CN1193082A - 元件,该元件固定到一板状组件上的方法,组件总成及模扣 - Google Patents

Abstract

一种元件(10),例如固定到板状组件(16)上的中空螺帽或螺栓元件,其面对板状组件的端面的凸伸环形接触表面(42)中设有一环形凹口(18)。凹口(18)的侧壁设有凹割部位(25,27),以防止转动。另有与元件纵轴保持同心的圆柱形冲压段(32)从上述端面处凸伸到这环形凹口内,冲压段的外界壁(26)设有环形凹割部位(27),而其自由端面(34)处或其邻接处设有料源(52),在元件插入凹口(18)时,利用一模扣(12)使该料源至少局部位移,以便把上述组件(16)上先前已由该模扣(12)压入环形凹口(18)内的材料,卡紧或夹紧在其本身与该环形凹口(18)的底面(30)之间。

Description

元件，该元件固定到一板状组件上的方法， 组件总成及模扣

本发明系指一种元件，例如一种中空螺帽元件或螺栓元件，尤指一种用以固定到一板状组件上的螺帽元件，其中在这元件面对板状组件那一端面的一个凸伸环形接触面中设有一环形凹口，而这凹口的一侧壁较宜设有至少一个凹割部位，以便确保防止转动，另有一个与元件中心纵轴保持同心的圆柱形冲压段从前述端面处凸伸到这环形凹口内，同时该圆柱形冲压段的外边界壁较宜设有一个环形凹割部位。此外，本发明亦指一种把这类元件固定到一板状组件上的方法，一种组件总成，和该固定方法所用的一种模扣。

从US-PS 3,648,747，以及美国专利US5,340,251，3,234,987和3,253,631均已公开了这类元件。

另从欧洲专利申请EP-A-0553822或对应的美国专利5,340,251，以及欧洲专利申请EP-A-0669473号专利申请中也已公开了这类元件。

欧洲专利申请EP-A-0663247也揭露一种极为类似的元件，不过该申请案涉及这类元件的制造，而非元件本身。

这些元件大致均形成一种具有中空本体的元件，精确的说法即为形成螺帽元件，但也可以设有，例如，一个简单的圆柱形孔口以供容置一个插塞。此外，这些元件亦可采取螺栓元件的形式。在这情况下，是将螺栓元件的头部固定到金属板部件或板状组件上，因而该头部会具有前述设计。最后，还可将这元件当作一种功能元件，以供实现许许多多不同的功能。例如，可将这元件设成具有一个带内螺纹的中空本体，使其发挥螺帽的功能；或设成具有一轴杆或插塞部件而发挥螺栓的功能；或发挥如同插销的功能，以供夹固住像地毯扣眼或电气端子这类其它组件。然而，功能在此不是重点，而是元件与板状组件之间的接合或固定。这里所指的板状构件通常是由金属板构成，但像塑胶板之类的其它材料亦可列入考虑。

依现有技术所知的这些元件，全都采取中空螺帽元件的形式。它们也都具有某种程度的防止转动(旋出)功能，以便在旋入螺栓元件后，可避免该中空元件转动。此外，这些现有元件也有一定的耐压出性，尽管如此，始终还是有人想要改良这些元件的防止转动(旋出)性和提高其耐压出性。

由现有的元件可知，这些元件在作业和承受不同负荷时，常会从板状组件(通常为一片金属板)脱出。这类中空元件除了制造相当复杂外，同时在力求减轻元件重量和加大接触表面这两项要求上也有难以兼顾的问题。

为使中空本体产生所需耐压出性而必须在环形凹口侧壁开设的凹割部位，其形成方式通常是让中空元件的周向延伸外表面接受压挤加工，致使环形凹口的侧壁由原先与轴向平行的位置变斜。利用此法，与环形凹口的底面相比，该凹口在引导部件与现已倾斜侧壁之间的开口就会减小，因而产生出凹割部位。经由这种压挤加工，中空元件之外套合表面与面对该组件之端面的邻接处也变成具有一斜侧面。这样可导致元件端面处之接触表面变成太小的情况，以致在固定板状组件的期间，这接触表面于承受负荷而变形时就会发挥刀状的作用，在这组件和中空元件之间产生高度的表面压力。

由于这种高度的表面压力，板状组件在经过几小时的作业后即会屈服。以致该中空元件不再能发挥所欲的紧密固定功能。最后，此举终将造成在作业时发生沉陷，使插入元件中之螺栓的预应力降至零，从而让螺栓接合的性能失效。

上述设在元件外套合表面转入端面之过渡部位处的斜侧面，因为致使该元件接触表面径向外侧的材料不能对接合或元件的强度发挥任何贡献，所以也扩大了造成材料不必要的浪费。换句话说，这些元件比必要的更重，因而存在不符经济效益的缺点。

