專利名稱：連接元件,零件總成和形成該零件總成的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可通過鉚接連接到金屬薄板部件上的元件，尤其是形式為定心螺栓的元件，它具有桿部和頭部，其中頭部在其面對金屬薄板部件的一側有至少近似為環(huán)形的環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽在徑向內(nèi)側匯合到頭部的圓柱段，該圓柱段接下來匯合到桿部和管狀的鉚接段，該鉚接段環(huán)繞頭部區(qū)域內(nèi)的桿部，該環(huán)形凹槽位于徑向上布置在環(huán)形凹槽外側的環(huán)形接觸面內(nèi)，并在徑向外側經(jīng)至少近似為圓錐形的壁匯合到環(huán)形的接觸面。此外，本發(fā)明還涉及一種零件總成(component assembly)，它包括連接到該元件的金屬薄板部件；還涉及一種將該元件連接到金屬薄板部件上的方法。
背景技術：
從EP-A-0 539 793的圖8和9中知道了開頭所稱的元件、零件總成以及方法。在其中所述的方法中，金屬薄板部件被設計為，它在連接區(qū)域內(nèi)有圓錐形的突起部，螺栓的桿部具有螺紋，并且環(huán)形的鉚接段從突起側被引入到圓錐形突起部的中心孔中，圓錐形突起部的上部區(qū)域在鉚接過程中被壓平，并且鉚邊位于金屬薄板部件下側(即金屬薄板部件遠離螺栓元件頭部的那一側)的環(huán)形凹槽內(nèi)，即使在圓錐形突起部局部被壓平之后，環(huán)形凹槽仍存在。
在圖示的實施方式中，有多個用于提供固定以防止旋轉的鼻狀物均勻分布在圓周方向上，它們位于從頭部的環(huán)形凹槽到環(huán)形鉚接段的過渡區(qū)域內(nèi)，并且在側視圖中呈三角形，其中用于提供固定以防止旋轉的鼻狀物在徑向區(qū)域內(nèi)只延伸過環(huán)形凹槽寬度的一部分。
然而這種螺栓元件實際上并未得到應用。一個原因在于，用于提供固定以防止旋轉的鼻狀物，一方面，如果有什么區(qū)別的話，往往會影響金屬薄板部件的所希望的再次成形，另一方面，會使環(huán)形鉚接段變硬，從而使卷邊段卷起困難。此外，這種設計可以導致金屬薄板出現(xiàn)不希望的變形。在這種元件中，負責鉚邊形成和金屬薄板部件再成形的葉狀模槽(die button)壓在鉚邊上，而鉚邊壓在金屬薄板部件上。因此，正在形成的鉚邊必須將金屬薄板部件壓在用于提供固定以防止旋轉的鼻狀物上，并將用于提供固定以防止旋轉的鼻狀物壓到薄板材料內(nèi)。證明這么做實際上是困難的，并且發(fā)生薄板材料在用于提供固定以防止旋轉的鼻狀物處被抓住，因此無法形成鉚邊，且鉚接段變形，并在中心處沿近似徑向被壓到薄板材料內(nèi)。
通過鉚接連接到金屬薄板部件上的元件被用作定心元件的技術已知有一系列應用。關于這一點，該元件有桿部區(qū)域，桿部相對較緊地裝配在另一零件的孔內(nèi)，而該另一零件被連接到鉚接到金屬薄板部件上的元件上，并且相對金屬薄板部件被精確定位。關于這一點，該定心元件可以具有純定心功能，其中其他元件會影響該另一零件被擰到金屬薄板部件上，或者說該定心元件可以同時具有用于將該另一零件連接到金屬薄板部件上的螺紋。這樣該元件不僅具有定心功能，還具有連接功能。
這種定心元件或定心及緊固元件迄今一直由形狀連接技術(ProfilVerbindungstechnik)有限公司兩合公司以所謂的SBF螺栓形式的零件實現(xiàn)，這種螺栓例如在德國專利3447006.9中有所描述。在SBF螺栓元件中，頭部的遠離桿部的一側被設計用來與金屬薄板部件鉚接。
