具有預(yù)沖壓二維元件的鉚釘及其制造方法和連接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種自沖鉚釘(10)，尤其是半空心自沖鉚釘，包括頭部(12)和桿部(14)以及預(yù)沖壓二維元件(30)。所述預(yù)沖壓二維元件設(shè)置在所述桿部(14)上，預(yù)沖壓二維元件(30)相對于所述頭部(12)在徑向上至少部分地突出于所述頭部的頭部半徑之外。也公開了預(yù)沖壓二維元件的自沖鉚釘?shù)闹圃旆椒ê瓦B接方法。
【專利說明】具有預(yù)沖壓二維元件的鉚釘及其制造方法和連接方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉚釘,尤其是自沖(self-piercing)鉚釘、其制造方法和連接方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在連接領(lǐng)域，鉚釘，尤其是半空心鉚釘被廣泛使用。其中，鉚釘固定或放置在至少兩個疊置的零件中。這兩個零件頂著背對連接區(qū)域的沖模，其中在固定過程中，該沖模與待連接的零件以及鉚釘配合以形成連接的鉚釘鎖頭。
[0003]在汽車領(lǐng)域，例如，越來越多的由不同材料形成的零件相互連接。雖然結(jié)構(gòu)元件由金屬形成，其上覆蓋的頂層使用軟金屬，例如鋁，或者塑料材料。與下面的結(jié)構(gòu)零件類似，所使用的塑料具有寬伸展范圍。這些塑料沒有被補強，或者他們具有纖維或織物層混入塑料骨架以進行補強。
[0004]根據(jù)頂層和結(jié)構(gòu)零件內(nèi)的具有不同屬性的材料(例如，頂層的塑料和結(jié)構(gòu)零件的金屬)的不同變形行為，當(dāng)在這種頂層和結(jié)構(gòu)零件之間產(chǎn)生或形成鉚釘連接時，會產(chǎn)生一些缺點。這尤其歸因于兩種材料的不同變形行為。由于在鉚釘進入時塑料發(fā)生變形，使得補強纖維從塑料骨架中釋放或者在頂層和結(jié)構(gòu)零件之間形成的連接內(nèi)形成間隙，現(xiàn)有的連接無法保證例如汽車領(lǐng)域的質(zhì)量要求。上述缺點降低了連接強度以及所產(chǎn)生的連接的壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]上述問題是通過權(quán)利要求1的鉚釘，權(quán)利要求7的鉚釘制造方法，權(quán)利要求10的鉚釘連接方法，權(quán)利要求14的利用這種鉚釘?shù)牧慵B接以及權(quán)利要求15和16的沖模和固定裝置來解決的。下面的描述，附圖和附屬權(quán)利要求給出了本發(fā)明的更多實施例，修改和優(yōu)點。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的鉚釘，特別是自沖鉚釘，包括下列特征:頭部和桿部，以及預(yù)沖壓二維元件，所述預(yù)沖壓二維元件設(shè)置在所述桿部上并相對于所述頭部在徑向上至少部分地突出于所述頭部的頭部半徑之外。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的鉚釘提出了現(xiàn)有構(gòu)造的鉚釘與預(yù)沖壓二維元件的組合，該預(yù)沖壓二維支撐元件位于鉚釘桿部上，優(yōu)選的是固定在鉚釘桿部上。該預(yù)沖壓二維元件或支撐元件用于在連接區(qū)域內(nèi)通過工具，例如壓下裝置，實現(xiàn)支撐和壓緊效果，使得在頂層(例如，塑料零件)和結(jié)構(gòu)零件(例如由金屬制成)之間形成連接。由于該支撐元件在徑向上突出于該鉚釘頭部的頭部半徑之外，壓下裝置的壓力不僅僅在位于壓下裝置的工作面或抵靠面下方的徑向環(huán)狀部獲得壓緊效果，其也在位于頂層上的預(yù)沖壓二維元件的工作表面下方獲得壓緊效果。該壓緊效果的貢獻是，盡管頂層和結(jié)構(gòu)零件的不同材料行為，例如至少一個塑料頂層和金屬結(jié)構(gòu)零件之間可形成足夠連接。為此，該預(yù)沖壓二維支撐元件牢固或可活動地設(shè)置在桿部上。也可以在連接方法過程中，釋放桿部和預(yù)沖壓二維支撐元件之間的初始牢固連接，使得預(yù)沖壓二維支撐元件可以滑動方式重新定位在桿部上。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，位于鉚釘桿部上的預(yù)沖壓二維元件設(shè)置成系留或不可釋放地設(shè)置在頭部和桿部遠離頭部的一端之間，優(yōu)選的是牢固地設(shè)置或松配合。