(57)【要約】【課題】  板金部品に取り付けるための圧入要素の形態の機能要素を提供する。【解決手段】  本発明の機能要素が、ヘッド部と、シャフト部と、を有し、前記ヘッド部は、前記シャフト部に隣接する側にリング状の板金接触面を有し、その内部に、ヘッド部からシャフト部への移行部においてシャフト部を取り巻くリング状の軸方向凹部を有する。シャフト部は、軸方向に延在する複数の円周方向に分散された径方向凹部を有し、同様にそれらの間で軸方向に延在するとともに径方向に突出するノーズ部を有する。径方向凹部の部位では、ヘッド部に隣接する軸方向端部に隆起状の材料部が存在し、リング状凹部の領域内で前記ヘッド部とともにアンダーカット部を形成する。【選択図】図１Ａ
2012149766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板金部品に取り付けるための圧入要素の形態の機能要素（１０；１０´）であって、前記機能要素は、ヘッド部（１４）と、シャフト部（１６）と、を有し、前記ヘッド部は、前記シャフト部に隣接する側（１８）にリング状の板金接触面（２０）を有し、該リング状の板金接触面（２０）の内部に、前記ヘッド部（１４）から前記シャフト部（１６）にかけての移行部で前記シャフト部を取り巻くリング状の軸方向凹部（２２）を有しており、
前記シャフト部（１６）は、軸方向に延在する複数の円周方向に分散された径方向凹部（２４）を有し、同様にそれらの間で軸方向に延在するとともに径方向に突出するノーズ部（２６）を備えており、前記径方向凹部（２４）の部位では、前記ヘッド部に隣接する軸方向端部に隆起材料部（３０）が存在し、前記リング状凹部の領域内に前記ヘッド部とともにアンダーカット部（３２）を形成することを特徴とする機能要素（１０；１０´）。
【請求項２】
２〜１２個の前記径方向凹部（２４）、好ましくは４〜８個、特に６個の前記径方向凹部（２４）が設けられるとともに、２つの隣接する前記径方向凹部（２４）の間にそれぞれ前記径方向に突出するノーズ部（２６）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の機能要素（１０；１０´）。
【請求項３】
前記アンダーカット部（３２）が、前記リング状の軸方向凹部（２２）内に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の機能要素（１０；１０´）。
【請求項４】
前記機能要素が、前記シャフト部（１６）にねじ山（１７）を有するボルト要素（１０）であり、前記ねじ山（１７）の外径は、前記シャフト部（１６）の長手方向軸（２８）から前記径方向凹部（２４）のベース面にかけての最大径方向寸法よりも大きい半径を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の機能要素（１０）。
【請求項５】
前記ねじ山（１７）の前記外径は、前記シャフト部（１６）の前記長手方向軸（２８）から前記径方向に突出するノーズ部（２６）の径方向外側面にかけての最大径方向寸法よりも大きい半径を有することを特徴とする請求項４に記載の機能要素（１０）。
【請求項６】
前記径方向凹部（２４）のベース面および／または前記ノーズ部（２６）の外面は、少なくとも実質的にそれぞれ環状円筒面にあり、もしくは該環状円筒面のセグメント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機能要素（１０；１０´）。
【請求項７】
前記アンダーカット部（３２）を形成する前記隆起材料部（３０）は、少なくとも実質的に前記ねじ山（１７）の径方向寸法に対応する、前記機能要素の前記中央長手方向軸（２８）から計測した最大径方向寸法を有することを特徴とする請求項４に記載の機能要素（１０）。
【請求項８】
前記ねじ山（１７）は、その前記ヘッド部（１４）に隣接する端部が、前記径方向凹部（２４）もしくは前記ノーズ部（２６）の前記ヘッド部（１４）から離間する側の端部のすぐ前に配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の機能要素（１０；１０´）。
【請求項９】
前記圧入要素が中空要素（１０´）であり、その中空中央通路（７０）にねじ山（７２）が設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の機能要素（１０´）。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の機能要素（１０；１０´）を備え、板金部品（１２，１２´）と組み合わされた、コンポーネントアセンブリであって、
前記板金部品（１２；１２´）が前記リング状凹部（２２）内で前記アンダーカット部（３２）へと延び、それにより必要な押し出し抵抗および／または必要な回転防止特性を保証するコンポーネントアセンブリ。
【請求項１１】
前記ヘッド部（１４）から離間した側の前記板金部品（１２；１２´）の側面が、前記ボルト要素では、前記ヘッド部（１４）に隣接する前記ねじ山（１７）の端部のすぐ前の、前記シャフト部（１６）に隣接する領域に配置され、中空要素（１０）では、前記中空シャフト部の前記自由端面（７６）の手前に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項１２】
前記板金部品（１２；１２´）は、前記ヘッド部から離間される側にリング状のカラー部（６８）を有し、その径方向内面が前記径方向凹部（２４）の前記ノーズ部（２６）および／または前記ベース面と密に接触することを特徴とする請求項１０に記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項１３】
