CN110439907A - 组件装配件，包括组件以及具有头部和布置在头部一侧对齐于头部的衬套及其制造方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种组件装配件，由组件和附接到组件上的元件组成，并且元件形成为对齐的元件。该元件具有头部、设置在头部端面的组件接触表面和布置在组件接触表面内部并从其突出的衬套。衬套具有非圆形的横截面形状。衬套以间隙插入到形成为与衬套的横截面形状互补的组件的孔中，并且具有外表面，该外表面在头部的端面的方向并且相对于元件的中心纵轴汇聚，并且与中心纵轴形成锐角。邻近组件接触表面的组件的孔的边缘区域延伸到形成在衬套和头部的端面之间的凹槽中，但未到达凹槽的底部，形成自由空间以保证了元件相对于组件的横向对准运动。由于在凹槽内组件材料与衬套材料重叠，防止了元件与组件的轴向分离。本申请还包括组件装配件的制造方法。

Description

组件装配件，包括组件以及具有头部和布置在头部一侧对齐 于头部的衬套及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种组件装配件，其包括组件和元件。元件形成为连接到组件的对齐元件，元件具有头部、位于所述头部的一个端面处的组件接触表面、以及布置在组件接触表面的内部并从组件接触表面远离地突出的衬套。衬套具有非圆形的横截面形状。

此外，本发明涉及一种适用于这种组件装配件的元件以及制造这种组件装配件的方法。

背景技术

在美国专利文献2011/0211932A1中可以找到最初命名的组件装配件。该元件是作为压入元件形成的，该压入元件以自穿孔的方式引入到钣金件中，即压入元件在钣金件中切割出自己的孔口，而钣金件在安装到钣金件上时非常凹凸，因此钣金件金属材料在整个区域上压入形成在多边形衬套和钣金件之间的底切口中，由此压入元件固定在钣金件上的固定位置上，以不会造成损失的方式固定。然后，可以通过螺栓将另一钣金件连接到第一个钣金件上，该螺栓被拧入第一钣金件中的压入元件中。类似的组件装配件可从另外的文献US-A-6220804和CA-A-2448716中找到。上文直接提到的过程假定另一个的钣金件中的孔与第一个钣金件中的压入元件完全对齐。这并不总是很容易确保，这就是为什么人们希望使用所谓的对齐元件。

在这种对齐元件中，螺母元件松动地坐落在金属板笼中，该金属板笼焊接到钣金件上。在螺母元件下方的钣金件上设有一个孔，其直径比螺栓大得多。这样，压入元件可以侧移，以确保螺栓与螺母的必要对齐。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种最初提到类型的组件装配件，以及一种适用于组件装配件的元件以及相应的制造方法。其中该元件在该组件中可对齐地移动，从而能够被认为是对齐元件，并且实际上该元件并没有必须用于将其容纳在金属板笼中，从而可以避免金属板笼和相应的焊接过程，这在任何情况下，对于某些部件，如复合钣金件，是完全不可能的。

根据本发明，该目的在上述类型的组件装配件中得到满足，其中衬套具有间隙地插入在与部件的横截面形状互补的部件的孔中，其中衬套具有朝向头部的端面的方向会聚的外表面，并且相对于元件的中心纵向轴线形成锐角，其中部件的孔的邻近于部件接触表面的边缘区域延伸到在衬套和头部的端面之间形成的凹槽中，但不延伸到凹槽的底部，以产生自由空间。这确保了元件相对于部件的横向对齐运动，并且通过凹槽内组件材料与衬套的材料重叠或衬套向外转动的端部来防止组件与元件的轴向分离。

在本发明中，该元件优选地被提供为压入元件，然而它也可以被设计为铆钉元件。在这种情况下，衬套的自由端形成为：可以径向向外转动，以便形成铆钉珠，例如通过在附接到组件时所施加的力转动。如果该元件被实现为铆钉元件，则该设计也应与上段所述的设计相对应，即，在衬套再次有间隙地插入与衬套的横截面形状互补的组件的孔中，衬套的外表面朝向头部的端面和元件的中心纵轴汇聚并相对于元件的中心纵轴形成锐角，且与元件接触表面相邻的元件的孔的边缘区域将延伸到凹槽中，凹槽形成于衬套与头部的端面之间，但不会延伸到凹槽的底部，以产生自由空间，以确保元件相对于组件的横向对齐运动，并通过组件与衬套在凹槽内的材料重叠防止元件与组件的轴向分离。

元件的衬套以及组件的具有非圆形横截面的孔的设置可以具有多种可能性。特别有利的是，当衬套具有至少基本上为多边形的横截面形状时，衬套的多边形横截面形状以及相应的组件的多边形孔从三角形、方形、五角形和六角形中选择。衬套和孔的横截面形状优选是方形的，特别是具有圆角。方形形状使元件的附接区域和圆角处的元件的局部平面在两个直角方向上进行较好的对齐运动，确保了元件中孔的口角部的疲劳裂纹的危险可以大大降低。此外，这样可以确保对旋转的良好安全，使得元件只能用破坏力从部件中扭转出来。

