(57)【要約】  ２つの加工物（１２、１４）を接合するための穿孔リベット（３０）であって、この穿孔リベットは、頭部（３２）と、シャンク内径（Ｄ３）、シャンク外径（Ｄ１）及びシャンク端面を有する中空シャンクとして実現されたシャンク（３４）とを有し、シャンク端面において、その直径（Ｄ４）がシャンク外径（Ｄ１）より小さく、かつ、シャンク内径（Ｄ３）より大きい環状切削縁（５０）が実現され、環状切削縁（５０）は、シャンク外径（Ｄ１）及びシャンク内径（Ｄ３）の両方から、中空シャンク（３４）の半径方向シャンク厚（Ｍ５）の少なくとも２０％だけ間隔をおいて配置される。この場合、シャンク内径（Ｄ３）とシャンク外径（Ｄ１）の比率（Ｄ３／Ｄ１）は０．６より小さい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部（３２）と、シャンク内径（Ｄ３）、シャンク外径（Ｄ１）及びシャンク端面を有する中空シャンクとして実現されたシャンク（３４）とを備え、前記シャンク端面において、その直径（Ｄ４）が前記シャンク外径（Ｄ１）より小さく、かつ、前記シャンク内径（Ｄ３）より大きい環状切削縁（５０）が実現され、前記環状切削縁（５０）は、前記シャンク外径（Ｄ１）及び前記シャンク内径（Ｄ３）の両方から前記中空シャンク（３４）の半径方向シャンク厚（Ｍ５）の少なくとも２０％だけ間隔をおいて配置され、前記環状切削縁（５０）は、前記中空シャンク（３４）の前記半径方向シャンク厚（Ｍ５）の１０％より小さい切削環状面幅（Ｍ３）を含む、穿孔リベット（３０）であって、
前記シャンク内径（Ｄ３）と前記シャンク外径（Ｄ１）の比率（Ｄ３／Ｄ１）は０．６より小さいことを特徴とする、穿孔リベット。
【請求項２】
前記環状切削縁（５０）は、切削半径（Ｒ２）と、オプションとして円錐面とを含むプロファイルによって前記シャンク内径（Ｄ３）に併合し、前記切削半径（Ｒ２）と前記シャンク外径（Ｄ１）の比率は０．３より小さいことを特徴とする、請求項１又は請求項１のプリアンブルに記載の穿孔リベット。
【請求項３】
前記環状切削縁（５０）は、切削半径（Ｒ２）を含むプロファイルによって前記シャンク内径（Ｄ３）に併合し、前記切削半径（Ｒ２）は、前記環状切削縁（５０）に隣接し、かつ、前記シャンク内径（Ｄ３）に接線方向に併合し、前記切削部分高（Ｍ２）と前記シャンク外径（Ｄ１）の比率（Ｍ２／Ｄ１）は、０．２５より小さいか又はこれと等しいことを特徴とする、請求項２に記載の穿孔リベット。
【請求項４】
前記環状切削縁（５０）は、切削半径（Ｒ２’）を含むプロファイルによって前記シャンク内径（Ｄ３）に併合し、前記切削半径（Ｒ２’）は、前記環状切削縁（５０）に隣接し、かつ、前記シャンク内径（Ｄ３）に隣接する円錐面（６０）に接線方向に併合することを特徴とする、請求項２に記載の穿孔リベット。
【請求項５】
前記円錐面（６０）は、５０°より小さい開放角を定めることを特徴とする、請求項４に記載の穿孔リベット。
【請求項６】
前記環状切削縁（５０）は、切削半径（Ｒ２”；Ｒ２’’’）を含むプロファイルによって前記シャンク内径（Ｄ３）に併合し、前記切削半径（Ｒ２”；Ｒ２’’’）は、前記シャンク内径（Ｄ３）に隣接し、かつ、前記環状切削縁に隣接する円錐面（６０”；６０’’’）に接線方向に併合することを特徴とする、請求項２に記載の穿孔リベット。
【請求項７】
前記円錐面（６０”；６０’’’）は、５５°より大きい開放角（α２；α２’’’）を定めることを特徴とする、請求項６に記載の穿孔リベット。
【請求項８】
前記環状切削縁は、前記環状切削縁に隣接する円錐面を含み、かつ、前記シャンク内径に隣接するプロファイルによって、前記シャンク内径に併合することを特徴とする、請求項２に記載の穿孔リベット。
【請求項９】
前記シャンク外径（Ｄ１）は、首下半径（Ｒ１）及び頭部円錐によって前記頭部（３２）の外周に併合し、前記首下半径（Ｒ１）と前記シャンク外径（Ｄ１）の比率（Ｒ１／Ｄ１）は０．１３より小さいことを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の穿孔リベット。
【請求項１０】
