空心铆钉的制作方法

专利名称：空心铆钉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将多个板等被紧固构件相互紧固的固定件，特别是涉及一种能够从被 紧固构件的一方向进行紧固作业的空心铆钉(blindrivet)。
背景技术：
空心铆钉由中空的铆钉主体和心轴(mandrel)构成，所述铆钉主体由轴部及该轴部 一端的凸缘构成，所述心轴由贯通铆钉主体且从凸缘侧伸出的轴部及在该轴部的一端形成 的直径比铆钉主体的内径大且与铆钉主体轴部的另一端邻接配置的大直径的头部构成。若 将心轴头部作为前头，在多个面板等被紧固构件的安装孔中插入铆钉主体直至凸缘成为接 触面的状态下，从凸缘侧利用紧固工具对心轴轴部进行强力拉伸，以使心轴轴部在其可断 裂部分断裂，则铆钉主体轴部以扩径的方式被压曲变形，通过压曲后的扩径部分和凸缘夹 持被紧固构件且相互接合，如此进行固定。
由于空心铆钉即使针对面板等面积大的构件也能够从一方向进行紧固作业，所以较为 便利。众所周知，为了增大紧固力，只要增大铆钉主体轴部的压曲后的扩径部分的直径即 可。但是，如果过于增大压曲扩径部分的直径，则能够紧固的面板等板的厚度范围(本说 明书中将其称为铆合范围(griprange))减小，这也是为人所知的。为了扩大铆合范围， 有时可形成较长的铆钉主体轴部，同时在该轴部设置多个可断裂部分，对这些可断裂部分 之间的间隔进行特定，但这样一来会造成铆钉主体轴部变长。
特开平7—292531号公报(专利文献l)中记载有为了扩大铆合范围而构成的空心铆 钉。在专利文献l的空心铆钉中，铆钉主体轴部整体形成为圆筒形，并具备二个縮径部分 和在两缩径部分之间形成的直径比两縮径部分大的中间部分。在中间部分，形成有二个连 接各縮径部分并从各縮径部分逐渐增加直径的变化部分，各变化部分的直径变化设定成与 约2。 12。的直线的外形相对应。
专利文献l:特开平7—293531号公报(欧洲专利申请公开第EP067766号) 专利文献2:特开2000—266019号公报 专利文献3:特开2000—266018号公报
专利文献4:特开2001—263322号公报(美国专利第6854940号说明书)
上述专利文献l的空心铆钉能够获得较大的铆合范围。但是，在所述空心铆钉中，必 须注意将铆钉主体轴部的缩径部分和中间部分之间的变化部分的角度保持恒定。
在专利文献2中，在铆钉主体轴部形成有具有在接近凸缘的位置的外周面阻止变形 的刚性第一环状肋、和在纵向上相隔间隔的第二环状肋。在第二环状肋的上方，即远离凸 缘一侧，以一定长度形成有能够以扩径的方式变形压曲的可扩径部。通过形成这些部分， 切实地进行可扩径部的变形，可靠地进行紧固。但是，在该专利文献2的空心铆钉中，需 要形成非变形的刚性环状肋。与专利文献2同样，专利文献3中记载有一种空心铆钉，通 过在铆钉主体轴部相隔间隔形成多个刚性的非扩径部，由此来扩大铆合范围。在专利文献 3的空心铆钉中也需要形成刚性的非扩径部。
专利文献4所记载的空心铆钉与专利文献1 3所记载的空心铆钉的不同点在于，铆
钉主体轴部与凸缘相反侧的端部袋状闭合，心轴头部收容在铆钉主体轴部的端部中。另外， 在铆钉主体轴部，在与收容心轴头部的端部邻接的部分的外面，沿周向形成有多个第一半 径方向凹部，而且，在比第一半径方向凹部更靠凸缘的一侧，与第一半径方向凹部同样， 沿周向形成有多个第一半径方向凹部。通过形成两半径方向凹部，铆钉主体轴部的扩径部
的位置确定，可靠地进行紧固。专利文献4的空心铆钉，通过模具的挤压即可形成半径方 向凹部，所以较为便利，但在扩大铆合范围方面并不充分。