前記シャフト部（１６）に隣接する、前記ヘッド部（１４）から離間した前記リング状カラー部（６８）の軸方向端部は、ボルト要素（１０）については、前記ヘッド部（１４）に隣接する前記ねじ山（１７）の端部のすぐ前に配置され、中空要素については、前記中空シャフト部の前記自由端面（７６）のすぐ手前に配置されることを特徴とする請求項１１に記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項１４】
前記板金材料は、前記隆起材料部（３０）の間で前記要素（１０；１０´）の表面と接触することを特徴とする請求項９〜１１に記載のコンポーネントアセンブリ。
【請求項１５】
請求項１〜８のいずれかに記載の圧入ボルト（１０）の形態の機能要素（１０）の製造方法であって、
前記製造方法は、円筒形の金属ロッドもしくはワイヤから始まって、冷間頭部すえ込み処理により、ヘッド部（１４）と、シャフト部（１６）と、前記シャフト部（１６）に隣接する前記ヘッド部（１４）の側面において該シャフト部（１６）を取り巻くリング状の軸方向凹部（２２）と、を有し、好ましくは、前記シャフト部（１６）の周りの前記ヘッド部（１４）に隣接する領域に材料カラー部を有する、ブランクを作成し、
前記シャフト部（１６）および／または前記カラー部の材料が、軸方向に延在する径方向凹部（２４）と、前記ヘッド部（１４）に隣接する前記径方向凹部（２４）の端部にアンダーカット部（３２）を形成する隆起材料部（３０）と、前記径方向凹部（２４）の間に配置されたノーズ部（２６）と、を形成するように、更なる冷間頭部すえ込み処理により局所的にずらされ、
次いで、前記径方向凹部（２４）の前記ヘッド部（１４）から離間した軸方向端部のすぐ前の前記シャフト部（１６）にねじ山（１７）が形成されることを特徴とする機能要素（１０）の製造方法。
【請求項１６】
請求項１〜３のいずれか一項または請求項９に記載の中空圧入要素の形態の機能要素の製造方法であって、
前記製造方法は、円筒形の金属ロッドもしくはワイヤから始まって、冷間頭部すえ込み処理により、ヘッド部（１４）と、シャフト部（１６）と、前記シャフト部に隣接する前記ヘッド部（１４）の側面において該シャフト部（１６）を取り巻くリング状の軸方向凹部（２２）と、を有し、好ましくは、前記シャフト部（１６）の周りの前記ヘッド部（１４）に隣接する領域に材料カラー部を有する、ブランクを作成し、
前記シャフト部（１６）および／または前記カラー部の材料が、軸方向に延在する径方向凹部（２４）と、前記ヘッド部（１４）に隣接する前記径方向凹部（２４）の端部にアンダーカット部（３２）を形成する隆起材料部（３０）と、前記径方向凹部（２４）の間に配置されたノーズ部（２６）と、を形成するように、更なる冷間頭部すえ込み処理により局所的にずらされ、
前記シャフト部（１６）および前記ヘッド部（１４）内に軸方向に延在する中央通路（７０）が形成されることを特徴とする機能要素の製造方法。
【請求項１７】
前記ナット要素（１０´）の自由端面（７６）における長手方向軸（２８）からの半径を増大させるように、該ナット要素（１０´）の前記自由端面（７６）が圧縮され、それにより前記ナット要素（１０´）の前記自由端面（７６）の前記半径が、前記径方向凹部（２４）の領域における前記シャフト部（１６）の半径よりも大きくなり、好ましくは前記ノーズ部（２６）の領域における前記シャフト部の半径よりも大きくなり、選択的に前記シャフト部（１６）の前記自由端に貫通端部を形成するように、該ナット要素（１０´）の前記自由端面（７６）が圧縮されることを特徴とする請求項１６に記載の機能要素の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は板金部品に取り付けるための圧入要素の形態の機能要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
機能要素は雄性要素としても雌性要素としても形成される。雄性要素としては、シャフト部にねじ山（ｔｈｒｅａｄ）が設けられたボルト要素や、シャフト部にクリップなどのためのマウントが設けられた要素、あるいはシャフト部が円筒状に形成されるとともに要素上で回転可能なコンポーネント用のジャーナルとしての機能を果たす要素が考えられる。
【０００３】
雌性要素としては主にナット要素、すなわち雌ねじを有する要素が考えられ、このナット要素は、自己貫通ナット要素を提供する穿孔部分として形成されることが可能なシャフト部を有する。ねじ山は必ずしも予め製造される必要はなく、ねじ山形成スクリューすなわちねじ切りスクリューにより、板金部品にナット要素を取り付けた後に製造してもよい。一方、雌性要素はシャフトの回転ジャーナリングとしての機能を果たす円筒中空スペースを有する中空要素であってもよい。
【０００４】
機能要素は最も多様な実施例において周知である。一方、板金部品への取り付けの際に、板金部品の穴の周縁部を収容するためのリング状の凹部を形成するヘッド部とともにリベットビード（ｒｉｖｅｔ  ｂｅａｄ）部を形成するように変形する、リベット部を有する所謂リベット要素が存在する。そのリベット要素により、機能要素は板金部品への取り付けの際に変形する。このようなリベット要素の典型的な例は、本出願人によるＮＢＲボルト要素および本出願人によるＲＮＤナット要素である（特許文献１）。さらに、所謂圧入要素が周知であり、これは板金部品への取り付けの際に要素自体が意図的に変形されるのではなく、板金部品を対応する圧入要素のアンダーカット部と係合させるように板金材料自体が変形されるものである。ここでは様々なボルト要素およびナット要素が知られている。
【０００５】
