接触表面，并且使得所述冲孔部在所述冲孔部的自由端面处具有冲孔边，该冲孔边通过外周表面与所述金属片材接触表面间隔开，所述外周表面的轴向高度与所述金属片材的厚度的至少30％、优选50％相当，其中，所述冲孔部的、在所述冲孔部的自由端面处的、从所述冲孔部的外侧至螺纹的标称直径的区域中的径向壁厚与所预期的金属片材的厚度的1.2倍至1.8倍、优选1.5倍相当。
文档编号F16B37/04GK102345664SQ20111021732
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年7月30日
发明者克里斯蒂安·索娃, 杰瑞·巴贝吉, 理查德·汉弗伯特, 迈克尔·威尔斯 申请人:形状连接技术有限公司及两合公司