本发明之目的在于进一步改良这类元件，除了增进其防止转动和/或耐压出性外，也简化其制造，且可朝着节省材料的方向进一步发展。此外，也确保元件的特性，即与金属板部件在承受不同负荷时的接合功能获得改良，以致元件沉陷、预应力的降低，和元件从金属板部件脱出的风险均被显著减少。

为实现本发明上述目的，本发明提供了可供固定到一板状组件上的元件，例如一种中空元件或螺栓元件，尤指一种螺帽元件，其中在所述的元件面对所述的组件那一端面的一个凸伸环形接触表面中设有一环形凹口，该凹口的一侧壁最好设有至少一个凹割部位以便发挥防止转动的特性，另有一个与元件中心纵轴保持同心的圆柱形冲压段从所述的端面处凸伸到该环形凹口内，同时该圆柱形冲压段的外边界壁最好设有一个环形凹割部位，其特征在于所述的圆柱形冲压段自由端面处或其邻接处设有料源，且可在所述的元件插入环形凹口时，利用一模扣使该料源至少局部位移，以便把所述的组件上先前已由该模扣压入环形凹口内的材料，卡紧或夹紧在其本身与该环形凹口的底面之间。

为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种将功能元件形式之元件插入到一板状组件内的方法，其中该功能元件的一个端面设有一凸伸圆柱形冲压段，以其构成设于该端面内之一个环形凹口的径向内边界壁，而该环形凹口的外边界壁在顶视图中至少基本为多角形，但也能选择性地采取圆形、椭圆形、或凹槽形状，且该环形凹口的底面基本与所述的功能元件的中心纵轴保持垂直，所述的外边界壁则对该纵轴保持倾斜以形成一个周向延伸的凹割部位，或至少局部对该纵轴保持倾斜以形成多个分散的凹割部位，同样地，所述的内边界壁最好朝着所述的冲压段自由端面的方向予以凹割，其中当所述的功能元件的冲压段定位移动到一侧由一模扣之凸伸圆柱段予以支撑的板状组件另一侧时，即被挤压而产生冲孔余料，再经由所述的模扣之凸伸圆柱段的中间通道处理掉，同时该模扣的圆柱段还会使金属板材料变形成卡入所述的环形凹口与凹割部位内，该方法的特征在于最好朝着所述的元件之冲压段大致为轴向的方向，利用一个模扣使其外周边的材料位移而变凹，该模扣设有一个凸伸圆柱段，而该圆柱段另设有一个内径比所述的圆柱形冲压段面对所述的组件那一端面之外径大的周向延伸穿孔边缘，另设有一个或一个以上在该穿孔边缘内径向延伸，并在所述的模扣的一中间通道内从所述的凸伸圆柱段之端面后退的一个或多个阶梯元件，所述的阶梯元件的半径是以其径向外侧区域接触到所述的元件的圆柱形冲压段时，只与该冲压段之半径的一部分，和在设于其内之任何螺纹圆柱体的径向外侧接触为原则，而从所述的元件之冲压段位移的材料，是被位移成从所述的环形凹口的内侧壁至少实质朝着径向伸入该环形凹口内，以便接合到所述的板状组件上先前已由所述的模扣之凸伸圆柱段端面压入环形凹口内的材料，且最好将该材料夹紧在其本身与所述的环形凹口的底面之间。

换句话说，本发明认识到某些这类元件在实际作业时难以确保能将板料永远可靠地变形成压入圆柱形冲压段的凹割部位中。然而，如果无法确保这样，那么以形状互锁方式把组件接合到环形凹口外侧壁之凹割部位内的安全性便要大打折扣。除了防止转动功能受损外，耐压出性也减低。若是承受不同负荷时，作业的稳定性也不足。

现有技术的元件并未计划，而且也无法使圆柱形冲压段变形，否则元件的内螺纹便有跟着变形而使这元件变成不堪用的风险。理论上，可以增大圆柱形冲压段的径向尺寸，以求降低螺纹圆柱体变形的风险。然而，这样会导致元件变重和接触表面需进一步朝外位移的情况，从而必须使用较大和较厚的垫圈，方能将负荷从螺栓元件转移到螺帽元件，结果整个结合也变得较重和较昂贵。

本发明在此特意采取另一种不会让圆柱形冲压段变形的方式，它是将该冲压段弯折到金属板料之上而将其夹住，结果该冲压段只有一小部分会被模扣使其局部朝下位移，从而将组件上先前已被压入周向延伸凹口内的材料紧夹在其本身与环形凹口的底面之间。由于组件的材料能这些位置充分填补既有的开口，亦即充分填补圆柱形冲压段的凹割部位，所以增进该元件与组件之间的形状互锁功效。另外，这种材料位移确使模扣的端面能长久对组件在凹口区域内的材料施加预应力，连带确切获得一种更高品质的接合功效。

