(57)【要約】      （修正有）【課題】高いパンチ力の確実な伝達に加えて、パンチスラグのより良好な受領を確実にする半中空パンチリベットを提供する。【解決手段】２つの要素間のジョイントを確立する半中空パンチリベット１は、互いに積重ねて配置されたリベットヘッド１０と、円筒側面３２を含み、リベットヘッドから延びるリベットシャフト３０と、リベット脚部前端面４２を有する尖っていないリベット脚部４０とを備える。シャフト空洞５０は、リベットシャフトの軸断面においてベル状に形成され、ヘッドから見て遠方の端部から始まってリベットシャフト内に延びる。ベル状に形成されたシャフト空洞は、凸状入口部５２と、直線的に延びる連続部５４と、最終ドーム部５６とで形成される。入口凸部は、リベット脚部前端面の径方向内側から始まり、リベットヘッドの方向に、円弧状に延びる。入口凸部は、直線的に延びる連続部内に、接線方向に移行し、円筒状側面に対し鋭角に配置される。【選択図】図１
2020122573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに積重ねて配置された、少なくとも２つの要素間のジョイントを確立する半中空パンチリベット（１）であって、
ａ．リベットヘッド（１０）と、円筒状の側面（３２）を有し、前記リベットヘッドから延びるリベットシャフト（３０）を備え、
ｂ．さらに前記リベットシャフト（３０）の縦軸線ＬＡに対して垂直に配置されたリベット脚部前端面（４２）を有する尖っていないリベット脚部（４０）を備え、前記尖っていないリベット脚部（４０）は、リベットヘッド（１０）から遠去かる方のリベットシャフト（３０）の端部に設けられ、さらに
ｃ．リベットシャフト（３０）の軸方向断面においてベル状に形成され、ヘッドから見て遠去かる方の端部から始まってリベットシャフト（３０）内に延びるシャフト空洞（５０）を備え、
前記ベル状に形成されたシャフト空洞（５０）は、
ｉ．リベット脚部前端面（４２）の径方向内側から始まり、リベットヘッド（１０）の方向に入口半径ＲＳを有して円弧状に延びる凸状の入口部（５２）と、
ｉｉ．前記入口部（５２）が接線方向に移行し、円筒状側面（３２）に対して鋭角αで配置される、直線状に延びる連続部（５４）と、
ｉｉｉ．最終ドーム部（５６）とによって形成される、半中空パンチリベット（１）。
【請求項２】
軸径Ｄａは、Ｄａ≦５.６ｍｍ、好ましくはＤａ＝５．５ｍｍである、請求項１に記載の半中空パンチリベット（１）。
【請求項３】
前記リベット脚部前端面（４２）は、１／３０Ｄａ≦ＢＳ≦１／3Ｄａ、好ましくは１／１５Ｄａ≦ＢＳ≦１／６Ｄａの範囲内で径方向に延びる脚幅ＢＳを有する、請求項２に記載の半中空パンチリベット（１）。
【請求項４】
前記入口半径ＲＳは、脚幅ＢＳに対して、ＲＳ≦２０ＢＳ、好ましくは０．３ｍｍ≦ＲＳ≦６ｍｍ、特に好ましくは１ｍｍ≦ＲＳ≦４ｍｍの大きさを有する、請求項３に記載の半中空パンチリベット（１）。
【請求項５】
前記連結部（５４）は、円筒状の側面（３２）に対して、５°≦α≦３０°、好ましくは５°≦α≦２０°の範囲内の鋭角αで配置される、請求項１〜４のいずれかに記載の半中空パンチリベット（１）。
【請求項６】
軸径Ｄａは、Ｄａ≦５.６ｍｍ、好ましくはＤａ＝５．５ｍｍであり、１／３Ｄａ≦ｔＢ≦２／３Ｄａの範囲内で、軸径Ｄａに対してベル状に形成されたシャフト空洞（５０）の深さｔＢを有する、請求項１〜５のいずれかに記載の半中空パンチリベット（１）。
【請求項７】
前記ベル状に形成されたシャフト空洞（５０）は、リベットシャフト（３０）の縦方向に延びるリベットヘッド（１０）への中央貫通開口部（６０）、又は中空リベットを形成する止まり穴を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の半中空パンチリベット（１）。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の半中空パンチリベット（１）によって互いに連結され、互いに積重ねた形状で配置された少なくとも２つの要素のパンチリベットジョイント。