通過這種構(gòu)造，確保了鉚釘與預(yù)沖壓二維元件的組合可如同普通鉚釘一樣被運輸至固定裝置。因此，不需要在待連接的零件上進行額外地提供或定位預(yù)沖壓二維元件的步驟。而且，基于上述，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選鉚釘可批量運輸，無需在未來的處理場地進行鉚釘和預(yù)沖壓二維元件的額外組裝工作。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，在連接工藝中，鉚釘和預(yù)沖壓二維元件首先組合在一起。這樣，該鉚釘和預(yù)沖壓二維元件被定位使得在該連接方法的開始，在該桿部傳入待連接的零件之前，該桿部穿過預(yù)沖壓二維支撐元件的孔。根據(jù)另一個替代方法，該預(yù)沖壓二維支撐元件在連接之前被定位在桿部上，之后該連接工藝開始。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，預(yù)沖壓二維元件預(yù)選的是在頭部以下和臨近鉚釘桿部的位置實現(xiàn)支撐和壓緊功能，這無法通過已知的壓下裝置構(gòu)造實現(xiàn)，因為他們的抵靠是在徑向上位于頭部半徑之外。根據(jù)可供利用用以產(chǎn)生連接的空間或壓下裝置構(gòu)造內(nèi)的空間，其中通過壓下裝置，壓力將被施加至連接區(qū)域，預(yù)沖壓二維元件優(yōu)選的是具有不同的形狀。根據(jù)一個實施例，預(yù)沖壓二維元件是具有中心孔的圓形盤，鉚釘桿部設(shè)置在中心孔內(nèi)。更優(yōu)選的是，預(yù)沖壓二維元件是呈縱長形，具有供鉚釘桿部穿過的中心孔，使得在直徑上對置的類似支架延伸部突出于頭部半徑之外，經(jīng)典的壓下裝置可抵靠在該支架上。就此而言，預(yù)沖壓二維元件僅在鉚釘頭部的圓周上的一個位置延伸至頭部半徑之外以在那里形成壓下裝置的工作面。在預(yù)沖壓二維元件具有充分穩(wěn)定性的情況下，該替代構(gòu)造也可以確保壓力充分地傳遞至鉚釘頭部以下和臨近鉚釘桿部的區(qū)域。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例，該預(yù)沖壓二維元件例如通過摩擦連接或形狀配合/正配合連接固定至桿部臨近桿部遠離頭部的一端。更優(yōu)選的是，桿部遠離頭部的該端與預(yù)沖壓二維元件遠離桿部的該端的一側(cè)之間的距離小于桿部整個長度的2/10。
[0012]預(yù)沖壓二維元件在鉚釘桿部行的優(yōu)選固定方式支持上述已經(jīng)討論的具有預(yù)沖壓二維元件的鉚釘?shù)暮唵翁幚硇?。而且，該預(yù)沖壓二維元件可在一固定在鉚釘桿部上就被定位。這種固定可通過壓入配合或形狀配合連接來實現(xiàn)。鉚釘桿部的外側(cè)與預(yù)沖壓二維元件的開口內(nèi)側(cè)之間的壓入配合或摩擦連接可以多種方式形成。在一個實施例中，相對于鉚釘桿部的外半徑，預(yù)沖壓二維元件的孔形成得不夠大。根據(jù)另一個實施例，在預(yù)沖壓二維元件套在桿部后，桿部被加寬，使得鉚釘桿部預(yù)預(yù)沖壓二維元件之間形成摩擦連接。由于這種加寬，桿部被加厚，也可以將預(yù)沖壓二維元件以形狀配合或正配合方式可活動地保留在桿部的加厚部和鉚釘頭部之間。
[0013]也建議將桿部遠離頭部的該端的端半徑形成為大于桿部的位于頭部與鉚釘桿部遠離頭部的該端之間的桿部半徑。基于這種形狀，由于從鉚釘桿部的縱長方向上看，切槽形成在連接處，待產(chǎn)生的連接的穩(wěn)定性被改善了。該切槽提高了鉚釘，頂層和下面的結(jié)構(gòu)之間的強度。
[0014]本發(fā)明也公開了鉚釘?shù)闹圃旆椒?，尤其是自沖鉚釘，具有下列步驟:提供鉚釘和預(yù)沖壓二維元件，以及設(shè)置，優(yōu)選的是，系留所述預(yù)沖壓二維元件于所述鉚釘?shù)臈U部上使得所述預(yù)沖壓二維元件相對于所述鉚釘?shù)念^部至少部分地突出于頭部半徑之外。在本制造方法的另一個優(yōu)選的實施例中，預(yù)沖壓二維元件具有圓形或多邊形盤的形狀，其具有中心孔。該圓形盤或其他形狀的預(yù)沖壓二維元件通過加寬鉚釘桿部而固定在鉚釘桿部上。這樣，預(yù)沖壓二維元件的孔的內(nèi)側(cè)和鉚釘桿部的外側(cè)之間形成摩擦連接。也建議相對于鉚釘桿部的直徑，預(yù)沖壓二維元件的孔設(shè)置成不夠大，以當(dāng)預(yù)沖壓二維元件壓到桿部上后，能夠在預(yù)沖壓二維元件和鉚釘桿部之間形成摩擦連接。