本出願人による所謂ＥＢＦボルト（特許文献２）は、ボルト要素として挙げられており、また本出願人による所謂ＲＳＵ要素（特許文献３）は、ナット要素として挙げられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許第１１１６８９１号明細書
【特許文献２】欧州特許第６７８６７９号明細書
【特許文献３】欧州特許第７５９５１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、ＥＢＦ要素もしくはＲＳＵ要素に代わるものを示し、問題なく製造することが可能で、適切な回転防止および適切な軸方向押し出し抵抗を提供する、圧入要素の形態で、機能要素を利用できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
板金部品への機能要素の取り付け、およびそれに続くボルト要素へのナットの取り付け、もしくは追加のコンポーネントを板金部品に固定するようにボルト要素をナット要素に挿入する際に、さもなくばボルト要素もしくはナット要素のゆるみをもたらす無視できないトルクを発生させないように、この種の回転防止は必要である。こうしたトルクは対応するねじ込み継手を外す際にも発生する。さらに、各々の機能要素が設けられた板金部品は箱の中のバルク材として工場から別の工場へ、もしくは一つの工場内で頻繁に輸送されるため、軸方向押し出し抵抗およびボタンアウト抵抗は重要となる。これにより個々の板金部品に機能要素の緩みが生じ、その後の工程に不都合となる。さらに、機能要素を備えた板金部品に追加のコンポーネントを取り付ける際に、ねじ及びナット用の自動組立て工具が頻繁に使用され、これによりボルト要素にナットを取り付ける際、もしくはナット要素へのボルトのねじ込みの際に、各々の機能要素に無視できない軸方向力が及ぼされる。これにより、押し出し抵抗やボタンアウト抵抗が必要とされる程度に保証されていない場合、板金部品に機能要素の緩みが生じ、板金部品と機能要素との間の結合に障害が生じる危険性が存在する。
【０００９】
上記の目的を達成するために、まず請求項１に記載の機能要素が提供される。すなわち、板金部品に取り付けるための圧入要素の形態の機能要素が提供され、この機能要素は、ヘッド部と、シャフト部と、を有し、前記ヘッド部は、前記シャフト部に隣接する側にリング状の板金接触面を有し、その内部に、ヘッド部からシャフト部への移行部でシャフト部を取り巻くリング状の軸方向凹部を有しており、この機能要素は、前記シャフト部が軸方向に延在する複数の円周方向に分散された径方向凹部を有し、同様にそれらの間で軸方向に延在するとともに径方向に突出するノーズ部を備えることを特徴とする。好ましくは、前記径方向凹部の部位では、ヘッド部に隣接する軸方向端部に隆起状の材料部が存在し、リング状凹部の領域内に前記ヘッド部とともにアンダーカット部を形成する。
【００１０】
この種の機能要素の設計を通して板金材料は径方向に突出するノーズ部もしくは径方向凹部のベース面と密に接触することができ、その部位、および特に好ましくはノーズ部の径方向に指向された側面において、回転防止を実現する。さらに、板金部材を、隆起状の材料部によって形成された前記アンダーカット部内に挿入することができ、それにより軸方向押し出し抵抗が生み出される。さらに、板金部品は、周方向を考慮したとき、隆起状の材料部分の側部境界線と接触し、それにより更なる回転防止が生み出される。
【００１１】
シャフト部をねじ山として形成することにより、機能要素のヘッド部から離間する側の板金材料の領域が、ヘッド部に隣接するねじ山の軸方向端部の対向側にあり、かつねじ山の外径の径方向内部にあるように、板金部品がさらに変形される。
【００１２】
径方向凹部およびノーズ部の製造後に、ねじ転造処理を通してねじ山が形成されるため、ねじ転造に関連してシャフト部のサイズが拡大することにより、径方向凹部およびノーズ部の事前の製造が好都合となる。これはまだ製造されていないねじ山の領域におけるシャフト部がより小さい直径を有しているためであり、これにより、シャフト部の材料を軸方向へ移動させることによる凹部およびノーズ部の製造を単純化させる。こうした状況が存在しない場合、径方向凹部はシャフト部の径方向の変形により製造される必要があるが、これは基本的には可能である。
【００１３】
ねじ山の製造後にその領域の直径が増大することにより、前記凹部の軸方向端部に隣接するねじ山逃げ部（ｔｈｒｅａｄ  ｒｕｎ−ｏｕｔ）およびヘッド部から離間したノーズ部が形成され、これは板金材料との接合部の役割を果たし、押し出し抵抗を保証する。前記隆起材料部および対応するアンダーカット部が設けられる場合、板金部品のアンダーカット部との係合が押し出し抵抗を補う。ねじ山逃げ部がボルト要素内に存在しない場合、板金材料のアンダーカット部との係合自体が押し出し抵抗を生み出すように必要なぴったりと合った係合を提供する。
【００１４】
雌性要素では、シャフト部の自由端に直径の増大された係止部として機能する、対応する領域が設けられ、ねじ山逃げ部が押し出し抵抗を保証するのに対応するように押し出し抵抗を保証する。この種の形状が存在しない場合、押し出し抵抗を生み出すように必要なぴったりと合った係合を形成するように、アンダーカット部の存在と、板金材料の係合とが必要となる。
【００１５】
機能要素の僅かな弛みが生じたときでさえ、板金材料がねじ山の端部と係合するため、その要素の軸方向損失（ａｘｉａｌ  ｌｏｓｓ）が単純には起こりえない。この種の回転防止は、シャフト部がノーズ部の領域に比べてノーズ部の側面およびヘッド部から離れた軸方向凹部の側面により大きな直径を有していれば、ナット要素の設計とともに存在し、それにより、機能要素は板金部品から押し出されない。より大きな直径を有する領域への移行部に存在する肩部が板金部品におけるナット要素のヘッド部から離間された側と係合するため、この種の押し出しが回避される。
