具有防旋转特征的铆钉的制作方法
【专利摘要】提供一种具有防旋转特征的铆钉。半空芯自冲铆钉和实心铆钉设置有表面特征，例如，凹入和突出部。凹入或者突出部与通过铆钉接合的面板接合，以在铆钉插入之后防止一个面板或者两个面板旋转。凹入或者突出部可设置在铆钉的头部端或者尖端处，或者可设置在铆钉的头部端和尖端二者处。
【专利说明】具有防旋转特征的铆钉
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种实心、半空芯、空芯或抽芯铆钉，所述铆钉具有用于与通过所述铆钉紧固的多个面板的顶部件或者底部件互锁的表面特征。
【背景技术】
[0002]招密集的车辆(aluminum-1ntensive vehicle)的车身结构可使用铆钉来实现所需的接合强度、耐用性和大批量生产。在大批量生产中使用的铆钉的类型的一个示例是自冲铆钉(SPR)。如在实验室挂片试验(laboratory test coupon)中所测量的,SPR接合在非轴向搭接剪切(uniaxial lap shear)方位和剥离(coach peel)方位提供足够的强度。然而，由于圆形铆钉呈轴对称，所以当扭转负载施加到通过SPR接合的面板时，所述面板容易旋转。当单个铆钉或者少量铆钉用于将组件的部件紧固到一起时，上述情况尤其真切。在这种情况下，接合的面板可相对于彼此旋转(即，顶层可以相对于底层旋转)。在一组件被制造成刚性体结构时，在具有多个铆钉的整体结构中，相对旋转被消除。然而，在空白车身组件(body-1n-white assembly)的几何学设置或者早期阶段期间，安装较少的SPR,并且会出现扭转变形(即，“匹配扭动”(match boxing))
[0003]可通过下面概括的该公开来解决上述问题和其他问题。
【发明内容】
[0004]如今，存在两种用于提供铆接选择的基本几何结构，其包括:I)半空芯或者空芯铆钉，在设置过程期间，向外张开，并在底层形成扣紧件(button) ;2)实心铆钉，穿过金属板堆，并且邻近的材料在二次冲制操作中变形。在第一种情况下，铆钉首先变形。在第二种情况下，金属板首先变形，使得金属板形成为铆钉形状的轮廓。
[0005]该公开提供具有响应于可施加到被接合面板的扭转负载而抵抗旋转的表面特征的新型铆钉几何结构的一个示例。这样的表面特征的示例可包括沿着铆钉的圆柱体的顶部或者底部布置的凹入窝或者突起的突出部。所述表面特征用于去除由传统的铆钉提供的圆形轴承状表面。所述表面特征抵抗所施加的扭转负载并“锁定”堆叠的金属板组件的上板、下板或上板和下板二者，用于防止旋转。
[0006]根据该公开的一方面，公开的铆钉用于接合包括顶部件和底部件的多个部件。铆钉包括圆柱体，圆柱体具有设置在主体的第一端处的头部和设置在主体的第二端处的尖端。多个表面特征在主体与头部接合的接合处设置在第一端处。表面特征沿着主体延伸到限定程度并仅与顶部件接合。
[0007]根据该公开的一方面，铆钉可具有沿着主体延伸或者设置在不连续区域中的表面特征。表面特征可以是由头部和主体限定的凹入窝。所述凹入窝可包括局部球形表面。可选地，所述表面特征可以是形成在头部和主体的接合处的突起的突出部。所述突起的突出部可以包括局部球形表面。所述主体可以是铆钉的实心圆柱形部分或者是铆钉的空芯形状部分或者半空芯形状部分。
[0008]根据该公开的另一方面，公开的铆钉用于非旋转地接合包括顶部件和底部件的多个部件。铆钉包括圆柱体，圆柱体具有设置在主体的第一端处的头部和设置在主体的第二端处的尖端。多个表面特征可设置地第二端处。所述多个表面特征沿着主体延伸到限定程度并仅与底部件接合。
[0009]根据该公开的另一方面，公开的铆钉用于接合包括顶部件和底部件的多个部件。铆钉包括圆柱体，圆柱体具有设置在主体的第一端处的头部和设置在主体的第二端处的尖端。在主体与头部接合的接合处，多个头部端表面特征设置在第一端处，所述多个头部端表面特征沿着主体延伸到限定程度，并仅与顶部件接合。多个尖端表面特征设置在第二端处，所述多个尖端表面特征沿着主体延伸到限定程度，并仅与底部件接合。
[0010]参照附图，该公开的上述方面和其他方面将在下面被更具体地描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是将两个面板接合在一起的半空芯自冲铆钉的截面图，所述半空芯自冲铆钉具有用于防止所述面板旋转的凹入部；