盡管這種定心元件(也可以有緊固功能)已經(jīng)在實踐中得到了檢驗，但要連接到元件頭部區(qū)域內(nèi)的金屬薄板部件上，還需要對金屬薄板部件和頭部進行相對較大的改造。這將導致如下狀況，即對于桿徑為12mm甚至更大的元件，為了實現(xiàn)與金屬薄板部件的所需鉚接，需要相對較大的改造力。尤其是當金屬薄板部件厚度相當大時，這更有問題，而在使用桿徑較大的定心元件時，又通常需要厚度相當大的金屬薄板部件。
使用可用于定心目的的其他緊固元件也會出現(xiàn)相似的問題。
WO02/077468中描述了可用作定心元件的又一元件。這是一種功能元件，它具有一個頭部，頭部有環(huán)形的接觸表面和管狀的鉚接段，鉚接段位于頭部的接觸表面一側并遠離頭部，管狀的導向段與管狀的鉚接段同心，并且在徑向上位于后者之內(nèi)，在導向段和鉚接段之間有環(huán)形間隙，并且導向段伸過鉚接段的自由端。
管狀鉚接段的壁的自由端在軸向截面中看時在徑向外側和徑向內(nèi)側處都是圓的，并且舉例來說，呈半圓形或類似箭頭的形狀，這種形狀有助于形成鉚邊。導向段被形成為穿孔段，并且在其遠離接觸表面的一端有環(huán)形的刃口，因此該元件可以按自穿孔形式被引入到金屬薄板部件中。該元件被形成為螺母元件，它首先使自穿孔功能成為可能。然而，該元件的環(huán)形接觸表面上沒有環(huán)形凹槽，并且用于提供固定以防止旋轉的鼻狀物具有突起部或肋狀物的形狀，它們沿徑向延伸，并且形成在環(huán)形接觸表面處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種開頭所稱的那種元件，它可以具有純定心功能，也可以具有定心及連接功能，即使桿徑為12mm甚至更大，也需要力將其連接到仍在容許極限內(nèi)的金屬薄板部件上，也不用擔心金屬薄板部件發(fā)生不希望的變形，并且對于各種厚度的金屬薄板部件，僅用一個元件即可極好地防止旋轉。
為了滿足這一目的，提供一種開頭所稱的那種元件，其特征在于在環(huán)形凹槽的圓錐形壁上和/或在環(huán)形凹槽的可選存在的環(huán)形底面上提供至少一個局部凹槽，優(yōu)選提供多個尤其是呈均勻分布的局部凹槽。
通過在環(huán)形凹槽的圓錐形壁上和/或在環(huán)形凹槽的管狀底面上提供用于提供固定以防止旋轉的、形式為局部凹槽或多個均勻分布的凹槽的特征，尤其是對較厚的金屬薄板，可防止如下情形，即該用于提供固定以防止旋轉的特征在將元件連接到金屬薄板部件上的過程中可提供阻力，要改造金屬薄板部件或鉚接段，首先必須克服該阻力。此外，用于提供固定以防止旋轉的這些凹槽導致了如下情形，即金屬薄板部件不會出現(xiàn)不希望的變形，對于定心元件，這一點特別重要。此外，用于提供固定以防止旋轉的這些凹槽確保有充分的旋轉固定，并且不妨礙鉚邊成形，以致它可以被完全接收在金屬薄板部件底側(即金屬薄板部件遠離元件頭部的那一側)出現(xiàn)的環(huán)形凹槽內(nèi)，因此在金屬薄板部件的底側有扁平的連接表面。這接下來確保元件的起定心作用的導向段也可以直接提供在金屬薄板部件的底側上，即鉚邊的自由端面上，鉚邊位于元件的桿部上，因此可確保套在元件導向段上的零件被理想地定心或定位。
此外，根據(jù)本發(fā)明的元件可以用在金屬薄板的厚度范圍相對較寬的一個實施方式中。例如，只需要兩個不同的元件即可涵蓋從例如0.6mm到超過3.5mm的金屬薄板厚度范圍，而不需要位于金屬薄板部件底側的環(huán)形凹槽內(nèi)的鉚邊伸過金屬薄板部件底側并在連接另一個零件的過程中造成困難。例如，在具有短鉚接段的第一實施方式中，可以被涵蓋0.6～1.5mm的金屬薄板厚度，而在鉚接段較長的第二實施方式可供厚度從例如1.5mm到超過3.5mm的金屬薄板使用。尤其是對厚度從1.25mm到超過3.0mm的金屬薄板，可以使用帶有稍短鉚接段的一個元件，對定心螺栓來說，這代表特別經(jīng)常出現(xiàn)的范圍。還應該指出的是，本發(fā)明并未被限制為桿徑約為12mm的元件，相反，所用的桿徑可以在一個寬范圍內(nèi)選擇，例如，但不是限制，從4mm～38mm的范圍內(nèi)選擇。
