CN114810772A - 自冲压功能元件、部件组件以及制造部件组件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种自冲压功能元件用于紧固到工件、特别是高强度钣金零件，并且包括功能部分；以及紧固部分，其具有用于接合设定装置的接触面、远离接触面的端面、以及连接接触面和端面的外周面。端面径向向外由用于从工件冲出金属块的冲压边缘界定，并且在与接触面相邻的外周面处设置至少一个突出部，所述突出部从外周面沿径向凸起并且比冲压边缘沿径向向外延伸得更远。

Description

自冲压功能元件、部件组件以及制造部件组件的方法
技术领域
本发明涉及用于紧固到工件(特别是高强度钣金零件)的自冲压功能元件、包括工件和功能元件的部件组件以及制造部件组件的方法。
这样的功能元件通常具有功能部分，该功能部分又用于紧固另外的部件。它们广泛用于汽车工业等。
背景技术
功能元件可以是轴可以设有螺纹的螺栓元件或者例如可以具有内螺纹的螺母元件。
功能元件在不同的设计中是已知的。一方面，例如存在具有铆钉部分的铆钉元件，该铆钉部分在附接到钣金零件时变形，以形成铆钉卷边并且利用头部形成用于钣金零件中的孔的边缘的环形接收器。因此，在这样的铆钉元件的情况下，功能元件在附接到钣金零件时变形。此外，已知压入元件，其中，元件本身在附接到钣金零件时不会有意变形，而是钣金材料本身变形，以使钣金零件与相应的压入元件的底切部接合。
为了在功能元件与工件之间建立连接，经常使用焊接连接，特别是在工件是高强度钣金零件时。工件(钣金零件)被称为“高强度”，具有大于1200MPa、特别是大约1500MPa至1900MPa的强度，并且通常由高强度钢构成。然而，高强度钢难以焊接。
作为焊接的替代方案，可以在加压硬化期间将功能元件插入工件中。然而，这需要非常高水平的工具技术和工件的均匀温度控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种功能元件和部件组件，其能够以很少的努力且对于不同的工件厚度实现安全且稳定的连接。
该目的由独立权利要求的主题满足。有利的实施例是从属权利要求的主题，并且在说明书和附图中指出。
根据本发明的第一方面的自冲压功能元件用于紧固到工件、特别是高强度钣金零件，并且包括功能部分；以及紧固部分，其具有用于接合设定装置的接触面、远离接触面的端面、以及连接接触面和端面的外周面。端面径向向外由用于从工件冲出金属块(slug)的冲压边缘界定。在与接触面相邻的外周面处设置至少一个突出部，所述突出部从外周面沿径向凸起并且比冲压边缘沿径向向外延伸得更远。
根据本发明的功能元件适于压入工件、特别是高强度钣金零件中。由于功能元件设有冲压边缘，所以工件的预冲压被淘汰。在将功能元件压入工件中时，借助于冲压边缘从工件中冲出金属块，并且借助于紧固部分将功能元件压入因此在工件中产生的冲孔中。这样做时，突出部产生在轴向上作用的底切部，使得功能元件牢固地保持在工件中。
通常由钢构成的功能元件特别可以是螺栓元件或螺母元件。在这方面，压入螺栓的轴优选地具有外螺纹并以这种方式形成功能部分。相反，螺母元件优选地具有形成功能部分的内螺纹。代替螺纹，也可以设置其它特征，例如，这些特征适于紧固另外的部件或适于提供另一功能。功能部分还可以部分地或完全地形成为光滑的销或光滑的孔。紧固部分是功能元件的部分，功能元件利用该部分紧固到工件。
工件特别可以是由高强度钢组成的高强度工件(例如高强度钣金零件)。工件可以具有1200MPa或更大、1500MPa或更大、或1800MPa或更大、特别是大约1500MPa至1900MPa的强度。功能元件的强度通常最大为1000MPa或900MPa。
突出部有利地是圆锥形的和/或相对于功能元件的纵轴观察时具有至少部分弯曲的和/或倾斜的行动方向(course)。从而，突出部的尺寸可以被确定成使得压入不会不必要地困难，并且使得所产生的底切部的期望效果仍然存在于工件中的预期压入深度处。
优选地，突出部的最大径向范围布置成与到接触面的过渡部相邻或邻接该过渡部。因此，例如可以实现接触面的端部在压入之后与工件的表面大致齐平。
在有利的实施例中，突出部具有对应于紧固部分的轴向范围的大约30％至60％、特别是大约35％至45％的轴向范围。已经发现在这方面可以实现最佳结果，其中，不会使得压入过程变得不必要地困难，并且仍然通过底切部实现了牢固的保持。
自冲压功能元件还可以具有至少一个提供防止旋转的安全性的特征，该特征形成在外周面处并且优选地被构造为从外周面凸起并且在轴向上延伸的腹板。在压入之后，提供防止旋转的安全性的特征抵消了例如在组装另外部件期间经由功能部分引入扭矩时沿周向作用在功能元件上的扭矩。
提供防止旋转的安全性的特征可优选地并入到突出部中。在这方面，提供防止旋转的安全性的特征的径向范围可以有利地大致对应于突出部的最大径向范围。还可以的是提供防止旋转的安全性的特征设置在突出部处。