[0012]图2是在图1中示出的半空芯自冲铆钉的侧视图；
[0013]图3是将两个面板接合在一起的半空芯自冲铆钉的可选实施例的截面图，所述半空芯自冲铆钉具有用于防止所述面板旋转的突出部；
[0014]图4是在图3中示出的半空芯自冲铆钉的侧视图；
[0015]图5是半空芯自冲铆钉的侧视图，该半空芯自冲铆钉在该半空芯自冲铆钉的头部端具有突出部；
[0016]图6是沿着图5中的6-6线截取的截面图；
[0017]图7是具有凹入侧壁的实心自冲铆钉的侧视图，该实心自冲铆钉具有设置在该实心自冲铆钉的头部附近的多个突出部；
[0018]图8是沿着图7中的8-8线截取的截面图；
[0019]图9是具有凹入侧壁的实心自冲铆钉的侧视图，该实心自冲铆钉具有形成在该实心自冲铆钉的尖端附近的多个凹入；
[0020]图10是沿着图9中的10-10线截取的截面图；
[0021]图11是铆钉的侧视图，该铆钉具有形成在该铆钉的头部附近的凹入。
【具体实施方式】
[0022]以下提供对本发明的示出的实施例的详细描述。所公开的实施例是可以以多种和可替代的形式实施的本发明的示例。附图无需按比例绘制。可放大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。在该申请中公开的具体结构和功能性细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员如何实施本发明的代表性基础。
[0023]参照图1和图2，示出了半空芯自冲铆钉(SPR)1，所述SPRlO用于将顶面板12(或插入侧面板)和底面板14 (或背板)接合在一起。SPRlO具有位于管体18或铆钉管的一端的头部16。尖端20设置在管体18的与头部16相对的端部上。SPRlO具有多个头部端凹入22，所述多个头部端凹入22位于管体18和头部16的接合处或者所述接合处附近。SPRlO还具有形成在尖端20处或者尖端20附近的多个尖端凹入24。
[0024]当SPRlO插入到顶面板12和底面板14中时,来自所述面板的材料流入到所述多个头部端凹入22和所述多个尖端凹入24中。所述多个头部端凹入22和所述多个尖端凹入24中的面板材料防止所述面板12和14相对旋转。
[0025]如上所描述和示出的半空芯自冲铆钉10旨在是示例，所要求保护的构思不限于半空芯自冲铆钉。在实施所要求的构思时也可使用其他类型的铆钉，例如，实心铆钉(有时称为“插针包”铆钉)、空芯铆钉或抽芯铆钉(blind/break stem rivet)。此外，实心铆钉可包括凹入侧壁。环绕的凹槽也可形成在包括所要求保护的防旋转表面特征的铆钉的尖端附近。
[0026]参照图3和图4，示出了空芯SPR30的可选实施例，用于将顶面板32和底面板34接合。在图1和图3中对于顶部和底部的指示指的是如图所示的它们的方位。应该理解SPRlO和SPR30可以沿着任何方位(反向方位、侧向方位或者任何其他角度方位)被插入。如在该申请的权利要求书和说明书中在此所使用的，术语“顶部”和“底部”分别指背板和SPR被插入到其中的组件的侧部。当SPR30被推入顶面板32和底面板34中时，头部端突出部42分别隐藏在顶面板32中。部端突出部42防止顶面板32旋转。
[0027]继续参照图3和图4，SPR30包括位于管体38的一端的头部36。尖端40设置在管体38的与头部36相对的端部上。多个头部端突出部42设置在头部36和管体38的接合处或者所述接合处附近。所述多个头部端突出部42可以位于铆钉30的头部36的曲率半径之下。
[0028]头部端凹入22和尖端凹入24以及头部端突出部42通常可被限定成“表面特征”。参照图5至图11的实施例描述的凹入和突出部通常也可被称为用于抑制面板旋转的表面特征和功能。
[0029]参照图5和图6，示出了与在图3和图4中示出的空芯SPR30相似的空芯SPR30。如上面参照图3和图4所描述的，空芯SPR30包括头部36、管体38和尖端。空芯SPR30还包括两个头部端突出部42，以代替在图4中示出的四个头部端突出部。在管体38上的横截面中示出了两个头部端突出部42。管体38限定中心盲孔46 (在图5中以虚线示出)，该中心盲孔46从尖端40延伸并部分地穿过管体38。中心盲孔46在半空芯实施例中并不延伸穿过头部36，但是可延伸穿过空芯铆钉的整个主体和头部。
