CN101008418B - 功能元件、包括该功能元件和金属片部件的构件总成以及将功能元件连接到金属片部件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种功能元件，其具有功能部分，大致为管状的铆合部分和环状金属片接触表面，其特征在于：在所述铆合部分处具有成形特征件，用于在铆合卷边的形成期间所述金属片部件的共同移动，尤其是在所述铆合部分的自由端和/或所述铆合部分的径向外侧，至少在邻近所述铆合部分的所述自由端的区域中。本发明还提供一种构件总成，其包括功能元件和金属片部件。本发明还提供一种方法，用于将功能元件组装到金属片部件。

Description

功能元件、包括该功能元件和金属片部件的构件总成以及将功能元件连接到金属片部件的方法
技术领域
本发明涉及一种功能元件，其具有功能部分、大致为管状的铆合部分和环状金属片接触表面。进一步，本发明涉及一种包括所述功能元件和金属片部件的构件总成，还涉及一种用于将功能元件组装到金属片部件的方法。
背景技术
上述类型的紧固元件形式的功能元件，已由Profile VerbindungstechnikGmbH & Co.KG公司销售多年，其各种形式的产品具有SBF、SBK、RSF和RSK等名称。其中，所述元件自身以及用于组装所述元件和所使用的冲模母模的方法，被详细描述于德国专利DE3447006C2、DE3446978C2和DE3835566C2中。
这种类型的紧固元件可采用自穿透(self-piercing)方式引入到金属片部件中，使得所述元件具有穿透和/或铆合部分。不过，所述紧固元件也可采用预穿孔而被引入到经过预穿孔的金属片中，所述预穿孔经常使用所称的预打孔机来进行，该预打孔机在组装所述紧固元件之前或期间对金属片部件直接穿孔。这种可能性仅存在于形成为中空体元件的功能元件的情况，例如螺母元件，这是因为，打孔机必须穿过所述紧固元件。
也存在这样的可能性，即，以这样一种方式来使用设有穿透铆合部分的功能元件：在所述组装过程之前或期间，通过穿透和/或铆合部分来将金属片部件穿孔。当所述功能元件实现为螺杆元件时，在这种情况下所产生的冲孔废料经常会卡在管状铆合部分之中，其可对于铆合卷边施加支撑功能。对于中空体元件，穿透的冲孔废料通常利用穿过中空体元件的持续喷注销(ejection pin)来去除。
无论对应的功能元件是自穿透还是与预穿孔的金属片一起使用，穿透和/或铆合部分都必须在金属片部件上进行并非微不足道的变形操作，因为必须确保金属片部件变形进入铆合连接区域中的管状接头中。穿透和/或铆合区段随后沿着所述管状接头的自由独立端径向地向外变形，以形成用于承接所述管状接头的凹部，该凹部的横截面为U形。在这样的连接中，所述管状接头经常被在其自身上回叠(fold back)，使得金属片的环状叠层处于由卷曲起来的铆合部分形成的U形凹部之中。
因此，无论这些操作是否包括预穿孔，对于穿透和/或铆合区段的要求而言，其一方面应具有足够的稳定性，从而能够进行所需的变形操作，而另一方面，在所述铆合卷边形成之后，应在铆合卷边的区域中实现足够的强度，从而确保预计的连接强度。对于物件与金属片部件牢固组装来说，这是必要的。对于紧固元件来说，重要的是，穿透和/或铆合区段的强度必须对应于螺丝件的强度等级。对于将紧固元件组装到金属片部件来说，穿透和/或铆合区段不可弯曲。另一方面，所形成的变形程度必须使得穿透和/或铆合区段能够再成形以形成径向横截面为U形的铆合卷边。
这些相反的要求导致这样的一种情况，即，穿透和/或铆合区段的径向壁厚必须明确相关于紧固部分的有效尺寸。所述名词“紧固部分的有效尺寸”将被理解为紧固元件自身所需强度的含义。
即使所述紧固元件已经成功地实际应用多年，但其仍有某些缺点，即，无论是否进行预穿孔，所述元件的组装可导致形成小薄片，这些小薄片随着时间的推移会陷入冲模母模区域中或所使用的工具和压具中的其他地方，从而可导致正在加工的金属片部件发生完全不希望出现的阻塞和变形。这些小薄片的起因很难确定，这是因为无法在大型压机中将产生薄片的过程视觉化；由于操作区域由固体金属构成，因此，不可能例如提供观察窗来观察制造加工而不明显地影响生产过程的进程。
采用在欧洲专利1430229中描述和宣称的穿透和/或铆合区段的设计，可基本上成功抑制薄片的形成。不过，可出现这样一种情况，即，铆合卷边的翻转端区域中或者回叠金属片部件的金属片边缘区域中的铆合连接，并未一直呈现完好状态，尤其是获知金属片部件的回叠部件以月牙状的形式被铆合部分的翻转端切入或压入，使得金属片的各部件从铆合卷边突出为薄片，或可实际上被完全断开，从而导致加工中的问题并在金属片部件中留下痕迹。
发明内容
本发明的目的是：通过穿透和/或铆合区段的特定成形，来确保在铆合卷边区域中被回叠的金属片部件被铆合部分完全覆盖，从而使金属片的各部件不再可能从铆合卷边突出而形成薄片或在实际中断开。而且，该目的应该通过相对简单的方式来实现。
为了实现这一目的，提供了初始指定类型的功能元件，其具有特有特定技术特征，即，在铆合部分设置成形特征件，以在铆合卷边的形成期间实现金属片部件的共同移动，尤其是在铆合部分的自由端和/或铆合部分的径向外侧处，至少在邻接铆合部分自由端的区域中。通过这样的成形特征件，有可能以这种方式设计出相应方法，且不必改变用于现有形状的冲模母模的形状，其中，在用于形成铆合卷边的卷曲过程期间，金属片部件与所述铆合卷边共同移动，以这种方式，确保金属片被所述铆合部分完全覆盖。以这种方式，金属片的各部件不再可能从铆合卷边突出为薄片或在实际中断开。
多个成形特征件被包含在论述中，可有助于实现上述目的，其中包括：
a)在所述铆合部分处的轴向延伸的肋件，其至少从接近于所述接触表面的区域延伸到接近所述铆合部分的所述自由端之前；
