Search

EP-4617512-B1 - SELF-PIERCING METAL FASTENING SLEEVE, FIRST COMPONENT HAVING THE FASTENING SLEEVE, CONNECTION STRUCTURE HAVING THE FIRST COMPONENT, AND METHOD FOR SETTING THE FASTENING SLEEVE

EP4617512B1EP 4617512 B1EP4617512 B1EP 4617512B1EP-4617512-B1

Inventors

  • HÜTHEL, Niklas
  • MENNE, Franz Ferdinand
  • Uffelmann, Marcel
  • STEINIG, MARC

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20240315

Claims (16)

  1. A self-piercing metal fastening sleeve (1) which is adapted to form an opening reinforcement in a metallic component (3), preferably a high-strength metallic component (3), and which comprises the following features: a) a hollow-cylindrical shaft (10) with a first (12) and a second axial end (14), b) a flange (16) which is arranged between the first (12) and the second axial end (14) and is circumferentially formed in a closed manner around the shaft (16), wherein c) the first (12) and the second axial end (14) project beyond the flange (16), and d) a first shaft portion (20) between the flange (16) and the first axial end (12) provides a piercing and fastening portion for the loss-proof fastening of the fastening sleeve (1) at the metallic component (3) wherein the piercing and fastening portion are preferably not enlargeable radially and a second shaft portion (30) between the flange (16) and the second axial end (14) provides a functional portion, characterized in that e) the flange (16) comprises an embossing ring (18) on the side which faces the first axial end (12), wherein the embossing ring (18) is arranged adjacent to the shaft (10), and f) the fastening sleeve (1) comprises a circumferential annular groove (22) in the first shaft portion (20), wherein g) embossing ring (18) and annular groove (22) transition into one another.
  2. The self-piercing metal fastening sleeve (1) according to claim 1, having an outer diameter (D S ) of the first shaft portion (20) and an outer diameter (D B ) of the second shaft portion (30) which are smaller than an outer diameter (D F ) of the flange (16), wherein preferably, the outer diameter (Ds) of the first shaft portion (20) is smaller than the outer diameter (D B ) of the second shaft portion (30).
  3. The self-piercing metal fastening sleeve (1) according to one of the preceding claims, where the first axial end (12) provides an annular piercing surface and the first axial end (12) comprises at least one of the following features: a) an inner diameter (D B2 ), which amounts to 0.7 times to 0.8 times of the outer diameter (D S ), b) an outer diameter (D S ) between 25 mm and 45 mm, c) an inner diameter (D B2 ) between 17 mm and 36 mm, and/or d) the piercing surface is at least 1.75 cm 2 , preferably at least 2.5 cm 2 and particularly preferred at least 3 cm 2 .
  4. The self-piercing metal fastening sleeve (1) according to one of the preceding claims, wherein the first axial end (12) provides an annular piercing surface and the first shaft portion (20) comprises at least one of the following features: a) a longitudinal knurling at its radial outside, b) a length (L S ) corresponding to 0.2 to 1.0 times of a width of the annular piercing surface and/or c) a chamfer (24) at the radial inside adjacent to the first axial end (12).
  5. The self-piercing metal fastening sleeve (1) according to one of the preceding claims wherein the embossing ring (18) is configured without interruptions and comprises at least one of the following features: a) a arc-like contour, preferably having a radius (R P ) between 1.0 and 2.5 mm, b) a height (H P ) with respect to the side of the flange (16) which faces the first axial end (12) between 0.0022 times and 0.05 times of the outer diameter (D S ) at the first axial end (12), preferably between 0.0067 times and 0.032 times, and/or c) a height (H P ) with respect to the side of the flange (16) which faces the first axial end (12) of 0.1 to 0.8 mm.
