專利名稱：功能元件、將功能元件引入金屬片部件的方法及零件總成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功能元件，特別涉及一種錨桿元件(bolt element)，由軸部和被 設(shè)計用于與板元件、特別是與金屬片部件鉚釘連接的頭部所組成，所述頭部被制造為空心 的并且其外徑大于所述軸部的外徑，還涉及一種用于將所述功能元件引入金屬片部件的方 法以及由此形成的零件總成。
背景技術(shù)：
這種功能元件在公開號為W001/03880的PCT申請的圖6中被顯示，并且確實作為 錨桿元件的一種變形，其頭部和軸部具有至少基本一樣的直徑。在其他方面的相應(yīng)PCT申 請指向歐洲專利1 202 834。這種錨桿元件由形狀連接技術(shù)有限公司及兩合公司以稱之為 球形錨桿的形式出售，該球形錨桿本身在歐洲專利1 346 160中主張其權(quán)利。錨桿元件在 頭部區(qū)域被鉚接到諸如車輛尾板的金屬片部件上，所述軸部的遠離所述頭部的端部具有球 形形狀。所述軸部的球形端然后形成球窩接頭的一部分，該球窩接頭的插孔是用于支撐所 述尾板的氣壓彈簧的一部分。例如從德國專利申請文件34 47 006中可知一種類似的功能元件，被實現(xiàn)為頭部 被提供有管狀的刺穿和鉚釘部分的帶螺紋的錨桿，適合于刺穿金屬片部件并隨后形成鉚釘 卷邊，由此所述元件被固定在所述金屬片部件中。在管狀的刺穿和鉚釘部分之間，所述頭部 具有帶有環(huán)形表面的凸緣，該環(huán)形表面垂直于所述元件的縱軸線，且在所述元件被引入金 屬片部件之后，所述環(huán)形表面通常布置在恰好在所述金屬片部件的鄰近所述軸部的側(cè)面的 下方。刺穿所述金屬片部件時形成的刺穿塊被壓入所述刺穿和鉚釘部分并由此幫助與 所述金屬片部件的鉚釘連接。然而，DE-PS 34 47 006還描述了螺母元件形式的功能元件， 其中，軸部可被理解為頭部的延伸，并且該功能元件具有內(nèi)螺紋。然而，所述軸部不必須設(shè) 計為螺紋，而是可以考慮多種設(shè)計，例如其上可通過相應(yīng)的夾子固定例如毛氈的導(dǎo)向軸頸 或類銷設(shè)計。這種功能元件(即根據(jù)DE-PS 34 47 006 C2)本身已被證實多年，使在所述元件 和所述金屬片部件之間產(chǎn)生高質(zhì)量連接成為可能。然而這種元件的制造相對昂貴并且部分 地需要使用運行相對較慢以得到所需質(zhì)量的極其精確操作的冷鍛機器。使用相對昂貴的冷 鍛機器的需要和工作速度的限制導(dǎo)致相對較高的生產(chǎn)成本。此外，對于一些應(yīng)用來說，如果 能減少所述元件的重量將是有利的。在根據(jù)W001/03880的圖6的功能元件中，存在的問題是當(dāng)附接到金屬片部件上時 所述元件需要相當(dāng)大的頭部變形并且所述變形以不希望的方式發(fā)生，由此使連接質(zhì)量受到 損害。即使不希望的變形只是偶爾發(fā)生，這種缺點在有數(shù)以千計功能元件被使用的大量制 造中是不可接受的，因為這種事情除了產(chǎn)生不希望的廢料之外還會擾亂制造順序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于提出一種初始指定類型的功能元件的目的，該功能元件能高質(zhì)量地與 金屬片部件連接并確保在附接到所述金屬片部件時沒有不希望的變形產(chǎn)生而只是分別產(chǎn) 生希望的頭部變形。另外，即使沒有能提供提供抗旋轉(zhuǎn)安全性和優(yōu)良的拔出和扣出阻力的 特征，也應(yīng)提供改進的抗旋轉(zhuǎn)安全性，由此所述功能元件同樣能夠被高效且低成本地制造。為了滿足該目的，提供初始指定類型的功能元件，所述軸部通過由凸圓形表面形 成的環(huán)形肩部以所述凸圓形表面至少基本從所述軸部延伸直至所述頭部的至少基本圓柱 形的套表面的方式被匯合到所述頭部。通過所述凸圓形表面“至少基本”從所述軸部延伸直至所述頭部的至少基本圓柱 形的套表面的陳述試圖描述一個事實例如半徑或斜面可被提供為在所述軸部和所述圓形 表面之間的過渡和/或例如在所述圓形表面和所述圓柱形的套表面之間的圓錐形過渡，該 過渡與圓形表面相比具有較小的軸向高度和角度范圍。根據(jù)本發(fā)明所述的功能元件因而被制造為不帶有徑向延伸超過所述頭部或所述 鉚接部分的凸緣部。這對于所述功能元件的有效率的低成本制造作出貢獻。在已知的具有凸緣部分的功能元件中，所述凸緣部分的功能是，一方面提供防止 所述元件在金屬片部件中變得不牢固的足夠的表面積，然而，另一方面還形成一表面，例 如，如果涉及錨桿元件，其上可通過擰轉(zhuǎn)到功能元件的具有螺紋的所述軸部上的螺母來固 定進一步的金屬片部件和其它構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明所述的功能元件，該凸緣不在所述功能元件自身上。在將所述功能元 件引入所述金屬片部件時，所述功能元件的端面像已知元件一樣穿過所述金屬片部件被打 孔，并且被再成形以在金屬片部件的遠離所述元件的軸部的側(cè)面形成鉚釘卷邊。另外，所述 功能元件沿縱向方向被擠壓從而所述空心的頭部的一部分形成在被用作凸緣且具有如上 所述的常規(guī)凸緣的功能的環(huán)形褶皺或環(huán)形卷邊中。