b)卷边，其设置在所述铆合部分的所述自由端(59)处，并径向地延伸而超出所述管状铆合部分的圆柱形外表面，特别是延伸为围绕所述管状铆合部分的环的卷边；和
c)在所述铆合部分的所述自由端(59)处的局部凸起部分和/或凹部，优选地，其被径向地设置在所述自由端面的大致圆锥形或圆滑的内表面的外部。
上述中所指的特征件可单独使用或组合使用。
其他可具有相同功能的形状也是可以想象的，例如，在所述穿透和/或铆合区段的圆柱形外表面处的滚花，尤其是交叉滚花。
根据本发明的功能元件，可实现为自穿透元件，即，铆合部分的自由端可用于穿透金属片部件。具体地，铆合部分的自由端在径向内侧处可具有以远离环状接触表面的方向扩张的环表面，例如，按照圆锥形切割表面的形式的环表面，所述铆合部分的自由端在径向外侧处，还可具有圆滑的沿引表面。对应的形状可根据前面引述的德国专利来实现，而实际上或者按照例如上述中提到的德国专利中所描述的形式来实现，或者可同样根据上述中提到的欧洲专利来实现。
根据本发明的功能元件的特优选实施例，可以在进一步的从属权利要求5-31中得以表现。
本发明涉及包括根据本发明的功能元件的一种构件总成(componentassembly)，和具有开口的金属片部件，而且实际上无论所述开口是预形成开口或是通过穿透和/或铆合区段而形成的开口均可，其具有特有特定技术特征，即，环状金属片接触表面在其一侧接触金属片部件，铆合部分延伸通过金属片部件中的开口，金属片部件中的开口的边缘区域自身回叠，金属片部件的边缘区域的回叠部分被铆合部分的卷边区域完全覆盖。
对于此类构件总成，特别优选的是，其实现上述提到的功能元件的特征件a)时，肋件在金属片部件的开口的边缘区域中被反折，即在此形成对应的凹陷部。通过肋件与金属片部件中凹陷部之间的协作，实现了抗转动的进一步的紧固性。
在上述中提到的类型的构件总成中，下述的方案也是优选的，即，在实现特征件b)时，卷边在其径向外边界处围绕接合金属片边界的边缘区域的回叠部分。以这种方式，卷边可认为是折叠了一种阻止件，用于金属片部件的边缘区域的回叠部分，而且以这种方式阻止金属片突出超过回叠金属片部件的自由环边缘。
当实现上述中提到的特征件c)时，在穿透和/或铆合区段的自由端处的凸起部分和凹部，也在金属片部件中反折，即在此形成对应的凹部或突出部，并同样地提供抗转动的更高的紧固性。
还提供了一种用于根据本发明的功能元件的组装的方法，所述功能元件具有管状铆合部分，所述铆合部分穿过金属片部件的接头区域中的金属片部件中的开口，并通过具有大致圆滑且在平面视图中为圆形的卷曲表面的底座按钮来进行卷叠，以形成横向大致为U形的铆合卷边，所述的方法其特征在于：在铆合部分处设置成形特征件，其在卷曲运动期间随其运动而移动金属片部件。实现所述目的的进一步的方法可表现在权利要求37中。
附图说明
下面将参照各实施例和附图对本发明进行更详细的说明，其中：
图1A和1B：显示了将普通的SBF螺杆元件组装到金属片部件的两个不同的阶段，以便解释铆合卷边区域中的问题，其中，在图1A和1B中包括铆合卷边区域的放大图示；
图2A和2B：显示了根据本发明的元件的对应于图1A和1B的两个图，其中，在铆合卷边区域中形成了根据本发明的所希望的形成，图2A和2B中的元件在外侧具有根据本发明的肋件；
图2C和2D：显示了类似于图2A和2B的图，不过，其中显示了根据图2G进行的对于螺杆元件的加工；
图2E-2O：显示了本发明的螺杆元件的铆合部分或者穿透和/或铆合区段的不同的实施例，其在铆合部分的外壳表面均具有肋件；
图3A-3L：显示了根据本发明的螺杆元件的各种实施例，其中在铆合部分的自由端区域中具有环卷边；
图4A-4Kv：显示了根据本发明的螺杆元件的各种实施例，其在铆合部分的自由端具有局部凸起部分，其中，图4Ii-4Iv显示了根据图4I中的元件的各种表现，实际上，图4Ii显示了根据图4Iii中截面i-i的纵截面，图4Iii显示了图4Ii中箭头ii所指方向上的铆合部分的自由端的端视图，图4Iiii显示了根据图4Iii中箭头iii所指方向的所述元件的头部件的侧视图，图4Iiv显示了根据图4Iii中箭头iv所指方向的所述元件的头部件的侧视图，图4Iv显示了对应于图4Iii中截面v-v的根据图4I的所述元件的纵截面，而图4Ki-4Kv显示了对应于图4Ii-4Iv中的情况，不过是相关于图4K中的元件；
图5A-5C：显示了根据本发明的三个螺母元件的透视图示，其在铆合部分具有轴线延伸的肋件；
图6A-6C：显示了根据本发明的不同螺母元件的透视图示，其在铆合部分的自由端均具有环卷边；
图7A-7C：显示了根据本发明的螺母元件的不同实施例的表现，其在铆合部分的自由端均具有凸起部分，其中图7Ci-7Civ显示了图7C中元件的各种表现，其类似于图4Ii-4Iiv中的表现。
在所有说明的实施例中，相同的参考标号用于相同的特征件或相同的成形特征件，当有必要将一个实施例与前面的实施例进行区分时，可选地可带有′或″的标记。应理解的是，与单个特征件相关联的所有描述，也适用于使用了相同参考标号的所有其他成形特征件或实施例，而无论对应的参考标号是否具有′标记。这样，能够避免对于单个特征件不必要的重复性冗长描述。
具体实施方式
参看图1A和1B，显示出已知的SBF螺杆元件自身如何根据德国专利DE 3447006C2而利用冲模母模12以自穿透方式被引入到金属片部件14中。螺杆元件10由具有螺纹17和头部件18的轴部件16构成，其中，头部件18所带的管状铆合部分20处于所述头部件的远离轴部件16的一侧，管状铆合部分20结合到头部件18的环状接触表面22中，轴部件16、头部件18以及所述管状铆合部分相对于元件10的中心纵向轴线24而共轴设置。在环状金属片接触表面22的区域中，存在提供抗转动的紧固性的前突(nose)26，在本实施例中，其数量为6个，其被倾斜设置并搭接从管状铆合部分20进入环状接触表面22的过渡区。