[0015]本發(fā)明還公開了鉚釘?shù)倪B接方法，尤其是具有預(yù)沖壓二維元件的自沖鉚釘，所述預(yù)沖壓二維元件相對于所述鉚釘?shù)念^部在徑向上至少部分地突出于頭部半徑之外。該連接方法包括下列步驟:將至少一第一零件設(shè)置在第二零件上，提供鉚釘至連接位置，所述鉚釘具有設(shè)置在所述鉚釘桿部上的預(yù)沖壓二維元件，或提供所述鉚釘和提供所述預(yù)沖壓二維元件至連接位置，通過工具，尤其是壓下裝置抵壓所述第一零件上的預(yù)沖壓二維元件，其中背對所述預(yù)沖壓二維元件設(shè)置的沖模提供足夠或可變的反作用力，以及
[0016]通過固定工具將所述鉚釘固定至所述至少第一和第二零件內(nèi)，其中所述預(yù)沖壓二維元件圍繞所述鉚釘桿部。
[0017]根據(jù)另一個實施例，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選連接方法是結(jié)合具有可活動支撐元件的沖模來執(zhí)行的。還包括下列步驟:在所述連接工藝中，將所述待連接的零件支撐在所述沖模的膜腔中，以及在所述連接工藝中，將所述支撐元件至少部分地移出所述膜腔以特意打開所述沖模的膜腔以接收所述待連接的零件的被移走的材料。
[0018]通過具有可活動支撐元件的沖模，設(shè)置一個正對被壓入膜腔內(nèi)的材料的反作用力，其中該反作用力影響鉚釘固定至待連接的零件內(nèi)?？苫顒又渭┘拥脑摲醋饔昧?yōu)選的是被控制和調(diào)節(jié)以考慮待連接的零件的不同材料的屬性。
[0019]關(guān)于上述連接方法，本發(fā)明還包括用于形成鉚釘連接的沖模，其具有上述介紹的可活動支撐元件。該沖模包括下列特征:可容納至少一個零件的被移走的材料的膜腔，以及可活動的支撐元件，所述支撐元件至少部分地填充所述沖模的膜腔，所述支撐元件可至少部分地移進所述沖模的膜腔并可至少部分地移出所述沖模的膜腔。通過該特定沖模構(gòu)造，上述連接方法可用于具有或不具有預(yù)沖壓二維元件的鉚釘。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的連接方法是基于鉚釘和預(yù)沖壓二維元件的協(xié)調(diào)構(gòu)造。由于預(yù)沖壓二維元件在徑向上突出于鉚釘頭部的頭部半徑之外，在連接形成之前和形成過程中，壓下裝置的力可被傳遞至鉚釘頭部以下的部位。這樣方式尤其支持連接不同材料屬性的零件，例如塑料頂層和金屬結(jié)構(gòu)層。
[0021]因此，本發(fā)明也包括利用上述介紹的構(gòu)造的鉚釘連接的第一和第二元件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]現(xiàn)在結(jié)合附圖詳細介紹本發(fā)明。附圖包括:
[0023]圖1描繪了具有預(yù)沖壓二維元件的鉚釘?shù)膫?cè)視圖的優(yōu)選實施例。
[0024]圖2是圖1的已連接鉚釘?shù)臏y試圖。
[0025]圖3是預(yù)沖壓二維元件的優(yōu)選實施例。
[0026]圖4是預(yù)沖壓二維元件的另一個優(yōu)選實施例。
[0027]圖5a_d是圖4沿線5-5的剖視圖。
[0028]圖61-V描繪了連接具有預(yù)沖壓二維元件的各步驟。
[0029]圖7Γ -V'描繪了連接具有預(yù)沖壓二維元件的另一個實施例。
[0030]圖8是制造具有預(yù)沖壓二維元件的優(yōu)選實施例的流程圖。
[0031]圖9是具有預(yù)沖壓二維元件的鉚釘?shù)倪B接方法的優(yōu)選實施例的流程圖。
[0032]圖10是具有預(yù)沖壓二維元件的鉚釘?shù)倪B接方法的另一個優(yōu)選實施例的流程圖。
[0033]圖11例示間隙的優(yōu)選實施例。

【具體實施方式】
[0034]圖1描繪了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其包括鉚釘10以及設(shè)置在鉚釘10的桿部14上的預(yù)沖壓二維元件30。優(yōu)選的是，鉚釘10是自沖鉚釘或半空心鉚釘，因此，在下面的描述中，半空心鉚釘應(yīng)被理解為多種不同類型鉚釘?shù)囊粋€例子。半空心鉚釘10包括頭部12和桿部14。關(guān)于鉚釘10的構(gòu)造，可應(yīng)用已知的形狀。因此，鉚釘10包括例如根據(jù)圖1的平坦頭部。而且，沖壓鉚釘(圖未示)的埋頭(coutersunk head)或平圓頭也可以使用。在鉚釘10的另一個實施例中，桿部14遠離頭部的一端16使用不同形狀的切削幾何形狀。切削幾何形狀是根據(jù)待連接的零件A、B的材料而定。