根據(jù)本發(fā)明的元件還有如下優(yōu)點，即可以根據(jù)歐洲專利0 539 793 B1實施所謂的夾緊孔鉚接工藝，從而在金屬薄板部件和元件之間實現(xiàn)所需的束縛。換句話說，在實施鉚接工藝的過程中，為了減小金屬薄板部件中心孔的尺寸，圓錐形突起部可以被(局部)壓平，以致讓孔的輪緣區(qū)域與鉚接段上方區(qū)域內(nèi)或鉚接段區(qū)域內(nèi)的元件的金屬薄板接觸，而鉚接段通過鉚接工藝沿徑向向外翻轉，并且可選擇通過鉚接工藝沿徑向擴展。
然而，使用夾緊孔鉚接工藝不是必須的，相反，圓錐形突起部的形狀可以與元件頭部底側上的環(huán)形凹槽的形狀匹配，這是由于在鉚接段的卷邊過程中，葉狀模槽可以壓潰它自己和元件頭部之間的金屬薄板材料，以致金屬薄板材料不僅進入局部凹槽，而且還被沿徑向向內(nèi)推，因而同樣可以實現(xiàn)它旨在實現(xiàn)的束縛。
即使當緊固元件具有純定心功能時，提供形式為局部凹槽且用于提供緊固以防止旋轉的特征也是有利的，這是由于這樣可以簡單確保將元件連接到金屬薄板部件上的方法具有所需的工藝可靠性。換句話說，在將元件連接到金屬薄板部件上之后，利用金屬薄板部件的適當支撐，可以在元件上施加扭矩，以將元件擰出金屬薄板部件或使之在金屬薄板部件內(nèi)松動。出現(xiàn)的扭矩水平是衡量元件與金屬薄板部件的連接牢固度的量度，并且可以用于確保質量或檢查質量。
對于具有緊固功能的元件，用于提供緊固以防止旋轉的特征在任何情況下都是必要的，這是為了確?？梢詫崿F(xiàn)連接功能，即在將螺母連接到元件桿部上形成螺栓元件的過程中，或者在將螺釘擰到元件的中空桿部形成螺母元件的過程中，產(chǎn)生所需的緊固以防止旋轉。在將該元件形成螺母元件時，可以在頭部、中空的桿部、和/或連接段上提供螺紋，其中連接段位于頭部遠離桿部的一側。在后一種情況下，連接段的外徑優(yōu)選小于元件的頭部，因此可以提供環(huán)形的接觸壓力表面，它能將該元件壓到金屬薄板部件內(nèi)，并能執(zhí)行鉚接工藝，而出現(xiàn)的力不會使緊固段變形。在該元件形成螺母元件的情況下，也可以將它做成自穿孔的形式。
可以在從屬權利要求2～11中發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的元件的優(yōu)選實施方式。
根據(jù)本發(fā)明的零件總成的特征在于，金屬薄板部件在環(huán)形凹槽區(qū)域內(nèi)有環(huán)形的突起部，該突起部被接收在環(huán)形凹槽內(nèi)；金屬薄板部件的材料位于該/每個局部凹槽內(nèi)；并且金屬薄板部件在遠離環(huán)形凹槽的一側有環(huán)形凹槽，已經(jīng)卷成鉚邊的鉚接段位于該環(huán)形凹槽內(nèi)，鉚邊遠離頭部的一側至少基本上沒有伸過鉚邊周圍區(qū)域內(nèi)金屬薄板部件的側面，并且相對該金屬薄板部件側面優(yōu)選略微退后。
可以在另外的從屬權利要求13和14中發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的零件總成的優(yōu)選實施方式。