【請求項９】
ａ．ダイス又はアンビル上に、少なくとも２つの要素を互いに積重ねた形状配置で配置するステップ（ステップＳ１）と、
ｂ．少なくとも２つの要素内に、請求項１〜７のいずれかに記載の半中空パンチリベットを装着するステップ（ステップＳ２）とを備える、半中空パンチリベット（１）によって少なくとも２つの要素を連結する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに積重ねた形状で配置された少なくとも２つの要素間の連結又はジョイントが確立可能な半中空パンチリベットに関する。また、本発明は、互いに積重ねた形状で配置された少なくとも２つの要素のパンチリベットジョイント、並びに、少なくとも２つの要素を半中空パンチリベットによって、連結又はジョイントする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車メーカーは、二酸化炭素排出量の削減のために、軽量化が可能な新車体の開発に注力している。このため、例えば２２ＭｎＢ５（Ｕｓｉｂｏｒ（登録商標））のような最高強度材料の割合は、自動車の安全関連部門で増加する。また、車両の製造には軽量化が進んでいる。
【０００３】
上記の適用領域のための半中空パンチリベットは、例えば、DE 10 2009 050 342 B4に記載されている。このパンチリベットは、従来のパンチリベットの形状と比較して、軸肉厚が大きく、軸径も大きい。この半中空パンチリベットでは、最大１．７ｍｍの板厚までのＵｓｉｂｏｒ（登録商標）層をジョイントすることが可能である。しかしながら、軸径の増加により、半中空パンチリベットを要素の積重ねに導入するために必要なパンチ力又は設定力が増加する。さらに、デフォルトのジョイントシステムは、約５．５ミリメートルの軸径を有するパンチリベット要素を分離し伝達するように設計されているので、そのようなパンチリベットの加工には適していない。従って、このように、特殊な解決策である上述の半中空パンチリベットのような代替的なジョイント要素が求められている。
【０００４】
上述のパンチリベット形状のような同様の抵抗性の解決策が、DE 10 2013 020 504 A1及びEP 2 024 651 B2に開示されている。
【０００５】
EP 0 833 063 B1には、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金のような軽金属の半中空パンチリベットが記載されている。この半中空パンチリベットは、軽金属板等のジョイントに使用される。それは鋼製ではないため、軽金属板の使用に加えて、重量最適化された連結又はジョイント要素が使用される。しかしながら、軽金属製の半中空パンチリベットを、鋼ジョイント又は高強度鋼に使用することが問題である。これに関連して要求される高いジョイント力のために、半中空パンチリベットは適切な安定性を持たない。
【０００６】
上述のヨーロッパ特許の半中空パンチリベットは、ヘッドから見て外向きのシャフト端部に、円錐形に形成されたシャフト空洞を備える。シャフト空洞は、リベットシャフトの縦軸線を中心に回転対称に配置される。尖っていないリベットの脚部は、貫通される要素からのパンチスラグの分離を実現するが、シャフト空洞の円錐形状は、受けられるパンチスラグの傾斜をもたらす。これは、スラグ材料の流れが限られているために、完全には使用できないシャフト空洞の鋭い取入れによるものである。この欠点は、例えば、EP 1 229 254 B1に記載されているように、鋼製要素を連結するときにより大きくなる。
【０００７】
