装配单元和用于制造装配单元的方法
【专利摘要】本发明涉及一种装配单元(1)，所述装配单元具有装配件(2)，所述装配件具有装配侧(3)和从该装配侧指离的外侧面(13)，所述装配件确定用于固定在由不能与装配件材料焊接的材料制成的基础结构(5)的配合面(4)上；所述装配单元还具有构造为套筒的焊接元件，其固定在装配件的贯通孔内，具有如下构造形式：套筒的设置在外侧面上的外端部带有径向伸出的、支撑在装配件的外侧面上的凸缘；套筒的从凸缘下侧凸出的柄部具有与贯通孔的横截面形状相应的轮廓形状和如下长度，该长度至少和装配件在贯通孔的孔边缘区域内的厚度(18)一样大；柄部以形锁合在指向装配侧的方向(R2)上保持在贯通孔内；柄部的设置在装配侧上的内端部具有端面。
【专利说明】装配单元和用于制造装配单元的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有装配件和焊接元件的装配单元以及一种用于制造装配单元的方法。
【背景技术】
[0002]装配件的固定、例如板状的车身件在机动车的基础结构上的固定经常通过点焊或者电阻焊进行。特别在汽车制造中例如出于节省重量的理由使用由轻材料如铝制成的装配件。当在此产生一种不能焊接的材料混合，也就是说当装配件的材料不能与基础结构的材料焊接时，给该装配件装备一个或者多个焊接元件，所述焊接元件由在焊接技术的观点上与基础结构的材料兼容的材料例如钢制成。焊接元件固定在装配件的贯通孔内，其中，装配件具有一个装配侧和一个与该装配侧指离的外侧面。当装配单元或者装配件在基础结构的以下被称为配合面的面上固定时，所述装配侧朝向该配合面。
[0003]在常规的、例如由W02012/041515 A1已知的所谈及类型的连接的情况下，设有盘片形的焊接元件，所述焊接元件形锁合地和/或力锁合地嵌入在装配件的贯通孔内。构造为基本上将贯通孔完全填充的盘片的焊接元件具有相对大的质量，这特别在厚的装配件的情况下对装配单元的总重量起不利作用。通过使用轻结构装配件实现的重量节省由此至少部分被抵消。此外，装配件的厚度必须按照不同的厚度的焊接元件或者焊接元件坯来使用。
【发明内容】
[0004]由此出发，本发明的任务在于，提出一种装配单元，其中，能够使用减小重量的焊接元件，而在此不负面影响在装配单元和焊接元件之间的连接的强度。另外，焊接元件应该能以其初始形式、亦即焊接元件坯无问题地制造并且能为装配件的大的厚度区域使用。
[0005]此外，本发明的任务在于，给出一种能简单地实施的用于制造装配单元的方法。
[0006]第一任务通过根据权利要求1的装配单元解决，而第二任务通过根据权利要求14的方法解决。
[0007]本发明的装配单元包括至少一个构造为套筒的焊接元件，其中，套筒的设置在装配件的外侧面上的外端部带有径向伸出的凸缘。该凸缘至少以其凸缘下侧的一部分支撑在装配件的外侧面上。通过该构造形式保证在焊接元件和装配件之间在朝向外侧面延伸的方向上的形锁合。
[0008]套筒的离开凸缘延伸的部分、亦即套筒从凸缘下侧凸出的柄部具有如下的长度，该长度至少和装配件在贯通孔的孔边缘区域内的厚度一样大。柄部的设置在装配侧上的内端部因此与装配件的装配侧齐平或者以一个额定超出量突出于该装配侧。存在于柄部的内端部上的端面用作与基础结构的配合面焊接的焊接面，因此所述焊接面为了建立焊接连接而可以与基础结构的配合面接触。
[0009]套筒的柄部具有按照贯通孔的横截面形状的轮廓形状，由此例如通过柄部的径向扩大部而便利于在贯通孔的壁和柄部的外壁之间的形锁合和/或摩擦锁合的建立。
[0010]柄部以另一种形锁合保持在贯通孔内，更确切说以一种在指向装配侧的方向上的形锁合。在此，焊接元件能够以为稍后在基础结构上固定装配单元所需要的强度固定在装配件的贯通孔内。因此装配单元能够无丢失焊接元件危险地运输。此外，稍后在基础结构上的装配就不必首先给装配单元装备焊接元件而言得以简化，这点与相应的物流和方法技术的耗费相联系。