模扣上负责执行这种材料位移工作的齿状物，由于只局部设在模扣的贯通通道中，因此具有较小的尺寸，且必要时，对于元件之圆柱形冲压段穿过模扣之贯通通道而从金属板部件冲制出的冲孔余料，也能加以处置，所以不必在定位头侧设置对应的柱塞以供经由模扣的贯通通道而压制冲孔余料的工作。预先的穿孔作业也不需要。该元件可自行穿孔。

利用这种接合，便不再有螺纹变形的顾虑。只需让元件的圆柱形冲压段设有少量适于材料位移的料源即可。

本发明尤其有利的一点在于同一元件可适用各种不同厚度的组件，以致只要一种元件便能完全适用车身或车体设计上惯常采用的各种金属板厚度。此外，本发明的另一特别有利之处是能跟细薄的高强度金属板合用，以致环形凹口底面无法被金属板材料完全填满的问题可因而解决。

上述各种特性虽已使防止转动性、耐压出性、和交变负荷耐抗力获得相当的改良，但仍能进一步予以改良。

就此而言，最好凹口的外侧壁在预视图中至少实质为多角形的形状。此法与环形凹口的圆形设计相比，改良了防止转动性。

最好，在凸伸的周向延伸接触表面内设置多个彼此互相隔开的凹口，且这些凹口在形成凹割部位的外侧壁处最好具有径向朝内凸伸的隆起部或鼻部，即可进一步大幅增加防止转动性。

另可在环形凹口底面转成外侧壁的过渡部位和/或环形凹口底面与圆柱形冲压段的过渡部位增设置鼻部，以防止转动，同时不论在那一种情况下，最好是将该等防止转动的鼻部平均分布在元件的周围，且在顶视图中约呈三角形。

以元件的某一较佳实施例而言，其特征在于最好设有环形凹割部位的圆柱形冲压段具有一个环形端面，该端面被安排成与元件或圆柱形冲压段的中心纵轴至少实质保持垂直，且经由一环形肩部而与圆柱形冲压段的一个直径较大的环形区域结为一体，同时这环形区域从圆柱形冲压段的自由端面后退。

这实施例可使材料能被模扣的齿状物从圆柱形冲压段的环形肩部区域，亦即从该冲压段之环形端面径向外侧的一个区域位移，以致降低螺纹变形的风险。此外，它也较易使这区域的材料变形，从而与板料达成所欲的形状互锁接合。

由于圆柱形冲压段的环形区域是径向置于环形肩部内，致使冲孔余料的外环形区域易于变形，因而较易由齿状物经由模扣的中间通道予以处理，所以不必有此区域遭堵塞的顾虑。

因为圆柱形冲压段的环形肩部区域设有多个鼻部，且该等鼻部较宜从这冲压段的自由端面延伸至环形区域的外径处，同时这些鼻部侧视时约呈三角形，所以它一方面能强化元件的此区域，另一方面可改进穿孔性能，其原因在于板状组件最后是在这区域被穿孔，而非在圆柱形冲压段的自由端面处。

依本发明所构成之元件的一项优点，是适用于各种不同厚度的金属板部件，亦即同一元件对于建造车体时所遇到的各种金属板厚度，例如约0.5mm到3mm以上的厚度，几乎全都适用。模扣只要能跟主要的金属板厚度搭配即可。

关于元件的另外一些实施例以及该元件的插置方法，可从其它的权利要求及下面的说明中获知。

下面参照实施例及附图详细说明本发明，附图中：

图1是有穿孔性能的螺帽元件及与该元件配合的模扣在实行接合到一金属板部件之作业期间的纵剖面图，其中左半部显示出可能的改型；

图2是与图1元件类似，但是经进一步改型之中空元件的部分视图，其中只显示出圆柱形冲压段周围的区域和元件的左半部，右半部则与其相同；

图3是图1的剖面图，但所示为本发明的最佳实施例；

图4是图3之元件插入一金属板部件之前，从图3中箭头VI角度观看的一顶视图；

图5是图3之模扣端面从箭头V角度观看的一顶视图，但其中无金属板部件；

图6是沿着图5中剖面VI-VI所截取的模扣左半部部分的纵剖面图；

图7是与图1类似的剖面图，但仅显示出左半部和一另行一改型之中空元件插入过程的早期阶段，且该剖面图所截取的角度位置与图1不同；和

图8是按照本发明构成之中空元件另一实施例左半部的部分纵剖面图。

图1首先示出一中空元件10和在完成定位过程后立即与这元件密切配合之模扣12的纵剖面图，其中当中空元件10朝着箭头14方向移动到模扣12所支撑的一片金属板部件16时，该金属板部件即会变形而卡入元件10的一个环形凹口18内。

一般的安排设计多半与所示者相反，亦即元件10是用一定位头从上往下压住金属板部件，然后再压到下方的模扣上。在这期间，元件10在定位头(未显示)里的移动是与模扣的中心纵轴20保持同轴，亦即元件10的中心纵轴22应与模扣的中心纵轴20对齐。