发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够维持较大铆合范围、同时可简单形成的空心铆钉。
为了达到上述目的，本发明提供一种空心铆钉，其由中空的铆钉主体和心轴构成，所 述铆钉主体由轴部及该轴部一端的凸缘构成，所述心轴由贯通铆钉主体且从凸缘侧伸出的 轴部及在轴部的一端形成的直径比铆钉主体的内径大径且与铆钉主体轴部的另一端邻接 配置的大径的头部构成，在将心轴头部作为前头，在被紧固构件的安装孔中插入铆钉主体 的状态下，从凸缘侧强力拉伸心轴轴部，以使其在其可断裂部分断裂，将从被紧固构件露 出的铆钉主体轴部以扩径的方式压曲，通过压曲后的扩径部分和凸缘将所述空心铆钉固定
在被紧固构件上，所述空心铆钉的特征在于，铆钉主体轴部具有沿轴向相隔的二个縮径
部分、和在二个縮径部分之间形成的直径比两縮径部分大的中间部分，縮径部分各自与中 间部分之间的边界在铆钉主体轴部的周向上非线性变化，縮径部分各自在铆钉主体轴部的 轴向上的长度在铆钉主体轴部的周向上变化。
如上所述，縮径部分各自在铆钉主体轴部的轴向上的长度在铆钉主体轴部的周向上变 化，与之对应，大直径的中间部分的长度也在铆钉主体轴部的周向上变化，因而，从被紧 固构件上露出的铆钉主体轴部部分的扩径及压曲的长度方向的位置，可随着被紧固构件厚 度的变化而与之对应，能够在大范围的铆合范围内可靠地紧固。另外，縮径部分例如可对 圆筒形状的铆钉主体轴部保留中间部分，利用规定形状的模具，通过只是挤压的简单加工 即可形成，从而不需要专利文献1所见的公知的空心铆钉成形时的繁琐的数值管理。
在上述空心铆钉中，縮径部分各自与中间部分之间的边界在该铆钉主体轴部的周向 上，形成为多个圆弧、三角形、方形、或其他波形状的曲线形状，縮径部分各自在轴向上 的长度在周向上沿着曲线形状变化。所述形状由并不复杂的模具形状即可成形。特别优选 地，边界的波形状的曲线由多个圆弧形成，縮径部分在轴向上的长度在该周向上沿着圆弧 曲线变化，从而可以使用简单形状的模具。圆弧曲线以中间部分在轴向上的中间位置的横 截面为基准形成为面对称。圆弧曲线优选由4个相同圆弧形状构成。除了4个以外，例如 也可以是3个、5个、6个等。此外，优选地，縮径部分之一与心轴头部邻接形成，縮径
部分的另一个与凸缘邻接形成。
在上述空心铆钉中，缩径部分和中间部分通过对圆筒形状的铆钉主体轴部进行模具压 力成形而形成，模具以包含二个縮径部分及中间部分的方式沿轴向延伸形成，在与二个縮 径部分对应的部分具有挤压该縮径部分的凸部，且在与中间部分对应的部分具有凹部，进 而模具在铆钉主体轴部的周向上分割成多个，二个縮径部分被模具挤压而以縮径的方式形 成，中间部分维持圆筒形状的状态。由此，利用规定形状的模具，通过只是挤压的简单加 工，即可将铆钉主体轴部形成为规定形状。


图1是本发明一个实施方案的空心铆钉的主视图； 图2是图1的空心铆钉的铆钉主体的局部放大图3是以铆钉主体轴部的横截面表示成形图1的空心铆钉的铆钉主体轴部的模具的剖 视图4是从箭头19的方向观察图3的模具18A的图5是从箭头20的方向观察图4的模具18A的图6是表示紧固在薄的被紧固构件上之后的空心铆钉的图7是表示紧固在厚的被紧固构件上之后的空心铆钉的图8是表示将铆钉主体轴部直径为5mm的本发明的空心铆钉紧固在厚度1.6mm的被 紧固构件上时的紧固波形(负载应力曲线)的曲线图9是表示将铆钉主体轴部直径为5.4mm的本发明的空心铆钉紧固在厚度3.2mm的 被紧固构件上时的紧固波形(负载应力曲线)的曲线图。
图中l一空心铆钉；2 —铆钉主体的轴部；3 —凸缘；5 —铆钉主体；6 —心轴轴部；7 —心轴头部；9一心轴；10 —可断裂部分；ll一縮径部分；13 —缩径部分；14一中间部分; 15 —边界的曲线；17—中间部分的中间位置的横截面；18 —模具；18A 18D —分割后的 模具；21 —凸部；22—凸部；23 —凹部；25_边界的曲线；27A 27D —被紧固构件；29 一心轴的铆合部分；30 —扩径部分。
