(57)【要約】【課題】  板金部品と、締結要素と、を備えたコンポーネントアセンブリ、およびこのようなコンポーネントアセンブリの製造方法を提案する。【解決手段】  板金部品と、締結要素と、を備え、前記締結要素が、直径の大きいほうのフランジ部と、そのフランジ部から離れるように延在するとともにフランジ部から離間した端部において円筒リベット部へと合流する直径の小さいほうのシャフト部と、を備えたコンポーネントアセンブリにおいて、前記締結要素が、３ｍｍ以上の厚さを有する板金部品用に設計される。相対的に薄い板金部品では、板金部品が、少なくとも実質的にシャフト部の直径と一致する直径を有する滑らかに穿孔された円筒開口部を備え、円筒リベット部が、板金部品の板金接触肩部から離間する側と接触するリベットビード部に再形成される。【選択図】図２
2010096351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結要素（１０）と、板金部品（２５）と、を備えたコンポーネントアセンブリであって、前記締結要素（１０）が、直径の大きいほう（Ｄ１）のフランジ部（１２）と、このフランジ部（１２）から離れるように延在するとともに前記フランジ部（１２）から離間した端部（１６）において円筒リベット部（１８）へと合流する直径の小さいほう（Ｄ２）のシャフト部（１４）と、を有し、前記円筒リベット部（１８）の外側は、前記シャフト部（１４）の外側と少なくとも実質的に面一となって同じ直径（Ｄ２）を有し、前記フランジ部（１２）の前記シャフト部（１４）と隣接する側が、板金と接触する肩部（２２）を形成し、前記シャフト部（１４）および前記板金接触肩部（２２）の領域のうち少なくとも一方に回転防止用特徴部（２４）が設けられたコンポーネントアセンブリにおいて、
前記締結要素は、３ｍｍ以上の厚さを有する板金部品（２５）用に設計されるとともに、前記板金部品は、前記締結要素の取り付けの前後において、少なくとも前記締結要素の取り付け領域が一平面上にあることを特徴とするコンポーネントアセンブリ。
【請求項２】
相対的に薄い板金部品では、前記板金部品（２５）が、少なくとも実質的に前記シャフト部（１４）の直径（Ｄ２）と一致する直径（Ｄ２）を有する滑らかに穿孔された円筒開口部（４０）を備え、前記円筒リベット部（１８）が、前記板金部品の前記板金接触肩部から離間する側と接触するリベットビード部（４４）に再形成されることを特徴とする請求項１に記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項３】
中間の厚さの板金部品では、前記板金部品（２５）が、前記板金接触肩部（２２）と隣接する側に少なくとも実質的にシャフト部（１４）の直径（Ｄ２）と一致する直径の小さいほう（Ｄ２）の円筒状の穴部（５２）と、リベットビード部（１４）を形成するように打ち曲げられた前記リベット部（１８）を収容する直径の大きいほうの穴部（５２）と、を備えた段付き穴（５０）を備えることを特徴とする請求項１に記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項４】
前記板金部品（２５）が少なくとも実質的に前記シャフト部（１４）と前記リベット部（１８）との合計の長さと一致する厚さ、もしくはこれよりも大きい厚さを有する相対的に厚い板金部品では、前記板金部品（２５）が、前記板金接触肩部（２２）と対面する側の側面から、前記板金接触肩部（２２）から離間する側（４２）に向かって発散する円錐形の穴（６２）を備え、前記円筒リベット部（１８）は、前記円錐形に発散する穴（６２）にくさび止めされる円錐形のリベットビード部（４４）に再形成されることを特徴とする請求項１に記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項５】
前記締結要素（１０）が、ナット要素であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項６】
前記回転防止用特徴部（２４）は、回転防止用の突出部により形成されるとともに、前記締結要素の取り付け時に前記板金部品に対応する凹部（３０）を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項７】
前記回転防止用突出部（２４）は、前記シャフト部（１４）に沿ってその軸方向（３２）に延在するか、もしくは前記板金接触肩部（２２）で径方向に延在するかのうち少なくとも一方であることを特徴とする請求項６に記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項８】
前記薄い板金部品（２５）は、３〜４．５ｍｍの厚さを有し、前記中間の厚さの板金部品（２５）は、４．５〜６．５ｍｍの厚さを有し、前記厚い板金部品（２５）は、６．５ｍｍを超える厚さを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項９】
前記フランジ部（１２）は、径方向断面において環状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項１０】
前記フランジ部（１２）は、側面図において丸みのある形状であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項１１】