[0011]通过焊接元件的套筒形的构造形式，其材料量并且相应地其重量相对于盘片形的、实际上将装配件的贯通孔完全填充的元件相比减小。但是在此，焊接连接的强度可以与利用中央的焊接区与基础结构连接的盘片形焊接元件相比拟或者甚至更高。一方面，以环形的端面能够提供足够大的焊接面。另一方面，相对于中央的点状的焊接面或者焊接区，在装配元件相对于焊接元件或者贯通孔的中心纵轴线的倾斜方面产生更高的抵抗能力。亦即，在所提出的连接的情况下，能够传递更大的拉拔力，因为焊接元件在用于装配件的连接位置处仅承受剪切负荷而不附加地还承受弯曲负荷。
[0012]在本发明的用于制造装配单元的方法中，提供套筒作为焊接元件坯，所述焊接元件坯在其一个端部上带有径向伸出的凸缘，其中，套筒的从凸缘下侧凸出的柄部具有与贯通孔的横截面形状相应的轮廓形状和如下长度，该长度至少和装配件在孔边缘区域内的厚度一样大。焊接元件坯如此插入到贯通孔内，使得凸缘贴靠在装配件的外侧面上并且柄部的装配侧的内端部与装配侧齐平或者以一个超出量从装配侧凸出。焊接元件的套筒形构造形式的另一个优点是，所述焊接元件能够借助一个从装配侧引入的冲具按照简单的方式形锁合地与装配件连接。为此目的，使套筒柄部的至少一个离开焊接面延伸的部分区域径向扩宽，并且在此在构成柄部和装配件之间的形锁合的情况下，使所述部分区域在离开装配侧并且朝向凸缘延伸的方向上塑性变形。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]现在参照附图更详细地阐述本发明及其它有利的实施方案。图(主要以横剖视图)中:
[0014]图1A示出装配单元的第一实施例，该装配单元包括由一个贯通孔穿过的装配件和一个套筒形的、嵌入到贯通孔内的焊接元件，
[0015]图1B示出沿图1A的箭头IB的方向的俯视图。
[0016]图2A-D从一个焊接元件坯和一个装配件出发示出图1A的装配单元的制造，
[0017]图3示出图1A的局部III，其示出焊接元件和装配单元之间的形锁合的第一变型方案，
[0018]图4示出一个相应于图3的视图，其示出在焊接元件和装配单元之间的备选的形锁合，
[0019]图5A、B示出两个具有不同厚度的装配件的装配单元的对比，
[0020]图6A-6D示出用于按照图1的装配单元的备选的制造方式，
[0021]图7示出图1的实施例的一种变型方案，
[0022]图8示出图1的实施例的另一种变型方案，
[0023]图9A示出图1的装配单元的一种实施变形方案，所述装配单元包括一个具有中心孔的焊接元件，
[0024]图9B示出用于图9A的装配单元的焊接元件坯，
[0025]图10A示出用于图1的装配元件的另一种实施变型方案的焊接元件坯和装配件，
[0026]图10B示出制成的装配单元，亦即图10A的部分处于装配状态下，
[0027]图11示出借助焊接电极来焊接装配单元与基础结构，
[0028]图12A-12D示出装配单元的第二实施例的制造，
[0029]图13示出按照图12D的装配单元，然而具有一个较大厚度的装配件，
[0030]图14示出按照图12D或者图13B的装配单元与基础结构的焊接，
[0031]图15示出一个与基础结构焊接的装配单元。
【具体实施方式】
[0032]在附图中示出的装配单元1包括一个装配件2，所述装配件例如是一个板状的成形件，所述成形件要固定到一个基础结构5(图15)、例如机动车的框架结构或者类似部件上。该装配件2具有一个装配侧3，该装配侧在最终装配状态下(亦即当装配单元2按照图15与基础结构5的配合面4焊接时)朝向该基础结构或者所述配合面。装配件2被至少一个贯通孔6贯穿。在贯通孔6内形锁合地固定一个以套筒7的形状构成的焊接元件S。套筒7在其离开装配侧3的外部端部8上具有一个径向伸出的凸缘9。该凸缘横向于贯通孔6或者焊接元件S的中心纵轴线26延伸，并且以其凸缘下侧10完全地(如这在图11的装配单元1的情况下如此)或者部分地贴靠在装配件2的外侧面13上。该外侧面13至少在贯通孔6的孔边缘区域内平行于装配侧3以及横向于上述中心纵轴线26延伸并且背离装配侧3。套筒7、其柄部14的离开凸缘下侧延伸的部分延伸到贯通孔6内并且具有与贯通孔6的横截面形状相应的轮廓形状。在图中示出的实施例的情况下，贯通孔6具有圆形的横截面形状。柄部14的外壁15大部分面状地贴靠在孔壁16上。