[0035]如圖1和圖2所示，預(yù)沖壓二維元件30設(shè)置在鉚釘10的桿部14上。預(yù)沖壓二維元件30在徑向上相對于桿部14或頭部12突出于頭部半徑RK之外(圖1)。這種構(gòu)造確保了在連接程序中，工具，優(yōu)選的是壓下裝置(hold-down device)能夠抵靠預(yù)沖壓二維元件30。通過壓下裝置的抵靠，下壓的壓力通過預(yù)沖壓二維元件30傳遞至頭部12以下的部位。這樣，沖壓鉚釘頭部12以下的待形成的連接的連接區(qū)被壓下裝置或工具壓緊，從而在連接過程中使上層的隆起最小化。
[0036]優(yōu)選的是，根據(jù)本發(fā)明，預(yù)沖壓二維元件30包括不同的形狀。對于預(yù)沖壓二維元件30的形狀而言，其包括孔36以及至少部分地突出于頭部半徑RK之外的徑向延伸部是絕對必要的。預(yù)沖壓二維元件30的不同優(yōu)選實施例描繪于圖3和圖4。圖3描繪了具有兩個直徑上對置的支架32的預(yù)沖壓二維元件30’。由于這些支架32徑向延伸出頭部半徑RK之外，在將元件30’安裝到桿部14上或單獨供應(yīng)至安裝工具(如下描述)之后的連接程序中這些支架32可與工具或壓下裝置配合。在連接程序中，這些支架32將工具或壓下裝置施加的壓力傳遞至徑向內(nèi)環(huán)34，使得頭部12以下的連接區(qū)被壓緊。
[0037]根據(jù)圖4的優(yōu)選實施例，預(yù)沖壓二維元件30呈盤形，具有中心孔36。盤30的外半徑RA大于上述介紹的頭部半徑RK。這樣，確保了盤30在圓周上沿徑向突出于鉚釘10的頭部12之外。預(yù)沖壓二維元件30，30’的優(yōu)選中心孔36的尺寸設(shè)置成使得預(yù)沖壓二維元件30，30’可設(shè)置在鉚釘10的桿部14上。優(yōu)選的是，預(yù)沖壓元件30，30’設(shè)置成系留(captive)在桿部14上或不可釋放地設(shè)置在桿部14上。這是靠預(yù)沖壓二維元件30，30’與桿部14之間的摩擦連接來實現(xiàn)的，或者通過形狀配合/正配合(form-fit/positive-fit)保留預(yù)沖壓二維元件30，30’于頭部12與桿部14的加寬端之間。
[0038]根據(jù)預(yù)沖壓二維元件30，30’的另一個優(yōu)選實施例，中心孔36在預(yù)沖壓二維元件30，30’的厚度方向與鉚釘10頭部12的形狀相適應(yīng)。因此，該孔36優(yōu)選的是形成倒角以適應(yīng)埋頭(countersunk head) 12,或者孔36形成為直的，以適應(yīng)平圓頭。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，將預(yù)沖壓二維元件30，30’設(shè)置在桿部12上后，鉚釘10的桿部12被加寬以使預(yù)沖壓二維與那件30，30’系留在桿部12上。具體而言，通過加寬桿部14遠離頭部的一端16，預(yù)沖壓二維元件30，30’被系留在頭部12和鉚釘10遠離頭部的該端16之間。
[0040]在另一個實施例中，預(yù)沖壓二維組件30，30’通過徑向加寬的桿部14(優(yōu)選的是，通過桿部的開口或緊縮部)可釋放地固定在桿部14上。半空心鉚釘10的桿部14的開口或壓縮優(yōu)選的是形成桿部14的直徑擴大部，該直徑擴大部是位于設(shè)置在桿部14上的預(yù)沖壓二維元件30，30’之上或之下，從而預(yù)沖壓二維元件30，30’系留在桿部14上。由于這種加寬以及預(yù)沖壓二維元件30，30’之上或之下的直徑擴大部，徑向凹槽也會形成在桿部14上，在連接程序中，待連接的零件A、B的材料可能流入該凹槽中。這樣，通過零件A和/或B的流入材料，桿部14上形成切槽，其實現(xiàn)零件A和B之間的連接強度。
[0041]根據(jù)另一個實施例，桿部14的開口或壓縮在桿部14上形成加厚部，使得預(yù)沖壓元件通過形狀配合(form-fit)保留在頭部12和桿部加厚部(圖未示)之間，優(yōu)選的是，預(yù)沖壓元件是可活動的。