前記締結要素（１０）は、前記フランジ部（１２）および前記シャフト部（１４）を通して延在する中央スレッド（２８）を備えた中空のシャフト部（１４）を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載のコンポーネントアセンブリの製造方法であって、
薄い板金部品（２５）を使用する際、少なくとも実質的にシャフト部（１４）の直径（Ｄ２）と一致する直径（Ｄ２）を有する滑らかに穿孔された円筒開口部（４０）を形成するように前記板金部品を穴あけ器で穿孔し、締結要素（１０）のシャフト部（１４）を、そのフランジ部（１２）の板金接触肩部（２２）が前記板金部品（２５）の片側と接触し、かつ回転防止用の特徴部もしくは突出部（２４）が前記板金部品（２５）に食い込むまで前記円筒開口部（４０）に押し込み、円筒リベット部が前記板金部品（２５）の前記板金接触肩部（２２）から離間する側（４６）と接触するリベットビード部を形成するように、前記円筒リベット部を再形成することを特徴とするコンポーネントアセンブリの製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜８のいずれかに記載のコンポーネントアセンブリの製造方法であって、
中間の厚さを有する板金部品（２５）を使用する際、板金接触肩部（２２）と隣接しかつ少なくとも実質的にシャフト部（１４）の直径と一致する直径の小さいほう（Ｄ２）の円筒状穴部（５２）と、直径の大きいほうの穴部（５４）と、を有する段付き穴（５０）を前記板金部品（２５）に準備し、締結要素（１０）の前記シャフト部（１４）を、そのフランジ部（１２）の板金接触肩部（２２）が前記板金部品（２５）の片側（４２）と接触し、かつ回転防止用の特徴部もしくは突出部（２４）が前記板金部品（２５）に食い込むまで前記穴（５０）に押し込み、円筒リベット部（１８）が前記直径の大きいほうの穴部（５４）に収容されるリベットビード部（４４）を形成するように、前記円筒リベット部（１８）を再形成することを特徴とするコンポーネントアセンブリの製造方法。
【請求項１４】
前記段付き穴（５０）は、ドリル工程もしくは２段階プレス工程により製造されることを特徴とする請求項１３に記載のコンポーネントアセンブリの製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜８のいずれかに記載のコンポーネントアセンブリの製造方法であって、
相対的に厚い板金部品（２５）を使用する際、板金部品（２６）の板金接触肩部（２２）と隣接する側（４２）から、その離間する側に向かって発散する形状を有し、かつ前記板金接触肩部（２２）と隣接する側（６４）がシャフト部（１４）の直径（Ｄ２）と少なくとも実質的に一致する直径（Ｄ２）を有する円錐状の穴（６２）を形成するように、前記板金部材を穴あけ器（６０）もしくは別の方法で穿孔し、締結要素（１０）の前記シャフト部（１４）を、そのフランジ部（１２）の前記板金接触肩部（２２）が前記板金部品（２４）の片側と接触し、かつ回転防止用の特徴部もしくは突出部（２４）が前記板金部品（２５）に食い込むまで前記穴（６２）に押し込み、円筒リベット部（１８）を前記円錐形に発散する穴（６２）にくさび止めするように、前記円筒リベット部（１８）を円錐形のリベットビード部（４４）に再形成することを特徴とするコンポーネントアセンブリの製造方法。
【請求項１６】
前記円錐形に発散する穴（６２）は、前記板金接触肩部（２２）と隣接する側に形成される円筒領域（６４）と接することを特徴とする請求項１５に記載のコンポーネントアセンブリの製造方法。
【請求項１７】
前記円錐形に発散する穴（６２）は、前記シャフト部（１４）の直径と一致する直径（Ｄ２）を有する穴あけ器（６０）を、より直径の大きい（Ｄ３）穿孔ダイ（６６）と組み合わせて用いることにより形成されることを特徴とする請求項１５もしくは１６のいずれかに記載のコンポーネントアセンブリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は締結要素および板金部品からなるコンポーネントアセンブリならびにこうしたコンポーネントアセンブリの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、自動車車体の製造においては締結要素が用いられ、これはリベット要素、穿孔リベット締め要素、もしくは圧入式要素の形態で含まれる。リベット要素では、予め穴があけられた板金部品に要素が挿入されて、締結要素のリベット部を打ち曲げることにより要素が板金部分にリベット締めされる。締結要素自体は締結部品、すなわち雌ねじ、もしくは雄ねじを備えたボルト軸のいずれかを有し、それにより各々にボルトもしくはナットが用いられて更なるコンポーネントを板金部品に固定することができる。穿孔リベット締め要素は自己穿孔式として作られ、換言すれば、この要素自体が板金部品を穿孔したのちに板金部品にリベット締めされる。また、圧入式要素では、板金部品が予め穿孔され、次いで要素がこの穴に通されて板金部品と共に押圧され、これにより板金材が圧入された要素のアンダーカット内に流入して圧入要素が板金部品に対して固定されるため、圧入式要素は板金部品にしっかりと固定されて板金部品からまっすぐに押し出されなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第５２５１３７０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした締結要素は、自動車製造においては、多くが板金の一部などに予め溶接された溶接要素に取って代わられている。一方、要素の溶接は、機械的変形により個々のコンポーネントの製造に統合するのは難しく、また板金部品に望ましくない汚染をもたらす。さらに、例えば板金部材が予め塗装されている場合や、板金部材が選択的にプラスチック膜を挟んだ二枚の板金層からなる場合に、溶接部材は各種の板金部品とともに使用することができない。また、板金部品が高強度部品である場合、溶接作業に伴う熱が溶接位置の領域に受容しがたい板金特性の低下をもたらすため、溶接要素を用いることができない。自動車用の板金部品の製造においては多数の部品が必要となり、当該の板金厚さは通常０．６ｍｍ〜２．５ｍｍに亘り、時には３ｍｍあるいは僅かにそれ以上に及ぶ。
