JP2003500214A - 補助接続要素をシート状ワークピースに固定する方法と装置および補助接続要素を有するワークピース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、補助接続要素（２）をワークピース（３）に固定するための方法と装置に関する。前記補助接続要素（２）は、基部において片側からワークピース（３）に押し込まれ、前記ワークピースをポット状構造に変形する。装置は、ワークピースを変形するために、雄型（９）と雌型（１５）とを備える。このために、基部は、ワークピース（３）と相互作用し、所定寸法に限定されるアンダーカットを形成する。雌型は、レバー（２２）状に位置する壁部を有する凹部（１９）を備える。前記レバー（２２）は、プレス方向（１４）に圧力が掛かると、作業位置に移動する。前記レバーは、作業位置でロック可能で、アンダーカット部（２６）を形成可能である。ワークピース（３）と補助接続要素（２）とからなる構成単位が、プレス方向（１４）とは逆方向に、抜き取り位置に移動すると、レバーは、抜き取り位置に移動し、それによって、アンダーカット領域（２６）は完全に抜き取られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

本発明は、補助接続要素を金属シート状ワークピースに固定する方法に関し、
この方法では、補助接続要素の足部を、ワークピースに片側からプレスし、この
足部によって、ワークピースをポット状に変形させる。さらに、本発明は、補助
接続要素を金属シート状ワークピースに固定するための装置に関し、この装置は
、凹部を有するダイスと補助接続要素用のホルダとを備え、ホルダは、凹部と位
置を揃えて配置させ、ダイスに対してプレス方向に移動させることができる。最
後に、本発明は、補助接続要素を有するワークピースに関し、このワークピース
は、補助接続要素の足部が挿入される外向きの凸部を有する。

【０００２】

【背景技術】

本発明に関連する用語「金属シート状ワークピース」は、一片の金属シートを
意味するだけでなく、少なくとも補助接続要素の領域において、相対的に薄い壁
厚を有するプレート状に形成されるワークピースを意味し、このワークピースの
材料は、適切な程度に変形させることができる。一片の金属シートに加えて、プ
ラスチックパネルも、金属シート状ワークピースの用語の中に含まれる。

【０００３】 いくつかの場合、第３の要素をワークピースに取り付けることができるように
、補助接続要素を利用して、補助接続要素をワークピースに接続することが必要
である。例えば、補助接続要素は、雌ねじ部を有するナットにねじ込むことがで
きる雄ねじ部を有するボルトとすることができる。また、補助接続要素は、ボル
トをねじ込むことができる雌ねじ部を有することができる。しかし、これらの例
示に限定されるものではない。補助接続要素は、自動車、家庭用器具において、
内装外装用パネル、電気配線の取り付け、保持のために、多数必要とされる。通
常、補助接続要素の表面の溝切りまたは粗さは、他の部品に取り付けるのに十分
である。

【０００４】 このような補助接続要素は、例えば、溶接、はんだ付けではよくあるような取
り付けるために必要な熱を供給せずに、ワークピースに接続できるという利点を
有する。接着剤などの他の補助要素は、不要である。従って、通常、成形による
補助接続要素のワークピースへの接続は、それ以外の方法では容易に接続するこ
とができない異なる材料をワークピースと補助接続要素に使用するときは、有利
である。

【０００５】 最も単純な場合、補助接続要素を、ワークピースに圧入し、ワークピースの補
助接続要素とは反対側に、ポット状またはビーカー状の外向きの凸部が形成され
るように、ワークピースを変形する。そして、この補助接続要素を、ワークピー
スの中に締め付けるように保持する。この種の接続は、実際、大抵の場合、適切
な剪断力を有する。しかしながら、頭部引き抜き抵抗、回転防止作用が限定され
ている。

【０００６】 ドイツ特許第ＤＥ３００３９０８Ａ１号には、貫通・リベット留めの作用を有
するスタッドが示されている。このスタッドは、挿入される際、貫通して開口部
を形成する。その結果生成するこぶ状金属が、スタッドの下側の凹部に保持され
る。この凹部の周囲壁は、貫通処理での端部に向かって径方向内向きに屈曲して
おり、そして、貫通処理中に生じるワークピースの同様の屈曲縁部の周りに係合
する。

【０００７】 ドイツ特許第ＤＥ２２４４９４５Ａ１号には、スリーブ状部品をプレート状部
品に機械的に接続する方法が示されており、この方法では、スリーブ状部品を挿
入する前に、このプレート状部品を穿孔する必要がある。スリーブ状部品は、こ
の点において、挿入後に外向きに屈曲させる必要があるさまざまな「足部」を有
する。

