半中空冲压铆钉，通过该半中空冲压铆钉可以在至少两个部件之间建立接合件，至少两个部件互相呈叠层形布置，半中空冲压铆钉包括以下特征：具有从铆钉头处延伸的铆钉轴的铆钉头，该铆钉轴包括侧面；在铆钉轴的背离铆钉头的一端设置有具有铆钉脚前表面的钝铆钉脚，其中，铆钉脚前表面垂直于铆钉轴的纵向轴线布置，在铆钉轴的轴向截面中呈钟形的轴腔从铆钉轴的背离头部的端部开始延伸到铆钉轴中，其中，钟形成形的轴腔由：在铆钉脚前表面的径向内侧开始并在铆钉头方向上延伸具有入口半径的圆弧形的凸形入口部分、线性延伸的延续部分和最后的圆顶部分形成，其中延续部分与入口部分相切，并相对于圆柱形侧面呈锐角布置。
Semi hollow punch rivet, punch rivet joint with the aid of at least two parts thereof and method for connecting multiple parts thereof
【技术实现步骤摘要】
半中空冲压铆钉、借助其的至少两部件的冲压铆钉接合件和用其连接多个部件的方法
本专利技术涉及一种半中空冲压铆钉，通过该半中空冲压铆钉可以在至少两个部件之间建立连接或接合件，所述至少两个部件彼此呈叠层形地布置。另外，本专利技术涉及一种至少两个彼此呈叠层形布置的部件的冲压铆钉接合件，以及一种通过半中空冲压铆钉连接或接合至少两个部件的方法。
技术介绍
为了减少二氧化碳的排放，汽车制造商专注于开发新的车身，从而可以减轻重量。因此，例如22MnB5(Usibor)的高强度材料的比例在机动车的安全相关的部分中增加了。此外，轻量化设计被越来越多地用于构造车辆。例如在DE102009050342B4中描述了用于上述应用领域的半中空冲压铆钉。与目前为止常见的冲压铆钉的几何形状相比，该冲压铆钉具有更大的轴壁厚度和更大的轴直径。使用这种半中空冲压铆钉，可以接合最大厚度为1.7毫米的薄片的Usibor层。然而，由于轴直径的增加，用于将半中空冲压铆钉引入部件叠层中所需的冲压力或安装力增加了。此外，默认的接合系统不适用于加工这种冲压铆钉，因为所述默认的接合系统被设计为用于分离和传送具有约5.5毫米轴直径的冲压铆钉元件。因此，由于上述的半中空冲压铆钉是一种特殊的解决方案，需寻找替代的连接元件。在DE1020130205041以及EP2024651B2中公开了与上述冲压铆钉几何形状类似的抵抗性解决方案。EP0833063B1描述了一种例如铝或铝合金的轻金属的半中空冲压铆钉。该半中空冲压铆钉用于连接轻金属板等。由于它不由钢组成，除了使用轻金属板外，还使用了重量优化的连接或接合元件。但是，将轻金属的半中空冲压铆钉用于钢接合件或超高强度钢是有问题的。由于在这种情况下需要很高的接合力，所以半中空冲压铆钉没有适当的稳定性。上述欧洲专利的半中空冲压铆钉在其背向头部的轴端包括圆锥形的轴腔。轴腔绕铆钉轴的纵向轴线旋转对称地布置。当钝铆钉脚实现冲压余料与待刺穿的部件的分离时，轴腔的圆锥形形状使得待接收的冲压余料倾斜。因为轴腔的急剧凹入，由于余料材料的有限的流动性，该轴腔不能完全使用。如在EP1229254B1中描述的那样，在连接钢部件时，该缺点更明显。在DE102005020416B4中描述了具有钝铆钉脚的半中空冲压铆钉的另一种可能的构造。当沿铆钉轴的纵向截面观察时，所描述的半中空冲压铆钉包括具有钟形设计的轴腔。从铆钉脚的径向内侧开始，一个凸形的弧形几乎一直延伸到轴腔的底部。