[0033]柄部14的长度至少和装配件2在贯通孔6的孔边缘区域内的厚度18 —样大(图3)。当柄部长度17大于厚度18时，套筒7或者柄部14的设置在装配侧3的区域内的内端部19以一个额定超出量20从装配侧3凸出。所述超出量的大小不是随机的，而是预定的，从而在按照图15的最终装配状态下在装配件2和基础结构5之间存在一个规定的空隙23，在所述空隙内例如设置一个绝缘层24。该绝缘层24例如用于通过阻止装配件3和基础结构5之间的直接接触并且阻止潮气侵入空隙23内而防止接触腐蚀。然而，装配件3和基础结构5之间的空隙23并非在任何情况下都需要，例如当不担心接触腐蚀时。于是套筒7的内端部19几乎与装配侧3齐平，从而存在于所述端部的端面25为建立焊接连接而能够与基础结构的配合面4接触并且能够与其焊接。
[0034]焊接元件S在贯通孔6内的形锁合的固定借助两种相反地起作用的形锁合进行。一方面这里要提到凸缘9，所述凸缘贴靠在装配件2的外侧面13上或者径向搭接贯通孔6的外侧的孔边缘区域。按照这种方式，一种形锁合在一个平行于贯通孔6的中心纵轴线26延伸的且朝向外侧13延伸的方向R1上得以保证。在按照图15的最终装配状态下，该方向R1以直角指向基础结构5的配合面4上。
[0035]一种在与方向R2相反的方向R2上起作用的第二形锁合通过如下方式实现，即，孔壁16的一个离开装配侧3的区段和至少内部的柄部端部19的外壁15朝向装配件2的装配面3以互补的方式圆锥形扩大。当装配件3的材料具有比焊接元件S的材料更小的硬度或者更容易变形时，形锁合的该实施方案于是是符合目的的。该形锁合于是能够按照简单的方式通过如下方式制造，即，至少焊接元件S或者构成稍后的焊接元件S的焊接元件坯的原来的圆柱形柄部14’的内端部19利用一个扩大工具基本上圆锥形扩大，其中，在此原来的圆柱形孔壁在扩大的情况下塑性变形，并且最终柄部14的向圆锥形的变形具有互补的圆锥形形状。
[0036]另一种在R2方向上建立在装配件2和焊接元件S之间的形锁合的可能性在于，内部的柄部端部19的一个径向外部区域27径向搭接装配件3的在后接合面28，其中，在后接合面28背离装配件2的外侧面13并且横向于贯通孔6的中心纵轴线26延伸(图4)。当装配件2的材料具有比焊接元件S的材料更大的硬度或者更难塑性变形时，这种类型的形锁合于是是符合目的的。在制造装配单元1时，位于贯通孔6内的柄部的内端部19利用扩大工具径向扩大。在此，这基本上仅如此导致柄部14的塑性形变，即，柄部14的径向外部区域27径向搭接在后接合面28。在图4中示出的实施例中，该在后接合面是装配侧3的一个离开孔壁16延伸的区域。当不设有柄部14的额定超出量20时这种形锁合也是可能的。在后接合面28于是例如是贯通孔6内的一个径向凸肩(未示出)。
[0037]额定超出量20通过轴向镦锻焊接元件来调整。因此在装配状态下存在一个在轴向被镦锻的焊接元件S，其柄部14以额定超出量从装配件2的装配侧3凸出。一个或多或少被镦锻的焊接元件S的使用具有如下优点:根据要与基础结构5连接的装配件2的厚度18，可以使用统一的焊接元件坯40，亦即具有同一个的结构尺寸或者柄部长度17’的焊接元件坯40。焊接元件坯40的初始超出量46 (图2C)可以匹配于装配件2的相应厚度18以这样的程度沿轴向被镦锻，使得柄部14的内端部19在装配状态下以额定超出量20从装配侧3凸出。
[0038]在图1A的装配单元中，柄部14的内端部19由横壁29闭锁。横壁29的边缘区域与套筒壁30构成一个V形的、朝向外部的套筒端部8敞开的槽33。用作焊接面的端面25设置在槽33的以V形设置的边之间的连接区上。横壁29的位于槽33的径向内部的中心区34在图1A的实施例中在一个平行于装配件2的装配侧3的平面内延伸。焊接元件S以沿轴向被镦锻的状态存在。在其背离装配件2的外侧面13的侧面上存在一个由中心区34和槽33围起的凹腔49。