根據(jù)本發(fā)明，且根據(jù)W001/03880的圖6中的現(xiàn)有技術(shù)，所述元件的至少所述頭部 被制造為空心的，且在附接到所述金屬片部件期間同樣在所述金屬片部件的一個側(cè)面被形 成在所述鉚釘卷邊中，在所述金屬片部件的另一側(cè)面被形成在環(huán)形褶皺中，所述金屬片部 件的孔的邊緣被夾在所述鉚釘卷邊與所述環(huán)形褶皺之間。因為，在根據(jù)本發(fā)明所述的元件中，所述頭部的外徑大于所述軸部的外徑，產(chǎn)生 的環(huán)形褶皺和產(chǎn)生的鉚釘卷邊與頭部和軸部直徑相同的元件相比同樣具有較大的直徑。 通過從所述軸部到所述頭部的過渡的圓形形狀，所述頭部的圓柱形區(qū)域的長度與根據(jù) W001/03880圖6的實施例相比減小，由此改善了其可控的變形。因此所述圓形過渡的軸向 高度對所述頭部的總長度作出貢獻。通過所述環(huán)形褶皺和所述鉚釘卷邊的擴大的直徑，可簡單地通過孔的摩擦實現(xiàn)更 高的旋轉(zhuǎn)阻力。另外，更大的直徑意味著可實現(xiàn)顯著較高的抽出和扣出阻力。通過對所述軸部和所述頭部之間的過渡的特殊的形狀，即通過從所述軸部延伸直 至所述頭部的至少基本圓柱形的套表面上的所述凸圓形表面，在將所述功能元件附接到所 述金屬片部件期間，可以以一種驚人的方式在很大程度上成功地避免所述功能元件和所述 金屬片部件的不希望的變形。所述凸圓形表面優(yōu)選地至少基本為球狀圓形表面。此外，所述空心的頭部的內(nèi)部空間被制造為至少基本圓柱形，并且在所述頭部和所述軸部之間的過渡區(qū)域中具有至少基 本半球形形狀，所述過渡區(qū)域的半徑具有位于所述功能元件的中心縱軸線上的原點，并且 與所述頭部的圓柱形內(nèi)部空間的半徑具有至少基本相同的尺寸。另外，從所述頭部到所述軸部中的圓形或球狀過渡的壁厚度至少基本是不變的。 從所述頭部到所述軸部中的圓形或球狀圓形過渡的壁厚度至少基本對應(yīng)于所述空心的頭 部在所述圓柱形區(qū)域中不包括提供抗旋轉(zhuǎn)安全性的任何特征，例如提供抗旋轉(zhuǎn)安全性的肋 或凹部，的徑向高度的壁厚度。從所述軸部到所述頭部中的過渡的優(yōu)選實施例同樣對解決本發(fā)明的潛在的目的 作出貢獻，即它們都幫助在將所述功能元件附接到金屬片部件期間預(yù)防所述頭部的不希望 的變形。所述軸部的遠離所述頭部的端部可具有球形球狀，所述球形形狀的半徑大于所述 軸部的半徑。通過這種方式，通過環(huán)形褶皺和鉚釘卷邊的增大的直徑而具有特別好的扣出 阻力(對于球形錨桿來說這是一個特別重要的性質(zhì))，球形錨桿被實現(xiàn)。即使球形錨桿通常 并不受到明顯的旋轉(zhuǎn)力(因為在原則上這只能通過摩擦產(chǎn)生)，無論如何，環(huán)形褶皺和鉚釘 卷邊的增大的直徑在獲得足夠的旋轉(zhuǎn)阻力方面是成功的。所述功能元件不必須被實現(xiàn)為球形錨桿。作為代替，所述軸部可被提供有外螺紋 或用于接收塞緊在該軸部上的夾子的閉鎖特征。帶有內(nèi)螺紋的所述軸部的空心設(shè)計也是可 以考慮的。在這些實施例中，尤其是帶有外螺紋或內(nèi)螺紋的實施例中，所述頭部的所述套表面 可被提供有提供抗旋轉(zhuǎn)安全性的特征，例如導(dǎo)致增加的旋轉(zhuǎn)阻力的縱向肋和/或縱向槽。根據(jù)權(quán)利要求9到11的所述功能元件的設(shè)計一方面使將所述功能元件設(shè)計成自 刺穿成為可能，即在附接到所述金屬片部件期間所述元件自身在所述金屬片部件中刺穿一 個孔，在另一方面使得確保根據(jù)本發(fā)明的鉚釘卷邊和環(huán)形褶皺的希望的設(shè)計成為可能。根據(jù)本發(fā)明所述的功能元件可由線材或棒材被制造為冷鍛件。然而，如果希望得 到空心的軸部，它還可以由管材制造。就此而言，存在于所述軸部上的任何螺紋可通過螺紋 滾壓工藝或通過壓力整形工藝來制造。閉鎖特征也可以以滾壓方法或變形方法在所述軸部 產(chǎn)生。另外，當(dāng)管被用作原始材料時，不能僅通過冷鍛而且還需通過高壓力成型方法來 使所述功能元件以有利的成本被制造。此外，其它價格有利的制造方法也是可以考慮的。雖 然為了將所述部件附接到工件上只需要空心的頭部，但所述功能元件可始終被制造為管狀 部件。將所述空心頭部的內(nèi)徑制造為大于所述軸部的內(nèi)徑也可以以有利的成本被實現(xiàn)，尤 其是使用管作為原始材料時。如上文所指出的，實際的凸緣只是隨著本發(fā)明被隨后地形成。由于所述金屬片部 件以形狀合適的方式被夾在所述鉚釘卷邊與所述環(huán)形褶皺之間的相對較大的面積內(nèi)，根據(jù) 本發(fā)明的所述功能元件具有良好的旋轉(zhuǎn)阻力。所述刺穿塊被夾在所述鉚釘卷邊中的變形進 一步增加了抗旋轉(zhuǎn)安全性，并且此外還提高了拔出阻力。如果必須再進一步提高抗旋轉(zhuǎn)安全性，可以通過不同的方式來取得。一方面，例 如凹部或凸部的提供抗旋轉(zhuǎn)安全性的較小特征可被提供在形成所述鉚釘卷邊的所述頭部 的區(qū)域中。另一方面，徑向延伸的凸部可被提供在用于形成所述鉚釘卷邊的模具扣件中和/或形成導(dǎo)致所述金屬片部件與所述鉚釘卷邊的接觸區(qū)域和/或環(huán)形褶皺的共同變形的形 成環(huán)形褶皺的柱塞的端面中并用于提高所述抗旋轉(zhuǎn)安全性的。另外，根據(jù)EP 1 609 561，在將所述功能元件附接到金屬片部件中之前，提供抗旋 轉(zhuǎn)安全性的特征可作為金屬片準(zhǔn)備過程的結(jié)果而被壓印到所述金屬片部件中。