专利名称：热铆连接及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求I前序部分所述用于将至少一个部件不可松开地固定在另一部件上的方法以及按权利要求2、3、4、5、6、7、8和9前序部分所述的热铆连接。
背景技术：
热铆连接及其制造方法由DE 10 2006 028 771A1有所公开。热铆时将热铆钉插入部件的孔内并通过热铆钉的杆的端面与另一部件的表面焊接。这一点可以通过电阻焊特别是通过凸焊进行。随后在热铆钉的塑性变形下热镦粗热铆钉的杆，直至热铆钉的头部至少局部地处于第一部件的表面上。镦粗时,使杆的材料侧向移位并至少局部地填充第一部件的孔。两个部件之间产生一种使部件彼此相对固定的预应力。在传统的热铆方法中该预应力不能被调整。然而在与附加的运行力相结合时，过大的预应力会导致热铆连接过载或失灵。
发明内容
本发明的目的因此在于，进一步改进开头所述类型的方法以及热铆连接，使所要连接的部件之间的预先规定的预应力可以被调整。该目的通过一种具有权利要求I所述特征的方法以及通过具有权利要求2、3、4、5、6、7、8和9所述特征的热铆连接得以实现。在一种用于将至少一个部件不可松开地固定在另一部件上的方法中，将热铆钉插入至少第一部件的孔内并将热铆钉的杆的端面与另一部件的表面焊接。随后在热铆钉的塑性变形下镦粗热铆钉的杆，直至热铆钉的头部利用预应力至少局部地处于所述至少一个部件的表面上。依据本发明，使热铆钉的头部至少局部地处于所述至少一个部件的表面上所利用的预应力被调整到预先规定的数值。由此可以产生一种热铆连接，该热铆连接设计成使热铆连接的预应力和运行中出现的负荷的总和始终保持在一最大的力以下。因此可靠地避免了运行负荷下热铆连接失灵。为调整预应力，在此方面根据预计的运行负荷选取适当的热铆钉。此方面的一个重要因素是铆钉头部或铆钉头部的支承面与热铆钉的杆之间的弹性。为了降低预应力，例如可以选取在杆与头部之间具有呈内角倒圆形式的间隙/凹部(Ausnehmung)的铆钉。选取具有适当的头部厚度、和/或在杆与所述至少一个部件上的头部支承面之间具有适当的杠杆比的热铆钉也可以用于调整预应力。用于调整预应力的另一种可能性在于，选取具有适当造型的杆的热铆钉。例如可以选择具有有针对性地被限制的可热镦粗的区域的铆钉。这种铆钉具有几何直径梯度。仅具有最小截面的杆长度部分在热铆期间被镦粗。冷却时，铆钉杆的收缩被限制在被加热的区域上，由此减少在此方面产生的预应力。通过构造用于热铆钉的接纳孔也可以调整预应力。为此例如可以具有一底切部(Hinterschnitt),该底切部作为有针对性地被选择的弹性结构起作用。选取预应力的另一种可能性在于，在热铆钉的焊接或镦粗期间调整过程参数。随着用于焊接或热镦粗的电极之间的电极力的增加，在铆钉杆温度较低时进行镦粗。由于被镦粗的铆钉产生的收缩较小，从而获得较小的预应力。热铆期间应用的热量的多少也可以用于调整预应力。通过铆接电流变量和铆接时间的组合可以控制热量的多少。热量少导致预应力低，热量多导致预应力高。本发明此外涉及一种用于将至少一个部件不可松开地固定在另一部件上的热铆连接。该热铆连接包括热铆钉，该热铆钉具有头部和与其连接的杆，该杆的远离头部的端面与所述另一部件的表面焊接，其中，热铆钉的杆在塑性变形下被镦粗。在这里，依据本发明，在头部与杆之间的过渡区内具有一间隙/凹部，借助该间隙/凹部，用于将头部至少局部地支承在所述至少一个部件的表面上的预应力可以被调整到一预先规定的数值。通过例如具有周向环绕头部与杆之间的连接区的内角倒圆形式的这种间隙/凹部，提高了热铆钉的弹性，从而热铆连接总体上具有很小的预应力。下面描述的本发明的其他方面可以独立地或者彼此组合地使用。本发明的另一方面涉及一种所述类型的热铆连接，其中依据本发明，热铆的头部的厚度构造为用于将用于使头部至少局部地支承在所述至少一个部件的表面上的预应力调整到一预先规定的数值。头部厚度小的热铆钉在这种情况下产生较小的预应力，因为此时也提高了热铆钉的头部与杆之间的过渡区内的弹性。在这里也可以将预应力调整到预先规定的数值，从而避免通过预应力与运行负荷相结合产生的热铆连接的过载。