[0039]在图7和8的实施变型方案中，横壁29的中心区34不在一个平面内延伸，而以一个朝向装配件的外侧面13敞开的盆形部35的形式来构造。该盆形部底的背离装配件2的外侧面13的下侧36与套筒7的端面25齐平并且构成一个附加的焊接面，利用所述附加的焊接面能够将焊接元件S与基础结构5的配合面4相焊接。在图8的实施变型方案中，横壁29的中心区34同样以盆形部35的形状构造。然而，该盆形部的下侧36朝向装配件2的外侧面13缩进，使得在由套筒7的端面25撑开的平面和下侧36之间存在一个轴向间隔37。在按照图15的最终装配状态下通过该间隔37留出一个空隙(未示出)，所述空隙例如可以用于容纳粘接层38(图8)。在图9A的实施变型方案中，横壁29被一个中心孔39贯穿。仅还存在横壁29的一个位于径向外部区域，所述区域形成槽33的径向内部的边。因此不存在上面提及类型的中心区34。
[0040]在制造装配件1时首先提供套筒7’作为焊接元件坯40。套筒7’基本上相应于制成的装配件1的稍后的套筒7。其套筒壁30’尚未径向扩大，因此尚具有原来的圆柱形的形状。在其外端部8上形成上面已经说明的凸缘9。套筒7’的稍后的内端部19由横壁29’闭锁，该横壁29’在一个横向于焊接元件坯的中心纵轴线43延伸的平面内延伸。提供一个装配件2，所述装配件被至少一个贯通孔6贯穿。贯通孔6具有圆柱形的横截面形状，其中，贯通孔的直径45比柄部14’的外径44稍大。因此柄部14’可以无问题地插入到贯通孔6内。在插入过程结束时，凸缘9以其凸缘下侧10贴靠在装配件2的外侧面13上(图2C)。柄部14’的长度17’如此确定尺寸，使得柄部14’以一个超出量46从装配件2的装配侧3凸出。
[0041]作为下一方法步骤，完全普遍地借助一个从装配侧13引入的扩大工具、亦即冲具47进行柄部14’的离开内端部19延伸的部分区域或者轴向区段的扩大和塑性变形。该措施的结果是径向被扩大的柄部14和装配件2之间在指向装配侧13的方向R2上的形锁合。在图2A-D中示出的情况下，柄部14’的稍后的内端部19由横壁29’闭锁。为构成按照图1A的装配单元1而使用冲具47，所述冲具具有一个带有圆锥形延伸的侧壁50的中心的圆形的凸起42并且该凸起42被一个环形的凹陷53包围。凸起42和包围其凹陷53 —起形成一个冲具面，该冲具面与焊接元件7、S的背离装配件的外侧面13的侧面互补。
[0042]在一个安放在凸缘9上的配合保持器48的配合作用下，横壁29’的中心区通过凸起42被压入到套筒14’的内部，其中，同时由于凸起42的圆锥形的侧壁50，套筒7’被径向扩宽并且初始的超出量46被缩短到额定超出量20。初始超出量46的相应缩短的程度取决于装配件2的厚度18。装配件2越薄，焊接元件坯40的横壁29’被冲具47相对于由凸缘9撑开的平面E压得越远，并且在横壁29的背离装配件2的外侧面13的侧面上通过上述塑性形变产生的凹腔49越深。在图5B的具有较厚的装配件2的装配单元1的情况下，在平面E和横壁29或者其中心区34之间存在一个轴向间隔54。相反地，在图5A的具有较薄的装配件2的装配单元1的情况下，横壁29的中心区34与平面E齐平。因此在装配件2之间的厚度差借助在轴向镦锻焊接元件坯40时构成的槽33来补偿:随着装配件2的厚度18减小，该槽的径向位于内部的边55的长度增加，直到该边相应于按照图5A的状态具有和槽33的径向位于外面的、由套筒壁30形成的边一样的长度。