【０００５】
ナット要素の形状の締結要素は特許文献１から公知であり、この締結要素は、直径の大きいフランジ部と、このフランジ部から離れるように延在してフランジ部から離間した端部で円筒リベット部へと合流する直径の小さいシャフト部と、を有し、円筒リベット部の外側はシャフト部の外側とほぼ面一となり、すなわち、同じ直径を有し、そしてフランジ部のシャフト部に隣接する側が板金に接触する肩部を形成するとともに、回転防止用の特徴部がシャフト部分および／または板金に接触する肩部の領域に設けられる。
【０００６】
この種の締結要素は米国特許による所謂クランプ穴リベット締め工程により板金部品に取り付けられる。このため、板金部品には予め穴が開けられ、その穴の周りの領域が円錐形の隆起部すなわち円錐形の襟状に成形される。要素のリベット部が板金部品の円錐状の隆起部側から通される間に、リベット領域は打ち曲げられて広げられると同時に円錐隆起部が少なくとも部分的に裏返しにされ、これにより円錐隆起部の穴の直径が減少する。板金部品と締結要素との間にある種の締付けが起こり、締結要素と板金部品との間の接合部に優れた機械的特性をもたらす。板金部品の円錐隆起部は異なる板金厚さに対して異なるように形成され、これにより一つの要素で異なる板金厚さをカバーすることができる。
【０００７】
明細書では、要素は４ｍｍまでの板金厚さに用いることができ、前述のように、３ｍｍを超える板金厚さは自動車構造においては相対的にまれである。
【０００８】
リベット要素はトラックの製造においても使用されるが、ずっと小規模である。本質的に自動車製造からのリベット要素の使用のみが周知であるが、例えば運転室の辺りなど、トラックの薄い板金部品にも用いられる。より安定したトラックの板金部品、すなわち３ｍｍを上回り、通常は４ｍｍを超える板金厚さのものにリベット要素を設けることは−仮にあったとしても−ほとんどないが、これは利用可能なリベット要素がこのような厚さの板金部品用に設計されていないからである。さらに、自動車と比較して製造されるトラックの数はずっと少ない。トラックの製造に用いられる方法は大多数が溶接要素に結びつく。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的はリベット要素と板金部品よりなるコンポーネントアセンブリおよび、このようなコンポーネントアセンブリの製造方法を提案し、これにより少ない数量で価格の有利な解決策を提示し、経済的に利用することができる。
【００１０】
こうした目的を満足するために、本発明による前記のコンポーネントアセンブリは、締結要素が３ｍｍ以上の厚さを有する板金部品用に設計され、締結要素を取り付ける前の少なくとも締結要素の取り付け領域において板金部品は一平面上にあり、
ａ）相対的に薄い板金部品では、板金部品が、少なくとも実質的にシャフト部の直径と一致する直径を有する滑らかに穿孔された円筒開口部を備え、円筒リベット部が、板金部品の板金接触肩部から離間する側と接触するリベットビード部に再形成され、
ｂ）中間の厚さの板金部品では、板金部品が、板金接触肩部と隣接する側に少なくとも実質的にシャフト部の直径と一致する直径の小さいほうの円筒状の穴部と、リベットビード部を形成するように打ち曲げられたリベット部を収容する直径の大きいほうの穴部と、を備えた段付き穴を有し、
ｃ）板金部品が少なくとも実質的にシャフト部とリベット部との合計の長さと一致する厚さを有する、もしくはこれよりも大きい厚さを有する相対的に厚い板金部品では、板金部材が、板金接触肩部と対面する側の側面から、板金接触肩部から離間する側に向かって発散する円錐形の穴部を備え、円筒リベット部は、円錐形に発散する穴にくさび止めされて円錐形のリベットビード部に再形成される、ことを特徴とする。
【００１１】
従って、それ自体は周知の基本的な形状を有するが、板金が適切に準備されたときには、厚さが３ｍｍ以上の板金部品にも使用することができる締結要素が提案される。
【００１２】
締結要素の取り付け前および取り付け後の両方において、板金部品が締結要素の取り付け領域内で一平面上にあることが重要であり、換言すれば、板金部品がクランプ穴リベット締め工程にあるような円錐状の隆起部を備えておらず、穿孔前の間および要素の取り付けの間の両方において板金部品が平面状であることが重要である。
【００１３】
これは明らかに突起部（ｂｏｓｓ）の平面ベース領域に締結要素を取り付ける場合の、その突起部に穿孔処理を行う前後で再形成される板金を排除するのではなく、締結要素の取り付け部のすぐ近くと、取り付け地点に隣接する放射方向の両方において板金部品が一平面上にあることを意味する。
【００１４】
