用于薄金属板连接的半空心自冲铆钉，所述半空心自冲铆钉的制造方法及产生连接的方法技术

本发明专利技术涉及一种具有铆钉头(10)和铆钉轴(30)的半空心自冲铆钉(1)，其轴孔(32)相对于半空心自冲铆钉的长度满足以下关系：(公式I)，自冲铆钉的总长度LN≤4mm，其中，公式I为：

Semi hollow self piercing rivet for thin metal plate connection, manufacturing method of semi hollow self piercing rivet and method for generating connection

The present invention relates to a half Air Self punching rivet (1) with a rivet head (10) and a rivet shaft (30). The shaft hole (32) satisfies the following relation to the length of a semi hollow self punching rivet: (formula I), the total length of the self punching rivet is LN less than 4mm, and the formula I is:

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于薄金属板连接的半空心自冲铆钉，所述半空心自冲铆钉的制造方法及产生连接的方法
本专利技术涉及一种半空心自冲铆钉，其尤其是用于制造薄金属板连接。本专利技术还涉及一种具有所述半空心自冲铆钉的薄组件的连接，一种用于所述连接以及上述半空心自冲铆钉的制造方法。
技术介绍
现有技术中已知的半空心自冲铆钉，例如DE102006028537B3和DE102005052360A1所述的，已知的半空心自冲铆钉包括一具有中心轴孔的铆钉轴，其在铆钉头的方向上延伸半空心自冲铆钉的大部分(超过半空心自冲铆钉的总长度的80％)。这种自冲铆钉的几何形状由于其长度和典型的半空心自冲铆钉的扩张特性而不适合于制造薄金属片连接。DE19648231A1描述了一种影响钉入组件中的半空心自冲铆钉的扩张特性的方法。为了在连接操作过程中影响半空心自冲铆钉的扩张，中心轴孔完全或部分填充有在铆接操作的过程中起流体静力作用的物质。这些流体静力作用物质是正常空间和运输温度下聚集状态为固体的材料，但在操作过程中可迅速转化为液体或糊状的聚集状态。基于铆钉轴的中心轴孔的填充程度，铆钉轴的扩张过程的起点是可变的。诚然，在轴腔中有填充物质存在的情况下，铆钉轴的扩张过程比仅仅由冲模或另外通过尖锐的铆钉脚几何形状的作用而发起的扩张的情况更早发生。然而，为了使半空心自冲铆钉适应于不同厚度和材料的待制造的薄金属板连接，通过填充半空心铆钉的中心轴孔来调整扩张特性是不可靠的。为了生产铝片中的自冲铆钉连接，EP0833063A1描述了使用由轻金属制成的半空心铆钉。特别地，轻金属半空心铆钉在铆钉轴中包括钝刃口和锥形腔。为了在连接操作的过程中获得半空心铆钉的有利扩张，轻金属半空心铆钉的总铆钉长度与最大轴腔长度符合5:3的比例。精确选择这个比例是因为在刺穿上部铝片之后，当轴腔长度较小时，半空心铆钉的铆钉轴不能充分扩张。但是，如果轴腔长度较大，则会影响上部铝板的铆接。此外，轴腔的锥形形状引起尤其空心轴的较薄区域沿径向向外扩张。这样，扩张的轴区域达到与半空心铆钉的直径相对应的程度。这种径向扩张也得到了由轻质金属如铝制成的半空心铆钉的材料的支持。根据DE102013020504A1，使用自冲铆钉产生由高强度钢制成的连接，其轴在与铆钉头相对的端部处具有小轴向深度的轴向凹部。与自冲铆钉的长度相比，轴孔或轴向凹部的轴向深度小于铆钉长度的30％。此外，由于在所描述的铆接方法中铆钉轴的扩张并不重要，所以自冲铆钉由稳定的钢材构成。由于轴孔的轴向深度相对较小，所以实现的是自冲铆钉连接通过自冲铆钉的压缩成形形成，其由工件装置的高强度钢的反压造成。因此，这里描述的自冲铆钉几何形状和连接遵循与例如EP0833063A1所描述的完全不同的连接系统。尽管在现有技术中已知各种接合元件，但本专利技术的目的是提供一种半空心自冲铆钉，其特别适用于制造优选为轻金属的薄板堆叠中的接合连接。本专利技术的另一个目的是提供用于这种连接和这种半空心铆钉的制造方法。