【０００８】 ドイツ特許第ＤＥ１９６４７８３１Ａ１号には、例えば、スタッドなどの機能
要素を金属シート状ワークピースに取り付ける方法が示されており、この方法で
は、スタッドの足部が、凸部と凹部を有しており、これらとスタッドの足部とに
よって、挿入中にワークピースのアンダーカットが形成される。

【０００９】

【発明の開示】

本発明は、いくつかの方向に挿入することができる補助接続要素を、単純な方
法でワークピースに固定することを目的とする。

【００１０】 この目的は、冒頭に述べた種類の方法において満足され、この方法では、足部
とワークピースとによって、所定の周囲領域に限定されるアンダーカットが形成
される。

【００１１】 この処理方法では、補助接続要素をワークピースに圧入し、ワークピースを変
形させるだけではない。この方法では、補助接続要素も、その足部において変形
させる。足部を、周方向において少なくとも部分的に径方向外向きに変形させ、
それによって、これらの領域でワークピースも同様に径方向外向きに変形させて
、ワークピースにアンダーカットを形成する。ここで、「径方向」とは、補助接
続要素の主軸、例えばそのねじ軸に関する。この設計によって、一つには、向上
した頭部引き抜き抵抗力が達成される。補助接続要素は、ワークピースの引き抜
きに対してより強固に固定される。周方向においてアンダーカットを中断する結
果、さらに、補助接続要素は、ワークピースの中に回転を防止して確実に固定さ
れる。このように、補助接続要素のナットによるねじ留めまたはボルトによるね
じ留めは、ねじによる接続が、相対的に大きなトルクでしっかりと締め付けられ
るものである。最後に、この設計は、補助接続要素とワークピースとが相対的に
高い圧力で互いに、特にアンダーカット領域において、接触する、補助接続要素
とワークピースとの間の接続が得られるという利点を有する。この圧力は、接続
の終了後でさえ存続する。これは、電流を補助接続要素を介してワークピースに
流す必要のあるとき、例えば、補助接続要素を車体の金属シートへの接地接続用
ボルトとして使用するとき、特に望ましい。

【００１２】 アンダーカットのない領域からアンダーカットのある領域へ材料を流入させる
のが好ましい。ここで、アンダーカット部の製造のために、いっそうの材料を利
用できる。すなわち、ここで、外向きに変形されるポット状の凸部の周囲全体で
通常利用できる材料を、少量のアンダーカット領域に集中することができる。従
って、同量の材料で、アンダーカットを、プレス方向に垂直に、よりいっそうま
たはより深く、突出させることが可能である。接続強度が、周方向の長さに依存
するより、アンダーカットの深さにいっそう強く依存することが見出された。従
って、アンダーカットを周方向の領域に限定すると、これらの領域は、アンダー
カット領域に、よりいっそう重複するように設計することができ、それによって
、全体として接続は、実際、頭部引き抜き抵抗力と回転防止作用の両方に関して
、より強固になる。

【００１３】 補助接続要素の反対に位置する、ワークピースの外側に、プレス方向に平行し
て延びる壁部を形成するのが好ましい。この設計は、いくつかの利点を有する。
一つには、補助接続要素が設けられたワークピースを、対応する装置から、例え
ば、ダイスから、脱型すなわち抜き取ることが、相対的に単純になることである
。外側がプレス方向に平行して延びる領域では、もはや、ワークピースを取り除
くために、どのような変形加工も実施する必要がない。接着性の摩擦力に打ち勝
つことが必要なだけである。他方では、特に、少なくともほぼ垂直な周囲壁を使
用して、アンダーカット領域への理想的な流路を、ワークピースと補助接続部品
の２つの材料のために、確実に形成することができる。

【００１４】 ワークピースを介してプレスするときに、少なくとも１つの工具部品上に、閉
鎖力を作用させるとともに、ワークピースと補助接続要素とにより形成された構
成単位を抜き取る際、アンダーカット領域に配置された工具部品上に、開放力を
作用させるのが、有利である。このように、この方法は、ある意味で自動制御で
ある。凹部領域には、ワークピースの材料を圧入するときに、アンダーカットが
生じるように形成された工具部品を配置する。この工具部品は、その閉鎖された
位置にワークピースにより保持されるので、この工具部品を開放することができ
ない。しかしながら、この状態は、ワークピースを工具から抜き取るときは、異
なる。この場合、工具部品上の圧力は、低下する。そして、これにより、ワーク
ピースが開放され、抜き取られる。開放のために必要な力は、非常に小さい。従
って、開放処理中に、逆の変形は、全く生じない。