为了提高功能元件的周向上的扭矩阻力，可以有利地设置多个提供防止旋转的安全性的特征，这些特征布置成在外周面处沿周向分布、特别是均匀分布。防止旋转的安全性优选地可以彼此平行地对齐和/或可以垂直于周向取向。
接触面和/或端面优选地可以是环形的。端面环的宽度优选大于紧固部分的轴向范围或外周面的轴向范围的70％、80％或90％。端面环的宽度特别也可以等于或大于轴向范围(例如大于轴向范围的100％、150％或200％)。冲压边缘的外径(在非圆形设计的情况下为最大外径)优选地大于紧固部分的轴向范围或外周面的轴向范围的300％、400％、500％或600％。
端面优选地具有特别居中布置的凹部。这有利于端面处的材料的位移，该位移特别可以借助于模具柱塞(die plunger)来实现，以产生稍后更详细地描述的第二底切部。
在有利的实施例中，紧固部分和/或冲压边缘具有偏离圆形的几何形状。特别可以考虑多边形、椭圆形或正方形的几何形状。除了上述提供防止旋转的安全性或作为防止旋转的唯一安全性的特征之外，这样的形状还实现了防止工件中的紧固部分沿周向旋转的安全性。
突出部特别可以在周向上连续，以便实现尽可能有效的底切部，从而实现工件与功能元件之间的牢固连接。
作为替代方案，可以设置至少两个在周向上彼此分开布置的突出部，由此在压入之后实现防止在周向上旋转的自动安全性。例如，可以沿周向布置多个均匀分布的突出部，并且这些突出部可以以相同的方式或不同的横截面形成。
功能部分优选地设置有螺纹或闩锁装置。如已经指出的，螺栓元件在这方面通常是外螺纹；然而，也可以想到的是螺栓元件具有带内螺纹的中空轴。在螺母元件的情况下，螺纹是内螺纹。
根据另外方面，本发明涉及一种部件组件，该部件组件具有工件、特别是高强度钣金零件，该工件具有第一表面、与第一表面相对布置的第二表面、以及形成内周面的冲孔。根据上述实施例中的至少一者的自冲压功能元件在分离冲压金属块的同时压入到冲孔中，使得功能元件的外周面接触冲孔的内周面，并且突出部接合到工件的第一表面中或与工件的第一表面协作，使得提供沿轴向作用的第一底切部。紧固部分的位移材料形成第二底切，该第二底切部在第二表面处围绕工件接合，以将功能元件固定到工件。
由于两个在轴向上作用的底切部，实现了功能元件在钣金零件中的牢固保持，其中可以省去对工件的预冲压。在这方面，第二底切部的形成仅在压入之后才可能，特别是借助于模具柱塞，由此可以覆盖大范围的可能的工件厚度。
在有利的实施例中，接触面与第一表面大致齐平地对齐。
紧固部分可以在端面处具有凹陷，第二底切部从该凹陷沿径向向外延伸。凹陷特别通过工具(例如模具柱塞)在端面处的接合产生，使得紧固部分的材料从那里径向向外位移，以形成第二底切部。
为了能够形成第二底切部，紧固部分有利地具有大于工件厚度的轴向范围。
根据另外方面，本发明涉及一种制造部件组件的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供根据本发明的自冲压功能元件；
-提供工件、特别是高强度钣金零件，该工件至少在被提供用于紧固功能元件的区域中未被预冲压；
-将功能元件的端面压靠在工件上，使得在形成冲孔的同时，冲压金属块通过冲压边缘与工件分离，其中，功能元件压入工件中，至少直到突出部与工件的第一表面和/或冲孔的内周面接合以形成第一底切部为止；以及
-至少在与冲压边缘相邻的区域中使紧固部分再成形，以形成第二底切部，特别是在接合到端面中的同时。
功能元件可以有利地通过作用在功能元件的接触面上的设定装置压靠在工件上。
此外，优选地，可以提供向下夹持器(downholder)，通过该向下夹持器将工件的第二表面压靠在模具的接触面上，以在压制过程期间牢固地保持工件。
优选地，提供模具柱塞，该模具柱塞压靠在紧固部分的端面上，以对紧固部分进行再成形。
可以提供另外的向下夹持器，该向下夹持器在压靠模具柱塞期间在轴向上固定地保持功能元件。例如，向下夹持器接合在接触面处。例如，如果在压入之后立即进行再成形，则设定装置也可用作向下夹持器。
模具柱塞优选具有再成形面，该再成形面从端面观察时发散，以径向向外地推动紧固部分的材料，以便以这种方式形成第二底切部。
附图说明
下面将参照有利的实施例仅通过示例的方式来解释本发明。在示意性地例示了实施例的附图中，
图1a示出了根据实施例示例的被构造为螺栓元件的功能元件的透视图；
图1b示出了图1的功能元件的另外透视图；
图2示出了根据实施例示例的被构造为螺母元件的功能元件的透视图；
图3示出了在制造部件组件的方法步骤期间的功能元件和工件的剖视图，其中，功能元件通过设定装置压靠在工件上；
图4示出了在另外方法步骤期间的功能元件和工件的剖视图，在该方法步骤中，通过将功能元件压靠在工件上而形成冲孔，并且将冲压金属块从工件分离；
图5示出了在另外方法步骤期间的功能元件和工件的剖视图，在该方法步骤中，模具柱塞接合在紧固部分的端面处；以及
图6示出了在另外方法步骤期间的功能元件和工件的剖视图，在该方法步骤中，借助于模具柱塞在紧固部分处形成底切部。