前記環状切削縁（５０）は、半径方向面に対して４０°より小さい面取り角（α1）で位置合わせされ、及び／又は、０．３ｍｍより小さいか又はこれと等しい軸方向外部面取り部高（Ｍ４）を含むシャンク外部面取り部（５２）によって、前記シャンク外径（Ｄ１）に併合することを特徴とする、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の穿孔リベット。
【請求項１１】
一方が、特に少なくとも６００Ｍｐａの強度を有する高強度材料で作られ、かつ、特に少なくとも０．５ｍｍの厚さを含む、少なくとも２つの加工物（１２、１４）の間に穿孔リベット接合部（６２）を生成する方法であって、
−請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の穿孔リベット（３０）を準備するステップと、
−前記上部加工物（１２）を貫通する穿孔リベット締結作業を実行するステップと、
を含むことを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部と、シャンク内径、シャンク外径及びシャンク端面を有する中空シャンクとして実現されたシャンクとを有し、シャンク端面において、その直径がシャンク外径より小さい環状切削縁が実現され、シャンク内径は切削半径によって環状切削縁に併合する、２つの加工物を接合するための穿孔リベットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の穿孔リベットは、特許文献１及び特許文献２から公知である。
【０００３】
本発明はさらに、一方が、特に少なくとも６００ＭＰＡの強度、好ましくは最高１０００ＭＰａまでの強度を有する高強度材料で作られ、かつ、特に少なくとも０．５ｍｍの厚さを含む、少なくとも２つの加工物の間に穿孔リベット接合部を生成する方法に関する。さらに、本発明は、この種の少なくとも１つの穿孔リベットによって、又は、この種の穿孔リベット締結方法によって接合される少なくとも２つの加工物から生成される加工物構成に関する。
【０００４】
穿孔リベット締結は、変形力のある接合方法であり、いわゆるソリッド・リベット及びいわゆる半中空リベットを用いて実行することができる。本例は、中空シャンクとして実現された半中空リベットを用いる穿孔リベット締結に関する。この方法は、半中空リベットを２つの加工物（特に、２つの金属板）の構成内に押しやり、中空シャンクにより上部加工物を貫通する（穿孔する）ことを特徴とする。最下部加工物が置かれているダイは、後で中空シャンクが半径方向に拡大し、下部加工物内に半径方向に押しやられ、アンダーカット部が形成されるように設計される。この場合、一般に、下部加工物は切断されず、ダイに面する下部加工物の側は閉鎖したままであり、その結果、さびやすい。半中空リベットを用いるこの穿孔リベット締結方法は、自動車産業において、数年にわたりますます使用されている。穿孔リベット締結方法は、特に、異なる材料（例えば、鋼及びアルミニウム）で作られた加工物を接合するのに適している。特に、車体構造においては、それぞれの使用目的に適合した異なる材料の組み合わせに向かう傾向があるため、穿孔リベット締結方法は、溶接方法と比べてこの場合に好ましい接合方法である。
【０００５】
この場合、少なくとも、ダイ側の下部加工物の材料は、良好な冷間成形特性を有し、かつ、できる限り均質な材料特性を有すべきであることが理解されるであろう。
【０００６】
上述の適用分野において、高強度材料（例えば、最大１０００ＭＰａまでの、穿孔側上部加工物の材料）に向かう傾向があるため、このために使用される穿孔リベットは、特に、高強度材料で生成されるこうした加工物を貫通することができるように、これに対応したより高い強度（リベット硬度）を有する必要がある。同時に、完成した穿孔リベット接合部内に十分なアンダーカット部をもたらすために、穿孔リベットは、そのシャンク領域内で十分な変形性を有するべきである。さらに、穿孔側の金属板層から穿孔スラグを受けるために、高強度の金属接合部を穿孔リベット締結する際の基準は、こうした高強度の金属板を貫通させるのに十分に高レベルの剛性及び十分に大きいシャンク内部容積のものである。
【０００７】