技术实现思路
上述目的通过根据独立权利要求1的半空心自冲铆钉，根据独立权利要求14的利用半空心自冲铆钉的连接，根据独立权利要求17的用于自冲铆钉的制造方法，以及根据独立权利要求19的用于上述半空心自冲铆钉的制造方法解决。本专利技术的有利实施例和进一步发展将在以下描述、附图和附属权利要求中变得清晰明了。根据本专利技术的半空心自冲铆钉，具有铆钉头和具有中心轴孔的铆钉轴，两者具有共同的中心轴X，其中，所述铆钉轴具有外轴面和限定所述中心轴孔的内轴面，所述轴孔具有深度TB且所述半空心自冲铆钉具有总长度LN，且满足以下关系：优选其中，所述半空心自冲铆钉的所述总长度LN≤4mm，所述铆钉轴中的所述外轴面和所述内轴面形成至少超过所述铆钉轴的至少一部分的中空圆柱形区段。根据本专利技术的所述半空心自冲铆钉的几何结构适于制造薄金属板连接，即两个或多个薄板的堆叠。该适于尤其反映在减小半空心自冲铆钉的总长度以及减小半空心自冲铆钉的轴孔的深度。由于适应薄金属板连接的半空心自冲铆钉的总长度LN减小了可用于在穿透薄板之后扩张的铆钉轴的长度。除此之外，轴孔的适配深度TB也导致铆钉轴的与头部相反的端部的特定的扩张特性。这确保了除了半空心自冲铆钉在薄板堆叠中的可靠的附接和多个薄板彼此之间的可靠附接之外，在所生产的连接中很大程度上避免了半空心自穿孔铆钉的材料以及至少一个薄板材料(优选所有薄板)的破坏。根据本专利技术的优选实施例，圆柱形外轴面在铆钉头方向上以一定直径至少延伸至轴孔深度TB。根据自冲铆钉的另一优选实施例，圆柱形外轴面在铆钉头的方向上以一定直径延伸超过轴孔的深度TB。这些几何构造具有的优点在于，铆钉轴的圆柱形外侧和铆钉头之间的过渡沿铆钉头的方向移位。沉头形铆钉头优选地经由斜面或具有沉头半径的弧过渡到铆钉轴的圆柱形外侧中。在该实施例的帮助下，铆钉轴的径向加宽并且因此待连接的组件或薄板的机械载荷独立于铆钉轴的扩大或扩张而仅随着自冲铆钉进入到薄板堆叠中的穿透深度提高，因此随后关于将自冲铆钉连接在薄板堆叠中的过程。结果，待连接的组件可以机械地释放，并且因此使得建立的自冲铆钉连接更加可靠。根据本专利技术的一优选实施例，铆钉头的直径DK和铆钉轴的直径DS满足以下关系：同样关于上述讨论的半空心自冲铆钉的扩张特性，铆钉轴的直径DS适于铆钉头的直径DK。如果所述直径之间的专利技术的优选关系得到满足，则铆钉轴在连接过程中相对于其直径DK被扩张至必须比铆钉头更小的径向延伸。根据本专利技术的另一个优选实施例，圆柱形外轴面和内轴面径向向外通过径向向内倾斜的斜面并且径向向内通过具有半径径向向内相互连接以形成刃口。由于该专利技术的优选几何形状，与已知的半空心自冲铆钉的环形冲压表面相反，半空心自冲铆钉的刃口实现了作为冲压表面的最小线宽的圆。刃口在分别位于刃口下方的几乎选择性的表面区段中的这种优选的接合在连接操作过程中产生作用的机械载荷的集中并且因此支持半空心自冲铆钉穿入薄板层中。另外，由刃口开始的刃口区在轴孔的长度上是环形的。这尤其受到圆柱形外轴面支撑。进一步优选的是半空心自冲铆钉由钢或钢合金制成。根据本专利技术的半空心自冲铆钉的另一个优选实施例，圆柱形外轴面经由具有沉头半径的圆弧或斜面以超过轴孔的深度过渡到铆钉头。这种特殊设计是指在连接操作过程中薄板堆叠材料的位移特性，其中两个实施例具有不同的优点。本专利技术的另一有利实施例描述了具有以下尺寸的半空心自冲铆钉：铆钉长度LN＝3mm±0.1mm，轴孔深度TB＝1.5mm±0.1mm，沉头半径RS＝1.3mm±0.15mm，还有一个圆柱形的外轴表面，圆柱形外轴面在所述铆钉头的方向上以一定直径延伸超过所述轴孔的所述深度。