【００１５】 ３つまたはそれ以上のアンダーカット周囲領域を形成するのが好ましい。この
ようにして、張力に垂直な全ての側面に支持された接続部を形成することができ
る。より多くのアンダーカット領域が形成されるほど、回転に対する保持が向上
する。

【００１６】 補助肩部において補助接続要素に圧力を作用させるのが好ましい。これは、補
助接続要素にねじを切ったときに、特に有利である。それから、補助肩部は、圧
力を掛けたときに、圧縮されず、別の様式でも変形しないように配置される。

【００１７】 補助肩部は、ワークピースに隣接して配置するのが好ましい。このように、補
助接続要素を変形することができるように利用できる補助接続要素の長さは、ほ
んのごく短いものである。次に、残りの長さには、ねじ山を受ける領域を形成す
ることができるが、この領域は、この実施形態では、もはや変形することができ
ない。

【００１８】 好ましい実施態様では、少なくとも１つのさらなる金属シート状ワークピース
を、ワークピースと補助接続要素との間に配置するとともに、同様に、周方向に
限定されたアンダーカットを有するポット状の形状とすることが規定されている
。貫通後に曲げ付けた接続部を形成するために、補助接続要素を同時に使用する
ことができる。さらに、補助接続要素は、「失われたプランジャ」を形成する、
すなわち、貫通後に曲げ付けた接続部を抜き取りに対してさらに固定する。さら
なるワークピースについては、金属シート状部品の性質に関して、上述した第１
のワークピースについてと同じことが適用される。しかしながら、同一の材料で
ある必要はない。このように、例えば、一片の金属シートをプラスチック部品お
よび補助接続要素と接続することができる。２つの金属シート状構成要素の接続
は、さらに、極めて大きな剪断力と頭部引き抜き力とを有する。また、２つの構
成要素の接続部は、開口部も切断された接合箇所も形成されないので、シールさ
れる。

【００１９】 本目的は、冒頭に述べた種類の装置により満足され、この装置では、凹部の周
囲壁が、レバー上に配置された壁部を有し、このレバーは、プレス方向に沿って
作業位置まで移動しそこで固定可能であり、さらにアンダーカット領域を形成し
、ワークピースと補助接続要素とから構成される構成単位の移動により、プレス
方向とは逆方向に沿って抜き取り位置まで移動可能であり、この抜き取り位置で
アンダーカット領域は完全に抜き取られる。

【００２０】 この種の接続装置を使用すると、まず第一に、相対的に単純な配置のダイスが
得られる。プレス処理自体により作業位置に移動しそこで保持可能なレバーまた
は指部を使用することで、本当に変形処理を開始可能にするために必要とされる
閉鎖状態にダイスを配置するのに必要とされる、ばねその他の予備応力手段など
が省かれる。工具をダイスの上にプレスし補助接続要素を介して圧力が工具に掛
かった瞬間に、レバーは、その作業位置に移動し、このように、レバーは、径方
向内向きに移動すなわち回転し、そして、アンダーカット領域が利用可能になる
。レバーは、ワークピース自体によりこの作業位置に保持されるので、作業位置
から出ることができず、しかも流入する材料の圧力は受けない。レバーにより形
成されたアンダーカットは、次に、ワークピースと補助接続要素の足部の材料が
流入するのに利用可能な空間を形成する。この点に関連して、ワークピースの材
料がアンダーカット領域に流入するだけでなく、補助接続要素の足部の材料もア
ンダーカット領域に流入するので、ワークピースととも補助接続要素によって、
形状にぴったりと合ったフック状の係合になるように、アンダーカットが形成さ
れる、と想定することができる。ダイス側からも認めることができるが、この種
のアンダーカットを使用すると、ワークピースをダイスから抜き取るのは、通常
、いくらかの問題が生じるであろうことを意味する。しかしながら、本発明に従
うと、ワークピースを持ち上げる際、対応するレバーが外側に移動すなわち回転
することで、抜き取り位置に入り、そこでは、ワークピースが完全にレバーから
抜き取られるので、問題は生じない。この点に関連して、レバーは、ばね力に打
ち勝つ必要がないので、ワークピースの抜き取りは、相対的に小さな力で実施す
ることができる。ワークピースをダイスから取り出す際、レバーが、圧力を掛け
てワークピースの下側を引っ張ることがないので、対応する跡が残るのを大幅に
回避することができることが、さらなる利点として生じる。これによって、ワー
クピースが保護されるだけでなく、レバー上の対応する接触面も保護される。