【００１６】
二つの変形例、すなわち雄性要素もしくは雌性要素としての変形例では、他の方向における要素の軸方向損失は可能ではなく、それは単純にヘッド部の径方向板金接触面が、板金部品と接触するとともに板金部品の穴よりも著しく大きな直径を有するためである。したがって、双方の軸方向における軸方向損失が防止される。
【００１７】
さらに、機能要素の取り付けの際、板金材料がリング状凹部内で軸方向に接触されるとともに径方向凹部内の周方向に交互に突出するノーズ部に対して径方向に接触し、それにより押し出し力に耐える、特に安定した形態が得られる。これにより生じる穴の摩擦により、回転防止および押し出し抵抗が維持される。
【００１８】
ヘッド部の大きさおよび板金接触面の直径により、板金材料とのぴったり合った係合と、軸方向押し出し抵抗と相まって、要素の適切な押し出し抵抗が保証される。
【００１９】
リング状凹部内の板金材料の変形により、ヘッド部の板金部品との強固な接触が達成され、それにより、要素のヘッド部の領域における板金部品の変形および歪みが回避される。さらに環状溝は、放射状の溝もしくは凹部の生成により生じる材料の収容空間を形成し、対応する隆起材料部がヘッド部からシャフト部への移行部を妨害しない。
【００２０】
さらに、シャフト部からヘッド部への移行部の領域における機能要素と板金部品との間の取付けは、シャフト部および板金部品の穴が相対的に小さい半径となるように実現される。このように機能要素のヘッド部から離間された板金部品の側面への、追加のコンポーネントのその後の取り付けが複雑化することなく進められ、追加のコンポーネントは単純に対応する開口部を有する必要があるだけである。従ってこの追加のコンポーネントの板金部品への取り付けは、荷重を分散する穿孔ワッシャを機能させる必要なく所望の「直接クランプ」が可能となるように行われる。
【００２１】
好ましくは２〜１２個の径方向凹部、さらに好ましくは４〜８個、特に６個の径方向凹部が設けられるとともに、２つの隣接する径方向凹部の間にそれぞれ径方向に突出するノーズ部が設けられる、すなわち、機能要素の長手方向軸の周りに凹部およびノーズ部が交互に配置される。
【００２２】
好ましくはアンダーカット部がリング状の軸方向凹部内に軸方向に設けられる。この位置では、シャフト部の前記隆起状の材料部分が板金材料を妨害することなく、板金材料と高品質で固定される係合状態となり、これは特に圧縮時に板金材料がヘッド部の軸方向リング状凹部内へとずらされるためである。
【００２３】
このように機能要素は一変形例ではシャフト部にねじ山を有するボルト要素であり、ねじ山の外径は、シャフト部の長手方向軸から径方向凹部のベース面にかけての（最大）径方向寸法よりも大きい半径を有する。
【００２４】
さらに、ねじ山の外径は、シャフト部の長手方向軸から径方向に突出するノーズ部の径方向外側面にかけての（最大）径方向寸法よりも大きい半径を有する。
【００２５】
径方向凹部のベース面および／またはノーズの外面は、好ましくは少なくとも実質的に各々の環状円筒面にあり、もしくはこうした環状円筒面のセグメントを形成する。凹部のベース面は、ノーズ部の外面が有しているような一定の径方向寸法を有する。しかしながら、対応する表面のその他の輪郭形状が可能であり、それにより前記の径方向寸法が一定である必要は無いため、これが絶対必要不可欠というわけではない。一方、最大径方向寸法については述べることが可能である。
【００２６】
交互のノーズ部と凹部との最大径方向寸法は好ましくはねじ山の外径よりも小さいため、板金材料がねじ山の外径の径方向内側にあることが保証され、前述のボルト要素の軸方向の固定を確実にする。
【００２７】
これに関連して、アンダーカット部を形成する隆起材料部は、少なくとも実質的にねじ山の径方向寸法に対応するかもしくは実際には幾分大きい、機能要素の中央長手方向軸２８から計測した最大径方向寸法を有し、それにより改善された回転防止を実現する。
【００２８】
好ましくは、ねじ山は、そのヘッド部に隣接する端部が径方向凹部もしくはノーズ部のヘッド部から離間する側の端部のすぐ前に配置される。このように、ねじ山がヘッド部の手前で尽きることをノーズ部および凹部の軸方向長さが示すため、所望の位置に板金材料の所望の「隣接点」が形成されるだけでなく、ねじ山もねじ転造処理により問題なく製造される。これにより、ＥＢＦボルトのようにねじ転造処理がヘッド部まで直接施されないため、ねじ転造処理を容易にする。
【００２９】
圧入要素が中空要素であり、その中空中央通路にねじ山が設けられるもしくはねじ山を設けることができる場合、ヘッド部から離間したノーズ部および凹部の側面が、ノーズ部の領域のシャフト部の直径よりも大きい直径となるように、シャフト部も同様に仕上げることができる。これは例えば軸方向圧縮もしくはすえ込み処理（ｕｐｓｅｔｔｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）により達成される。
【００３０】
さらに、シャフト部の自由端面は、その直径がノーズ部の領域におけるシャフト部の直径よりも大きいかどうかに関係なく、板金部品を貫通するように設計され、板金部材にナット要素を挿入する際にナット要素はダイボタンとともに板金部品に自身の穴を穿孔する。すなわち、ナット要素は自己貫通するように形成される。
【００３１】
本発明の機能要素を板金部品に取り付ける際に、コンポーネントアセンブリは、板金部品がリング状凹部内で径方向凹部およびアンダーカット部へと延び、それにより必要な押し出し抵抗や必要な回転防止特性を保証する特別な特徴をもたらす。
【００３２】