根据另一优选实施例，半空心自冲铆钉具有以下尺寸：铆钉长度LN＝3mm±0.1mm，轴孔深度TB＝1.5mm±0.1mm，圆柱形外轴面延伸在所述铆钉头的方向上以一定直径延伸超过所述轴孔的所述深度，优选起始于所述铆钉脚的长度LS，其中以及下头部斜面，其中所述圆柱形外轴面以所述斜面和所述上部头侧之间的为30°±2°的角度α过渡到所述铆钉头。根据另一个优选实施例，半空心自冲铆钉具有以下尺寸：铆钉长度LN＝3.5mm±0.1mm，所述轴孔的深度TB＝2mm±0.1mm，沉头半径RS＝1.4mm±0.15mm，以及圆柱形外轴面在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.半空心自冲铆钉，具有铆钉头和具有中心轴孔的铆钉轴，所述铆钉头和铆钉轴具有共同的中心轴X，其中，所述铆钉轴具有外轴面和限定所述中心轴孔的内轴面，所述轴孔具有深度TB且所述半空心自冲铆钉具有总长度LN，且满足以下关系：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.04 DE 102015118888.01.半空心自冲铆钉，具有铆钉头和具有中心轴孔的铆钉轴，所述铆钉头和铆钉轴具有共同的中心轴X，其中，所述铆钉轴具有外轴面和限定所述中心轴孔的内轴面，所述轴孔具有深度TB且所述半空心自冲铆钉具有总长度LN，且满足以下关系：优选其中，所述半空心自冲铆钉的所述总长度LN≤4mm，所述铆钉轴中的所述外轴面和所述内轴面形成至少超过所述铆钉轴的的一部分的中空圆柱形区段。2.根据权利要求1所述的半空心自冲铆钉，其中，所述圆柱形外轴面在所述铆钉头的方向上以一定直径最大延伸至所述轴孔的所述深度TB。3.根据权利要求1所述的半空心自冲铆钉，其中，所述圆柱形外轴面在所述铆钉头的方向上以一定直径延伸超过所述轴孔的所述深度TB。4.根据上述权利要求中的一项所述的半空心自冲铆钉，其中，所述铆钉头的直径DK和所述铆钉轴的直径DS满足以下关系：5.根据上述权利要求中的一项所述的半空心自冲铆钉，其中，所述圆柱形外轴面和所述内轴面径向向外通过径向向内倾斜的斜面并且径向向内通过径向向内的半径相互连接以形成刃口。6.根据上述权利要求中的一项所述的半空心自冲铆钉由钢或钢合金制成。7.根据上述权利要求中的一项所述的半空心自冲铆钉，所述圆柱形外轴面经由沉头半径或斜面过渡至所述铆钉头。8.根据上述权利要求中的一项所述的半空心自冲铆钉，其具有以下尺寸：铆钉长度LN＝3mm±0.1mm，轴孔深度TB＝1.5mm±0.1mm，沉头半径RS＝1.3mm±0.15mm，以及圆柱形外轴面在所述铆钉头的方向上以一定直径延伸超过所述轴孔的所述深度。9.根据权利要求1至7中的任意一项所述的半空心自冲铆钉，其具有以下尺寸：铆钉长度LN＝3mm±0.1mm，轴孔深度TB＝1.5mm±0.1mm，圆柱形外轴面在所述铆钉头的方向上以一定直径延伸超过所述轴孔的所述深度，优选超过起始于所述铆钉脚的长度LS，其中的，以及一下头部斜面，其中所述圆柱形外轴面通过所述下头部斜面以所述斜面和所述上部头侧之间的为30°±2°的角度α过渡到所述铆钉头。10.根据权利要求1至7所述的半空心自冲铆钉，其具有以下尺寸：铆钉长度LN＝3.5mm±0.1mm，所述轴孔的深度TB＝2mm±0.1mm，沉头半径RS＝1.4mm±0.15mm，以及圆柱形外轴面在所述铆钉头的方向上以一定直径延伸超过所述轴孔的所述深度。11.根据权利要求1至7所述的半空心自冲铆钉，其具有以下尺寸：铆钉长度LN＝3.5mm±0.1mm，所述轴孔的深度...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯·黑格尔，丹尼斯·亨克，丹尼尔·荣克维茨，安德烈亚斯·马克思克斯，弗朗茨费迪南·门恩，
申请(专利权)人：伯尔霍夫连接技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE