JP2021124201A - 接合要素、接合要素との接続構造、接合要素の製造方法、および対応する接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】破片が分離しないように高強度鋼の構成要素同士を貫通して接続する。
【解決手段】本発明は、少なくとも２つの構成要素間の接続部を製造するための接合要素に関し、軸方向第１端部の頭部と、軸方向第１端部とは反対の軸方向第２端部の端部と、前記端部と前記頭部との間に配置されるシャフトとを備え、前記シャフトは前記軸方向第１端部と前記軸方向第２端部との間に前記接合要素の長手方向軸線を規定する。本発明では、少なくとも接合要素のシャフトおよび端部が硬化されたエッジ層を含み、これによりシャフトおよび端部の材料が、エッジ層の表面と比較して、エッジ層に隣接する内部に低い硬度を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、少なくとも２つの構成要素間の接続するための接合要素、少なくとも第１および第２の構成要素を備え接合要素によって接続される接続構造、接合要素の製造方法、ならびに接合要素によって少なくとも第１の構成要素を第２の構成要素に接続するための方法に関する。

２つの構成要素間の接続を確立するための接合要素は通常、頭部、シャフト、並びに端部を含む。接合要素の具体的な構造は所望の分野に依るものであり、その結果、接合要素は従来技術において、複数の異なる設計で知られている。

例えば、ＤＥ １０ ２０１０ ０２５ ３５９ Ａ１には、少なくとも１つの非プレパンチ部品に、本質的に無回転の軸方向の打ち込みを行うための接合要素としての釘が、記載される。接合要素としての釘は、釘ヘッド、釘シャフト、および釘先端を含み、釘シャフトはいくつかの部分に表面プロファイリング(a surface profiling)を含む。当該部分の表面プロファイリングは、その半径方向の深さに応じて、釘シャフトよりも低い硬度を有する。

少なくとも２つの構成要素を接続するためのさらなる接続要素として、セッティングボルトがＤＥ １０ ２０１４ ０１９ ３２２ Ａ１に開示されている。この接続要素は、性質が異なる尖った部分およびシャフト部分とを備え、接続要素は一体物に形成される。例えば、尖った部分は軸部よりも高い強度を有する。

ＤＥ １０３ ２８ １９７ Ｂ３はボルト又は釘といった締結要素に関する。締結要素はシャフトを備え、シャフトの一端には先端部が配置され、他端には頭部が配置される。締結要素は、比較的硬い炭素含有鋼のコアゾーンと、それよりも少ない硬さを有する低炭素鋼のフェライトエッジゾーンとを含む。シャフトと先端部の間に遷移ゾーンが配置され、フェライトエッジゾーンの厚さはシャフトから先端部に向かって徐々にゼロに近い値まで減少する。

さらなる締結要素がＤＥ １０ ２００７ ０００ ４８５ Ｂ３に記載されている。締結要素は、比較的硬い炭素含有鋼の内側コアゾーンと、コアゾーンよりも低炭素の第１のオーステナイト鋼の、第１の合金化金属で合金化された、外側エッジゾーンとを備える。コアゾーンと周辺ゾーンとの間には第２の低炭素鋼の少なくとも１つの第１の中間ゾーンが配置され、これはコアゾーンの鋼よりも低い硬度を備える。

最後に、ＵＳ ２００３／０１４２６０ Ａ１も締結要素を開示している。この締結要素は、後に続く第２のシャフト部分と比較してより大きな硬度を有する第１の先端部ベアリングシャフト部分を含む。

独国特許出願公開第１０ ２０１０ ０２５ ３５９号明細書 独国特許出願公開第１０ ２０１４ ０１９ ３２２号明細書 独国特許発明第１０３ ２８ １９７号明細書 独国特許発明第１０ ２００７ ０００ ４８５号明細書 米国特許出願公開第２００３／０１４２６０号明細書