コンポーネントアセンブリは、好ましくは、板金部品のシャフト部に隣接する領域におけるヘッド部から離間した側の面が、ボルト要素については、ヘッド部に隣接するねじ山の端部のすぐ手前に配置されるように設計され、中空要素については、中空シャフト部の端部のすぐ手前に配置されるように設計される。
【００３３】
コンポーネントアセンブリは、約１〜１．５ｍｍの厚さの特に相対的に薄い板金部品では、板金部品はそのヘッド部から離間される側にリング状のカラー部を有し、その径方向内面が径方向凹部のノーズ部および／またはベース面と密に接触するように設計される。これに関連して、リングカラー部は板金の下側よりも下に例えば１〜３ｍｍの軸方向長さを有し、これはほぼノーズ部の長さに対応する。
【００３４】
１．５ｍｍの厚さよりも大きい厚手の板金部品では、板金部材はダイボタンのノーズ部もしくはリングノーズ部によって打ち出されるため、板金材料は少なくとも実質的にノーズ部の全軸方向長さに亘って延在する。本発明の機能要素の大きな利点は、例えば０．６〜４ｍｍなどの、異なる厚さの板金部品に対し、一種類の要素を利用することができ、それにより使用者にとって収納やコストがより好適となる。
【００３５】
板金部品への取り付けの際の、対応するダイボタンによる板金部品の圧縮により、板金材料が隆起材料の間に流入し、その結果、隆起材料の間で機能要素の表面に支持される。
【００３６】
本発明による雄性要素の形態の、機能要素の製造方法は、円筒形の金属ロッドもしくはワイヤから始まって、冷間頭部すえ込み処理（ｃｏｌｄ  ｈｅａｄｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）によりヘッド部と、シャフト部と、シャフト部に隣接するヘッド部の側面においてシャフト部を取り巻くリング状の軸方向凹部と、を有し、好ましくは、シャフト部の周りのヘッド部に隣接する領域に材料カラー部を有するブランクを作成することを特徴とし、シャフト部、および／または（もしあれば）カラー部の材料が、軸方向に延在する径方向凹部と、ヘッド部に隣接する径方向凹部の端部にアンダーカット部を形成する隆起材料部と、径方向凹部の間に配置されたノーズ部と、を形成するように、更なる冷間頭部すえ込み処理により局所的にずらされる（ｄｉｓｐｌａｃｅｄ）ことを特徴とし、前記シャフト部および前記ヘッド部内に軸方向に延在する中央通路が形成されることを特徴とする。
【００３７】
本発明による雌性要素の形態の、機能要素の製造方法は、円筒形の金属ロッドもしくはワイヤから始まって、冷間頭部すえ込み処理によりヘッド部と、シャフト部と、シャフト部に隣接するヘッド部の側面においてシャフト部を取り巻くリング状の軸方向凹部と、を有し、好ましくは、シャフト部の周りのヘッド部に隣接する領域に材料カラー部を有するブランクを作成することを特徴とし；シャフト部および／または（もしあれば）カラー部の材料は、軸方向に延在する径方向凹部と、ヘッド部に隣接する径方向凹部の端部にアンダーカット部を形成する隆起材料部と、径方向凹部の間に配置されたノーズ部と、を形成するように、更なる冷間頭部すえ込み処理により局所的にずらされることを特徴とし；前記シャフト部および前記ヘッド部内に軸方向に延在する中央通路が形成されることを特徴とする。
【００３８】
これに関連して、ナット要素の自由端における長手方向軸からの半径を増大させるように、ナット要素の自由端が圧縮すなわちアップセットされ、それによりナット要素の自由端の半径が径方向凹部の領域におけるシャフト部の半径よりも大きくなり、好ましくはノーズ部の領域におけるシャフト部の半径よりも大きくなり、任意選択的にシャフト部の自由端に貫通端部を形成する。
【００３９】
添付の図面を参照しながら本発明を以下に詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】ボルト要素の形態の、本発明の機能要素の斜視図。
【図１Ｂ−１Ｄ】図１Ｂは、長手方向に部分的な断面を示す図１Ａの本発明のボルト要素の側面図、図１Ｃは、図１Ｂのヘッド部からシャフト部にかけての移行部における円で囲んだ領域の拡大図、図１Ｄは、ボルト要素のシャフト部の自由端から見た端面図。
【図２Ａ−２Ｃ】図１Ａ〜１Ｄのボルト要素の、相対的に厚手の板金部品への取り付けを示した一連の図。
【図３Ａ−３Ｃ】図１Ａ〜１Ｄのボルト要素の、相対的に薄型の板金部品への取り付けを示した一連の図。
【図４Ａ−４Ｄ】図１Ａ〜１Ｄに対応する一連の図であるが、ナット要素の形態の、本発明の機能要素の図。
【図５Ａ−５Ｃ】図４Ａ〜４Ｄのナット要素の、相対的に厚手の板金部品への取り付けを示した一連の図。
【図６Ａ−６Ｃ】図４Ａ〜４Ｄのナット要素の、相対的に薄型の板金部品への取り付けを示した一連の図。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１Ａ〜１Ｄを参照すると、それぞれ図２Ａ〜２Ｃおよび図３Ａ〜３Ｃに従い板金部品１２，１２´に取り付けるように設計された機能要素１０を圧入要素の形態で示す。機能要素１０はヘッド部１４およびシャフト部１６を有する。ヘッド部１４はシャフト部１６に隣接する側１８に環状すなわちリング状の板金接触面２０を有し、その内部に、ヘッド部からシャフト部１６にかけての移行部でシャフト部１６を取り巻く環状すなわちリング状の軸方向凹部２２を有する。さらに、シャフト部１６は、この例では軸方向に延在する、６つの円周方向に分散された径方向凹部２４を有し、同様にそれらの間に６つの軸方向に延在した径方向に突出するノーズ部２６を有しており、ボルト要素の中央長手方向軸２８に沿って径方向凹部２４と互い違いになる。径方向凹部２４の部位では、ヘッド部に隣接する軸方向端部に隆起状の材料部分３０が存在し、軸方向リング状凹部２２の領域内にヘッド部とともにアンダーカット部３２を形成する。
【００４２】