尖っていないリベット脚部を有する半中空パンチリベットの別の構成の可能性が、DE 10 2005 020 416 B4に記載されている。リベットシャフトの縦断面から見て、上述の半中空パンチリベットは、ベル状の設計を有するシャフト空洞を備える。リベット脚部の径方向内側から始まり、凸状の円弧がシャフト空洞の底部までほぼ延びる。シャフト空洞の底部において、径方向に配置された凸状の円弧は、２つのさらなる円弧の組合わせを介して互いに連結される。円錐形のシャフト空洞の上述の構成とは対照的に、凸形の円弧の使用により、シャフト底部の方向におけるシャフト空洞は、さらに先細になる。その結果、スラグは、円錐形に形成されたシャフト空洞と比較して、第１の要素から十分に分離された後、シャフト空洞内に早く詰まり、連結部またはジョイントの形成を妨げる。また、半中空パンチリベットの円弧状の凸壁設計を用いることにより、脚部に有するシャフトの肉厚が薄くなるため、安定性も低下する。従って、リベットヘッドから軸方向に伝達されるパンチ力が、尖っていないリベット脚部に効果的に伝達されず、リベットシャフトが故障するリスクが存在する。
【０００８】
従って、従来技術に鑑みて、本発明の目的は、高いパンチ力の確実な伝達に加えて、パンチスラグのより良好な受領を確実にする半中空パンチリベットのための改良された形状を提供することである。
【発明の概要】
【０００９】
本発明は、互いに積重ねた形状で配置された、少なくとも２つの要素間の連結又はジョイントを確立可能な半中空パンチリベットを開示する。本発明の半中空パンチリベットは、リベットヘッドと、円筒状の側面を有し、リベットヘッドから延びるリベットシャフトと、リベット脚部前端面を有する尖っていないリベット脚部とを備える。リベット脚部は、リベットヘッドから見て遠去かる方のリベットシャフトの端部に設けられる。リベット脚部前端面は、リベットシャフトの縦軸線に対して垂直に配置される。リベットシャフトの軸方向断面においてベル状に形成されたシャフト空洞は、ヘッドから見て遠方のリベットシャフトの端部から始まってリベットシャフト内に延びる。ベル状に形成されたシャフト空洞は、凸状の入口部と、直線状に延びる連続部と、最終ドーム部とによって形成される。凸状入口部は、リベット脚部前端面の径方向内側から始まり、リベットヘッドの方向に、入口半径ＲＳを有して円弧状に延びる。入口部は、直線的に延びる連続部内に、接線方向に移行し、円筒状側面に対して鋭角に配置される。
【００１０】
半中空パンチリベットの本発明の構造は、リベットヘッドを介してジョイント位置に加えられるパンチ力の改善された伝達を実現する。この時点で、好ましくは、パンチリベットの形状は、パンチリベットの変形による、半中空パンチリベットの少なくとも第１の要素内への半中空パンチリベットの進入前及び／又は進入中の、半中空パンチリベット内の変形エネルギーの損失が、低減されるか、又は完全に回避されることを確実にする。従って、リベットヘッドを介して供給される機械的エネルギーは、好ましくは、互いに積重ねた形状で配置された少なくとも２つの要素へのリベットシャフトの導入または貫通、及びそれに関連するパンチスラグのパンチアウトに完全に利用可能である。
【００１１】
リベットシャフトの形状が、一方では、パンチエネルギーのジョイント位置へのより効果的な伝達を確保する一方で、リベットシャフトの縦軸に対して回転対称に配置されたシャフト空洞は、パンチスラグの改善された受入れを確保する。これは、シャフト空洞内のリベットの方向に、追加的に直線的に延びる連続部を有する円弧状の凸状の入口部を組合わせることによって実現される。一方で、好ましくは、円弧状に形成された入口部は、パンチスラグの生成時に機械的張力ピークの発生を減少させるが、直線状の連続部分は好ましくは、その深さ方向にシャフト空洞のテーパ度（傾斜度）を減少させる。従って、パンチスラグを受入れるために設けられたシャフト空洞内の容積は、リベットシャフトの安定性を失うことなく、パンチスラグのための大きな受入れ容積を提供するように使用される。
【００１２】