最后，本發(fā)明的用于將元件連接到金屬薄板部件上以形成零件總成的萬法的特征在于，該元件被插入到預先打有孔的金屬薄板部件上，金屬薄板部件上孔的區(qū)域優(yōu)選預先成形以形成突起部，該突起部至少基本上與環(huán)形凹槽的形狀匹配，或者優(yōu)選具有比圓錐形壁更陡的圓錐形狀；鉚接段周圍的金屬薄板材料借助葉狀模槽形成該/每個局部凹槽，其中該葉狀模槽有接收桿部的中心凹口或中心孔和環(huán)繞該中心凹口或中心孔的環(huán)形突起部；并且在鉚邊的形成過程中，鉚接段被放在或壓在金屬薄板部件下側面上形成的環(huán)形凹槽內(nèi)。
在該實施方式中，葉狀模槽的環(huán)形突起部的自由端上至少基本形成環(huán)形邊，該環(huán)形邊與沿徑向位于它外側的圓的成形面匯合，因此鉚接段被改造成鉚邊。關于這一點，環(huán)形邊的直徑小于鉚接段的自由端的環(huán)形頂點區(qū)域內(nèi)的管狀鉚接段的直徑，因此在鉚接過程中環(huán)形邊可以使鉚邊沿徑向向外偏轉。


下面將參照附圖詳細介紹本發(fā)明，其中圖1A-C顯示根據(jù)本發(fā)明的起純定心功能的元件的三幅視圖，其中圖1A以透視圖的形式從頭部的下側顯示該元件，圖1B是圖1A中的元件沿縱向的局部剖視圖，圖1C顯示如圖1A和1B所示的元件的頭部的下側的平面圖，圖2A-B顯示根據(jù)圖1A-1C的本發(fā)明的元件與金屬薄板部件的連接，其中圖2A顯示通過圓錐形突起部的中心孔引入該元件之前的狀態(tài)，圖2B顯示零件總成的局部剖視圖，圖3A-C與圖1A-1C對應，但顯示改進的實施方式，形式為具有緊固功能的定心元件，圖4A-B與圖2A-2B對應，但顯示圖3A-3C的螺栓元件與金屬薄板部件的連接，圖5顯示一個零件被連接到圖4B所示的零件總成上時的旋緊狀態(tài)。
具體實施例方式
參照圖1A-1C和圖2A-2B，顯示了通過鉚接被連接到金屬薄板部件10上的元件12。元件12的形式為定心元件，具有桿部14和頭部16，其中頭部在其面對金屬薄板部件10的一側18具有至少近似為環(huán)形的凹槽20，該環(huán)形凹槽徑向內(nèi)側與頭部16的圓柱段21匯合，該圓柱段接下來與桿部14和管狀的鉚接段22匯合，該鉚接段環(huán)繞位于頭部16區(qū)域內(nèi)的、即位于頭部16正下方的桿部14。環(huán)形凹槽20位于環(huán)形接觸面24以內(nèi)，而環(huán)形接觸面沿徑向位于環(huán)形凹槽的外側，或者沿徑向位于由圓環(huán)形段24’構成的接觸面的外側，并且環(huán)形凹槽20在徑向外側處經(jīng)至少近似為圓錐形的壁23與接觸面24或24’匯合。圓錐形壁23可以優(yōu)選有如圖所示相對水平面約為33°的圓錐角，此角可直接從20°～45°之間選擇，并且這些數(shù)值也不應看作是限制性的。
在該實施方式中，沿徑向在圓錐形壁以內(nèi)的環(huán)形凹槽20有至少在半部橫截面中彎曲的環(huán)形底面26，該底面與圓柱段21的徑向外表面28匯合。在此例子中，底面26在徑向上的半部橫截面中是彎曲的，它包括扁平段28，該扁平段基本上垂直于元件12的中心縱向軸線30。然而，可以想到可省略該扁平的底面或者擴展扁平段28的徑向寬度，從而使它直接或通過相對較小的半徑與圓錐形壁23和/或與鉚接段22(未示出)上方的圓柱段21匯合。該底面也可以由從圓錐形壁到鉚接段22上方的圓柱段21的相對尖銳的過渡區(qū)域形成(術語“上方”意指用于所示的元件12的定向，而不是幾何學上的定義)。
在環(huán)形凹槽20的圓錐形壁23上和/或在環(huán)形凹槽20的可選提供的底面26上有至少一個局部凹槽32，優(yōu)選有多個尤其是呈均勻分布的局部凹槽32。