ブランクの円筒領域から要素を製造する際に、軸方向に延在する径方向凹部が形成され、この凹部はノーズ部２６の径方向外側３４と同じ直径を有する。
【００４３】
さらに、ねじ山（ｔｈｒｅａｄ）１７の外径は、径方向凹部２４のベース面４８からのシャフト部１６の長手方向軸２８の（最大）半径方向寸法よりも大きい半径を有することが分かる。さらに、ねじ山１７の外径は、シャフト部１６の長手方向軸２８から径方向に突出するノーズ部２６の径方向外側面にかけての（最大）径方向寸法よりも大きい半径を有することが分かる。
【００４４】
径方向凹部２４のベース面４８および／またはノーズ部２６の外面のベース面４８はこの実施例ではそれぞれ環状の円筒面にあり、もしくはこうした環状円筒面のセグメントを形成する。したがって、ボルト要素はノーズ部の領域にスプライン軸の領域と同様の断面形状を有する。このように凹部２４のベース面４８はノーズ部２６の外面が有しているような一定の径方向寸法を有する。
【００４５】
断面における軸方向リング状凹部２２の成形は特に図１Ｃに示される。まず留意すべきは、ＥＢＦボルトもしくはＲＮＤナットとは異なり、リング状凹部もしくは環状溝２２を架橋する径方向に延在する回転防止用のリブが設けられていない。リング状凹部２２は丸い移行部３８を介して環状の板金接触面２０へと合流する、径方向外側に配置された傾斜フランク３６を有する。環状溝のベース領域４０は同様に緩やかな湾曲部４２とともに形成され、曲面（図示しないが、アンダーカット部３２の半径４４に対応する形状を考慮して設計される）を介して隆起材料部３０の間のシャフト部１６へと合流する。さらに図１Ｃからも分かるように、アンダーカット部３２は環状溝２２内に軸方向に配置される。
【００４６】
アンダーカット部３２を形成する隆起材料部３０は、少なくとも実質的にねじ山１７の径方向寸法に対応するかもしくは実際には幾分大きい、機能要素の中央長手方向軸２８から計測した最大径方向寸法を有し、それにより改善された回転防止を実現する。
【００４７】
その他の点では、リング状凹部は傾斜フランク３６とともに略矩形の断面形状を有する。正確な断面形状は重要ではないが、鋭角はできるだけ避けるべきである。
【００４８】
図４Ａ〜４Ｄのボルト要素およびナット要素１０´の好ましい寸法は、例えばＭ６またはＭ８ねじなどのねじ山径のスケーリングの基本的な寸法であれば、スケールに忠実な図面から取ることができる。
【００４９】
ノーズ部２６と径方向凹部２４との間の移行部は好ましくは径方向フランク４６、すなわちラジアル平面内の長手方向軸２８に向かって延びる側面として形成される。このように回転防止が保証される。ほぼ同様の角度に配置された６つのノーズ部２６および６つの径方向凹部が好ましいが、異なる数のノーズ部２６および径方向凹部２４、およびそれらの異なる角度範囲が選択可能である。例えば１２個を上回るノーズ部および径方向凹部などの、多すぎる数のノーズ部や径方向凹部は、成形するのが難しく、同時に高い回転防止特性を保証するのが難しいため、通常望ましくない。３，４個未満の数のノーズ部２６および径方向凹部もまた、所望の回転防止特性を保証するのが難しくなる。
【００５０】
図２Ａ〜２Ｃは、図１Ａ〜１Ｄのボルト要素の、板金部品１２への取り付けを示し、ここではＭ８ねじ用の３ｍｍの厚さの相対的に厚手の板金部品として認識される。プレス機もしくはＣ形フレーム内で、またはロボットにより、本質的に周知の方法で行うことのできるこのボルト要素の取り付けでは、予め穿孔された（滑らかに穿孔された）板金部品１２（図２Ａ）はねじ山の直径に対応する直径、すなわちこの例では８ｍｍの直径を有する円筒形の穴もしくは穿孔された穴５０を有する。
【００５１】
対応する工具すなわちヘッド部領域のセッティングヘッド（図示せず）によって固定されたボルト要素のシャフト部１６が、その自由端５２を前方にした状態で、穴５０に挿入される（図２Ｂ）。その後、例えばプレス機の更なる閉運動により、ヘッド部１４が板金部品１２の上側５４に押し付けられると同時に、ダイボタン（図示せず）の下側５６で支持される。これに関連して、ダイボタンは、ボルト要素のシャフト部１６を収容する中央開口部と、板金部品１２の下側に型押しされたリング状凹部５８の形状と相補的な形状で板金部品の平坦な端面から突出したリングノーズ部と、を有する。リング状凹部５８の打ち出しにより、穴５０の周縁部６０の板金材料が径方向凹部２４へと径方向内側に押し出され、それらの凹部のベース面４８と接触するように押し出されると同時にノーズ部２６の外側３４に対して押圧されて、ノーズ部２６の側面に向かって押し出され、さらに隆起材料部３０の周りの軸方向リング状凹部２２内へと軸方向上方に、そしてアンダーカット部３２内へと押し出される。
【００５２】
完成したコンポーネントアセンブリが図２Ｃに示されるように設計され、板金部品１２の下側が穴周縁部６０の領域でねじ山逃げ部（ｔｈｒｅａｄ  ｒｕｎ−ｏｕｔ）６２と接触するのが見られる。この接触および板金材料のアンダーカット部３２への係合により、ボルト要素１０が板金部品１２から上方に押し出されるのを防ぐ。
【００５３】
さらに留意すべきは、穴周縁部６０´の領域の板金材料をその新たに成形される領域内で適切に伸展できるように成形するために対応するダイボタンが設計されるとき、ねじ山逃げ部における板金材料との接触は、内側の板金材料部品とも可能となる。板金材料の径方向内側かつ軸方向上側方向への移動は便宜上、特にダイボタンのリングノーズ部の傾斜フランクによってもたらされ、これはリング状凹部５８の斜めに設けられた側面６４，６６に反映される。
【００５４】
同一のボルト要素１０の、相対的に薄い板金部品への取り付けを図３Ａ〜３Ｃに示す。図３Ａに示すように、穿孔された穴が下側に突出したリングカラー部６６とともに設けられており、これはＥＢＦボルトの場合のように本質的に周知の板金の準備方法により設けられる。
