DE102014104571A1

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Info

Publication number: DE102014104571A1
Application number: DE102014104571.8A
Authority: DE
Inventors: Richard Humpert
Original assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Profil Verbindungstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2014-04-01
Publication date: 2015-10-01

Abstract

Translated fromGerman

Ein selbststanzendes Funktionselement, das zum Einstanzen in ein Blechteil ausgelegt ist, wobei das Funktionselement ein einen Flansch bildendes Kopfteil, eine am Kopfteil ausgebildete ringförmige Blechanlagefläche und einen sich auf der Seite der Blechanlagefläche vom Kopfteil weg erstreckenden und insbesondere koaxial zu einer mittleren Längsachse des Funktionselements angeordneten Fügeabschnitt mit einer umlaufenden ringförmigen Stanzkante aufweist, wobei sich am Fügeabschnitt befindliche, eine gerundete Form aufweisende Verdrehsicherungsnasen vorgesehen sind, die bezogen auf die Längsrichtung des Funktionselements einen Abstand von der Ebene der Blechanlagefläche aufweisen bzw. im Bereich vor der Ebene der Blechanlagefläche eine reduzierte radiale Dicke aufweisen, wobei radial innerhalb der ringförmigen Blechanlagefläche eine Ringvertiefung im Kopfteil vorgesehen ist und überschüssiges Material des Schaftteils, das durch Herstellung der Verdrehsicherungserhöhungen bzw. -nasen entsteht, sich innerhalb der Ringvertiefung befindet.A self-piercing functional element which is designed for punching into a sheet metal part, wherein the functional element is a head part forming a flange, an annular sheet metal contact surface formed on the head part and a side extending away from the head part on the side of the sheet metal contact surface and arranged in particular coaxially to a central longitudinal axis of the functional element Joining portion having a circumferential annular punching edge, which are provided on the joint section, a rounded shape Verdrehsicherungsnasen are provided which have a distance from the plane of the sheet metal contact surface relative to the longitudinal direction of the functional element or in the region in front of the plane of the sheet metal surface a reduced radial thickness have, wherein radially within the annular sheet metal bearing surface, an annular recess is provided in the head part and excess material of the shaft part, the bz by producing the Verdrehsicherungserhöhungen w. -nasen arises, is located within the ring recess.

Description

Translated fromGerman

Die vorliegende Erfindung betrifft ein selbststanzendes Funktionselement, das zum Einstanzen in ein Blechteil ausgelegt ist, wobei das Funktionselement folgende Merkmale aufweist: ein einen Flansch bildendes Kopfteil, eine am Kopfteil ausgebildete ringförmige Blechanlagefläche und einen sich auf der Seite der Blechanlagefläche vom Kopfteil weg erstreckenden und insbesondere koaxial zu einer mittleren Längsachse des Funktionselements angeordneten Fügeabschnitt mit einer umlaufenden ringförmigen Stanzkante.The present invention relates to a self-piercing functional element, which is designed for punching into a sheet metal part, wherein the functional element comprises the following features: a head part forming a flange, an annular sheet metal bearing surface formed on the head part and a, in particular on the side of the sheet metal bearing surface away from the head part coaxial with a central longitudinal axis of the functional element arranged joining section with a circumferential annular punching edge.

Auf dem Gebiet der Verbindungselemente bzw. Funktionselemente, die bei der Anfertigung von Blechteilen an diesen maschinell angebracht werden, unterscheidet man zwischen Einpresselementen einerseits und Nietelementen andererseits. Einpresselemente zeichnen sich dadurch aus, dass sie bei Anbringung an ein Blechteil zumindest nicht absichtlich verformt werden, sondern das Blechteil wird verformt und in Eingriff mit Formmerkmalen des Einpresselementes gebracht, wodurch das Einpresselement verdrehsicher und auspresssicher am Blechteil befestigt wird. Bei Nietelementen wird das Element bei der Anbringung am Blechteil absichtlich verformt, meistens um ein Nietbördel auszubilden, wodurch das Blechteil zwischen dem Nietbördel und einem Flanschteil eingefangen wird, um auch hier eine verdrehsichere und auspresssichere Verbindung zu erreichen.In the field of fasteners or functional elements that are mechanically attached to the production of sheet metal parts, one distinguishes between pressfit on the one hand and rivet elements on the other. Press-in elements are characterized in that they are at least not deliberately deformed when mounted on a sheet metal part, but the sheet metal part is deformed and brought into engagement with shape features of the press-in, whereby the press-in is secured against rotation and Auspresssicher on sheet metal part. In rivet elements, the element is intentionally deformed when mounting on the sheet metal part, usually to form a Nietbördel, whereby the sheet metal part between the Nietbördel and a flange is captured to achieve here a twist-proof and auspresssichere connection.

Sowohl Einpresselemente als auch Nietelemente kennt man ferner als selbststanzende Elemente. Die Bezeichnung selbststanzend ist so zu verstehen, dass das entsprechende Element sein eigenes Loch im Blechteil stanzt, natürlich nur dann, wenn eine ausreichende Kraft auf das selbststanzende Element ausgeübt wird, beispielsweise von einer Presse, von einem Roboter oder einer kraftbetätigten Zange, die das selbststanzende Element gegen das Blechteil presst, und das Blechteil auf der dem Element abgewandten Seite auf eine entsprechende Matrize abgestützt wird.Both press-in elements and rivet elements are also known as self-piercing elements. The term self-stamping is to be understood that the corresponding element punches its own hole in the sheet metal part, of course, only if sufficient force is applied to the self-piercing element, for example, a press, a robot or power-operated pliers, the self-piercing Press element against the sheet metal part, and the sheet metal part is supported on the side facing away from the element on a corresponding die.

Es war bisher im Fahrzeugbau üblich, selbststanzende Elemente mit Blechteilen zu verwenden, die eine Festigkeit unterhalb etwa 300 MPa aufweisen. Die selbststanzenden Elemente, die dann zur Anwendung gelangen, haben üblicherweise eine Festigkeit im Bereich zwischen 700 und 900 MPa und in Ausnahmefällen bis zu etwa 1250 MPa, was durchaus ausreicht, um bei der Anbringung des Verbindungselements am Blechteil ein Loch im Blechteil auszustanzen, insbesondere dann, wenn das Blechteil eine Dicke von unterhalb etwa 3 mm aufweist. Festigkeiten der Elemente bis zu etwa 850 MPa gelten beispielsweise für Elemente der Klasse 8, während höhere Festigkeiten für Elemente der Klassen 10 und 12 gelten, die normalerweise eine Wärmebehandlung und/oder eine bestimmte Materialauswahl der entsprechenden Elemente erforderlich machen.It has been customary in the automotive industry to use self-piercing elements with sheet metal parts which have a strength below about 300 MPa. The self-piercing elements, which are then used, usually have a strength in the range between 700 and 900 MPa and in exceptional cases up to about 1250 MPa, which is quite sufficient to punch out a hole in the sheet metal part when attaching the connecting element to the sheet metal part, especially then when the sheet metal part has a thickness of less than about 3 mm. Strengths of elements up to about 850 MPa apply, for example, to Class 8 elements, while higher strengths apply toClasses 10 and 12 elements which normally require heat treatment and / or a specific material selection of the corresponding elements.

Bei den verwendeten Verbindungselementen hat das Material des Verbindungselementes im Rohzustand üblicherweise eine Festigkeit von etwa 380 MPa. Diese Festigkeit erhöht sich aber auf Werte im Bereich zwischen 700 und 900 MPa alleine durch die Kaltverformung, die gebraucht wird, um ausgehend von einem Stabmaterial ein Befestigungselement durch Kaltverformung zu erzeugen.In the fasteners used, the material of the fastener in the raw state usually has a strength of about 380 MPa. However, this strength increases to values in the range of 700 to 900 MPa solely by the cold working needed to produce a fastener by cold working from a rod material.