在提供抗转动的紧固性的前突26之间，在环状接触表面22中具有凹部28，其数量同样为6个，其总是位于两个提供针抗转动的紧固性的前突之间，并同样地绕着元件10的中心纵向轴线24而均匀设置。从图1A的显示中可看出，此处的环状接触表面22略呈圆锥形。
冲模母模12在支撑金属片部件14的自由端面30处，具有包含有中心圆柱形突出部34的环状凹部32，中心圆柱形突出部34通过逐渐变圆的径向朝外的所称的卷曲(rolling)表面36而融入到环状凹部32的基表面38中。基表面38接着通过半径(radius)40融入凹部32的圆柱形壁区域42中。所述圆柱形壁区域42随后通过稍圆的部分43而融入以朝向所述螺杆元件的头部件18的方向圆锥形地扩张(diverge)的壁44中，并随后通过圆滑边缘46而融入所述冲模母模的自由端面30中。
使用冲模母模12和以SBF螺杆形式的自穿透元件从而形成铆合卷边，是实际中极为熟知的，并也来自于上述的德国专利文件。
通常，管状铆合部分20的自由端，具有在其外部的圆滑的沿引(drawing)表面48和在其内部的小的圆锥切割表面50，首先用于将金属片部件14凹进(indent)环状凹部32的区域中，并将其向下沿引进入接头15，直到所述金属片部件接触到所述冲模母模的中心圆柱形桩(post)34，从而使穿透废料52从所述金属片部件被切除。在此期间，管状铆合部分20的自由端，被推动通过所述金属片部件中以该方式产生的孔，并通过圆滑的卷曲表面36被向外卷曲直到进入如图1B中所示的位置。从图1B可以看出，所述管状铆合部分通过与环状卷曲表面36的协作而被完全卷边(bead over)，以形成U形凹部56，其中承接有在其自身上回叠的所述金属片部件的接头区域58。可以看出，尤其是从图1B中右下部的放大显示中可以看出，所述金属片部件的回叠接头区域58的一部分58′位于所述管状铆合部分的卷边所在的自由端59之外，并大致在该处形成环状薄片。实际上，所述薄片的形成，经常以这样一种方式出现，即，管状铆合部分20的环状回叠末端区域59被深压到回叠接头区域58′中，使得所述回叠接头区域径向地位于所述铆合部分的卷边所在自由端59之外，并通过非常小的连接板而仅连接到所述金属片部件。这样，能够实现，所述小连接板磨损，或者，所述回叠金属片部件具有径向裂缝，从而可以使所述回叠接头的弓形或月牙形区域从所述金属片部件分离，并可进一步移动进入所使用的用于连接所述元件的压制工具中。
从图1B中可以看出，由于对所述冲模母模的中心圆柱形桩34的进行的特别设计，穿透废料52被固定地卡在或挤在管状铆合部分20之中，而且实际上是被顶在或堵在该处，使得当将所述构件总成从所述冲模母模去除出所述压具之后，即，将其上铆合有螺杆元件10的金属片部件14去除之后，所述穿透废料位于所述卷边所在管状铆合部分之内，使其不会遗失，并实际上还使所述构件总成的这一区域变得结实。
实际上，金属片部件14通常由设置头的压制元件(未示出)来挤压而紧靠所述冲模母模的自由端30，使得所述金属片部件在这一区域中保持平坦。从图1B中还可以看出，螺杆元件10的环状支撑表面60对准图1B中所述金属片部件的上侧62，或者相对于上侧62稍微回缩。这样带来的优点是，在旋紧情况下，另一个构件被设置在所述螺杆元件的轴部件之上，并通过旋紧螺母而紧固到所述构件总成(10+14)上，从而平置于金属片部件14上和所述螺杆元件的支撑表面60上。
图2A和2B现在显示，通过使用根据本发明的对应于图2L的螺杆元件10′，接头15的回叠区域58或58′如何完全处于U形凹部或装配部56之内，即径向地位于卷边所在管状铆合部分20的自由端59之内。与图1A和1B中的SBF元件10相同，对应于图2L的螺杆元件10′具有提供抗转动的紧固性的前突26和提供抗转动的紧固性的凹部28，不过，它另外还在所述管状铆合部分的外表面处具有圆滑的纵向肋件70，其数目为6个，它们轴向延伸且呈角度地对准在所述元件的头部件中的凹部28，即，按照相同的角度斜度围绕所述螺杆元件的中心纵向轴线24进行排列。
已经显示出，这些以纵向取向的肋件70的形式的成形特征件，在其形成过程中还钻入金属片部件14的接头区域15中，并可认为是迫使所述金属片部件在其完全卷边过程中与管状铆合部分20一起移动而不打滑，从而实现了所希望的关于接头区域15的被封压的回叠金属片部件58′的形成。
所述螺杆元件并不是必须具有图2L中的提供抗转动的紧固性的肋件26和提供抗转动的紧固性的凹部28，一方面，这是因为纵向肋件70同样地也相对于所述金属片部件而形成抗转动的紧固性；而另一方面，是因为抗转动的紧固性对于某些应用并非必要，例如当螺杆元件10′的轴部件16为不具有螺纹的圆柱形承接表面时；或者是因为抗转动的紧固性可以通过其他方式来实现，例如，可通过在环状接触表面22之处和管状铆合部分20的外表面之处设置粘合剂来实现，所述粘合剂在压力下粘合，并用于所述元件的头部件2与所述金属片部件之间的粘合连接。
图2E-2K以及2M和2N显示了以螺杆形式所实现的功能元件的各种不同的可能性，这些功能元件具有纵向肋件或修改后的纵向肋件，例如70。在此，应注意的是，图2E-2N的元件可为螺母元件而非螺杆元件。这样，将在所述管状铆合部分的轴向上方的所述元件的头部件中，设置内螺纹(未示出)。
图2E显示了单独的实施例，其中，除了在所述管状铆合部分的径向外表面处提供的以轴线方向延伸的肋件70以外，未提供抗转动的紧固性的特征件。
在图2F的实施例中，除6个纵向肋件70以外，还加入了6个提供抗转动的紧固性的前突26′，其分别被设置在相邻两个纵向肋件70之间的中部。鉴于此，提供抗转动的紧固性的前突26′搭接环状接触表面22并将其进一步划分为6个弓形区域22′。