此安排的设计通常是将元件10的定位头固定到压机的上方模具或一中间板上，反之模扣12则与压机的下方模具结合，或设于压机之内或之上。然而，如图1所示的相反安排也可用。定位过程也未必一定要用压机，例如，可改用机器人来进行定位过程。

图1的右边可看出中空元件10面对金属板部件16或模扣12那一端面区域所设之环形凹口18的剖面，该环形凹口18分别由一外侧壁24构成径向外侧，由一内侧壁26构成径向内侧，和由一朝着与中心纵轴保持垂直方向延伸的底面30构成底部。

在图1右边所示的剖面图中，外侧壁24采取倾斜设计，以致在环形凹口18的入口处形成一个比底面30之径向尺寸狭窄的开口。内侧壁26则由中空元件10之圆柱形冲压段32的径向外表面构成。

在顶视图中，环形凹口的外侧壁可以是圆形，也可以是八角形之类的多角形，而这两个变型在现有技术中已为人熟知。对照之下，圆柱形冲压段32在顶视图(未显示)中为圆形，外径D1至少与模扣12在金属板部件区域中的内径实质相当，但从功能上说要比该内径小。应注意如同环形凹口18的外侧壁，圆柱形侧壁26也有一个凹割部位，在圆柱形冲压段32之自由端面的环形穿孔表面34的轴向下方。

在螺帽元件14朝着金属板部件移动的期间，利用圆柱形冲压段32之环形穿孔表面34与模扣12圆柱形凸伸部38之对应环形穿孔边缘36的互相配合，即可对金属板16穿孔，冲孔余料则可经由模扣12的中间通道40处理掉。为了方便处理，中间通道40的端面上方设成具有略大一点的直径。由于中空元件10之圆柱形冲压段的端面34位在该中空元件10之接触表面42的上方并相隔一段距离H，所以在冲孔移动期间会先与金属板部件16接触。结果，模扣12的圆形成型边缘46就会使金属板部件16绕着中空元件10的圆形成型边缘44变形。然后，模扣12之圆柱形凸伸部的端面会把金属板压对着环形凹口18的底面30，使其变形成一方面能进入外侧壁24的凹割部位50，并同样可进入环形凹口18之径向内壁的凹割部位27内。从图5中可明显看出，如果中空无件之环形凹口18的外侧壁区域采取多角形，那么模扣12的成型边缘46区域也会采取对应的形状。当外侧壁24采取多角形形状时，中空元件之套合表面11的形状通常会与其对应(如图4所示)，但这并非必要要件。

应注意中空元件10的外套表面绕着本身周围设有斜侧面54，由于中空元件10端部外侧的材料会被朝内挤压，以便在环形凹口18的外侧壁24产生凹割部位，所以产生这种倾斜。

由于环形凹口18在顶视图中为多角形，因此金属板材料能以钩式接合方式卡入环形外侧壁24的凹割部位25，以防止转动。利用金属板材料与这环形外侧壁的形状互锁钩式接合关系，亦可产生耐压出性。

现有技术的问题是金属板在环形凹口内变形不足-尤其采用细薄高强度的金属板时-以致不能让金属板材料变形成充分卡入凹割部位内，尤其是卡入圆柱形冲压段的凹割部位27内。这表示金属板材料也未确实压紧到环形凹口18的环形外侧壁24，亦即压出力和扭力至少会让金属板材料与中空元件10的形状互锁钩式接合局部失效，因而使中空元件10松动或受损。

如果拿图1右半边的附图与现有技术，例如依第EP-A-0553822号专利构成的中空元件比较，即可看出差别在于圆柱形冲压段上有三个均匀分布的位置55被弄凹，且在弄凹的区域中有少量的材料，以致改善了与金属板材料16的钩式接合效果。前述三个位置55之一可从图1的左半边看出。另二个位置位于图1这剖面图之外，因此在图1中见不到。

从图1的左半边可看出，模扣12在区域56处设有一个朝着该模扣之纵向延伸的齿状物，该齿状物可使圆柱形冲压段32的材料局部变凹，以致让圆柱形冲压段32的外部区域往下和径向朝外变形，从而形成一鼻部58，使该鼻部以形状互锁的方式位在经变形而卡入环形凹口30内的金属板材料上方。从该位置和另二个位置往下和径向朝外位移的材料58，一方面可确保区域60，亦即凹割部位27这区域中的材料能被中空元件10的材料完全围住，以致与现有技术相比，这三个位置较难松动。此外，这种材料的位移还能使金属板材料更确实地压入中空元件外侧壁24的凹割部位25，因而可防止这种接合转动，亦可增进耐压出性。