[0042]也可以通過任何摩擦連接或粘結(jié)(例如膠粘)方式將預(yù)沖壓二維元件30栓牢在桿部14上。為了在桿部14和預(yù)沖壓二維元件30，30’之間形成摩擦連接，相較于桿部半徑，開口 36的半徑不夠大，使得孔36的半徑小于鉚釘10桿部14的半徑。通過將預(yù)沖壓二維元件30，30’壓倒桿部14上，該預(yù)沖壓二維元件被固定在桿部14上。
[0043]為了支持桿部14和預(yù)沖壓二維元件30，30’之間的這種摩擦連接，優(yōu)選的是，孔36的徑向內(nèi)側(cè)38，38'，38"，38"'形成特定形狀。圖5a_d描繪了開口 36的徑向內(nèi)側(cè)38的形狀的不同優(yōu)選實施例。根據(jù)圖5a，徑向內(nèi)側(cè)38平行于桿部14的外表面延伸。根據(jù)圖5b，徑向內(nèi)側(cè)38’形成外凸?fàn)睢８鶕?jù)圖5c，徑向內(nèi)側(cè)38”形成內(nèi)凹狀。根據(jù)圖5d，開口 36的徑向內(nèi)側(cè)38”’具有這樣的表面輪廓，其與桿部14的表面形成摩擦連接。圖5a-d的開口36的內(nèi)側(cè)38的表面形狀的例示性實施例可與孔36比桿部14的直徑小的方式結(jié)合使用，通過按壓預(yù)沖壓二維元件30，30’將預(yù)沖壓二維元件30，30’固定在桿部14上?？?6的半徑也可以比桿部14的半徑大。為了固定預(yù)沖壓二維元件30，30’，其套到桿部14上，之后鉚釘10的桿部14加寬以栓牢預(yù)沖壓二維元件30，30’。
[0044]根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，預(yù)沖壓二維元件30牢固地設(shè)置在桿部14上，使得桿部14遠離頭部的一端16與預(yù)沖壓二維元件30，30’面對該桿部14遠離頭部的一端16的一側(cè)之間的距離小于鉚釘10整個長度的2/10。這種結(jié)構(gòu)支持該連接工藝(如下述)和鉚釘在待連接的零件上的定位。
[0045]參照如上所述的具有預(yù)沖壓二維元件30 (優(yōu)選的是盤30)的鉚釘30，其制造方法可總結(jié)如下。首先，根據(jù)現(xiàn)有制造方法，提供鉚釘10以及該預(yù)沖壓二維元件30。優(yōu)選的是，該鉚釘10制造成具有頭部12，該頭部12適合于所計劃的連接，其為埋頭、平頭或半圓平頭。舉例而言，圖1和圖2描繪了使用平頭12。這種鉚釘10 (優(yōu)選的是，半空心鉚釘)例如通過冷加工或其它成熟的方法制造(步驟a)。
[0046]預(yù)沖壓二維元件30包括已描述如上的孔36。例如，根據(jù)圖4，孔36設(shè)置在盤30的中央，與半空心鉚釘10的桿部14的直徑相適應(yīng)。預(yù)沖壓二維元件30現(xiàn)在設(shè)置在鉚釘10的桿部14上，使得該桿部14穿過預(yù)沖壓二維元件30的孔36 (優(yōu)選的是，根據(jù)圖4的盤)。由于預(yù)沖壓二維元件30的徑向尺寸，預(yù)沖壓二維元件30的選定部件或部位突出于鉚釘10的頭部12的半徑RK之外(步驟b)。
[0047]根據(jù)本制造方法的優(yōu)選實施例，預(yù)沖壓二維元件30固定至桿部14上。優(yōu)選的是，這種固定是通過加寬鉚釘10的桿部14實現(xiàn)的。預(yù)沖壓二維元件30的孔36也可以具有比桿部14外徑小的尺寸，使得預(yù)沖壓二維元件30可被壓到桿部14上，同時形成摩擦連接。預(yù)沖壓二維元件30也可以通過粘結(jié)(優(yōu)選的是通過膠粘)固定至桿部14上(步驟c)。
[0048]也可以將預(yù)沖壓二維元件30確實牢固但仍然可釋放地設(shè)置在桿部14上。預(yù)沖壓二維元件30初始牢固地設(shè)置在桿部14上簡化了鉚釘10至固定裝置或連接位置的供應(yīng)以及使鉚釘10在連接位置的定位更加容易。而且，如果預(yù)沖壓二維元件30固定在桿部14上，利用工具或壓下裝置的夾持力也有利于通過預(yù)沖壓二維元件30將沖壓鉚釘固定于該連接位置。如果沖壓機現(xiàn)在將鉚釘10固定到待連接的零件內(nèi)，桿部14和預(yù)沖壓二維元件30之間的連接被釋放，沖壓鉚釘?shù)念^部12向預(yù)沖壓二維元件30的方向移動，直至抵接在預(yù)沖壓二維元件30上。
[0049]根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，預(yù)沖壓二維元件30，30’系留在桿部14上并可活動(如上所述)。
[0050]上述描述的制造方法的優(yōu)選實施例的總結(jié)在圖8中以流程圖表示。