具体实施例方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。图1中，本发明的空心铆钉1由中空的 铆钉主体5和心轴(mandrel) 9构成，所述铆钉主体5由轴部2及轴部2 —端(图中右侧) 的凸缘3构成，所述心轴9由贯通铆钉主体5且从凸缘3 —侧伸出的轴部6及在轴部6的 一端(左端)相比铆钉主体5的内径形成为大径且与铆钉主体轴部2的另一端(左端)邻 接配置的大径的头部7构成。铆钉主体5由铝或铁等金属材料构成。心轴9由铁等金属材 料构成。在心轴轴部6上，在由铆钉主体轴部2包围的中部位置，形成有小直径的可断裂 部分IO，若利用紧固工具(未图示)拉伸心轴轴部6的前端(右端)，则心轴轴部6从可 断裂部分10处前端侧断裂，从紧固工具上去除。在该断裂程度的强力拉伸力作用下，头 部7对铆钉主体轴部2的邻接端部(左端部)施加强力挤压力，铆钉主体轴部2以一部分 扩径的方式压曲变形。
本发明中，如图2所详细表示，铆钉主体轴部2具有沿轴向相隔的二个缩径部分ll 及13;在二个縮径部分11及13之间形成的直径比两缩径部分大的中间部分14。并且， 縮径部分11及13各自与中间部分14之间的边界15在铆钉主体轴部2的周向上非线性变 化，縮径部分11及13各自在铆钉主体轴部2的轴向上的长度在铆钉主体轴部2的周向上 变化。縮径部分11及13各自与中间部分14之间的边界15，在铆钉主体轴部2的周向上， 形成为多个圆弧、三角形、方形、或其他波形状的曲线形状，縮径部分11及13各自在轴 向上的长度，在周向上沿着曲线形状变化。这种曲线形状由并不复杂的模具形状即可成形。
在图示的实施方案中，边界15的波形状的曲线通过连接多个圆弧而形成。因而，縮 径部分11及13各自在轴向上的长度，沿着铆钉主体轴部2的周向的圆弧曲线15变化。 由此，由简单形状的模具即可压力成形。在实施方案中，圆弧曲线15以中间部分14的轴 向上的中间位置的横截面17为基准，形成为面对称。所述形成为面对称，只是优选，而 并非必须。圆弧曲线优选由四个相同的圆弧形状构成。由此，通过从4个方向挤压沿周向 4分割的模具的压力成形即可简单成形。此外，也可以由4个以外的例如3个、5个、6 个等圆弧形成。另外，縮径部分及中间部分的位置，可形成在铆钉主体轴部的任意位置， 但在实施方案中，縮径部分之一11与心轴头部7邻接形成，縮径部分的另一个13与凸缘 3邻接形成，不使铆钉主体轴部2的长度超过必要的程度。
为了在空心铆钉1的铆钉主体轴部2上成形縮径部分11及13和中间部分14，通过模 具压力成形来形成接收了心轴轴部6的圆筒形状的铆钉主体轴部2的规定位置。模具的一 个例子示于图3 图5中。如图3所示，模具18在铆钉主体轴部2的周向上分割成多个(图 示的实施方案中为4个(18A、 18B、 18C、 18D) ) ， 二个縮径部分11及13被模具18 挤压而以縮径的方式形成，中间部分14维持在压力成形前的圆筒形状。被分割的各模具 18A (18B、 18C或18D)，以包含二个縮径部分11及13和中间部分14的方式沿轴向延 伸形成。以下，以模具18的分割模具18A为代表进行说明，不过，其他的分割模具18B 18D也具有为同样的结构。模具18A如图3中铆钉主体轴部2的轴向上从箭头的方向19 观察的主视图所表明，在与二个縮径部分11及13对应的部分具有挤压两缩径部分的凸部 21及22，且在与中间部分14对应的部分具有凹部23。此外，凹部23例如如图所示，优