由此可看出，不需损及中空元件10的螺纹圆柱体62，便已能促使少量材料的位移。参标号63指位于该螺纹圆柱体两端且大体为锥形的斜切部。

环形凹口18底面30与外侧壁24之间的过渡部位设有一个鼻部64。侧视时呈三角形的这个鼻部，可以选择性的设置。随后另可设置若干这类鼻部，使其均匀安排在中空元件10之中心纵轴22的周围。当金属板部件绕着这些鼻部变形而卡入位于其间的凹割部位27时，这些鼻部可增进连接的牢度，防止中空元件10与金属板部件16之间发生转动。另外，该等鼻部的边缘最好倒圆，以免弄裂金属板材料。

因此，图1显示出如何予以精巧修改而大幅增进同类型之已知的穿孔螺帽的特性。不过，图1之实施例仍可进一步改良。

图2所示者即为另一种可行的改良，方法是在环形凹口18底面30与圆柱形冲压段32凹割外侧壁26之间的过渡部位也设置若干鼻部66。这些鼻部66的形成及安排方法均与鼻部64相似，可用来取代或补充鼻部64。

然而，尚可进行其它重大的改良。

首先，从图2中的二条线68及70可明显看出，由于有斜侧面54，元件的周边接触表面42比穿过中空元件10之套合表面11的外尺寸小K值。这表示中空元件10在边缘72以外的材料已被大量浪费。

图3所示的中空元件10则没有这种浪费。如同所有其它的实施例，该实施例中的相同标号均用来表示共同部件，因此先前就该等部件之功能设计所做的说明，除非另有不同的具体说明，否则适用参照号码相同的部件。也就是说，以下只对与先前说明各变型具有重大差异之处加以说明。

在图3和4所示的实施例中，共计在元件周向延伸之接触表面42周围的八个位置处分别设有以冷锻头加工法产生的楔形凹口74。这些凹口74产生出径向伸入环形凹口18内的鼻部76，并在环形凹口18外侧壁24的对应位置处形成凹割部位25。

进行压入过程时，金属板部件16的材料会变形而卡入楔形凹口74以及鼻部76之间的区域78内，因而与先前的实施例相比，增进了防止转动的效果。

凹割部位要足够，以便产生相当的耐压出性。

因为不是以斜侧面(先前实施例中的54)来形成这些凹割部位，所以图3和4之实施例中的接触表面42比先前的实施例大出许多。这样可让作业时的表面压力减低，或使中空元件采用较软的金属板。此外，与先前的实施例比较，尚可减小中空元件10的外尺寸，完全没有技术特性受损的顾虑。也就是说，元件较轻，因此制造成本较低。接触表面42的外缘43半径较小，例如0.5mm。

图3和4也显示出有关中空元件10圆柱形冲压段32的进一步改良。所示元件现已具有一个环形端面34，该端面可经由环形肩部80而与尺寸较大的环形区域82结为一体。由模扣12之齿状物56将金属板部件16材料位移到元件圆柱形冲压段凹割部位27内的材料58，是源自于元件的圆柱形冲压段位在环形肩部80下方的区域，因此进一步减低螺帽元件之螺纹圆柱体62变形的风险。

侧视时大体呈三角形的鼻部84，是设在环形肩部80的区域里，其下侧与该环形肩部的材料结为一体，径向内侧部位则与圆柱形冲压段之圆柱形端面34的材料结为一体。从图4的平面图可轻易看出，这些鼻部84一方面强化了中空元件10的圆柱形冲压段，另一方面则支撑住圆柱形冲压段的环形端面34，以致没有圆柱形冲压段在这部位扁塌的顾虑。

此设计让冲孔余料88之靠外的区域的形状，例如90所示的区域略呈圆形，以便较易滑动穿过模扣的中间通道40。

依图3和4之实施例所设计的圆柱形冲压段，还具有不需利用复杂转动促使这冲压段径向朝外变形，只要以冷锻头加工法便能产生出凹割部位27的优点。由于环形肩部80、凹割部位27、和鼻部84均是在切割螺纹圆柱体62之前形成，因此不必顾虑圆柱形冲压段的变形问题。本发明的元件可用冷锻头加工法制成，因此较简单。

图5和6分别是一端视图和剖面图，显示出可用于图3和4所示之元件的模扣12。从图5的端视图中可明显看出，模扣12的凸伸圆柱段38是从一个延伸方向大体与对应螺帽元件之接触表面42保持平行，并与中心纵轴20保持垂直的环形肩部39开始凸伸。这凸伸圆柱段38的周向延伸穿孔边缘92为圆形，但径向外侧的成型边缘94则为多角形，在此处是选用八角形，且在如图6中之96所示处，略呈圆形。

从图5的顶视图中可看出有三个齿状物56。应注意相对于模扣的中心纵轴22，这三个齿状物的延伸方向分别与其保持大约30度的角度。且径向尺寸r也比模扣12之中间通道的半径R小。然而，30度的角度并非必要条件，仅供举出作为参考值。

