壓入式元件、預安裝部件、部件組件及方法與流程

2023-04-23 19:30:42 2

壓入式元件、預安裝部件、部件組件及方法本發明涉及打入式元件(punch-inelement)，其具有較大橫向尺寸的中空頭部部分以及較小橫向尺寸的中空軸部分，該軸部分遠離頭部部分的一個側部伸出，其中環形金屬片接觸表面在頭部部分的所述側部處形成並環繞軸部分，本發明涉及包括打入式元件和至少一個金屬片零件的預安裝部件，本發明涉及包括預安裝部件和另外的金屬片零件的部件組件(componentassembly)，且本發明還涉及用於製造部件組件的方法。該類型的打入式元件從EP-A-23022344已知。打入式元件預期用於打入到單一厚度金屬片零件中，並在軸部分的外周邊處設有多個肋狀物，所述肋狀物在軸向方向上沿著軸部分從金屬片接觸表面延伸經過軸部分的約一半長度。此外，鉚接元件從EP-A-1806508已知，其裝備有具有肋狀物的鉚接部分，在縱向方向上延伸的所述肋狀物提供抗旋轉能力，所述肋狀物延伸經過鉚接部分的整個長度。然而，在一方面的壓入式元件(press-inelement)和另一方面的鉚接元件之間的功能性元件或緊固元件的領域中具有嚴格的區別，且實際上因為壓入式元件在附接到金屬片零件時被非故意地變形，而鉚接元件被有意地變形以形成鉚接珠，該鉚接珠對於由鉚接元件和金屬片零件組成的部件組件來說是重要的。這兩類功能性元件或緊固元件的設計從而是基本上不同的。另外的鉚接元件從EP-A-2177776已知。該元件也預期用於附接到單一預穿孔的厚金屬片零件。其軸部分具有厚壁的中空部分和在自由端處的薄的中空鉚接部分。厚壁部分設有在縱向方向上延伸的肋狀物，該肋狀物延伸經過厚壁部分的整個長度，然而，鉚接部分未設有肋狀物。上述元件中沒有一個預期用於附接到第一金屬片零件和第二金屬片零件，或者被設計用於該附接。在實踐中，應用首先在車身製造的領域中反覆地出現，在該應用中，功能性元件必須附接到第一金屬片零件和第二金屬片零件，其中到第一金屬片零件的附接在工廠中的一個位置處發生，而到第二金屬片零件的附接在相同工廠中的不同位置處或在不同工廠中發生。第一金屬片零件與所附接的功能性元件被寬鬆地在箱中頻繁地從一個位置運輸到另一個位置，並因此受到顛簸並被頻繁地粗處理，這可能引起功能性元件在第一金屬片零件中的鬆動，或甚至引起該兩部分分開，使得其不再適合於附接到第二金屬片零件或只能通過很大努力來使用。這是相當大的問題，尤其是在大量生產中。用於這樣的部件組件的實例是鉸鏈到交通工具主體的門柱的附接。門柱一般由相對薄的金屬片製成，特別是當其為交通工具的外皮的部分時。然後已知的是，將螺母元件附接到所謂的船形物，所謂的船形物由較厚的金屬片零件形成，其在橫截面上經常具有平緩彎曲的U形狀，且其從內側焊接到門柱以用於加強。在門鉸鏈以及到門柱的附接的設計中，必須總是注意下列事實：例如150kg體重的相對重的人在爬進和爬出時可能將其自已抵著門框架支撐，由此相當大的槓桿力必須被門柱吸收，且不使其變形。本發明的基本目的是提供打入式元件，其特別地預期用於附接到第一金屬片零件和第二金屬片零件，一方面，第一金屬片的附接是安全的，使得不必擔心元件從第一金屬片零件的鬆動，且使得可以沒有問題地實現到第二金屬片零件的附接，而不必注意該元件的特殊定向。此外，根據本發明，由元件和第一金屬片零件組成的預安裝單元以及由預安裝單元和第二金屬片零件組成的完成的部件組件應是可利用的，其可以被穩定地並以有利的價格製成，並且還提供用於該部件組件的相應的製造方法。在這點上，應強調，當在這裡談到第一金屬片零件和第二金屬片零件時，該類型的金屬片零件也可由幾個層形成，其中一個金屬片零件的多個層例如焊接到彼此或粘著地結合到彼此。通過實例的方式，第一金屬片零件可由兩個或多個焊接在一起的金屬片零件組成，且第二金屬片零件也可以是這樣的。