自冲压紧固元件制造技术

本发明专利技术涉及一种用于将第一工件连接到第二工件的自冲压紧固元件，特别地，其中，工件是钣金零件。紧固元件包括：环形段，其在周向上围绕紧固元件的开口并且具有工件接触面，工件接触面在径向外侧处由冲压边缘界定；以及轴段，其借助于联接段连接到环形段，与开口同轴地布置，从环形段的远离工件接触面的一侧延伸，并且具有设计成与开口的内轮廓互补的外轮廓，使得轴段在与环形段的连接分开之后可以至少部分地被引导穿过开口。此外，本发明专利技术涉及一种部件组件，包括自冲压紧固元件以及第一工件且可能地第二工件，并且涉及一种制造部件组件的方法。法。法。

【技术实现步骤摘要】
自冲压紧固元件


[0001]本专利技术涉及一种用于将第一工件连接到第二工件的自冲压紧固元件，特别地，其中，工件是钣金零件。然而，第一材料和/或第二材料通常也可以是塑料零件。

技术介绍

[0002]这种紧固元件通常是已知的，并且例如在汽车工程中广泛使用。然而，技术上的努力较高，特别是在高强度钣金零件彼此的连接或在高强度钣金零件到较低强度的钣金零件的连接上。特别是必须施加高的加工力来建立这种连接，这导致在所使用的工具上和在待连接的工件上的高载荷。结果可能是降低了工具寿命并导致工件的结构损伤。另外，可能需要使用具有特殊特性的紧固元件；例如，对于紧固元件使用高强度材料可能是必要的，这使得紧固元件的制造更加困难且更加昂贵。