这些形状原则上都是从上述的美国专利2011/0211932A1中已知的，其确保能够实现足够的对于旋转的安全性，安全性在设置更多的侧面时逐步减少。然而，决定性的区别在于，在美国专利2011/0211932A1中，衬套被组件材料以勒紧的程度紧紧地包围，这在其他属于现有技术的文献中也是一样的。

衬套的其他可选择的横截面形状为卵形或椭圆形。还可以考虑以与冰淇淋容器类似的方式的衬套和孔的横截面形状，其具有方形或矩形的中心区域并且在中心区域的两个相对设置的侧面处具有半圆形延伸部。这种横截面形状，即椭圆形横截面形状或类似冰淇淋容器的横截面形状，能够实现良好的对齐运动，同时降低疲劳的危险并且在对于旋转的安全性方面具有优异的特性。

由于零件或钣金件中的多边形孔是预制的，因此可以使其足够大，使得多边形衬套可以在其具有最大横截面尺寸的自由端面处插入多边形孔中。通过有意地镦粗组件或钣金件，在与组件的组件接触表面相邻的一侧的多边形孔的边缘区域中的组件材料或金属板材料可以被压入在会聚的外表面和头部的组件接触表面或元件的钣金接触表面之间形成的凹槽中。镦粗以这样的方式进行，即材料在径向方向上与衬套重叠，从而防止元件从组件中拉出钣金件，但不会在径向方向上压入凹槽达到元件横向牢固的程度。相反，它是镦粗的，使得相对于凹槽的基部存在横向间距，从而产生自由空间并且元件的横向对齐运动仍然存在，并且实际上优选地在所有横向方向上。利用椭圆形或冰淇淋容器状的衬套和孔的横截面形状，通过有意地镦粗部件或钣金件，也可以实现相同的优点。

优选地，在元件处不提供以突出的鼻或肋或相应的凹槽的形式提供防止旋转的安全性的特征，以防止元件的可移位性，因为根据本发明已经认识到，所需的防旋转安全性可以仅仅是通过孔的多边形形状和衬套的多边形形状实现了足够的程度，并且实际上即使当由于径向对齐运动而不可避免地元件和组件的某种相互可旋转性时也是如此。这同样适用于椭圆形或冰淇淋容器状的衬套和孔的横截面形状。

衬套的外表面与元件的中心纵轴之间的锐角优选地在约20°至约40°的范围内。过小的角度限制了元件的径向对齐运动并降低了压出的安全性，而过大的角度使得更难以实现所需的另外的钣金件的直接夹紧而不使得元件的头部和螺栓元件的头部增加不期望的尺寸。当在此说明形状至少基本上为多边形时，这表示相邻侧表面或侧面之间的拐角可以是圆形的，这有利于组件装配件的疲劳行为。

元件的头部最好是多边形的形状，并且确实具有与在横截面上为多边形的衬套相同的侧面数量。这简化了元件的制造，例如通过冷镦工艺，并且确保了由组件接触表面形成的钣金接触表面具有均匀的形状。或者，对于具有椭圆形或冰淇淋容器状横截面形状的衬套的元件，可以使用具有相应横截面形状的头部形状。或者，可以选择一个在横截面呈圆形的头部形状用于所有的衬套变体。

在任何情况下，头部也可以在侧视图中圆形，这种形状，在冷镦工艺中很容易实现。此外，具有这种形状的元件也可以以成本节约的方式在其客户所具有的申请人的已知设置头中进行处理。

在多边形孔的边缘区域中径向移动组件材料的可能性在于，在多边形衬套的侧面的位置处，在多边形衬套附近提供头部的侧面具有突出的位移表面。这些位移表面在将部件支撑在平坦表面上或在具有平坦端面的模具按钮上时起作用，并且在头部元件上施加压力以实现组件材料的期望位移。以这种方式，组件材料的径向位移的支架由突出的位移表面的体积确定。突出的位移表面的体积由它们的径向和周边范围以及它们的轴向高度确定。在这种连接中，轴向高度应该保持尽可能小，因为这导致在组件的与头部的组件接触表面相对的侧面中的轴向凹槽，这可以防止或不利地影响元件的径向对齐运动。相应的位移表面也可以设置在具有不同横截面形状的元件的部件接触表面处，例如具有椭圆形或冰淇淋容器状横截面形状。