シャフト空洞の底部に設けられた最終的なドーム部は、好ましくは、貫通開口部によってリベットヘッドの方向に閉じられるか、又は代替的に開口して形成される。ドーム部の本発明の好ましい開口部は、リベットヘッドへの好ましい貫通開口部又は止まり穴によって、パンチスラグの材料のためのさらなる受入れ容積を提供する。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によると、半中空パンチリベットの軸径Ｄａは、Ｄａ≦５．６ｍｍ、好ましくはＤａ＝５．５ｍｍの大きさを有する。
【００１４】
半中空パンチリベットは、上述した軸径で実現されることが好ましい。この軸径は、通常の供給システム及びパンチリベットシステムに適合し、システム技術の大規模な構造的再設計なしにそれらと組合わせることが可能である。
【００１５】
また、上記で定義したような別の軸径を使用することも好ましい。これは、半中空パンチリベットの本発明の上記の要約された形状が、より大きなシャフト及びより小さなシャフトと等しく、上記の規定されたシャフトとは独立して実現され得るからである。
【００１６】
半中空パンチリベットの本発明の形状のさらに好ましい実施形態によれば、そのリベット脚部の前端面は、１／３０Ｄａ≦Ｂｓ≦１／３Ｄ、好ましくは１／１５Ｄａ≦Ｂｓ≦１／６Ｄａの範囲内で径方向に伸びる脚幅Ｂｓを有する。
【００１７】
半中空パンチリベットは、発明的に好ましい尖っていない脚部の形状を含む。これは、リベット脚部の前端面が、リベットシャフトの縦軸に対して垂直に延びることを意味する。また、リベット脚部の前端面は、リベットヘッドを介して加えられるパンチ力を、ジョイント位置で第１の要素に最適に伝達できるように、上記の所定の径方向幅を備えることが好ましい。リベット脚部の前端面の好ましい大きさは、高強度又は高強度鋼のジョイントにおける高いリベット力の伝達に特に有利である。
【００１８】
互いに配置され、同じ及び／又は異なる材料で作られた少なくとも３つの要素の積重ねの中にジョイント連結部を形成するために、好ましいリベット脚部の形状を有する半中空パンチリベットを使用することがさらに好ましい。そのようなジョイント連結部はまず、半中空パンチリベットの安定性が、ジョイント位置への十分に高い機械的エネルギーの導入を確実にすることを保証しなければならない。これは、シャフト形状と組合わせた半中空パンチリベットの脚部の形状によって実現される。これは、リベットヘッドからパンチ脚部に伝達されるパンチ力によって過度の応力がかからない、好ましくは、リベットシャフトの十分な壁厚を、シャフト空洞の部分において確実にするシャフト空洞の形状による。それと組合わせて、シャフト空洞は好ましくは、ジョイント方向から見た第１及び第２の要素の材料の少なくとも３つの要素の連結部から構成される、パンチスラグのための十分に大きな受入れ容積を提供する。
【００１９】
半中空パンチリベットのさらなる好ましい実施形態によれば、入口半径ＲＳは、脚幅ＢＳに関して、ＲＳ≦２０ＢＳ、好ましくは０．３ｍｍ≦ＲＳ≦６ｍｍ、特に１ｍｍ≦ＲＳ≦４ｍｍの大きさを備える。
【００２０】
尖っていないリベット脚部の脚幅と入口半径の大きさとの間の好ましい密接な調整は、半中空パンチリベットの形状の理想的な機能的配向に向けられる。互いに連結される要素に応じて加えられるパンチ力は、各々の大きさの脚幅を必要とする。脚幅の径方向内側から始まるシャフト空洞への入口部は、半中空パンチリベットのリベットシャフトを弱めないようにすることができるが、同時に、パンチスラグのための十分に大きな受入れ容積がシャフト空洞内に設けられるように調整可能であることが好ましい。従って、パンチ脚部の脚幅は、入口半径の大きさと密接に協調して選択することが好ましい。
【００２１】
連続部は、半中空パンチリベットの形状のさらなる好ましい実施形態によるリベットシャフトの円筒状の側面に対して、鋭角に配置される。この鋭角αは、円筒側面に対して５°≦α≦３０°、特に５°≦α≦２０°の範囲内にあることが好ましい。