當(dāng)附接所述 功能元件時，所述提供抗旋轉(zhuǎn)安全性的特征導(dǎo)致所述環(huán)形褶皺和/或所述鉚釘卷邊的相應(yīng) 的局部壓印，由此所述抗旋轉(zhuǎn)安全性被增加。還可以將所述環(huán)形褶皺的表面裝備用于電接觸端子的尖銳的徑向延伸的凸部或 類似物。這種凸部既可以在引入所述元件之前被提供在所述頭部的外表面上，也可以在通 過所述柱塞的端面的相應(yīng)形狀形成所述環(huán)形褶皺期間隨后被形成或壓印到所述環(huán)形褶皺 的暴露的表面中。在本發(fā)明的權(quán)利要求和隨后的描述中，可發(fā)現(xiàn)所述功能元件、用于將所述元件引 入金屬片部件的方法及通過該方法所制造的零件總成、用于制造所述零件總成的模具扣件 以及所述柱塞裝置的具體優(yōu)點和優(yōu)選實施例。


下面將參照實施例和附圖對本發(fā)明進行更詳細的說明，所述附圖為圖IA 錨桿元件形式的功能元件的一部分，沿縱向方向被部分切開，圖IB 圖IA的錨桿元件的頭部的端面的平面視圖，圖2A，2B 根據(jù)本發(fā)明的球形錨桿形式的元件分別對應(yīng)于圖IA和IB的圖，圖3A 將根據(jù)本發(fā)明的功能元件引入金屬薄片部件的第一步驟，圖3B，3C，3D 將功能元件引入金屬片部件的中間階段，圖3E 在用于該目的的沖床或夾鉗打開之前的引入方法的結(jié)束，圖4 對應(yīng)于圖3E的圖像，但是將功能元件附接到較厚的金屬片部件，圖5A至圖5D 說明在附接到功能元件之前的可能的金屬片準(zhǔn)備過程的圖解，圖6A，6B和7A，7B 將根據(jù)本發(fā)明的頭部具有大于軸部直徑的直徑的功能元件附 接到根據(jù)圖5A至圖5D準(zhǔn)備的金屬片部件的圖像，圖8 可用于將根據(jù)本發(fā)明的功能元件附接到金屬片部件中的安裝頭的剖視圖。
具體實施例方式圖IA和圖IB所示的功能元件10包括提供有外部螺紋12的軸部14和與所述軸部 相比具有更大的外徑的空心的頭部16，S卩，頭部16的外徑大于軸部14的螺紋圓柱的外徑。 在此所示的螺紋具有可用于較不關(guān)鍵的螺紋連接的特殊的螺紋形式，例如用于手動或自動 擰轉(zhuǎn)到例如塑料的夾子上。例如根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(DIN)的全質(zhì)量螺紋也是可能的。在空心的頭部16內(nèi)有從頭部16的遠離軸部14的端面20通往螺紋圓柱正下方且 在那里終止于連續(xù)的橫向壁22的圓柱形空腔18。空腔18在這里具有孔的形狀。橫向壁 22在這里由半球形表面形成，然而還可以具有其它凹面形狀，例如圓錐形?？涨缓蜋M向壁可 例如經(jīng)由冷鍛工藝制造。功能元件10 (在這里被實現(xiàn)為錨桿元件)的縱軸線用24標(biāo)記。元件10在端面20處具有匯合到形成頭部的端面的環(huán)形表面且在這里位于垂 直于縱軸線24的平面中的內(nèi)切割表面26。作為代替，端面可被提供有外部圓形的刺穿(piercing)和拉拔(drawing)邊緣，該刺穿和拉拔邊緣與根據(jù)DE-PS 34 47 006 C2、然而 優(yōu)選根據(jù)EP-B-1430229的功能元件的刺穿和鉚釘部分的相應(yīng)端面正好相同。在圖IA中，切割表面26被制造為相對較小，其不是必要的但卻是優(yōu)選的。根據(jù)圖IA和圖IB的功能元件的一特殊的特征在于軸部14通過環(huán)形肩部匯合到 頭部16，所述環(huán)形肩部由凸圓形表面15形成并確實是以凸圓形表面15從軸部14延伸直至 頭部16的至少基本圓柱形的套表面的形式，即，在位置19和21之間。就此而言，凸圓形表 面15為至少基本球狀圓形表面。然而，這不是必須的，而是近似球狀的圓形表面也是可能 的，例如代表具有圓形形狀的旋轉(zhuǎn)體和對應(yīng)于橢圓或卵形的一部分的彎曲邊的圓形表面。 作為示例，扇形在這里也是可以考慮的，其從橢圓的短徑開始，延伸超過大約60°，例如從 270°到330°，或具有涉及橢圓形的長徑的從大約-30°直到大約+30°的角度范圍，優(yōu)選 橢圓形的長、短徑之比為D1/D22。如上文所述，空心的頭部16的內(nèi)部空間18的在頭部16和軸部14之間的過渡區(qū) 域優(yōu)選地具有至少基本半球形形狀，其半徑R位于所述功能元件的中心縱軸線24上的原點 23處并與所述頭部的圓柱形的內(nèi)部空間的半徑R具有基本相同的尺寸。該半球形形狀還 可以由以與凸圓形表面15類似的形式形成的半橢圓形或半卵形來代替，S卩，上面提及的表 面15的可能的形狀原則上也可應(yīng)用于內(nèi)部空間18的鄰近所述軸部的端部的形狀，但在這 里角度范圍從270°到0°或從225°到315°延伸。尤其有利的是(即使不是必須的)，從 所述頭部到所述軸部中的所述圓形或球狀圓形過渡的壁厚度至少基本不變。圖2A和圖2B顯示與圖IA的功能元件10相似的功能元件10，。在圖2A和2B中 使用了與圖IA和圖IB相同、只是帶有附加的符號(’)但卻具有相同意思的附圖標(biāo)記，即， 在圖IA和圖IB的實施例中被提出的相應(yīng)的部件或形狀特征的描述也被應(yīng)用于圖2A和圖 2B中。與圖IA所示的功能元件不同，功能元件10’的頭部16’具有沿縱向方向延伸的肋 17’，肋17’在這里肋17’的數(shù)量為六個，但這并不重要關(guān)鍵。