选形成为由角度a构成的圆锥孔。试验中，设a为115度得到了良好的结果，不过，该角 度可以任意，另外，通过变更角度a，可以按照希望来变更缩径部分11及13的长度变化。 根据所述形状，可以容易且廉价地形成模具。但是，凹部23也可以是其他形状，例如图4 中为矩形形状。在图示实施方案的模具18A中，构成形成縮径部分的凸部21及22和形成 中间部分14的凹部23的边界的曲线25形成为圆弧，且形成为与其他模具18B 18D协 同动作来形成四个圆弧连续的波形状的曲线。图示的实施方案中，形成圆弧连续的波形状 的曲线，不过，也可以形成其他波形状，例如三角形、方形等波形状。
为了利用模具18在铆钉主体轴部2上形成縮径部分11及13和中间部分14在接收了 心轴轴部6的圆筒形状的铆钉主体轴部2的规定位置，利用模具18A 18D，如图3的箭 头26A 26D所示，通过同时挤压的压力成形来形成。如此，利用规定形状的模具，通过 只是挤压的简单加工，即可将铆钉主体轴部形成为规定形状，不需要繁琐的数值管理。此 外，图示的实施方案中，设置了4个分割模具，不过，也可以利用分割成4个以外的个数 例如3个、5个、6个等的模具来形成。另外，图示的实施方案中，縮径部分ll的位置与 心轴头部7邻接形成，縮径部分13的位置与凸缘3邻接形成，在其中间形成中间部分14， 不使铆钉主体轴部2的长度超过必要程度。
利用分割后的模具18A 18D，铆钉主体轴部2形成为具有图1及图2所示的縮径部 分11及13和中间部分14。缩径部分11及13在铆钉主体轴部2的轴向上的长度在铆钉主 体轴部的周向上变化，与之对应，维持大直径状态的中间部分14的长度也在铆钉主体轴 部的周向上变化。因而，从被紧固构件上露出的铆钉主体轴部部分的扩径及压曲的长度方 向位置，可随着被紧固构件厚度的变化而与之对应，能够在大范围的铆合范围内可靠地紧 固。
图6及图7表示本发明的空心铆钉1紧固在不同厚度的板状被紧固构件27A和27B、 以及27C和27D上的状态。图6所示的被紧固构件27A和27B的总厚度比图7的被紧固 构件27C和27D的总厚度薄。对于空心铆钉的紧固作业而言，是将心轴轴部6的前端(图 1中右端)的铆合部分29挤入紧固工具(未图示)的头部(nose)前端，并由位于头部内 的卡爪(jaw)把持。然后，以心轴头部7为前头，在被紧固构件27A和27B、或被紧固 构件27C和27D的安装孔中插入铆钉主体轴部2，直至凸缘3与被紧固构件接触。在该状 态下，利用紧固工具从凸缘3—侧强力拉伸心轴轴部6，直至心轴轴部6在其可断裂部分 IO断裂的程度。
在该拉伸力作用下，心轴头部7向凸缘3 —侧强力挤压铆钉主体轴部2的前端，该挤 压力传递到铆钉主体轴部2的縮径部分11及13，由于在直径比縮径部分大的中间部分14 强度比縮径部分高，所以在縮径部分11及13以扩径的方式开始变形，位于被紧固构件外 侧的縮径部分处的变形继续，而位于被紧固构件的安装孔中的縮径部分13的变形受到安 装孔的内壁面的阻止，所以与心轴头部7邻接的縮径部分11以扩径的方式压曲变形，形 成压曲后的扩径部分30。通过该扩径部分30和凸缘3，被紧固构件27A和27B受到夹持
而相互连结(图6)，被紧固构件27C和27D受到夹持而相互连结(图7)。此外，在紧 固工具的拉伸力作用下，心轴轴部6在可断裂部分10处断裂，断裂后的心轴轴部6的部 分从紧固工具上去除。如图6及图7所图示，能够在大范围的铆合范围内可靠地紧固。这 是因为，縮径部分11及13在铆钉主体轴部2的轴向上的长度在铆钉主体轴部的周向上变 化，与之对应，维持大直径状态的中间部分14的长度也在铆钉主体轴部的周向上变化， 从被紧固构件上露出的铆钉主体轴部2的扩径及压曲的长度方向的位置随着被紧固构件 厚度的变化而与之对应，可靠地形成扩径部分30。