在本发明的另一方面中，依据本发明，头部的在所述至少一个部件的表面上的支承面与杆的截面面积具有一比例，借助该比例，用于将头部至少局部地支承在所述至少一个部件的表面上的预应力可以被调整到一预先规定的数值。这种杠杆比决定了铆钉的刚性并因此直接影响预应力，从而此时也通过选择适当的杠杆比而可靠地避免了过载。本发明的另一方面涉及一种所述类型的热铆连接，其中依据本发明，热铆钉的杆具有第一和第二长度区域，其中，仅杆的两个长度区域之一在塑性变形下被镦粗。这一点可以通过选择具有不同截面的两个长度区域的热铆钉实现，其中，在热铆钉被镦粗时，仅较小截面的区域被镦粗。未被加热的长度区域由于在冷却时不收缩而对预应力影响不大，从而可以通过选择第一与第二长度区域之间的比例来调整预应力，以便同样避免由于铆钉连接内的张力过高而使铆钉连接过载。本发明的另一方面涉及所述类型的另一种热铆连接，其中依据本发明，至少一个第一部件具有与杆的发生塑性变形的区域共同作用的底切部。通过底切部支承热铆钉的杆的一部分，从而仅热铆钉的处于底切部与热铆钉的头部之间的区域影响预应力。通过选择底切部的位置，在这里也可以将预应力精确调整到所希望的数值，以便由此避免铆钉连接的过载。本发明的另一方面涉及所述类型的另一种热铆连接，其中依据本发明，所述至少一个部件上的孔具有加宽部位。通过选择这种加宽部位的宽度和高度，也可以将预应力调整到所希望的数值。本发明的另一方面涉及所述类型的另一种热铆连接，其中依据本发明，下面的部件在远离铆钉杆的面上具有厚度减薄部位。通过选择这种厚度减薄部位的尺寸和高度，同、样可以达到有针对性地调整预应力的目的。本发明的另一方面涉及所述类型的另一种热铆连接，其中依据本发明，头部的底面构造成伞形，从而头部仅在外侧的区域内接触所述部件。按照这种方式，加大了头部与部件之间的接触面的内径的比例，并因此间接地影响了预应力。
下面借助附图对本发明及其实施方式进行详细说明。其中图1-5示出用于依据本发明的热铆连接的实施例的铆钉的可以选择的实施方式；图5-8示出依据本发明的热铆连接的实施例；以及图9示出用于依据本发明的热铆连接的铆钉的另一实施例。
具体实施方式
在整体上采用10标注的热铆连接中，将热铆钉12通过部件16的孔14插入并将热铆钉12的杆20的端面18与另一部件24的表面22焊接。杆20随后被热镦粗，从而热铆钉12的头部28的面26处于部件16的表面30上。通过在热状态下实施的镦粗后的热铆钉12的收缩，部件16与24之间产生预应力。如果这种预应力过高，那么热铆连接10可能在附加的运行负荷下失灵。减少预应力的一种可能性是使用图I所示的铆钉12，该铆钉在头部28与杆20之间的过渡区32内具有周向环绕的内圆倒角形式的间隙/凹部34。通过间隙/凹部34减少头部厚度、并因此提高头部28与杆20之间的过渡区32内的弹性，从而热铆钉12在热镦粗后可以屈服，这样减少部件16与24之间的预应力。在这种实施方式中，头部28因此被有针对性地变弱。特别是在结构上规定了孔14的直径和该直径不再受影响的情况下优选热铆连接10的这种设计。然后还可以通过间隙/凹部34影响预应力。如图2所示，也可以通过杆粗dl与头部厚度d2之间的比例调整预应力。头部厚度d2越小，热铆钉12的头部28与杆20之间的过渡区内的柔性越大。在出于结构原因需要选择特别薄或扁平的头部28的情况下，热铆连接10的这种构造特别有用。如图3所示，杆粗dl与头部28在部件16的表面30上的支承面的内径Di之间的比例提供了调整预应力的另一种可能性。与杆粗dl相同的情况下的较小的内径Di相比，与杆粗dl相关的较大的内径Di改变了头部28与杆20之间的杠杆比，并因此改变了预应力。杆20本身的构成也可以用于调整预应力。在图4所示的实施例中，热铆钉12的杆20分成第一分区36和第二分区38，其中，第二分区38具有小于第一分区36的直径。在热铆钉12镦粗时，仅第二分区38被镦粗，而较粗的第一分区36保持不变。两个分区38、36的长度d4和d5之比决定了杆20的被镦粗的部分。被镦粗的部分——也就是分区38的长度d4—越短，在镦粗后铆钉12冷却时的收缩就越小，并且预应力越小。这一点也可以通过两部分式的铆钉40实现，正如图5所示。第一铆钉部分42包括头部44和具有直径d6的杆46，第二铆钉部分48包括头部50和具有直径d7的杆52。