該/每個局部凹槽32呈長圓形，在該實施方式中，過渡區(qū)域從每個局部凹槽的側壁經(jīng)一條銳邊與環(huán)形凹槽20的表面匯合。然而，這些過渡區(qū)域也可以制成圓的。
該/每個局部凹槽32基本上位于徑向平面上，并且在該實施方式中其長度使得它延伸到環(huán)形接觸表面，從而將環(huán)形接觸表面24分割成圓環(huán)段24’，尤其是在圖1B左側的點24’、32’、24處可以看到這些圓環(huán)段。因此不難理解，“環(huán)形接觸表面”這一名稱也涵蓋由被這種局部凹槽斷開的圓環(huán)段構成的接觸表面。然而，也可以縮短局部凹槽，以致它們沒有到達接觸表面24，也沒有分割它們。
在此例子中，局部凹槽不但分割環(huán)形接觸表面24，它們也同樣分割環(huán)形凹槽20的底面26。當該底面26被稱為環(huán)形底面時，不難理解，它也包括被一個局部凹槽或多個局部凹槽斷開的底面。
在此例子中，有六個均勻分布的局部凹槽。然而，也可以直接提供數(shù)目不同的凹槽一一從一個局部凹槽到12個局部凹槽都完全可以，并且也可以考慮更大的數(shù)目，只要它們做得更小或更窄且不太深。
如圖、尤其是圖1B所示，在軸向剖面圖中看時(如圖1B的右側所示)，管狀鉚接段的壁的自由端34在徑向外側和徑向內(nèi)側都是圓的，并且舉例來說，它呈半圓形或類似箭頭的形狀，因此鉚接段下端處環(huán)的環(huán)形頂點正好在34所代表的位置處出現(xiàn)。
在圖1A-1C和2A、2B的實施方式中，桿部14形成實心的或管狀的定心部。該元件除了形成純定心元件之外，它還可以如圖3A-3C以及圖4A和4B分別所示，形成定心及連接元件。
在圖3A-3C以及圖4A和4B的實施方式的描述中，形狀和/或功能與圖1A-1C以及圖2A和2B的實施方式相同的特征用相同的附圖標記表示，并且不難理解，相同的描述也適用于相應的特征或功能，除非某些東西的敘述相反。反過來，它、即圖3A-3C以及圖4A和4B的描述也適用于圖1A-1C以及圖2A和2B的實施方式，除非某些東西的敘述相反。因此為簡便起見，不做不必要的重復描述。在圖3A-3C以及圖4A和4B的實施方式中，桿部14帶有螺紋14’。
螺紋14’有與管狀鉚接段的自由端的區(qū)域相鄰的螺紋退出段14”，該螺紋退出段與直徑等于或大于螺紋外徑的圓柱段40匯合。該圓柱段40形成真正的定心段，如圖4B所示，當元件12被連接到金屬薄板部件10上時，該圓柱段基本上是首先露出來。在圖1A-1C以及圖2A、2B的實施方式中，要么是折回的鉚接段、即鉚邊42之下的整個桿部14形成定心段40，要么僅僅是位于鉚邊42正下方的一部分形成定心段，其余部分可以是階段狀的、即用于預定心的直徑較小的部分。
可以對如圖1A-1C以及圖3A-3C所示的元件進行各種改進。例如，頭部在與桿部相反的一側可以有一個功能段，例如形式為外螺紋、內(nèi)螺紋、具有夾座(clip mount)的另一桿部或導向部件的功能段。作為另一個備選方案，桿部14可以做得更長，并且要么充當銷子或桿的導向器，要么具有內(nèi)螺紋。
下面將參照圖2A和2B說明將圖1A-1C的元件12連接到金屬薄板部件上的方法。需要指出的是，相同的描述也適用于根據(jù)圖4A和4B將如圖3A-3C所示的元件12連接到金屬薄板部件10上，圖4A和4B用相同的附圖標記來表達。因此，對于圖4A和4B，將不再重復描述根據(jù)圖2A和2B的方法。
如圖2A(4A)所示，元件12被插入到預先打有孔的金屬薄板部件10上，金屬薄板部件上孔50的區(qū)域被預先形成突起部52，該突起部基本上與環(huán)形凹槽20的形狀匹配。在此例子中，金屬薄板部件的突起部52的頂部53被壓平，隨后孔50被穿通，由此孔的側壁53平行于縱向軸線30延伸。然而，預定的壓平不是必須的，也可以直接形成錐形的突起部52，而沒有壓平的部分53?？?0的沖壓也可以與形成孔50的壓制過程結合起來同時進行，因此在圖2A中孔50會呈圓錐形延伸，并且會向上岔開。作為另一個備選方案，突起部的形狀也可以是比環(huán)形凹槽20的圓錐形壁23更陡的圓錐形。