為了滿足該目的，最初指明的類型的打入式元件根據本發明來設置，所述打入式元件的特徵在於，肋狀物從環形金屬片接觸表面延伸直到接近於軸部分的自由端。當闡述肋狀物從環形金屬片接觸表面向上延伸直到接近於軸部分的自由端時，這意味著肋狀物從環形金屬片接觸表面或接近於環形金屬片接觸表面延伸經過軸部分的總長度的至少80％。在這方面，肋狀物被優選地布置成圍繞軸部分的外周邊均勻地分布。頭部部分和軸部分二者都優選中空地製成，其中螺紋圓筒(threadcylinder)在頭部部分和軸部分中形成。可以在從屬權利要求5中找到根據本發明的打入式元件的替換設計。根據本發明的預安裝單元包括至少一個第一預穿孔金屬片零件，根據前述權利要求中至少一項所述的至少一個打入式元件以其自由端在前面的方式被按壓如此遠，使得軸部分的端部分伸出金屬片零件，且使得縱向肋狀物中的一些而非全部被全部或部分地從軸部分的端部分位移，且已經被重新定形為材料鼻狀物(materialnose)，即被修剪和壓縮，其中材料鼻狀物部分或全部地接合到金屬片零件的材料中或者接觸該金屬片零件，由此金屬片零件被夾持在鼻狀物和金屬片接觸表面之間，且其餘的未位移的縱向肋狀物仍然存在於端部分處。因此，通過材料鼻狀物，打入式元件以形狀配合或旋轉地固定的方式(rotationally-securemanner)附接到第一金屬片零件，且實際上使得出現連接，通過該連接，不再擔心元件在第一金屬片零件中鬆動或實際上不期望的分離。如將更詳細地解釋的，沒有必要使預安裝單元的製造必須遵守元件的特定旋轉位置，也不必遵守使用的衝模母模的相應旋轉位置。該預安裝單元然後可以用第二非預穿孔金屬片部件來完成，以形成根據本發明的部件組件，其中端部分被自穿孔地引入到第二金屬片零件中，同時在第二金屬片零件中形成孔，由此仍然存在於端部分處的其餘的未位移縱向肋狀物以形狀配合的方式接合在孔的邊緣的凹槽中，該凹槽在壓入預安裝單元時出現。因此，預安裝單元也被旋轉地固定地連接，並且由於高的孔摩擦力而也不會在自由端處被壓出第二金屬片零件。這在圍繞端部分的環形凹口被設置在第二金屬片零件的遠離第一金屬片零件的側部中時是特別地有利的。以這種方式，增加了孔摩擦力，由此也增加了壓出阻力。在部件組件的製造期間，軸部分至少未在螺紋的區域中大幅地變形。本發明的用於製造由金屬片零件和上述類型並如權利要求1所述的打入式元件組成的預安裝單元的方法被實施，使得金屬片零件以相應於軸部分的直徑的孔直徑被預穿孔，其中金屬片零件被支撐在具有通道的衝模母模上，該衝模母模具有圍繞通道的至少交替的第一和第二區域，其中第一區域具有距打入式元件的中心縱向軸線的半徑，該半徑相應於軸部分的半徑，且第二區域具有距打入式元件的中心縱向軸線的半徑，該半徑相應於縱向肋狀物的外側距打入式元件的中心縱向軸線的半徑。以這種方式，一些而非全部的縱向肋狀物被重新成形為上述類型的材料鼻狀物。在這方面，這些第一區域是否全部或部分地接合一個或兩個縱向肋狀物是不起任何作用的，因為在端部分處的其餘的縱向肋狀物，不管它們是全部還是部分地位移的縱向肋狀物，對於旋轉地固定的附接到第二金屬片零件來說是充分的。似乎有不同數量的縱向肋狀物和第一區域和/或不同角範圍的縱向肋狀物和第一區域，使得只有一些縱向肋狀物或其部分被第一區域削掉。一般地，設置比縱向肋狀物少的第一區域。此外，本發明涉及用於製造由上述預安裝部件和第二金屬片零件組成的部件組件的方法，其中第二非預穿孔金屬片零件被支撐在衝模母模上，該衝模母模具有中心通道和相應於打入式元件的軸部分的端部分的基本直徑(basediameter)的直徑，且具有圍繞中心通道布置的環形鼻狀物，由此，通過以端部分的端面在前面抵著第二金屬片零件的遠離衝模母模的側部來按壓預安裝單元，端部分在衝模母模的幫助下在第二金屬片零件中產生孔並產生穿孔塊(piercingslug)，且環形鼻狀物在第二金屬片零件的遠離頭部部分的側部中形成圍繞端部分的環形凹口。