[0043]在图2A-D中示出的例子中，装配件2的材料比焊接元件坯40的材料更软并且因此更可变形。与此相应地，孔壁16与套筒壁30的圆锥形扩大部互补地变形，这可从图3可清楚得出的那样。对于装配件由比焊接元件S更硬的或者更难于塑性形变的材料而制成的情况，提供另外一种备选的制造方式，如从图6A-D能得出的那样。由于所述硬度差，装配件2的具有贯通孔6的区域可以作为用于从板材坯料56制造焊接元件坯40的拔丝模55。为此，将板材坯料56放置在贯通孔6上，确切说与贯通孔的中心纵轴线26同中心地放置，并且借助深冲冲具57将板材坯料56的径向内部的区域在构成焊接元件坯40的套筒壁30和横壁29’的情况下挤压穿过贯通孔6。焊接元件S的凸缘9由板材坯料56的一个径向位于外部区域形成，其中，其由深冲冲具57的一个凸缘状的径向突出的部分58平整地(flach)压到装配件2的外侧面13上。因此在该方法变型方案中，焊接元件坯40的成形及其到贯通孔6内的引入在一个唯一的方法步骤中进行。
[0044]焊接元件坯40的为与装配件2形锁合连接的塑性变形按照图6C进行，亦即按照上述方式和方法(参见对图2C和2D的说明)同样地进行。不过由于装配件2的较硬的材料，贯通孔6的孔壁16不是圆锥形展宽。相反地，焊接元件S的内部的柄部端部19的径向外部区域27通过冲具47径向向外排挤，其中，在构成在R2方向上起作用的形锁合的情况下，所述区域径向搭接作为在后接合面28起作用的装配面13 (也参见图4)。
[0045]图9A的实施变型方案的制造可以按照与上述相同的方式进行。仅使用一个焊接元件坯40，其横壁29’ (如在图9B中所示的那样)被一个中心孔39’贯穿。对于根据图7和8的实施变型方案也可以使用上述的制造方法。不过为使朝向装配件2的外侧面13敞开的盆形部35成型，需要一个具有一个互补地成形的凸起(未示出)的冲具和一个具有一个相应的凹陷(未示出)的冲具47。
[0046]在图10B中示出一个装配单元1，其中，在凸缘9和装配件2的外侧面13之间或者在凸缘下侧10上存在一个绝缘层59a，以便例如防止接触腐蚀。这种绝缘层59b也可以存在于套筒7的柄部14和孔壁16之间的缝内或者在柄部14的外壁15上。这种类型的绝缘特别在装配件由CFK制成的情况下是符合目的的。这种材料/碳纤维增强塑料表现出像贵金属一样的电化学特性。
[0047]为了制造具有绝缘层59a和/或59b的装配单元1，例如可以给焊接元件坯40的相应的平面、亦即例如凸缘下侧10和柄部14配设相应的涂层。然而将把一个这样的焊接元件坯40插入到装配件2的贯通孔中时存在如下危险，即，在外侧存在于柄部14’上的绝缘材料至少部分地又被刮掉。为避免这点，使用一个这样的焊接元件坯40，其凸缘下侧10与柄部14’的外壁15构成一个锐角α。在凸缘下侧10上以这样的量涂装绝缘材料59’，该量大于为了形成稍后的在凸缘9和装配件2之间的绝缘层59a的量。在以按照图2A-D的处理方式压入坯40时，首先导致凸缘9的外边缘70贴靠在装配件2的外侧面13上。当凸缘9在该制造方法的其它过程中，以其凸缘下侧10压靠到外侧面13上并且在此如此变形时，使得它在横向于贯通孔的中心纵轴线26延伸时，绝缘材料59”在凸缘下侧10上在构成绝缘层59b的情况下压入到一个存在于柄部14和孔壁16之间的缝60中。为了使缝60具有相应的用于绝缘材料59’的容纳能力，柄部14’的外径44和贯通孔6的直径45相应地互相协调。
[0048]装配单元1或者与装配件2连接的焊接元件S、7与基础结构5的焊接借助安放在焊接元件的凸缘侧上的第一焊接电极SE1和一个与基础结构接通的第二焊接电极SE2(图11和图14)进行。利用存在于凸缘侧上的接触面63将第一焊接电极SE1与焊接元件S、7电接通，所述接触面具有一个较大的面作为焊接元件的内端部19的端面25，所述端面用作焊接面、亦即与基础结构相焊接。通过所述的面关系保证，在端面25的区域内存在大的电流密度，从而在端面25的区域内能够发生金属的熔化和焊接。
[0049]在图11所示的例子中，接触面63存在于凸缘9的环形隆起71上。该环形隆起71是凸缘9的在方向R2上隆起的区域。与图1A的实施变型方案相反，凸缘9的仅一个径向向外离开环形隆起71延伸的部分区域64贴靠在装配侧13或者贯通孔6的孔边缘区域上，而非环形隆起71的下侧。这种实施方案的效果是，没有焊接电流或者至少仅焊接电流的少部分流过装配件2，并且因此在按照箭头65的俯视图中位于凸缘9下面的孔边缘区域不被强烈地加热。