[0051]圖6描繪了本發(fā)明連接方法的優(yōu)選實施例。根據(jù)該實施例，鉚釘10連同其預(yù)沖壓二維元件30被固定到兩個零件A，B內(nèi)。也可以連接多余兩個的零件。
[0052]在固定鉚釘10之前，該至少兩個零件A，B設(shè)置在沖模80上。當(dāng)固定鉚釘10進零件A，B內(nèi)時，沖模80提供了相對于沖壓機60的力的反作用力。而且，沖模80形成膜腔，其內(nèi)容納零件B位于沖模一側(cè)的被移走的材料。這樣，就形成了連接的鉚釘鎖頭。
[0053]優(yōu)選的是，位于沖模那一側(cè)的零件B由有延展性的材料構(gòu)成，例如金屬。就此而言，根據(jù)本發(fā)明的實施例，鋁被使用。
[0054]零件A優(yōu)選的是由塑料構(gòu)成，更優(yōu)選的是由纖維補強塑料構(gòu)成。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，零件A所使用的纖維補強塑料包括熱固性骨架或另一種與零件A的材料要求相應(yīng)的骨架材料。取決于待連接的零件A、B的材料，鉚釘座幾何尺寸以及鉚釘10的桿部14的長度適于能夠調(diào)整鉚釘10的伸展行為。
[0055]首先，在步驟1(圖7)中，具有預(yù)沖壓二維元件30的鉚釘10提供至連接位置，優(yōu)選的是，通過預(yù)先形成通道提供，該通道的內(nèi)部形狀與具有預(yù)沖壓二維元件30的鉚釘10相適應(yīng)，例如為T形管，或者通過傳送帶提供。該至少兩個零件A，B被沖模80支撐?？商娲兀詻_鉚釘以及預(yù)沖壓二維元件在步驟I中單獨提供。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在到達連接位置之前，預(yù)沖壓二維元件30，30’設(shè)置在桿部12上。根據(jù)另一個實施例，預(yù)沖壓二維元件30，30’提供至連接位置，被工具或壓下裝置朝零件A，B抵壓，隨后該鉚釘10穿過預(yù)組裝二維元件30，30’固定至待連接的零件A，B內(nèi)。在連接方法的本實施例中，二維元件可被使用，但不是被預(yù)沖壓使得沖壓鉚釘首先穿過該二維元件。
[0057]相反于沖模80的這一側(cè)，沖壓機60可活動地設(shè)置。工具，優(yōu)選的是壓下裝置70，在徑向上圍繞沖壓機60，并可以相同方式向零件A，B和沖模80的方向活動，其活動獨立于沖壓機60。在步驟I中，壓下裝置70向零件A，B的方向移動，抵靠預(yù)沖壓二維元件30(尤其是盤30)，對著零件A，B抵壓盤30，而零件A，B被沖模80支撐。這樣，位于盤30下方的連接區(qū)通過壓下裝置70壓緊。在連接工藝中，這阻止零件A，B的移動。而且，通過壓下裝置和盤30的這種壓緊防止頂層塑料或纖維補強塑料或零件A的隆起移動。
[0058]在步驟II，沖壓機60移動鉚釘10使之穿過優(yōu)選的是由塑料或纖維補強塑料構(gòu)成的零件A。從而，一小塊材料被沖出零件A并隨鉚釘10進一步移動。
[0059]在步驟III，鉚釘10穿過由有延展性的材料構(gòu)成的第二零件B，并使第二零件B變形至沖模80的膜腔內(nèi)。該工藝在步驟III和步驟IV中持續(xù)，直至膜腔被填滿。這樣，就形成了連接的鉚釘鎖頭。一旦鉚釘10頭部12抵靠盤30，具有盤30的鉚釘10就完全連接了。
[0060]根據(jù)沖壓鉚釘?shù)念^部12的形狀以及與之適應(yīng)的盤30或預(yù)沖壓二維元件的形狀的選擇，可以控制零件A和B之間的間隙自由。頭部12和盤13的形狀具有影響，尤其是零件A是由纖維補強塑料構(gòu)成，而零件B是由金屬構(gòu)成時。例如，在鉚釘10的平圓頭與平坦預(yù)沖壓二維元件30結(jié)合使用時，可避免鉚釘10頭部12在零件A上的壓印。這對于作為零件A的具有熱固性骨架的纖維補強材料而言尤其有利，因為避免了彎曲載荷施加在零件A的纖維補強塑料上。使用具有埋頭半徑的平頭或埋頭沖壓鉚釘時，在連接工藝中，纖維補強塑料構(gòu)成的零件A與零件B之間的潛在間隙被封閉。這對于具有熱固性骨架的纖維補強塑料制成的零件A而言是特別有利的，因為形成了預(yù)壓封閉連接。
[0061 ] 最后，在步驟IV中，沖壓機60和壓下裝置70從連接位置移走，使得所形成的連接被釋放。上述描述的方法也以總結(jié)性的方式描繪于圖8的流程圖中。
[0062]圖7描繪了根據(jù)圖6的連接方法的經(jīng)過修改的優(yōu)選實施例。在本實施例中，沖壓機60和壓下裝置70在步驟Γ -V的移動與圖6的步驟1-V相同，這些步驟已經(jīng)描述如上。
