自冲铆钉和自冲铆接接头制造技术

本发明专利技术涉及一种具有自冲铆钉的自冲铆接接头和一种用于连接工件的自冲铆钉(10’)，所述自冲铆钉具有包括头部直径的头部(12’)和具有包括杆部直径的杆部(14’)。所述杆部(14’)在处于与所述头部(12’)相反位置的脚端(18’)上包括具有轴向深度(LB’)的轴向凹槽(22’)。所述杆部(14’)在所述脚端(18’)上具有平坦表面部分(20)或圆形切割器。在所述头部(12’)与所述杆部(14’)之间的过渡部分(16’)的区域中实现了轴向圆形凹槽。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自冲铆钉和自冲铆接接头
本专利技术涉及一种自冲铆钉，其用于连接工件，尤其用于连接由高强度钢制成的工件，所述自冲铆钉具有包括头部直径的头部，和具有包括杆部直径的杆部，其中，所述杆部在处于与所述头部相反位置的脚端上包括具有轴向深度的轴向凹槽，其中，所述杆部在所述脚端上具有平坦表面部分或圆形切割器。另外，本专利技术涉及一种自冲铆接接头，其具有至少一个上部工件和一个下部工件，所述上部工件和所述下部工件中的至少一者由金属实现，尤其是由高强度钢实现，并且所述自冲铆接接头具有上述类型的再成形自冲铆钉，所述自冲铆钉的头部抵靠所述上部工件。
技术介绍
在文献DE102013020504A1中公开了一种在脚端处具有平坦表面部分的自冲铆钉。在用自冲铆钉进行的自冲铆接过程中，所述自冲铆钉的所述形成产生了自冲铆钉的再成形，该自冲铆钉较少基于铆钉杆部展开或扩张。凹槽的相对短的轴向深度的实现则在于：由于铆钉的压缩而形成连接，该压缩尤其通过工件组合的高强度钢的反压力而产生。在这种情况下，由此形成的底切或凹陷可以相对较小。然而，由于高强度材料，即使相对小的底切也足以实现必要的接头拉伸强度。另外，在文献EP1229254A2中公开了一种自冲铆钉。所述文献提出了一种自冲铆接接头，其具有由高强度钢制成的至少两个连接部件，该至少两个连接部件借助或通过半空心自冲铆钉连接在一起，该半空心自冲铆钉由钢制成并且包括铆钉头部和连接至铆钉头部的铆钉杆部，在端部具有铆钉脚，铆钉脚在连接操作之前的初始状态下以钝角(obtuse)的方式实现。在这种情况下，自冲铆钉的形式与文献EP0833063A1中的自冲铆钉(其也已知用于连接轻金属工件)的形式相同。由于铆钉脚的钝角实现，当连接高强度连接部件时，半空心自冲铆钉的有利的再成形性能得以实现，与尖铆钉脚相比，减小了铆钉杆部展开或扩张的趋势(striving)。在这种情况下，在铆钉杆部与铆钉脚一起穿入下连接部分之前不会发生展开。连接部分应包括超过500N/mm2，高达1500N/mm2的拉伸强度。所使用的半空心自冲铆钉的拉伸强度应在1200至1400N/mm2之间的范围内，但也可达到高达2000N/mm2的值。为了确保合适的展开性能或表现，杆腔的轴向深度与铆钉脚外径的商(quotient)应在0.3和0.7之间。在杆腔的轴向深度太小的情况下，一旦上部钢片(steelsheet)被穿孔后，铆钉杆部据说不会充分展开。在文献WO2007/132194A1中公开了另一种半空心自冲铆钉。在这种情况下，在杆部中设置中心盲孔，其中在孔的区域中杆部的外径和内径之间的比值应在0.47和0.52之间的范围内。另外，文献EP2314890A2公开了一种用于连接高和超高强度钢的半空心自冲铆钉，头部直径通常小于或等于杆部直径的1.3倍。然而，现有技术的自冲铆接接头(高强度或超高强度钢通过该接头连接)仍然具有各种问题。一方面，展开的程度可能不是关于铆钉轴线对称的。此外，杆部可能被压在一起并弯曲。在许多情况下，甚至不可能将铆钉压入工件组合中，甚至可能使自冲铆钉断裂。如上所述，设计用于连接高强度或超高强度钢的自冲铆钉通常包括在脚端处的平坦表面部分。