[0050]在上述焊接元件S、7中，柄部14的内端部19利用横壁29至少部分闭锁。在另一种实施变型方案中，横壁129存在于柄部14的外端部8上(图12D)。在此，横壁129在形成凸缘9的情况下径向越过柄部14。如在上面说明的具有内侧的横壁29的实施变型方案的情况，焊接元件由于径向搭接贯通孔的边缘的凸缘并且借助在方向R1上的第一形锁合而固定在装配件2上或者在贯通孔内。
[0051]在方向R2上起作用的第二形锁合也按照与在第一实施变形方案中同样的方式来实现。为此至少套筒7或者焊接元件S的内端部19径向展宽，其中，当焊接元件S、7相对于装配件2由一种更硬的、更不容易变形的材料制成时，存在一种按照图3的形锁合。柄部14的至少一个连接于端面25上的纵区段被径向扩宽，其中，外壁15或者所述纵区段由此构成为圆锥形的。与外壁配合作用的孔壁16或者其纵区段互补地变形。而在相反的材料混合的情况下，存在按照图4的形锁合。
[0052]具有带有外侧的横壁129的焊接元件S、7的装配单元1的制造(如图12B和12C所示)原理上按照和在再上面说明的同样方式进行。焊接元件坯40的内端部19’的径向扩宽以在图2C和6C中示出的类型的冲具47进行。该冲具47同样包括具有圆锥形的侧壁50的凸起42和包围该凸起的环形的凹陷53。对于轴向镦锻焊接元件坯40所需要的配合保持器48至少面状地贴靠在凸缘9上。当冲具47和配合保持器48彼此相对运动时，所述坯40的柄部14’被轴向镦锻。在此，由于凸起42的圆锥形的侧壁50附加与轴向镦锻地在构成在方向R2上起作用的形锁合的情况下还进行柄部14’的内端部19’的径向扩宽。焊接元件坯40的套筒壁30’在此受镦锻决定地而变厚。套筒壁30的连接于装配单元1的焊接元件S、7上的纵区段形成一个变厚的区域66，该区域的内壁67与冲具凸起42的圆锥形的侧壁50互补地成形。
[0053]在制造上述装配单元1的情况下，同样使用适合用于不同厚度18的装配件2的焊接元件坯40。装配件2的厚度18越大，变厚的区域66的轴向延伸尺寸越小。这样在图12D的具有较薄的装配件2的装配单元1的情况下，所述轴向延伸尺寸68大于在图13的使用较厚的装配件2的装配单元1的轴向延伸尺寸。
[0054]根据图12D和图13的装配单元的焊接又利用两个焊接电极SE1、SE2 (图14)进行。利用接触面163将焊接元件S、7由安放在其凸缘侧面上的第一焊接电极接通，所述接触面又大于柄部14的端面25。此外，接触面163隆出地从横壁129的背离装配件2的侧面凸出，其中，所述接触面由横壁129的盘片形的凸起69的表面形成。该凸起不搭接贯通孔6的边缘，从而焊接电流不越过孔边缘区域导向至焊接面或者端面25。装配件2的沿箭头65的方向看设置在凸缘9的下面的孔边缘区域由此不强烈地受热。
[0055]图15示出一个最终装配状态下的装配单元，其中，所述装配单元在一个基础结构5的配合面4上借助焊接元件S、7焊接。装配件2与基础结构5的间接的连接一方面通过焊接元件S、7的凸缘9在贯通孔6的孔边缘区域内的径向搭接和另一方面通过焊接元件S、7的端面25与基础结构5的配合面4的焊接连接72而产生。在装配件2和基础结构5之间的空隙23中存在一个材料层，所述材料层例如作为用于避免接触腐蚀的绝缘层24和/或还作为用于提高承载能力的粘接层起作用。
[0056]附图标记列表
[0057]1 装配单元
[0058]2 装配件
[0059]3 装配侧
[0060]4 配合面
[0061]5基础结构
[0062]6贯通孔
[0063]7套筒
[0064]8(7的)外端部
[0065]9凸缘
[0066]10凸缘下侧
[0067]13外侧面
[0068]14柄部
[0069]15(14 的)外壁
[0070]16孔壁
[0071]17(14 的)长度
[0072]18(2 的)厚度