將元件連接到金屬薄板部件上是利用本身已知的方式借助壓力機或C形架上的葉狀模槽進行的。在此方案中，壓力例如被施加到元件的頭部，而金屬薄板部件被支撐在葉狀模槽上。葉狀模槽(未示出)具有接收桿部的中心凹口或中心孔和環(huán)繞該中心凹口或中心孔的環(huán)形突起部，借助該葉狀模槽，鉚接段22周圍的金屬薄板材料被形成在該/每個局部凹槽32中。在鉚邊42的形成過程中，鉚接段22被放在金屬薄板部件10下側面上形成的環(huán)形凹槽60內(nèi)。
為此，葉狀模槽的環(huán)形突起部的自由端上優(yōu)選形成環(huán)形邊，該環(huán)形邊與沿徑向位于其外側的圓的成形面匯合。該環(huán)形邊的直徑被選擇為稍小于鉚接段22的自由端處的環(huán)形頂點的直徑，因此在鉚接過程中環(huán)形邊和圓的成形面使鉚接段22沿徑向向外偏轉，并使之形成鉚邊42。關于這一點，金屬薄板材料在由正在形成的鉚邊和鉚邊徑向上外側的葉狀模槽的區(qū)域施加在元件的頭部16和葉狀模槽之間的力作用下被壓潰，以致金屬薄板材料進入局部凹槽32內(nèi)，并在這里在金屬薄板材料上形成突起部，這些突起部在元件和金屬薄板部件10之間形成帶齒的、用于提供固定以防止旋轉的互鎖機構。此外，通過鉚接段的卷起，金屬薄板材料被夾在形成在環(huán)形凹槽20和鉚邊42之間的徑向槽55內(nèi)，該徑向槽將元件沿軸向固定在金屬薄板部件上。此外，金屬薄板材料被壓潰力牢牢地壓在鉚邊42上方區(qū)域內(nèi)的元件桿部1 4上(同時鉚接段發(fā)生膨脹)，因而出現(xiàn)高的孔摩擦，孔摩擦產(chǎn)生牢固的元件定位，并增加旋轉阻力。此外，金屬薄板材料處于受壓狀態(tài)，以致在動態(tài)操作中，不用害怕疲勞裂紋。當金屬薄板的圓錐形突起部被局部壓平時，即當根據(jù)開頭指出的EP-A-0 539 793采用夾緊或鉚接工藝時，這一效果可以進一步增加。
因此，該方法的結果是零件總成，它包括金屬薄板部件10和與之相連的元件12，其中金屬薄板部件10在環(huán)形凹槽20的區(qū)域內(nèi)有環(huán)形的突起部52’，該突起部以形狀匹配的方式被接收在環(huán)形凹槽20內(nèi)，金屬薄板部件的材料位于該/每個局部凹槽32內(nèi)。此外，金屬薄板部件10遠離環(huán)形凹槽22的一側58有環(huán)形凹槽60，已經(jīng)卷成鉚邊42的鉚接段位于該環(huán)形凹槽60內(nèi)。鉚邊42遠離頭部16的一側至少基本上沒有伸過鉚邊周圍區(qū)域內(nèi)金屬薄板部件的側面58，并且相對后者優(yōu)選略微退后，例如退后0.02mm。
圖5顯示了圖4B的零件總成及另一零件70的使用。該零件上有孔72。
孔72的內(nèi)徑至少基本上等于鉚邊42、即定心段40的區(qū)域內(nèi)的桿部14的外徑，并且該零件被桿部的這一區(qū)域定心。
零件70借助連接到元件桿部14上的緊固元件74保持在金屬薄板部件10上，例如，在形成具有外螺紋14’的桿部時，被擰到螺紋14’上的螺母74保持，可選地中間有墊圈76。作為該方案的備選方案，桿部可以形成具有內(nèi)螺紋(未示處)的管狀部件，然后零件70可以被擰到該內(nèi)螺紋內(nèi)的螺釘固定。
為了完整起見，應該指出根據(jù)本發(fā)明的元件不需要必須滿足定心功能，而是可以僅僅具有純緊固功能，因此不需要一定是定心元件或定心螺栓。