[0063]沖模80'包括不同的功能。在沖模80'的膜腔內(nèi)，優(yōu)選的是，設(shè)置可移動支撐元件90。該支撐元件90應(yīng)對延展性零件B的變形，使得零件B向沖模80,膜腔內(nèi)的變形是可控制的或者可以調(diào)節(jié)?？傮w而言，優(yōu)選的是，向沖模80'膜腔內(nèi)的變形被減速。
[0064]支撐元件90優(yōu)選的是設(shè)置成使得切削間隙(cutting clearance)或間隙S被減小。舉例而言，間隙S描繪于圖11。間隙S代表桿部14徑向外表面和沖模80'的徑向外緣之間的距離。間隙S促進了待連接的零件A，B的有害的撓矩，因此通過該支撐元件90減小這個間隙是有利的。
[0065]通過沖壓機60的移動，鉚釘10向沖模8(V的方向移動。從而，零件B變形，沖模80’的徑向外側(cè)和桿部14的徑向外側(cè)之間產(chǎn)生有害的變形力矩。現(xiàn)在優(yōu)選的是設(shè)置支撐元件90使得該支撐元件90在沖模80’的膜腔內(nèi)在桿部14的徑向外側(cè)與沖模80’的徑向內(nèi)側(cè)之間的部位支撐該零件B。通過減小間隙S，在支撐元件90支撐零件B時，實現(xiàn)鉚釘10穿過零件A時的精確切削(clean-cut)。
[0066]為了以一種受控制的方式不阻止和/或影響鉚釘鎖頭的形成以及零件B的材料流入沖模80’的膜腔，根據(jù)沖壓機60在步驟ΙΙΓ和IV'中的移動和/或零件B的材料流入沖模的膜腔，該支撐件從零件B移走。
[0067]為了在構(gòu)造上實現(xiàn)該支撐件對沖模80’的膜腔所定義的釋放或打開，該支撐件90以不同的實施方式來實現(xiàn)。根據(jù)圖7描繪的實施例，該支撐件90形成為管狀且設(shè)置成可在沖壓機60的連接方向上移動。該支撐件90迎著連接方向突入沖模80’的膜腔內(nèi)。通過沿連接方向移動，該支撐件90釋放或打開沖模80’的膜腔。
[0068]支撐元件90打開沖模80’的膜腔優(yōu)選的是以受控制或受調(diào)節(jié)的方式進行。例如，該支撐元件90根據(jù)待連接的零件A，B的不同變形行為打開沖模80’。根據(jù)另一個實施例，支撐元件90以及沖模80’在待連接的零件A，B的方向上產(chǎn)生一個定義的反作用力，該待連接的零件A，B變形進入沖模80’的膜腔。例如根據(jù)預(yù)定義的力的模式(profile)，該反作用力是變化的，使得該支撐元件90根據(jù)該反作用力而移動。這樣，具有支撐元件90的沖模80’可適應(yīng)不同的材料和他們的變形行為。
[0069]除了該支撐元件90受控制或受調(diào)節(jié)地移動，其至少部分地移進或移出沖模80的膜腔之外，該支撐元件90也可以采用不同的構(gòu)造以支持這種移動。例如，可以根據(jù)支撐元件90的一個特定構(gòu)造，使該支撐元件平行于(如上所述)或橫穿該沖壓機60的連接方向或者與該沖壓機60的連接方向成角的方向上移動以釋放沖模80’的膜腔和/或改變間隙的尺寸。可替代地，也可以采用這些移動的組合。
[0070]根據(jù)其他可替代的裝置和方法，該支撐元件90是在克服一個不變或可變地受控彈力后才移出沖模80’的膜腔的。該彈力優(yōu)選的是以機械方式、液壓方式或機電方式施加。也可以松開支撐元件90或者使支撐元件90在不受力的作用下釋放沖模80’的膜腔，使得該支撐元件90可被移進沖模80’的膜腔的材料或零件A，B移動。
[0071]在步驟V’，該沖壓機60，壓下裝置70和支撐元件90從連接位置移走。
[0072]因此，具有預(yù)沖壓二維元件30的鉚釘優(yōu)選的是通過已知類型的固定裝置結(jié)合具有可移動支撐元件90的沖模80’進行固定。這種固定裝置包括沖壓機60和壓下裝置70，其可以液壓方式、機電方式或通過其他驅(qū)動原理移動。
[0073]上述介紹的連接方法以及固定方法也可以用于不具有預(yù)沖壓二維元件30的沖壓鉚釘或與具有預(yù)沖壓二維元件30的沖壓鉚釘結(jié)合使用。
[0074]元件列表
[0075]2鉚釘鎖頭
[0076]10 鉚釘
[0077]12 頭部
[0078]14 桿部
[0079]16桿部遠離頭部的一端
[0080]30,30'預(yù)沖壓二維元件，盤
[0081]32 支架
[0082]34 圓環(huán)
[0083]36 孔
[0084]38,38' ,38" ,38"'孔 36 的內(nèi)側(cè)