在图2G的实施例中，除了沿着轴线方向的肋件70以外，还将凹部28设置在所述螺杆元件的头部件18中，凹部28局部地阻断环状接触表面22。图2C和2D显示了根据图2G的螺杆元件如何能够根据本发明而连接到金属片部件，并且图2C和2D非常类似于图2A和2B。在图2D的右侧注意到，在凹部28的区域中的金属片/头部件连接，稍稍不同于在两个凹部28之间或两个纵向肋件70之间的区域中在左侧的连接。在所述两个区域中，回叠金属片部件58′，即，环接头15的回叠区域，完全位于通过卷边铆合部分20而形成的U形凹部56之内，也就是说，回叠部件58′可认为是被卷边铆合部分20封压于所有区域中。根据图2H的设计，基本上对应于图2G的设计，不过，另外加入了提供抗转动的紧固性的前突26′，其按照如图2F所显示和描述的方式进行设置。
在根据图2I的实施例中，保持了图2H的设计的基本结构，不过，在图2I中，纵向延伸的肋件70在其末端，在管状铆合部分20的自由端的圆滑表面之上延伸接近于管状铆合部分20的自由端面，即，通过另外的区域70′而延伸。以这种方式，功能元件可被认为不仅具有在所述铆合部分轴向延伸的肋件，这些肋件至少从接近于接触表面22′的区域延伸到接近所述铆合部分的自由端59之前，而且，所述肋件还进一步超出自由端59，使得其在圆滑沿引表面48的区域中的所述铆合部分的自由端处形成局部凸起部分，这些凸起部分被径向地设置在所述自由端的大致圆锥形或圆滑的内表面50之外。
在图2J的实施例中，根据图2E的实施例所提供的肋件70仅在所述铆合部分处轴向延伸。不过，头部件18以不同方式实现，其区别实际上在于，此处设置了明确的圆锥形接触表面22″。
在图2K的实施例中，图2J中的所述管状铆合部分处的轴向延伸的肋件70，被补充以提供抗转动的紧固性的凹部28，其与纵向肋件70一样设置在相同的径向平面中，即，提供抗转动的紧固性的凹部28，沿径向方向对准所述轴向延伸的肋件，并且凹部28的定位使得它们局部地阻断圆锥形接触表面22″。
在图2L的实施例中，图2J的实施例被进一步发展为：在所述头部件处设置了提供抗转动的紧固性的前突26，它们搭接所述管状铆合部分与圆锥形金属片接触表面22″之间的过渡区。在此，提供抗转动的紧固性的前突26总是被设置在相邻的轴向延伸的肋件70之间的中部。在图2M中，图2L的设计中加入了如图2K中所示的凹部28。
根据图2N的实施例，基本上对应于图2M的实施例，不过在图2N的实施例中，使用了具有多边形横截面的管状铆合部分20′，更准确地说，是具有12个侧面的管状铆合部分20′，其中，铆合部分20′的内部中空空间形成为同样为12个侧面的多边形状。在此，纵向肋件18被设置在每个第二拐角处，所述拐角总是通过管状铆合部分20′的两个相邻侧面而形成。
头部件18′也为多边形状，并同样地具有12个侧面。
最后，图2O显示的实施例类似于图2M的实施例，其中具有提供抗转动的紧固性的前突26和提供抗转动的紧固性的凹部28，不过，其中在铆合部分20处的轴向延伸的肋件70，根据图2I的实施例，同样地可在管状铆合部分20的自由端59的圆滑表面48之上延续，并形成了根据图2I的凸起部分70′。
图3A-3L显示了螺杆元件的各实施例，其具有一个共同特征，即实际上采用卷边80的形式，卷边80被设置在所述管状铆合部分的自由端处，并径向地向外延伸超出所述管状铆合部分的圆柱形外表面。
在这一点上，应注意的是，图3A-3L的所述元件也可为螺母元件而非螺杆元件。这样，将在所述管状铆合部分的轴向上方的所述元件的头部件14中，设置内螺纹(未示出)。
在图3A的实施例中，环卷边80与根据图2F的实施例螺杆一起使用，不过，不需要沿轴向方向延伸的纵向肋件70。也就是说，所述的元件也具有提供抗转动的紧固性的前突26′，其径向地搭接环状金属片接触表面22，即，搭接以将其进一步划分为6个均匀分布的弯曲区域22′。
在图3B中，这些提供抗转动的紧固性的前突26′，除其以外，又精确地加入了凹部28，其例如可为在图2H的实施例中所用的凹部28。在此，6个凹部28被设置为相对于提供抗转动的紧固性的前突26′移动半个间距，也就是说，每个凹部28位于相邻两个前突26′之间的中部。
在图3C的实施例中，使用了图2J中所描述的所述螺杆元件的基本形式，即，具有明确的圆锥形接触表面22″，但不具有根据图2J的沿轴线方向延伸的肋件70。
根据图3C的实施例，仍然使用提供抗转动的紧固性的前突26，其搭接管状铆合部分20与圆锥形金属片接触表面22之间的过渡区。
在图3D的实施例中，再次使用了图2M的实施例的基本结构，不过，在此，省略了以轴线方向延伸的纵向肋件70，而代之以环卷边80。
图3E的实施例非常类似于图2J的实施例，不过，除纵向肋件70以外，还加入了环卷边80，并实际上采取这样一种方式，即，在管状铆合部分20进入所述环卷边的自由端处，纵向肋件70邻接环卷边80而融入到所述卷边中。在此能够看出，以轴线方向延伸的肋件70并未径向地延伸而超出所述环卷边。
图3F的实施例非常类似于图3D的实施例，不过，图3F的实施例中，省略了提供抗转动的紧固性的凹部28，并加入了纵向肋件70，其采用与图3D中的凹部28相同的角度位置并采用与图3E中相同的方式被设计。在此还使用了提供抗转动的紧固性的前突26，其搭接管状铆合部分20与圆锥形金属片接触表面22″之间的过渡区。
在图3G的实施例中，省略了这些提供抗转动的紧固性的前突26，并代之以凹部28，其与沿轴线方向延伸的纵向肋件70处于相同的径向平面中。
在图3H中，除了图3G中的凹部28以外，再次引入了提供抗转动的紧固性的前突26，在此，提供抗转动的紧固性的前突26被设置为相对于凹部28移动半个间距，即，总是被设置在相邻两个以轴线方向延伸的纵向肋件70之间。