例えば３ｍｍ〜４．５ｍｍの厚さを有する比較的薄い板金部品では、板金部品の板金接触肩部から離間する側の側面から突き出したリベット部が打ち曲げられてリベットビード部を形成し、フランジ部の板金接触肩部が板金の上側と接触するときにリベットビード部は板金の下側といわば接触した状態となる。平面状のねじ込み継手を達成するためには、リベットビード部を受け入れる穴を有する座金を使用するか、もしくは継手を形成するようにねじ留めされるコンポーネントに口を広げた開口部を使用する必要がある。
【００１５】
締結要素のねじ部の径は特定のサイズに限定せず、厚手の板金部品が用いられるトラック製造においては、Ｍ８よりも小さいスレッドを有するボルトはめったに用いられないが、Ｍ２０以上のねじサイズは珍しくない。
【００１６】
例えば４．５ｍｍ〜６．５ｍｍの厚さの幾分厚手の板金部品では、板金部品に本発明の段付き穴が用いられ、リベットビード部は直径の大きいほうの穴部に収容される、すなわち板金部品の下側からリベットビード部が突出しない。これにより特別な座金の使用やねじ留めされるコンポーネントに特別な凹部を設ける必要がなくなる。
【００１７】
例えば６．５ｍｍを超える厚さの厚手の板金部品では、板金部品の穴は望ましくは穿孔処理によって形成され、穴部は、板金部品の板金接触肩部と隣接する側の側面から、その離間する側に向かって発散するように円錐状に形成される。次いでリベット部は打ち曲げられたリベットビード部を形成するのではなく、リベット部が円錐形に発散する穴にくさび止めされるように円錐状に形成され、これにより締結要素が板金部品から押し出されるのを防ぐ。
【００１８】
締結要素は通常ナット要素として形成される、すなわち、フランジ部と中空状のシャフト部との両方が内部スレッドを有する中空空間を備えた中空状に形成される。スレッドがリベット部まで延在するとリベット部の打ち曲げ部分を変形させてしまうため、スレッドはリベット部まで延在しない。代わりに、リベット部は通常、リング状肩部および円錐導入部を介して中空シャフト部すなわちスレッドへと合流する。一方、このようなリング状肩部を設けることにより、リベット部の径方向厚さを適切な寸法に保ち、容易に変形できるようにする。しかしながら、締結要素が十分な安定性を有しそれによりトラックでの使用に適するように、シャフト部は十分な厚さに形成されなければならない。
【００１９】
本発明のこうした円錐形に発散する穴は、かなりの範囲の板金厚さに亘り、工業的なプレス処理により比較的容易に形成され、リベット部により、その穴部内におけるシャフト部の全長に一致する地点に円錐リベットビード部が形成されるため、この実施例は特に有利である。リベット部を円錐状に広げるために、それぞれの板金厚さに適したダイ・ボタンを選択する必要があるだけである。
【００２０】
各々の板金部品に締結要素を取り付ける際、締結要素に設けられた任意の回転防止用突出部が板金部品に押し込まれてこれに一致する凹部を形成し、これにより回転防止用突出部とともに所望のように回転を防止する。
【００２１】
回転防止用の突出部は、望ましくはシャフト部に沿ってその軸方向に延在し、かつ／または板金接触肩部において径方向に延在する。
【００２２】
ここで薄い板金部品が３〜４．５ｍｍの範囲にあり、中間の厚さの板金部品が４．５〜６．５ｍｍの範囲にあり、厚手の板金部品が６．５ｍｍを上回る厚さを有するように要素を設計する必要はない。
【００２３】
３〜４．５ｍｍの厚さを有する薄い板金部品ではリベットビード部が板金部品の下側に位置するという説明は、要素のシャフト部が約３ｍｍの長さを有し、同じくリベット部が約２．５ｍｍの軸方向長さを有するように要素のシャフト部が設計されることを意味する。スレッドの全長はフランジ部の軸方向高さとシャフト部の軸方向長さとによって決定されるため、フランジ部の高さを増加させてシャフト部の長さを減少させることもでき、そのため板金部品の下側のリベットビード部をさらに薄い板金部品に設けることも可能であり、その結果、中間の厚さの板金部品では厚さ範囲がさらに薄い厚さ、例えば４ｍｍから開始されるが、これは大きいほうの直径の穴部が打ち曲げられたリベット部を受け入れるのに適するように、段付き穴もまた板金厚さとともに短くなるためである。したがって、先に説明したように、平面のねじ込み継手面はそこから生じる利点を得られる。一方、これにより例えば５．５ｍｍの厚さの板金部品に円錐状に発散する穴を設けることができるため、製造がより煩雑な段付き穴を形成する必要が全くなくなることを意味する。
【００２４】
上記の説明から、本発明の３つの可能性全てを用いる必要はなく、特に円錐状に発散する穴部を有する開口部はとりわけその円錐形状が比較的容易に製造できるため、特に有利な効果をもたらすことが分かる。
【００２５】
締結要素のフランジ部は長手方向軸に垂直な断面において円形の概ね環状の形状を有する。したがって要素は冷間変形（ｃｏｌｄ  ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）により丸棒材料から有利に製造される。丸棒材料からの製造を通じてフランジ部は側面図において丸い形状を有し、これにより一方ではフランジ部の冷間変形に対する十分な強度を保障し、他方では板金接触肩部に十分な径方向の広がりを保障して、面接触の圧力を小さく保つ。鋭角を避けることにより、丸い形状に有利な特徴が得られる。
【００２６】