从图6显然可看出，齿状物56的端面98形成实质从模扣之自由端面48后退的阶梯状元件，且至少实质朝着纵轴22的径向延伸。这表示在中空元件10的圆柱形冲压段与模扣的周向延伸圆形穿孔边缘92之间的配合下，在冲孔余料升起时，便开始使用它们。

图5所示之模扣12的圆柱段38，系采用八角形，图3所示者亦是如此，这使金属板材料能确实跟凹割部位25内之环形凹口18的八角形外侧壁24密切接合。

虽然三个齿状物56已能获得合理的结果，但其数目并不以三个为限。原则上，可视需要设置任何数目用齿状物。但数目越多时，其各自的周向尺寸较宜弄得小一些。

最后，假设冲孔余料88可在必要时选择性地利用一个推出柱塞而经由隔室40予以处理，和螺纹圆柱体62不会遭到不想要的损坏或变形时，即可使用周向延伸的环形肩部取代齿状物56。

图7所示之实施例系图1、3和4所示者的综合。由图中可看出，中空元件10的周向延伸接触面42亦设有楔形凹口74。然而，圆柱形冲压段32则是按照图一所示者，亦即按照现有技术予以实现，但要由模扣齿状物56(图7中未显示)提供变形的必要供料。

标号64和66表示在这实施例中，于环形凹口18之底面30与外侧壁24之间的过渡区域和/或凹割侧壁26的区域中也可设置鼻部。

最后，图8也显示出图3所示实施例的进一步发展，其中在环形凹口18之底面转成外侧壁24的过渡区域加设了鼻部64。这实施例也显示出可选择性将环形肩部80的位置设得略深一点，这在某些情况下具有益处。

元件的外形，或在元件为螺栓元件时，其头部的外形原则上可以采用任何要求的形式。例如，它可以是圆形、椭圆形、多角形、或者也可以采用具有凹槽或尖形的轮廓。此外，环形凹口18亦可随意选择，因此可以采用圆形、椭圆形、多角形、凹槽或环形的轮廓，至少环形凹口的外壁可以如此。虽然环形凹口的轮廓选择在原则上可以不管元件的外形，或元件头部的外形，但大体说来，环形凹口若采用与其相同的外形时最方便。理由在于如果环形凹口采用非圆形轮廓时，那么所用的模扣就需具有一个在轮廓上搭配的圆柱形凸起部38，以致模扣和元件与中心纵轴20所保持的角度就需对齐。如果环形凹口的外形采用圆形以外的其它形状，那么元件的外形或元件的头部若是采用相同或相关的形状时，则因定位头能在各自模具内与模扣的定向配合，而元件亦能在定位头里确切指定其方向，因此最方便对齐。

前面已指出元件可适用于各式各样的金属板厚度，例如从0.5mm到3mm。另外，依本发明构成的元件亦可适用于各式各样的材料。尤其，它们可适用于任何拉伸品质的商用材料，例如3，4，5号及号数更高的FPO钢材。此外，这些元件也可用于所谓ZSTE品质的高强度钢材，包括最高强度的ZSTE480钢材在内。另外，这些元件还能与铝以及轻合金金属板合用。

这些元件主要是以DIN1654的冷成型板料制成，但若是改用切削的制造方式取代冷成型时，那么便可采用其它的钢材。对于8级以上的强度，所选用的冷成型板料通常会按照ISO898第2部分的标准予以热处理。用这种冷成型材料制成的元件在被固定到金属板片和组件之上时，可满足用户所要求的一切正常需求。

如前所述，供本发明所用的元件通常包括齿状物56使元件的材料沿着大致与中心纵轴22保持平行的方向作直线位移，但其也可改为采用全环形肩部的形式，以便大致朝着元件的轴向而使材料环位移。不论那种情形，所需的模扣都要有特别设计，好让模扣中间通道内的齿状物或环形肩部从模扣的端面，亦即从面对所用金属板片的那一端面后退。这样确保在齿状物或环形肩部从元件的圆柱形冲压部位使材料位移前模扣的端面能将金属板片压入环形凹口内，以将板片的材料锁定到环形凹口内。

虽然环形凹口的底面30均制成大致平坦并与元件的中心纵轴22保持垂直，但也可配合现有技术中已知的特殊目的，改为其它特殊形状，以便使环形凹口内之凹割部位下方的材料位移。

Claims (18)

1.可供固定到一板状组件(16)上的元件(10)，例如一种中空元件或螺栓元件，尤指一种螺帽元件，其中在所述的元件(10)面对所述的组件那一端面的一个凸伸环形接触表面(42)中设有一环形凹口(18)，该凹口(18)的一侧壁(24，26)最好设有至少一个凹割部位(25，27)以便发挥防止转动的特性(74，76)，另有一个与元件中心纵轴(22)保持同心的圆柱形冲压段(32)从所述的端面处凸伸到该环形凹口内，同时该圆柱形冲压段的外边界壁(26)最好设有一个环形凹割部位(27)，其特征在于所述的圆柱形冲压段自由端面(34)处或其邻接处设有料源(52)，且可在所述的元件插入环形凹口(18)时，利用一模扣(12)使该料源至少局部位移，以便把所述的组件(16)上先前已由该模扣(12)压入环形凹口(18)内的材料，卡紧或夹紧在其本身与该环形凹口(18)的底面(30)之间。