具体实施方式
图1a和图1b各自示出了构造为螺栓元件的功能元件10，图2示出了构造为螺母元件的功能元件10。
功能元件10各自包括功能部分11和紧固部分13。在根据图1a和图1b的构造为螺栓元件的功能元件10的情况下，功能部分11具有设置有外螺纹31的轴30。相反，根据图2的构造为螺母元件的功能元件10具有中心开口32，该中心开口设有未更详细示出的内螺纹31。
紧固部分13设有接触面15和远离接触面15并具有居中布置的凹部29的端面17。接触面15借助于过渡部25连接到外周面19，该外周面将接触面15与端面17相互连接。在从外周面19到端面17的过渡区域中，紧固部分13设有周向冲压边缘21，在本示例中，该周向冲压边缘是圆形的。
功能元件10在接触面15附近还具有在本示例中是周向突出部的突出部23，该突出部径向远离外周面19突出，并且比冲压边缘21沿径向向外更远地延伸。在本实施例中，突出部23是圆锥形的，其中突出部23的最大径向范围的点位于过渡部25处。
紧固部分13还设有多个提供防止旋转的安全性的特征27，这些特征从外周面19突出并且在它们面向接触面15的端部处并入突出部23中。这意味着提供防止旋转的安全性的特征27的径向范围对应于突出部23的最大径向范围。提供防止旋转的安全性的特征27形成为平行于功能元件10的纵轴33延伸并且沿着外周面19彼此等间距布置的腹板或肋。
下面将特别地参考图3至图6并示例性地使用图1a和图1b的功能元件10来描述制造部件组件100的方法。
首先，提供自冲压功能元件10和工件50(在本示例中为高强度钣金零件)。如图3清楚地示出，工件50具有第一表面53和与第一表面53相对布置的第二表面55，并且至少在功能元件10将插入的区域中没有被预冲压。紧固部分13的轴向范围在这个方面大于工件50的厚度T50。
为了在方法步骤期间准确地定位和牢固地保持工件50，首先将工件50的第二表面55放置在模具110上，使得第二表面55布置在模具110的接触面111上。模具110特别可以具有中心凹部113，该凹部至少大到使得在冲压时分离的金属块51可以穿过凹部113落下，参见图4。为此，将工件50与凹部113与功能元件10将附接到的区域对齐。
借助于向下夹持器130将工件50压到模具110的接触面111上，其中向下夹持器130接合在第一表面53处。从而，工件50牢固地保持在模具110上，以防止压制期间的滑移。
然后，通过设定装置140将功能元件10压到工件50上，该设定装置以接触面141作用在接触面15上，使得功能元件10的端面17压靠在工件50的第一表面53上，并且冲压边缘21从而与作用的压制力一起在工件50中形成冲孔57，其中，如图4所示，分离冲压金属块51。
在本示例中，如图4至图6所示，压制过程至少一直进行到突出部23与工件50的第一表面53和冲孔57的内周面59接合为止。在这方面，突出部23形成沿轴向作用的第一底切部61。
设定装置140设有中心凹部143，该凹部特别大到使得功能元件10的轴30刚好可以装配在其中并且可以容纳在凹部143中。例如，凹部143可以设计为钻孔，使得设定装置140可以容纳轴30，如在本示例中，该轴可以设置有螺纹31，但是其基本形状为圆柱形。在这种情况下，接触面141和接触面15两者具有环形设计，其中，可以实现均匀地作用在功能元件10上的力的施加。
如图5和图6清楚所示，在下一步骤中，至少在与冲压边缘21相邻的区域中形成紧固部分13，以形成第二底切部63。在本实施例示例中，这借助于模具柱塞120实现，该模具柱塞具有再成形面121，该再成形面从端面17观察时发散，并且压靠在紧固部分13的端面17上。在这方面，径向向外推动紧固部分13的材料，使得产生同样沿轴向作用的第二底切部63。
功能元件10的压入和第二底切部63的形成优选直接相继地进行。然而，也可以在不同的工具中实现这两个过程，其中，在压入功能元件10之后，将功能元件10连同工件50从第一工具中取出并且将其输送到第二工具。然后在第二工具中形成第二底切部63。在此同样可以使用向下夹持器。例如，向下夹持器设计成使得其在轴向上同时固定工件50和元件10。
在这样制造的部件组件100中，功能元件10的外周面19与冲孔57的内周面59接触。接触面15与工件50的第一表面53大致齐平地对齐，并且突出部23接合到工件50的材料中并且接合到第一表面53中，并且与该第一表面协作，其中，形成在轴向上作用的第一底切部61。借助于模具柱塞120位移的紧固部分13的材料形成第二底切部63，该底切部从凹陷35径向向外延伸并且接合在工件50后面，该凹陷在端面17处形成并且通过与模具柱塞120的再成形面121的接合来产生。
因此，通过在此示出的功能元件10和部件组件100，可以建立功能元件10与工件50、特别是高强度钣金零件之间的牢固且稳定的连接。由于工件50不必预冲压，并且淘汰了复杂的焊接过程，因此这可以以相对较小的努力实现。而且，部件组件100可制造成具有工件50的厚度的广泛应用范围。