【００２２】
入口部は、入口半径ＲＳに基づいて円弧状に形成され、直線状の連続部に接線方向に移行することが発明的に好ましい。また、連続部は、円錐台の側面のように形成されることが好ましい。従って、このシャフト空洞内の連続部の側面または表面は各々、リベットシャフトの円筒状側面に対して定義された角度配向を有する。５°≦α≦２０°の範囲内の鋭角αの本発明の好ましい範囲は、可能な限り大きいシャフト空洞の受入れ容積と、円弧状の入口部分への理想的なリンクとの間の妥協を提供する。
【００２３】
本発明の半中空パンチリベットのさらに好ましい実施形態によれば、特に上記の好ましい軸径と組合わせて、１／３Ｄａ≦ｔＢ≦２／３Ｄａの範囲内における軸径Ｄａに関して、ベル状の形状のシャフト空洞の深さｔＢが提供される。
【００２４】
受入れられるパンチスラグ、従って計画されたジョイント連結部に対するシャフト空洞の受入れ容積を調節可能にするために、ベル状のシャフト空洞の深さは調節可能である。それは好ましくは、選択された軸径に応じて調整される。さらに、半中空パンチリベットの好ましい実施形態では、軸径に応じてシャフト空洞の上記の選択された深さ範囲にもかかわらず、連結又はジョイントの製造時に、半中空パンチリベットの十分な安定性が確保されることが認められた。
【００２５】
半中空パンチリベットのさらなる好ましい実施形態によれば、ベル状のシャフト空洞は、リベットシャフトの縦方向に延びるリベットヘッドへの中央貫通開口部、又は中空リベットを形成する止まり穴を備える。これらの好ましい構成手段によって、上述したように、シャフト空洞の受入れ容積の拡大が実現可能である。
【００２６】
本発明は、互いに積重ねた形状で配置された少なくとも２つの要素のパンチリベットのジョイントをさらに備える。これらの要素は、上述の半中空パンチリベットによって互いに連結される。半中空パンチリベットの形状の好ましい変動性のために、１つのジョイント連結、又はジョイント内で異なる構成材料を処理することが可能である。従って、好ましくは、半中空パンチリベットは、異なる要素の高強度及び高強度鋼のジョイントに使用される。同様に、軽金属の要素をジョイントするため、又は軽金属と鋼の要素をジョイントするために、上述の半中空パンチリベットを使用することが好ましい。
【００２７】
本発明はまた、上述の半中空パンチリベットによって、少なくとも２つの要素を連結又はジョイントするための方法を開示する。この連結方法は、ダイス又はアンビル上に、少なくとも２つの要素を互いに積重ねた形状で配置し、上述の好ましい実施例のうちの１つによる、半中空パンチリベットを少なくとも２つの要素に設定するステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
以下に、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２９】
【図１】半中空パンチリベットの形状を定義するための特徴的な寸法を有する半中空パンチリベットの好ましい実施形態の概略断面図である。
【図２】図１の断面の拡大図であり、凸状の入口部に対する入口半径の大きさの変化、従ってシャフト空洞の形状の変化の結果を示す。
【図３】図１の断面の拡大図であり、シャフト空洞の形状及びその容積に対する直線的に延びる連続部分の鋭角の好ましい変化により、シャフト空洞及びその形状の変化を示す。
【図４】図１の断面の拡大図であり、半中空パンチリベットの尖っていないリベット脚部の脚幅の好ましい変化を示す。
【図５】図１の断面の拡大図であり、シャフト空洞の深さが変化し、シャフト空洞の容積に関する結果を示す。
【図６】半中空パンチリベットのリベットヘッドの好ましい設計図である。
【図７】中空リベットを形成するための、シャフト空洞からリベットヘッドまでの貫通開口部を有する、好ましい発明の半中空パンチリベットの概略断面図である。