2.如权利要求1所述的元件，其特征在于所述的凹口的外侧壁(24)在顶视图中至少实质为多角形的形状。

3.如权利要求1或2所述的元件，其特征在于所述的凸伸周向延伸接触表面(42)设有多个彼此隔开的凹口(74)以防止转动。

4.如权利要求3所述的元件，其特征在于所述的凸伸部(76)系设在所述的凹口(18)的外侧壁(24)，并在所述的环形接触表面(42)中与该凹口(74)对应的周边位置形成凹割部位(25)。

5.如权利要求4所述的元件，其特征在于所述的凹口(18)外侧壁(24)的形状在顶视图中为多角形时，则所述的凸伸部(76)至少应设在该多角形侧壁相关那一侧的约中间处。

6.如上述权利要求中任一项所述的元件，其特征在于所述的防止转动鼻部(64)系设在所述的环形凹口(18)之过渡部位的外侧壁(24)上，且最好均匀分布在所述的元件(10)中心纵轴(22)的周围。

7.如上述权利要求中任一项所述的元件，其特征在于所述的防止转动鼻部(64)系设在所述的环形凹口(18)之底面(30)与所述的圆柱形冲压段(32)二者间的过渡部位，且最好均匀分布在所述的元件(10)中心纵轴(22)的周围。

8.如上述权利要求中任一项所述的元件，其特征在于最好设有环形凹割部位(27)的所述的圆柱形冲压段(32)具有一个环形端面(34)，该端面被安排成与所述的元件或圆柱形冲压段(32)的中心纵轴(22)至少基本保持垂直，且经由一环形肩部(80)而与该圆柱形冲压段(32)的一个直径较大环形区域(82)结为一体，同时这环形区域从所述的圆柱形冲压段(32)的自由端面(34)后退。

9.如权利要求8所述的元件，其特征在于所述的圆柱形冲压段之直径较大的环形区域(82)系经由一环形凹割部位(27)而与所述的环形凹口(18)的底部区域(13)结为一体。

10.如权利要求8或9所述的元件，其特征在于所述的鼻部(84)系设在所述的圆柱形冲压段的环形肩部区域，且最好均匀安排在所述的元件(1)之中心纵轴(22)的周围，另外这些鼻部最好从所述的圆柱形冲压段(32)的自由端面(34)延伸到该冲压段之环形区域(82)的外径处，同时侧视时约呈三角形。

11.如上述权利要求中任一项所述的元件，其特征在于所述的圆柱形冲压段(32)的自由端面(34)从所述的凸伸周向延伸接触表面(42)伸出。

12.如上述权利要求中任一项所述的元件，其特征在于就一螺帽或中空元件而言，所述的圆柱形冲压段(32)具有在插入所述的元件(10)时，不会让该冲压段(32)之螺纹(62)或中空孔口变形的尺寸。

13.如上述权利要求中任一项所述的元件，其特征在于所述的元件能与板状组件(16)，尤其是各种不同厚度的金属板部件一起用。

14.如上述权利要求中任一项所述的元件，其特征在于所述的凸伸接触表面(42)是在所述的元件的径向外侧区域至少保持垂直和可选择性地经由一个最好小于0.5mm的小半径而与所述的元件(10)的外侧表面结为一体。