附图标记列表
10功能元件
11功能部分
13紧固部分
15接触面
17端面
19外周面
21冲压边缘
23突出部
25过渡部
27提供防止旋转的安全性的特征
29凹部
30轴
31螺纹
32开口
33纵轴
35凹陷
50工件
51金属块
53第一表面
55第二表面
57冲孔
59内周面
61第一底切部
63第二底切部
100部件组件
110模具
111模具的接触面
113凹部
120模具柱塞
121再成形面
130向下夹持器
140设定装置
141接触面
143凹部
T50工件厚度

Claims (24)

1.一种用于紧固到工件(50)、特别是高强度钣金零件的自冲压功能元件(10)，所述自冲压功能元件(10)包括：
功能部分(11)；以及
紧固部分(13)，具有：
用于接合设定装置(140)的接触面(15)、
远离所述接触面(15)的端面(17)、以及
连接所述接触面(15)和所述端面(17)的外周面(19)，
其中，所述端面(17)由用于从所述工件(50)冲出金属块(51)的冲压边缘(21)径向向外界定，并且其中，在与所述接触面(15)相邻的所述外周面(19)处设置至少一个突出部(23)，所述突出部(23)从所述外周面(19)沿径向凸起并且比所述冲压边缘(21)沿所述径向向外延伸得更远。
2.根据权利要求1所述的自冲压功能元件(10)，
其特征在于，
所述突出部(23)是圆锥形的和/或相对于所述功能元件(10)的纵轴(33)观察时具有至少部分弯曲的和/或倾斜的行动方向。
3.根据权利要求1或2所述的自冲压紧固元件(10)，
其特征在于，
所述突出部(23)的最大径向范围布置成与到所述接触面(15)的过渡部(25)相邻或邻接所述过渡部(25)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的自冲压功能元件(10)，
其特征在于，
所述突出部(23)具有对应于所述紧固部分(13)的轴向范围的大约30％至60％、特别是大约35％至45％的轴向范围。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的自冲压功能元件(10)，
其特征在于，
至少一个提供防止旋转的安全性的特征(27)形成在所述外周面(19)处并且优选地被构造为从所述外周面(19)凸起并且在轴向上延伸的腹板。
6.根据权利要求5所述的自冲压功能元件(10)，
其特征在于，
所述提供防止旋转的安全性的特征(27)的径向范围大致对应于所述突出部(23)的最大径向范围。
7.根据权利要求5或6所述的自冲压紧固元件(10)，
其特征在于，
设置多个提供防止旋转的安全性的特征(27)，其布置成在所述外周面(19)处沿周向分布、特别是均匀分布。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的自冲压功能元件(10)，
其特征在于，
所述接触面(15)和/或所述端面(17)是环形的。
9.根据权利要求8所述的自冲压功能元件(10)，
其特征在于，
所述端面环的宽度大于所述紧固部分(13)的轴向范围或所述外周面(19)的轴向范围的70％、80％或90％。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的自冲压功能元件(10)，
其特征在于，
所述端面(17)具有特别居中布置的凹部(29)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的自冲压功能元件(10)，
其特征在于，
所述紧固部分(13)和/或所述冲压边缘(21)具有偏离圆形的几何形状。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的自冲压功能元件(10)，
其特征在于，
所述突出部(23)在所述周向上是连续的。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的自冲压功能元件(10)，
其特征在于，
设置至少两个在所述周向上彼此分开布置的突出部(23)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的自冲压功能元件(10)，
其特征在于，
所述功能部分(11)设置有螺纹(31)或闩锁装置。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的自冲压功能元件(10)，
其特征在于，
所述功能元件(10)是螺栓元件或螺母元件。
