JP7019792B2 - 溶接補助ジョイント部品及び要素複合体の製造方法 - Google Patents
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Claims (31)
- 溶接不適材料の第1の要素(A)と、溶接可能材料の第2の要素との間に、溶接結合、特に抵抗溶接結合を確立可能で、
a.溶接補助ジョイント部品(1)の縦軸線(L)に沿って延び、第1軸端部にエレメントヘッド(30)を、第2軸端部に前記エレメントヘッド(30)から軸方向に突出する溶接コンタクトゾーン(60)を有する、第1の要素(A)内にほぼ回転自由でパンチ圧入可能なパンチシャフト(10)を含み、
b.前記エレメントヘッドは、前記パンチシャフト(10)を越えて径方向に延び、前記パンチシャフトから見て外向きのヘッド上面(32)と、前記パンチシャフト向きのヘッド下面(34)とを備え、前記エレメントヘッド(30)を径方向に区切る円周面(36)によって、相互に連結され、
c.前記ヘッド下面(34)は、前記パンチシャフト(10)の周りに閉じた状態で延び、前記パンチシャフト(10)の方向に軸方向に突出する少なくとも1つの第1のクランピングリング(40)を備え、前記少なくとも1つの第1のクランピングリング(40)の軸方向断面形状は、径方向内側リング面(42)および径方向外側リング面(44)によって形成され、前記第1のクランピングリングは、
c1.前記内側リング面(42)が前記パンチシャフト(10)から第1の径方向距離で配置され、
c2.前記外側リング面(44)が前記エレメントヘッド(30)の円周面(36)から径方向に離間して配置され、
c3.前記内側リング面(42)は、前記パンチシャフト(10)の縦軸線を、10°≦α≦70°の範囲内の傾斜角αで包囲し、
c4.前記少なくとも1つの第1のクランピングリング(40)は、軸方向に先細りになる三角形状の断面形状を有しており、それにより、前記少なくとも1つの第1のクランピングリング(40)によって、押圧された前記第1の要素(A)の材料の流れを引き起こし、この流れた材料によって、前記パンチシャフト(10)が前記第1の要素(A)によってクランプされ、他方では、前記第1の要素(A)によってクランプされる際に、当該溶接補助ジョイント部品(1)が前記第1の要素(A)内へ貫通することを妨げないものである、溶接補助ジョイント部品(1)。 - 前記クランピングリング(40)は、前記パンチシャフトから見て外向き側に、前記ヘッド下面(34)で径方向に延びる外リング面(38)によって、及び/又は前記ヘッド下面(34)で少なくとも1つの外リングによって取り囲まれ、前記外リングは、前記パンチシャフト(10)の周りに閉じた又は中断された態様で延び、及び前記パンチシャフト(10)の方向に軸方向に突出する、請求項1に記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記外リングは、クランピングリング(40)又はスタンピングリング(70)の形状を有する、請求項2に記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記クランピングリング(40)は、前記ヘッド下面(34)で径方向に延びる内リング面、及び/又はヘッド下面(34)で、前記パンチシャフト(10)の周囲に、閉じた又は中断された状態で延び、前記パンチシャフト(10)の方向に軸方向に突出する少なくとも1つの内リングに隣接する前記パンチシャフトに面する側に配置される、請求項1~3のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 少なくとも1つの前記内リングは、クランピングリング(40)又はスタンピングリング(70)の形状を有する、請求項4に記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記内リング面(42)は、パンチシャフトの縦軸線をα=50°の傾斜角αで包囲する、請求項1~5のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記外リング面(44)は、ヘッド下面(34)で、70°≦β≦110°の範囲内の角度βで包囲する、請求項6に記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 少なくとも1つのクランピングリング(40)の断面形状は、直角三角形に近似し、その斜辺は前記パンチシャフト(10)に面する、請求項1~7のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記スタンピングリング(70)は、球形の断面形状を含む、請求項3~8のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記パンチシャフト(10)の周囲に閉じた状態で延び、前記パンチシャフト(10)から第1の径方向距離に配置され、前記パンチシャフト(10)の軸方向に先細になる三角形の断面形状を有し、前記パンチシャフトから見て外向き側で、前記エレメントヘッド(30)の円周面(36)に移行するヘッド下面(34)に、径方向に延びる外リング面(38)を有する、請求項1に記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記パンチシャフト(10)と、隣接するクランピングリング(40)又は隣接するスタンピングリング(70)との間のヘッド下面に溝部(50)を備え、前記溝部は、前記エレメントヘッド(30)の方向に凹まされている、請求項1~10のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記エレメントヘッド(30)は、前記溝部、及びクランピングリング及び/又はスタンピングリング(70)の外側よりも、前記溝部の部分の前記パンチシャフト(10)の縦方向における厚みが大きい、請求項11に記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 