Ferner besteht derzeit im Fahrzeugbau Interesse, an gewissen Stellen mit Blechteilen mit einer Dicke größer als 3,5 mm zu arbeiten, wobei dann die Blechteile Festigkeiten aufweisen, die im oben angegebenen Bereich von 300 MPa liegen. Ein Beispiel für solche Anwendungen ist im Fahrgestellbereich von LKWs zu finden. Darüber hinaus besteht heutzutage häufig die Forderung, relativ weiche Bleche und weniger feste Bleche aus Al oder Al-Legierungen mit Funktionselementen zu versehen.Furthermore, there is currently an interest in the automotive industry to work at certain points with sheet metal parts with a thickness greater than 3.5 mm, in which case the sheet metal parts have strengths that are in the above-mentioned range of 300 MPa. An example of such applications can be found in the chassis area of trucks. In addition, there is now often the requirement to provide relatively soft sheets and less solid sheets of Al or Al alloys with functional elements.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbststanzendes Funktionselement vorzusehen, das selbststanzend in Blechteilen mit niedriger oder mittlere Festigkeit und mit Dicken im Bereich von 0,6 mm bis über 3,5 mm eingebracht werden können. Es handelt sich bei solchen erfindungsgemäßen Funktionselementen um Mutterelemente in der Form von Einpresselementen. Ferner soll das erfindungsgemäße Funktionselement bzw. das erfindungsgemäße Zusammenbauteil relativ preisgünstig herstellbar sein.The present invention has for its object to provide a self-piercing functional element that can be self-piercing in sheet metal parts with low or medium strength and thicknesses in the range of 0.6 mm to more than 3.5 mm can be introduced. Such functional elements according to the invention are nut elements in the form of press-fit elements. Furthermore, the functional element according to the invention or the assembly component according to the invention should be relatively inexpensive to produce.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Funktionselement der eingangs genannten Art vorgesehen, wobei sich am Fügeabschnitt befindliche, eine gerundete Form aufweisende Verdrehsicherungsnasen vorgesehen sind, die bezogen auf die Längsrichtung des Funktionselements einen Abstand von der Ebene der Blechanlagefläche aufweisen bzw. im Bereich vor der Ebene der Blechanlagefläche eine reduzierte radiale Dicke aufweisen, wobei radial innerhalb der ringförmigen Blechanlagefläche eine Ringvertiefung im Kopfteil vorgesehen ist und überschüssiges Material des Schaftteils, das durch Herstellung der Verdrehsicherungsnasen entsteht, sich innerhalb der Ringvertiefung befindet und dort Sockel bildet, die sich jeweils an Winkelstellungen befinden, die bezogen auf die Längsachse zwischen zwei benachbarten Verdrehsicherungsnasen angeordnet sind.To achieve this object, a functional element of the aforementioned type is provided according to the invention, which are located on the joint section, a rounded shape having Verdrehsicherungsnasen provided which have a distance from the plane of the sheet metal contact surface relative to the longitudinal direction of the functional element or in the area in front of the plane the sheet metal contact surface have a reduced radial thickness, wherein an annular recess in the head part is provided radially inside the annular sheet metal contact surface and excess material of the shaft part, which is produced by producing the anti-rotation noses, is located inside the annular recess and forms sockets there, which are each at angled positions, which are arranged with respect to the longitudinal axis between two adjacent anti-rotation lugs.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Zusammenbauteil bestehend aus einem derartigen Mutterelement, das an einem Blechteil angebracht ist.Furthermore, the present invention relates to an assembly part consisting of such a nut member which is attached to a sheet metal part.

Das erfindungsgemäße Funktionselement weist auf dem ersten Blick eine gewisse Ähnlichkeit mit dem Funktionselement gemäß derDE 102009042336 auf. Dort wird ein selbststanzendes hohles Einpresselement, insbesondere Mutterelement zur Anbringung an ein Blechteil beschrieben, wobei das Einpresselement einen Flanschteil größeren Durchmessers und einen Schaftteil kleineren Durchmessers aufweist, wobei der Schaftteil sich vom Flanschteil weg erstreckt und an seinem dem Flanschteil abgewandten Stirnende eine kreisförmige Stanzkante aufweist. Die dem Schaftteil zugewandte Seite des Flanschteils bildet eine ringförmige Blechanlagefläche und Verdrehsicherungsnasen sind am Schaftteil vorgesehen. Diese Nasen erstrecken sich von etwa der Ebene der Blechanlagefläche über einen Teil der Länge des Schaftteils an diesem entlang. Radial innerhalb der ringförmigen Blechanlagefläche befindet sich eine ringförmige Vertiefung im Flanschteil und das überschüssige Material des Schaftteils, das durch Herstellung der Verdrehsicherungsrippen entsteht, befindet sich innerhalb der ringförmigen Vertiefung und füllt diese mehr oder weniger aus. At first glance, the functional element according to the invention has a certain similarity with the functional element according to FIG DE 102009042336 on. There, a self-piercing hollow press-in element, in particular nut element for attachment to a sheet metal part is described, wherein the press-in element has a flange portion of larger diameter and a shank portion of smaller diameter, the shank portion extending away from the flange and at its end remote from the flange has a circular punching edge. The side of the flange part facing the shaft part forms an annular sheet metal bearing surface and anti-rotation lugs are provided on the shaft part. These lugs extend from about the plane of the sheet metal machining surface over part of the length of the shank part along this. Radially within the annular sheet metal bearing surface is an annular recess in the flange and the excess material of the shaft part, which results from the production of anti-rotation ribs, is located within the annular recess and fills them more or less.

Sinn der ringförmigen Vertiefung in der bekannten Konstruktion ist eigentlich nur, das überschüssige Material aufzunehmen, und zwar derart, dass es einen scharfen rechtwinkeligen Übergang von der Blechanlagefläche in den Schaftteil nicht stört. Dies ist im Stand der Technik wichtig, da es bei dicken Blechteilen extrem schwierig ist für eine satte Anlage der Blechanlagefläche des Elements am Blechteil zu sorgen, was aber wiederum wichtig ist, um sicherzugehen, dass eine verschraubte Verbindung nicht durch Setzungserscheinungen locker wird.The purpose of the annular recess in the known construction is actually only to absorb the excess material, in such a way that it does not interfere with a sharp right-angled transition from the sheet metal bearing surface in the shaft portion. This is important in the art, as it is extremely difficult for thick sheet metal parts to provide a snug fit of the sheet metal bearing surface of the element on the sheet metal part, which in turn is important to ensure that a bolted connection is not loosened by settlement phenomena.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich vom bekannten Element unter anderem dadurch, dass die Verdrehsicherungsnasen einen axialen Abstand von der Ebene der Blechanlagefläche bzw. im Bereich vor der Blechanlagefläche und eine reduzierte radiale Dicke aufweisen. Bei der Anbringung des Funktionselements an ein Blechteil wird Blechmaterial aufgrund der Druckkräfte, die zwischen dem Kopfteil des Funktionselements und einer das Blechteil abstützenden Matrize mittels eines Setzkopfes aufgebracht werden, zwischen den Verdrehsicherungsnasen und dem Kopfteil des Funktionselements gedrückt, wodurch das Funktionselement in axialer Richtung an das Blechteil befestigt wird, d. h. der notwendige Auspresswiderstand erzeugt wird. Nicht nur dient das Eindringen der Verdrehsicherungsnasen in das Blechmaterial der Erzeugung der notwendigen Verdrehsicherung, sondern das Eingreifen des Blechmaterials in die Ringvertiefung in den Bereichen zwischen den Sockeln führt zu einer zusätzlichen Verdrehsicherung.The present invention differs from the known element, inter alia, in that the anti-rotation lugs have an axial distance from the plane of the sheet metal contact surface or in the area in front of the sheet metal contact surface and a reduced radial thickness. When attaching the functional element to a sheet metal part sheet metal material is pressed between the Verdrehsicherungsnasen and the head part of the functional element due to the compressive forces, which are applied between the head part of the functional element and the sheet metal part supporting die by means of a setting head, whereby the functional element in the axial direction of the Sheet metal part is attached, d. H. the necessary Auspresswiderstand is generated. Not only does the penetration of the anti-rotation lugs into the sheet material serve to produce the necessary anti-rotation, but the engagement of the sheet material in the annular recess in the areas between the sockets leads to an additional anti-rotation.