16.一种部件组件(100)，所述部件组件(100)具有工件(50)、特别是高强度钣金零件，所述工件(50)具有第一表面(53)、与所述第一表面(53)相对布置的第二表面(55)、以及形成内周面(59)的冲孔(57)，其中，根据权利要求1至15中任一项所述的自冲压功能元件(10)在分离冲压金属块(51)的同时压入到所述冲孔(57)中，使得所述功能元件(10)的所述外周面(19)接触所述冲孔(57)的所述内周面(59)，并且所述突出部(23)接合到所述工件(50)的所述第一表面(53)中或与其协作，使得提供沿轴向作用的第一底切部(23)，其中，所述紧固部分(13)的位移材料形成第二底切部(63)，所述第二底切部(63)在所述第二表面(55)处围绕所述工件(50)接合，以将所述功能元件(10)固定到所述工件(50)。
17.根据权利要求16所述的部件组件，
其特征在于，
所述接触面(15)与所述第一表面(53)大致齐平地对齐。
18.根据权利要求16或17所述的部件组件(100)，
其特征在于，
所述紧固部分(13)在所述端面(17)处具有凹陷(35)，所述第二底切部(63)从所述凹陷(35)沿所述径向向外延伸。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的部件组件(100)，
其特征在于，
所述紧固部分(13)具有大于所述工件(50)的厚度(T50)的轴向范围。
20.一种制造根据权利要求16至19中任一项所述的部件组件(100)的方法，所述方法包括以下步骤：
-提供根据权利要求1至15中至少一项所述的自冲压功能元件(10)；
-提供工件(50)、特别是高强度钣金零件，所述工件(50)至少在被提供用于紧固所述功能元件(10)的区域中未被预冲压；
-将所述功能元件(10)的所述端面(17)压靠在所述工件(50)上，使得在形成冲孔(57)的同时，冲压金属块(51)通过所述冲压边缘(21)与所述工件(50)分离，其中，所述功能元件(10)压入所述工件(50)中，至少直到所述突出部(23)与所述工件(50)的所述第一表面(53)和/或所述冲孔(57)的所述内周面(59)接合以形成所述第一底切部(61)为止；以及
-至少在与所述冲压边缘(21)相邻的区域中使所述紧固部分(13)再成形，以形成所述第二底切部(63)，特别是在接合到所述端面(17)中的同时。
21.根据权利要求20所述的方法，
其特征在于，
所述功能元件(10)通过作用在所述功能元件(10)的所述接触面(15)上的设定装置(140)压靠在所述工件(50)上。
22.根据权利要求20或21所述的方法，
其特征在于，
提供向下夹持器(130)，通过所述向下夹持器(130)，将所述工件(50)的所述第二表面(55)压靠在模具(110)的接触面(111)上。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，
其特征在于，
提供模具柱塞(120)，所述模具柱塞(120)压靠在所述紧固部分(13)的所述端面(17)上，以使所述紧固部分(13)再成形。
24.根据权利要求20至23中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述模具柱塞(120)具有再成形面(121)，所述再成形面(121)从所述端面(17)观察时发散，以径向向外地推动所述紧固部分(13)的材料，以便以这种方式形成所述第二底切部(63)。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040076489A1 (en) * 2002-10-16 2004-04-22 Ladouceur Harold A. Torque resistant fastening element
WO2005017369A2 (en) * 2003-07-30 2005-02-24 Fabristeel Products, Inc. Locator stud and method of assembly
CN107250572A (zh) * 2015-02-11 2017-10-13 纽弗雷公司 冲压铆钉和用于产生冲压铆接连接部的方法
DE102016119479A1 (de) * 2016-10-12 2018-04-12 Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Funktionselement zur fluiddichten Anbringung an ein Blechteil, Zusammenbauteil und Verfahren
DE102018117131A1 (de) * 2018-07-16 2020-01-16 Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Selbststanzendes Element und Zusammenbauteil bestehend aus dem Element und einem Blechteil

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL283819A (zh) * 1958-06-24