铆钉部分48的直径d7大于第一铆钉部分42的直径d6。两个铆钉部分在所要铆接的部件的接纳孔内通过其杆46、52的端面54、56进行焊接。在随后的镦粗时，仅第一铆钉部分的杆46被镦粗，因为该杆具有更小的直径。此时，通过杆长度46、52之比，也可以调节热铆连接10的预应力。作为可以选择的或附加的方案，接纳孔14的构造也可以影响热铆连接10的预应力，如图6所示。用于铆钉12的接纳孔14在这里具有底切部58。同时铆钉的杆20同样由两部分构成，也就是分成两个区域，并包括具有较大直径的第一分区36和具有较小直径的第二分区38。镦粗仅在第二分区38内进行，其中，第二分区38在其轮廓上与底切部58配合。在收缩时，底切部58支承铆钉12的杆20，从而一部分预应力可通过底切部58进行保持。这样降低了总计作用于头部的预应力Fltapf，从而在这里也可以避免铆钉连接的过载。同时通过被镦粗的部分内的应力实现了铆钉12与部件24之间的密封功能。图7示出热铆连接的一种可选择的实施例。与图6所示结构不同的是，在这里部件16上的接纳孔14通过加宽部位60局部地被扩大。这种加宽部位60在热铆连接10内起到附加的弹性结构的作用。通过这种加宽部位60的精确实施，也就是其高度和宽度的精确实施，可以有针对性地影响预应力。
图8示出可以使热铆连接10内产生附加的弹性的另一种可能性。在此方面，与杆20焊接的部件24在热铆连接10的区域内具有厚度减薄部位62。这种厚度减薄部位62如该实施例中所示，可以按照在部件24的远离部件16的面上的被冲压部位的形式构成。作为选择，该厚度减薄部位62也可以设置在部件24的面向部件16的另一面上。通过由此实现的对部件24在热铆连接10区域内的厚度的减少或改变，可以有针对性地影响预应力。图9示出伞形构造的铆钉头部28的底面。由此实现铆钉头部28的在部件16上的支承面径向地从孔14向外移动。由此使支承面的内径Di与杆20直径dl之比变大。这一点正如上面已经介绍的那样影响或减小预应力。不言而喻，热铆连接10也可以按照图I一9所示的单个实施例的组合而形成。例如可以设想图9所示的伞形头部与图6所示的底切部和图8所示的厚度减薄部位相组合。按照这种方式，通过各种各样的影响可能性，在非常不同的结构条件下，可以将预应力有针对性地调整到所希望的数值。除了所列举实施例中所示的铆钉12和/或孔14的圆形截面外，也可以使用其它的截面。特别是可以设想四方形或多边形截面的铆钉杆20和/或相应的接纳孔14。上面针对具有圆形截面的具体实施例所示的对直径及比例的标注类似地也适用于各种截面的尺寸。
权利要求
1.用于将至少一个部件(16)不可松开地固定在另一部件(24)上的方法，其中将热铆钉(12)插入至少一个第一部件(16)的孔(14)内并将该热铆钉(12)的杆(20)的端面(18)与所述另一部件(24)的表面(22)焊接，随后在热铆钉(12)的塑性变形下镦粗热铆钉(12)的杆(20)，直至热铆钉(12)的头部(28)利用预应力至少局部地处于所述至少一个部件(16)的表面(30)上， 其特征在于，使热铆钉(12)的头部(20)至少局部地处于所述至少一个部件(16)的表面(30)上所利用的预应力被调整到一预先规定的数值。
2.用于将至少一个部件(16)不可松开地固定在另一部件(24)上的热铆连接(10)，该热铆连接具有热铆钉(12)，该热铆钉包括头部(28)和与该头部连接的杆(20)，该杆的远离所述头部(28)的端面(18)与所述另一部件(24)的表面(22)焊接，其中，热铆钉(12)的杆(20)在塑性变形下被镦粗， 其特征在于，所述头部(28)的在所述至少一个部件(16)的表面(30)上的支承面的内径(D)与所述杆(20)的截面面积(dl)具有一比例，借助该比例，用于将所述头部(28)至少局部地支承在所述至少一个部件(16)的表面(30)上的预应力可以被调整到一预先规定的数值。
3.用于将至少一个部件(16)不可松开地固定在另一部件(24)上的热铆连接(10)，该热铆连接具有热铆钉(12)，该热铆钉包括头部(28)和与该头部连接的杆(20)，该杆的远离所述头部(28)的端面(18)与所述另一部件(24)的表面(22)焊接，其中，热铆钉(12)的杆(20)在塑性变形下被镦粗， 其特征在于，在所述头部(28)与所述杆(20)之间的过渡区(32)内具有一间隙(34)，借助该间隙，用于将所述头部(28)至少局部地支承在所述至少一个部件(16)的表面(30)上的预应力可以被调整到一预先规定的数值。