在所有的實施方式中，只要在冷變形的環(huán)境下能滿足根據(jù)ISO標準的8級甚至更高的強度，那么所有的材料都可以作此元件的材料，例如35B2合金。所形成的緊固元件也適用于市場上有的用于拉制優(yōu)質金屬薄板部件的所有鋼材，還適用于鋁或其合金。鋁合金、尤其是強度較高的鋁合金，例如AlMg5，也可用作所述元件。強度較高的鎂合金(例如AM50)元件也可以考慮。
權利要求
1.一種可通過鉚接連接到金屬薄板部件(10)上的元件(12)，尤其是形式為定心螺栓的元件，該元件具有桿部(14)和頭部(16)，其中頭部在其面對金屬薄板部件的一側(18)上具有至少近似為環(huán)形的環(huán)形凹槽(20)，該環(huán)形凹槽在徑向內(nèi)側匯合到頭部(16)的圓柱段(21)，該圓柱段接下來匯合到桿部(14)和管狀的鉚接段(22)，該鉚接段圍繞頭部(16)區(qū)域內(nèi)的桿部(14)，該環(huán)形凹槽位于徑向上布置在該環(huán)形凹槽(20)外側的環(huán)形接觸面(分別為24或24’)以內(nèi)，并在徑向外側經(jīng)至少近似為圓錐形的壁(23)匯合到環(huán)形的接觸面，其特征在于，在環(huán)形凹槽的圓錐形壁(23)上和/或在環(huán)形凹槽的可選存在的環(huán)形底面(26)上提供有至少一個局部凹槽(32)，優(yōu)選具有多個尤其是呈均勻分布的局部凹槽(32)。
2.如權利要求1所述的元件，其特征在于，徑向上位于管狀鉚接段(22)以內(nèi)的桿部(14)的區(qū)域，形成定心段(21)，或者屬于桿部(14)的定心段。
3.如權利要求1或2所述的元件，其特征在于，徑向上在圓錐形壁(23)內(nèi)側的環(huán)形凹槽(20)具有環(huán)形底面(26，28)，該底面至少基本上垂直于所述元件的縱向軸線，或者其與圓柱段(21)的徑向外表面匯合的橫截面是彎曲的。
4.如上述權利要求中任意一項所述的元件，其特征在于，該/每個局部凹槽(32)呈長圓形，從局部凹槽(32)的側壁到環(huán)形凹槽(20)表面的過渡區(qū)域是銳邊的或圓的。
5.如上述權利要求中任意一項所述的元件，其特征在于，該/每個局部凹槽(32)至少基本上位于徑向平面內(nèi)。
6.如上述權利要求中任意一項所述的元件，其特征在于，管狀鉚接段(22)與桿部(14)或與定心段(40)間隔一徑向間隙，或者優(yōu)選在其徑向內(nèi)側處接觸桿部(14)或定心段(40)。
7.如上述權利要求中任意一項所述的元件，其特征在于，在軸向截面中看時，管狀鉚接段(22)的壁的自由端(34)在徑向外側和徑向內(nèi)側都是圓的，并且舉例來說，該自由端呈半圓形或類似箭頭的形狀。
8.如上述權利要求中任意一項所述的元件，其特征在于，桿部(14)被形成為實心的或管狀的定心部。
9.如上述權利要求中任意一項所述的元件，其特征在于，桿部(14)具有螺紋(14’)。
10.如權利要求9所述的元件，其特征在于，螺紋(14’)具有與管狀鉚接段的自由端的區(qū)域相鄰的螺紋退出段，該螺紋退出段與直徑等于或大于螺紋(14’)的外徑的圓柱段(40)匯合。
11.如上述權利要求中任意一項所述的元件，其特征在于，頭部(16)在與桿部(14)相反的一側具有功能段，其形式例如為外螺紋、內(nèi)螺紋、具有夾座的另一桿部，或者導向或定心部。