半中空リベットの分野において、例えば、特許文献３から公知のもののような、いわゆるＣ型リベットなどの、異なる標準モデルが存在する。特許文献３で説明される半中空リベットは、円筒形の中空シャンクと、シャンク端面の外縁上に実現された鋭利な環状切削縁とを含む。このために、内径は、切削半径によってシャンク外径に併合する。このＣ型リベットは、もともと、純アルミニウム接合部又は低強度の鋼板の組み合わせのために開発されたものである。しかしながら、Ｃ型リベットは、穿孔リベット締結作業中に大きく拡大する傾向があり、そのため、下部加工物のアンダーカット領域内に僅かな材料しか存在しないため、高強度材料の加工物を穿孔リベット締結するのにはあまり適さない。従って、達成可能な強度は、比較的小さい。しかしながら、シャンク外径から離れている、鋭利な環状切削縁を有する修正されたＣ型リベットが、特許文献４から周知である。
【０００８】
さらに、当技術分野において、いわゆるＰ型リベットが、例えば特許文献１から公知である。
【０００９】
こうした穿孔リベットの場合、その直径がシャンク外径より小さい環状切削縁が、シャンク端面上に実現される。環状切削縁は、半径方向に位置合わせされた平坦な環状面として実現され、シャンクの外部面取り部によってシャンク外径に併合し、その結果、シャンク外径から離れている。シャンク内径は、比較的小さい半径によって、この環状面に併合する。
【００１０】
高強度の加工物の穿孔リベット締結において、Ｐ型リベットは、確かにＣ型リベットよりも良好な特性を有する。それにもかかわらず、この点で、Ｐ型リベットにも依然として改善の必要性がある。
【００１１】
自動車産業におけるＣＯ2排出量の著しい削減への圧力の高まりの結果、達成可能な対応する板厚及び重量の低減を有する高強度及び最高強度の金属板から生成される軽量構造がますます重要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】独国特許第１０  ２００５  ０５２  ３６０  Ｂ４号明細書
【特許文献２】独国特許第１０  ２００９  ０３９  ９３６  Ａ１号明細書
【特許文献３】国際公開第９５／０９３０７号パンフレット
【特許文献４】独国実用新案第２０３  １９  ６１０  Ｕ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
導入部で述べられる特許文献２から公知の半中空穿孔リベットは、高強度の金属板層を接合するのに適している。それにもかかわらず、一般に、公知の半中空穿孔リベットに対する改善の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
従って、本発明の目的は、改善された穿孔リベット、及び、高強度の加工物を確実な方法で接合することができる穿孔リベット接合部を生成するための改善された方法を提供することである。
【００１５】
上記の目的は、環状切削縁の直径がシャンク内径より大きく、環状切削縁は、シャンク外径及びシャンク内径の両方から中空シャンクの半径方向シャンク厚の少なくとも２０％だけ間隔をおいて配置され、かつ、中空シャンクの半径方向シャンク厚の１０％より小さい切削環状面幅を含み、シャンク内径とシャンク外径の比率が０．６より小さい、導入部に述べたタイプの穿孔リベットにより達成される。
【００１６】
シャンク内径とシャンク外径の比率が０．５５より小さい場合は特に好ましい。さらに、こうした比率が０．５２より大きい場合は好ましい。
【００１７】
さらに、上述の目的は、一方が、特に少なくとも６００Ｍｐａの強度を有する高強度材料で作られ、かつ、特に少なくとも０．５ｍｍの厚さを有する、少なくとも２つの加工物の間に穿孔リベット接合部を生成する方法によって達成され、この方法は、
−本発明による穿孔リベットを準備するステップと、
−上部加工物を貫通する穿孔作業を実行するステップと、
を有する。
【００１８】
０．６より小さいシャンク内径とシャンク外径の比率を実現するとき、結果は、半径方向のシャンク厚が比較的大きいものになり得る。その結果、こうした穿孔リベットは、高強度の金属板を貫通させるための穿孔リベット締結プロセスの際、比較的高レベルの剛性を達成する。しかしながら、他方、こうした穿孔リベットはさらに、アンダーカット部を実現するための十分な変形能力と、さらに、穿孔側金属板層の穿孔スラグを受けるための依然として十分に大きいシャンク内部容積（ボア孔容積）とを有する。