Somit werden erfindungsgemäß die mit Material des Funktionselements nicht gefüllten Bereiche der Ringvertiefung zwischen den Sockeln zum Zweck der Verdrehsicherung dadurch ausgenutzt, dass sie mit Blechmaterial gefüllt werden.Thus, according to the invention, the non-filled with material of the functional element areas of the annular recess between the sockets for the purpose of anti-rotation exploited in that they are filled with sheet material.

Ebenfalls zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, die radiale Breite der Ringvertiefung größer zu bemessen als die radiale Breite der Sockel. Hierdurch kann Blechmaterial nicht nur in Bereiche zwischen den Sockeln einfließen, sondern auch um die Sockel herum, was zu einer weiteren Steigerung des Verdrehwiderstandes führt.Also for this purpose, it is advantageous to make the radial width of the annular recess larger than the radial width of the base. This sheet metal material can flow not only in areas between the sockets, but also around the base, which leads to a further increase in the torsion resistance.

Eine noch weitere Steigerung des Verdrehwiderstands kann erreicht werden, wenn das überschüssige Material auch zu sich auf den Sockeln befindlichen in radialer Richtung sich erstreckenden Verdrehsicherungsrippen geformt ist. Diese Verdrehsicherungsrippen greifen ebenfalls in das Blechmaterial hinein und tragen zu der Verdrehsicherung bei.An even further increase in Verdrehwiderstands can be achieved if the excess material is also formed to be on the sockets located in the radial direction extending anti-rotation ribs. These anti-rotation ribs also engage in the sheet material and contribute to the rotation.

Dabei wirkt sich die Positionierung der sich in radialer Richtung erstreckenden Verdrehsicherungsrippen, die jeweils zwischen zwei benachbarten sich am Fügeabschnitt befindlichen Verdrehsicherungsnasen angeordnet sind, besonders positiv aus, da sie zu einer wellenartigen Verformung des Blechmaterials im Bereich um den Fügeabschnitt herum führen. Eine etwaige gegenseitige Verdrehung des Funktionselements und des Blechteils wäre somit nur dann möglich, wenn das aufgebrachte Verdrehmoment ausreichen würde, um diesen wellenförmigen Eingriff zu brechen. Mit anderen Worten wird der Verdrehsicherungswiderstand auch hierdurch erhöht.The positioning of the anti-rotation ribs extending in the radial direction, which are each arranged between two adjacent anti-rotation noses located on the joint section, has a particularly positive effect, since they lead to a wave-like deformation of the sheet metal material in the area around the joint section. A possible mutual rotation of the functional element and the sheet metal part would thus only possible if the applied twisting torque would be sufficient to break this undulating engagement. In other words, the anti-rotation resistance is also increased thereby.

Die Verdrehsicherungsnasen weisen vorzugsweise eine gerundete Form mit einer dem Kopfteil abgewandten abfallenden Oberfläche und einer dem Kopfteil zugewandten abfallenden Oberfläche auf. Hierdurch wird nicht nur der axiale Auspresswiderstand erreicht, sondern auch sichergestellt, dass der Eingriff der Verdrehsicherungsnasen im Blechteil nicht zu einer ausgeprägten und unerwünschten Kerbwirkung und einer entsprechenden Herabsetzung des Ermüdungswiderstands führt.The anti-rotation lugs preferably have a rounded shape with a sloping surface facing away from the head part and a sloping surface facing the head part. As a result, not only the axial Auspresswiderstand is achieved, but also ensures that the engagement of the anti-rotation lugs in the sheet metal part does not lead to a pronounced and undesirable notch effect and a corresponding reduction in fatigue resistance.

Um den erwünschten axialen Auspresswiderstand zu erzeugen, ist es nicht zwingend erforderlich, den Fügeabschnitt des Funktionselements mit einer umlaufenden Hinterschneidung zu versehen, da die Beabstandung der Verdrehsicherungsnasen von dem Kopfteil bzw. von der Ebene der Blechanlagefläche einen ausreichenden axialen Auspresswiderstand sicherstellt. Nichtsdestotrotz kann der Fügeabschnitt im Bereich zwischen der Stanzkante und der Blechanlagefläche eine Hinterschneidung aufweisen. Eine solche, wenn auch nicht ausgeprägte Hinterscheidung kann ohnehin durch die Erzeugung der Stanzkante mit erzeugt werden, denn das Element wird häufig zur Sicherstellung einer möglichst scharfen Stanzkante axial im Kaltschlagwerkzeug gestaucht, wodurch eine in Richtung auf das Kopfteil zu konvergierende Konusform des Fügeabschnitts entsteht, die einer Hinterschneidung entspricht. Durch den Eingriff des Blechmaterials in eine solche Hinterschneidung wird ein zusätzlicher Auspresswiderstand erzeugt.In order to produce the desired axial Auspresswiderstand, it is not absolutely necessary to provide the joining portion of the functional element with a circumferential undercut, since the spacing of the anti-rotation lugs from the head part and the plane of the sheet metal bearing surface ensures sufficient axial Auspresswiderstand. Nevertheless, the joining portion may have an undercut in the region between the punching edge and the sheet metal bearing surface. Such, albeit not pronounced, background can be generated anyway by the production of the punching edge, because the Element is often compressed to ensure the sharpest possible punching edge axially in the cold impact tool, creating a converging in the direction of the head part cone shape of the joint section, which corresponds to an undercut. By the engagement of the sheet material in such an undercut an additional Auspresswiderstand is generated.

Die Verdrehsicherungsnasen weisen vorzugsweise die Form von länglichen gerundeten Rippen auf, die sich in Längsrichtung des Fügeabschnitts erstrecken. Der Verdrehwiderstand steigt in etwa proportional zu der Länge der Rippen.The anti-rotation lugs are preferably in the form of elongated rounded ribs extending in the longitudinal direction of the joint portion. The torsional resistance increases approximately in proportion to the length of the ribs.

Sowohl das Kopfteil als auch der Fügeabschnitt weisen, wenn sie in einer Richtung senkrecht zu der Längsachse geschnitten werden, eine Außenkontur auf, die bis auf die Verdrehsicherungsnasen im Wesentlichen kreisförmig ist. Eine solche Formgebung lässt sich günstig unter Anwendung eines Kaltschlagwerkzeugs herstellen und die sich ergebende rotationssymmetrische Form ist bei der Anbringung an eine Blechteil unproblematisch, da es nicht erforderlich ist, eine gezielte Drehposition des Elements einzuhalten.Both the head part and the joining part, when cut in a direction perpendicular to the longitudinal axis, have an outer contour which is substantially circular except for the anti-rotation noses. Such a shape can be conveniently produced using a cold impact tool and the resulting rotationally symmetric shape is unproblematic when attached to a sheet metal part, since it is not necessary to comply with a targeted rotational position of the element.

Das Funktionselement ist vorzugsweise ein Mutterelement, das eine Bohrung zur Aufnahme eines Bolzenelements aufweist.The functional element is preferably a nut element which has a bore for receiving a bolt element.

Durch die Anbringung eines erfindungsgemäßen Funktionselements an ein Blechteil entsteht ein Zusammenbauteil, das sich dadurch auszeichnet, dass das Blechteil am Fügeabschnitt derart angeordnet ist, dass sowohl die Verdrehsicherungsnasen als auch das bei der Herstellung der Verdrehsicherungsnasen verdrängte Material, das in der Ringvertiefung vorhanden ist, sich formschlüssig im Eingriff mit dem Blechteil befinden, und dass sich das Blechteil formschlüssig in die Ringvertiefung hinein und um die Sockel herum sowie gegebenenfalls in die Hinterschneidung hinein erstreckt.By attaching a functional element according to the invention to a sheet metal part, an assembly part is produced, which is characterized in that the sheet metal part is arranged on the joint section such that both the anti-rotation noses and the material displaced in the production of the anti-rotation noses present in the ring recess form themselves are positively in engagement with the sheet metal part, and that the sheet metal part form fit into the annular recess and around the base and possibly in the undercut extending into it.

