[发明专利]具有预冲压二维元件的铆钉及其制造方法和连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及铆钉，尤其是自冲(self-piercing)铆钉、其制造方法和连接方法。

背景技术

在连接领域，铆钉，尤其是半空心铆钉被广泛使用。其中，铆钉固定或放置在至少两个叠置的零件中。这两个零件顶着背对连接区域的冲模，其中在固定过程中，该冲模与待连接的零件以及铆钉配合以形成连接的铆钉锁头。

在汽车领域，例如，越来越多的由不同材料形成的零件相互连接。虽然结构元件由金属形成，其上覆盖的顶层使用软金属，例如铝，或者塑料材料。与下面的结构零件类似，所使用的塑料具有宽伸展范围。这些塑料没有被补强，或者他们具有纤维或织物层混入塑料骨架以进行补强。

根据顶层和结构零件内的具有不同属性的材料(例如，顶层的塑料和结构零件的金属)的不同变形行为，当在这种顶层和结构零件之间产生或形成铆钉连接时，会产生一些缺点。这尤其归因于两种材料的不同变形行为。由于在铆钉进入时塑料发生变形，使得补强纤维从塑料骨架中释放或者在顶层和结构零件之间形成的连接内形成间隙，现有的连接无法保证例如汽车领域的质量要求。上述缺点降低了连接强度以及所产生的连接的寿命。

发明内容

上述问题是通过权利要求1的铆钉，权利要求7的铆钉制造方法，权利要求10的铆钉连接方法，权利要求14的利用这种铆钉的零件连接以及权利要求15和16的冲模和固定装置来解决的。下面的描述，附图和附属权利要求给出了本发明的更多实施例，修改和优点。

根据本发明的铆钉，特别是自冲铆钉，包括下列特征：头部和杆部，以及预冲压二维元件，所述预冲压二维元件设置在所述杆部上并相对于所述头部在径向上至少部分地突出于所述头部的头部半径之外。

根据本发明的铆钉提出了现有构造的铆钉与预冲压二维元件的组合，该预冲压二维支撑元件位于铆钉杆部上，优选的是固定在铆钉杆部上。该预冲压二维元件或支撑元件用于在连接区域内通过工具，例如压下装置，实现支撑和压紧效果，使得在顶层(例如，塑料零件)和结构零件(例如由金属制成)之间形成连接。由于该支撑元件在径向上突出于该铆钉头部的头部半径之外，压下装置的压力不仅仅在位于压下装置的工作面或抵靠面下方的径向环状部获得压紧效果，其也在位于顶层上的预冲压二维元件的工作表面下方获得压紧效果。该压紧效果的贡献是，尽管顶层和结构零件的不同材料行为，例如至少一个塑料顶层和金属结构零件之间可形成足够连接。为此，该预冲压二维支撑元件牢固或可活动地设置在杆部上。也可以在连接方法过程中，释放杆部和预冲压二维支撑元件之间的初始牢固连接，使得预冲压二维支撑元件可以滑动方式重新定位在杆部上。

根据本发明的优选实施例，位于铆钉杆部上的预冲压二维元件设置成系留或不可释放地设置在头部和杆部远离头部的一端之间，优选的是牢固地设置或松配合。通过这种构造，确保了铆钉与预冲压二维元件的组合可如同普通铆钉一样被运输至固定装置。因此，不需要在待连接的零件上进行额外地提供或定位预冲压二维元件的步骤。而且，基于上述，根据本发明的优选铆钉可批量运输，无需在未来的处理场地进行铆钉和预冲压二维元件的额外组装工作。

根据本发明的另一个优选实施例，在连接工艺中，铆钉和预冲压二维元件首先组合在一起。这样，该铆钉和预冲压二维元件被定位使得在该连接方法的开始，在该杆部传入待连接的零件之前，该杆部穿过预冲压二维支撑元件的孔。根据另一个替代方法，该预冲压二维支撑元件在连接之前被定位在杆部上，之后该连接工艺开始。

根据本发明，预冲压二维元件预选的是在头部以下和临近铆钉杆部的位置实现支撑和压紧功能，这无法通过已知的压下装置构造实现，因为他们的抵靠是在径向上位于头部半径之外。根据可供利用用以产生连接的空间或压下装置构造内的空间，其中通过压下装置，压力将被施加至连接区域，预冲压二维元件优选的是具有不同的形状。根据一个实施例，预冲压二维元件是具有中心孔的圆形盘，铆钉杆部设置在中心孔内。更优选的是，预冲压二维元件是呈纵长形，具有供铆钉杆部穿过的中心孔，使得在直径上对置的类似支架延伸部突出于头部半径之外，经典的压下装置可抵靠在该支架上。就此而言，预冲压二维元件仅在铆钉头部的圆周上的一个位置延伸至头部半径之外以在那里形成压下装置的工作面。在预冲压二维元件具有充分稳定性的情况下，该替代构造也可以确保压力充分地传递至铆钉头部以下和临近铆钉杆部的区域。

根据本发明的另一个优选实施例，该预冲压二维元件例如通过摩擦连接或形状配合/正配合连接固定至杆部临近杆部远离头部的一端。更优选的是，杆部远离头部的该端与预冲压二维元件远离杆部的该端的一侧之间的距离小于杆部整个长度的2/10。