【００２１】 レバーは、作業位置でプレス方向に垂直に位置するとともにダイスの上面と同
一平面内に位置する、実質的に平面状の上面を有するのが好ましい。従って、プ
レス力は、閉鎖方向の負荷だけをレバーに掛けるように作用する。レバーは、全
く横方向の力を受ける必要がない。ワークピースは、いわば、対向して連続した
平面状の表面と見なされるので、凹部を無視すれば、接続部以外のワークピース
の表面にはしるしが生じない。レバーに突出した圧力が掛かるのを回避すること
ができる。負荷は作業位置で相対的に均一に生じるので、レバーは保護され、従
って、相対的に長い使用寿命を有する。

【００２２】 各レバーは、クランクレバーとして形成するのが好ましい。そして、レバーを
作業位置に移動させるとともにレバーを保持するために使用されるプレス力は、
広い領域に作用することができる。必要とされる力を、相対的に弱い力となるよ
うな大きさにしたレバーで、支えることができるように、レバーの伝達比は、こ
こではより有利に設定される。

【００２３】 好ましい方法では、クランクレバーは、壁部が位置する短いアームと、枢軸ま
たは枢動領域が位置する長いアームと、を有する。従って、レバーは、逆Ｌ状に
形成されるが、さらに凸部または凹部を有することもできる。壁部は、ダイスの
凹部の側壁の一部を、従って、アンダーカット領域を、形成し、短いアームの端
面に位置する。ここで作用する力は、相対的に長いレバーアームによって、枢軸
または枢動領域に伝えられる。用語「枢動領域」は、枢軸がレバーに沿って移動
できるということを表現する。閉鎖力を、同様に長いレバーアームを介してすな
わち「Ｌ」の短いアームの外面に作用させると、費用と複雑さを相対的に抑えて
、良好な力の釣り合いが実現される。

【００２４】 別の実施態様では、レバーは、プレス方向に対して鋭角をなす方向を含む外面
を有するとともに、プレス方向とは逆方向に外向きに延びる対応して傾斜した対
向面上を案内される。この対向面は、ダイスが配置されるハウジング内に配置す
る。プレス力が、ワークピースを介してレバー上に作用すると、レバーは、傾斜
面をプレス方向に移動するとともに対応して径方向内向きに移動し、それによっ
て、アンダーカット領域を形成する。レバーは、対向面により外側から径方向に
しっかりと保持されるとともに、上方向への移動が、接触するワークピースによ
り防止されるので、ワークピースの材料に、径方向外向きの力が加わるときでさ
え、レバーは、上方向にまたは径方向外向きにずれることができない。対向面と
レバーアームの外面とがどの程度傾斜しているかに応じて、ここでは、非常に大
きな接触圧力を実現することができるので、対応する大きな力を、ワークピース
を形成するために作用させることもできる。

【００２５】 少なくとも３つのレバーを、凹部の径方向に分散させて配置するのが好ましい
。この種の均一な配置を用いることで、全ての方向に均一に負荷を掛けることが
できる、補助接合要素とワークピースとの接合を期待することができる。

【００２６】 プレス方向に実質的に平行して延びる固定壁部を、移動可能な壁部の間に設け
るのが好ましい。このようにして、アンダーカットが存在するダイスの凹部の壁
に沿って、個々のアンダーカット部のみが生じる。残りの壁部には、補助接続要
素の反対側に、円筒形のワークピースが生じる。これによって、相対的に大きな
力に対する回転防止作用が実現される。ダイスからのワークピースの脱型すなわ
ち取り出しは、単純になる。壁部がプレス方向に平行して延びる領域では、ダイ
スからプレス方向とは逆にワークピースを、単純に引っ張ることができる。残り
の領域でのみ、レバーを外向きに回転させる必要がある。この方法と関連して説
明されるように、より多くの材料がアンダーカットを形成するのに利用可能であ
るということに、さらなる利点が存在する。このようにして、アンダーカットの
重複部分を、外向きにすなわちプレス方向に垂直な方向に、いっそう大きくする
ことが可能である。この可能性は、材料が固定壁部の領域からアンダーカット領
域へ移動できるという事実から実現される。

【００２７】 ダイスは、各レバーに対する脱落防止装置を有する。脱落防止装置は、２つの
利点を有する。一つには、ワークピースをダイスから移動する際、レバーをダイ
スに残しておくという事実には、もはや注意を向ける必要がなくなるということ
である。レバーは、むしろ、脱落防止装置によって保持される。他方では、「オ
ーバヘッド」位置でダイスを使用することができる、すなわち、補助接続要素を
、重力方向から見て下からワークピースと係合させることができるようになる。
このようにして、装置の動作時の据え付け位置に関して、より大きな柔軟性が得
られる。