  6. The self-piercing metal fastening sleeve (1) according to one of the preceding claims, wherein the annular groove (22) is arranged adjacent to the flange (16) and/or configured without interruptions.
  7. The self-piercing metal fastening sleeve (1) according to one of the preceding claims wherein the annular groove (22) comprises at least one of the following features: a) an arc-shaped contour preferably having a radius (R N ) between 1 mm and 2.5 mm and/or b) a depth (T N ) in the range of approximately 0.1 mm.
  8. The self-piercing metal fastening sleeve (1) according to one of the preceding claims, having at least one of the following features: a) embossing ring (18) and annular groove (22) transition into one another directly, b) when viewed in radial direction, the height (H P ) of the embossing ring (18) and the height (H N ) of the annular groove (22) overlap so that there is an undercut and/or c) the height (H N ) of the annular groove (22) lies between 4 times and 10 times of the height (H P ) of the embossing ring (18), preferably, the height (H N ) of the annular groove (22) lies between 0.4 mm and 8 mm.
  9. The self-piercing metal fastening sleeve (1) according to one of the preceding claims, wherein the flange (16) comprises a profiling as an anti-rotation securing contour on the side which faces the first axial end (12) of the shaft (10) and/or on the side which faces the second axial end (14) of the shaft (10), preferably in the form of a cam surface and/or in the form of rips extending in radial direction.
  10. The self-piercing metal fastening sleeve (1) according to one of the preceding claims having a further embossing ring (40) on the side of the flange (16) which faces the first axial end (12) of the shaft (10), wherein the flange (16) is arranged radially outside with respect to the first embossing ring (18).
  11. The self-piercing metal fastening sleeve (1) according to one of the preceding claims, consisting of a metallic material with a Vickers hardness HV 10 according to DIN EN ISO 6507-1 of approximately 320, in particular a manganese-boron steel.
  12. A first component (3) into which a self-piercing metal fastening sleeve (1) according to one of the preceding claims is set.
  13. The first component (3) according to claim 12, wherein the first component (3) is a metallic component (3), preferably out of a DP600 or DP800 steel and particularly preferred a high strength metallic component.
  14. A connecting structure out of a first component (3) according to one of the preceding claims 12 or 13 and a second component (50) which are directly or indirectly connected with one another via the functional portion of the fastening sleeve (1).
  15. A setting method for fastening the fastening sleeve (1) according to one of the claims 1 to 11 in a component (3) comprising the steps: a) providing the component (3), preferably without a pre-punched hole, as well as the fastening sleeve (1) according to one of the claims 1 to 11, b) driving-in the fastening sleeve (1) with the first axial end (12) first into the component (3), so that a piercing slug (5) is separated, and c) pressing the embossing ring (18) into the component (3) so that material of the component (3) is pushed into the direction of the first shaft portion (20) and the fastening sleeve (1) is arranged in a loss proof manner in the component (3) due to a force fit.
  16. The setting method according to claim 15, wherein the fastening sleeve (1) furthermore provides an annular groove (22) so that during the step of impressing the embossing ring (18) into the component (3), material of the component (3) is additionally pushed into the annular groove (22).