Darüber hinaus presst das den Fügeabschnitt umgreifende und/oder in die Hinterschneidung eingreifende Blechmaterial, d. h. das Material im Bereich der Wandung der Lochung im Blechteil, im Wesentlichen elastisch gegen den Fügeabschnitt, wobei eine kompressive Ringspannung im Blechmaterial um den Fügeabschnitt herum herrscht. Der entsprechende Würgegriff zwischen dem Blechmaterial und dem Fügeabschnitt führt zu einem qualitativ hochwertigen Ermüdungswiderstand der Fügeverbindung.In addition, presses the joining portion encompassing and / or engaging in the undercut sheet material, d. H. the material in the region of the wall of the perforation in the sheet metal part, substantially elastically against the joining portion, wherein a compressive ring tension prevails in the sheet material around the joining portion around. The corresponding stranglehold between the sheet material and the joint section leads to a high-quality fatigue resistance of the joint connection.

Das Zusammenbauteil wird vorzugsweise mittels einer Matrize mit einer Ringnase derart gebildet, dass die der Blechanlagefläche abgewandte Seite des Blechteils mit einer sich um die Stanzkante herum erstreckenden Ringvertiefung versehen ist. Diese Ringvertiefung, die durch die Ringnase der Matrize erzeugt wird, ist nur wesentlich, um sicherzustellen, dass das Blechteil durch den Fügeabschnitt vollständig durchstanzt wird, obwohl der Fügeabschnitt eine axiale Länge aufweist, die kleiner ist als die Dicke des Blechteils, sondern die Verquetschung des Blechmaterials um den Fügeabschnitt herum führt zu der erwünschten kompressiven Spannung im Blechteil.The assembly component is preferably formed by means of a die with a ring nose such that the side facing away from the sheet metal contact surface of the sheet metal part is provided with an annular recess extending around the punching edge. This annular recess, which is produced by the annular nose of the die is only essential to ensure that the sheet metal part is completely punched through the joint portion, although the joint portion has an axial length which is smaller than the thickness of the sheet metal part, but the crimping of the Sheet material around the joint portion leads to the desired compressive stress in the sheet metal part.

Wie oben angedeutet entspricht die Dicke des Blechteils zumindest im Wesentlichen der axialen Länge des Fügeabschnitts, ist aber um einen Betrag von bis zu 0,04 mm, vorzugsweise bis zu 0,02 mm kürzer als die Blechteildicke. Dies ist erwünscht, um sicherzugehen, dass eine planare Anschraubfläche des Blechteils auf der dem Kopfteil des Funktionselements abgewandten Seite des Blechteils vorliegt. Hierdurch wird sichergestellt, dass die erwünschte direkte Klemmung der Schraubverbindung erreicht wird.As indicated above, the thickness of the sheet metal part corresponds at least substantially to the axial length of the joint section, but is shorter than the sheet metal thickness by an amount of up to 0.04 mm, preferably up to 0.02 mm. This is desirable in order to ensure that a planar mounting surface of the sheet metal part is present on the side of the sheet metal part facing away from the head part of the functional element. This ensures that the desired direct clamping of the screw is achieved.

Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Funktionselements bzw. des entsprechenden Zusammenbauteils gehen aus den Unteransprüchen sowie aus der noch folgenden Beschreibung von Beispielen anhand der beifügten Zeichnungen hervor, in welchen jeweils maßstabsgetreu folgendes gezeigt ist:Preferred embodiments of the functional element according to the invention or of the corresponding component assembly will become apparent from the subclaims and from the following description of examples with reference to the accompanying drawings, in which in each case to scale the following is shown:

1A,1B eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Funktionselements (1A) und eine vergrößerte Darstellung eines Bereiches der1A (1B), 1A . 1B a perspective view of a functional element according to the invention ( 1A ) and an enlarged view of an area of the 1A ( 1B )

2A–2E weitere Darstellungen des Funktionselements der1A und1B, und zwar in einer Seitenansicht (2A), mit einer vergrößerten Darstellung des Bereichs Y der2A (2B). in einer Stirnansicht auf den Fügeabschnitt (2C), in einer teilweise geschnittenen Ansicht (2D) und mit einer vergrößerten Darstellung des Bereiches Y der2D (2E), 2A - 2E Further representations of the functional element of 1A and 1B , in a side view ( 2A ), with an enlarged view of the area Y of 2A ( 2 B ). in a front view of the joining section ( 2C ), in a partially sectioned view ( 2D ) and with an enlarged view of the area Y of 2D ( 2E )

3A–3C drei Zeichnungen zur Darstellung der Anbringung des Funktionselements gemäß den1A bis2E an ein Blechteil, wobei die3A die Ausgangssituation mit dem Blechteil zwischen dem Funktionselement und einer Matrize zeigt, die3B die Situation nach der Anbringung des Funktionselements an das Blechteil wiedergibt, und die3C eine vergrößerte Darstellung des Eingriffs des Blechteils mit dem Funktionselement zeigt, 3A - 3C three drawings illustrating the attachment of the functional element according to the 1A to 2E to a sheet metal part, wherein the 3A shows the initial situation with the sheet metal part between the functional element and a die, the 3B the situation after the attachment of the functional element to the sheet metal part reproduces, and the 3C shows an enlarged view of the engagement of the sheet metal part with the functional element,

4A,4B entsprechen den1A,1B, zeigen jedoch eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Funktionselements und 4A . 4B correspond to the 1A . 1B However, show a further preferred embodiment of the functional element and

5A–5E den2A–2E entsprechen, jedoch das weitere erfindungsgemäße Funktionselement nach den4A,4B zeigen. 5A - 5E the 2A - 2E However, the further functional element according to the invention according to the 4A . 4B demonstrate.

Bezugnehmend auf die1A,1B und2A bis2E zeigen diese ein selbststanzendes Funktionselement10, das zum Einstanzen in ein Blechteil40 (3A) ausgelegt ist, wobei das Funktionselement folgende Merkmale aufweist: ein einen Flansch12 bildendes Kopfteil14, eine am Kopfteil14 ausgebildete ringförmige Blechanlagefläche16 und einen sich auf der Seite der Blechanlagefläche16 vom Kopfteil14 weg erstreckenden und insbesondere koaxial zu einer mittleren Längsachse18 des Funktionselements angeordneten Fügeabschnitt20 mit einer umlaufenden ringförmigen Stanzkante22.Referring to the 1A . 1B and 2A to 2E show this a self-punchingfunctional element 10 for punching in a sheet metal part 40 ( 3A ), wherein the functional element has the following features: aflange 12 formingheadboard 14 , one at theheadboard 14 trained annularsheet bearing surface 16 and one on the side of the sheetmetal bearing surface 16 from theheadboard 14 extending away and in particular coaxial with a centrallongitudinal axis 18 the functional element arranged joiningsection 20 with a circumferentialannular punching edge 22 ,

Am Fügeabschnitt20 sind eine gerundete Form aufweisende Verdrehsicherungsnasen24 vorgesehen, die bezogen auf die Längsrichtung18 des Funktionselements10 einen Abstand von der Ebene26 der Blechanlagefläche16 aufweisen bzw. im Bereich vor der Ebene der Blechanlagefläche eine reduzierte radiale Dicke28 aufweisen. Die Bereiche der Verdrehsicherungsnasen mit reduzierter radialer Dicke28 könnten insgesamt fehlen, d. h. sie sind nicht zwingend erforderlich. Der Abstand zwischen den Verdrehsicherungsnasen24 und der Ebene der Blechanlagefläche16 wo die Verdrehsicherungsnasen fehlen oder eine reduzierte radiale Dicke aufweisen kann in etwa 40% der axialen Länge des Fügeabschnitts20 betragen und beispielsweise mit Vorteil zwischen 30 und 50% dieser Länge gewählt werden, wobei auch größere oder kleiner Prozentwerte möglich wären. Radial innerhalb der ringförmigen Blechanlagefläche16 ist eine Ringvertiefung30 im Kopfteil14 vorgesehen. Überschüssiges Material des Fügeabschnitts20 bzw. des Schaftteils, das durch Herstellung der Verdrehsicherungsnasen24 entsteht, befindet sich innerhalb der Ringvertiefung30 und bildet dort Sockel32, die sich jeweils an Winkelstellungen befinden, die bezogen auf die Längsachse18 zwischen zwei benachbarten Verdrehsicherungsnasen24 angeordnet sind. Die Sockel32 haben in Draufsicht einen kreisrunden Umfang bis auf die Stellen wo sie an den Fügeabschnitt20 anschließen.At the joiningsection 20 are a rounded shape anti-rotation lugs 24 provided, which relate to thelongitudinal direction 18 of the functional element 10 a distance from the plane 26 thesheet metal surface 16 or in the area in front of the plane of the sheet metal bearing surface has a reducedradial thickness 28 exhibit. The areas of anti-rotation lugs with reducedradial thickness 28 could be missing altogether, ie they are not absolutely necessary. The distance between the anti-rotation lugs 24 and the plane of thesheet metal surface 16 where the anti-rotation lugs are missing or may have a reduced radial thickness in about 40% of the axial length of thejoint section 20 and, for example, advantageously between 30 and 50% of this length are selected, whereby larger or smaller percentages would be possible. Radial within the annularsheet metal surface 16 is aring recess 30 in theheadboard 14 intended. Excess material of the joiningsection 20 or of the shaft part, by producing the anti-rotation lugs 24 arises, is located within thering recess 30 and forms therepedestal 32 , which are each at angular positions, based on thelongitudinal axis 18 between two adjacent anti-rotation lugs 24 are arranged. Thepedestals 32 have in plan view a circular circumference except for the places where they to thejoint section 20 connect.