根据本发明的元件可以形成为螺母元件并且具有中心纵向通道，或者形成为螺栓元件，螺栓元件具有轴部，所述轴部在远离头部的方向上从衬套突出。

螺母元件的中心纵向通道可设置有螺纹圆柱体，或可具有光滑的圆柱体孔，该圆柱体孔可通过螺纹切割或螺纹成形螺栓重新成形为螺纹圆柱体。

除此之外，组件装配件还可以这样形成，使得头部的一侧，即部件接触表面，位于垂直于部件的中心纵轴的平面上，并且组件材料的位移以不同的方式发生。

例如，这可以按照本发明以这样的方式发生，即在组件的一侧设置一个环形凹槽，该环形凹槽远离多边形孔径周围的头部的组件接触表面。或者，设置有不连续的凹槽，成环地布置在组件内且远离多边形孔口周围的头部的部件接触表面，环形凹槽或不连续的凹槽负责将部件材料移入衬套和部件接触表面之间的凹槽中。

根据本发明的用于制造根据上文所述的组件装配件的方法可以被设计为：在组件中预先形成非圆孔，组件的横向尺寸大于相应的衬套在衬套的自由端面的区域内的最大横向尺寸，以使得衬套能够引入非圆孔中。因为组件材料从非圆孔的边缘区域位移至凹槽，凹槽形成在衬套的侧表面和头部的部件接触表面之间，组件材料只移动足够距离，以使得组件材料延伸不到凹槽的基部，从而确保元件相对于组件的横向对齐运动，但组件材料也足够地延伸，以通过组件材料与凹槽内的衬套的材料重叠来防止元件与组件轴向分离。

在本发明的上述方法的一个特定优选实施例中，组件的预先形成的非圆孔在远离头部的组件接触表面的一侧设置有凸起的边缘区域。凸起的边缘区域在通过头部的部件接触表面将轴环引入部件中时被压扁，同时组件在远离头部的一侧被支撑，以便由此引起部件材料在边缘区域中的位移。

在根据本发明的方法的另一个实施例中，组件的预先形成的非圆孔的边缘区域位于附接区域的平面中，边缘区域至少在衬套的侧表面的区域内在衬套引入组件时通过所述位移表面的方式受到压力，位移表面设置在头部的组件接触表面上，同时组件的下侧被支撑，以使得组件材料在非圆孔的边缘区域位移。

在根据本发明的方法的另一个实施例中，通过设置有凸起环或设置有布置成环状的不连续的凸起的模具的方式，组件在远离头部的组件接触表面的一侧设置有环绕非圆孔的环状凹槽或布置成环状的不连续的凹槽，并且环状凹槽或不连续的凹槽至少共同负责将所述组件材料位移到所述凹槽中。

特别有利的是，使用如在相应的至少一个实施例中限定的根据本发明的组件装配件的制造方法，通过对所述元件的头部施加压力，并同时将组件支撑在具有非圆形中心孔的冲模母模上，衬套的自由端面的横截面为非圆形，用于在组件上冲压出非圆孔。即以自穿孔的方式将该元件引入到根据本发明的方法进行的组件中，该方法一步一步进行，从而能够以特别经济的节省时间的方式进行。此外，通过这种方式，可以避免元件或其衬套和元件的对齐问题，因为衬套在元件中切割出其自身的形状匹配的孔，并且衬套围绕元件的这种纵轴的特定方向完全不重要。在这种布置中，组件材料的镦粗可以按照上述方式之一进行。

在上述方法中特别有利的是，冲模母模的非圆孔的横截面尺寸设置为略大于相对应的衬套的自由端面的横截面尺寸，以使得组件的冲压出的孔的侧壁在元件的中心纵轴的方向上发散，并且至少在远离头部的区域内在远离头部的方向上发散。通过这种方式，可以显著地增加对齐运动。

附图说明

下面将参照附图所示的实施例更详细地解释本发明。图中显示：

图1A为根据本发明的螺母形式的压入式元件的透视图；

图1B为根据本发明的螺母形式的压入式元件沿中心纵轴左侧平面剖开且显示为中心纵轴右侧的剖视图；

图1C为根据本发明的螺母形式的压入式元件半侧的底视图；

图2A与图2B为将根据图1A至图1C的压入式元件引入钣金件的示意图；

图3A至图3C对应于图1A至图1C，也为根据本发明的螺母形式的改进的压入式元件，且头部下方具有位移表面；

图4A与4B为将根据图3A至图3C的压入式元件引入钣金件的示意图；

图5A与图5B为将根据图1A至图1C的压入式元件引入钣金件的另一种方法示意图；

图6A至图6C对应于图1A至图1C，为根据本发明的螺栓形式的改进的压入式元件；

图7A与7B为将根据图6A至图6C的压入式元件引入钣金件的示意图；

图8A与图8B为压入式元件以及相对应的组件的非圆孔的示意图；

图9为根据本发明的压入式元件的自穿孔引入的示意图。

具体实施方式

参见图1A至1C以及图2A和2B，显示了压入式元件10，其具有头部12 以及至少基本地为多边形的衬套14，衬套14布置在头部12的一侧。为了形成对齐元件，多边形衬套14的外侧面16设计成插入到面板20的预先形成的相对应的多边形孔18中，该面板20例如图2A所示，外侧面16设计成使得它们在朝向头部12的下侧22的方向上并且相对于压入元件10的中心纵轴24会聚并且与中心纵轴24形成锐角α。在该实施例中，头部12的下侧22形成压入元件10的组件或钣金接触表面21。衬套14的轴向高度H应该优选地不超过面板20在压入式元件10的附接区域中的厚度D。组件12的端面22优选地位于垂直于压入式元件10的中心纵轴24的平面内。