在图3I中，再次使用了图3A的实施例，不过，在此还使用了提供抗转动的紧固性的肋件70，其以轴线方向延伸。
在图3J的实施例中，省略了图3I的实施例中的提供抗转动的紧固性的前突26′。在图3K中，所述前突26′被代之以提供抗转动的紧固性的凹部28，其与以轴线方向延伸的纵向肋件70处于相同的径向平面中。
在图3L的实施例中，对于图3K的实施例，又加入了提供抗转动的紧固性的前突26′。
图4A-4Kv的各实施例，具有共同的特征，即，在管状铆合部分20的自由端59处具有局部凸起部分90，更准确地说，局部凸起部分90在圆滑沿引表面48处。
在这点上，应该指出的是，图4A-4Kv中的元件可以是螺母元件，而非螺杆元件。从而，将在所述管状铆合部分的轴向上方的所述元件的头部件14中，设置内螺纹(在此未示出)。
在图4A的实施例中，使用了类似于图2F的实施例中的具有窄圆锥形环状接触表面22的头形状，不过，图2F中的纵向肋件70则被代之以凸起部分90。
在图4B的实施例中，除图4A中的提供抗转动的紧固性的前突26′以外，还另外使用了提供抗转动的紧固性的凹部28，并在径向平面中对准局部凸起部分90，每个凹部28被设置在相邻两个提供抗转动的紧固性的前突26′之间的中部。
在图4C的实施例中，其基本设计类似于图4A中的设计，不过，在此省略了提供抗转动的紧固性的前突26，并同时使用在所述铆合部分的自由端处的局部凸起部分90，和在所述管状铆合部分处以轴线方向延伸的纵向肋件70，所述肋件70在所述局部凸起部分的径向平面中排列。
在图4D中，同时使用了图4A中的提供抗转动的紧固性的前突26′，和以所述管状铆合部分20的轴线方向延伸的纵向肋件70。
在图4E中，使用了具有明确的圆锥形接触表面22″的螺杆元件10′的基本形状，并在此具有纵向肋件70和提供抗转动的紧固性的前突26，前突26搭接侧管状铆合部分20进入到圆锥形环状接触表面22″的过渡区。在此，提供抗转动的紧固性的前突26，还用于在所述铆合部分的自由端相对于局部凸起部分90而移动半个间距，从而使纵向肋件70对准局部凸起部分90。
在图4F中，使用了与图4E和2J中相同的螺杆元件的基本的实施例，不过，未使用图4E中的提供抗转动的紧固性的前突26，而是仅在管状铆合部分20处使用了以轴线方向延伸的纵向肋件70。
在图4G的实施例中，使用了图4E中的方案，不过，该实施例不具有以纵向方向延伸的肋件70。
在图4H的实施例中，使用了类似于图4G中的方案，不过，其另外还具有提供抗转动的紧固性的凹部28，其阻断圆锥形接触表面22″，凹部28被置于与管状铆合部分20的自由端59的凸起部分90相同的径向平面中。
图4I的实施例，基本上对应于图4B的方案，不过，其另外加入了所述管状铆合部分的以轴线方向延伸的纵向肋件70。
图4J的实施例，类似于图4I的方案，不过，在此使用了根据图2M的所述管状铆合部分的多面体基本形状。
图4K的准确设计，可由图4Ki-4Kv看出，其基本上对应于图4B中的实施例，不过，其另外加入了纵向肋件70，其位于与凸起部分90和凹部28相同的径向平面中。
图5A-5C显示了螺母元件10″，它们均具有在所述管状铆合部分的轴向延伸的纵向肋件70。在图5A中，如果忽略连接到相应金属片部件(即，连接到所述金属片部件中的头部件的沉孔上)的元件的头部件18″的多面体外形96，可通常使用这些纵向肋件70，而无需另外的提供抗转动的紧固性的特征件，这同样地确保了相对于所述金属片部件的特定的紧固性。
在此可以看出，所述螺母元件具有明确的接触表面22″，接近所述元件的头部件的纵向肋件70的末端，超出所述接触表面而终止。在所述明确的接触表面径向外侧，进一步存在两个环状圆锥形接触表面22″′和22″″，不过，其相比于接触表面22″而相对较窄。这些表面22″′和22″″在图5A的这一实施例中并未被提供抗转动的紧固性的特征件所阻断。
与此不同的是，在图5B的实施例中，提供了凹部28′和28″。在这种设置中，较长的凹部28′被设置在与纵向肋件70相同的径向平面中并至少部分地阻断多面体头部件18″的侧面99中的边缘98，凹部28′的这种设置使得其阻断两个窄圆锥形表面但并未延伸进入宽圆锥形表面中。
短的凹部28″被设置在较长凹部28′之间，并部分地阻断所述元件的多面体头部件的侧面99，且同样地阻断两个窄圆锥形接触表面22″′和22″″，但并不阻断宽圆锥形接触表面22″。
在图5C的实施例中，在所述管状铆合部分的轴向延伸的纵向肋件70，根据图2I中的延伸部70′而延伸，使得延伸部70′在管状铆合部分20的自由端的圆滑沿引表面48处形成凸起部分。
图6A-6C再次显示了螺母元件，不过，在此具有管状铆合部分20的自由端处的环卷边80的基本结构。所述螺母元件的基本形状，除了所述环卷边以外，对应于图5A-5C的实施例的基本形状。更具体地来说，图6A的实施例具有交替设置的提供抗转动的紧固性的较长凹部28′和较短凹部28″，如图5B所精确设计的。
在图6B的实施例中，使用以轴线方向延伸的纵向肋件70，以替代提供抗转动的紧固性的较长凹部28′和较短凹部28″，纵向肋件70在其接近于所述宽圆锥形表面的头部件的末端超出，并在其接近于所述管状铆合部分的自由端融入到所述环卷边中，而不径向地突出而超出所述环卷边。
在图6C中，使用了根据图6B中的所述以轴线方向延伸的纵向肋件，并同时使用图6A中的交替设置的较长凹部28′和较短凹部28″。