公知の接合要素により、最大６００〜８００ＭＰａの引張強さを有する材料で作られた構成要素は、高速でボルトをセットする範囲内で、現在、確実に接合されることができる。この強度クラスから出発して、破片の分離および／または接合要素の破損が生じる。従って、公知の接合要素は、接合部分が予め打ち抜かれていない高強度又は超高強度鋼の構成要素に並進的に(translatorily)セットされるときに破損し、接合要素の先端は構成要素を完全に貫通すべきである。

したがって本発明の課題は、８００ＭＰａを超える範囲の引張強度を有する高強度鋼または超高強度鋼からなる構成要素の片面接合を、接合要素の破損およびスラグの分離なしに、１ステッププロセスで実現することができる接合要素を提供することである。さらに本発明の課題は、対応する接続構造、接合要素の製造方法、および２つの構成要素を接続する方法を提供することである。

上記課題は独立請求項１に記載の接合要素と、独立請求項６に記載の接続構造と、独立請求項８に記載の接合要素の製造方法と、独立請求項１３に記載の少なくとも第１の構成要素を第２の構成要素に接続する方法とによって解決される。有利な実施形態およびさらなる展開は以下の説明、図面、ならびに添付の特許請求の範囲から生じる。

本発明の接合要素は、少なくとも２つの構成要素間の接続を実現するため、軸方向第１端部の頭部と、軸方向第１端部とは反対の軸方向第２端部に設けられる端部と、前記端部と前記頭部との間に配置されるシャフトとを備え、前記シャフトは前記軸方向第１端部と前記軸方向第２端部との間に接合要素の長手方向軸線を規定し、少なくとも前記接合要素の前記シャフトおよび前記端部が硬化したエッジ層を含み、その結果、前記シャフトおよび前記端部の材料はエッジ層に隣接する内部において、前記エッジ層の表面に比べて低い硬度を有する。

このように、本発明の接合要素は公知の頭部、シャフト、および端部を備える。好ましくは特に端部およびシャフトが一体に形成される。接合要素は全体として、すなわち、頭部、シャフト、および端部が、１つの部品で形成されることが特に好ましい。同様に、接合要素は好ましくはただ１つの材料から構成される。これは特にシャフト及び端部に当てはまる。

頭部と端部との間のシャフトの延長部はまた、通常の方法で、軸方向第１端部と軸方向第２端部との間の接合要素の長手方向軸線を規定し、これはその位置および進路により長手方向中心軸線とも呼ばれる。好ましくは、シャフトはシリンダ形状に形成される。

さらに、本発明の接合要素は硬化したエッジ層を含む。この硬化エッジ層の利点を、接合要素としてのセッティングボルトに基づいて以下に述べる。この点において、接合要素は好ましくは以下のセッティングボルト、半中空自己穿孔リベット、中実自己穿孔リベット、ブラインドリベットおよびねじを含む群から選択される。

接合要素が通常の方法、例えば冷間成形によって、製造された後、少なくともシャフトおよび端部、好ましくは例えばセッティングボルトなどの接合要素全体、のエッジ層が、さらなる処理ステップで硬化される。接合要素の原材料または材料に応じて、最大１，２００ ＨＶ １０の高いエッジ硬さを達成でき、同時に「柔らかく延性のある」内部を備えることができる。したがって、接合要素の例示になるセッティングボルトに関しては特に、シャフトは内部で変化しない。この文脈では１，２００ ＨＶ １０の硬度が、１０キロポンドの試験力または加えられた力で１，２００ビッカース硬度（ＨＶ）であることを表す。

これらのエッジ層硬化接合要素の利点は、接合要素、すなわち、例えばセッティングボルトが、高強度または超高強度鋼からなる構成要素にセットされることである。したがって、本発明の接合要素は、破片を分離することなく、かつ端部を変形させることなく、８００ＭＰａを超える、好ましくは１，２００ＭＰａを超える、特に好ましくは２，０００ＭＰａまで、または少なくとも１，５００ＭＰａまでの引張強度を有する鋼でできた構成要素内に配置可能である。