Die Verdrehsicherungsnasen24 weisen vorzugsweise eine gerundete Form mit einer dem Kopfteil abgewandten abfallenden Oberfläche34 und einer dem Kopfteil zugewandten abfallenden Oberfläche36 auf. Hierdurch wird nicht nur der axiale Auspresswiderstand erreicht, sondern auch sichergestellt, dass der Eingriff der Verdrehsicherungsnasen24 im Blechteil nicht zu einer ausgeprägten und unerwünschten Kerbwirkung und einer entsprechenden Herabsetzung des Ermüdungswiderstands führt.Theanti-rotation noses 24 preferably have a rounded shape with a sloping surface facing away from thehead part 34 and a sloping surface facing thehead portion 36 on. As a result, not only the axial Auspresswiderstand is achieved, but also ensures that the engagement of the anti-rotation lugs 24 in the sheet metal part does not lead to a pronounced and undesirable notch effect and a corresponding reduction in fatigue resistance.

Um den erwünschten axialen Auspresswiderstand zu erzeugen, ist es nicht zwingend erforderlich, den Fügeabschnitt20 des Funktionselements10 mit einer umlaufenden Hinterschneidung38 zu versehen, da die Beabstandung der Verdrehsicherungsnasen24 von dem Kopfteil14 bzw. von der Ebene26 der Blechanlagefläche16 einen ausreichenden axialen Auspresswiderstand sicherstellt. Nichtsdestotrotz kann der Fügeabschnitt20 im Bereich zwischen der Stanzkante22 und der Blechanlagefläche16 eine Hinterschneidung38 aufweisen. Eine solche, wenn auch nicht ausgeprägte Hinterscheidung38 kann ohnehin durch die Erzeugung der Stanzkante22 mit erzeugt werden, denn das Element wird häufig zur Sicherstellung einer möglichst scharfen Stanzkante22 axial im Kaltschlagwerkzeug gestaucht, wodurch eine in Richtung auf das Kopfteil zu konvergierende Konusform des Fügeabschnitts20 entsteht, die der Hinterschneidung38 entspricht. Durch den Eingriff des Blechmaterials in eine solche Hinterschneidung38 wird ein zusätzlicher Auspresswiderstand erzeugt.In order to produce the desired axial Auspresswiderstand, it is not absolutely necessary, the joiningsection 20 of thefunctional element 10 with a circumferential undercut 38 to be provided, since the spacing of the anti-rotation lugs 24 from theheadboard 14 or from the level 26 thesheet metal surface 16 ensures a sufficient axial Auspresswiderstand. Nevertheless, the joining section can 20 in the area between the punchededge 22 and the sheetmetal bearing surface 16 an undercut 38 exhibit. Such, though not distinct,distinction 38 can anyway by generating the punchingedge 22 be generated with, because the element is often to ensure the sharpest possible punchingedge 22 compressed axially in the cold impact tool, whereby a converging in the direction of the head part cone shape of thejoint section 20 arises, the undercut 38 equivalent. By the engagement of the sheet metal material in such an undercut 38 an additional Auspresswiderstand is generated.

Die Anbringung des Funktionselements10 an ein Blechteil40 wird nunmehr anhand der3A bis3C näher erläutert.3A zeigt schematisch die Werkzeuge, die verwendet werden, um das Mutterelement10 gemäß1A bis2E oder vergleichbare Elemente wie etwa das Element10 der4A bis5E in das Blechteil40 einzustanzen. Das Werkzeug besteht aus einem Setzkopf42, der mit einer Aufnahme44 versehen ist, die der Kopfform des Mutterelements10 angepasst ist, so dass der Fügeabschnitt20 vor der unteren Stirnseite46 des Setzkopfes42 vorsteht. Die Blechanlagefläche16 des Mutterelements10 liegt in der gleichen Ebene wie die Stirnseite46.The attachment of thefunctional element 10 to asheet metal part 40 will now be based on the 3A to 3C explained in more detail. 3A schematically shows the tools that are used to thenut member 10 according to 1A to 2E or similar elements such as theelement 10 of the 4A to 5E in thesheet metal part 40 to punch. The tool consists of a setting head 42 that with a recording 44 is provided, the head shape of thenut member 10 is adjusted so that the joiningsection 20 in front of the lowerfront side 46 of the setting head 42 protrudes. The sheetmetal contact surface 16 of thenut element 10 is in the same plane as the front 46 ,

Setzköpfe dieser Art sind bestens bekannt und werden üblicherweise für die automatische Zufuhr von Mutterelementen aus einem Vorrat in die Aufnahme44 ausgelegt. Beispiele für solche Setzköpfe sind unter anderem in der europäischen PatentschriftEP-755749 B2 der vorliegenden Anmelderin enthalten. Ferner könnte beispielsweise ein Setzkopf zur Anwendung gelangen, wie er in derGB-A-934101 beschrieben ist.Setting heads of this type are well known and are usually for the automatic supply of parent elements from a supply in the recording 44 designed. Examples of such setting heads are inter alia in the European patent specification EP-755749 B2 of the present applicant. Furthermore, for example, a setting head could be used, as in the GB-A-934101 is described.

Unterhalb des Blechteils40 befindet sich eine Matrize50 mit einer mittleren Öffnung52, deren Querschnittsform der des Stanzabschnitts22 entspricht, wobei die Matrizenöffnung50 geringfügig größer ausgeführt ist als der Füge- bzw. Stanzabschnitt22, damit dieser mit geringem Spiel in die Öffnung52 hineinpasst. Beispielsweise könnte die Öffnung50 im Vergleich zum Stanzabschnitt20 etwa 0,01 mm größer sein. Die Öffnung50 hat eine mittlere Längsachse52, die mit der mittleren Längsachse18 des Mutterelements10 fluchtet.Below thesheet metal part 40 there is amatrix 50 with amiddle opening 52 , whose cross-sectional shape of thepunching section 22 corresponds, with thedie opening 50 is slightly larger than the joining or punchingsection 22 so that this with little play in theopening 52 fits. For example, the opening could 50 in comparison to thepunching section 20 about 0.01 mm larger. Theopening 50 has a centrallongitudinal axis 52 with the middlelongitudinal axis 18 of thenut element 10 flees.

Da die Öffnung50 der Matrize den Stanzabschnitt20 mindestens im Bereich dessen Stirnkante bzw. Stanzkante22 aufnehmen soll, muss die Matrize48 im entsprechenden Werkzeug der Presse entsprechend der Ausrichtung des Mutterelements10 im Setzkopf ausgerichtet sein.Because theopening 50 the die thepunching section 20 at least in the region of the end edge or punchingedge 22 should record, the die 48 in the corresponding tool of the press according to the orientation of thenut member 10 be aligned in the setting head.