最后，图7A-7C再次显示了螺母元件10″，其具有与图5A-5C以及图6A-6C中的相同的基本形状，不过其在此具有如下的共同特征，即，在管状铆合部分20的自由端的分立的凸起部分90，更准确地来说，是在所述管状铆合部分的自由端的圆滑沿引表面48处的凸起部分90。在此，如其他实施例中所示，分立的局部凸起部分90在平面视图中具有圆形形状，不过，这并不是绝对必要的。例如，还可使用在平面视图中的伸长的、椭圆形的凸起部分，或者星状或多边形的凸起部分。而且，除了使用凸起部分以外，也可设置在其他实施例中所使用的局部凹部，其看起来类似于局部凸起部分，但其为凹入而非凸起。
在图7A的实施例中，使用所述局部凸起部分，并结合在所述元件的头部件处交替设置的提供抗转动的紧固性的较长凹部28′和较短凹部28″，其设计方式与与图5B和图6A的实施例完全相同。
在图7B的实施例中，未提供交替设置的提供抗转动的紧固性的凹部28′和28″。取而代之的是，使用了在所述管状铆合部分处以轴线方向延伸的纵向肋件70，其形状精确对应于图5A中的情况。
最后，图7C显示了一种实施例，其中，根据图7B并结合了在元件10″的头部件处交替设置的提供抗转动的紧固性的凹部28′和28″，如根据图7Ci-7Civ所详细显示的。
在所有实施例中，表示凸起部分形状的特征件，例如，以纵向方向延伸的肋件70，其在所述管状铆合部分的自由端的延伸部70′或凸起部分90，均被提供以圆滑的圆形外形，以避免对所述金属片部件的不必要的损伤。而因此不同的是，具有所述环卷边的实施例，在径向最宽点处的卷边处，具有相对尖锐边缘的设计，并可进行使用而不会对于所述金属片部件产生令人担心的损伤。如果使用诸如28、28′，28″的凹部，则它们能够以尖锐边缘的方式融入相应元件的外壳表面中，不过，虽然由于所述金属片材料不会充分充满相应的凹部而使得所述金属片材料在许多情况下并不接触所述凹部的基底区域，但所述凹部的基底区域还是应为圆滑的。
虽然在所有显示的实施例中，总是有6个成形特征件，例如，所显示的70、90、26、26′、28、28′、28″，但其无疑是合理的，不过，其绝不应认为是限制性的。可替换地，能够提供更少或更多的这种成形特征件，这些特征件通常但并非必须地围绕所述中心纵向轴线均匀分布。
另外，还应指出的是，本发明还能够采用具有管状铆合部分的其他功能元件，例如，具有如Profile Verbindungstechnik GmbH & Co.KG公司的RND元件中所示的平头设计的元件，或者，根据上述公司的裙状螺母或裙状螺杆元件的具有铆合部分的元件。
特别地，所述功能元件可具有包含至少一个环状区域的环状接触表面，所述环状区域位于垂直于所述功能元件的中心纵向轴线的径向平面中。
另外，环状槽可径向地设置在所述环状接触表面的环状区域之内，该环状槽位于垂直于所述中心纵向轴线的径向平面中，并围绕所述铆合部分延伸，且可选地形成为所述接触表面的一部分。在这一实施例中，所述环状槽可具有在所述径向外侧倾斜于所述中心纵向轴线而设置的表面，即所述槽的横截面至少近似于V形。
而且，以径向方向延伸的提供抗转动的紧固性的肋件，可被设置在所述环状槽中，并可部分地或全部地搭接所述环状槽。
还可以想象到的是，在抗转动的紧固性的肋件之间提供有切除部，其阻断所述环状槽的径向外侧和所述接触表面的所述环状区域。
另外，可提供一种功能元件，其特征在于：其设有具有环状接触表面的头区段，所述螺杆元件的轴部件被设置在所述头部件的与所述环状接触表面相同的一侧，并突出以远离所述环状接触表面，且所述管状铆合部分被设置于所述环状接触表面的径向内部以及所述轴部件的径向外部。
还可以提供一种螺母元件，其特征在于：其设有具有环状接触表面的头区段，其融入到在所述接触表面侧突出远离所述头区段的管状中空轴部件中，所述轴部件被所述管状铆合部分所包围，所述轴部件的自由端面比所述铆合部分的自由端距离所述环状接触表面更远。
在此实施例中，所述轴部件的自由端可被设计为穿透金属片部件。
在此类的元件中，在所述头区段中以及在接近于所述头区段的轴部件的区域中，可设置螺纹，所述元件可以根据欧洲专利申请02730181.1或根据文件WO 03/089187来进行设计和连接。
在所有的实施例中，材料的选定可通过对于相应区段的材料的示例，或对于由所述材料制成的所述功能元件的示例，所述材料在冷变形的情况下，具有根据ISO标准的8级或更高的强度值，例如，根据德国工业标准DIN1654的35B2合金。以这种方式形成的紧固元件，还适合于用于具沿引性质的金属片部件的所有商业可行的钢材料，还适合于铝以及其合金。铝合金，尤其是具有较高强度的铝合金，也可用于所述区段或用于功能元件，例如，AlMg5。由较高强度的镁合金制成的各区段或各功能元件，例如AM50，也可考虑使用。

Claims (43)

1.一种功能元件(10′；10″)，其包括：功能部分(16；17；17′)，大致为管状的铆合部分，和环状金属片接触表面(22；22′；22″；22″，22′″，22″″)，
其特征在于：
在所述铆合部分(20)处设置采用凸出或凹入的特征件的形式的成形特征件(70；70，70′；80；80，70；90；90，70)，所述成形特征件被设置在所述铆合部分(20)的自由端(59)和/或在所述铆合部分(20)的径向外侧，至少在邻接所述铆合部分(20)的所述自由端(59)的区域中，
所述成形特征件包括至少一种以下特征件：
a)在所述铆合部分处的轴向延伸肋件(70；70，70′)，其至少从邻接于所述环状金属片接触表面(22；22′；22″；22″，22′″，22″″)的区域延伸到接近所述铆合部分(20)的所述自由端(59)之前；
b)卷边(80)，其设置在所述铆合部分(20)的所述自由端(59)处，并径向地突出而超出所述铆合部分(20)的圆柱形外表面；和
c)在所述铆合部分(20)的所述自由端(59)处的局部凸起部分(70′；90)和/或凹部。
2.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