プロセスウィンドウ(process window)が拡張されたことに加えて、ノッチ棒衝撃出力および延性も増加する。これは硬化されたエッジ層と対比して、接合要素の内部が柔らかいことに因るものである。ノッチ棒衝撃出力またはノッチ棒衝撃強度(The notched bar impact work or notched bar impact strength)は、接合要素の急激なおよび／または動的な応力に対する尺度である。この応力は、接合プロセスの間だけでなく、もし接合要素が荷重を受ける少なくとも２つの構成要素を一緒に保持しなければならない場合には、後の接続構造においても生じる。したがって例えば、接続部への不都合な影響なしに、接続部のさらなるプロセス中の大きな温度差、または接続構造にかかる機械的負荷が接合要素によって許容されるので、この増加したノッチ棒衝撃出力またはノッチ棒衝撃強度は、接合要素によって行われる接続において有利な効果を有する。

接合要素の有利な実施形態では、少なくともシャフトおよび端部の材料が焼き入れ、焼き戻される。このようにしてエッジ層の硬さは、エッジ層を作成するために使用される手順に応じて、非焼入れおよび非焼戻し材料よりもさらに増加可能である。焼入れ焼戻しとは、焼入れとその後の焼戻しからなる、鋼などの金属の複合熱処理をいう。したがって、焼入れおよび焼戻しの前提条件は使用される鋼の硬化性能、すなわち、ある条件下で安定したマルテンサイトまたはベイナイト組織を形成する能力である。硬化自体についてはまず鋼材をオーステナイト化温度以上に速やかに加熱する必要がある。その後、鋼は急冷される、すなわち、加熱された材料は急冷剤、好ましくは水、油（ポリマー浴）または空気を使用することによって急速に冷却される。最後に、焼戻または青焼鈍プロセス(blue-annealing process)が行われ、これは特に応力を低減するために、鋼がその特性に影響を及ぼすように特別に加熱される熱処理である。

さらに、エッジ層の硬化は好ましくは窒化、高周波による硬化、炎による硬化、レーザ光による硬化、電子ビームによる硬化または浸炭によって達成される。ここで窒化は、ガス窒化が特に好ましい。特に窒化は、硬化される接合要素がバルク材料として処理されることを可能にし、これは有利な処理時間に加えて、経済的な処理方法ももたらす。

接合要素の他の好ましい実施形態として、少なくともシャフトおよび接合要素の端部、好ましくは接合要素全体が、シャフトおよび端部の材料よりも硬度が高い材料のコーティングを含む。接合要素の材料を使用する代わりに、硬化されたエッジ層を生成するために、ここでは別個のコーティングが使用される。結果として生じる技術的効果は好ましくは既に上述の技術的効果に対応する。

本発明による接続構造は、少なくとも第１の構成要素と第２の構成要素とを備え、これらの構成要素は本発明による接合要素によって接続される。したがって、結果として得られる利点および技術的効果に関して、不必要な繰り返しを避けるために、本発明の接合要素に関する上述の記載を参照されたい。

接続構造の好ましい実施形態では、第１の構成要素が頭部に隣接して配置され、第２の構成要素は接合要素の端部に隣接して配置され、第２の構成要素は少なくとも８００ＭＰａの引張強度、特に８００ＭＰａと２，０００ＭＰａとの間の引張強度、または少なくとも８００ＭＰａと１，５００ＭＰａとの間の引張強度を有する鋼、特に熱間成形鋼から構成される。外側の硬いエッジ部分と、それより軟らかいコアとを有するという本発明の接合要素の特定の設計は、少なくとも８００ＭＰａの引張強度を有する鋼で作られた第２の構成要素から破片が分離されないことを確実にするためである。このようにして、不利な騒音発生も回避される。