锐角α优选地处于20°至40°的范围内。

在所示的所有实施例中，衬套14和多边形孔18的横截面是带有圆角26的矩形。衬套14的横截面和孔18的形状是相同的，但不一定必须是长方形。衬套14的至少基本上多边形的横截面以及因此面板20中的多边形孔18可以例如选自三角形、正方形、五边形和六边形或椭圆形，例如从US2011/0211932A1中已知的。

在所示的所有实施例中，头部12在横截面上是多边形的，并且确实具有与衬套14相同的多边形形状。

图2A和2B示出了将压入元件10附接到面板20的优选方法。多边形孔18首先在面板中以单独的操作预先制造，并且实际上其横截面尺寸大于多边形衬套14在其自由端面28区域内的最大横截面尺寸,因此衬套14可以被引入该多边形孔。孔18的制造可以例如在压机中与压入式元件的附接分开进行，该压机与压入式元件的压入的发生位于不同的工厂或不同的建筑物中、或者在同一建筑物中的不同位置处。压入式元件10的插入或压入本身可以发生在压机中，或通过机器人或通过使用卡钳，尤其是马达驱动的卡钳进行。作为对此的替代，多边形孔的形成也可以在与压入式元件的插入相同的压机中进行。这通常以这样的方式实现，即在压机中使用连续冲压模(未示出)。

当使用连续冲压模时，多边形孔18在连续冲压模的一个工位中进行，而压入式元件的引入在渐进工具的另一个工位中进行。对于压机的每一冲程，在连续冲压模的一个工位中冲压出一个多边形孔，并在另一个工位中插入一个压入式元件，插入在印刷机的早期工作冲程中制造的多边形孔中。众所周知，工件，即单独的组件20或由多个最初互连的工件或组件20(面板)构成的带，在每一个冲程的连续冲压模中以预设距离被进一步运输。

从图2A可以看出，钣金件的孔的预成形是以这样的方式进行的，即孔18具有倾斜布置的侧面30，该侧面30同样与中心纵轴形成锐角β，并且向朝向头部12的方向会聚，β能够被选择为与α相同或不同。此外，β也可选择为0。预成型孔18被突出唇缘32围绕，即由凸起环区包围，该凸起环区可在多边形孔18的制造过程中通过相应形状的冲模母模(未示出)产生。在这个例子中，唇缘32的径向内侧侧面34以相同的角度β与侧面30继续倾斜设置。孔18的横向尺寸在最窄点，即在图2A的顶部，与衬套14的最大横向尺寸，即在图2A的底部相比稍微大一些，以便至少在基本上没有间隙的情况下将衬套14插入预先形成的孔18中。此后，通过在头部12的上端面36上施加压力，同时在工具的平面上或冲模母模的平面上支撑钣金件20，唇缘32可以压扁成如图2B所示的形状32’。其中唇缘32的钣金材料被移位到在衬套14的侧面16和头部的下侧面22之间的凹槽38中。然而，面板材料的位移不足以使其到达凹槽的基部39，而是被压扁后的唇缘32'与凹槽38的基部39之间留有一个自由空间41。这样，确保了压入式元件10相对于面板20的横向对齐运动。然而，位移发生到这样的程度，即由于面板材料(即唇缘32')与多边形衬套14在凹槽38内的材料重叠，防止了压入式元件10与面板20的轴向分离。这里的“材料重叠”是指，孔18的最小尺寸，在这里压扁的唇缘32’的顶侧的区域中小于未变形的衬套14的最大横向尺寸，由此螺母元件10无法从钣金件20中被拉出，并且防止了螺母元件10从钣金件20中被压出，或者仅可以通过变形力来实现。在图2B中进一步向下的压入式元件的移动是不可能的，因为大于孔18的组件接触表面21阻止了这种移动。

从图2B可以看出，在压入式元件的安装状态下，衬套14的自由端面28最大仅延伸到金属板件20的下侧40，并且实际上优选地位于金属板件20的下侧40的上方，例如高0.02mm。以这种方式，通过拧入螺母元件中的螺栓(未示出)，在钣金件20上实现钣金件20与与另一个组件或者壳体之间的直接夹紧。此外，这防止了另一个组件相对于组件20可移动地夹持，如果衬套14的轴向高度大于钣金件20的厚度，则会出现这种情况。可以肯定的是，确实可以使衬套14的轴向高度大于钣金件20的厚度，并且通过特殊形状的垫圈克服相应的缺点，但这是一个很大的复杂因素，因为需要额外的部件。此外，在某些情况下，压入式元件10的头部12和与其拧紧的元件必须比其他情况下所需的要大。