[0073]19(7的)内端部
[0074]20额定超出量
[0075]23空隙
[0076]24绝缘层
[0077]25端面
[0078]26中心纵轴线
[0079]27(7的)径向外部区域
[0080]28在后接合面
[0081]29横壁
[0082]31(29的)内侧面
[0083]30套筒壁
[0084]33槽
[0085]34(29的)中心区
[0086]35盆形部
[0087]36下侧
[0088]37间隔
[0089]38粘接层
[0090]39中心孔
[0091]40焊接元件坯
[0092]42(47上的)凸起
[0093]43(40的)中心纵轴线
[0094]44(7，的)外径
[0095]45(6 的)直径
[0096]46超出量
[0097]47冲具
[0098]48配合保持器
[0099]49凹腔
[0100]50侧壁
[0101]53凹陷
[0102]54轴向间隔
[0103]55拔丝模
[0104]56板材还件
[0105]57深冲冲具
[0106]58 (53 的)部分
[0107]59绝缘层
[0108]60缝
[0109]63接触面
[0110]64部分区域
[0111]65箭头
[0112]66 (14的)变厚的区域
[0113]67内壁
[0114]68轴向延伸尺寸
[0115]69凸起
[0116]70外边缘
[0117]71环形隆起
[0118]72焊接连接
[0119]129横壁
[0120]163接触面
[0121]S焊接元件
[0122]R1 方向
[0123]R2 方向
【权利要求】
1.装配单元(I)，具有装配件(2)，所述装配件具有装配侧(3)和从装配侧指离的外侧面(13)，所述装配件确定用于固定在由不能与该装配件(2)材料焊接的材料制成的基础结构(5)的配合面(4)上；还具有一个构造为套筒(7)的焊接元件(S)，所述焊接元件固定在装配件(2)的贯通孔(6)内，其特征在于，具有如下构造形式: -套筒(7)的设置在外侧面(13)上的外端部(8)带有径向伸出的、支撑在装配件(2)的外侧面(13)上的凸缘(9)， -套筒⑵的从凸缘下侧(10)凸出的柄部(14)具有与贯通孔(6)的横截面形状对应的轮廓形状和如下长度(17)，该长度至少和装配件(2)在贯通孔(6)的孔边缘区域内的厚度(18) 一样大， -柄部(14)以形锁合在指向装配侧(3)的方向(R2)上保持在贯通孔(6)内， -柄部(14)的在装配侧(3)上设置的内端部(19)具有端面(25)，所述端面用作为与基础结构(5)的配合面(4)焊接的焊接面。
2.根据权利要求1所述的装配单元(I)，其特征在于，套筒(7)的柄部(14)以额定超出量(20)从装配件(2)的装配侧(3)中凸出。
3.根据权利要求1或2所述的装配单元(I)，其特征在于，为构成所述形锁合，孔壁(16)的至少一个离开装配侧(3)延伸的纵区段和柄部(14)的至少内端部(19)的外壁(15)朝向装配侧(3)圆锥形扩大。
4.根据上述权利要求之一所述的装配单元(1)，其特征在于，为了构成形锁合，内部的柄部端部(19)的径向外部区域(27)径向搭接装配件(2)的横向于贯通孔(6)的中心纵轴线(26)延伸的并且指向基础结构(5)的在后接合面(28)。
5.根据权利要求4所述的装配单元(I)，其特征在于，所述在后接合面(28)是贯通孔(6)的装配侧的孔边缘区域。
6.根据上述权利要求之一所述的装配单元(I)，其特征在于，柄部(14)的内端部(19)以一个预定的额定超出量(20)从装配件(2)的装配侧(3)凸出。
7.根据上述权利要求之一所述的装配单元(I)，其特征在于，套筒(7)的外端部(8)由横壁(129)闭锁。
8.根据权利要求7所述的装配单元，其特征在于，横壁(129)在形成凸缘(9)的情况下径向超出于柄部(14)。
9.根据权利要求1到6之一所述的装配单元(1)，其特征在于，柄部(14)的内端部(19)由横壁(29)至少部分地闭锁，其中，横壁(29)的边缘区域用套筒(7)的壁(30)构成V形的、朝向外部的套筒端部(8)敞开的槽(33)。