技术实现思路

[0003]本专利技术的基础目的在于提供一种用于可靠地连接工件、特别是高强度工件、特别是也将工件可靠连接到较低强度的工件的紧固元件，所述紧固元件的特征在于有成本效益的制造。
[0004]该目的通过具有权利要求1的特征的自冲压紧固元件来实现。
[0005]具体地，本专利技术提供了一种用于将第一工件连接到第二工件的自冲压紧固元件，特别地，其中，工件是钣金零件。根据本专利技术的紧固元件包括：环形段，其在周向上围绕紧固元件的开口并且具有工件接触面和用于第一安装装置的接合面，工件接触面在径向外侧处由冲压边缘界定，接合面布置在环形段的远离工件接触面的一侧处。紧固元件还包括：轴段，其借助于联接段连接到环形段，与开口同轴地布置，从环形段的远离工件接触面的一侧延伸，并且具有设计成与开口的内轮廓互补的外轮廓，使得轴段在与环形段的连接分开之后可以至少部分地被引导穿过开口，其中，轴段的轴向范围大于环形段的轴向范围。
[0006]因此，根据本专利技术的紧固元件包括用于连接两个工件的两个段，即，可以说是两个紧固部件，两个紧固部件在紧固元件的纵向上彼此邻接并且可以在两阶段紧固过程中连续地紧固到第一工件和第二工件。根据本专利技术的紧固元件例如可以在加压硬化过程期间或在热成形过程期间紧固到第一工件。随后，例如由钣金材料或塑料材料组成的第二工件可借助于第二连接过程、特别是在不加热的情况下紧固到所述第一工件。
[0007]紧固元件可用于连接由任何期望材料制成的工件，其中有利地，工件中的至少一个是金属零件，例如钣金零件。两个工件优选是金属零件，其中，第一工件和第二工件可以由相同的材料、特别是金属制成，或者由不同的材料、特别是不同的金属制成。工件中的至少一个可以由高强度材料(例如金属)制成，并且可以具有大于600MPa、特别是大于1200MPa并且高达2000MPa、特别是甚至大于2000MPa的强度。例如，工件中的至少一个可以是高强度钢零件。工件中的至少一个也可以是铝部件。因此，根据本专利技术的紧固元件特别灵活地适用于轻质设计和混合设计，并且可以用于容易地且可靠地连接具有不同材料特性、特别是具
有不同强度的工件，使得产生关于紧固元件的可用性的较大灵活性和带宽。连接特别与所使用的工件的最终强度无关。
[0008]紧固元件本身同样可以由任意的期望材料、优选由金属制成。然而，同样在插入高强度金属板中时由高强度金属生产紧固元件不是绝对必要的。通常，硬化紧固元件的特定热处理或特定涂层同样不是绝对必要的，并且可以避免紧固元件的氢脆风险，同时可以简单且廉价地制造。
[0009]环形段包括沿着紧固元件的纵向在轴向上延伸的开口。开口可以例如具有圆形横截面，替代性地也可以具有卵形、椭圆形或多边形横截面。工件接触面在紧固元件的径向上延伸，并且布置在紧固元件的远离轴段的轴向端部处。围绕工件接触面的冲压边缘构造成使得在将紧固元件插入第一工件中期间，冲压边缘在工件中冲出用于容纳环形段的孔。因此，第一工件的预冲压不是必要的。
[0010]轴段在轴向上邻接环形段并且在紧固元件的预组装状态中借助于联接段连接到环形段。在轴段与环形段分离之后，前者可沿着紧固元件的纵向轴线移动，因此可被引导穿过开口。为此，轴段的横截面形成为与开口的横截面相对应。例如，横截面可以至少大致相等，其中，例如，轴段的横截面可以稍小。
[0011]在预组装状态下，轴段可以在远离环形段的端部区域处具有用于第二安装装置的第二接合面，所述第二接合面用于释放轴段和环形段的联接。
[0012]可以想到的是，轴段具有第二冲压边缘，特别是在联接段的区域中在外侧处界定轴段的第二冲压边缘。第二冲压边缘可以设置成在工件中、特别是在第二工件中冲出用于容纳轴段的孔。
[0013]对于具有不同钣金厚度的工件，紧固元件的灵活使用是可能的。必须注意，第一工件的厚度不应超过轴段的长度，使得轴段仍然可以一直到达并进入或穿过第二工件。
[0014]本专利技术的有利实施例可以从从属权利要求、说明书和附图中看出。
[0015]根据实施例，工件接触面和/或接合面是环形的和/或环形段的外轮廓的基本形状是大致圆形的。工件接触面和接合面可以彼此平行地定向。紧固元件可以关于其纵向轴线旋转对称地设计，由此可以特别容易且廉价地制造和使用，因为紧固元件本身和/或第一安装装置可以以任意的相对于纵向轴线的期望旋转角度使用。
[0016]替代性地，环形段可以具有外轮廓，外轮廓偏离圆形形状或环形形状，并且替代地，例如为卵形、椭圆形或多边形。这样，可以实现防止紧固元件在第一工件中的旋转的有效固定。
[0017]替代性地或另外地，环形段的径向外表面可具有至少一个提供防止旋转的固定的特征，特别是至少一个凹部和/或至少一个凸起部。这种提供防止旋转的固定的特征可包括一个或多个凹槽、肋或滚花，其中，提供防止旋转的固定的特征或多个特征可例如布置成沿周向分布在环形段的外轮廓上，以便实现防止旋转的特别有效的固定。
[0018]根据另外实施例，工件接触面部分地设有凸起部，凸起部特别地具有环形设计和/或布置在工件接触面的与开口相邻或邻接的径向向内设置的区域中。例如，凸起部可以以环形形状围绕环形段的开口延伸，其中，凸起部可以特别地经由圆锥形逐渐变细的斜坡并入开口的内轮廓中。