したがってコンポーネントアセンブリの製造において３種類の締結要素の取り付けを区別することができる。薄い板金部品では、少なくとも実質的にシャフト部の直径と一致する直径を有する滑らかな穿孔された円筒開口部を形成するように板金部品が穴あけ器で穿孔され、次いで締結要素のシャフト部が、そのフランジ部の板金接触肩部が板金部品の片側と接触し、かつ回転防止用の特徴部もしくは突出部が板金部品に食い込むまで円筒穴に押し込まれ、さらに円筒リベット部が適切なダイ・ボタンにより再形成されて、板金部品の板金接触肩部から離間する側と接触するリベットビード部を形成する。
【００２７】
中間の厚さを有する板金部品では、板金接触肩部と隣接しかつ少なくとも実質的にシャフト部の直径と一致する直径の小さいほうの円筒状穴部と、直径の大きいほうの穴部と、を有する段付き穴が板金部品に形成されるように手段が実行され、締結要素のシャフト部が、そのフランジ部の板金接触肩部が板金部品の片側と接触し、かつ回転防止用の特徴部および突出部が板金部品に食い込むまで穴に押し込まれ、次いで円筒リベット部が適切なダイ・ボタンにより再形成されて、直径の大きいほうの穴部に収容されるリベットビード部を形成する。段付き穴は例えばドリル工程もしくは２段階のプレス工程により製造される。
【００２８】
相対的に厚手の板金部品では、板金部品の板金接触肩部と隣接する側から、その離間する側に向かって発散する形状を有し、かつ板金接触肩部と隣接する側がシャフト部の直径と少なくとも実質的に一致する直径を有する円錐状の穴を形成するように、板金部材が穴あけ器もしくは別の方法で穿孔され、締結要素のシャフト部が、そのフランジ部の板金接触肩部が板金部品の片側と接触し、かつ回転防止用の特徴部もしくは突出部が板金部品に食い込むまで穴に押し込まれ、さらに円筒リベット部が適切なダイ・ボタンにより円錐形のリベットビード部に再形成されて、円錐形に発散する穴にくさび止めされる。
【００２９】
特に円錐形に延在する穴が、板金接触肩部に隣接して形成される穴の円筒領域と接することが望ましい。少なくとも実質的にシャフト部と同様の直径を有する円筒領域は、一方で締結要素のシャフト部をきれいに導く役割を果たし、他方でこの領域内で最大限の回転防止を行う役割を果たすが、これは回転防止用の突出部がその径方向深さ全体に亘って穴の側面に対応する溝を形成するためである。
【００３０】
望ましくはシャフト部の直径と一致する直径の穴あけ器を、より直径の大きなダイ・ボタンと組み合わせて用いることにより、円錐形の穿孔が行われる。こうした設計により、穴あけ器が穴の起点領域に滑らかな壁面を形成するように穿孔し、次いで板金部品の残りの厚みから円錐形の穿孔スラグを生じさせるが、穿孔スラグの最大径はダイ・ボタンの穴の直径によって決定される。穿孔されたスラグの円錐形状は板金厚さ、穴あけ器の直径、およびダイ・ボタンの穴の直径によって決定される。
【００３１】
以下の実施例および図面を参照しながら本発明の詳細を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のコンポーネントアセンブリを形成するように板金部品と組み合わされる締結要素であり、（Ａ）はリベット部側から見た正面図、（Ｂ）は一部を軸方向断面で示す側面図、（Ｃ）は斜視図。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、薄い板金部品への締結要素の一連の取り付けを示す図。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１（Ａ）〜（Ｃ）の締結要素の、中間の厚さの板金部品への一連の取り付けを示す図。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１（Ａ）〜（Ｃ）の締結要素の、中間の厚さもしくはそれを上回る厚さの板金部品への一連の取り付けを示す図。
【図５】基本的には図３と同じ状況を示すが、締結要素の取り付けのために使用する、ねじサイズＭ８（Ａ）、Ｍ１０（Ｂ）、Ｍ１２（Ｃ）、Ｍ１４（Ｄ）用のダイ・ボタンを含む図。
【図６】基本的には図４と同じ状況を示すが、締結要素の取り付けのために使用する、ねじサイズＭ８（Ａ）、Ｍ１０（Ｂ）、Ｍ１２（Ｃ）、Ｍ１４（Ｄ）用のダイ・ボタンを含む図。
【図７】図６（Ａ）〜（Ｄ）に対応する一連の図であるが、図１（Ａ）〜（Ｃ）の締結要素の、厚手の板金部品への取り付けを示す図であり、締結要素の取り付けのために使用する、ねじサイズＭ８（Ａ）、Ｍ１０（Ｂ）、Ｍ１２（Ｃ）、Ｍ１４（Ｄ）用のダイ・ボタンを含む図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
まず図１Ａ〜１Ｃは、大きいほうの直径Ｄ１のフランジ部１２と、小さいほうの直径Ｄ２のシャフト部１４と、を有する締結要素１０を示し、シャフト部はフランジ部１２から離れる方向に延在して、フランジ部１２から離間した端部で円筒リベット部１８へと合流し、円筒リベット部の外側２０がシャフト部１４の外側と少なくとも実質的に面一となり、すなわち、同じ直径Ｄ２を有する。フランジ部のシャフト部１４に隣接する側が、板金に接触する肩部２２を形成し、回転防止用特徴部２４がシャフト部１４に設けられる。回転防止用特徴部は、板金に接触する肩部に設けられてもよく（図示せず）、また板金に接触する肩部２２とシャフト部１４の両方に設けられてもよく、これは例えば側面図における矩形もしくは三角形である。
【００３４】
締結要素１０は３ｍｍ以上の厚さの板金部品用に設計される。
【００３５】