【００２８】 プランジャは、補助接続要素の軸部が挿入されるとともに、プレス面により囲
まれる凹部を有し、補助接続要素は、プレス面上に位置する補助肩部を有する。
このようにして、補助接続要素が、プランジャにより受け入れられるように案内
される状態が、実現できる。しかしながら、負荷を掛かけるのは、案内の外側す
なわちプランジャの外側に位置する補助接続要素の領域に限定することができる
。このようにして、特に、補助接続要素上にねじを使用するときに、補助接続要
素の許容できない変形が防止される。

【００２９】 本目的は、補助接続要素を有するワークピースにより満足され、このワークピ
ースは、足部とワークピースとによって、周方向の所定の周囲領域に限定される
アンダーカットが形成される。このようにして、相対的に大きな回転防止作用が
実現される状態を達成することができる。さらに、アンダーカットの深さ、すな
わち、形状が固定されたフック状の配置の深さを、相対的に大きくすることがで
きる。このために必要な材料は、アンダーカットが存在しない領域から、発生さ
せることができる。流れ性、さらに、補助接続要素とワークピースの組み合わせ
は、アンダーカットを形成するレバーの作用表面において形成することで、最適
化することができる。所定の周囲領域とアンダーカットの深さとを選択すること
で、形状にぴったりと合ったフック状の接続部の大きさと位置を、最適化し明確
に定めることができる。

【００３０】 本発明は、図面と関連させて好ましい実施態様を参照することにより、以下に
より詳細に説明される。

【００３１】

【発明を実施するための最良の形態】

図１には、補助接続要素２を金属シート状ワークピース３に接続するための装
置が示される。

【００３２】 金属シート状ワークピース３は、金属シートから形成することができる。しか
しながら、金属シート状ワークピース３は、金属シートと同様に変形することが
できるプラスチック材料から少なくとも一部が形成されるプレート状の形状のワ
ークピースとすることもできる。

【００３３】 補助接続要素の実施例が、図３、図４に示されるが、図３の補助接続要素は、
図１の補助接続要素に対応する。

【００３４】 図３に示される補助接続要素２は、雄ねじ５を有する軸部４を備え、従って、
ねじボルトを構成する。軸部４は、軸部４よりいくぶん大きな直径を有する足部
６に接続される。直径の違いにより、補助肩部７が形成される。足部６は実質的
に円柱状の周囲外面を有する。基部側に、足部６は、処理方法と関連させて以下
に説明するように変形を容易する、凹部を備える。

【００３５】 図４には、別の実施態様である補助接続要素２’が示され、ここでは、同一の
部分には、同一の参照番号が付与される。この場合、軸部４’が、雌ねじ５’を
有し、それによって、補助接続要素２’は、ねじをワークピース３に接続するた
めに、ねじを挿入することができるナット要素を形成する。

【００３６】 例示されたこの２つの補助接続要素２、２’の代わりに、他の補助接続要素も
、例えば１つまたは複数の溝などの固定輪郭形状を有するか、または、依然とし
て固定用表面を利用可能にするようにワークピース３から突き出るか、の少なく
とも一方である限り、当然、使用することができる。

【００３７】 補助接続要素２をワークピース３に接続するのに使用する装置１は、補助接続
要素２を挿入できる開口部１０を有するプランジャ９を備える。この構成では、
プランジャ９が、ほとんど隙間を残さずに、補助接続要素２を受け入れるように
、開口部１０の直径は、軸部４の外径に合わせてある。プレス表面１１が開口部
１０の周りに配置されており、このプレス表面１１によって、プランジャ９は、
補助接続要素２の補助肩部７をプレスする。プレス表面１１は、周囲境界１３に
よって囲まれる凹部１２内に配置される。プランジャ９は、両矢印１４の方向に
移動可能である。図１での方向は、以下の説明で使用されるものであり、すなわ
ち、プランジャ９は、上下に移動可能である。プレス方向は、下向きである。

【００３８】 装置１は、さらに、ダイスホルダ１６内に配置されているダイス１５を備える
。ワークピース３は、ばね１８の作用によって直立している押さえ部材１７を利
用して、ダイス１５に圧入することができる。

【００３９】 ダイス１５は、基本形状が円柱状である凹部１９を有する。このように、凹部
１９は、プレス方向１４に平行して延びるとともに円柱状被覆表面を形成する、
壁部２０によって囲まれる。凹部１９の基部には、階段状の凸部２１が設けられ
ており、以下でさらに説明されるように、この階段状の凸部２１によって、補助
接続要素２とワークピース３との接続時に、材料の流れが容易になる。

【００４０】 円柱状の外壁２０は、レバー２２によって、中断される。図１では、そのよう
なレバーの１つが、その作業位置で示される。この位置で、レバー２２の上面３
３が、ダイス１５の上面と同一平面に位置する。