代替提供抗旋轉(zhuǎn)安全性的六 個肋17’，如果例如這些肋具有例如滾花形狀，則可提供的數(shù)量在兩個和二十四個之間或更 多個。同樣，提供抗旋轉(zhuǎn)安全性的槽可被提供在頭部16’表面中以代替提供抗旋轉(zhuǎn)安全性 的肋17’，或者可使用提供抗旋轉(zhuǎn)安全性的交替的肋和槽。提供抗旋轉(zhuǎn)安全性的這種特征也 可被提供在圖IA和圖IB的實施例中。另外，根據(jù)圖2A和圖2B的功能元件10’的特征在于它在軸部14’的遠離頭部16’ 的端部處具有球形形狀，但是軸部14’在這里被形成為圓柱形部件，即，沒有如圖IA和圖IB 的實施例中的螺紋圓柱。因此，這是球形錨桿。其它變形也是可能的。例如，根據(jù)圖IA和 圖IB以及圖2A和圖2B的實施例可被以這樣的方式實現(xiàn)軸部14以及球25’可選擇地為 空心的。這種元件然后可由管材制造。圖3A至圖3E顯示借助于模具扣件(die botton) 32和安裝頭40將根據(jù)圖IA和 圖IB的功能元件10附接到金屬片部件30中的多個階段。模具扣件32位于未顯示的沖床的下部工具的孔中，下部工具的上側(cè)通常被布置 為與所述模具扣件的端面齊平。在下部工具中，多個銷被圍繞模具扣件32布置，該多個銷 通過彈簧被向上偏置并在引入沖床期間支撐金屬片部件30。然而，所述銷可由于壓具構(gòu)件 (hold-down member)(未顯示)施加的力而被向下擠壓到?jīng)_床的關(guān)閉端，從而金屬片部件30與模具扣件32的端面33以及下部工具在模具扣件區(qū)域中的上側(cè)相接觸。金屬片部件30 然后被不可移開地夾在所述壓具構(gòu)件與模具扣件32和/或所述下部工具之間。例如三個 這種彈簧定位的銷可被提供在下部工具中，例如圍繞模具扣件32的中心縱軸線被以均勻 的角度間隔而布置。所述模具扣件的中心縱軸線與功能元件10的中心縱軸線24對準(zhǔn)。附 圖標(biāo)記70在這里是指示安裝頭的引導(dǎo)柱塞48并且同樣具有壓具功能的簧上凸件(sprung nose piece)，金屬片部件通過簧上凸件70被擠壓至抵靠模具扣件32的端面33。模具扣件32被裝備有中心地布置地的圓柱形柱塞狀突出部34，該柱塞狀突出部 34與DE-PS 34 47 006 C2中相應(yīng)的模具扣件的柱塞狀突出部以相似的方式被設(shè)計，但在 這里該柱塞突出部34位于所述模具扣件的端面33的平面中。柱塞狀突出部34被環(huán)形凹 部36圍繞，該環(huán)形凹部36在基部區(qū)域中為圓形且匯合到與金屬片部件30面對的環(huán)形表面 33，該金屬片部件30被提供在所述模具扣件的端面32中。大體上，模具扣件32與DE-PS 34 47 006中描述的模具扣件180相似。圖3A顯示在金屬片部件30已經(jīng)被引入沖床之后且沖床已經(jīng)開始關(guān)閉并確實關(guān)閉 到壓具構(gòu)件70和功能元件20的端面20接觸金屬片部件30的上表面并且在它們與模具扣 件之間輕夾所述金屬片部件的程度的階段。在根據(jù)圖3B所示的制造步驟的階段中，在柱塞48的壓力下，功能元件的端面20 已經(jīng)將金屬片部件部分地擠壓到模具扣件的環(huán)形凹部36中，柱塞48擠壓抵靠凸圓形表面 的上部區(qū)域，且柱塞48與凸圓形表面的形狀匹配并在金屬片部件30中已經(jīng)拉拔出一淺的 大約圓錐形的凹部30’。在圖3B所示的階段中，柱塞狀突出部34連同功能元件10的頭部 16的端面處的切割表面26已經(jīng)進一步將金屬片部件切割出刺穿塊(piercing slug) 50。圖3C顯示比圖3B更一步的沖床的關(guān)閉活動之后的狀態(tài)，從圖3C明顯看出，金屬 板部件的圓錐形凹部30”相對于根據(jù)圖2B的圓錐形凹部30’已經(jīng)被拉拔到顯著更低，并且 功能元件10的端面確實以圓錐形切割表面26已經(jīng)到達環(huán)形凹部36的圓形基部表面的方 式被推過金屬片部件中的被功能元件10的頭部擴大了的孔，由此，在根據(jù)圖3D的隨后的階 段中，圓柱形的頭部以環(huán)狀的方式在端面30處被向外“卷動”，即被卷邊。從圖3D也明顯看出，與圖3C相比柱塞48已經(jīng)進一步向下行進，由于圓形的環(huán)形 凹部(即模具扣件中的卷動表面36)而已經(jīng)形成元件10的空心的頭部的自由端區(qū)域，圍繞 所述金屬片部件的孔的向下拉拔的邊而形成初始的環(huán)狀的鉚釘卷邊37。所述金屬片部件的 孔在該方法的這個階段中具有喇叭口狀的邊31的孔。在柱塞48的向下定向移動的進一步過程中，根據(jù)圖3E所示，頭部16的壁在圓形 表面和鄰近軸部14正下方的圓柱形壁的區(qū)域中被擠壓，從而形成環(huán)形褶皺52。功能元件 10所受的約束一方面由柱塞48的引導(dǎo)而引起，另一方面由孔邊31和刺穿塊50所引起，并 且還由環(huán)形凹部36的外形引起，該約束確保了如圖3A至圖3E所示的變形的發(fā)生?，F(xiàn)在鉚 釘卷邊37具有其根據(jù)圖3E的最終的形式。在這里應(yīng)該注意的是，由于相對較薄的金屬片部件，即由于厚度在大約0. 6mm到 1. 8mm之間的金屬片，孔邊31具有大約圓錐形的形狀并且被夾在鉚釘卷邊37與環(huán)形褶皺 52之間，環(huán)形表面57位于環(huán)形褶皺上方、在金屬片部件30的上側(cè)的平面中。如果需要，柱 塞可具有小的軸向環(huán)形突出部，例如在該區(qū)域中具有0. 02mm的軸向高度，以確保環(huán)形表面 不伸出到金屬片部件的上側(cè)面的上方，而是相對于此被輕微地阻礙。