本発明による接合要素の製造方法は、以下のステップを含み、特に冷間成形または旋削によって、軸方向第１端部に設けられる頭部と、軸方向第１端部とは反対側の軸方向第２端部に設けられる端部と、端部と頭部との間に配置されて、軸方向第１端部と軸方向第２端部との間に接合要素の長手方向軸線を規定するシャフトとを有する接合要素を提供するステップと、シャフトおよび端部が硬化エッジ層を備えるように、接合要素の少なくともシャフトおよび端部を硬化させ、それによって、シャフトおよび端部の材料は表面と比較して、半径方向に隣接する内部でより低い硬度を有するステップと、を備える。上述した本発明の接合要素は、本発明の製造方法に従って製造される。したがって、利点および結果として得られる技術的効果に関しては繰り返しを避けるために、上述の記載を参照されたい。

製造方法の好ましい実施形態は、接合要素が硬化されるステップの前に、接合要素の少なくともシャフトおよび端部に焼入れ焼戻しを施すステップを含む。この手順の利点は、特に窒化などの方法を使用した場合、後のエッジ層の硬さが、非焼入れおよび非焼戻し材料の接合要素と比較してさらに増加できることである。

また好ましい製造方法は、窒化、高周波による硬化、火炎による硬化、レーザ光による硬化、電子ビームによる硬化、又は浸炭、又は接合要素の少なくともシャフト及び端部にコーティングを施すことによって硬化させるステップを含む。それぞれの方法の利点については上述の記載を参照されたい。

接合要素のための有利な材料は、冷間成形可能な鋼を含む。このようにして、例えばセッティングボルトが、冷間成形による接合要素としてコスト効率よく製造することができる。

接合要素によって少なくとも第１の構成要素を第２の構成要素に接続する本発明の接続方法は、第１および第２の構成要素が上下に配置されるステップと、第１および第２の構成要素が上下に配置される前記配置に接合要素をセットするステップを含み、接合要素の前記セットは本質的に無回転で行われることが好ましい。本質的に無回転のセッティングは接合要素の単なる並進セッティング(exclusively translational setting)として説明可能である。このセッティングは、接合部分が予め打ち抜かれておらず、互いに接続されるべき構成要素において実行される。セッティングプロセスの終わりに、使用される接合要素に応じて、接合要素の端部は好ましくは両方の構成要素を貫通するが、少なくとも頭部に面する構成要素を貫通する。結果として得られる利点に関しては繰り返しを避けるために、本発明の接合要素に関する上述の記載を参照されたい。

好ましくは、第１の構成要素が頭部に隣接して配置され、第２の構成要素が接合要素の端部に隣接して配置され、第２の構成要素は少なくとも８００ＭＰａの引張強度、特に８００ＭＰａ〜２，０００ＭＰａの引張強度、または少なくとも８００ＭＰａ〜１，５００ＭＰａの引張強度を有する鋼、特に熱間成形鋼から構成される。冒頭で説明したように、このような構成要素の場合、接合要素の端部が塑性変形する危険性がある。この危険性は硬化したエッジ層のために最小限に抑えられるか、好ましくは排除される。

本方法の好ましい実施形態では第１の構成要素が頭部に隣接して配置され、第２の構成要素が接合要素の端部に隣接して配置され、第２の構成要素の貫通は打ち抜き破片の分離なしに行われる。本発明の接合要素における外側の硬いエッジ部分と、それより軟らかいコア材料という特別な設定は、少なくとも８００ＭＰａの引張強さを有する鋼製の第２の構成要素から破片が分離されないことを可能にすることである。このようにして、不利な騒音発生も回避される。

接合要素の断面図である。 高強度又は超高強度鋼からなる構成要素にセットされた接合要素の斜視図である。 高強度又は超高強度鋼からなる構成要素にセットされた接合要素の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る接合要素を高強度又は超高強度鋼からなる部品にセットした斜視図である。 本発明の一実施形態に係る接合要素の端部を表す顕微鏡写真または顕微鏡断面図である。 前記硬化エッジ部を説明するためのグラフ図である。 硬さおよびノッチ棒衝撃出力のグラフ図である。 本発明の接合要素の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。 接合要素で２つの構成要素を接続する本発明の方法の一実施形態を示すフローチャートである。