【図８】２つの要素を有する好ましいパンチリベットジョイントの概略断面図である。
【図９】３つの要素を有する好ましいパンチリベットジョイントの概略断面図である。
【図１０】半中空パンチリベットを用いた連結方法の好ましい実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の半中空パンチリベット１の好ましい実施形態を図１に示す。図１は、半中空パンチリベット１の縦軸線ＬＡを横切る概略断面図である。
【００３１】
半中空パンチリベット１は、そこから延びるリベットシャフト３０を有するリベットヘッド１０を備える。リベットヘッド１０は、図６に例示されるように、用途に応じて、好ましいヘッド形状を有する。従って、リベットシャフト３０は、皿頭ヘッド（図６Ａ）、リベットシャフト３０への円弧状の移行部を有する皿頭ヘッド（図６Ｂ）、又は平らな丸いヘッド（図６Ｃ）と組合わされることが好ましい。また、リベットヘッド１０を、例えば、ねじ切ボルト又はナットのような機能要素１２と組合わせることも好ましい（図６Ｄ）。
【００３２】
リベットシャフト３０は、リベットヘッド１０の反対側に、尖っていないリベット脚部４０を備える。リベット脚部４０は、リベット脚部前端面４２を備える。リベット脚部前端面４２は好ましくは、リベットシャフト３０の円筒状側面３２に垂直に配置される。同様に、リベット脚部前端面４２は、半中空パンチリベット１の縦軸線ＬＡに垂直に延びる。
【００３３】
シャフト空洞５０は、リベット脚部４０から始まって、リベットシャフト３０の内部において、リベットヘッド１０の方向に延びる。シャフト空洞５０は、半中空パンチリベット１の縦軸線ＬＡを中心に回転対称に配置される。
【００３４】
図１の縦軸線ＬＡに沿った断面図から分かるように、シャフト空洞５０は、リベット脚部４０に近接した開口部を有するベル状の設計を有する。
【００３５】
リベットシャフト３０内のシャフト空洞５０は好ましくは、高いパンチ力でのリベット脚部４０の十分な安定性に加えて、シャフト空洞５０内のパンチスラグのための十分に大きな受入れ容積ももたらすように形成される。この文脈において、リベットシャフト３０は好ましくは、リベットヘッド１０から始まる中実要素として形成される。
【００３６】
中実要素として設けられたリベットシャフト３０は、少なくとも半中空パンチリベット１の中央まで、全長Ｌで延びる。このようにして、半中空パンチリベット１のヘッド付近におけるジョイント力又はパンチ力の広範囲な分布が確保されるのが好ましい。このパンチ力はまず、リベットシャフト３０の全断面にわたって、リベット脚部４０の方向に伝達される。リベットシャフト３０における中実要素の割合は、以下に説明するように、シャフト空洞５０の深さによって定義される。
【００３７】
シャフト空洞５０により、リベットシャフト３０は脚部が中空に形成される。シャフト空洞５０は、リベットヘッド１０の方向に縦軸線ＬＡのまわりに中心対称配置で延びる。シャフト空洞５０の深さｔＢは、半中空パンチリベット１が、リベットシャフト３０の下半分、すなわちリベット脚部４０に近接するリベットシャフト３０の半分においてのみ、設定工程中に変形されるように選択される。従って、以下に詳細に説明するシャフト空洞５０の形状は、製造されたパンチリベットジョイントにアンダーカットを形成するための中空シャフトセクションの十分な広がりも保証する。これは、図８及び図９のパンチリベットジョイントの概略図に例示的に示されている。
【００３８】
本発明の半中空パンチリベット１の好ましい実施形態において、それは、Ｄａ≦５．６ｍｍの軸径Ｄａを有する。好ましくは、軸径Ｄａは５．５ｍｍと等しく、その結果、半中空パンチリベット１は、一般的なパンチリベットシステム及び供給システムで処理可能である。
【００３９】
好ましくは、リベットヘッド１０は、ヘッド径Ｄｋが７.７５ｍｍで製造される。このデフォルトサイズは、公知のジョイントシステム及びリベット供給システムの使用を確実にする。