相対的に薄い板金部品への取り付けについて図２Ａ〜２Ｃを参照しながら説明する。図２Ａおよび２Ｂに示すように、板金部品２５、少なくとも締結要素の取り付け領域２６が、締結要素の取り付け前後の両方において一平面上にある。
【００３６】
ここに示す締結要素は雌ねじ２８を有するナット要素である。任意選択的に締結要素をボルト要素として設計してもよい。この場合では、シャフト部１４がスレッド部とともに延在し、そして円筒リベット部が前述の特許文献１の図８に示す例に類似した、本質的にスカートとして知られるもののように設計される。
【００３７】
回転防止用の突出部によって形成される回転防止用特徴部２４は、締結要素の取り付け時に板金部品に対応する凹部を形成する（図２Ｃに示す）。ここで回転防止用突出部２４はシャフト部に沿ってシャフトの軸方向に延在する。これに代わって、もしくはこれに加えて、突出部が板金接触肩部２２で径方向に延在してもよい（図示せず）。
【００３８】
図２Ａ〜２Ｃの実施例の板金部品は薄い板金とみなし、３〜４．５ｍｍの厚さを有する。
【００３９】
さらに図１Ａ〜１Ｃおよび図２Ａ〜２Ｃから明らかなように、フランジ部は長手方向軸に垂直な断面および平面図において環状に丸く、側面図においてフランジ部は丸みのある形状である。
【００４０】
さらに明らかなように、締結要素１０は中空のシャフト部１４を有するとともに、中央スレッド部２８がフランジ部１２およびシャフト部１４を通して延びて、円錐スレッド導入部３４および径方向肩部３６を介してリベット部１８へと合流する。
【００４１】
薄い板金部品２５を有する図２Ｂおよび２Ｃのコンポーネントアセンブリは、板金部品が少なくとも実質的にシャフト部１４の直径に対応する直径Ｄ２を有する滑らかな穴が開けられた円筒開口部４０を形成するように、穴あけ器とダイ・ボタンとで穴が開けられて作られる。このため、板金部品２５はプレスの下部ツールのダイ・ボタンと、プレスの上部ツールもしくは中間の圧盤のパンチとの間に挿入され、ダイ・ボタンは、直径Ｄ２に対応するパンチの直径よりも僅かに直径の大きい開口部を有する。プレスをかける間、パンチが板金部品を貫くように駆動され、ダイ・ボタンの開口部を通してプレスされた穿孔スラグが生じて廃棄される。ダイ・ボタンの開口部は少なくとも部分的にパンチの外径と一致するとともにパンチの外径よりも僅かだけ大きいため、板金部品には滑らかな内壁を有する円筒穴４０が形成される。
【００４２】
ダイ・ボタンをプレスの中間圧盤に取り付けて、パンチをプレスの上部ツールに取り付けてもよく、またパンチをプレスの下部ツールに取り付けてダイ・ボタンをパンチより上のプレスの上部ツールもしくはプレスの中間圧盤に取り付けてもよい。またパンチをプレスの中間圧盤に取り付けて、ダイ・ボタンをプレスの上部ツールに取り付けてもよい。さらに、ダイ・ボタンとパンチとを所謂Ｃ−フレームに取り付けてダイ・ボタンもしくはパンチのうちの一方もしくは他方の対応する水圧荷重により板金部品の穿孔を行うこともできる。
【００４３】
締結要素１０のシャフト部１４は、フランジ部１２の板金接触肩部２２が板金部品の片側の面４２と接触し、かつ回転防止用の特徴部すなわち突出部２４が板金部品に食い込むまで円筒穴４０に押し込まれる。円筒リベット部１８は、適切なダイ・ボタン（図示せず）により、板金部品における板金接触肩部２２から離間する側の面４６と接触するリベットビード部４４に再形成される。
【００４４】
また板金部品の締結要素の取り付けは通常プレスにより行われる。このため締結要素１２が通常セッティングヘッドに収容されて、リベットダイが板金部品の下に配置されるが、
このダイは、板金部品の下側においてリベットビード部４４と相補関係にある形状の端面を有する。ダイ・ボタンは、リベットビード部４４と同様、例えば径方向断面において半円に類似する形状のリング溝を端面に有してもよく、これはすなわち、ダイ・ボタンの端面における半円状のリング溝が、領域４６内のリベットビード部４４の内側と半径方向に係合しかつリング状肩部３６と接触する突出部を取り囲む。リング溝の外側は板金部品２５の下側４６と接触する平面である。プレスを行うことにより、締結要素が板金部品２５より上の位置から移動されて、リベット部１８が図示しないダイ・ボタンのリング溝と係合してリベットビード部が対応する形に形成されるまで、締結要素のシャフト部１４が穴４０を通して移動される。またプレスにより回転防止用の突出部２４を穴の側面を通して押し込むのに必要な力が伝達され、これにより穴４０の円筒状側壁に軸方向に延在する対応する溝が回転防止用突出部２４によって形成される。
【００４５】
ここでダイ・ボタンがプレスの下部ツールに取り付けられてセッティングヘッドがプレスの上部ツールもしくはプレスの中間圧盤に取り付けられてもよく、あるいは逆の配置では、セッティングヘッドがプレスの下部ツールもしくはプレスの中間圧盤に配置されるのに対してダイ・ボタンが、それぞれ、プレスの中間圧盤もしくはプレスの上部ツール上に取り付けられてもよい。ここでダイ・ボタンもしくはセッティングヘッドはまた、Ｃ状フレームの対応する作動装置により支持される。
【００４６】
プレスを使用する際、対応する装置は、第１のステーションで穿孔を行い、第２のステーションで締結部材を先に形成された穴に挿入する連続的な装置として設計されてもよい。また連続的な装置は、プレス時に更なる作業ステップを同時に行うことができるように更なるステーションを有してもよい。こうした配置は、板金部品がプレスを通して連続的に移動して、各回のプレスにつき、プレスの各作業ステーションにおける作業工程が板金片上に連続的に行われる役割を果たす。次いでプレスの通過後もしくはプレス中に、個々の板金部品が互いから、すなわち板金片から分離される。