图8及图9表示具有不同铆钉主体轴部的本发明的空心铆钉的紧固波形(负载应力曲 线)的曲线图。具体而言，在形成铆钉主体轴部直径为5mm的空心铆钉(图8)和铆钉 主体轴部直径为5.4mm的空心铆钉(图9)，紧固在厚度1.6mm的被紧固构件上(图8) 时、和紧固在厚度3，2mm的被紧固构件上(图9)时，示出以相对于紧固工具的卡爪行程 (mm)的紧固负载(KN)表示的紧固波形(负载应力曲线)的曲线图。所述曲线图示出 如专利文献1所记载那样的、与公知的空心铆钉相同的在较大铆合范围内进行良好紧固的 情况。
权利要求
1.一种空心铆钉，其由中空的铆钉主体和心轴构成，所述铆钉主体由轴部及该轴部一端的凸缘构成，所述心轴由贯通该铆钉主体且从所述凸缘侧伸出的轴部及在该轴部的一端形成的直径比铆钉主体的内径大且与所述铆钉主体轴部的另一端邻接配置的大直径的头部构成，在将心轴头部作为前头，在被紧固构件的安装孔中插入铆钉主体的状态下，从凸缘侧强力拉伸心轴轴部，以使其在其可断裂部分断裂，将从被紧固构件露出的铆钉主体轴部以扩径的方式压曲，通过压曲后的扩径部分和凸缘将所述空心铆钉固定在被紧固构件上，所述空心铆钉的特征在于，所述铆钉主体轴部具有沿轴向相隔的二个缩径部分、和在该二个缩径部分之间形成的直径比两缩径部分大的中间部分，所述缩径部分各自与所述中间部分之间的边界在该铆钉主体轴部的周向上非线性变化，所述缩径部分各自在所述铆钉主体轴部的轴向上的长度在该铆钉主体轴部的周向上变化。
2. 根据权利要求l所述的空心铆钉，其特征在于，所述縮径部分各自与所述中间部分之间的边界在该铆钉主体轴部的周向上，形成为多 个圆弧、三角形、方形、或其他波形状的曲线形状，所述縮径部分各自在所述轴向上的长 度在该周向上沿着所述曲线形状变化。
3. 根据权利要求2所述的空心铆钉，其特征在于，所述边界的所述波形状的曲线由多个圆弧形成，所述縮径部分在所述轴向上的长度在 该周向上沿着所述圆弧曲线变化。
4. 根据权利要求3所述的空心铆钉，其特征在于，所述圆弧曲线以所述中间部分在轴向上的中间位置的横截面为基准形成为面对称。
5. 根据权利要求3或4所述的空心铆钉，其特征在于， 所述圆弧曲线由4个相同圆弧形状构成。
6. 根据权利要求1 5中任一项所述的空心铆钉，其特征在于， 所述縮径部分之一与所述心轴头部邻接形成，所述縮径部分的另一个与所述凸缘邻接形成。
7. 根据权利要求1 6中任一项所述的空心铆钉，其特征在于， 所述縮径部分和所述中间部分通过对圆筒形状的铆钉主体轴部进行模具压力成形而形成，所述模具以包含所述二个縮径部分及所述中间部分的方式沿轴向延伸形成，在与所 述二个縮径部分对应的部分具有挤压该縮径部分的凸部，且在与所述中间部分对应的部分 具有凹部，进而该模具在所述铆钉主体轴部的周向上分割成多个，所述二个縮径部分被所 述模具挤压而以縮径的方式形成，所述中间部分维持所述圆筒形状的状态。
全文摘要
本发明提供一种能够维持较大铆合范围、同时可简单形成的空心铆钉。空心铆钉(1)的铆钉主体(5)的轴部(2)具有沿轴向相隔的二个缩径部分(11、13)、和在二个缩径部分之间形成的直径比两缩径部分大的中间部分(14)，缩径部分(11、13)各自与中间部分(14)之间的边界(15)在铆钉主体轴部(2)的周向上非线性(圆弧的波形状)变化，缩径部分(11、13)各自在铆钉主体轴部的轴向上的长度在铆钉主体轴部的周向上变化。
文档编号F16B19/04GK101178089SQ20071015193
公开日2008年5月14日 申请日期2007年9月21日 优先权日2006年9月21日
发明者梅村博德 申请人:纽飞利有限责任公司