最后，可以从图2A和2B看出，压入式元件10没有发生变形，这就是为什么“压入式元件”的名称是合理的，因为与安装时有意发生变形的铆钉元件相反，其不需要变形。

在该实施例中，特别有利的是，在图2B的安装状态下，钣金件20的上侧位于一个平面内，因此不会妨碍压入式元件的对齐运动。

尽管在对齐元件中本身希望压入式元件10固定到钣金件20上，使得在将另一个组件拧入到位之前它不会丢失，这就是为什么在图2B的实施例中唇缘32被压平的原因，为了在附接另一部件之前产生上述材料重叠并因此实现可以运输的组件装配件，这不是绝对必要的。例如还可以想到，当另一个组件通过相应的螺栓的力拧入到位时，唇缘32首先被压平。

从上面可以看出，面板20的预成型多边形孔18在靠近头部12的组件接触表面21的侧46处设有凸起的边缘区域(唇缘)32，并且在将衬套14引入面板20时，凸起边缘区32(即唇缘32)被头部的所述侧22压扁或压缩，而面板20的下侧同时被支撑，以便使面板材料在边缘区发生位移。

现在将参考图3A至3C、图4A和图4B解释压入式元件10的其他设计以及压入式元件10附接到钣金件中的方法。具有在图1A至1C和2A和2B中的实施例相同的形状或功能的部件或特征将使用相同的附图标记，并且应当理解，对于这些附图标记，适用于先前的相同的描述，除非有相反的说明。该惯例也适用于其他实施例，并且将仅特别描述其形状或功能与先前部件或特征不同的部件或特征。

如图3A和3C、4A和4B所示的实施例中，压入式元件10与前面的元件的不同之处仅在于，与多边形衬套14相邻的头部的侧22至少在侧面16的位置处具有突出的位移表面42，位移表面42设置成使多边形孔18的边缘区域中的面板材料移位。被移位的面板材料径向流入形成在多边形衬套14的侧表面16和头部12的侧面22或位移表面42之间的凹槽38中，并防止压入式元件10和钣金件组件的面板20之间的轴向分离。与根据图2A和图2B的实施例的进一步区别在于，在图4A和图4B中，多边形孔18的侧壁30垂直于钣金件20的上侧46和下侧40，即角度β为0。然而，钣金件材料在多边形孔18周围的区域中的位移足以形成唇缘32'并确保上述的材料重叠。在这种情况下，也可通过在压入式元件10的头部的上端面36施加压力而形成唇缘32’，同时钣金件20在其下侧40处被支撑，但其缺点是，由于钣金件上侧的由位移表面42所造成的压痕会阻碍压入式元件的简单径向位移，而不会完全阻止压入式元件的径向位移，特别是由于压入式元件也具有一定的轴向可位移性。在这种情况下，附接压入式元件也不是绝对必要的，以便在附接另一组件(未示出)之前将其完好无损地保持在钣金件20上。在这种情况下，钣金件通过位移表面42的位移可以首先发生在另一个钣金件通过相应的螺栓附接时，该螺栓被拧入阴性压入元件10的内螺纹44中。在钣金件材料发生位移并且已经形成位移表面42的压痕之前，压入式元件的横向可移位性完全存在。可选地，在本实施例中，多边形孔的侧面30可以布置成使其与中心纵轴成锐角β并且在压入式元件10的头部12的方向上汇聚(例如，图5A和5B所示)。

在根据图5A和图5B的实施例中，多边形孔18的侧面30以与中心纵轴成锐角β的方式和朝向压入式元件10的头部12的方向汇聚地布置，其中钣金件的上侧46至少在压入式元件10的附接区域中位于一个平面上。在这个例子中，唇缘32’是由钣金材料在钣金件20的下侧40处的位移而产生的。如图5B所示，这通过具有环状凸起部分50的冲模母模48进行，该环状凸起部分50在钣金件20的下侧产生相应形状的环状凹槽52。代替环状凹槽52，可以使用设置在多边形孔18周围的钣金件20的下侧40中的布置成环形的不连续的凹槽。在这方面，冲模母模48必须具有相应的不连续的突起(未示出，但形状与环状凸起部分50的横截面相对应)，其负责将面板材料32’移位到凹槽38中。这种位移发生在钣金件被施加在头部的上端面36上的压力挤压在头部的表面22和冲模母模48之间时，例如在压机中。

在所有前述实施例中，压入式元件被实现为具有中心布置的螺纹圆柱体或内螺纹40的螺母元件。

然而，压入式元件10也可以实现为螺栓元件10，如图所示6A至6C、7A和7B所示。那样，压入式元件10设置有轴部54，轴部54具有外螺纹44，外螺纹44在中心纵轴24的方向上从衬套14远离头部12的一侧延伸，即轴部54具有外螺纹44而不是具有内螺纹44的空心通道。否则，螺栓元件对应于根据图1A至1C的螺母元件。根据图7A的钣金制备以及根据图7B的压入情况也对应于根据图2A的钣金制备以及根据图2B的安装情况。