12.一種零件總成，包括金屬薄板部件(10)和連接到該部件上的如上述權利要求中的一項或多項所述的元件，其特征在于，金屬薄板部件(10)在環(huán)形凹槽(20)的區(qū)域內(nèi)具有環(huán)形的突起部(52)，該突起部被接收在環(huán)形凹槽(20)內(nèi)；金屬薄板部件的材料位于該/每個局部凹槽(32)內(nèi)；并且金屬薄板部件(10)在遠離環(huán)形凹槽(20)的一側(58)具有環(huán)形凹槽(60)，已經(jīng)卷成鉚邊(42)的鉚接段(22)位于該環(huán)形凹槽(60)內(nèi)，鉚邊(42)遠離頭部(16)的一側至少基本上沒有伸過鉚邊(42)周圍區(qū)域內(nèi)金屬薄板部件的側面(58)，并且優(yōu)選相對側面(58)略微退后。
13.如權利要求12所述的零件總成，根據(jù)帶有孔(72)的零件(70)，該零件套在元件(12)的桿部(14)上，并且與金屬薄板部件(10)接觸，其特征在于，孔(72)的內(nèi)徑至少基本上等于定心段(40)、即鉚邊(42)的區(qū)域內(nèi)的桿部的外徑，并且該零件由所述桿部的這一區(qū)域定心。
14.如權利要求13所述的零件總成，其特征在于，零件(70)借助連接到所述元件的桿部(14)上的緊固元件(74)保持在金屬薄板部件(10)處，例如，在形成具有外螺紋(14’)的桿部時，通過擰到該螺紋上的螺母保持，或者在桿部形成為具有內(nèi)螺紋的管狀部件時，通過擰到內(nèi)螺紋內(nèi)的螺釘保持。
15.一種將權利要求1至11中任意一項所述的元件連接到金屬薄板部件(10)上以形成如權利要求12至14中任意一項所述的零件總成的方法，其特征在于，所述元件被插入到預先打有孔的金屬薄板部件(10)中，該金屬薄板部件(10)在孔的區(qū)域被預先成形而形成突起部(52)，該突起部至少基本上與環(huán)形凹槽(20)的形狀匹配，或者優(yōu)選具有比圓錐形壁(23)更陡的圓錐形；鉚接段(22)周圍的金屬薄板材料借助葉狀模槽形成在該/每個局部凹槽(32)中，其中該葉狀模槽具有接收桿部的中心凹口或中心孔和環(huán)繞該中心凹口或中心孔的環(huán)形突起部；并且在鉚邊(42)的形成過程中，鉚接段(22)被放在或壓在金屬薄板部件下側面上形成的環(huán)形凹槽(60)內(nèi)。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于所述葉狀模槽的環(huán)形突起部的自由端上至少基本上形成環(huán)形邊，該環(huán)形邊與徑向上位于其外側的圓的成形面匯合，由此鉚接段(22)被形成鉚邊(42)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種可通過鉚接連接到金屬薄板部件上的元件，尤其是形式為定心螺栓的元件，它有桿部和頭部，其中頭部在它面對金屬薄板部件的一側上具有至少近似為環(huán)形的環(huán)形凹槽，該環(huán)形凹槽在徑向內(nèi)側匯合到頭部的圓柱段，該圓柱段接下來匯合到桿部和管狀的鉚接段，該鉚接段環(huán)繞頭部所在區(qū)域內(nèi)的桿部，該環(huán)形凹槽位于徑向上布置在環(huán)形凹槽外側的環(huán)形接觸面以內(nèi)，并在徑向外側經(jīng)至少近似為圓錐形的壁匯合到環(huán)形的接觸面，其特征在于在環(huán)形凹槽的圓錐形壁上和/或在環(huán)形凹槽的可選存在的環(huán)形底面上有至少一個局部凹槽，優(yōu)選有多個尤其是呈均勻分布的局部凹槽。還公開了一種零件總成，包括所述元件和金屬薄板部件。還公開了一種制造這種零件總成的方法。
文檔編號F16B5/02GK101086270SQ20061008355
公開日2007年12月12日 申請日期2006年6月5日 優(yōu)先權日2006年6月5日
發(fā)明者杰瑞·巴貝吉, 理查德·漢伯特, 邁克爾·維也斯 申請人:形狀連接技術有限公司及兩合公司