【００５５】
図３Ｂの説明図は、薄型の板金部品とリングカラー部６６の存在以外は図２Ｂの説明図に対応しているため、特に記載する必要はない。代わりに、前述の記載がこの図にも適用される。いずれにせよ、相反することが述べられていない限り、同様の特徴部もしくは同様の機能の特徴部については同様の参照符号を用いるという概念が図面の全ての記載に適用される。図３Ｃからも明らかなように、薄型の板金部品では、ダイボタンのリングノーズ部による板金部品の打ち出しにより、板金材料がボルト要素のシャフト部１６と十分に係合するようにノーズ部２６および径方向凹部２４の領域内まで板金材料を十分に進入させる。これに関連して、図示しないダイボタンはまた、ボルト要素のシャフト部１６を収容する中央開口部と、板金部品１２の下側に型押しされたリング状凹部５８の形状と相補的な形状で板金部品の平坦な端面から突出したリングノーズ部と、を有する。しかしながら、このダイボタンは、リングカラー部の形状を考慮し、リング状凹部５８の傾斜した側面６４が傾斜した側面６６よりも長くなるように非対称な形状のリングノーズ部を有する。リング状凹部５８の打ち出しにより、ここでは穴５０の周縁部６０の板金材料、とりわけリングカラー部６６の領域の板金材料が径方向凹部２４内に径方向内側に進入してそれらの凹部２４のベース面４８、ノーズ部２６の外面３４、およびノーズ部２６の側面と接触する。さらに板金材料は隆起材料部３０の周りの軸方向リング状凹部２２内へと軸方向上方に、そしてアンダーカット部３２内へと押し出される。
【００５６】
完成したコンポーネントアセンブリが図３Ｃに示されるように設計され、板金部品１２の下側が、ダイボタンのノーズ部によって僅かに再成形されたリングカラー部の穴周縁部６０の領域でねじ山逃げ部６２と接触するのが見られる。このように板金材料のアンダーカット部３２への係合により、ボルト要素１０が板金部品１２から上方に押し出されるのを防ぐ。
【００５７】
さらに留意すべきは、穴周縁部６０´の領域もしくはリングカラー部６８の領域の板金材料をその新たに成形される領域内で適切な高さに伸展できるように成形するために対応するダイボタンが設計される場合、ねじ山逃げ部に対する板金材料の接触もしくはねじ山逃げ部の手前での板金材料との接触は、さらに薄型の板金材料部品でも可能となる。板金材料の径方向内側かつ軸方向上側方向への移動は便宜上、特にダイボタンのリングノーズ部の適切なフランクによってもたらされ、これはリング状凹部５８の斜めに設けられた側面６４，６６に反映される。
【００５８】
従って、ねじ山１７を有するシャフト部１６の実施例では、板金材料が薄型の板金部品の形態であるか厚型の板金部品の形態であるかに関係なく、通常のボルト要素においては、各々の板金部品厚さに整合する僅かに異なるダイボタンを用いるだけで、板金材料が所望のように要素と接触するように変形される。特に、機能要素のヘッド部１４から離間した板金材料の領域６０´がヘッド部１４に隣接するねじ山１７の軸方向端部とは反対側に位置し、かつねじ山１７の外径の径方向内部に位置するように、板金部品の再成形が行われる。このように、板金部品の機能要素の僅かな緩みがあっても、板金材料がねじ山の端部に接しあるいはねじ山の端部に接することができるため、要素の軸方向損失（ａｘｉａｌ  ｌｏｓｓ）が防止される。
【００５９】
雌性すなわち中空の圧入要素の一例を図４Ａ〜４Ｄに示す。図４Ａ〜４Ｄ、図５Ａ〜５Ｃおよび図６Ａ〜６Ｃの図面では、先の図面および先の記載と同様の参照符号が使用され、したがってそれらは先の図面と同じ意味で適用されるが、その理由はここでは重要な特徴についてのみ議論するためである。
【００６０】
ナット要素１０´は内部ねじ山７２が設けられた中空中央通路７０を有する。シャフト部１６はここではその自由端の円筒部分７４の領域に直径を備えており、これは径方向凹部２４のベース面４８の領域におけるシャフト部の直径に対応する。要素の端面７６は小さい半径を備えているが、ここではシャフト縁部が設けられてもよい。この要素は板金部品に自己貫通するように挿入される。図示の形状の代わりに、ヘッド部から離間したノーズ部および凹部の側部、すなわち円筒部分７４が、ノーズ部２６の領域におけるシャフト部１６の直径よりも大きくなるようにシャフト部を設計してもよい。これは例えば、幾分鋭い貫通端部のように、ノーズ部２６および径方向凹部２４の成形後のシャフト部の軸方向圧縮処理すなわちアップセット処理により達成される。
【００６１】
シャフト部１６の自由端７６は、その直径がノーズ部２６の領域におけるシャフト部１６の直径よりも大きいかどうかに関係なく、板金部品を貫通するように設計され、適切なダイボタンに関連して板金部品にナット要素１１´を挿入する際にナット要素１１´は板金部品に自身で穿孔する。すなわち、ナット要素１０´は自己貫通するように形成される。
【００６２】
図４Ａ〜４Ｄに示す本発明の機能要素１０´を、図５Ａ〜５Ｃに対応する板金部品１２および図６Ａ〜６Ｃに対応する板金部品１２´に取り付ける際に、コンポーネントアセンブリは、板金部品がリング状凹部２２内で径方向凹部２４およびアンダーカット部３２へと延び、それにより必要な押し出し抵抗や必要な回転防止特性を保証する特別な特徴をもたらす。
【００６３】
円筒部分７４がノーズ部の領域におけるシャフト部１６よりも大きい直径となるように設計されるとき、要素の端面７６は、板金部品のヘッド部から離間した側の、凹部８０の外側における側面より手前の、軸方向で板金部品の凹部８０内に位置する。凹部８０の正確な設計はダイボタン（図示せず）のリングノーズ部の相補的な形状によって実現される。このように、所定の位置（図示せず）にねじ込まれるコンポーネントのための平坦なねじ継手取り付け面８２が存在し、これは板金部品１２，１２´の下側に対応する。留意すべきは薄型の板金部品１２´では、板金部品１２´に取り付けるための構造上の適切な高さを提供するように、リング状凹部２２の軸方向深さが利用される。