Description

1. Gebiet der Erfindung Die vorliegende Erfindung betrifft eine selbststanzende metallisch Befestigungshülse, die angepasst ist, um in einem metallischen Bauteil, vorzugsweise einem hochfesten metallischen Bauteil, eine Öffnungsverstärkung zu bilden, ein erstes Bauteil mit der Befestigungshülse, eine Verbindungsstruktur bestehend aus dem ersten Bauteil mit der Befestigungshülse und einem zweiten Bauteil sowie ein Setzverfahren der Befestigungshülse. 2. Hintergrund der Erfindung Im Stand der Technik sind verschiedene Befestigungshülsen bekannt, die in Bauteilöffnungen vorgelochter Bauteile befestigt werden. Somit sind diese Befestigungshülsen derart konstruiert, dass sie nicht stanzend in Bauteilöffnungen beispielsweise als Öffnungsverstärkung eingebracht werden. Ein Beispiel für eine solche Befestigungshülse findet sich in US 5,513,933 A. Das hierin beschriebene selbstklemmende Befestigungselement kann mit einem Abschnitt aus Blechmaterial verbunden werden, in dem eine Öffnung zur Aufnahme des Befestigungselements ausgebildet ist. Das selbstklemmende Befestigungselement umfasst einen Kopfabschnitt und einen Schaftabschnitt, der einen kleineren Außendurchmesser als der Kopfabschnitt aufweist und sich axial von einer Seite des Kopfabschnitts erstreckt. Ein Verdrängungsabschnitt erstreckt sich axial von der einen Seite des Kopfabschnitts und erstreckt sich radial nach außen vom Schaftabschnitt. Innerhalb des Verdrängungsabschnitts ist eine hinterschnittene Ringnut ausgebildet, die sich axial in Richtung des Kopfabschnitts erstreckt und den Schaftabschnitt radial umgibt. Ein allgemein ringförmiger Kalibrierring ist um den Schaftabschnitt herum gebildet und hat einen axialen Abstand von der einen Seite des Kopfabschnitts, der etwas größer ist als die axiale Erstreckung des Verdrängungsabschnitts. Der Außendurchmesser des Kalibrierrings ist größer als der Außendurchmesser des Schaftabschnitts und auch größer als der Innendurchmesser der hinterschnittenen Ringnut. Anstelle einer Befestigungshülse beschäftigt sich WO2022/123805 A1 mit der Bereitstellung eines Stehbolzens, der die Qualität verbessern kann, wenn er an einer zu befestigenden Platte befestigt wird. Der Stehbolzen ist unlösbar und drehfest an einer zu befestigenden Platte befestigt, wobei der Stehbolzen einen Kopf, einen Schraubenschaft, einen Drehstopper, eine Ringnut und einen ringförmigen Vorsprung umfasst. Der Stehbolzen ist so konfiguriert, dass die zu befestigende Platte zwischen einer Sitzfläche des Kopfes und dem ringförmigen Vorsprung eingeklemmt wird, und einen eingekerbten Teil im Drehstopper aufweist, der in Richtung einer Oberseite in Einschraubrichtung ausgebildet ist. Eine Verbindung, die zwei Werkstücke umfasst, die jeweils eine durch eine Innenwand definierte Öffnung aufweisen, ist in EP 0 856 670 A1 beschrieben. Zumindest in der Öffnung durch das erste Werkstück sitzt ein Befestigungselement. Das Befestigungselement weist einen Schaftabschnitt auf. Der erste Abschnitt weist einen Vorsprung auf, der von einer Unterseite des ersten Abschnitts nach außen hervorsteht. Der Schaftabschnitt weist eine Haltenut auf. Das Befestigungselement wird an einer axialen Bewegung relativ zum ersten Werkstück gehindert, nachdem das Material, aus dem das erste Werkstück besteht, in die Haltenut geflossen ist. Das Befestigungselement kann sich relativ zum ersten Werkstück drehen, nachdem das Material, aus dem das erste Werkstück besteht, in die Haltenut geflossen ist. Ebenfalls enthalten ist eine dem Befestigungselement zugeordnete Vorrichtung zum Befestigen des Befestigungselements am zweiten Werkstück. US 1,946,064 A beschreibt einen Schmierantriebsanschluss mit einem Schaft, der in eine vorgeformte Aussparung in einem Aufnahmeelement eindringen kann, wobei der Anschluss außerdem mit einem herabhängenden Vorsprung versehen ist, der so angeordnet ist, dass er in das Metall des Aufnahmeelements eindringt und es seitlich verschiebt, wenn der Schaft darin eingetrieben wird, wobei der Schaft eine Aussparung darin aufweist. Von den Befestigungselementen und Befestigungshülsen, die in vorgelochte Bauteile eingebracht werden, sind die Befestigungshülsen zu unterscheiden, die stanzend in ein Bauteil eingebracht werden. Denn anders als die in ein vorgelochtes Bauteil einzubringenden Elemente müssen die stanzenden Elemente eine Stanzseite aufweisen, die den beim Stanzen auftretenden Kräften standhält. Ein erstes Beispiel für ein solches selbststanzendes Element findet sich in DE 10 2008 017 689 A1. Die hier beschriebene Einpressmutter weist einen Ringkorpus auf, der einen ersten Stirnflächenbereich, eine Außenumfangsfläche, eine zumindest abschnittsweise mit einem Gewinde versehene Bohrung und einen Sitzflächenbereich aufweist. Der Sitzflächenbereich umfasst einen zur Bohrung konzentrischen Ringzapfen und eine einen Fußbereich des Ringzapfens umsäumende Ringschulter. Der Ringzapfen ist als radial plastisch weitbare Struktur ausgeführt, die als solche der Verankerun