[0030]参照图7，示出了实心铆钉50，实心铆钉50包括位于圆柱体54的一端处的头部52。在头部52和圆柱体54的接合处，多个头部端突出部56形成在铆钉50上。尖端58设置在圆柱体54的与头部52相对的端部上。
[0031]参照图8，示出了从圆柱体54向外延伸的头部端突出部56。圆柱体54是实心的，并不包括中心盲孔46 (在图5中示出)。
[0032]参照图9和图10，示出了实心铆钉60的另一可选的实施例。实心铆钉60包括位于包括凹入侧壁的凹入主体64的一端处的头部62。在铆钉60的尖端68附近，多个尖端凹Λ 66形成在所述凹入主体64中。如图10中所示,尖端凹入66延伸至所述凹入主体64中至限定程度。
[0033]参照图11，示出了铆钉70，铆钉70包括位于圆柱体74的一端处的头部72。多个头部端凹入76形成在圆柱体74和头部72之间的接合处或者所述接合处附近。铆钉70的尖端78或者端面设置在圆柱体74的与头部72相对的端部。
[0034]虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了所公开的设备和方法的所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解在不脱离所要求的本公开的精神和范围的情况下，可作出各种改变。可组合多种实施实施例的特征以形成所公开的构思的进一步的实施例。
【权利要求】
1.一种用于接合多个部件的铆钉，所述多个部件包括顶部件和底部件，所述铆钉包括: 主体； 头部，设置在主体的第一端处； 尖端，设置在主体的第二端处； 多个表面特征，在主体与头部接合的接合处，设置在第一端处， 其中，所述多个表面特征沿着主体延伸到限定程度，并仅与顶部件接合。
2.如权利要求1所述的铆钉，其中，所述多个表面特征是由头部和主体限定的凹入窝。
3.如权利要求2所述的铆钉，其中，所述凹入窝包括局部球形表面。
4.如权利要求1所述的铆钉，其中，所述多个表面特征是形成在头部和主体的接合处的突起的突出部。
5.如权利要求4所述的铆钉，其中，所述突起的突出部包括局部球形表面。
6.如权利要求1所述的铆钉，其中，所述铆钉的主体是铆钉的半空芯形状的部分。
7.一种用于接合多个部件的铆钉，所述多个部件包括顶部件和底部件，所述铆钉包括: 主体； 头部，设置在主体的第一端处； 尖端，设置在主体的第二端处； 多个表面特征，设置在第二端处，其中，所述多个表面特征沿着主体延伸到限定程度，并仅与底部件接合。
8.如权利要求7所述的铆钉，其中，所述多个表面特征是由头部和主体限定的凹入窝。
9.如权利要求8所述的铆钉，其中，所述凹入窝包括局部球形表面。
10.如权利要求7所述的铆钉，其中，所述铆钉的主体是铆钉的半空芯形状部分或者空芯形状部分。
11.一种用于接合多个部件的铆钉，所述多个部件包括顶部件和底部件，所述铆钉包括: 主体； 头部，设置在主体的第一端处； 尖端，设置在主体的第二端处； 多个头部端表面特征，在主体与头部接合的接合处，设置在第一端处，其中，所述多个头部端表面特征沿着主体延伸到限定程度，并仅与顶部件接合； 多个尖端表面特征，设置在第二端处，其中，所述多个尖端表面特征沿着主体延伸到限定程度，并仅与底部件接合。
12.如权利要求11所述的铆钉,其中，头部端表面特征和尖端表面特征通过主体的一部分分开。
13.如权利要求11所述的铆钉，其中，所述头部端表面特征是由头部和主体限定的凹入窝，并且尖端表面特征是形成在尖端处的凹入窝。
14.如权利要求11所述的铆钉，其中，所述头部端表面特征是形成在头部和主体的接合处的突起的突出部，并且尖端表面特征是形成在尖端处的凹入窝。
【文档编号】F16B5/04GK104047945SQ201410093101
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年3月13日 优先权日:2013年3月13日
【发明者】安德里亚·麦凯维·坎贝尔, 迈克尔·威廉·丹由 申请人:福特全球技术公司