図１を参照して、接合要素１がセッティングボルトの形で示されている。形状の詳細に関してはＤＥ １０ ２００６ ００２ ２３８ Ａ１が参照され、その内容はこの点に関して参照事項として組み込まれる。

接合要素１としてのセッティングボルトの代わりに、半中空自己穿孔リベット、中実自己穿孔リベット、ブラインドリベット、ねじ等も接合要素として使用することができ、以下の説明がこれらの接合要素に応じて適用される。形状の詳細に関しては半中空自己穿孔リベットについてはＤＥ １０ ２０１２ １０２ ８６０ Ａ１、ＤＥ １０ ２０１５ １１８ ８８８ Ａ１およびＤＥ １０ ２０１９ １０２ ３８３ Ａ１を、中実自己穿孔リベットについてはＤＥ １０ ２０１８ １２８ ４５５およびＤＥ １０ ２０１９ １０２ ３８０を、ブラインドリベットについてはＤＥ ２０ ２００５ ００５ ５３６ Ｕ１およびＥＰ １ ７１０ ４５４ Ａ１を参照されたい。

再び図１を参照して、接合要素１は公知の方法で、軸方向第１端部の頭部１０、軸方向第２端部の本実施形態では先端部の端部２０、ならびに間に配置されたシャフト３０を備える。シャフト３０は第１の軸方向端部と第２の軸方向端部との間に接合要素１の長手方向軸線Ｌを画定し、これはその位置のために、長手方向中心軸線と呼ぶこともできる。

接合要素１の頭部１０は平坦な上側１２と、シリンダ形状の円周面と、平坦な下側面１４とを備える。平坦な下側１４は、頭部側構成要素のビード状又はバルジ状の材料の蓄積を受け入れるため、シャフト３０に隣接する環状溝１６を有し、これは接合要素１を少なくとも２つの構成要素にセットする場合に特に有利である。

環状溝１６はシャフト３０に隣接する丸みを帯びた円周面を備え、一方で丸みの接線方向に滑らかにシャフト３０に遷移し、他方で円錐面に遷移する。このようにして、特に頭部に面する構成要素の材料が接合方向に対して上昇する場合には、当該材料を環状溝１６内に収容することができる。

シャフト３０はシリンダ形状に形成され、好ましくは、少なくとも一部において、頭部から離れて面する構成要素Ａの材料を受け入れるための表面プロファイリング３２を有する。このようにして、接合要素１は少なくとも１つの構成要素に特に確実に固定される。

端部２０、本実施形態では先端、はシャフト３０に直接隣接する。

次に、高強度鋼又は超高強度鋼で作成された構成要素にセットされた接合要素の斜視図を示す図２を参照して、公知の接合要素の欠点を説明する。使用される接合要素は、４５０ ＨＶ １０の硬度、すなわち、１０キロポンドの試験力または印加力で４５０のビッカース硬度（ＨＶ）を含む。高強度鋼または超高強度鋼で作成される構成要素の高い引張強さのために、公知の接合要素の使用は接合要素の端部２２の塑性変形をもたらす。さらに、破片４０が構成要素から分離される。しかしながら、これはたとえ片側からしか構成要素へアクセスできない場合であっても、騒音の改善にとって不利である。したがって、全体として、このようにして行われた接続は許容できないものとして分類される。

図３は高強度鋼または超高強度鋼で作成された構成要素にセットされた別の接合要素の斜視図を示す。ここで使用される接合要素は、６００ ＨＶ １０の硬度を有する硬度クラス８を備える。接合要素の硬さの増加は脆性の増加のみならず、端部の変形の減少をもたらす。図３から分かるように、破片は透孔に残る。この場合、特に動的荷重によって破片の緩みが引き起こされる可能性がある。これは次に、特に自動車車体の製造に関しては陰極浸漬被覆層の破損を引き起こすので、接合素子でさらに構成要素を加工した際にこの部分の防食性がなくなる。したがって、この接続は、さらなる処理ステップまたは後工程の処理ステップに適してなく、不利である。