诸如C形铆钉等其他自冲铆钉在杆部的脚端处包括圆形切割器。圆形切割器尤其通过在轴向凹槽的内表面的区域中的半径或倒角与朝向杆部的径向外表面的半径或倒角之间的切割线形成。为了切割要以圆形方式连接的工件组合的上部工件，应该实现这种类型的圆形切割器，上部工件优选地由钢制成，但也能够由另一种材料制成。上述形式的自冲铆钉包括在从杆部的外表面朝向头部的过渡部处的头下半径，并且头部底面经常相对于自冲铆钉的径向平面倾斜，并形成锥形部分。文献US2016/0084288A1公开了一种半空心自冲铆钉，其中在杆部脚端处实现有突起，该突起可以借助焊接电流熔化，以便与工件组合的下部工件焊接在一起。在所述自冲铆钉的情况下，当进行装配操作时，杆部不会在径向方向上展开。在头部底面的外周区域中，所述装配铆钉的头部包括切削刃，该切削刃轴向向前突出并且穿入工件组合的上部工件的上表面并且因此产生压配合。在现有技术的自冲铆接接头的情况下，在装配操作期间在杆部和头部之间的过渡区域中可能出现应力。
技术实现思路
在所述背景下，本专利技术的目的是提供一种改进的自冲铆钉或自穿铆钉(self-piercingrivet)以及一种改进的自冲铆接接头或自穿铆接接头(self-piercingrivetedjoint)，这两者都适用于连接不同的材料，尤其是金属，尤其是铝或钢，尤其是用于连接高强度和超高强度钢。在引言中提到的自冲铆钉的情况下，由于在头部和杆部之间的过渡部分的区域中实现了轴向圆形凹槽(axialcircularrecess)，因此实现了所述目的。轴向凹槽使得可以在装配或执行自冲铆接过程时减小需要的装配力。减小需要的装配力的实现意味着在执行自冲铆接方法时对自冲铆钉和/或工件之一的损坏不太可能发生或甚至被排除。准确地说，在高强度的情况下，具体地在超高强度金属片的情况下，一旦通常实现为斜面或具有正半径的头部底面接触布置为待连接的工件的上部工件的上表面，通常装配力显着增加。头部的底面在相对于杆部的头部突起的区域中优选地基本上径向对齐，或者然而相对于这样的径向平面被倒角，或者以杆部外表面和头部突起之间的角度大于或等于80°且小于140°的方式设置有半径。因此，头部突起优选地不能穿入到上部工件表面中。圆形凹槽使得头部突起可以在装配操作期间相对于径向平面以圆形方式突出，使得头部突起在装配状态下相对于径向平面呈现大于0°的角度。然而，根据本专利技术的自冲铆钉不仅在用于使用高强度和超高强度金属片的自冲铆接过程中时是有利的。根据本专利技术的自冲铆钉在其他应用(复合结构、超高强度钢、标准钢、CFK、Al)的情况下也是有利的。特别地，当使用根据本专利技术的自冲铆钉进行自冲铆接过程时，在头部和杆部之间的过渡部分的区域中，自冲铆钉中的裂缝被防止或不太可能发生。圆形凹槽可以以角度方式实现，但是优选地在纵向截面中实现为具有恒定凹槽形成的连续凹槽。特别优选的是，当凹槽由多个半径实现时，每个半径彼此连续地连接。在本专利技术的自冲铆钉的情况下，凹槽的轴向深度与杆部直径的比值以应用于与高强度钢结合优选地小于0.3，尤其小于0.28，并且特别优选的方式是小于0.25或甚至小于0.2。凹槽的轴向深度与杆部直径的比值优选地大于0.05并且优选地大于0.01，并且尤其大于0.12。此外，上述目的通过一种自冲铆接接头实现，该自冲铆接接头具有上部工件和下部工件，上部工件和下部工件中的至少一者由金属实现，特别是由高强度钢实现，并且该自冲铆接接头具有再成形(reshaped)自冲铆钉，该自冲铆钉的头部抵靠上部工件，该自冲铆钉尤其是根据本专利技术的自冲铆钉。最后，上述目的通过一种用于制造自冲铆接接头(特别是上述类型的自冲铆接接头)的方法实现，该方法具有提供包括至少一个上部工件和一个下部工件的工件组合或安排的步骤，以及以自冲力将根据本专利技术类型的自冲铆钉驱动到工件组合中的步骤。