如果需要，柱塞48的凸部56在與圓形表面的接觸表面的區(qū)域中可被裝備有給定 形狀特征，其一方面導(dǎo)致在金屬片部件30與空心的頭部16之間的可提高抗旋轉(zhuǎn)安全性的 期待的鉤狀布置。另一方面它還可被執(zhí)行，從而例如如果所述功能元件被用作接地元件時， 例如在圖3E中的環(huán)形褶皺52的上部環(huán)形表面中產(chǎn)生用于高質(zhì)量電接觸的凸部。可選擇地， 或者除了這種實現(xiàn)抗旋轉(zhuǎn)安全性之外，所述元件還可以借助粘合劑被粘附到所述金屬片部 件。例如，功能元件10可在頭部16的區(qū)域中被涂覆有在將所述功能元件附接到所述金屬 片部件期間在壓力下被初次激活的干粘合劑。在圖3E所示的階段，將功能元件10引入至金屬片部件30中的操作被完成。沖床 打開，由此制造出的零件總成然后具有如圖3E明顯看出的形式。在該說明書中，初始即假設(shè)模具扣件32是布置在沖床的下部工具中的模具扣件。 在這種情況下，安裝頭44被固定到?jīng)_床的上部工具或沖床的中間板上。然而，模具扣件32 最好被布置在中間板上，然后與布置在沖床的上部或下部工具上的安裝頭協(xié)作。通過相同 的方式，能夠?qū)⒛＞呖奂?2安裝到所述工具的上板中，并能夠?qū)惭b頭安裝到?jīng)_床的所述 中間板處或下部工具處。此外，安裝頭40和模具扣件32還可以通過自動控制裝置被朝向 彼此地擠壓，或者能被諸如力致動的夾鉗等其它裝置聚集到一起。由圖3E可知，刺穿塊50在鉚釘卷邊37的區(qū)域中關(guān)閉空心的功能元件10的中心 通道，從而在這點上，功能元件10與金屬片部件30的鉚釘連接被加強。當(dāng)使用更厚的金屬片部件時，例如大于大約1. 8mm，根據(jù)圖4顯示的在沖床中制造 的完成的零件總成與圖3E稍微不同。根據(jù)圖4，金屬片部件30在大致圓錐形的孔邊31的區(qū)域中具有更大的變形，從而 大致U形的鉚釘卷邊37’被更厚的區(qū)域31’圍繞。然而，連接的功能和質(zhì)量以與圖3A至圖 3E的實施例相同的方式出現(xiàn)。圖5A至圖5D顯示一種可能的金屬片準(zhǔn)備過程，因為根據(jù)圖5A至圖5D的該金屬 片的準(zhǔn)備過程自身導(dǎo)致另外的抗旋轉(zhuǎn)安全性，所以在使用諸如圖IA和圖IB的元件或根據(jù) 圖2A和圖2B的另一元件沒有提供抗旋轉(zhuǎn)安全性的特征時(但是不排除使用帶有提供抗旋 轉(zhuǎn)安全性的特征的功能元件)，該準(zhǔn)備過程尤其地重要。基本上，金屬片部件30在根據(jù)圖5A至圖5D的金屬片準(zhǔn)備過程的過程中被提供， 在這里為帶有特別的壓印以在金屬片部件中產(chǎn)生抗旋轉(zhuǎn)安全性的特征的圓盤形式，但實際 上可以是任何其它需要的形狀。即，根據(jù)公開號為EP-A-I 609 561的歐洲專利申請，將提 供抗旋轉(zhuǎn)安全性的特征引入金屬片部件中。更具體地說，金屬片部件被提供有環(huán)狀的壓印特征71，該特征71可從圖5B的平面 視圖或從圖5D所示的圖的放大部分(對應(yīng)于圖5A的圓形圍住的區(qū)域的放大圖像)中被最 佳地看到。該環(huán)狀的壓印在本例中由分散的、伸長的并分別被外圍延伸槽74圍繞的凸起部 分72組成。在本例中，六個規(guī)則設(shè)置的島狀的凸起部分72被圍繞金屬片部件的中心縱軸 線72布置。凸起材料部分72的材料通過移走在相應(yīng)槽74的區(qū)域中的材料而被獲得。金 屬片部件在這里不是預(yù)先刺穿的，雖然預(yù)先刺穿金屬片部件可作為所有實施例中的一種可 能的選擇。圖6A和圖6B然后顯示根據(jù)圖IA和IB的元件是如何被引入金屬片部件的。就此 而言可見，在圖6A中，所述元件在根據(jù)圖5A和圖5D的金屬片部件30上方，在圖6B中，所述元件已經(jīng)被鉚接到所述金屬片部件上之后。相應(yīng)的圖像可在圖7A和圖7B中以局部切開形式被看見，其制造方法的過程對應(yīng)于參照圖3A至圖3E的已經(jīng)描述的方法的過程，并且金 屬片部件70在這里被理解為厚金屬片部件，因此根據(jù)圖7B的圖像與根據(jù)圖4的相應(yīng)圖像 幾乎相同，除了由金屬片部件30中的壓印特征72，74導(dǎo)致在環(huán)形褶皺52的下部區(qū)域中的 在金屬片部件中的相應(yīng)的補充壓印特征，由此實現(xiàn)增加的抗旋轉(zhuǎn)安全性。圖8示意性地顯示根據(jù)圖IA和圖IB的元件在工業(yè)制造過程中是如何通過安裝頭100被分別供應(yīng)到金屬片部件的。就此而言，根據(jù)圖8的安裝頭100大約對應(yīng)于歐洲專利 755749中所示的安裝頭。由于該安裝頭在那已被詳細地描述，在這里只簡要描述該安裝頭 的重要部分就足夠了。圖8所示的引導(dǎo)和安裝裝置100具有經(jīng)由螺釘114和合銷116被固定到?jīng)_床的上 部工具102上的安裝殼體112。安裝殼體112具有蓋118，蓋118 —方面用于在上部工具 102處引導(dǎo)柱塞120，但是另一方面起到實際的安裝頭122的引導(dǎo)器的作用。