【００４７】
中間の厚さの板金部品を有するコンポーネントアセンブリの製造を、図３Ａ〜３Ｃを参照しながら説明する。ここで締結要素１０は先の実施例の締結要素と同一のものである。同じ部品に対しては同じ参照符号が用いられ、特に述べない限り、前述の説明が、同じ参照符号を有する部品もしくは特徴部に等しく適用されることを理解されたい。この実施例では、段付き穴５０が、少なくとも実質的にシャフト部１４の直径Ｄ２と一致しかつ板金接触肩部と隣接するより小さい直径Ｄ２の円筒状穴部５２と、より大きい直径の穴部５４とを有するように板金部品に形成される。段付き穴５０は例えばドリル工程もしくは２段階のプレス工程により製造される。
【００４８】
フライス削りツールもしくは特別なグラウンド・ドリルによるこうした段付き穴の製造は本質的に公知である。２段階プレス工程でのこうした穿孔の工程中、まず板金部品２５が前述の穴あけ器およびダイ・ボタンにより穿孔されるが、この板金部品は要求されるよりも幾分大きく穿孔され、すなわち、Ｄ２よりも僅かに大きい直径で、以下に述べるように、発散状の円錐形の穴が生じるように円錐状に穿孔される。次いで片側（図３の下側部分４６）に第２のパンチを有する更なる処理ステーションにおいて、第２のパンチにより直径のより大きな穴部を形成するように処理される。この工程時に、先に形成された穴に金属が流入して直径のより小さいほうの穴部の穴の直径が減少し、望ましくはＤ２に対応する値に減少する。
【００４９】
次いで締結要素１０のシャフト部１４は、図２Ａ〜２Ｃの実施例で述べたように、フランジ部１２の板金接触肩部２２が板金部品の片側の面４２と接触し、かつ符号３０で示すように回転防止用の特徴部すなわち突出部２４が板金部品に食い込むまで穴５０に押し込まれる。円筒リベット部１８は再形成されてより大きな直径の穴部５４に収容されるリベットビード部４４を形成する。この変形例では、板金部品の下側４６が更なるコンポーネントのために平面状の接合面を形成し、換言すれば、リベットビード部４４が板金の下側４６より下に突出しない。
【００５０】
本発明のコンポーネントアセンブリの製造方法の更なる変形例を図４Ａ〜４Ｄに図示する。この方法はより分厚い板金部品もしくは中間の厚さの板金部品に用いてもよく、ここでは中間の厚さの板金部品に用いた方法の利用を示す。この実施例では、板金部品２５の板金接触肩部２２と隣接する側４６からその離間する側４４に向かって発散する円錐開口部６２を形成するように、板金部材が穴あけ器６０もしくは別の方法で穿孔され、穴４２は、板金接触肩部２２と隣接する側６４にシャフト部１４の直径Ｄ２と少なくとも実質的に一致する直径Ｄ２を有する。
【００５１】
この円錐状に発散する穴６２を得るように、円筒穴あけ器６０の直径Ｄ２よりも大きい直径の円形開口部６８を有するダイ・ボタン６６が用いられる。開口部６８より下のダイ・ボタンの中央通路６９は、穿孔スラグが通過できるように同様に円錐形に（もしくは階段状に）作られる。
【００５２】
板金部品における穴の円錐形に発散する領域６２の円錐は、パンチの直径Ｄ１と比較したときのダイ・ボタンの開口部６８の直径Ｄ３を選択することにより求められる制限の範囲内で選択することができる。望ましい一つの試みとしては円錐角が例えば約７°である。
【００５３】
図２Ａ〜２Ｃの実施例に関連して述べるように、パンチ６０およびダイ・ボタン６６が前述したようにプレスに用いられる（別の方法としてＣ−フレームが用いられる）。
【００５４】
板金部品が厚ければ厚いほど、その穴が所望の円錐形状を形成するために開口部６８の直径Ｄ３がより大きくなければならない。
【００５５】
より直径の大きなダイ・ボタンを有する穴あけ器を使用する際、パンチの自由端面がまず板金部品から穿孔スラグを切削し始める。切削抵抗が特定値を上回るとすぐに材料が破断して板金部品から円錐形の穿孔スラグが押し出される。この手順により、符号６４で示すように、穴の上部がパンチ６０の形状に一致する円形シリンダの形状を有するのに対して、この実施例の下部６２では穴に所望の円錐形状が得られるような状況が導かれる。
【００５６】
また、板金部品に対する締結要素の取り付けがプレス、すなわち同一のプレスもしくは別のプレスにおける更に別のステーションで行われる。締結要素１０のシャフト部１４は、フランジ部１２の板金接触肩部２２が板金部品２５の片側４２と接触し、かつ符号３０で示すように回転防止用の特徴部すなわち突出部２４が板金部品２５に食い込むまで穴６２に押し込まれる。円筒リベット部１８はこれに対応するダイ・ボタンにより再形成されて、円錐形に発散する穴６２にくさび止めされる円錐形のリベットビード部４４を形成する。
【００５７】
リベット部が広げられてリベットビード部４４を形成するため、リベット部にもその外側７０が穴６２の円錐形状と一致する発散した円錐形状が得られる。また、リベットビード部４４が板金部品の下側４６よりも上の部分と十分に接触している、すなわち側面４６が平面状のねじ継手側面を形成することが分かる。
【００５８】
この実施例では、締結要素の設計を変更する必要なしに、全く異なる板金部品厚さに対して同じタイプの締結具を用いることができる点で特に有利である。単にダイ・ボタンの設計を板金部品のそれぞれの厚さに対応させる必要があるだけである。ダイ・ボタンはまた、締結要素のねじのそれぞれのサイズ、すなわち締結要素自体と整合する必要がある。