Ferner soll erwähnt werden, dass die Passage54 unterhalb der Öffnung50 von dieser weg divergiert, damit der Stanzbutzen (nicht gezeigt), der entsteht, wenn das Mutterelement10 durch eine in Pfeilrichtung56 wirkende Kraft gegen das Blechteil und gegen die Matrize gedrückt und mittels der Zusammenarbeit zwischen dem Stanzabschnitt20 und der Matrize48 aus dem Blechteil40 herausgestanzt wird, mittels Schwerkraft über die divergierende Passage54 entsorgt werden kann. In dieser Figur kann ein so genannter Niederhalter (nicht gezeigt) im Setzkopf42 integriert werden. Dieser Niederhalter hat die Aufgabe, vor dem Durchstanzen des Blechteils40 dieses fest gegen die Stirnseite58 der Matrize bzw. gegen das die Matrize48 aufnehmende Werkzeug zu drücken. Wie insbesondere aus der3C ersichtlich, weist die Matrize48 einen Ringvorsprung60 auf, der zu einer Ringvertiefung62 im Blechteil40 führt, die den Fügeabschnitt umgibt.It should also be mentioned that thepassage 54 below theopening 50 diverged from this, so that the stamping (not shown), which arises when thenut member 10 by one in the direction of thearrow 56 acting force against the sheet metal part and pressed against the die and by means of cooperation between the punchingsection 20 and thematrix 48 from thesheet metal part 40 is punched out, by gravity over thedivergent passage 54 can be disposed of. In this figure, a so-called hold-down (not shown) in the setting head 42 to get integrated. This blank holder has the task before punching through thesheet metal part 40 this firmly against the front 58 the die or against the die 48 to press the receiving tool. As in particular from the 3C can be seen, the die has 48 a ring protrusion 60 on, leading to aring recess 62 in thesheet metal part 40 leads, which surrounds the joining section.

Üblicherweise wird die Matrize48 im unteren Werkzeug einer Presse aufgenommen, und zwar so, dass die obere Stirnseite in2A bündig mit der Oberfläche des unteren Werkzeugs liegt. Der Setzkopf42 wird dann entweder an einer Zwischenplatte der Presse oder am oberen Werkzeug der Presse montiert. Es ist genauso möglich, die Matrize48 in der Zwischenplatte einer Presse unterzubringen und den Setzkopf42 dann im oberen Werkzeug der Presse anzuordnen. Ferner sind auch umgekehrte Anordnungen möglich, bei denen die Matrize48 oberhalb des Setzkopfs42 angeordnet ist, beispielsweise so, dass der Setzkopf42 nach oben weisend im unteren Werkzeug der Presse oder in der Zwischenplatte der Presse angeordnet ist, während die Matrize dann folgerichtig auch in umgekehrter Position gegenüber3A in der Zwischenplatte der Presse bzw. im oberen Werkzeug der Presse anzuordnen wäre.Usually, the die 48 taken in the lower tool of a press, in such a way that the upper end face in 2A flush with the surface of the lower tool. The setting head 42 is then mounted either on an intermediate plate of the press or on the upper tool of the press. It's just as possible, the die 48 to accommodate in the intermediate plate of a press and the setting head 42 then to arrange in the upper tool of the press. Furthermore, reverse arrangements are possible in which thedie 48 above the setting head 42 is arranged, for example, so that the setting head 42 facing upward in the lower tool of the press or in the intermediate plate of the press is arranged, while the die then logically also in the opposite position 3A would be located in the intermediate plate of the press or in the upper tool of the press.

Schließlich ist es nicht erforderlich, eine Presse zum Einstanzen des Mutterelements10 zu verwenden, sondern diese Funktion könnte von einem mit entsprechenden Werkzeugen ausgestatteten Roboter oder von einer kraftbetätigten Zange übernommen werden.Finally, it is not necessary to use a press for punching thenut element 10 but this function could be taken over by a robot equipped with appropriate tools or by a power-operated pliers.

Beim Schließen der Presse bzw. des Werkzeugs gemäß3A stanzt der Stanzabschnitt20 einen Stanzbutzen aus dem Blechteil40, der dann durch die Passage54 der Matrize48 hindurchfällt und aus der Presse entsorgt werden kann. Das Durchstanzen des Blechteils erfolgt aufgrund von Scherkräften, die zwischen der Stanzkante22 des Stanzabschnitts20 und der Begrenzung der Öffnung50 an der Oberseite der Matrize48 entstehen.When closing the press or the tool according to 3A the punching section punches 20 a punched slug from thesheet metal part 40 then through thepassage 54 thematrix 48 falls through and can be disposed of from the press. The punching of the sheet metal part is due to shear forces between the punchingedge 22 of thepunching section 20 and the boundary of theopening 50 at the top of the die 48 arise.

Während des Durchstanzens des Blechteils drückt auch die Ringnase60 gegen die Unterseite des Blechteils und bildet dort eine Vertiefung62, die sich um den Stanzabschnitt22 im Bereich dessen Stirnkante herum erstreckt. Das Material, das durch die Ausbildung der Vertiefung62 entsteht, wird aufgrund der erheblichen Kompression innerhalb der Presse gezwungen, hinter die Verdrehsicherungsnasen24, d. h. zischen den Verdrehsicherungsnasen und dem Kopfteil14 sowie in die Ringvertiefung30 und um die Sockel32 herum zu fließen, wodurch das Blechteil40 formschlüssig mit dem Mutterelement10 verbunden ist. Das Mutterelement10 ist dann auspresssicher und verdrehsicher an das Blechteil40 gehalten.During the punching of the sheet metal part also presses the ring nose 60 against the underside of the sheet metal part and forms a depression there 62 that are around thepunching section 22 extends in the region of the front edge. The material created by the formation of therecess 62 is created is forced due to the considerable compression in the press, behind the anti-rotation lugs 24 , ie hiss the anti-rotation lugs and theheadboard 14 as well as in thering recess 30 and around thepedestals 32 to flow around, causing thesheet metal part 40 positive fit with thenut member 10 connected is. Thenut element 10 is then auspresssicher and secure against rotation of thesheet metal part 40 held.

Die Situation nach dem vollständigen Schließen der Presse, d. h. nach der Herstellung des fertigen Zusammenbauteils64, ist in der3B gezeigt.The situation after the complete closing of the press, ie after the production of thefinished assembly part 64 , is in the 3B shown.

Wird die Presse jetzt geöffnet, kann das fertiggestellte Zusammenbauteil64 aus der Presse entnommen werden.When the press is now opened, the completed assembly part can 64 be taken from the press.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Funktionselements erfolgt im Prinzip ähnlich wie die Herstellung des Funktionselements der deutschen PatentanmeldungDE 102009042336. Das dortige Verfahren lässt sich bei Verwendung der Wortwahl der folgenden Erfindung wie folgt beschreiben: Zur Herstellung eines selbststanzenden Funktionselements10 mit einem Kopfteil14 größeren Durchmessers und einem sich vom Kopfteil14 weg erstreckenden Fügeabschnitt20 kleineren Durchmessers, wobei der Fügeabschnitt20 an seinem dem Kopfteil14 abgewandten Stirnende eine kreisförmige Stanzkante22 aufweist, erfolgt derart, dass man einen Rohling mit einer Querschnittsform entsprechend der des Kopfteils und des Fügeteils nimmt, wobei beim Rohling der Fügeabschnitt einen kleineren Durchmesser aufweist als im Bereich benachbart zum Kopfteil14, dass eine axiale Ringvertiefung30 im Kopfteil14 benachbart zum Fügeabschnitt20 gebildet wird und dass mittels eines hülsenartigen Schiebers Material vom Bereich des Fügeabschnitts20 an mehreren umfangsmäßig einen Abstand aufweisenden Stellen axial weggeschabt wird, wobei das weggeschabte Material in die axiale Ringvertiefung30 des Kopfteils hineingebracht wird und in Bereichen zwischen den weggeschabten Bereichen Nasen24 bzw. Rippen verbleiben, die Verdrehsicherungsmerkmale des Elements10 bilden. Auf diese Weise wird der Radius des Fügeabschnitts etwas verkleinert, und zwar um die maximale radiale Dicke der Verdrehsicherungsnasen.The production of the functional element according to the invention takes place in principle similar to the production of the functional element of the German patent application DE 102009042336 , The local method can be described as follows using the wording of the following invention: For producing a self-piercingfunctional element 10 with aheadboard 14 larger diameter and one from theheadboard 14 away extending joiningsection 20 smaller diameter, the joiningsection 20 at hisheadboard 14 facing away from acircular punching edge 22 has, takes place such that one takes a blank having a cross-sectional shape corresponding to that of the head part and the joining part, wherein the blank of the joint portion has a smaller diameter than in the region adjacent to thehead part 14 in that an axialannular recess 30 in theheadboard 14 adjacent to the joiningsection 20 is formed and that by means of a sleeve-like slide material from the region of thejoint section 20 is axially scraped away at a plurality of circumferentially spaced locations, wherein the scraped away material in the axialannular recess 30 the headboard is inserted and in areas between theweggeschabten areas noses 24 or ribs remain, the anti-rotation characteristics of theelement 10 form. In this way, the radius of the joint portion is slightly reduced, by the maximum radial thickness of the anti-rotation noses.