也完全有可能以不同的方式实现螺栓元件10和钣金制备的设计。例如，螺栓元件10的头部12和衬套14的设计以及钣金的制备和安装情况可与根据图3A至3C以及4A和4B的示例相对应。作为另一示例，螺栓元件的头部12和衬套14的设计以及钣金的制备和安装情况可与图1A至1C以及5A所示的示例相对应。

不论是以螺母元件的形式还是以螺栓元件的形式与压入式元件10配合使用，组件装配件结果均由压入式元件10与面板20结合而成，尤其是以钣金件的形式与具有至少在横截面上基本上为多边形的衬套14结合，衬套14可横向移位地位于面板20的多边形孔18中，孔18的边缘区域的面板材料延伸进入形成在多边形衬套14与头部的下侧之间的凹槽或凹痕38,但并不延伸到凹槽38的基部,由此保证了压入式元件相对于面板20的横向位移,但由于在凹槽38内的面板材料与多边形衬套14之间的材料重叠,防止了压入式元件10从面板20轴向分离。

在组件装配件中，当位移表面42设置在头部的一侧并且被压入面板材料中时，面板材料从多边形孔18的边缘区域移位到凹槽38中。

图8A和8B给出了衬套14的非圆形截面形状和分别相关的压入式元件的头部10的非圆形截面形状的两个不同的例子。可以理解的是，组件(未示出)中的孔18被选择为具有与衬套14的横截面形状互补的形状。

在图8A中，横截面形状是椭圆形56，具有长轴58和短轴60。在图8B中，横截面形状类似于冰淇淋容器62，具有中心正方形或矩形区域64以及位于两个相对的侧68处的半圆延伸部66。因为侧68在物理上是不可见的，在这里以虚线示出，因为当然衬套是单独的材料工件，而是侧68是简单的假想侧面以便于描述部件本身。在两种情况下，压入式元件10的头部12具有与各自相应的衬套14相同的形状，头部12的范围大于衬套的范围，以在头部的下侧22处形成组件接触表面21。

现在将解释制造根据本发明组件装配件的自穿孔方法，并且实际上关于根据图3A至图3C的螺母元件形状的压入式元件。这里的螺母元件10具有衬套14，衬套14在螺母元件10的下侧22处具有多边形穿孔形状。衬套14的自由端面28处，螺母元件的穿孔区域与头部12的下侧21之间的尺寸大于螺母元件被引入的组件20的材料厚度。螺母的多边形刺穿一个足够大的孔，该孔足够大以具有与衬套14的自由端28的横向尺寸相对应的横向尺寸的功能。

在刺穿过程之后，由位于螺母元件10的下侧的凸起部分或位移表面42引起钣金材料流动。这种材料用于将螺母元件轴向锁定到孔18中，孔18的穿孔如前几次所述。然而，由于螺母元件10的穿孔区域是“自由”的，螺母可以在x/y方向上移位。但是，尚不可能对附加的组件进行平齐的附接。由于螺母元件的衬套14具有大于组件20的厚度的轴向高度。

为了在这里提供帮助，在部件中形成一个凸台70，由此补偿螺母衬套的超出金属板部分的刺穿区域的突起72，并且提供了进一步用于平齐地螺纹附接在凸台的凹面下侧的凸台70外侧的部件下侧的未示出的另一个组件的可能性。

凸台70本身是这样形成的：设置头77的按压构件82设置有切口78，切口78的形状与钣金件外部的凸台的形状相对应。冲模母模74设置有圆柱形突起75，该突起75对应于薄板金属部分下侧的凸台70的形状。按压构件82被弹簧力向下偏压，并且首先在压机闭合期间将钣金件20夹紧在冲模母模上，其中设置头77和冲模母模74在压机中结合，由此首先形成凸台。随着压机闭合的增加，活塞80被向下压，并且挤压压入式元件，该压入式元件位于按压构件内的活塞通道里并且位于活塞下方压靠在钣金件20上，并且以这种方式将大约位于凸台中心的钣金件冲压出一小块。在冲压操作期间，按压构件82偏转，以相对于活塞80向后地抵抗弹簧偏压。

图9显示了螺母插入后并且组件装配件在从压机上拆下之前，在压机中被抬起后的情况。

这里所描述的用于制造组件装配件的方法可以被认为是这样的，即设置头或冲头77，其本身是公知的，并且其仅在图9中示出了一些部件，用于以自穿孔的方式将压入式元件插入组件20中。为此，通过设置头77的活塞80将压力施加到压入式元件10的头部上并且同时将组件20支撑在具有非圆形中心开口76的穿孔模74上，在组件20上穿刺出非圆形孔18。非圆形孔18具有与压入式元件10的自由端面相对应的形状。