さて、図４を参照すると、本発明の実施形態に係る接合要素を高強度鋼または超高強度鋼で作成される構成要素にセットした斜視図が示されている。従って、少なくとも接合素子のシャフト及び端部は接合素子全体として好ましくは硬化エッジ部２４を備える。硬化エッジ部２４の使用により、接合要素に使用される材料にもよるが、最大１，２００ ＨＶ １０の硬度を達成可能になる。

図５は材料の変更を示すために、接合要素の端部２０の顕微鏡写真または顕微鏡断面図を示す。エッジ部２４の硬化は窒化、特にガス窒化によって達成された。窒化とは別に、提供される接合要素をバルク材料としてさらに処理する方法が好ましく、すなわち、接合要素の個々の処理が必要とされない方法が好ましい。

図６に関連して図５から分かるように、硬化エッジ部２４は約１．２ｍｍの深さまで接合要素の内部に及ぶ。２つの接合要素材料３４Ｃｒ４および４２ＣｒＭｏ４について、硬度曲線または進行を図６に示す。窒化により、これらの材料で９００ ＨＶ ０．３に達するまで硬化し、かかる硬度はコアに向かって直線的に減少する。窒化深さ、すなわち硬化エッジ層２４の深さは、窒化時間によって確実に調整される。

エッジ層が硬化された接合要素を用いることにより、引張強さ１，２００ＭＰａの鋼材から破片が剥離せず、端部の変形もなく接合可能である。加えて、例えば、２，０００ＭＰａまでの引張強さ、例えば１，５００ＭＰａを有する熱間成形鋼のような鋼を約１．２ｍｍの厚さで接合することができる。

接合要素を設定するときにプロセスウィンドウ（process window）が拡張されたことに加えて、ノッチ棒衝撃出力が増大し、したがって延性が増大する。ノッチ棒衝撃出力またはノッチ棒衝撃強度（The notched bar impact work or notched bar impact strength）は接合要素の急激なおよび／または動的な応力に対する尺度である。この応力は、接合プロセスの間だけでなく、その後の接続構造において接合要素が構成要素の荷重下で少なくとも２つの構成要素を一緒に保持する場合にも生じる。この増加したノッチ棒衝撃出力またはノッチ棒衝撃強度は、接合要素１内部のコア２６に起因し、これは硬化エッジ部２４と比較して軟らかい。例えば、材料をＣ６７から３４Ｃｒ４に変更し、窒化プロセスを使用することにより、異なる材料を考慮して、図７に示すように、ノッチ棒衝撃出力を１０倍に増加させることができる。

この属性の利点の１つは後の接続構造に影響を与える。硬質エッジ部と比較的軟質のコアとの組み合わせは、硬化されたエッジ部にもかかわらず、後続の処理ステップにおいて接合要素が確実に固定されることをもたらす。これは例えば、接合要素によって接合された２つの構成要素の後の人為的な時間経過に当てはまる。

接合要素が使用される接続構造は例えば、頭部に面する第１の構成要素と、頭部から離れる第２の構成要素とから構成される。構成要素は本発明の接合要素の実施形態によって接続される。ここで、接合要素の端部は両方の構成要素を貫通することができる。あるいは接合要素の端部が頭部とは反対を向いている構成要素内に配置される。同様に、接合要素は構成要素のうちの１つにのみセットされ、その後、第２の構成要素に溶接されることが可能である。

好ましくは構成要素の１つ、特に頭部から離れている構成要素Ｂは、少なくとも８００ＭＰａの引張強さを有する鋼で構成される。これにより、頭部から離れている構成要素Ｂ、または下部構成要素Ｂは、高強度または超高強度鋼で製造される。接合要素の特定の設計のために、接合要素の破壊および端部２０の塑性変形のリスクは、上述したように、構成要素Ｂを貫通するときと同様に構成要素Ｂ内に接合要素をセットするときに低減されるか、又は好ましくは排除される。さらに、接合要素は、少なくとも８００ＭＰａの引張強度を有する鋼から作られた第２の構成要素から破片が分離または切断されることを防止する。

