[发明专利]用于最小化铆接至另一个构件的复合构件的重叠的组件和方法

说明书

一种用于最小化铆接至另一个构件的复合构件的重叠的组件和方法包括具有第一重叠区域的第一构件和具有第二重叠区域的第二构件。第一构件和第二构件的重叠区域直接接触，从而形成重叠区。重叠区可比单个构件的和还要厚。第二构件包括重叠区中的限定突起的端部。铆钉被设置成穿过该第一构件并且至少部分穿过突起中的第二构件，从而将第二构件互锁至第一构件。突起包括限定顶点的弯曲对称主体。铆钉延伸穿过所述主体，使得从铆钉的中心轴线延伸的线垂直于延伸穿过突起的顶点的切线。

技术领域

本发明涉及一种用于使用铆钉将复合构件结合至另一个构件的组件和方法，并且更具体地涉及一种用于最小化使用自刺穿铆钉与另一个构件结合的复合构件的重叠的组件和方法。

背景技术

汽车的制造通常要求金属构件彼此附接。刺穿铆接是一种附接此类构件、具体是钢或铝板的潜在方法。刺穿铆接通常需要将铆钉的锋利端部刺穿通过两个叠层式金属板中的一个金属板和通过叠层板的至少一部分。在此刺穿期间，铆钉的锋利端部通常变形或弯曲以将铆钉固定至金属板，由此将金属板互锁至组件中。

为了改善重量减轻，非结构金属构件可以由诸如热塑性塑料的复合材料替换。热塑性塑料是在特定温度以上变得易弯曲和可模制的聚合物材料，这在诸如门板、车身防护件、保险杠罩盖等汽车部件的制造中将是理想的。热塑性塑料可以通过凭借诸如射出模制、压缩模制和挤压的各种聚合物处理技术加热和成形至汽车部件中来进行重新塑形。然而，在其玻璃转变温度(Tg)以下，通常在汽车应用中所使用的热塑性复合材料(诸如纤维增强热塑性塑料(例如，聚苯乙烯、聚碳酸酯以及聚氯乙烯))与金属构件相比具有较低延展性和更大脆性。

自刺穿铆钉可以用于将热塑性复合构件结合至金属构件，或将热塑性复合构件结合至另一个热塑性复合构件。然而，当铆钉刺穿接近热塑性构件的边缘时，推动铆钉穿过构件并且使铆钉的锐利端变形以将这两个构件互锁所需要的一定量的冲击力可造成铆钉与较低延展性且更大脆性热塑性构件的边缘之间产生细微裂缝，从而造成铆钉接头弱化。为了补偿，热塑性构件的边缘可以延伸以增加复合构件和另一个构件的重叠。这种增大重叠在铆钉与热塑性构件的边缘之间提供足够大距离以提供避免形成裂缝所必需的结构完整性。然而，热塑性构件的长度增加造成增加材料使用量和增加最终组件的总体大小，从而造成需要重新设计部件的外观尺寸。

因此，需要改善刺穿铆接技术用于实现将热塑性构件高度完整地附接至热塑性或非热塑性构件，并同时最小化热塑性构件与另一个构件的重叠。

发明内容

一种组件包括具有第一重叠区域的第一构件、具有第二重叠区域的第二构件，其中该第一构件的重叠区域与该第二构件的重叠区域直接接触，从而形成重叠区，且其中该第二构件包括该重叠区中的限定突起的端部。铆钉被设置成穿过该第一构件并且至少部分穿过该突起中的第二构件，由此将该第二构件互锁至该第一构件。

一方面，至少一个纵向突起包括限定顶点的主体。该铆钉延伸穿过该主体使得从该铆钉的中心轴线延伸的线垂直于延伸穿过该顶点的切线。

另一方面，该多个纵向突起中的每一个是限定扇形远端的弯曲对称结构。

另一方面，该第二构件的远端进一步限定将相邻弯曲对称结构分离的弯曲凹部；由此限定波状扇形端部。

另一方面，每个相邻的弯曲对称结构包括第一半径，且该弯曲凹部包括第二半径，其中该第一半径大于该第二半径。

另一方面，该铆钉包括外管状直径，且其中该铆钉的中心轴线与弯曲顶点相距至少2.0倍管状直径。

另一方面，该组件还可以包括垫圈，其与该重叠区中的第二构件的第二表面接触。该铆钉可以从该铆钉的中心轴线径向地向外变形并且在该第二构件的第二表面的方向上轴向地变形，由此将垫圈互锁抵靠该第二构件的第二表面。

另一方面，该第一构件包括第一构件厚度，且该第二构件包括第二构件厚度，且该重叠区可以包括重叠区厚度，其等于该第一和第二构件的厚度的和。