[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

本发明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，本发明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。

背景技术

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，本发明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。

发明内容