所述成形特征件用于在铆合卷边的形成期间金属片部件(14)和所述铆合部分(20)的共同移动。
3.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
根据所述特征件c)的所述局部凸起部分(70′；90)和/或凹部径向地设置在所述自由端的大致圆锥形或圆滑的内表面(50)的外部。
4.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
所述功能元件为自穿透元件(10′；10″)，即，所述铆合部分(20)的所述自由端(59)被设计用于穿透金属片部件。
5.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
所述铆合部分(20)的所述自由端(59)具有：在所述自由端(59)的径向内侧处的环表面(50)，其形式为圆锥形切割表面，该环表面(50)沿着远离所述环状金属片接触表面的方向而扩张；和在所述自由端(59)的径向外侧处的圆滑的沿引表面(48)。
6.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
设置有所述特征件a)和b)，并且在所述铆合部分(20)处轴向延伸的所述肋件(70)延伸至所述卷边(80)。
7.根据权利要求6所述的功能元件，
其特征在于：
所述肋件(70)并不径向地突出而超过所述卷边(80)。
8.根据权利要求7所述的功能元件，
其特征在于：
所述肋件的轴向顶点连线位于一个圆周上，该圆周所具有的直径与所述卷边(80)的最大径向尺寸相等。
9.根据权利要求1所述的功能元件，其中设置有所述特征件a)和c)，
其特征在于：
处于所述铆合部分(20)的所述自由端(59)处的所述局部凸起部分(70′，90)和/或凹部，对准所述轴向延伸的肋件(70)，即总是处于相同的轴向平面中。
10.根据权利要求1所述的功能元件，其中设置有所述特征件a)和c)，
其特征在于：
所述轴向延伸肋件(70)的末端在所述自由端(59)处伸展，从而在所述铆合部分(20)的所述自由端(59)处形成了所述局部凸起部分(70′)。
11.根据权利要求1所述的功能元件，其包括所述特征件a)，其特征在于：
所述轴向延伸肋件(70)在其邻接所述环状金属片接触表面的末端处，具有在所述环状金属片接触表面(22″)处的径向朝外区段。
12.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
所述肋件(70)，具有圆滑形状的横截面。
13.根据权利要求12所述的功能元件，
其特征在于：
所述肋件(70)，具有至少大致为半圆形的横截面，所述横截面关联到所述铆合部分(20)的圆柱形壳表面，即邻接该壳表面。
14.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
当实现所述特征件c)时，所述局部凸起部分(90)在沿轴向方向观察的视图中至少近似于圆形。
15.根据权利要求14所述的功能元件，
其特征在于：
所述局部凸起部分(90)为凸面形状。
16.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
所述轴向延伸的肋件(70)，和/或根据所述特征件c)的局部凸起部分(70′；90)或凹部，围绕所述功能元件(10′；10″)的中心纵向轴线(24)均匀分布。
17.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
所述肋件(70)和/或所述局部凸起部分(70′；90)和/或所述凹部的数量，处于3-24之间。
18.根据权利要求17所述的功能元件，
其特征在于：
所述肋件(70)和/或所述局部凸起部分(70′；90)和/或所述凹部的数量，处于4-12之间。
19.根据权利要求18所述的功能元件，
其特征在于：
所述肋件(70)和/或所述局部凸起部分(70′；90)和/或所述凹部的数量为6。
20.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
当沿着所述功能元件的纵向轴线(24)方向观看时，每个提供抗转动的紧固性的前突(26)均被置于两个相邻的所述肋件(70)和/或所述局部凸起部分(70′，90)和/或凹部之间。
21.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
以径向向外方向开口的切除部(28)，被设置在所述功能元件(10′；10″)的头部件(18；18′；18″)或法兰区域中，至少部分地突出而径向进入到所述环状金属片接触表面(22；22′；22″；22″，22′″；22″″)中，并且所述切除部(28)在所述头部件(18；18′；18″)的径向外表面处具有其最大横截面尺寸。
22.根据权利要求20所述的功能元件，
其特征在于：
以径向向外方向开口的切除部(28)，被设置在所述功能元件(10′；10″)的头部件(18；18′；18″)或法兰区域中，至少部分地突出而径向进入到所述环状金属片接触表面(22；22′；22″；22″，22′″；22″″)中，并且所述切除部(28)在所述头部件(18；18′；18″)的径向外表面处具有其最大横截面尺寸。
23.根据权利要求22所述的功能元件，
其特征在于：
如果忽略所有提供抗转动的紧固性的前突(26；26′；28；28，28′，28″)和/或所有切除部，所述环状金属片接触表面(22；22′；22″；22″，22′″；22″″)为圆锥形表面。
24.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