【００５９】
この点についてより詳しく説明するために、まず基本的に図４Ｂおよび４Ｃと同じ対象物を示すが、それぞれを使用するダイ・ボタン８０とともに示す図を図６Ａ〜６Ｄに示す。図４Ｃに対応して図６Ｃに示すように、リベットビード部４４は板金部品２５の下側４６よりすぐ上に仕上げられることに留意する。図６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄの図の比較からも分かるように、ダイ・ボタンは、それぞれ締結要素のリベット部１８を打ち曲げる、すなわち要素のリベット部１８を広げて変形させるように設計されたダイ・ボタン突出部８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄを有し、ダイ・ボタン突出部８０ＡはねじサイズＭ８と整合し、ダイ・ボタン突出部８０ＢはねじサイズＭ１０と整合し、突出部８０ＣはねじサイズＭ１２と整合し、ダイ・ボタン突出部８０ＤはねじサイズＭ１４と整合する。しかしながら、本発明は決してねじサイズに限定されるものではなく、その他のねじサイズ、すなわちＭ２０以上のねじサイズの要素にも用いることができる。
【００６０】
次いで図７は、広げられたリベットビード部４４が板金の下側４６よりかなり上に仕上げられているより分厚い板金部品に対する同様の方法を示すが、これは板金部品２５が図６Ａ〜６Ｄに示す板金部品２５よりも著しく厚いためである。
【００６１】
ここでまた、Ｍ８，Ｍ１０，Ｍ１２，Ｍ１４のねじサイズ用のダイ・ボタンを示す。ダイ・ボタン突出部８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃ，８０Ｄは明らかに図６Ａ〜６Ｄの実施例の突出部と同様の形状を有しているが、締結要素１０のリベット部の拡張が所望の方法によってなされるようにダイ・ボタン突出部がより高い軸方向高さを有しているのが分かる。
【００６２】
最後に図５Ａ〜５Ｄは、段付き穴５０における直径の大きいほうの穴部５４内にリベットビード部４４を形成させるためのＭ８，Ｍ１０，Ｍ１２，Ｍ１４のねじサイズ用のダイ・ボタンを示す。ここで締結要素は、シャフト部１４が相対的に短く選択されている。シャフト部を短く形成する場合、その実施例は最も薄い板金、すなわち３ｍｍもしくは僅かに大きい厚さから例えば４．５ｍｍまでの厚さの板金に用いることができ、リベットビード部が板金部品２５の下側４５を超えて突出する状況が回避される。ここでもまた、Ｍ８，Ｍ１０，Ｍ１２，Ｍ１４のねじサイズ用のダイ・ボタンを示す。
【００６３】
呼称「薄い板金部品、中間の厚さの板金部品、厚い板金部品」は、相対的な呼称であり、特定の寸法を定形的に規定するのではなく、締結要素の設計に従って選択されるものであることに留意すべきである。これに関連して一つのねじサイズにつき例えば３ｍｍ〜２０ｍｍもしくはそれ以上の広範な板金厚さを一つの要素でカバーできることが重要である。このように例えばトラックなどに少ない数量が求められる場合でも、全体で多量の要素を実現することができ、有利な価格で製造することができる。またこのように要素の保管も簡略化される。
【００６４】
本明細書中に記載および／またはクレームされた回転防止用の特徴部は隆起状の特徴部によって実施される必要はなく、締結要素の凹部によって実施されてもよい。この場合締結要素すなわちナット要素は、開口部に対して僅かに大きい必要がある。回転防止用の隆起した特徴部と陥凹した特徴部との組み合わせも考えられ、これは例えばシャフト部の外周の周りおよび／または板金接触肩部に配置された回転防止用突出部と回転防止用凹部との交互の配列であり、望ましくは−前述の回転防止用の特徴部のように−等間隔に配置される。回転防止用特徴部の総数は重要ではない。２〜１８個、好ましくは３〜１２個の回転防止用特徴部が締結要素の長手方向軸の周りに直接、制限なく設けられる。
【００６５】
更に留意すべきは、ここでクレームされているコンポーネントアセンブリの使用分野はトラックの製造に限定されるものではなく、締結部材を設ける必要のある対応する厚さを備えた板金部品を用いる全ての分野を含む。
【００６６】
全ての実施例において、冷間成形との関連でＩＳＯ規格のクラス８の強度もしくはさらに高い強度を達成する全ての材料が締結要素用材料として指定されてもよく、これは例えばドイツ工業規格ＤＩＮ１６５４に準拠する３５Ｂ２合金などである。このように形成された締結要素は、特に深絞り特性を有する板金部材用の全ての工業用鉄材に適しており、またアルミニウムあるいはその合金にも適している。アルミニウム合金、特に高強度を有するものを締結要素に用いてもよく、これは例えばＡｌＭｇ5などである。例えばＡＭ５０などのより高強度なマグネシウム合金の締結要素も考えられる。
【符号の説明】
【００６７】
１０…締結要素
１２…フランジ部
１８…円筒リベット部
２２…板金接触肩部
２４…回転防止用突出部
２５…板金部品
２６…取り付け領域
２８…中央スレッド部
３４…円錐スレッド導入部
３６…径方向肩部
４０…円筒開口部
４４…リベットビード部
【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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【外国語明細書】
2010096351000001.pdf