4.用于将至少一个部件(16)不可松开地固定在另一部件(24)上的热铆连接(10)，该热铆连接具有热铆钉(12)，该热铆钉包括头部(28)和与该头部连接的杆(20)，该杆的远离所述头部(28 )的端面(18 )与所述另一部件(24 )的表面(22 )焊接，其中，热铆钉的杆(20 )在塑性变形下被镦粗， 其特征在于，所述头部(28 )的头部厚度(d2 )构造为用于，将用于使所述头部(28 )至少局部地支承在所述至少一个部件的表面(30)上的预应力调整到一预先规定的数值。
5.用于将至少一个部件(16)不可松开地固定在另一部件(24)上的热铆连接(10)，该热铆连接具有热铆钉(12)，该热铆钉包括头部(28)和与该头部连接的杆(20)，该杆的远离所述头部(28 )的端面(18 )与所述另一部件(16 )的表面(22 )焊接，其中，热铆钉(12 )的杆(20)在塑性变形下被镦粗， 其特征在于，所述杆(20)具有第一长度区域(36)和第二长度区域(38)，其中，仅所述杆(20 )的所述长度区域(36、38 )之一在塑性变形下被镦粗。
6.用于将至少一个部件(16)不可松开地固定在另一部件(24)上的热铆连接(10)，该热铆连接具有热铆钉(12)，该热铆钉包括头部(28)和与该头部连接的杆(20)，该杆的远离所述头部(28 )的端面(18 )与所述另一部件(16 )的表面(22 )焊接，其中，热铆钉(12 )的杆(20)在塑性变形下被镦粗， 其特征在于，所述至少一个部件(16)具有与所述杆(20)的发生塑性变形的区域(38)共同作用的底切部(58)。
7.用于将至少一个部件(16)不可松开地固定在另一部件(24)上的热铆连接(10)，该热铆连接具有热铆钉(12)，该热铆钉包括头部(28)和与该头部连接的杆(20)，该杆的远离所述头部(28 )的端面(18 )与所述另一部件(16 )的表面(22 )焊接，其中，热铆钉(12 )的杆(20)在塑性变形下被镦粗， 其特征在于，所述至少一个部件(16)上的孔(14)具有一加宽部位(60)。
8.用于将至少一个部件(16)不可松开地固定在另一部件(24)上的热铆连接(10)，该热铆连接具有热铆钉(12)，该热铆钉包括头部(28)和与该头部连接的杆(20)，该杆的远离所述头部(28 )的端面(18 )与所述另一部件(16 )的表面(22 )焊接，其中，热铆钉(12 )的杆(20)在塑性变形下被镦粗， 其特征在于，所述部件(24 )在远离所述杆(20 )的面上具有一厚度减薄部位(62 )。
9.用于将至少一个部件(16)不可松开地固定在另一部件(24)上的热铆连接(10)，该热铆连接具有热铆钉(12)，该热铆钉包括头部(28)和与该头部连接的杆(20)，该杆的远离所述头部(28 )的端面(18 )与所述另一部件(16 )的表面(22 )焊接，其中，热铆钉(12 )的杆(20)在塑性变形下被镦粗， 其特征在于，所述头部(28 )的底面被构造成伞形，从而所述头部(28 )仅在外侧的区域内接触所述部件(16)。
全文摘要
本发明涉及一种用于将至少一个部件(16)不可松开地固定在另一部件(24)上的方法，其中将热铆钉(12)插入至少一个第一部件(16)的孔(14)内并将热铆钉(12)的杆(20)的端面(18)与另一部件(24)的表面焊接，其中，随后在热铆钉(12)的塑性变形下镦粗热铆钉(12)的杆(20)，直至热铆钉(12)的头部(28)利用预应力至少局部地处于至少一个部件(16)的表面上，其中，使热铆钉(12)的头部(28)至少局部地处于至少一个部件(16)的表面上所利用的预应力被调整到一预先规定的数值。
文档编号B23K11/00GK102741006SQ201080063070
公开日2012年10月17日 申请日期2010年12月9日 优先权日2010年2月3日
发明者B·科皮茨, B·齐格勒, H·施泰因梅茨, R·赖因哈特, T·舒斯特 申请人:戴姆勒股份公司