10.根据权利要求9所述的装配单元(I)，其特征在于，横壁(29)的指向和装配件(2)的装配侧(3)相同方向的侧面具有中心区(34)，所述中心区形成另一个、可与基础结构(5)的配合面(4)焊接的焊接面。
11.根据权利要求10所述的装配单元(I)，其特征在于，由中心区(34)形成的另外的焊接面与存在于柄部(14)的内端部(19)上的端面(25)齐平。
12.根据上述权利要求之一所述的装配单元，其特征在于，凸缘(9)的下侧(10)带有绝缘层(59a) ο
13.根据上述权利要求之一所述的装配单元，其特征在于，在柄部(14)的外壁(15)上存在绝缘层(59b)。
14.用于制造装配单元(I)的方法，所述装配单元(I)具有装配件(2)，所述装配件具有装配侧(3)和从该装配侧指离的外侧面(13)，所述装配件确定用于固定在由不能与装配件(2)材料焊接的材料制成的基础结构(5)的配合面(4)上；所述装配单元还具有焊接元件(S)，所述焊接元件固定在装配件(2)的贯通孔(6)内，其特征在于，所述方法包括如下步骤: -提供套筒(7’)作为焊接元件坯(40)，所述焊接元件坯在其一个端部上带有径向伸出的凸缘(9)，其中，套筒(7’)的从凸缘下侧(10)凸出的柄部(14’)具有与贯通孔(6)的横截面形状相应的轮廓形状和如下长度(17’)，该长度至少和装配件(2)在孔边缘区域内的厚度(18) 一样大， -焊接元件坯(40)如此引入到贯通孔(6)内，使得凸缘(9)至少部分地贴靠在装配件(2)的外侧面(13)上并且柄部(14’ )的装配侧的内端部(19’ )与装配侧(3)齐平或者以超出量(46)从该装配侧凸出， -借助从装配侧(3)引入的冲具(47)，柄部(14’)的至少一个离开内端部(19’)延伸的纵区段径向扩大，并且在此，在构成在柄部(14)和装配件(2)之间的形锁合的情况下，所述纵区段在指向装配侧(13)的方向(R2)上塑性变形。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，柄部(14’)如此径向扩大，使得在此，装配件(2)的孔壁(16)和至少所述纵区段在构成各一个朝向装配侧(3)扩大的圆锥面的情况下塑性变形。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，柄部(14’)如此径向扩大，使得焊接元件坯(40)的内部的柄部端部(19)的径向外部区域(27)径向搭接装配件(2)的横向于贯通孔(6)的中心纵轴线(26)延伸的并且从装配件(2)的外侧面(13)指离的在后接合面(28)。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述在后接合面(28)是装配侧(3)的离开孔壁(16)延伸的区域。
18.根据权利要求16或者17所述的方法，其特征在于，焊接元件坯(40)的成形及其在贯通孔(6)内的引入在一个唯一的方法步骤中通过如下方式进行，即，使板材坯料(56)放到贯通孔(6)上并且借助一个深冲冲具(47)在构成焊接元件坯(40)的柄部(14)的情况下穿过贯通孔(6)地压制该板材坯料(56)的径向中央区域，其中，板材坯料(56)的径向外部区域形成凸缘(9)。
19.根据权利要求14到17之一所述的方法，其特征在于，所述超出量(46)大于焊接元件(S)在稍后的装配状态下从装配侧(3)中凸出的额定超出量(20)，在所述装配状态下，焊接元件(S)以预定的最终强度固定在装配件(2)的贯通孔￠)内，其中，通过对焊接元件坯(40)的轴向的镦锻调整该额定超出量(20)。
【文档编号】F16B5/06GK104421261SQ201410642685
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2013年8月28日
【发明者】W·施奈德 申请人:力倍连接技术有限责任两合公司