然而，遵守預安裝部件或第二衝模母模的特別定向在這裡也是沒有必要的，因為在端部分處其餘的縱向肋狀物或縱向肋狀物部分不與第二衝模母模接觸，特別地由於在安裝狀態下，軸部分的自由端不伸出超過第二金屬片零件的遠離頭部部分的側部，而是優選地從第二金屬片零件的遠離頭部部分的側部縮回例如0.02mm。現在將參考實施方式和附圖來更詳細地描述本發明，在附圖中示出了：圖1A-1B是根據本發明的打入式元件的透視圖，其中元件的外形是從兩端清楚的；圖2A-2E是關於打入式元件如何被引入到第一金屬片零件中以及由此形成的預安裝單元看上去如何的圖示，其中圖2A示出了在具有位於其下方的衝模母模的預穿孔第一金屬片零件之上的打入式元件，圖2B示出了在沿著縱向方向部分地剖開的狀態下的完成的預安裝單元，圖2C和2D示出了根據圖2B的完成的預安裝部件從兩側的透視圖，且圖2E示出了圖2D的圓圈區域的放大表示；圖3A-3C示出了在透視圖中(圖3A)、在沿著縱向方向剖開的視圖中(圖3B)以及在端視圖中(圖3C)的在圖2A中使用的衝模母模；圖4A-4B示出了根據本發明和圖2B到2E的預安裝部件在第二衝模母模的幫助下到第二部件的附接(圖4A)，以用於形成根據本發明的部件組件(圖4B)。參考圖1A和1B，打入式元件10顯示為具有較大的橫向尺寸D1的中空頭部部分12和較小橫向尺寸D2的中空軸部分14，該軸部分14遠離頭部部分12的一個側部16伸出，其中環形金屬片接觸表面18在頭部部分12的所指明側部16處形成並環繞軸部分14。打入式元件10設有在軸部分14的外周邊處的多個肋狀物20，肋狀物20在軸向方向上(在中心縱向軸線22的方向上)沿著軸部分14從金屬片接觸表面18延伸，直到接近於軸部分14的自由端24。D1例如約為D2的兩倍大，而沒有限制。在這裡，肋狀物從所指明的側部開始在軸部分14的整個長度上延伸。然而，這不是必須的，肋狀物可以在軸部分的總長度L的至少80％上延伸，並且肋狀物可以例如不具有限制地以距離軸部分14的端面24為0.1L的量結束，且以距離金屬片接觸表面18前面為0.1L的量結束。然而，優選的結構從圖1A是明顯的，其中縱向肋狀物在徑向地位於金屬片接觸表面18內部的軸向環形凹槽26處結束，其中材料積聚部28位於縱向肋狀物之間且同樣地被包含在軸向環形凹槽26中。這具有技術製造優勢，因為縱向肋狀物20可以由具有軸向環形凹槽的預加工毛坯的環形肩部通過冷鍛製造，使得來自於縱向肋狀物之間的區域的材料通過合適的工具削掉並產生材料積聚部28，如在本申請的另外的申請中所描述的。該設計具有優勢，即沒有除具有縱向肋狀物20的軸部分之外的特徵在金屬片接觸表面18之前存在，使得金屬片接觸表面可以接近於第一金屬片零件的一側來定位。在這裡，肋狀物20被布置為以均勻的方式圍繞軸部分14的外周邊分布。然而，這不是必須的。頭部部分12和軸部分14在這裡被製成中空的，且螺紋圓筒30既設置在頭部部分12中又設置在軸部分14中。螺紋圓筒30設有螺紋進刀部32和螺紋退刀部34。作為該方案的替換方案，打入式元件可以被設計成使得不具有螺紋的螺栓軸在頭部部分的外側處形成(未示出)。如圖2A到2E所示，打入式元件10被布置在第一金屬片零件40處，以用於形成預安裝單元42。在這一點上，前述打入式元件通過根據圖2A以自由端在前面的方式被從上面按壓到預穿孔金屬片零件40中如此遠，使得軸部分14的端部分44從金屬片零件40伸出。在這一點上，縱向肋狀物20中的一些而非全部在將在後面更詳細地描述的衝模母模50的幫助下從軸部分14的端部分44全部或部分地位移，並且被重新成形為材料鼻狀物52，即被修剪和鐓鍛，如從圖2D和2E明顯的。材料鼻狀物52全部或部分地徑向接合到金屬片零件40的材料中，且實際上使得金屬片零件40被限制在鼻狀物和金屬片接觸表面18之間。如同樣地從圖2D和2E明顯的，剩餘的未削掉的縱向肋狀物20仍然存在於端部分處。