【００１９】
また、自動車構造における軽量構造の接合部の高強度の金属板接合部の場合にも、十分に高い下部の残留厚さを達成することができる。下部残留厚さは、その地点でその金属板層の軸方向高さが最小となる、穿孔側金属板層の材料の軸方向厚であり、一般に、これは例えば、シャンク内径とシャンク外径との間のシャンク端面の領域内の軸方向投影にある。
【００２０】
特許文献２から公知になった穿孔リベットと比較して、従来技術に比べると大きい半径方向シャンク厚の結果として実質的に達成される、本発明による穿孔リベットの場合、拡大はあまり生じない。この半径方向シャンク厚は、好ましくは１．１ｍｍより大きく、本発明による穿孔リベットの場合好ましくは１．２ｍｍより大きい。特に、シャンク厚は、１．７ｍｍより小さい。
【００２１】
シャンク外径とシャンク内径との間の差は、本発明による穿孔リベットの場合、２．２ｍｍより大きいこと、特に２．４ｍｍより大きいことが好ましく、３．０ｍｍより小さいことが好ましい。特に好ましい方式において、この差は、２．４５ｍｍより大きく、２．６ｍｍより小さい。
【００２２】
本発明による穿孔リベットは、その直径がシャンク外径より小さい環状切削縁を含む。その結果、Ｃ型リベットの場合に生じるような、穿孔リベットの大きすぎる拡大が防止される。
【００２３】
本発明による方法は、少なくとも６００ＭＰａの強度を有する高強度材料に用いることができ、従って、鋼で作られた加工物において、しかし、軽金属等のあまり強力でない材料においても用いることができる。アルミニウムで作られた２つの加工物を接合することも可能である。使用する方式において、加工物は、０．８ｍｍから２．５ｍｍまでの間の厚さを有する。最大１０００ＭＰａまでの強度又はさらに１５００ＭＰａ又はそれより大きい強度を有する、特に高強度材料の場合、好ましい方式において、用いられる加工物は、例えば０．８ｍｍなど、比較的薄いものである。
このように、目的は完全に達成される。
【００２４】
請求項１のプリアンブルと共にそれ自体で本発明を提供するさらに好ましい実施形態によると、環状切削縁が、切削半径と、オプションとして円錐面とを含むプロファイルによってシャンク内径に併合し、切削半径とシャンク外径の比率は０．３より小さい。
【００２５】
本発明の幾つかの実施形態において、特に特許文献２から公知になった穿孔リベットと比較すると、この方策の結果として、端面の領域内にシャンクのあまり先端が鋭利でない幾何学形状を達成することができる。このことは、穿孔リベット締結プロセスの際、穿孔リベットがあまり半径方向に広がらないことに寄与し得るが、それにもかかわらず、アンダーカット部を実現するのに十分な変形性を与えることができる。
【００２６】
好ましい実施形態によると、環状切削縁は、切削半径を含むプロファイルによってシャンク内径に併合し、該切削半径は、環状切削縁に隣接し、かつ、シャンク内径に接線方向に併合し、切削部分高とシャンク外径の比率は０．２５より小さいか又はこれと等しい。
【００２７】
特に、この比率は、０．２３より小さく、好ましくは０．２より小さくすることができる。
【００２８】
切削半径から環状切削縁への遷移の領域において、この場合、好ましくは９０°より大きいが、１３５°より小さい開放角が設定される。
【００２９】
この場合、環状切削縁が、切削半径を含むプロファイルによってシャンク内径に併合し、該切削半径は、環状切削縁に隣接し、かつ、シャンク内径に隣接する円錐面に接線方向に併合する場合に特に有利である。
【００３０】
円錐面とシャンク内径との間の境界は、適切な小さい半径により丸みをつけることができる。
【００３１】
この方策の結果として、環状切削縁に隣接する開放角は、比較的大きくすることができ、円錐面の結果として、かさばりすぎないシャンクの幾何学形状を設定することが可能である。
【００３２】
円錐面は、好ましくは、５０°より小さい開放角を定める。
【００３３】
この接続において、開放角は、特に４０°より小さく、好ましくは３５°より小さくすることができる。いずれの場合も、円錐角は、好ましくは２０度より大きい。
【００３４】