Um das an sich bekannte Verfahren zur Herstellung des vorliegenden Elements umzuwandeln, ist es zunächst notwendig, die radiale Breite der Ringvertiefung30 etwas zu vergrößern. Ferner wird die Stirnseite des hohlen Schiebers mit einer Formgebung komplementär zu der Ringvertiefung30 mit den sich darin befindlichen Sockeln gestaltet, damit das mittels des Schiebers sich zwischen den Rippen befindliche Material zu den erwünschten Sockeln (gegebenenfalls mit aufgesetzten, sich radial erstreckenden Rippen gemäß5A bis5E) gebildet wird. Anschließend müssen die Rippen im Bereich benachbart zum Kopfteil vollständig oder teilweise plattgedrückt werden oder spannabhebend entfernt werden.In order to convert the per se known method for producing the present element, it is first necessary, the radial width of theannular recess 30 to enlarge something. Furthermore, the Front side of the hollow slide with a shape complementary to theannular recess 30 designed with the sockets therein, so that the means of the slider located between the ribs material to the desired sockets (optionally with attached, radially extending ribs according to 5A to 5E ) is formed. Subsequently, the ribs in the area adjacent to the headboard must be fully flattened or partially flattened or removed.

Hierdurch werden die Verdrehsicherungsnasen24 mit einem axialen Abstand von der Ebene der Blechanlagefläche bzw. im Bereich vor der Blechanlagefläche und einer reduzierten radialen Dicke28 versehen.As a result, the anti-rotation lugs 24 with an axial distance from the plane of the sheet metal bearing surface or in the area in front of the sheet metal bearing surface and a reducedradial thickness 28 Mistake.

Die Herstellung der Stanzkante durch axiales Quetschen des Funktionselements kann als letzter Arbeitsschritt in einem Kaltschlagwerkzeug oder gleichzeitig mit einem früheren Arbeitsschritt erfolgen, wie zum Beispiel mit der Herstellung der Ringvertiefung30.The production of the punching edge by axial crushing of the functional element can be done as a last step in a cold impact tool or simultaneously with an earlier step, such as with the production of theannular recess 30 ,

Zum Zweck einer weiteren Steigerung des Verdrehwiderstandes kann die radiale Breite der Ringvertiefung größer bemessen werden als in1B gezeigt, d. h. größer gemacht werden als die radiale Breite der Sockel32. Hierdurch kann Blechmaterial nicht nur in Bereiche zwischen den Sockeln einfließen, sondern auch um die Sockel herum, was zu einer weiteren Steigerung des Verdrehwiderstandes führt.For the purpose of further increasing the torsional resistance, the radial width of the annular recess can be made larger than in 1B shown, ie made larger than the radial width of thebase 32 , This sheet metal material can flow not only in areas between the sockets, but also around the base, which leads to a further increase in the torsion resistance.

Eine noch weitere Steigerung des Verdrehwiderstandes kann erreicht werden, wenn entsprechend den4A bis5E das überschüssige Material auch zu sich auf den Sockeln befindlichen in radialer Richtung sich erstreckenden Verdrehsicherungsrippen66 geformt ist. Diese Verdrehsicherungsrippen66 greifen ebenfalls in das Blechmaterial hinein und tragen zu einer erhöhten Verdrehsicherung bei. In den4A bis5E werden die gleichen Bezugszeichen für die gleichen oder entsprechenden Merkmale wie in den1A bis3C verwendet und haben die gleiche Bedeutung, es sei denn, dass etwas Gegenteiliges zum Ausdruck gebracht wird. Das heißt, die bisherige Beschreibung gilt auch für diese Bezugszeichen in den4A bis5E.An even further increase in the torsional resistance can be achieved if, according to the 4A to 5E the excess material also located on the pedestals located in the radial direction extendinganti-rotation ribs 66 is shaped. Theseanti-rotation ribs 66 also engage in the sheet material and contribute to an increased anti-rotation. In the 4A to 5E the same reference numerals will be used for the same or corresponding features as in FIGS 1A to 3C used and have the same meaning unless otherwise stated. That is, the previous description also applies to these reference numerals in the 4A to 5E ,

Dabei wirkt sich die Positionierung der sich in radialer Richtung erstreckenden Verdrehsicherungsrippen68, die jeweils zwischen zwei benachbarten sich am Fügeabschnitt befindlichen Verdrehsicherungsnasen24 angeordnet sind, besonders positiv aus, da sie zu einer wellenartigen Verformung des Blechmaterials im Bereich um den Fügeabschnitt20 herum führen. Eine etwaige gegenseitige Verdrehung des Funktionselements und des Blechteils wäre somit nur dann möglich, wenn das aufgebrachte Verdrehmoment ausreichen würde, um diesen wellenförmigen Eingriff zu brechen.In this case, the positioning of the extending in the radial directionanti-rotation ribs 68 , in each case between two adjacent anti-rotation noses located on thejoint section 24 are arranged, particularly positive, since they lead to a wave-like deformation of the sheet material in the region around thejoint section 20 lead around. A possible mutual rotation of the functional element and the sheet metal part would thus only possible if the applied twisting torque would be sufficient to break this undulating engagement.

Mit anderen Worten wird der Verdrehsicherungswiderstand auch hierdurch erhöht.In other words, the anti-rotation resistance is also increased thereby.

Sowohl das Kopfteil14 als auch der Fügeabschnitt20 weisen, wenn sie in einer Richtung senkrecht zu der Längsachse geschnitten werden, eine Außenkontur auf, die bis auf die Verdrehsicherungsnasen im Wesentlichen kreisförmig ist. Eine solche Formgebung lässt sich günstig unter Anwendung eines Kaltschlagwerkzeugs herstellen, und die sich ergebende rotationssymmetrische Form ist bei der Anbringung an ein Blechteil40 unproblematisch, da es nicht erforderlich ist, eine gezielte Drehposition des Elements10 einzuhalten.Both theheadboard 14 as well as the joiningsection 20 For example, when cut in a direction perpendicular to the longitudinal axis, they have an outer contour that is substantially circular except for the anti-rotation lugs. Such a shape can be conveniently produced using a cold impact tool, and the resulting rotationally symmetric shape is when attached to asheet metal part 40 unproblematic, since it is not necessary, a specific rotational position of theelement 10 observed.

Eine andere Querschnittsform des Elements ist allerdings nicht ausgeschlossen.However, another cross-sectional shape of the element is not excluded.