在轴腔的底部，横向布置的凸形弧通过另外两个弧部的组合相互连接。与圆锥形的轴腔的上述构造相反，使用凸形的弧部导致轴腔朝向轴底的锥度更大。因此，与圆锥形形成的轴腔相比，在与第一部件充分分离之后，该余料更早地卡入轴腔中，并且阻碍了连接件或接合件的形成。此外，半中空冲压铆钉使用的弧形凸壁设计导致轴的脚部中的稳定性由于壁厚较小而降低。因此，存在从铆钉头沿轴向方向传递的冲压力不能有效地传递到钝铆钉脚并且铆钉轴失效的风险。因此，鉴于现有技术，本专利技术的目的是提供一种用于半中空冲压铆钉的改进的几何形状，除了可靠地传递高冲压力之外，还确保更好地接收冲压余料。
技术实现思路
本专利技术公开了一种半中空冲压铆钉，通过该半中空冲压铆钉可以在至少两个部件之间建立连接或接合件，所述至少两个部件彼此呈叠层状地布置。本专利技术的半中空冲压铆钉具有以下特征：具有从铆钉头自身处延伸的铆钉轴的铆钉头，该铆钉轴包括圆柱形侧面；在铆钉轴的背离铆钉头的一端设置有具有铆钉脚前表面的钝铆钉脚，其中，铆钉脚前表面垂直于铆钉轴的纵向轴线布置，在铆钉轴的轴向截面中呈钟形的轴腔从铆钉轴的背离头部的端部开始延伸到铆钉轴中，其中，钟形成形的轴腔由在铆钉脚前表面的径向内侧开始并朝铆钉头方向延伸的具有入口半径RS的圆弧形的凸形入口部分、线性延伸的延续部分和最后的圆顶部分形成，其中延续部分与入口部分相切，并相对于圆柱形侧面呈锐角布置。本专利技术的半中空冲压铆钉的构造实现了经由铆钉头施加在连接位置上的冲压力的传递的改善。在此，优选地，冲压铆钉的几何形状确保在半中空冲压铆钉进入冲压铆钉接合件的至少第一部件之前和/或期间，半中空冲压铆钉内的因冲压铆钉的变形而产生的变形的能量损失得以减少或完全避免。因此，经由铆钉头供应的机械能优选地完全可用于将铆钉轴引入或穿透到至少两个彼此叠层形地布置的部件中以及冲出与之相关的冲压余料。一方面，铆钉轴的几何形状确保将冲头能量更有效地传递到连接位置，而相对于铆钉轴的纵向轴线旋转对称地布置的轴腔确保了对冲压余料的更好的接收。这是通过轴腔中的弧形的凸形入口部分与朝铆钉头的方向线性延伸的延续部分的组合来实现的。一方面，优选地，弧形地形成的入口部分减少了在形成冲压余料时产生的机械张力峰值，而线性的延续部分优选地在轴腔的深度方向上减小了轴腔的锥度。因此，使用在轴腔中用于容纳冲压余料的空间，以在不损失铆钉轴的稳定性的情况下为冲压余料提供了大的容纳空间。设置在轴腔的底部处的最后的圆顶部分优选地被封闭或可选地也通过通孔朝铆钉头的方向开口地形成。在圆顶部分中的根据本专利技术的优选的开口通过优选的通向铆钉头的盲孔或通孔提供了用于冲压余料的另一容纳空间。根据本专利技术的优选实施例，半中空冲压铆钉具有为Da≤5.6毫米的轴直径，优选地Da＝5.5毫米。半中空冲压铆钉优选地以上述轴直径实现。该轴直径适用于通常的供应系统以及冲压铆钉系统，并且可以与之结合使用，而无需对系统技术进行大量的结构性的重新设计。还优选使用如上所述的另一种轴直径。这是因为本专利技术半中空冲压铆钉的以上概述的几何形状可以独立于上述限定的轴直径而实现，无论轴直径较大还是较小。根据本专利技术的半中空冲压铆钉的几何形状的另一优选实施例，其铆钉脚前表面的径向延伸的脚部宽度BS在1/30Da≤BS≤1/3Da的范围内，优选为1/15Da≤BS≤1/6Da。半中空冲压铆钉具有本专利技术优选的钝脚几何形状。这意味着铆钉脚前表面相对于铆钉轴的纵向轴线垂直延伸。还优选的是，铆钉脚前表面包括上述给定的径向宽度，以便能够将经由铆钉头施加的冲压力最佳地传递至在接合位置处的第一部件。