図８は、接合要素の製造方法の一実施形態のフローチャートを示す。接合要素は、少なくともシャフト及び端部の冷間成形が可能な鋼で構成されることが好ましい。さらに、結合要素は有利には以下のセッティングボルト、半中空自己穿孔リベット、中実自己穿孔リベット、ブラインドリベット、ねじ等の群から選択される。

製造過程において、第１のステップＡで、特に冷間成形又は旋削によって、軸方向第１端部に頭部を有し、軸方向第１端部とは反対側の軸方向第２端部に端部を有し、並びに端部と頭部との間に配置されたシャフトを有する接合要素が作成され、該接合要素を作成するステップにおいて、前記シャフトは軸方向第１端部と軸方向第２端部との間に接合要素の長手方向軸線線を規定する。

任意のステップＣにおいて、少なくとも接合素子のシャフトおよび端部、好ましくは接合素子全体の焼入れ及び焼戻しが行われる。焼入れ及び焼戻しの詳細については上述の記載を参照されたい。

最終ステップＢでは接合要素の少なくともシャフト及び端部、好ましくは接合要素全体の硬化が行われ、それによって、シャフト及び端部に硬化エッジ層が設けられ、シャフト及び端部の材料は表面と比較して半径方向に隣接する内部で低い硬度を有する。硬化ステップは、窒化、高周波による硬化、炎による硬化、レーザ光による硬化、電子ビームによる硬化あるいは浸炭のいずれかを含むか（ステップＤ１）、又は硬化ステップは少なくとも接合要素のシャフト及び端部にコーティングを施すことを含む（ステップＤ２）このようにして、上述した本発明の接合要素は、一実施形態として製造される。

最後に図９に、一実施形態の接合要素によって、第１の構成要素Ａを第２の構成要素Ｂに接続する方法の一実施形態のフローチャートを示す。第１のステップＩでは、第１の構成要素Ａと第２の構成要素Ｂとを上下に配置することが行われる。次の第２のステップＩＩでは、上下に配置された第１及び第２の構成要素の配置に対して、接合要素のセッティングが行われ、接合要素のセッティングは本質的に無回転である。本質的に無回転なセッティングとは、接合要素の単なる並進セッティングとしても説明され得る。

第１の構成要素が頭部に隣接して配置され、第２の構成要素はセッティング中の接合要素の先端に隣接して配置され、両構成要素の接続部分は既に記載されるように予め打ち抜かれていない。第２の構成要素は特に、少なくとも８００ＭＰａの引張強さを有する鋼で構成される。第２の構成要素Ｂの貫通は破片の分離なしに行われる。本発明の接合要素の特有の設計により、引張強さが少なくとも８００ＭＰａの鋼で作られた第２の構成要素から破片が分離されないことが可能になる。

1 接合要素
10 頭部
12 上側
14 下面
16 環状溝
20 端部
22 塑性変形端部
24 硬化エッジ層
26 コア
30 シャフト
32 表面プロファイリング
40 破片
Ａ 構成要素
Ｌ 長手方向軸線。

Claims (15)