特别有利的是，冲模母模74的非圆形孔76设置为横向尺寸Φ2，其选择为略大于衬套14的自由端面28的相对应的横向尺寸Φ1。以这种方式，使组件20上穿刺出的孔18的相应侧壁至少在钣金件远离头部12的下部区域内在压入式元件10的中心纵轴的方向上远离头部12发散。

换言之，向下发散的孔18是使用穿孔冲头(以及衬套14的自由端面28)与具有横截面尺寸较大的开口76的冲模母模74结合而支撑的。

这种设计导致穿孔冲头(衬套14的自由端面28)在孔18的开始处开始切割壁光滑的孔(具有大致平行于中心纵轴的壁)，然后从钣金件的剩余厚度中切断出发散形状的穿孔块(未示出)，穿孔块的最大直径由冲模母模74的孔76的直径确定。穿孔块的发散程度由钣金厚度、衬套14的自由端28的横向尺寸和冲模母模的孔76的横截面尺寸决定。这样，可以扩大组件20中的压入式元件的对齐运动，这是有利的。

参考标号列表

10 压入式元件

12 头部

14 衬套

16 衬套14的外表面或侧面

18 多边形孔

20 面板、组件或钣金件

21 钣金接触表面的组件接触表面

22 头部12的下侧

24 压入式元件的中心纵轴

26 衬套14的圆角

28 衬套14的自由端面

30 孔18的侧面

32 孔18边缘处的唇缘或凸起边缘区

32’ 唇缘32压扁后的唇缘

34 唇缘32的内侧侧面

36 头部的上端面

38 凹槽、凹痕

39 凹槽或凹痕的基部

40 组件或钣金件20的下侧

41 自由空间

42 头部12的位移表面

44 内螺纹、外螺纹、螺纹圆柱体

46 钣金件20的上侧

48 冲模母模

50 冲模母模48的环状凸起部分

52 环状凹槽

54 轴部

56 椭圆形横截面形状

58 椭圆的主轴

60 椭圆的短轴

62 冰淇淋容器状横截面形状

64 冰淇淋容器状横截面形状的中心区域

66 中心区域64的半圆延伸部

68 假想侧(NICHT DIKTIERT)

70 凸台

72 突起

74 穿孔模

75 穿孔模74的圆柱形突起

76 穿孔模74的孔

77 设置头

78 位于定位头的端面的圆柱形凹口

80 设置头的活塞

82 设置头77的按压构件

β 角度

H 衬套14的轴向高度

D 面板20的厚度

α 角度

Φ1 非圆形衬套14在自由端28处的横向尺寸

Φ2 冲模母模的非圆形孔76的横向尺寸

Claims (18)

1.一种组件装配件，包括组件(20)和元件(10)，所述元件(10)形成为附接到所述组件(20)的对齐元件，所述元件(10)具有头部(12)、位于所述头部(12)的一个端面(22)处的组件接触表面(21)、以及布置在所述组件接触表面(21)的内部并从所述组件接触表面(21)远离地突出的衬套(14)，所述衬套(14)具有非圆形的横截面形状，

其特征在于，所述衬套(14)插入在与所述衬套(14)的横截面形状互补的孔中并具有间隙，所述衬套(14)具有沿着朝向所述头部(12)的所述端面(22)的方向并且相对于所述元件(10)的中心纵轴汇聚的外表面，并且所述外表面相对所述元件(10)的中心纵轴形成锐角(α)，所述组件(20)的所述孔的与所述组件接触表面(21)相邻的边缘区域延伸到凹槽(38)内，所述凹槽(38)形成于所述头部(12)的所述端面(22)与所述衬套(14)之间，但所述边缘区域并不延伸到所述凹槽(38)的基部(39)，以产生自由空间(41)，所述自由空间(41)使得所述元件(10)能够与所述组件(20)产生相对的横向对齐运动,并且所述元件(10)与所述组件(20)的轴向分离通过在所述凹槽(38)内的所述组件材料与所述衬套(14)的材料重叠来防止。

2.根据权利要求1所述的组件装配件，其特征在于，所述衬套(14)具有至少基本上为多边形的横截面形状，所述衬套(14)的所述多边形横截面形状以及相应地所述组件(20)的所述多边形孔(18)选自三角形、方形、五角形和六角形。

3.根据权利要求1所述的组件装配件，其特征在于，所述衬套(14)具有卵形或椭圆形的横截面形状，或类似于冰淇淋容器的横截面形状。

4.根据前述任意一项权利要求所述的组件装配件，其特征在于，所述衬套(14)的轴向高度(H)不超过所述组件(20)在所述元件(10)的附接区域内的轴向厚度(D)，或所述衬套(14)的所述轴向高度(H)超过所述组件(20)的轴向厚度(D)并且所述衬套(14)在所述元件(10)的所述附接区域内布置在所述组件(20)的凹槽(70)中。

5.根据前述任意一项权利要求所述的组件装配件，其特征在于，所述锐角(α)在20°至40°的范围内。

6.根据前述任意一项权利要求所述的组件装配件，其特征在于，所述头部(12)的横截面也是多边形或椭圆形的。

7.根据前述至少一项权利要求所述的组件装配件，其特征在于，所述头部(12)的邻近所述衬套(14)的所述端面(22)至少在所述衬套(14)的侧表面(16)的位置处具有突出的位移表面(42)，所述突出的位移表面(42)设置成在所述孔(18)的边缘区域中使组件材料移位，移位的组件材料形成鼻部，所述鼻部向内突出进入形成于所述衬套(14)的所述侧表面(16)与所述头部(12)的所述端面(22)之间，或与形成于所述衬套(14)的所述侧表面(16)所述位移表面(42)之间的所述凹槽(38)内，并且通过径向重叠来防止所述元件(10)与所述组件(20)的轴向分离。

8.根据前述至少一项权利要求所述的组件装配件，其特征在于，其形成为螺母元件并且具有中心纵向通道，或者形成为螺栓元件，所述螺栓元件具有轴部(54)，所述轴部(54)在远离所述头部(12)的方向上从所述衬套(14)突出。

9.根据权利要求7所述的组件装配件，其特征在于，所述头部(12)的所述组件接触表面(21)位于垂直于所述元件(10)的所述中心纵轴(24)的平面中。

10.根据前述至少一项权利要求所述的组件装配件，其特征在于，在所述组件(20)远离所述头部(12)的组件接触表面(21)的一侧设置有环绕所述孔(18)的环状凹槽(52)，或者所述组件(20)远离所述头部(12)的组件接触表面(22)的一侧设置有布置成环状的不连续的凹槽，并且所述环状凹槽(52)或不连续的凹槽至少共同负责将所述组件材料位移到所述凹槽(38)中。

11.根据前述至少一项权利要求所述的组件装配件，其特征在于，所述组件为钣金件。

12.一种元件(10)，其特征在于，适用于根据前述至少一项权利要求所述的组件装配件。

13.一种制造根据前述权利要求1至10中任意一项所述的组件装配件的方法，

其特征在于，在组件(20)中预先形成非圆孔(18)，所述组件(20)的横向尺寸大于相应的所述衬套(14)在所述衬套(14)的自由端面(28)的区域内的最大横向尺寸，以使得所述衬套(14)能够引入所述非圆孔(18)中，因为所述组件材料从所述非圆孔(18)的边缘区域位移至所述凹槽(38)，所述凹槽(38)形成在所述衬套(14)的侧表面(16)和所述头部的部件接触表面(21)之间，所述组件材料不能移动到足够远以达到所述凹槽(38)的基部(39)，从而确保所述元件(10)相对于所述组件(20)的横向对准运动，但所述组件材料也足够地延伸，以通过所述组件材料与所述凹槽(38)内的所述衬套(14)的材料重叠来防止所述元件(10)与所述组件(20)轴向分离。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述组件(20)的所述预先形成的非圆孔(18)在面对所述头部(12)的所述组件接触表面(21)的一侧(46)设有凸起边缘区域(32)，并且所述凸起边缘区域(32)在通过所述头部的所述组件接触表面(21)将所述衬套(14)引入所述组件(20)中时被压扁，同时所述组件(20)远离所述头部的一侧被支撑，从而使所述组件材料在所述边缘区域位移。

15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述组件(20)的所述预先形成的非圆孔(18)的所述边缘区域位于所述附接区域的平面中，所述边缘区域至少在所述衬套(14)的所述侧表面(16)的区域内在所述衬套(14)引入所述组件(20)时通过所述位移表面(42)的方式受到压力，所述位移表面(42)设置在所述头部的所述组件接触表面(21)上，同时所述组件(20)的下侧(40)被支撑，以使得所述组件材料在所述非圆孔(18)的所述边缘区域位移。

16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，通过设置有凸起环(50)或设置有布置成环状的不连续的凸起的模具(48)的方式，所述组件(20)在远离所述头部(12)的所述组件接触表面(21)的一侧设置有环绕所述非圆孔(18)的环状凹槽(52)或布置成环状的不连续的凹槽，并且所述环状凹槽(52)或不连续的凹槽至少共同负责将所述组件材料位移到所述凹槽(38)中。

17.一种制造根据前述权利要求1至10中至少一项所述的组件装配件的方法，其特征在于，通过对所述元件(10)的所述头部(12)施加压力，并同时将所述组件(20)支撑在具有非圆形中心孔的冲模母模(74)上，所述衬套(14)的所述自由端面(28)的横截面为非圆形，用于在所述组件(20)上冲压出非圆孔。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述冲模母模(74)的所述非圆孔的横截面尺寸设置为略大于相对应的所述衬套(14)的所述自由端面(28)的横截面尺寸，以使得所述组件(20)的冲压出的所述孔(18)的侧壁在所述元件(10)的所述中心纵轴(24)的方向上发散，并且至少在远离所述头部(12)的区域内在远离所述头部(12)的方向上发散。