因此，用於製造預安裝單元的方法如下實施：第一金屬片零件40，例如如上所述的船形物，首先以大體上相應於軸部分的直徑D2的孔直徑被預穿孔，即具有然而也可能略微小或略微大的半徑D2/2。金屬片零件40隨後被支撐在如圖3A到3C所示的具有通道60的衝模母模50上。通道60具有分別圍繞其周邊的至少第一和第二交替區域62和64，其中第一區域62具有距打入式元件10的中心縱向軸線22的半徑D2/2，該半徑D2/2相應於軸部分14的半徑D2/2。第二區域64具有距打入式元件10的中心縱向軸線22的半徑，該半徑相應於縱向肋狀物20的外側距打入式元件10的中心縱向軸線22的半徑Rr。小區域62和較大區域34的總數目近似地相應於縱向肋狀物20的總數目的一半，使得縱向肋狀物20可以被區域62成對地削掉，而縱向肋狀物的另外交替對與較大區域64對齊且未被削掉。打入式元件或衝模母模的特別定向不是必需的。即使由於不利的定向而使得具有較小半徑的區域62應與例如三個縱向肋狀物對齊，但是其將完全地削掉中心縱向肋狀物和兩個相鄰的縱向肋狀物20中的每個的部分，這不是壞事，因為在這裡存在充足的材料鼻狀物52和充足的縱向肋狀物剩餘物(全部或部分地)，以確保所需的抗旋轉能力。在該實施方式中，兩個相鄰的縱向肋狀物20藉助於衝模母模50被重新成形，因為對於沿著周邊方向的下面的肋狀物來說，衝模母模50具有切去部(區域64)，使得在該處的縱向肋狀物20未被重新成形。對於該布置來說，不需要在旋轉的方向上定向，因為在每種情況下，只有全部肋狀物的一半受到影響。即使衝模母模偶然定向為使得從重新成形到非重新成形的過渡位於一個肋狀物到兩半個重新成形的肋狀物的區域中，且出現一個完全地重新成形的肋狀物。然而，指定區域62或64的總數目和縱向肋狀物的總數目之間的特定比率或選擇區域62、64的相同角範圍決不是必需的。只需要注意下面的事實：足夠數量的材料鼻狀物52和足夠數量的剩餘縱向肋狀物或縱向肋狀物部分保持在端部分44處以保證期望的抗旋轉能力。現在將參考圖4A和4B來描述用於製造由上述預安裝單元42和第二金屬片零件70組成的部件組件70的方法。在這裡，第二非預穿孔的金屬片零件70在圖4A中被支撐在第二衝模母模80上。第二衝模母模80具有中心通道82且還有圍繞中心通道82布置的環形鼻狀物84，中心通道82具有相應於D2、相應於打入式元件10的軸部分14的端部分44的基本直徑D2。通過以端部分44的端部24在前面抵著第二金屬片零件70的遠離衝模母模80的側部86來按壓預安裝單元42，在衝模母模80的幫助下，端部分44在第二金屬片零件中生成孔88並且產生下落穿過衝模母模80的擴大區域87並被處理的穿孔塊90。環形鼻狀物84在第二金屬片零件70的遠離頭部部分12的側部94中產生圍繞端部分44的環形凹口92。設置在第二金屬片零件70的遠離第一金屬片零件40的側部中的環形凹口92從而環繞端部分44。在軸部分14的端部分44處的仍然保留的縱向肋狀物20在孔88的側壁中形成凹槽(不明顯)，孔88通過與縱向肋狀物的相應的形狀配合來起作用以提供良好的抗旋轉能力。這通過孔摩擦力來增加或補充，且孔摩擦力也作用為相當大的壓出阻力。環形凹口92增加了孔摩擦力，並且還可以在小但也非常有效的程度上與軸部分14在其端部分44的區域中形成另外的形狀配合接合，這進一步增加了壓出阻力。然而，軸部分14至少在螺紋30的區域中未實質上變形。該方法的結果是根據圖4B由預安裝單元42和第二金屬片零件70組成的部件組件100。簡單地通過實例的方式，第一金屬片零件40可具有在從2.0到4mm或更大的範圍內的厚度，而第二金屬片零件可具有從0.6到1.8mm的厚度，其中這些值不被理解為是受限制的。關於用於打入式元件的材料，可以考慮能夠滿足根據德國工業標準的強度等級8.8或更高的所有材料，而沒有限制。