所述环状金属片接触表面具有至少一个环状区域，其位于垂直于所述功能元件的中心纵向轴线(24)的径向平面上。
25.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
在所述环状金属片接触表面的环状区域的径向内部设置有环状槽，该环状槽位于垂直于所述中心纵向轴线的径向平面中，该槽围绕所述铆合部分(20)延伸。
26.根据权利要求25所述的功能元件，
其特征在于：
所述环状槽形成所述环状金属片接触表面的一部分。
27.根据权利要求25所述的功能元件，
其特征在于：
所述环状槽在其径向外侧具有相对于所述中心纵向轴线倾斜设置的表面，即，该槽的横截面至少近似于V形。
28.根据权利要求25所述的功能元件，
其特征在于：
在所述环状槽中设置有提供抗转动的紧固性的肋件，其在径向方向延伸并部分地或全部地搭接所述环状槽。
29.根据权利要求28所述的功能元件，
其特征在于：
在所述提供抗转动的紧固性的肋件之间设置有切除部，其阻断所述环状槽的径向外侧和所述环状金属片接触表面的环状区域。
30.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
在所述铆合部分(20)处的所述成形特征件，由滚花部分或交叉滚花部分形成。
31.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
所述功能元件为具有轴部件(16)的螺杆元件(10′)。
32.根据权利要求31所述的功能元件，
其特征在于：
设置有头部件(18；18′)，其中，在所述头部件(18；18′)的一侧上设置所述铆合部分(20)，而在所述头部件(18；18′)的另一侧上设置所述轴部件(16)，并且在所述螺杆元件(10′)的面对所述铆合部分(20)的那一侧处设置所述环状金属片接触表面(22；22′；22″)。
33.根据权利要求31所述的功能元件，
其特征在于：
设置有含所述环状金属片接触表面的头部件；所述螺杆元件的所述轴部件被设置在所述头部件的与所述环状金属片接触表面相同的一侧，并突出而远离所述环状金属片接触表面；所述铆合部分(20)被径向地设置在所述环状金属片接触表面的内部并且被径向地设置在所述轴部件的外部。
34.根据权利要求1所述的功能元件，
其特征在于：
所述功能元件为螺母元件(10″)。
35.根据权利要求33所述的功能元件，
其特征在于：
设置了含所述环状金属片接触表面的头区段，其融入从所述头部件的所述环状金属片接触表面的那一侧处突出的所述轴部件中；所述轴部件被所述铆合部分(20)包围，所述轴部件的自由端(59)比所述铆合部分(20)的自由端(59)距离所述环状金属片接触表面更远。
36.根据权利要求35所述的功能元件，
其特征在于：
所述轴部件的自由端(59)被设计用于穿透金属片部件。
37.根据权利要求36所述的功能元件，
其特征在于：
在所述头区段中以及所述轴部件的邻接所述头区段的区域中设置有螺纹。
38.一种构件总成，其包括根据前述权利要求中任一权利要求所述的功能元件(10′；10″)，和具有开口(54)的金属片部件(14)，
其特征在于：
所述环状金属片接触表面(22；22′；22″；22″，22′″，22″″)在其一侧上接触所述金属片部件(14)，所述铆合部分(20)延伸通过所述金属片部件中的所述开口(54)，所述金属片部件(14)的所述开口的边缘区域自身回叠，所述金属片部件的所述边缘区域的回叠部分(58′)被所述铆合部分(20)的卷边区域完全覆盖。
39.根据权利要求38所述的构件总成，
其特征在于：
当实现所述特征件a)时，所述肋件(70)在所述金属片部件(14)上的所述开口(54)的所述边缘区域中形成压痕。
40.根据权利要求38或39所述的构件总成，
其特征在于：
当实现所述特征件b)时，所述卷边(80)在其径向外边界处，环绕接合所述边缘区域的所述回叠部分(58′)。
41.根据权利要求38或39所述的构件总成，
其特征在于：
当实现所述特征件c)时，所述局部凸起部分(70′；90)或凹部，以互补的形式再现于所述开口(54)的所述边缘区域的所述回叠部分(58′)中。
42.一种用于将具有管状铆合部分(20)的功能元件(10′；10″)组装到金属片部件(14)的方法，其中，所述铆合部分(20)穿过所述金属片部件的接头区域中的所述金属片部件(14)中的开口(54)，并利用具有大致圆滑的卷曲表面(36)的冲模母模(14)进行反卷，所述卷曲表面(36)在沿轴向方向观察的视图中为圆形以形成铆合卷边，所述铆合卷边的横截面大致为U形，
其特征在于：
在所述铆合部分(20)处设置有成形特征件(70；70，70′；80；80，70；90；90，70)，所述成形特征件在所述卷曲运动期间移动所述金属片部件(14)，
所述成形特征件选自下述的特征件：
a)在所述铆合部分(20)处的轴向延伸的肋件(70；70，70′)，其至少从邻接所述环状金属片接触表面(22；22′；22″；22″，22′″；22″″)的区域延伸到接近所述铆合部分(20)的所述自由端(59)之前；和/或
b)卷边(80)，其设置在所述铆合部分(20)的所述自由端(59)处，并径向地向外突出而超出所述铆合部分(20)的圆柱形外表面；和/或
c)在所述铆合部分(20)的所述自由端(59)处的局部凸起部分(70′；90)和/或凹部。
43.根据权利要求42所述的方法，
其特征在于：
根据所述特征件c)的所述局部凸起部分(70′；90)和/或凹部径向地设置在所述自由端的大致圆锥形或圆滑的内表面(50)的外部。
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