代替的な実施形態によると環状切削縁は、切削半径を含むプロファイルによってシャンク内径に併合し、該切削半径は、シャンク内径に隣接し、環状切削縁に隣接する円錐面に接線方向に併合する。
【００３５】
この実施形態の場合、環状切削縁とシャンク内径との間の遷移部における内部の領域において、シャンクは最初に切削半径によってシャンク内径に併合する円錐面を含む。その結果、開放角を正確に定めることができる。
【００３６】
従って、円錐面は、好ましくは５５°より大きい開放角を含む。
【００３７】
特定的には、開放角は、６０°より大きく、好ましくは８０°より大きくすることができる。円錐面の開放角は、好ましくは９０°より小さい。
【００３８】
更に別の代替的な実施形態によると、環状切削縁は、該環状切削縁に隣接し、かつ、シャンク内径に隣接する円錐面を含むプロファイルによって、シャンク内径に併合する。
【００３９】
本場合におけるように、円錐面及びシャンク内径のような２つの面が互いに隣接する限り、小さい曲率半径にわたってこれらの表面の間に遷移が行われる場合は好ましい。
【００４０】
更に別の好ましい実施形態によると、シャンク外径は、首下半径及び頭部円錐によって頭部の外周に併合し、首下半径とシャンク外径の比率は、０．１３より小さい。
【００４１】
頭部円錐は、好ましくは頭部の外周に直接隣接する。
【００４２】
単一の首下半径を介する、すなわち頭部円錐なしに、シャンク外径から頭部の外周への遷移と対照的に、適用可能な場合、結果として、穿孔リベット接合部のより大きい軸方向保持力をもたらすことができる。
【００４３】
さらに、半径方向面に対して４０°より小さい面取り角で位置合わせされ、及び／又は０．３ｍｍより小さいか又はこれと等しい軸方向外部面取り部高（Ｍ４）を含むシャンク外部面取り部によって前記シャンク外径）に併合する。
【００４４】
その結果、穿孔リベット締結プロセス中のシャンクの拡大を適切に調整することができる。
【００４５】
さらに、切削半径とシャンク外径の比率が０．７より小さい場合は有利である。これにより、シャンクが、端面領域において薄くなりすぎることが防止される。従って、高強度鋼の場合でも、高い穿孔効果を達成することができる。
【００４６】
シャンク外部面取り部が、遷移半径によってシャンク外径に併合する場合に、特に有利であり得る。遷移半径は、例えば０．２ｍｍより小さく、特に０．１５ｍｍより小さい非常に小さい半径とすることができる。これにより、遷移半径の結果、穿孔作業中、この領域における応力が防止される。
【００４７】
さらに別の好ましい実施形態において、頭部外径とシャンク外径の比率は、１．４４より小さい。
【００４８】
この方策の結果として、穿孔リベットには、比較的大きいシャンク外径が与えられる。これにより、シャンクが軸方向投影において含む環状面を、結果として拡大することが可能になる。その結果、穿孔プロセス中の穿孔リベットの安定性を増大させることが可能になる。
【００４９】
さらに、全体として、環状切削縁が半径方向に位置合わせされた切削環状面を含み、その半径方向幅は、環状面の幅とシャンクの半径方向厚の比率が０．０２から０．０８までの間の範囲内になるように選択される場合は好ましい。
【００５０】
従って、環状面の幅は一般に、Ｐ型リベットと比較すると狭く、そのため、穿孔作業中、シャンクがつぶれる又は圧縮するのをより良好に防止することが可能になる。
【００５１】
上述の特徴及びさらに以下に説明される特徴は、本発明の枠組みから逸脱することなく、それぞれ与えられる組み合わせにおいてのみならず、他の組み合わせにおいて、又はそれら自体において用い得ることを理解されたい。
本発明の例示的な実施形態が、図面に示され、以下の説明においてより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による穿孔リベットの実施形態を通る長手方向断面図を示す。
【図２】図１の詳細ＩＩの図を示す。
【図３】本発明による穿孔リベットの更に別の実施形態を通る長手方向断面図を示す。
【図４】本発明による穿孔リベットの更に別の実施形態を通る長手方向断面図を示す。
【図５】本発明による穿孔リベットの更に別の実施形態を通る長手方向断面図を示す。
【図６】穿孔リベット締結装置の概略図を示す。
【図７】本発明によって生成される穿孔リベット接合部の概略図を示す。