在脚端处存在平坦表面部分的情况下，在自冲铆接过程期间，存在自冲铆钉的再成形，该再成形较少基于铆钉杆部的展开。凹槽的相对短的轴向深度的实现在于：由于铆钉的压缩而形成连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自冲铆钉(10)，其用于连接工件(34,36)，尤其用于连接由高强度钢制成的工件(34,36)，所述自冲铆钉具有包括头部直径(DH)的头部(12)，和具有包括杆部直径(DS)的杆部(14)，其中，所述杆部(14)在处于与所述头部(12’)相反位置的脚端(18’)上包括具有轴向深度(LB)的轴向凹槽(22)，其中，所述杆部(14)在所述脚端(18)上具有平坦表面部分(20)或圆形切割器(80)，其特征在于，在所述头部(12’；12”’；12IV；12V)与所述杆部(14’；14”；14”’；14IV；14V)之间的过渡部分(16)的区域中实现有轴向圆形凹槽(60)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.11 DE 202016102528.11.一种自冲铆钉(10)，其用于连接工件(34,36)，尤其用于连接由高强度钢制成的工件(34,36)，所述自冲铆钉具有包括头部直径(DH)的头部(12)，和具有包括杆部直径(DS)的杆部(14)，其中，所述杆部(14)在处于与所述头部(12’)相反位置的脚端(18’)上包括具有轴向深度(LB)的轴向凹槽(22)，其中，所述杆部(14)在所述脚端(18)上具有平坦表面部分(20)或圆形切割器(80)，其特征在于，在所述头部(12’；12”’；12IV；12V)与所述杆部(14’；14”；14”’；14IV；14V)之间的过渡部分(16)的区域中实现有轴向圆形凹槽(60)。2.根据权利要求1所述的自冲铆钉，其特征在于，所述轴向凹槽(22’)的所述轴向深度(LB)与所述杆部直径(DS)的比值小于0.3。3.根据权利要求1或2所述的自冲铆钉，其特征在于，所述头部(12’；12”’)包括头部底面(70)，所述头部底面(70)实现为基本上垂直于所述自冲铆钉(10’)的纵轴线。4.根据权利要求1或2所述的自冲铆钉，其特征在于，所述头部(12IV；12V)包括头部底面(70IV；70V)，所述头部底面(70IV；70V)参考径向平面以5°至45°之间的角度(αHIV；αHV)对齐。5.根据权利要求1至4中任一项所述的自冲铆钉，其特征在于，所述轴向圆形凹槽(60)实现在所述头部(12’；12”’；12IV；12V)的头部底面(70)上，所述头部底面(70)相对于所述杆部(14’；14”；14”’；14IV；14V)径向突出。6.根据权利要求1至5中任一项所述的自冲铆钉，其特征在于，所述轴向圆形凹槽(60)在面向所述杆部(14’)的第一径向凹槽部分(66)中具有比在第二径向凹槽部分(68)大的轴向深度。7.根据权利要求1至6中任一项所述的自冲铆钉，其特征在于，所述轴向圆形凹槽(60)的径向长度(DA)与径向头部突出长度(ΔD)的比值大于0.2，尤其大于0.4。8.根据权利要求7所述的自冲铆钉，其特征在于，所述头部(12’；12IV；12V)的头部底面(70；70IV；70V)在所述轴向圆形凹槽(60)的径向外侧的部分中被倒角。9.根据权利要求1至8中任一项所述的自冲铆钉，其特征在于，所述轴向圆形凹槽(60)的轴向深度(LA)与轴向头部高度(LH’)的比值大于0.15，尤其大于0.25。...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·巴蒂格，马蒂亚斯·威斯林，
申请(专利权)人：纽弗雷有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US