US4555838A (en) 1983-03-28 1985-12-03 Multifastener Corp. Method of installing self-attaching fasteners
DE10015239A1 (de) * 2000-03-27 2001-10-04 Profil Verbindungstechnik Gmbh Funktionselementanordnung, Funktionselement, Hilfsfügeteil, Zusammenbauteil und Verfahren zur Herstellung eines Zusammenbauteils
DE10243759B4 (de) * 2002-09-20 2011-08-11 PROFIL Verbindungstechnik GmbH & Co. KG, 61381 Verfahren zur Erzeugung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einer elektrischen Anschlusseinrichtung wie ein Kabelschuh und einem Blechteil, Befestigungselement und Zusammenbauteil
US7425111B2 (en) * 2002-10-16 2008-09-16 Whitesell International Corporation Torque resistant fastening element
DE102008052383A1 (de) * 2008-10-20 2010-04-22 Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Zusammenbauteil bestehend aus einem Befestigungselement und einem Blechteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Zusammenbauteils
DE102009037427A1 (de) * 2009-08-13 2011-02-17 Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Funktionselement, Verfahren zum Einbringen des Funktionselementes in ein Blechteil sowie Zusammenbauteil
US10808740B2 (en) * 2015-07-09 2020-10-20 Woodwelding Ag Bonding objects together
DE102019117086A1 (de) * 2019-06-25 2020-12-31 Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Befestigungseinheit

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040076489A1 (en) * 2002-10-16 2004-04-22 Ladouceur Harold A. Torque resistant fastening element
WO2005017369A2 (en) * 2003-07-30 2005-02-24 Fabristeel Products, Inc. Locator stud and method of assembly
CN107250572A (zh) * 2015-02-11 2017-10-13 纽弗雷公司 冲压铆钉和用于产生冲压铆接连接部的方法
DE102016119479A1 (de) * 2016-10-12 2018-04-12 Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Funktionselement zur fluiddichten Anbringung an ein Blechteil, Zusammenbauteil und Verfahren
DE102018117131A1 (de) * 2018-07-16 2020-01-16 Profil Verbindungstechnik Gmbh & Co. Kg Selbststanzendes Element und Zusammenbauteil bestehend aus dem Element und einem Blechteil

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