【図８】本発明によって生成される更に別の穿孔リベット接合部の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図６において、穿孔リベット締結装置が、全体を参照符号１０で示される。
穿孔リベット締結装置１０は、第１の加工物１２と第２の加工物１４を互いに接合する役目を果たす。加工物１２、１４は、特に、車体構造に用いられるような金属板とすることができる。加工物１２、１４の厚さは、例えば、０．５ｍｍから４ｍｍまでの間の範囲、特定的には、１ｍｍから２．５ｍｍまでの間の範囲内にすることができる。加工物１２、１４の材料は、冷間成形可能な材料に対する通常の要件を満たさなければならない。これらの材料は、鋼、アルミニウム、及びマグネシウムなどの合金であることが多い。しかしながら、プラスチック材料から、加工物１２、１４の一方、特に上部加工物１２を作ることも可能である。
【００５４】
穿孔リベット締結装置１０は、加工物１２、１４が直接上下に置かれるダイ１６を含む。特定の押し下げ力２０で加工物構成の上に押し付けられる押し下げクランプは、加工物を固定する役目を果たす。所定の穿孔リベット締結力２４で長手方向軸２６に沿ってダイ１６に向けて移動可能な穿孔装置２２が、押し下げクランプ１８の間に配置される。穿孔装置２２は、穿孔リベット３０を加工物構成１２、１４内に押しやる役目を果たす。穿孔リベット３０は、頭部３２と、該頭部から軸方向に延び、その端面に切削縁３６が実現された中空シャンク３４とを有する半中空穿孔リベットとして実現される。
【００５５】
穿孔装置２２が下方に移動すると、シャンク３４は最初に穿孔側の上部加工物１４を貫通し、上部加工物からいわゆる穿孔スラグが切り取られる。穿孔作業が進むにつれて、シャンク３４の自由端が、ダイ側加工物１４内に押しやられる。キャビティ３８は、穿孔リベット締結作業が進むにつれて、シャンク３４が半径方向に拡大するのを可能にし、そのため、シャンク３４の自由端が、軸方向に見たときに、ダイ側加工物１４の材料の後ろに貫通することを、それ自体が周知の方法で可能にし、ダイ１６内に実現される。一般に、穿孔リベット３０は、頭部が穿孔側加工物１２の表面と同一平面になって停止するまでの分だけ加工物構成１２、１４内に押しやられる。
【００５６】
非常に様々な材料から生成された加工物を接合するために、一般に、異なるタイプの穿孔リベット３０が使用可能である。
【００５７】
図１及び図２は、特に高強度材料で作られた加工物１２、１４と併用するのに適した、本発明による穿孔リベット３０の実施形態を示す。この場合、ダイ側加工物１４は、例えば、４００ＭＰａより大きいが、好ましくは１２００ＭＰａを超えない強度を含むことができる。穿孔側加工物は、最大１０００ＭＰａまで又は１０００ＭＰａより大きい又は１２００ＭＰａより大きい強度を有する高強度材料を含むことができる。
【００５８】
穿孔リベット３０自体も、例えば、１５００ＭＰａより大きいリベット硬度、特定的には１７００ＭＰａより大きいリベット硬度を有する高強度材料で作ることができる。
【００５９】
穿孔リベット３０は、長手方向軸２６の周りに回転対称に実現され、かつ、頭部３２とシャンク３４とを含む。シャンク３４は、頭部３２に接続されるシャンク部分４０と、切削部分４２とに分けられる。シャンク部分４０は、中空円筒形式に実現され、かつ、シャンク外径Ｄ１及びシャンク内径Ｄ３を含む。切削部分４２は、切削部分高Ｍ２を含む。
【００６０】
頭部３２は、平坦な頭部上面４４と、円筒形の頭部外面４６とを含む。頭部上面４４は、頭部外径Ｄ２を含む。頭部外面４６は、頭部外面高Ｍ１を含む。シャンク３４内には、頭部３２は頭部裏面４８を有し、この頭部裏面は、本例の場合、鈍角のテーパ状であるか又は曲線的に低減するように実現され、かつ、頭部内半径Ｒ３によってシャンク内径Ｄ３に併合する。外周において、シャンク外径Ｄ１は、首下半径Ｒ１によって頭部外面４６の裏面に併合する。この場合、首下半径Ｒ１は、シャンク外径Ｄ１、及び頭部上面４４に対して頭部円錐角α0で配置された円錐面４９の両方に接線方向に併合するように配置される。頭部３２は、頭部上面４４から頭部裏面４８まで延びる頭部高Ｈを含む。
【００６１】