【００４１】 レバー２２は、短いアーム２３と長いアーム２４とを備える逆Ｌ形の形状を有
する。作業位置で、レバー２２は、両方のアームがダイス１５に接触して位置す
る、すなわち、レバー２２は、完全に支持されている。

【００４２】 短いアーム２３は、その端面２５によって、凹部１９の周囲壁の一部を形成す
る。作業位置で、この端面２５は、傾斜して、すなわち、いくぶん下方に開いて
いるので、ワークピース３の材料が、レバー２２の傾斜した端面２５により形成
される自由空間２６に流入できる。

【００４３】 ４つのレバー２２が、周方向に配置され、凹部１９の円柱状の外壁２０を中断
している。従って、補助接続要素２をワークピース３に圧入する際、合計で４つ
のアンダーカット領域が形成される。

【００４４】 図１から理解されるように、レバー２２は、移動してダイス１５にはめ込まれ
る。レバー２２は、その「後部」に、すなわち、凹部１９から離れている側に、
肩部２７を有し、それによって、レバー２２は、肩部２７がダイス１５の凸部２
８に接触するまで、ダイス１５の中で持ち上げられる。このように、凸部２８は
、肩部２７とともに、脱落防止装置を構成する。凸部２８は、レバー２２のため
の回転または傾斜用の点として機能し、レバー２２は、傾斜しながら凸部２８に
沿って外向きに滑ることができる。

【００４５】 レバー２２を持ち上げる際に、レバー２２は、外方向に回転することができる
、すなわち、端面２５は、上向きと同時に外向きに移動することができるので、
レバー２２の短いアーム２３は、凹部１９を完全に解放し、それによって、ワー
クピース３を、ダイス１５から取り出すことができる。

【００４６】 補助接続要素２をワークピース３内に取り付けるために、補助接続要素２を、
プランジャ９の凹部１０に挿入する。ワークピース３は、押さえ部材１７を利用
して、ダイス１５上にしっかりと保持する。この開始位置は、図１の右半分に示
される。

【００４７】 次に、プランジャ９は、ダイス１５上に下げられる。プランジャ９は、補助接
続要素２を、補助肩部７において、押し下げる。このようにして、ワークピース
３は、変形される。円柱状の壁２０により限定される凹部１９の領域では、ビー
カー状またはポット状の外向きの凸部が形成される。しかしながら、レバー２２
の端面２５が傾斜しているので、材料の一部が、自由空間２６に流入し、従って
、図５に見られように、アンダーカット２９が形成される。

【００４８】 この変形処理によって、補助接続要素２の足部６も変形される。アンダーカッ
ト２９の領域では、足部６は、ワークピース３によって、アンダーカット３０を
形成する。この変形は、凸部２１により補助され、この凸部２１は、ワークピー
ス３の材料を補助接続要素２の足部６の凹部に圧入し、接続処理の継続とともに
、足部６の材料が、アンダーカット３０を確実に形成する。

【００４９】 プランジャ９は、補助接続要素２の補助肩部７に作用するだけなので、雌ねじ
５は、変形されない。プランジャ９の周囲に延びる壁１３が、ワークピース３に
接触すると、プレス移動は、終了する。

【００５０】 アンダーカット２９、３０は、周方向に連続していず、むしろ中断しているの
で、材料を円柱状の領域からアンダーカット２９、３０に流入させることができ
、それによって、ここでは、アンダーカットの深さを、増加させることができる
。

【００５１】 図５から理解されるように、ナット（図４）として形成された補助接続要素２
’を、ボルトとして形成された補助接続要素２と同様の方法で、ワークピース３
に挿入することができる。両方の場合、ワークピース３にある対応するアンダー
カット２９、２９’と協同する足部６、６’にある対応するアンダーカット３０
、３０’が生じる。このように、ワークピース３内の補助接続要素２、２’の接
続に大きな、頭部引き抜き力と剪断力とが生じるだけでなく、アンダーカットが
周方向に限定されているという事実から、回転に対する相対的に大きな抵抗が生
じる。

【００５２】 補助接続要素２、２’は、ねじ山なしで形成することもできる。必要ならば、
よりしっかりかみ合う表面を形成できるボルト溝、その他の手段でも十分である
。この種の補助接続要素を使用すると、多くの場合、補助接続要素２に取り付け
る部品を固定するために、所定の場所に締め付け要素を配置すれば十分である。
雌ねじ５’が必ずしも本質的でない右側の図４、５に示される補助接続要素２’
に対しても、同様の状態があてはまる。

【００５３】 図５の右半分で理解されるように、ナットとして形成された補助接続要素２’
の接続が、さらなる利点を形成する。すなわち、シールされた接続が、ナットと
ワークピース３との間に生じるので、シールのための別の手段は不要である。