柱塞120具有 大直徑的上部部分124和小直徑的下部的同樣為圓柱形的部分126。柱塞的上部區(qū)域124 被形成為活塞并且被氣缸125中的壓力氣動地向下偏壓。氣缸125被蓋118關(guān)閉。柱塞的 基本圓柱形的下部部分126在安裝頭100的引導(dǎo)件140中被滑動地引導(dǎo)。引導(dǎo)件140自身 被在氣缸145中的帶有活塞桿143的活塞141滑動地引導(dǎo)，氣缸145自身作為活塞146在 安裝殼體112的孔147中被滑動地引導(dǎo)。形成疊套布置的兩個活塞141和146被氣動地向 下偏置。柱塞120的下部部分151與部分126相比具有較小的直徑，并具有被設(shè)定尺寸以 容納功能元件10的軸部14的圓柱形開口 153。功能元件10的頭部16在位于引導(dǎo)件內(nèi)部 的兩個保持構(gòu)件或保持指部162之間凸出。可以看到，每個保持指部162具有分別容納示 意性地示出的壓縮盤簧166的圓柱形孔164，壓縮盤簧166在其一端處被支撐在孔164的一 端168處，在其另一端處被支撐在引導(dǎo)件140的各自的蓋板170處，并以這種方式沿朝向元 件10的方向偏置各自的保持指部162。雖然未在這里示出，但各自的定心銷可被布置為與彈簧166同軸，從而定心銷凸 出穿過保持指部中相應(yīng)的孔，并位于功能元件的中心，并引導(dǎo)保持指部。定心銷的端部之間 然后具有對應(yīng)于功能元件的頭部16直徑的相互隔開的間距，從而被插入引導(dǎo)件中的所述 元件在那里被所述定心銷定于中心。雖然在本例中只示出兩個保持指部162，但如果需要還可以提供進一步的保持指 部。在空心的引導(dǎo)件140中線性地能移置并且垂直于柱塞120的中心縱軸線172能移 置的保持指部162被這樣地布置，從而使將被引導(dǎo)和安裝裝置100控制的元件10能滑動穿 過供應(yīng)通道178(元件10的圓柱形頭部16在前面)滑動到達如圖8所示的保持指部162 之間的位置，但只是單獨地并且只在與圖8相比柱塞120被從活塞124下方施加的相應(yīng)壓 力向上地偏壓時。在這里由軟管形成的供應(yīng)通道178在此被嘴形件180固定到引導(dǎo)件140。部件178 還可以是例如裝滿數(shù)量有限的緊固元件的儲料匣。對應(yīng)于圖3A至圖3E的凸件70的引導(dǎo) 件140的嘴形件或凸件182可被提供有可彈性的插入物184，例如聚亞安酯，以在被推動穿 過嘴形件182或穿過環(huán)狀插入物184時在功能元件的頭部16上施加夾緊作用。該夾緊作用不僅使功能元件10受到引導(dǎo)，而且在保持指部162打開或被打開時防止功能元件10跌 落穿過嘴形件182。保持指部162具有控制邊緣或控制表面190，保持指部162可經(jīng)由控制邊緣或控制 表面190被能移置地布置的活塞120的部分151打開。在該打開移動期間，保持指部162 平行于孔164的中心縱軸線移動。在保持指部162移動期間，任意定心銷的位置相對于引 導(dǎo)件140被固定。所述移動抵抗彈簧166的力而發(fā)生，該力試圖將保持指部推到它們的先前被止擋 部限制的端部位置中。此外，夾緊表面196被形成在保持指部162上，各自的功能元件10 通過保持指部162在所述保持指部打開之后以力鎖定方式被保持。關(guān)閉保持指部162的彈 簧166的力被用于這個目的。從根據(jù)圖8的位置開始，沖床關(guān)閉。一旦嘴形件182的端面接觸金屬片部件并將 它擠壓抵靠在模具扣件時，引導(dǎo)部件140開始相對于上部工具102向后偏轉(zhuǎn)并確實直到活 塞124的上部端面接觸蓋118。通過沖床的進一步關(guān)閉移動，安裝頭的引導(dǎo)部件140相對于 所述上部工具進一步向后移動，柱塞120不再能向后偏離打開保持指部162并推動在保持 指部162之間的功能元件并穿過嘴形件182，從而功能元件10根據(jù)圖3A至圖3E所示被引 入金屬片部件中，并通過模具扣件(未在圖8中示出，單對應(yīng)于模具扣件32)被鉚接在后者 中。通過活塞141和146的疊套設(shè)計并通過安裝頭的幾何設(shè)計，引導(dǎo)部件140相應(yīng)的 向后偏轉(zhuǎn)移動是可能的。在沖床隨后的打開移動期間，當(dāng)柱塞120通過活塞124下方的相應(yīng)壓力保持與蓋 118相接觸時，活塞141和146首先由于氣動偏置而被延伸。這意味著柱塞120的下端相對 于引導(dǎo)件140已經(jīng)被升高得足夠遠，從而新的功能元件10可被引入柱塞120下方進入供應(yīng) 通道中，例如通過鼓風(fēng)機(air blast)，然后柱塞120的朝下的氣動偏置被激勵并導(dǎo)致它移 動到根據(jù)圖8所示的位置中。隨后，新的功能元件10可通過重復(fù)已經(jīng)描述的方法被引入到新的金屬片部件中。 附圖標(biāo)記200指示感知功能元件10的存在的控制銷，并且只有感知到功能元件10之后允 許沖床通過由銷200控制的氣動和/或機械和/或電控制而允許進一步的關(guān)閉移動。特別 地，附圖標(biāo)記204代表關(guān)閉柱塞120中的通道的平頭螺釘。具有下部金屬部分206 (例如鐵 合金)和上部非傳導(dǎo)部分208 (例如塑料)的直徑較大的銷202位于銷200的上方。