シャンク３４は、シャンク部分４０の領域内に、シャンク外径Ｄ１とシャンク内径Ｄ３との間の差の半分に等しいシャンク厚Ｍ５を含む。さらに、軸方向投影において、シャンク３４は、シャンク外径Ｄ１により外周上に、及び、シャンク内径Ｄ３により内周上に定められる環状面を有する。
【００６２】
平坦な切削環状面として実現され、半径方向に延びる環状切削縁５０（図２参照）が、シャンク３４の、より正確には切削部分４２の端面上に実現される。切削環状面の内径は、Ｄ４で示される。さらに、切削環状面は、半径方向幅Ｍ３を含む。その結果、軸方向投影において、環状切削縁５０は、シャンク外径Ｄ１とシャンク内径Ｄ３との間の平均により形成される中間シャンク直径の幾分外側にある。
【００６３】
切削環状面の外周は、シャンク外部面取り部５２によってシャンク外径Ｄ１に併合する。シャンク外部面取り部５２は、半径方向面に対して角度α1を呈する。さらに、シャンク外部面取り部５２は、これ以上詳細には示されていない遷移半径によってシャンク外径Ｄ１に併合する。外部面取り部高は、図２にＭ４で示される。
【００６４】
切削環状面の内周は、切削半径Ｒ２によってシャンク内径Ｄ３に併合する。この場合、切削半径Ｒ２は、シャンク内径Ｄ３に接線方向に併合し、切削環状面内に開放角を実現することで終了する。より正確には、半径Ｒ２は、シャンクの内面が約１００°の開放角α2を生成するように、シャンク内径Ｄ３から切削環状面に向かって延びる。この実施形態の場合、開放角α2は、８０°より大きくすべきであり、１３５°より小さいことが好ましい。
【００６５】
穿孔リベット３０の上述の寸法が、以下の表１に示される。一方、それぞれの値についての好ましい値の範囲が与えられ、さらに、図２に示されるような特に好ましい実施形態の例が与えられる。さらに、表１はこれらの寸法の好ましい比率を与え、それから、他の適用例のために、本発明による穿孔リベットをどのような寸法にできるかが分かる。
表１：
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【００６６】
さらに、穿孔リベット３０は、異なる長さで実現することができ、これに関連して、シャンク部分４０の長さは、その都度変化することが明らかである。一方、異なる長さを有する全ての実施形態において、切削部分４２は変化しないままであることが好ましい。
【００６７】
図１は、穿孔リベット３０の軸方向全長をＭ６で示す。
【００６８】
Ｄ２／Ｄ１＜１．４５の比率の結果として、穿孔リベット３０は、比較的大きいシャンク外径で実現することができ、その結果、穿孔リベット締結作業中、安定性が増大する。Ｄ３／Ｄ１＜０．６の比率の結果として、シャンク３４は、軸方向投影において比較的大きい環状面を有するように実現することができる。
【００６９】
Ｄ４＜（Ｄ１−Ｄ３）／２の比率の結果として、穿孔作業中、シャンクはより多く半径方向外方に移動する傾向があり、従って、ダイ側加工物のアンダーカット部のための冷間成形の支援を保証することができる。
【００７０】
Ｍ２／Ｄ１＞０．２５の比率の結果として、穿孔作業中、シャンクの内部に比較的大きい容積を受けることが可能になる。従って、シャンクが、ダイ側加工物から切断された穿孔スラグを少なくとも広範囲に受けることが可能である。このことは、穿孔リベットの圧縮又はダイ側加工物の破壊のいずれかをもたらすことになる、シャンクによる穿孔スラグの軸方向下方への押し付けが防止される。
【００７１】
切削環状面幅Ｍ３とシャンク厚Ｍ５の比率の結果として、高度の安定性で良好な穿孔結果を達成できることを保証することができる。このことは、外部面取り部高とシャンク外径の比率（Ｍ４／Ｄ１＜０．０５）にも当てはまる。
【００７２】
Ｒ２／Ｄ１≦０．３又は＜０．３の比率の結果、環状切削縁からシャンク内径までの遷移を幾分より鈍角の角度で実現することができ、そのため、比較的大きい半径方向のシャンク厚にもかかわらず、拡大作用が支援され、生成された穿孔リベット接合部内に十分なアンダーカット部を実現する。
【００７３】
図３及び図５は、一般に、作業の設計及び方法に関する、図１及び図２の穿孔リベット３０に対応する穿孔リベットの更に別の実施形態を示す。従って、同一の要素は、同一の参照符号により特徴付けられる。本質的に、相違点が以下に説明される。