[0085]60沖壓機
[0086]70壓下裝置
[0087]80，80'沖模
[0088]90支撐元件
[0089]A, B A、B 零件
[0090]S 間隙
[0091]Rk頭部半徑
[0092]Ra外半徑
【權(quán)利要求】
1.一種鉚釘，特別是自沖鉚釘，包括下列特征: 頭部和桿部，以及 預(yù)沖壓二維元件，所述預(yù)沖壓二維元件設(shè)置在所述桿部上并相對于所述頭部在徑向上至少部分地突出于所述頭部的頭部半徑之外。
2.如權(quán)利要求1所述的鉚釘，其中所述預(yù)沖壓二維元件設(shè)置成系留在所述頭部和所述桿部遠離所述頭部的一端之間。
3.如權(quán)利要求2所述的鉚釘，其中所述預(yù)沖壓二維元件固定在所述頭部和所述桿部遠離所述頭部的一端之間。
4.如權(quán)利要求3所述的鉚釘，其中所述桿部遠離所述頭部的該端與所述預(yù)沖壓二維元件面對所述桿部的該端的一側(cè)之間的距離少于所述桿部整個長度的2/10，所述桿部的該端遠離所述頭部。
5.如前述任何一項權(quán)利要求所述的鉚釘，其中所述桿部遠離所述頭部的該端的半徑大于所述桿部于所述頭部和所述桿部遠離所述頭部的該端之間的桿部半徑。
6.如前述任何一項權(quán)利要求所述的鉚釘，其中所述預(yù)沖壓二維元件是圓形、多邊形、橢圓形或啞鈴形盤，其具有中心孔，所述鉚釘?shù)臈U部穿過所述中心孔，所述盤突出于所述頭部半徑之外，使得所述盤可被工具，尤其是壓下裝置抵靠。
7.—種制造鉚釘，尤其是自沖鉚釘?shù)姆椒?，包括下列步驟: 提供鉚釘和預(yù)沖壓二維元件，以及 設(shè)置所述預(yù)沖壓二維元件于所述鉚釘?shù)臈U部上使得所述預(yù)沖壓二維元件相對于所述鉚釘?shù)念^部至少部分地突出于頭部半徑之外。
8.如權(quán)利要求7所述的制造方法，其中所述預(yù)沖壓二維元件是圓形或多邊形盤，其具有中心孔。
9.如權(quán)利要求7所述的制造方法，還包括下列步驟: 加寬或壓縮所述鉚釘?shù)臈U部，使得所述預(yù)沖壓二維元件通過摩擦配合或形狀配合固定在臨近所述鉚釘遠離所述頭部的一端。
10.一種鉚釘?shù)倪B接方法，尤其是具有預(yù)沖壓二維元件的自沖鉚釘，所述預(yù)沖壓二維元件相對于所述鉚釘?shù)念^部在徑向上至少部分地突出于頭部半徑之外，包括下列步驟: 將至少一第一零件設(shè)置在第二零件上， 提供鉚釘至連接位置，所述鉚釘具有設(shè)置在所述鉚釘桿部上的預(yù)沖壓二維元件，或提供所述鉚釘和提供所述預(yù)沖壓二維元件至連接位置， 通過工具，尤其是壓下裝置抵壓所述第一零件上的預(yù)沖壓二維元件，其中背對所述預(yù)沖壓二維元件設(shè)置的沖模提供足夠或可變的反作用力，以及 通過固定工具將所述鉚釘固定至所述至少第一和第二零件內(nèi)，其中所述預(yù)沖壓二維元件圍繞所述鉚釘桿部。
11.如權(quán)利要求10所述的連接方法，其中所述第一零件由塑料制成，所述第二零件由金屬制成。
12.如權(quán)利要求10所述的連接方法，其中所述第一零件由軟和/或脆性材料制成，所述第二零件由金屬制成。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求10至12任意一項所述的連接方法，其中具有可活動制成元件的沖模被使用，所述連接方法還包括下列步驟: 在所述連接工藝中，將所述待連接的零件支撐在所述沖模的膜腔中，以及在所述連接工藝中，將所述支撐元件至少部分地移出所述膜腔以特意打開所述沖模的膜腔以接收所述待連接的零件的被移走的材料。
14.通過權(quán)利要求1的鉚釘連接在一起的至少第一和第二元件。
15.一種用于形成鉚釘連接的沖模，包括下列特征: 可容納至少一個零件的被移走的材料的膜腔，以及 可活動的支撐元件，所述支撐元件至少部分地填充所述沖模的膜腔，所述支撐元件可至少部分地移進所述沖模的膜腔并可至少部分地移出所述沖模的膜腔。
16.一種固定裝置，用于與根據(jù)權(quán)利要求15的沖模一起形成鉚釘連接。
【文檔編號】F16B19/08GK104321542SQ201380018930
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2013年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月2日
【發(fā)明者】安德烈亞斯·馬克思克斯, 馬蒂耶斯·海爾 申請人:伯爾霍夫連接技術(shù)有限公司