円筒状パンチシャフト(10)の軸径(D10)に対する前記エレメントヘッド(30)のヘッド径(D30)の比率は、2以上である、請求項1~12のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記パンチシャフト(10)の軸径D10と、前記クランピングリング(40)の外径D40との比較は、約0.5D40≦D10≦0.8D40である、請求項1~13のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記パンチシャフト(10)は、3mm≦D10≦8mmの範囲内、好ましくはD10=4mm、又はD10=5mmの軸径D10を有し、前記エレメントヘッド(30)は、7mm≦D30≦12mmの範囲内、好ましくは10mmのヘッド径D30を有し、前記クランピングリング(40)は、4mm≦D40≦10mmの範囲内、好ましくは8mmのリング径D40を有する、請求項1~14のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記エレメントヘッド(30)は、溝部又はリング外側のヘッド上面(32)とヘッド下面(34)との間の軸方向の厚さH30が、0.8mm≦H30≦1.8mmの範囲内、好ましくは1.2mmのH30を有し、前記パンチシャフト(10)は、1.6mm≦h10≦4mmの範囲内、好ましくは2.9mm又は2mm又は1.7mmの長さh10を有する、請求項1~15のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記クランピングリング(40)は、ヘッド下面(34)に対して、0.2mm≦H40≦0.6mmの範囲内、好ましくは0.4mmの高さH40を有する、請求項1~16のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記クランピングリング(40)は、前記ヘッド下面(34)に対して、0.15mm≦H40≦1mmの範囲内、好ましくは0.5mmの高さH40を有する、請求項1~16のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記エレメントヘッド(30)は、前記クランピングリングから少なくとも径方向外側にある皿頭ヘッドとして形成され、溝部又はリングの外側のヘッド上面(32)とヘッド下面(34)との間の径方向外側に減少する軸方向厚さH30’を、0.3mm≦H30’≦0.8mmの範囲内、好ましくは0.4mm≦H30’≦0.5mmで有し、自由軸と径方向最外側のヘッド下面との間で測定される前記パンチシャフト(10)は、1.4mm≦h10’≦3mmの範囲内、好ましくは1.4mm≦h10’≦2.2mm、さらに好ましくは1.4mm≦h10’≦1.6の長さh10’を有する、請求項1~15のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記クランピングリング(40)は、前記クランピングリングに近接する前記ヘッド下面(34)に対して、0.2mm≦H40≦1mmの範囲内、好ましくは0.6mm、より好ましくは0.4mmの高さH40を有する、請求項1~15及び19のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記溝部(50)は、すぐ隣接するクランピングリング(40)又はスタンピングリング(70)の高さと比較して、0.2mm≦t50≦0.6mmの範囲内、好ましくは0.3mmの深さt50を有する、請求項11~20のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 前記溶接コンタクトゾーン(60)は、前記パンチシャフト(10)よりも径方向に小さい広がりを有する溶接スタッドによって、又は前記パンチシャフト(10)と同じ径方向の広がりを有する凸状の溶接突起部によって形成される、請求項1~21のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)。
- 少なくとも第1の要素(A)と、請求項1~22のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品(1)とを含み、前記第1の要素(A)に損失に耐え得る態様で固定され、前記第1の要素は好ましくは、溶接不適材料からなる、要素複合体。
- 前記第1の要素(A)は、0.8mm≦DA≦3mmの範囲内、好ましくは1.5mmの厚さDAを有する、請求項23に記載の要素複合体。
- 前記エレメントヘッド(30)は、0.5DA≦H30≦2DAの範囲内の厚さH30を有し、前記クランピングリング(40)は、0.2DA≦H40≦0.5DA及び3DA≦D40≦10DAの範囲内の高さH40及び直径D40を有し、前記パンチシャフト(10)は、1.1DA≦h10≦2DAの範囲内の長さh10を有する、請求項23又は24に記載の要素複合体。
- 前記第1の要素(A)は、前記溶接補助ジョイント部品(1)によって前記第2の要素に溶接される、請求項23~25のいずれかに記載の要素複合体。
- 少なくとも前記第1の要素と、請求項1~22のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品との要素複合体の製造方法、特に車体の製造方法であって、
a.溶接不適材料の前記第1の要素(A)を提供するステップと、
b.前記溶接補助ジョイント部品(1)を、前記第1の要素(A)にほぼ回転自由不要に圧入し、
前記パンチシャフトが完全に要素を貫通し、
前記溶接コンタクトゾーンが、前記エレメントヘッドから見て外向きの要素側を越えて突出し、
前記エレメントヘッドが、前記エレメントヘッドに面する要素側に当接し、それによって前記クランピングリングが前記エレメントヘッドに面する要素側に押圧されるステップとを備える製造方法。 - c.前記溶接補助ジョイント部品を有する前記第1の要素を、前記第2の要素の上方に配置し、前記パンチシャフトの溶接コンタクトゾーンと前記第2の要素との間に電気接触が確立されるようにするステップと、
d.前記溶接補助ジョイント部品と前記第2の要素との抵抗溶接を行うステップとをさらに備える、請求項27に記載の製造方法。 - 前記溶接補助ジョイント部品は、圧入後に前記第1の要素内で、損失に耐え得る態様で固定され、前記第1の要素は半完成品として存在し、半完成品と前記第2の要素との半完成品の抵抗溶接を、前記圧入の場所又は圧入の場所から抵抗溶接のための加工場所に移送した後に行う、請求項27に記載の製造方法。
- 前記クランピングリングを前記第1の要素内に圧入することによって、前記第1の要素の材料部分は径方向内側に変位され、前記パンチシャフトは変位した材料によってクランプされる、請求項27~29のいずれかに記載の製造方法。
- 冷間成形又は冷間圧延によって、棒の外形は溶接補助ジョイント部品の形状に形成され、その後、前記溶接補助ジョイント部品は、棒の外形から所定の長さに切断される、請求項1~22のいずれかに記載の溶接補助ジョイント部品の製造方法。
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