【００７４】
図３の穿孔リベット３０’の場合、環状切削縁は、切削半径Ｒ２’を含むプロファイルによってシャンク内径に併合し、この切削半径Ｒ２’は、環状切削縁に隣接し、シャンク内径に隣接する円錐面６０に接線方向に併合する。この場合は、円錐面６０は、５０°より小さい、この場合は３０°に等しい開放角α2’を含む。
【００７５】
この実施形態は、環状切削縁の領域内の比較的鈍角の部分を結合して、例えば１．５ｍｍとすることができる切削半径Ｒ２’により定められる円錐面６０にする。切削半径Ｒ２’からシャンク内径への遷移においては、対照的に、比較的小さい開放角α2’を定める円錐面が設けられる。この実施形態の場合、円錐面６０は、切削円錐高Ｍ７にわたって延びる。この実施形態及び後の実施形態の場合、切削円錐高Ｍ７は、一般に、０．２ｍｍより大きく、かつ、１．４ｍｍより小さいか又はこれと等しい範囲内とすることができる。図３の実施形態の場合、切削円錐高Ｍ７は、特に、０．９ｍｍから１．２ｍｍまでの間の範囲内とすることができる。
【００７６】
図４は、環状切削縁が切削半径Ｒ”を含むプロファイルによってシャンク内径に併合し、この切削半径Ｒ２”はシャンク内径に隣接し、かつ、環状切削縁に隣接する円錐面６０”に接線方向に併合する、穿孔リベット３０”の更に別の実施形態を示す。
【００７７】
円錐面６０”は、この接続部内に６０°の開放角を定める。
【００７８】
この接続部において、シャンク部分の拡大を支援することができる別の比較的大きい開放角が得られる。さらに、この円錐領域は、例えば、１．５ｍｍにすることができる比較的小さい切削半径Ｒ２”によってシャンク内径に併合する。切削円錐高Ｍ７”の値は、例えば、本実施形態においては、０．９ｍｍより小さくすること及び０．２ｍｍより大きくすることができる。
【００７９】
図５は、設計に関して、図４の穿孔リベット３０”にほぼ類似した穿孔リベット３０’’’の更に別の実施形態を示す。しかしながら、この接続部において、円錐面６０’’’は、６０°より大きい、この場合は８５°の開放角α2’’’を含む。しかしながら、この接続部において、切削半径Ｒ２’’’は、図４の穿孔リベット３０”の場合と同様に大きい。図５の実施形態の場合、切削円錐高Ｍ７’’’は、相対的に小さく、特に０．４ｍｍより小さくすることができる。適用可能な場合、半径Ｒ２’’’を有する部分とシャンク内径（図５にはこれ以上詳細に特定されない）との間に、３０°を下回る非常に小さい開放角を有する別の更なる円錐部分を設けることができる。
【００８０】
図７及び図８は、いずれの場合も、上に示される実施形態のいずれか任意のものに対応し得る、穿孔リベット３０IV、３０Vの更に別の実施形態を示す。どちらの場合も、完成した穿孔リベット接合部が、各場合において示される。
【００８１】
どちらの場合も、比較的厚い下部の残留厚６２を達成することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１０：穿孔リベット締結装置
１２：第１の加工物
１４：第２の加工物
２２：穿孔装置
３０、３０’、３０”、３０’’’、３０IV、３０V：穿孔リベット
３２：頭部
３４：シャンク
３６：切削縁
３８：キャビティ
４０：シャンク部分
４２：切削部分
４４：頭部上面
４６：頭部外面
４８：頭部裏面
４９：円錐面
５０：切削縁
５２：外部面取り部
６０、６０”、６０’’’：円錐面
６２：残留厚
Ｄ１：シャンク外径
Ｄ２：頭部外径
Ｄ３：シャンク内径
Ｄ４：切削環状面内径
Ｈ：頭部高
Ｍ１：頭部外面高
Ｍ２：切削部分高
Ｍ３：切削環状面幅
Ｍ４：外部面取り部高
Ｍ５：シャンク厚
Ｍ６：軸方向全長
Ｍ７、Ｍ７”、Ｍ７’’’：切削円錐高
Ｒ１：首下半径
α0：頭部円錐角
α1：面取り角
α2’、α2’’’：開放角
Ｒ２、Ｒ２’Ｒ”、Ｒ２’’’：切削半径
Ｒ３：頭部内半径
Ｒ４：遷移半径
【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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【国際調査報告】
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