1. 軸方向第１端部における頭部と、
   軸方向第１端部とは反対の軸方向第２端部における端部と、
   前記端部と前記頭部との間に配置され、前記軸方向第１端部と前記軸方向第２端部との間で接合要素の長手方向軸線を規定するシャフトとを備え、少なくとも２つの構成要素間の接続部を製造するための前記接合要素において、
   前記接合要素のうち少なくとも前記シャフトおよび前記端部は硬化エッジ層を含み、前記シャフトおよび前記端部の材料は、前記エッジ層の表面と比較して、前記エッジ層に隣接する内部が低い硬度を有することを特徴とする、接合要素。
2. 少なくとも前記シャフトおよび前記端部の前記材料は、焼入れおよび焼戻される、請求項１に記載の接合要素。
3. セッティングボルト、半中空自己穿孔リベット、中実自己穿孔リベット、ブラインドリベットおよびねじからなる群から選択される、請求項１または２に記載の接合要素。
4. 前記エッジ層の硬化は、窒化、高周波による硬化、火炎による硬化、レーザ光による硬化、電子ビームによる硬化又は浸炭によって達成される、請求項１〜３のいずれかに記載の接合要素。
5. 前記接合要素の少なくとも前記シャフトおよび前記端部は、前記シャフトおよび前記端部の前記材料よりも硬度が大きい材料のコーティングを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の接合要素。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の接合要素によって接続される少なくとも第１の構成要素および第２の構成要素を備える、接続構造。
7. 前記第１の構成要素が前記頭部に隣接して配置され、前記第２の構成要素が前記接合要素の前記端部に隣接して配置され、前記第２の構成要素は鋼、特に熱間成形鋼から構成され、少なくとも８００ＭＰａの引張強度、特に８００ＭＰａ〜２，０００ＭＰａの引張強度、または少なくとも８００ＭＰａ〜１，５００ＭＰａの引張強度を有する、請求項６に記載の接続構造。
8. 請求項１〜５のいずれかに記載の接合要素の製造方法であって、
   特に冷間成形又は旋削によって、軸方向第１端部に頭部、軸方向第１端部とは反対の軸方向第２端部の端部、並びに前記端部と前記頭部との間に配置されたシャフトを有し、前記頭部は、前記軸方向第１端部と前記軸方向第２端部との間に前記接合要素の長手方向軸線を規定する、前記接合要素を供給するａステップと、
   前記シャフトおよび前記端部が硬化エッジ層を含むよう前記接合要素の少なくとも前記シャフトおよび前記端部を硬化させ、それによって前記シャフトおよび前記端部の材料は、表面と比較して、半径方向に隣接する内部で低い硬度を有するｂステップを含む、接合要素の製造方法。
9. 前記接合要素を硬化させる前記ｂステップの前に、
   前記接合要素の少なくとも前記シャフトおよび前記端部を焼入れ焼戻しするｃステップをさらに含む、請求項８に記載の製造方法：
10. 前記ｂステップは、
    窒化、高周波による硬化、火炎による硬化、レーザ光による硬化、電子ビームによる硬化又は浸炭、を含み、あるいは、
    少なくとも前記接合要素の前記シャフトと前記端部に被覆を施す、請求項８または９に記載の製造方法。
11. 前記接合要素が、セッティングボルト、半中空自己穿孔リベット、中実自己穿孔リベット、ブラインドリベットおよびねじから成る群から選択される、請求項８〜１０のいずれかに記載の製造方法。
12. 前記接合要素の材料は、冷間成形可能な鋼を含む、請求項８〜１１のいずれかに記載の製造方法。
13. 請求項１〜５のいずれかに記載の接合要素によって、少なくとも第１の構成要素を第２の構成要素に接続する方法であって、
    前記第１および第２の構成要素を上下に配置するステップと、
    上下に配置された前記第１および第２の構成要素の前記配置に、前記接合要素をセッティングし、前記接合要素のセッティングは、本質的に無回転で行われることを特徴とする、接続方法。
14. 前記第１の構成要素が前記頭部に隣接して配置され、前記第２の構成要素が前記接合要素の前記端部に隣接して配置され、前記第２の構成要素は、少なくとも８００ＭＰａの引張強度、特に８００ＭＰａ〜２，０００ＭＰａの引張強度、または少なくとも８００ＭＰａ〜１，５００ＭＰａの引張強度を有する鋼、特に熱間成形鋼から構成される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１の構成要素が前記頭部に隣接して配置され、前記第２の構成要素が前記接合要素の前記端部に隣接して配置され、前記第２の構成要素の貫通がパンチによる破片の分離なしに行われる、請求項１３または１４に記載の方法。
    

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