Das Funktionselement ist vorzugsweise als Mutterelement realisiert, das mit einer Gewindebohrung68 zur Aufnahme eines Bolzenelements versehen ist. Wie aus den2A,2D,3A,3B,5A und5D ersichtlich ist, erstreckt sich die Gewindebohrung durch den Kopfteil des Funktionselements in einen zylindrischen Vorsprung56 auf der dem Fügeabschnitt20 abgewandten Seite des Kopfteils14. Der Vorsprung56 hat einen Durchmesser kleiner als der des Kopfteils. Hierdurch kann einerseits Gewicht gespart werden, da für eine erforderliche Gewindelänge der Kopfteil weniger dick ausgeführt werden muss, andererseits kann das Element10 dadurch in das Blechteil eingestanzt werden, so dass die Stanzkräfte über die Ringfläche70 eingeführt werden, die am Kopfteil um den Vorsprung 56 herum ausgebildet ist, ohne das Funktionselement in unerwünschterweise zu verformen. Ferner hat das Element in Seitenansicht in etwa die Form eines an sich bekannten RND-Elements der Firma Profil und kann somit mit den gleichen oder wenigstens gleichartig ausgebildeten Setzköpfen und Führungselementen transportiert werden, beispielsweise unter Anwendung eines RND-Setzkopfes gemäß derEP 755749.The functional element is preferably realized as a nut element, which with a threadedbore 68 is provided for receiving a bolt element. Like from the 2A . 2D . 3A . 3B . 5A and 5D it can be seen, the threaded bore extends through the head portion of the functional element in acylindrical projection 56 on the joiningsection 20 opposite side of theheadboard 14 , Thelead 56 has a diameter smaller than that of the head part. As a result, on the one hand weight can be saved, since for a required thread length of the head part must be made less thick, on the other hand, theelement 10 thereby be punched in the sheet metal part, so that the punching forces on the annular surface 70 can be introduced, which is formed on the head part around theprojection 56 around, without undesirably deforming the functional element. Furthermore, the element in side view has approximately the shape of a known per se RND element of the company profile and can thus be transported with the same or at least identically designed setting heads and guide elements, for example using a RND setting head according to the EP 755749 ,

Durch die Anbringung eines erfindungsgemäßen Funktionselements10 an ein Blechteil40 entsteht ein Zusammenbauteil, das sich dadurch auszeichnet, dass das Blechteil40 am Fügeabschnitt derart angeordnet ist, dass die Verdrehsicherungsnasen24 sich formschlüssig im Eingriff mit dem Blechteil40 befinden, und dass sich das Blechteil40 formschlüssig in die Ringvertiefung30 hinein und um die Sockel32 herum sowie gegebenenfalls in die Hinterschneidung38 hinein erstreckt.By attaching a functional element according to theinvention 10 to asheet metal part 40 arises an assembly part, which is characterized in that thesheet metal part 40 is arranged on the joining portion such that the anti-rotation lugs 24 form-fitting engagement with thesheet metal part 40 are located, and that thesheet metal part 40 positively in theannular recess 30 into and around thepedestals 32 around and possibly in the undercut 38 extends into it.

Darüber hinaus presst das den Fügeabschnitt20 umgreifende und/oder in die Hinterschneidung38 eingreifende Blechmaterial, d. h. das Material im Bereich der Wandung der Lochung im Blechteil, im Wesentlichen elastisch gegen den Fügeabschnitt, wobei eine kompressive Ringspannung im Blechmaterial um den Fügeabschnitt20 herum herrscht. Der entsprechende Würgegriff zwischen dem Blechmaterial und dem Fügeabschnitt20 führt zu einem qualitativ hochwertigen Ermüdungswiderstand der Fügeverbindung. In addition, this presses the joiningsection 20 encompassing and / or in the undercut 38 engaging sheet metal material, ie the material in the region of the wall of the perforation in the sheet metal part, substantially elastic against the joint portion, wherein a compressive ring tension in the sheet material around thejoint portion 20 around. The corresponding choke grip between the sheet material and thejoint section 20 leads to a high-quality fatigue resistance of the joint.

Das Zusammenbauteil64 wird vorzugsweise mittels der Matrize48 mit einer Ringnase derart gebildet, dass die der Blechanlagefläche16 abgewandte Seite des Blechteils40 mit einer sich um die Stanzkante herum erstreckenden Ringvertiefung62 versehen ist. Diese Ringvertiefung, die durch die Ringnase60 der Matrize48 erzeugt wird, ist nicht nur wesentlich, um sicherzustellen, dass das Blechteil durch den Fügeabschnitt vollständig durchstanzt wird, obwohl der Fügeabschnitt eine axiale Länge aufweist, die kleiner ist als die Dicke des Blechteils, sondern die Verquetschung des Blechmaterials um den Fügeabschnitt herum führt zu der erwünschten kompressiven Spannung im Blechteil.Theassembly part 64 is preferably by means of the die 48 formed with a ring nose such that the sheetmetal bearing surface 16 opposite side of thesheet metal part 40 with an annular recess extending around the punchingedge 62 is provided. This ring recess, by the ring nose 60 thematrix 48 is not only essential to ensure that the sheet metal part is completely punched through the joint portion, although the joint portion has an axial length which is smaller than the thickness of the sheet metal part, but the crimping of the sheet material around the joint portion leads to the desired compressive stress in the sheet metal part.

Wie oben angedeutet entspricht die Dicke des Blechteils40 zumindest im Wesentlichen der axialen Länge des Fügeabschnitts, ist aber um einen Betrag von bis zu 0,04 mm, vorzugsweise bis zu 0,02 mm kürzer als die Blechteildicke. Dies ist erwünscht, um sicherzugehen, dass eine planare Anschraubfläche des Blechteils auf der dem Kopfteil des Funktionselements abgewandten Seite des Blechteils vorliegt. Hierdurch wird sichergestellt, dass die erwünschte direkte Klemmung der Schraubverbindung erreicht wird.As indicated above, the thickness of the sheet metal part corresponds 40 at least substantially the axial length of the joining portion, but is by an amount of up to 0.04 mm, preferably up to 0.02 mm shorter than the sheet metal thickness. This is desirable in order to ensure that a planar mounting surface of the sheet metal part is present on the side of the sheet metal part facing away from the head part of the functional element. This ensures that the desired direct clamping of the screw is achieved.

Bei alten Ausführungsformen können als Beispiel für den Werkstoff der Befestigungselemente alle Materialien genannt werden, die im Rahmen der Kaltverformung die Festigungswerte der Klasse 8 gemäß ISO-Standard oder höher erreichen, beispielsweise eine 35B2-Legierung gemäßDIN 1654.In the case of old embodiments, as an example of the material of the fastening elements, all materials which achieve the strength values of class 8 according to ISO standard or higher in the context of cold working, for example a 35B2 alloy according to FIG DIN 1654 ,

Das Blechmaterial kann ein normales Stahlblech in Tiefziehqualität sein oder ein Alublech oder ein Organoblech sein, insbesondere ein Organoblech mit einem thermoplastischen Matrixmaterial oder wenigstens ein Matrixmaterial, das bei erhöhter Temperatur fließfähig ist.The sheet metal material may be a normal steel sheet in deep-drawing quality or an aluminum sheet or an organic sheet, in particular an organic sheet with a thermoplastic matrix material or at least one matrix material which is flowable at elevated temperature.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Funktionselementfunctional element
1212: Flanschflange
1414: Kopfteilheadboard
1616: BlechanlageflächeSheet metal contact surface
1818: Längsachselongitudinal axis
2020: FügeabschnittAdd section
2222: Stanzkantepunching edge
2424: Verdrehsicherungsnasensecurity against rotation
2626: Ebenelevel
2828: Dickethickness
3030: Ringvertiefungring recess
3232: Sockelbase
3434: dem Kopfteil abgewandte abfallende Oberflächefacing away from the headboard sloping surface
3636: dem Kopfteil zugewandte abfallende Oberflächethe headboard facing sloping surface
3838: Hinterschneidungundercut
4040: Blechteilsheet metal part
4242: Setzkopfsetting head
4444: Aufnahmeadmission
4646: untere Stirnseite des Setzkopfeslower end of the setting head
4848: Matrizedie
5050: Matrizenöffnungdie opening
5252: Passagepassage
5454: Pfeilrichtungarrow
5656: Vorsprunghead Start
5858: Stirnseite der MatrizeFace of the die
6060: Ringvorsprung der MatrizeRing projection of the die
6262: Ringvertiefung des BlechteilsRing recess of the sheet metal part
6464: Zusammenbauteilcomponent assembly
6666: sich radial erstreckende Rippenradially extending ribs
6868: Gewindebohrungthreaded hole
7070: Ringflächering surface

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009042336[0010, 0047]DE 102009042336[0010, 0047]
EP 755749 B2[0037]EP 755749 B2[0037]
GB 934101 A[0037]GB 934101A[0037]
EP 755749[0057]EP 755749[0057]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 1654[0062]DIN 1654[0062]