【００４０】
本発明のさらなる実施形態によれば、半中空パンチリベット１の上述の形状を、他の軸径Ｄａ及び／又はヘッド直径Ｄｋと組合わせることも好ましい。
【００４１】
さらに好ましい半中空パンチリベット１のリベット長さＬは、４ｍｍ≦Ｌ≦９ｍｍの範囲内である。用途に応じて、リベット長さＬは、製造されるジョイント連結又はジョイント、又は互いに連結される要素の積重ねの厚さに適合される。
【００４２】
異なるジョイント作業を実現可能にするために、半中空パンチリベット１は、異なる材料から製造可能であることが好ましい。好ましいリベット材料は、鋼、アルミニウム又は銅である。ここで、各ジョイント作業を実現するためには、さらなる材料も好ましい。
【００４３】
図１の好ましいシャフト空洞５０の図から分かるように、凸状の入口部５２は、リベット脚部４０の径方向内側から始まる。凸状の入口部５２は、リベットヘッド１０の方向に円弧状に延びる。
【００４４】
本実施形態によれば、円弧状の入口部５２は、リベット脚部４０の脚幅ＢＳに応じて、規定される半径ＲＳを有する。リベット脚部前端面４２の径方向に延びる脚幅ＢＳは、１／３０Ｄａ≦ＢＳ≦１／３Ｄａの範囲内にあることが好ましく、ここでは、Ｄａは、上述の軸径を記述する。脚幅ＢＳは、１／１５Ｄａ≦ＢＳ≦１／６Ｄａの範囲内にあることが好ましい。
【００４５】
脚幅ＢＳの好ましい変形例の概略図を図４に示す。リベット脚部４０の強化の結果として、脚幅ＢＳの増加がどのようになるかが明らかにされている。また、脚幅ＢＳの増加は、シャフト空洞５０の受入れ容積の減少につながることも明らかである。
【００４６】
リベット脚幅ＢＳのために与えられたより広い範囲の好ましい下限は、リベット脚部４０が、カバー層又は要素の積重ね内の第１の要素を貫通した後にのみ広がることを確実にする。これにより、要素の連結を支えるパンチリベットジョイントのより大きなアンダーカットの形成が確保される。
【００４７】
リベット脚部４０の剛性は、脚幅ＢＳが増加するにつれて増加する。従って、脚幅ＢＳが大きくなるにつれて、リベット脚部４０の変形又はリベット脚部４０の広がりが制限されたり、又は難しくなる。脚幅ＢＳを上記の所定の上限を超えて延長しないことが有利であると認識されており、それによって、依然として十分な脚部の変形と、シャフト空洞５０内のパンチスラグのための十分大きな受入れ容積とを提供する。
【００４８】
これに基づいて、好ましい入口半径ＲＳは、脚幅ＢＳの倍数として規定され、特にＲＳ≦２０ＢＳに従う。さらに好ましい入口半径ＲＳは、０.３ｍｍ≦ＲＳ≦６ｍｍ、特に１ｍｍ≦ＲＳ≦４ｍｍの大きさを有する。入口半径ＲＳの好ましい変形例を図２に概略的に示す。
【００４９】
好ましい半径範囲の凸状の入口部５２は、ジョイント処理中に、リベット脚部４０の流れる広がりを可能にする。リベット脚部４０の流動拡幅は好ましくは、シャフト空洞５０内へのパンチスラグの流動上昇にも連結される。これは、延性材料、例えばアルミニウムの場合に特に有利である。なぜならば、カバー層は、第２の層として、又は要素の積重ね内及びその中に設けられたパンチリベットジョイント内の中間層として、プレス硬鋼と組合わされるからである（図８及び図９参照）。
【００５０】
入口半径ＲＳの所定の範囲の好ましい上限を超える場合、入口部５２は小さすぎる曲率を有する。従って入口部５２はほぼ直線状のコースとなるため、流動拡幅の効果が失われることになる。
【００５１】
０．３ｍｍより小さい下限による入口半径ＲＳを小さくすると、先端の鋭利な入口部が流れの拡がりや侵入を防ぐ（上記参照）。従って、本発明によれば、入口半径ＲＳを１ｍｍ≦ＲＳ≦４ｍｍとすることがさらに好ましい。
【００５２】
凸状入口部５２は、直線状に延びる連続部５４に接線方向に移行する。連続部５４は、好ましくは入口部５２の直後に続く円錐台の側面に類似して形成される。