[0019]如果工件接触面在安装过程期间移动靠近第一工件，则工件接触面的凸起部首先
与工件接触。在将环形段冲入时，凸起部有利地预先弯曲工件，使得随后与工件接触的冲压边缘作用在弯曲的且因此处于张力下的工件段上。因此，可以促进冲压过程。另外，通过从工件接触面突出的凸起部，可以可靠地从第一工件排出冲料。为了将第一工件牢固地连接到第二工件，在紧固过程期间，凸起部可以用作底模或成形冲头，如将在下面解释的。
[0020]为了特别可靠地紧固，轴段可以在其径向外侧具有至少一个凹部，所述至少一个凹部至少部分地在周向上延伸，特别地，其中，凹部是在周向上延伸的凹槽。轴段有利地还可具有多个凹槽状的凹部，其例如彼此平行延伸，并且布置成例如在轴段的一个段上或整个轴向范围上分布。也可以仅设置部分周边凹槽。凹部优选地布置在轴段的一个区域中，该区域在紧固元件的预组装状态下在轴向上邻接环形段，并且特别在轴段穿过环形段之后在工件接触面侧从环形段突出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于将第一工件(12)连接到第二工件(14)的自冲压紧固元件(10)，特别地，其中，所述工件(12、14)是钣金零件，所述自冲压紧固元件(10)包括：环形段(16)，其在周向上围绕所述紧固元件(10)的开口(20)并且具有工件接触面(24)和用于第一安装装置(44)的接合面(22)，所述工件接触面(24)在径向外侧处由冲压边缘(26)界定，所述接合面(22)布置在所述环形段(16)的远离所述工件接触面(24)的一侧处；以及轴段(18)，其借助于联接段(34)连接到所述环形段(16)，与所述开口(20)同轴地布置，从所述环形段(16)的远离所述工件接触面(24)的一侧延伸，并且具有设计成与所述开口(20)的内轮廓(38)互补的外轮廓(36)，使得所述轴段(18)在与所述环形段(16)的连接分开之后能够至少部分地被引导穿过所述开口(20)，其中，所述轴段(18)的轴向范围(A
S
)大于所述环形段(16)的轴向范围(A
R
)。2.根据权利要求1所述的自冲压紧固元件(10)，其特征在于，所述工件接触面(24)和/或所述接合面(22)是环形的，并且/或者其中，所述环形段(16)的外轮廓的基本形状是大致圆形的。3.根据权利要求1或2所述的自冲压紧固元件(10)，其特征在于，所述环形段(16)的径向外表面(32)具有至少一个提供防止旋转的固定的特征，特别是至少一个凹部和/或至少一个凸起部。4.根据前述权利要求中任一项所述的自冲压紧固元件(10)，其特征在于，所述工件接触面(24)部分地设有凸起部(28)，所述凸起部(28)特别地具有环形设计和/或布置在所述工件接触面(24)的与所述开口(20)相邻或邻接的径向向内设置的区域中。5.根据前述权利要求中任一项所述的自冲压紧固元件(10)，其特征在于，所述轴段(18)在其径向外侧具有至少一个凹部(42)，所述至少一个凹部(42)至少部分地在所述周向上延伸，特别地，其中，所述凹部(42)是在所述周向上延伸的凹槽。6.根据前述权利要求中任一项所述的自冲压紧固元件(10)，其特征在于，所述轴段(18)在其径向外侧具有至少一个凸起部，所述至少一个凸起部至少部分地在轴向上延伸，特别地，其中，所述凸起部是在所述轴向上延伸的肋。7.根据前述权利要求中任一项所述的自冲压紧固元件(10)，其特征在于，所述轴段(18)在其远离所述环形段(16)的端部上具有径向扩展的头段(40)，所述径向扩展的头段(40)至少部分地沿径向突出于所述开口(20)的所述内轮廓(38)。8.根据前述权利要求中任一项所述的自冲压紧固元件(10)，其特征在于，所述轴段(18)的基体具有大致圆柱形的形状，并且其中，所述开口(20)大致是圆形的。9.根据前述权利要求中任一项所述的自冲压紧固元件(10)，其特征在于，所述联接段(34)设计成使得在所述轴段(18)与所述环形段(16)之间建立摩擦锁定、结合和/或形状配合。10.根据前述权利要求中任一项所述的自冲压紧固元件(10)，其特征在于，所述轴段(18)和所述环形段(16)包括不同的材料。11.根据前述权利要求中任一项所述的自冲压紧固元件(10)，其特征在于，所述轴段(18)和所述环形段(16)一体地形成。12.一种部件组件(60)，包括第一工件(12)，根据前述权利要求中至少一项所述的紧固
元件(10)的所述环形段(16)被冲入所述第一工件(12)中。13.根据权利要求12所述的部件组件，其特征在于，所述第一工件(12)的在所述冲入之前远离所述紧固元件(10)的表面(62)在与所述第一工件(12)中通过所述冲入产生的开口相邻或邻接的区域中大致与所述工件接触面(24)齐平地布置。14.根据权利要求12或13所述的部件组件(60)，其特征在于，还包括接触所述工件接触面(24)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：托比亚斯，
申请(专利权)人：形状连接技术有限公司及两合公司，
类型：发明
国别省市：