在这种情况下，铆钉脚前表面的优选尺寸对于在连接高强度钢或超高强度钢时传递高铆接力特别有利。进一步优选地，使用具有优选的铆钉脚几何形状的半中空冲压铆钉，以在至少三个彼此叠置并由相同和/或不同材料制成的部件的叠层中产生接合连接。这种接合连接首先必须确保半中空冲压铆钉的稳定性能够确保将足够高的机械能引入接合位置。这是通过半中空冲压铆钉的脚部几何形状与轴身的几何形状相结合来实现的。这是由于轴腔的形状，该形状还优选地确保了在轴腔的部分中铆钉轴的足够的壁厚，该形状不会因受到从铆钉头传递到冲压脚的冲压力而发生压力超限。与之结合，轴腔为冲压余料提供了足够大的容纳空间，该冲压余料优选地在连接方向上在第一部件和第二部件的材料的至少三个部件的连接处构成。根据半中空冲压铆钉的另一优选实施例，入口半径RS相对于脚部宽度BS具有以下尺寸：RS≤20BS，优选地0.3毫米≤RS≤6毫米，尤其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半中空冲压铆钉(1)，通过所述半中空冲压铆钉(1)可以在至少两个部件之间建立接合件，所述至少两个部件互相呈叠层形布置，所述半中空冲压铆钉(1)包括以下特征：/na.铆钉头(10)，所述铆钉头(10)具有从铆钉头(10)延伸的铆钉轴(30)，所述铆钉轴(30)包括圆柱形侧面(32)，/nb.钝铆钉脚(40)，所述钝铆钉脚(40)具有与所述铆钉轴(30)的纵向轴线L
【技术特征摘要】
20190130 DE 102019102383.11.一种半中空冲压铆钉(1)，通过所述半中空冲压铆钉(1)可以在至少两个部件之间建立接合件，所述至少两个部件互相呈叠层形布置，所述半中空冲压铆钉(1)包括以下特征：
a.铆钉头(10)，所述铆钉头(10)具有从铆钉头(10)延伸的铆钉轴(30)，所述铆钉轴(30)包括圆柱形侧面(32)，
b.钝铆钉脚(40)，所述钝铆钉脚(40)具有与所述铆钉轴(30)的纵向轴线LA垂直的铆钉脚前表面(42)，其中，所述钝铆钉脚(40)设置在所述铆钉轴(30)的背离所述铆钉头(10)的端部，以及
c.轴腔(50)，所述轴腔(50)在所述铆钉轴(30)的轴向截面中呈钟形，所述轴腔(50)从背离所述头的端部开始延伸到所述铆钉轴(30)中，其中，所述钟形成形的轴腔(50)由以下部分形成：
i.凸形入口部分(52)，所述凸形入口部分(52)从所述铆钉脚前表面(42)的径向内侧开始并朝所述铆钉头(10)的方向以入口半径RS呈圆弧形延伸，
ii.线性延伸的延续部分(54)，所述入口部分(52)切向过渡到所述延续部分(54)，并且所述延续部分(54)相对于所述圆柱形侧面(32)呈锐角α布置，以及
iii.最后的圆顶部分(56)。
2.根据权利要求1所述的半中空冲压铆钉(1)，所述半中空冲压铆钉(1)具有为Da≤5.6毫米的轴直径Da，优选地Da＝5.5毫米。
3.根据权利要求2所述的半中空冲压铆钉(1)，其中所述铆钉脚前表面(42)包括径向延...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢尔盖·埃尔比斯，丹尼斯·亨克，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
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