【００５４】 図６には、図５の例示に対応し、１つのワークピース３を備えるだけでなく、
２つのワークピース３ａ、３ｂを備える、補助接続要素２、２’の接続が示され
る。これらのワークピースは、貫通後に曲げ付けた接続部により保持され、補助
接続要素２、２’は、ワークピース３ａ、３ｂ内に「失われたプランジャ」とし
て残される。ワークピース３ａ、３ｂは、相対的に大きな、頭部の引き抜きに対
する力と剪断力とによって、接続される。補助接続要素２、２’は、確実に保持
される。

【００５５】 図７には、図１の例示に対応する装置が示される。同一の部分には、同一の参
照番号が付与される。唯一の相違点は、補助接続要素２を受け入れるためのプラ
ンジャ９’である。図７から理解されるように、ねじの下方にでなく、ねじの径
方向に沿って配置される補助肩部７’上に、補助接続要素２’をプレスできる。
しかしながら、材料の厚みが相対的に厚いので、圧力によって変形されずに、ね
じの標準寸法に関して、精度が維持される。

【００５６】 図８には、補助接続要素２を金属シート状ワークピース３に接続するための装
置の、図１に対して変形された実施態様が示される。同一の部分には、同一の参
照番号が付与されるが、対応する要素は、ダッシュを付けた同一の参照番号で記
述される。

【００５７】 図１の実施態様と比較すると、レバー２２’とダイス１５’内の形状だけが、
基本的に変更されている。図１と同様にここでも、レバー２２’は、上面３３と
端面２５とを有する短いアーム２３を備え、端面２５は、移動可能なアンダーカ
ット領域を形成する。短いアーム２３は、同様に、長いアーム２４に接続されて
いる。しかしながら、アーム２４は、外面２７’を有しており、この外面２７’
は、図１のレバーの肩部２７に比較できるが、図８では、直線をなしている。図
９で理解できるように、外面２７’の断面は、当然、半円形状にすることもでき
る。この外面２７’は、プレス方向１４に平行に延びずに、プレス方向１４と傾
斜しており、それによって、プレス方向１４に鋭角をなす方向を含み、ダイスの
対応する壁３４は、壁３４により形成される対応する凹部が径方向外向きに、す
なわち、プランジャ９に向かって、開くように、方向付けられている。従って、
レバー２２’は、持ち上げられるとき、径方向外向きに移動する。この移動は、
凸部の下に配置された環状部３５により制限され、この環状部３５は、レバー２
２’が十分な長さで上方向に引き抜かれたときに、レバー２２’の下端でレバー
の凸部３６に接触する。これは、図１０を参照して説明される。図１０ａには、
補助接続要素２がワークピース３に圧入されるとともに対応するアンダーカット
領域２９が形成された状態が示される。この構成で、ワークピース３は、レバー
２２’の上面３３をプレスし、それによって、レバー２２’は、ダイス１５’に
しっかりと保持され、径方向にずれることができない。

【００５８】 接続処理の終了後、ワークピース３は、持ち上げられる。アンダーカット領域
２９は、基本的に、レバー２２’がその上面で解放している開口部を、通り抜け
ないので、レバー２２’は、アンダーカット領域２９とともに持ち上げられ、プ
レス方向に（例示した実施態様では垂直方向に）ダイス１５’から抜き出される
。この間、レバー２２’は、図１０ｂに見られるように、径方向外向きに移動す
る。

【００５９】 この移動の最後、レバーの凸部３６は、環状部３５に接触する。このように、
これら２つの部分は、脱落防止装置を形成する。この移動の最後、環状部３５は
、対向して配置された２つのレバー２２’の間の開口部が、アンダーカット領域
２９を引き抜くことができる調度の大きさになるように、配置される。これは、
１０ｃにおいて、理解することができる。

【００６０】 図１０ｄには、ワークピース３が十分に引き抜かれた後の状態が示される。こ
の場合、レバー２２’は、再度、脱落してダイス１５’の中に戻ることができる
ので、レバー２２’により形成された移動可能な側壁を有する凹部１９が、再度
、新たな接合処理のために、利用可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 補助接続要素を金属シート状ワークピースに接続するための装置の概略図。