附圖 標(biāo)記210指示當(dāng)銷200升起時被銷202的金屬區(qū)域206抑制的臨近傳感器，其指示功能元 件10的存在并因此檢測功能元件存在于空心的空間153內(nèi)。當(dāng)這些實施之后，控制信號通 過線路212被給到?jīng)_床控制器，由此觸發(fā)沖床的下一次沖程。如果不存在功能元件10，即絕 緣區(qū)域208位于所述臨近傳感器前面，則所述臨近傳感器由于不再被抑制而不傳送任何信 號。這種情況發(fā)生在當(dāng)銷126的空心的空間153下方或內(nèi)部不存在功能元件時。存在于空 心的空間214中的平頭螺釘204下方的壓縮盤簧向下擠壓銷202和銷200。當(dāng)因為沒有功 能元件存在，臨近傳感器不傳送信號或不給信號時，沖床然后停止直到故障被排除。這里描述的功能元件可例如由實現(xiàn)強度等級5. 6的所有材料制造。這種金屬材料 為具有0. 15 0. 55%碳含量的普通碳鋼。在所有實施例中，所有材料均可被指定為在冷變形背景下達到根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)的等級8的強度值的功能元件材料的一個例子，例如根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會1654號標(biāo)準(zhǔn)的35B2 合金。這樣形成的緊固元件適合于在商業(yè)上可獲得的鋼鐵材料，并適合于拉拔高質(zhì)量金屬 片部件，并且還適合于鋁合金。鋁合金(尤其是具有高強度的)還可以用于所述功能元件， 例如AlMg5。 預(yù)先執(zhí)行的檢測顯示，當(dāng)使用材料35B2時，頭部的徑向壁厚度與頭部外徑之比應(yīng) 在0. 15到0.2的范圍之間。較高的值是所希望的，因為它們增加了斷裂力和拉脫力。然而， 必須確定壓力不會導(dǎo)致不允許的變形。
權(quán)利要求
1.一種功能元件(10 ；10’)，特別是錨桿元件，由軸部(14 ；14’ )和被設(shè)計用于與板元 件、特別是金屬片部件(30)鉚釘連接的頭部(16 ；16’ )組成，其中所述頭部被制造成空心 的并且具有大于所述軸部的外徑的外徑，其特征在于所述軸部(14 ；14’)通過由凸圓形表面(15 ；15’)形成的環(huán)形肩部匯合到所述頭部，從 而所述凸圓形表面(15 ；15’)至少基本從所述軸部(14 ；14’)延伸直至所述頭部(16 ；16’) 的至少基本圓柱形的套表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能元件(10；10')，其特征在于所述凸圓形表面(15 ；15’ )至少基本為例如表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)體的球狀圓形表面。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求1或2所述的功能元件(10；10')，其特征在于所述空心的頭部(16;16’ )的內(nèi)部空間(18 ；18’ )被制造為至少基本圓柱形形狀，并 且在所述頭部與所述軸部之間的過渡區(qū)域中具有至少基本半球形形式，該過渡區(qū)域的半徑 (R ；R')具有位于所述功能元件的中心縱軸線(24 ；24’ )上的原點并與所述頭部的所述圓 柱形的內(nèi)部空間(18 ；18’ )的半徑的尺寸至少基本相同。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的功能元件(10；10’)，其特征在于從所述頭部到所述軸部中的圓形或球狀圓形過渡的壁厚度至少基本是不變的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功能元件(10；10’)，其特征在于從所述頭部到所述軸部(14;14’)中的圓形或球狀圓形過渡的壁厚度至少基本對應(yīng)于 所述空心的頭部(16 ；16’ )在所述圓柱形區(qū)域中不包括提供抗旋轉(zhuǎn)安全性的任何特征，例 如提供抗旋轉(zhuǎn)安全性的肋(17 ；17’ )或凹部，的徑向高度的壁厚度。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的功能元件(10’)，其特征在于所述軸部(14’)在遠離所述頭部(16’)的端部處具有球形形狀(25’)，所述球形形狀 (25’ )的半徑大于所述軸部的半徑。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的功能元件(10)，其特征在于所述軸部(14)被提供有外螺紋(12)或用于接收塞緊在該軸部上的夾子的閉鎖特征。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的功能元件(10’)，其特征在于所述頭部(16’ )的所述套表面被提供有提供抗旋轉(zhuǎn)安全性的特征，例如縱向肋(17’ ) 和/或縱向凹部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能元件(10；10')，其特征在于形成鉚釘部分的所述頭部(16 ；16’ )的遠離所述軸部(14 ；14’ )的端面(20 ；20’ )以 本身已知的方式被制造為帶有內(nèi)部的圓錐形切割表面(26 ；26’)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的功能元件(10；10’)，其特征在于所述空心的頭部的端面具有匯合到圓形的沖孔和拉拔表面的圓柱形的套表面并且在內(nèi)部具有圓錐形切割表面。