15.一种将功能元件形式之元件(10)，尤其是如权利要求1到14所述的功能元件插入到一板状组件(16)内的方法，其中该功能元件的一个端面设有一凸伸圆柱形冲压段(32)，以其构成设于该端面内之一个环形凹口(18)的径向内边界壁(26)，而该环形凹口的外边界壁(24)在顶视图中至少基本为多角形，但也能选择性地采取圆形、椭圆形、或凹槽形状，且该环形凹口(18)的底面(30)基本与所述的功能元件的中心纵轴(22)保持垂直，所述的外边界壁(24)则对该纵轴(22)保持倾斜以形成一个周向延伸的凹割部位(25)，或至少局部对该纵轴(22)保持倾斜以形成多个分散的凹割部位(76)，同样地，所述的内边界壁(26)最好朝着所述的冲压段自由端面的方向予以凹割(于27处)，其中当所述的功能元件(10)的冲压段(32)定位移动到一侧由一模扣(12)之凸伸圆柱段予以支撑的板状组件(16)另一侧时，即被挤压而产生冲孔余料(88)，再经由所述的模扣(12)之凸伸圆柱段的中间通道(40)处理掉，同时该模扣的圆柱段还会使金属板材料变形成卡入所述的环形凹口(18)与凹割部位(25，76)内，该方法的特征在于最好朝着所述的元件之冲压段(32)大致为轴向的方向，利用一个模扣使其外周边的材料位移而变凹，该模扣设有一个凸伸圆柱段(38)，而该圆柱段另设有一个内径比所述的圆柱形冲压段(32)面对所述的组件(16)那一端面之外径大的周向延伸穿孔边缘(92)，另设有一个或一个以上在该穿孔边缘(92)内径向延伸，并在所述的模扣的一中间通道内从所述的凸伸圆柱段(38)之端面(48)后退(h)的一个或多个阶梯元件(98)，所述的阶梯元件的半径(r)是以其径向外侧区域接触到所述的元件(10)的圆柱形冲压段(32)时，只与该冲压段(32)之半径的一部分，和在设于其内之任何螺纹圆柱体(62)的径向外侧接触为原则，而从所述的元件之冲压段(32)位移的材料(52)，是被位移成从所述的环形凹口(18)的内侧壁(26)至少实质朝着径向伸入该环形凹口(18)内，以便接合到所述的板状组件(16)上先前已由所述的模扣之凸伸圆柱段端面(48)压入环形凹口内的材料，且最好将该材料夹紧在其本身与所述的环形凹口(18)的底面(30)之间。

16.一种将功能元件形式之元件(10)，尤其是如权利要求1到14中任一项所述之功能元件插到一板状组件(16)内的方法，其中该功能元件的一个端面设有一凸伸圆柱形冲压段(32)，以其构成设于该端面内之一个环形凹口(18)的径向内边界壁(26)，而该环形凹口的外边界壁(24)在顶视图中至少实质为多角形，但也能选择性地采取圆形、椭圆形、或凹槽形状，且该环形凹口(18)的底面(30)基本与所述的功能元件的中心纵轴(22)保持垂直，所述的外边界壁(24)则对该纵轴(22)保持倾斜以形成一个周向延伸的凹割部位(25)，或至少局部对该纵轴(22)保持倾斜以形成若干分散的凹割部位(76)，同样地，所述的内边界壁(26)最好朝着所述的冲压段自由端面的方向予以凹割(于27处)，其中当所述的功能元件(10)的冲压段(32)定位移动到一侧由一模扣(12)之凸伸圆柱段予以支撑的板状组件(16)另一侧时，即被挤压而产生冲孔余料(88)，再经由所述的模扣(12)之凸伸圆柱段的中间通道(40)处理掉，同时该模扣的圆柱段还会使金属板材料变形成卡入所述的环形凹口(18)与凹割部位(25，76)内，该方法的特征在于所述的元件之冲压段(32)系利用一个模扣使其端面局部变凹，该模扣设有，例如，二到六个齿状物(56)，这些齿状物是被径向配置在所述的凸伸圆柱段内，径向朝内伸入所述的模扣的中间通道，并从所述的凸伸圆柱段的端面后退，致使从所述的元件之冲压段(32)位移到所述的环形凹口(18)内的材料(52)，是被位移成从该环形凹口(18)的内侧壁(26)至少实质朝着径向伸入该环形凹口(18)内，以便接合到所述的板状组件(16)上先前已由所述的模扣之凸伸圆柱段端面(48)压入环形凹口内的材料，且最好将这材料夹紧在其本身与所述的环形凹口(18)的底面(30)之间。

17.一种组件总成，包括如权利要求1到14中任一项所述的元件(10)与一板状组件(16)，尤其是一金属板组件，其特征在于所述的板状组件的材料与所述的接触表面(42)接触，且至少衬入所述的环形凹口(18)的外侧壁(24)及底面(30)，并由一个从所述的圆柱形冲压段(32)径向伸出、且最好从该冲压段外侧成直线位移之材料所构成的环形阶梯或局部鼻部(58)固定于其内。

18.一种模扣(12)，尤指以一种如权利要求15所述的方法，用于如权利要求1到14中任一项所述的元件(10)，从而形成权利要求17所述的组件总成的一种模扣，其特征在于所述的模扣设有一个凸伸圆柱段(38)，而该圆柱段另设有一个内径比所述的圆柱形冲压段(32)面对所述的组件(16)那一端面之外径大的周向延伸穿孔边缘(92)，另设有一个或一个以上在该穿孔边缘(92)内径向延伸，并在所述的模扣的一中间通道内从所述的凸伸圆柱段(38)之端面(48)后退(h)的一个或多个阶梯元件(98)，所述的阶梯元件的半径(r)是以其径向外侧区域接触到所述的元件(10)的圆柱形冲压段(32)时，只与该冲压段(32)之半径的一部分，和在设于其内之任何螺纹圆柱体(62)的径向外侧接触为原则。

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