【００６４】
円筒部分７４にシャフト部１６の拡大された直径が設けられるとき、ボルト要素とともにねじ山逃げ部と同様のもしくはこれに対応する肩部が形成されるため、付加的な軸方向押し出し抵抗が実現される。このように、雌性要素に関しては、ボルト要素に非常に類似したこの要素の板金部品への取り付け設計が実現される。
【００６５】
本発明による雄性要素の形態の、機能要素の製造方法は、円筒形の金属ロッドもしくはワイヤから始まって、冷間頭部すえ込み処理（ｃｏｌｄ  ｈｅａｄｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）によりヘッド部１４と、シャフト部１６と、シャフト部に隣接するヘッド部１４の側面においてシャフト部１６を取り巻くリング状の軸方向凹部２２と、を有するブランクを作成することを特徴とする。好ましくはシャフト部１６の周りのヘッド部１４に隣接する領域に材料カラー部が形成され、さらに好ましくは完成した要素のノーズ部の直径に対応する直径で形成される。この材料カラー部は、軸方向に延在する径方向凹部２４と、ヘッド部１４に隣接する径方向凹部２４の端部にアンダーカット部３２を形成する隆起材料部３０と、径方向凹部の間に配置されたノーズ部２６と、を形成するように、更なる冷間頭部すえ込み処理により局所的にずらされる（ｄｉｓｐｌａｃｅｄ）。その後、転造処理により、径方向凹部におけるヘッド部１４から離間した軸方向端部のすぐ前すなわち直前のシャフト部にねじ山１７が形成される。このようにねじ山の外径がノーズ部２６の外径よりも大きくなるようにシャフト部の直径が増大する。
【００６６】
中空圧入要素の形態の、機能要素の製造方法は、円筒形の金属ロッドもしくはワイヤから始まって、冷間頭部すえ込み処理によりヘッド部１４と、シャフト部１６と、シャフト部に隣接するヘッド部１４の側面においてシャフト部１６を取り巻くリング状の軸方向凹部２２と、を有し、好ましくはシャフト部１６の周りのヘッド部１４に隣接する領域に材料カラー部を有するブランクを作成することを特徴とし；シャフト材料１６および／または（もしあれば）カラー部の材料は、軸方向に延在する径方向凹部２４と、ヘッド部１４に隣接する径方向凹部２４の端部にアンダーカット部３２を形成する隆起材料部３０と、径方向凹部２４の間に配置されたノーズ部２６と、を形成するように、更なる冷間頭部すえ込み処理により局所的にずらされる（ｄｉｓｐｌａｃｅｄ）ことを特徴とし；シャフト部１６およびヘッド部１４内に軸方向に延在する中央通路７０が形成されることを特徴とする。
【００６７】
全ての実施例における全ての材料は、冷間成形の枠内で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機能要素の材料の例として挙げられ、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具要素は、特に引き抜き可能な板金部品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アルミニウム合金は、例えばＡｌＭｇ5のような機能材料として用いられる。例えばＡＭ５０などのより高強度なマグネシウム合金の機能材料が考えられる。
【符号の説明】
【００６８】
１０，１０´…ボルト要素、ナット要素
１２，１２´…板金部品
１４…ヘッド部
１６…シャフト部
１７…ねじ山
１８…ヘッド部の下側
２０…板金接触面
２２…軸方向凹部
２４…径方向凹部
２６…ノーズ部
２８…中央長手方向軸
３０…隆起材料部
３２…アンダーカット部
３４…ノーズ部の径方向外側
３６…傾斜フランク
３８…移行部
４０…環状溝のベース領域
４２…湾曲部
４４…半径
４６…径方向面
４８…ベース面
５０…穿孔された穴
５２…端面
５４…板金部品の上側
５６…板金部品の下側
５８…板金部品のリング状凹部
５８´…板金部品のリング状凹部
６０…穿孔された穴の周縁部
６０´…穿孔された穴の再成形された周縁部
６２…ねじ山逃げ部
６４…リング状凹部５８の側面
６６…リング状凹部５８の側面
６８…リングカラー部
７０…中央通路
７２…内部ねじ山
７４…円筒部分
７６…ナット要素の端面
８０…板金部品の凹部
８２…ねじ継手取り付け面
【図１Ａ】
2012149766.tif 000003
【図１Ｂ】
2012149766.tif 000004
【図１Ｃ】
2012149766.tif 000005
【図１Ｄ】
2012149766.tif 000006
【図２Ａ】
2012149766.tif 000007
【図２Ｂ】
2012149766.tif 000008
【図２Ｃ】
2012149766.tif 000009
【図３Ａ】
2012149766.tif 000010
【図３Ｂ】
2012149766.tif 000011
【図３Ｃ】
2012149766.tif 000012
【図４Ａ】
2012149766.tif 000013
【図４Ｂ】
2012149766.tif 000014
【図４Ｃ】
2012149766.tif 000015
【図４Ｄ】
2012149766.tif 000016
【図５Ａ】
2012149766.tif 000017
【図５Ｂ】
2012149766.tif 000018
【図５Ｃ】
2012149766.tif 000019
【図６Ａ】
2012149766.tif 000020
【図６Ｂ】
2012149766.tif 000021
【図６Ｃ】
2012149766.tif 000022
【外国語明細書】
2012149766000001.pdf