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的功能元件(10；10’)，其特征在于所述空心的頭部(16;16’)的長度連同所述頭部與所述軸部之間的圓形過渡的軸向高 度被至少形成為這樣的尺寸該尺寸總計為形成在金屬片部件(30)的遠離所述軸部(14 ； 14’)的側(cè)面處的鉚釘卷邊(37 ；37’)的長度和形成在所述金屬片部件的鄰近所述軸部(14 ； 14’)的側(cè)面處的環(huán)形褶皺(52)的延伸長度加上所述金屬片部件的厚度和形成在所述金屬 片部件的鄰近所述軸部(14 ；14’ )的側(cè)面上的環(huán)形褶皺(52)的延伸長度。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的功能元件(10；10’)，其特征在于所述軸部也被制造為空心的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的功能元件(10；10')，其特征在于所述空心的軸部被提供有內(nèi)螺紋。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的功能元件(10；10’)，其特征在于該功能元件被制造為冷鍛部件。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的功能元件(10；10’)，其特征在于該功能元件由管材制造，所述軸部處出現(xiàn)的任意螺紋通過螺紋滾壓工藝或通過壓力成 型工藝而被形成。
16.一種制造根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項所述的功能元件(10 ；10’ )與金屬片部 件(30)之間的連接的方法，其中，以本身已知的方式，所述金屬片部件(30)在被模具扣件 (32)支撐的同時，該金屬片部件被所述功能元件的端面(20 ；20’ )刺穿并被成形以在孔的 向下拉拔的邊緣周圍形成鉚釘卷邊(37 ；37’)，并且所述功能元件(10 ；10’ )在鉚釘卷邊 (37 ；37’ )被完成之后或之前不久被向下擠壓以使所述空心的頭部(16 ；16’ )的鄰近所述 軸部(14 ； 14’ )的區(qū)域形成為環(huán)形褶皺(52)，該環(huán)形褶皺(52)與所述金屬片部件(30)的 遠離所述鉚釘卷邊(37 ；37，)且鄰近所述軸部(14 ；14，)的側(cè)面相接觸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于由所述頭部(16 ；16’ )的刺穿部分(26 ；26’ )形成的刺穿塊(50)通過所述模具扣件 (32)的柱塞狀突出部(34)被推動進入所述鉚釘卷邊(37)的內(nèi)部以進一步增加所述鉚釘連 接的強度。
18.一種零件總成，由金屬片部件(30)和根據(jù)前述權(quán)利要求1至15中任意一項所述 的功能元件(10 ；10’)組成，特別地根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法而被制造，其特征在 于鉚釘卷邊(37 ；37’ )位于所述金屬片部件的遠離所述軸部(14 ；14’ )的側(cè)面處，而環(huán) 形褶皺(52)位于所述金屬片部件(30)的鄰近所述軸部(14;14’ )的側(cè)面處，所述金屬片 部件(30)被夾在所述環(huán)形褶皺(52)與所述鉚釘卷邊(37 ；37’)之間與所述功能元件(10) 連接的區(qū)域中。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的零件總成，其特征在于所述環(huán)形褶皺(52)被布置在所述金屬片部件的環(huán)形凹部中，所述環(huán)形褶皺(52)的鄰 近所述軸部(14)的環(huán)形表面(57)被布置為極小地低于或極小地高于在所述鉚釘連接的區(qū) 域中的所述金屬片部件的鄰近所述軸部(14)的側(cè)面，或者與所述金屬片部件(30)的所述 側(cè)面處于相同的水平面。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的零件總成，其特征在于刺穿塊(50)位于所述環(huán)狀的鉚釘卷邊(37 ；37’ )內(nèi)并且優(yōu)選地被擠壓抵靠所述鉚釘卷邊。
全文摘要
本發(fā)明公開功能元件、將功能元件引入金屬片部件的方法及零件總成，其中該功能元件，特別是錨桿元件，由軸部和被設(shè)計為用于與板元件、特別是金屬片部件鉚釘連接的頭部組成，其中所述頭部被制造成空心的并且具有大于所述軸部的外徑的外徑，其特征在于所述軸部通過由凸圓形表面、特別是球形表面形成的環(huán)形肩部匯合到所述頭部，從而所述凸圓形表面從所述軸部延伸到所述頭部的至少基本圓柱形的套表面。
文檔編號B21J15/00GK101994737SQ20101025493
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者杰瑞·巴貝吉 申請人:形狀連接技術(shù)有限公司及兩合公司