【図２】 図１の装置のダイスの平面図。

【図３】 補助接続要素の概略図。

【図４】 補助接続要素の別の実施態様の概略図。

【図５】 補助接続要素が固定されたワークピースの概略図。

【図６】 補助接続要素の補助による２つの金属シート状ワークピースの接続部の概略図
。

【図７】 別の補助接続要素を使用した図１に対応する概略図。

【図８】 図１に対して変形された装置の概略図。

【図９】 図２に対応する概略図。

【図１０】 図８の装置の動作時のさまざまな段階を示す図。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年５月１７日（２００１．５．１７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補助接続要素を金属シート状ワークピースに固定する方法であ
   って、補助接続要素は、ワークピースに片側からプレスされるとともにこれをポ
   ット状に変形する、足部を有し、この足部と前記ワークピースとによって、所定
   の周囲領域に限定されるアンダーカットが形成されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 アンダーカットのない領域からアンダーカットのある領域へ材
   料を流入させることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記補助接続部品の反対に位置する、前記ワークピースの外側
   に、プレス方向に平行して延びる壁部を形成することを特徴とする請求項１また
   は２記載の方法。
4. 【請求項４】 前記ワークピースを介してプレスするときに、少なくとも１つ
   の工具部品上に、閉鎖力を作用させるとともに、前記ワークピースと前記補助接
   続部品とにより形成された構成単位を抜き取る際、アンダーカット領域に配置さ
   れた前記工具部品上に、開放力を作用させることを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれか１つに記載の方法。
5. 【請求項５】 ３つまたはそれ以上のアンダーカット周囲領域を形成すること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
6. 【請求項６】 補助肩部において前記補助接続部品に圧力を作用させることを
   特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
7. 【請求項７】 前記補助肩部を、前記ワークピースに隣接して配置することを
   特徴とする請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 さらなる金属シート状ワークピースを、前記ワークピースと前
   記補助接続部品との間に配置するとともに、同様に、周方向に限定されたアンダ
   ーカットを有するポット状に変形することを特徴とする請求項１〜７のいずれか
   １つに記載の方法。
9. 【請求項９】 補助接続要素を金属シート状ワークピースに固定するための装
   置であって、凹部を有するダイスと補助接続要素用のホルダとを備え、このホル
   ダを、前記凹部と位置を揃えて配置させ、前記ダイスに対してプレス方向に移動
   させることができ、前記凹部（１９）の周囲壁（２０）が、レバー（２２）上に
   配置された壁部（２５）を有し、このレバー（２２）は、プレス方向（１４）に
   沿って作業位置まで移動しそこで固定可能であり、さらにアンダーカット領域（
   ２６）を形成し、前記ワークピース（３）と前記補助接続要素（２）とから構成
   される構成単位の移動により、プレス方向（１４）とは逆方向に沿って抜き取り
   位置まで移動可能であり、この抜き取り位置で前記アンダーカット領域（２６）
   は完全に抜き取られることを特徴とする装置。
10. 【請求項１０】 前記レバー（２２）は、作業位置でプレス方向（１４）に垂
    直に位置するとともにダイス（１９）の上面と同一平面内に位置する、実質的に
    平面状の上面を有することを特徴とする請求項９記載の装置。
11. 【請求項１１】 各レバー（２２）は、クランクレバーとして形成することを
    特徴とする請求項９または１０記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記クランクレバーは、壁部（２５）が位置する短いアーム
    （２３）と、枢軸または枢動領域が位置する長いアーム（２４）と、を有するこ
    とを特徴とする請求項１１記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記レバーは、プレス方向（１４）に対して鋭角をなす方向
    を含む外面（２７’）を有するとともに、プレス方向（１４）とは逆方向に外向
    きに延びる対応して傾斜した対向面（３４）上を案内されることを特徴とする請
    求項９〜１１のいずれか１つに記載の装置。
14. 【請求項１４】 少なくとも３つのレバー（２２）を、前記凹部（１９）の径
    方向に分散させて配置することを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１つに記
    載の装置。
15. 【請求項１５】 プレス方向（１４）に実質的に平行して延びる固定壁部（２
    ０）を、移動可能な壁部（２５）の間に設けることを特徴とする請求項９〜１４
    のいずれか１つに記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記ダイス（１５）は、各レバー（２２）に対する脱落防止
    装置（２７，２８）を有することを特徴とする請求項９〜１５のいずれか１つに
    記載の装置。
17. 【請求項１７】 プランジャ（９）が、前記補助接続要素（２，２’）の軸部
    （４，４’）が挿入されるとともにプレス面（１１）により囲まれる、凹部（１
    ０）を有し、前記補助接続要素（２，２’）は、前記プレス面（１１）に接触す
    る補助肩部（７）を有することを特徴とする請求項９〜１６のいずれか１つに記
    載の装置。
18. 【請求項１８】 補助接続要素を有するワークピースであって、このワークピ
    ースは、補助接続要素の足部が挿入される外向きの凸部を有し、足部とワークピ
    ースとによって、周方向の所定の周囲領域に限定されるアンダーカットが形成さ
    れることを特徴とするワークピース。