【００５３】
直線的に延びる連続部５４は、リベットシャフト３０の円筒状側面３２に対して鋭角αで配置されることが好ましい（図１参照）。本発明の異なる好ましい実施形態によれば、連続部５４は、５°≦α≦３０°、好ましくは５°≦α≦２０°の範囲内の角度αで配置される。
【００５４】
連続部５４の鋭角αは、リベット脚部４０の剛性と、それに関連するジョイント連結におけるアンダーカットの形成に影響を及ぼす。この点に関し、角度α＞３０°は、リベット脚部４０の十分な広がりを妨げる。さらに、この大きな角度のために、シャフト空洞５０は、パンチスラグを受入れるにはあまりにも小さくなる。
【００５５】
角度αの変化の影響を図３に模式的に示す。
【００５６】
本発明のさらに好ましい実施形態によれば、シャフト空洞５０は深さｔＢを有する。深さｔＢは、リベット脚部前端面４２とリベットヘッド１０に最も近いドーム部５６の一点との間の距離として定義される。
【００５７】
深さｔＢは、１／３Ｄａ≦ｔＢ≦２／３Ｄａの範囲内にあることが好ましい。深さｔＢは、シャフト空洞５０内のパンチスラグの受入れ容積の大きさを定義する。従って、好ましい実施形態によれば、深さｔＢは可能な限り大きく選択される。これに関連して、シャフト空洞５０の深さｔＢの増加に伴い、半中空パンチリベット１の剛性も脚部４０で減少することに留意しなければならない。
【００５８】
上記の所与の好ましい範囲は、少なくとも１．２ｍｍまでのシート厚さが、シャフト空洞５０内のパンチスラグとして受入れ可能に選択される。
【００５９】
図７には、貫通開口部６０を有する半中空パンチリベット１の好ましい実施形態が示されている。貫通開口部６０は、シャフト空洞５０をリベットヘッド１０の上側に連結する。従って、好ましくは中空リベットが設けられ、その中に、貫通開口部６０が、さらに、パンチスラグの材料の受入れ及び上昇を可能にする。
【００６０】
図１０は、上述の半中空パンチリベット１による、少なくとも２つの要素の連結方法のフローチャートを示す。第１のステップＳ１において、少なくとも２つの要素Ｂ１，Ｂ２は、ダイス又はアンビル上に互いに積重ねた形状で配置される。次の第２のステップでは、半中空パンチリベット１を要素の積重ねにセットして、要素Ｂ１，Ｂ２を互いに連結するよう実行される。
【００６１】
これに対応して、少なくとも２つの要素Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３のパンチリベットジョイントが設けられ、これらの部品は、上述の半中空パンチリベット１によって積重ねた形状で配置されて互いに連結されている。製造されたパンチリベットジョイントの例示的な図を、図８及び図９に各々示す。図８では、半中空パンチリベット１が２つの要素Ｂ１及びＢ２を連結する。図９では、要素の積重ねの３つの要素Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３が、半中空パンチリベット１を介して互いに連結されている。両方のパンチリベットジョイントおいて、パンチアウトされた材料の一部は、少なくとも部分的にシャフト空洞５０内に受入れられるが、好ましくは、閉鎖ヘッドがリベットヘッド１０に対向して形成される。
【符号の説明】
【００６２】
1  半中空パンチリベット、１０  リベットヘッド、３０  リベットシャフト、３２  円筒側面、４０  リベット脚部、４２  リベット脚部前端面、５０  シャフト空洞、５２  入口凸部、５４  連続部、５６  ドーム部、Ｌ  全長、ＬＡ  縦軸線、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３  要素。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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