专利名称：自冲式旋转对称铆钉的制作方法
技术领域：
本发明涉及旋转对称自冲(self-pierce)铆钉，该铆钉具有铆钉头和铆 钉杆，铆钉杆设有由铆钉头封闭的中心凹陷。
背景技术：
称为"自冲铆钉(pierce rivet)"的紧固件例如可以由EP720965、 EP833063、 EP1229254和DE4431769得知。它们通常由杆形成，所述杆基 本上形成为中空的圆筒形，在工件一侧开口，通孔半径被改变成盘状头。在任何情况下，根据现有技术的自冲铆钉在杆的区域都具有圆筒轮廓。同时，这些自冲铆钉已成为常见的现有技术。在金属板加工行业中， 特别是在汽车工业中，使用了越来越多的高强度钢。根据现有技术的自冲 铆钉因而不能继续使用，因为它们在实现自冲之前就已经形变或弯曲。为了解决这种问题，也已经提出了由具有更高强度的金属来生产根据 现有技术的自冲铆钉。但是，这不会获得期望的成功，因为在设置过程 中，断裂的危险性增大了。此外，汽车工业还希望有这样一种自冲铆钉，该铆钉能够被设置成使 得在设置之后，铆钉与已设置了铆钉的工件之间不能有间隙，因为只有这 样，才可以实现自冲铆钉连接的抗腐蚀性。发明内容从这种情况出发，因而本发明需要解决的问题是改进这样的自冲铆 钉，使之能够被设置在高强度钢板中而不必给自冲铆钉选择特别硬的材 料，其中，还同时消除了铆钉与工件之间在设置之后形成间隙的情况。根据本发明，该问题是通过下述特征来解决的自冲铆钉的杆具有外部轮廓，该外部轮廓靠着铆钉杆大体上遵从椭圆轨迹布置，椭圆的长轴大 体上平行于铆钉轴线而延伸。因此，根据本发明，第一次离开了自冲铆钉的杆的圆柱形外部轮廓， 所述圆柱形外部轮廓迄今为止仍被认为是因所需自冲特性而不可抛弃的。 通过杆的上部区域中较大的杆壁厚度，其可以在自冲过程中传递较大的载 荷，因此根据本发明的自冲铆钉可以被设置于高强度钢和不锈钢的板中， 而不会在设置过程中破裂或弯曲。根据本发明的自冲铆钉设计还以有利的 方式防止了自冲铆钉与工件材料之间形成间隙。为了便于生产自冲铆钉的外部轮廓，其轨迹可以由椭圆的弦部分来近 似，所述椭圆从外部靠着其设置。优选地，在这个方面，铆钉头被形成为非常平的圆柱形。如果铆钉杆的高度对应于椭圆的长轴长度的一半，则实现了特别有利 的形状。此外，还优选为使杆侧与头侧末端处，铆钉杆的外部半径差对应于椭圆的短轴长度的一半。特别是，优选为使杆中的凹陷在头侧变细成圆锥形状。但是，在头侧的凹陷也可以遵从另一椭圆的轨迹，所述另一椭圆具有水平定位的长轴。根据本发明的再一种优选实施例，铆钉的杆的外部轮廓在铆钉的杆侧 末端向限定了凹陷的内部轮廓进行的过渡是由外部非常小的半径和内部非 常大的半径形成的。此外，优选地为使铆钉的杆的外部轮廓在铆钉的杆侧末端处近似地以 直角方式改变为环形表面，较大半径的所述环形表面改变成限定了所述凹 陷的内部轮廓。此外，还优选为使铆钉的杆的外部轮廓在铆钉的杆侧末端近似地以直 角方式改变成环形表面，并且限定了凹陷的内部轮廓的杆侧部分大体上遵 从较小椭圆的轨迹，所述较小椭圆部分地内切于杆中，其长轴大体上平行 于铆钉轴线延伸。本发明的再一种优选实施例构造成使铆钉的杆的外部轮廓在铆钉的杆侧末端以锐角方式改变成斜面，所述斜面已经形成了所述凹陷的内部轮 廓，使得凹陷由截头圆锥构成，所述截头圆锥沿铆钉头的方向逐渐变细， 其在头侧改变成圆柱形状。此外，还优选为使铆钉的杆的外部轮廓在铆钉的杆侧末端以较小半径 改变为限定了所述凹陷的内部轮廓，并且在其杆侧部分基本上遵从较小椭 圆的轨迹，所述较小椭圆至少部分地内切于杆，其长轴大体上平行于铆钉 的轴线延伸。
下面将参考附图对本发明的示例性实施例进行说明。附图示出了 图1:平行于旋转轴的剖视图中的根据本发明的自冲铆钉； 图2至13:根据本发明的变更形式自冲铆钉的类似剖视图。
具体实施方式
图l示出了根据本发明的自冲铆钉IO的第一实施例，它具有杆12和头14，其中，杆12包围了凹陷16，凹陷16在头14的方向上被封闭，并且其结束于圆锥形状。这里，杆12的外部轮廓由椭圆18形成，椭圆18的长轴A定位成与 铆钉10的旋转轴线平行，其长度为杆12的长度的两倍，使得该外部轮廓 由椭圆18的四分之一 (即其一个象限)形成。这里，椭圆的短轴长度对 应于铆钉侧处与头侧端部处铆钉杆12的外径之差的两倍。铆钉杆12在几乎成直角的杆侧端部的外部轮廓被改变为窄的环形表 面20。此后，窄的环形表面20在切向改变成杆12的内部轮廓，其同时形 成凹陷16的界限。这里，内部轮廓的轨迹遵从另一椭圆22的轨迹，所述 另一椭圆22部分地内切于杆12的截面，其长轴定位成与铆钉10的旋转轴 线平行。椭圆20的轨迹一旦平行于铆钉10的旋转轴，该轨迹在切向就改 变成凹陷16的圆柱截面，其在头侧经由半径而被引入凹陷16的平圆锥形 端部中。图2示出了根据本发明的自冲铆钉的一种类似实施例。但是，在该实施例中，椭圆18的轨迹是由离散的弦(chord)部分近似的，由此可以便 于生产根据本发明的自冲铆钉。正割元件24的弦的几何形状演变由椭圆 的各条半径图示来表示。图3示出了根据图1的自冲铆钉的再一种变更形式，其中，铆钉头14 被放大，使之突出超过椭圆18的长轴A。图4也示出了根据图2的自冲铆钉的一种变更形式，其中，头侧的凹 陷16由穹形而不是由圆锥形末端封闭，该剖视图遵从第三椭圆的轨迹， 其长轴为水平的，其长度对应于凹陷16的直径。图5示出了根据图2的实施例的再一种变更形式，其中，凹陷16的超 出环形表面20的内部轮廓不再遵从椭圆的轨迹，而是半径为R1.5。图6也示出了根据图5的自冲铆钉实施例的再一种变更形式，其中， 凹部16的平的圆锥形头侧端被穹顶代替，其截面大体上遵从长轴沿水平 方向定位的椭圆。图7也示出了图1的一种变更形式，其中，通过非常小的半径R而不 是几乎直角方式形成的外部轮廓变成了环形表面20。在此后，这里的内部 轮廓16不再遵从椭圆，而是较大的半径R1.5。图8示出了根据图3的实施例的一种变更形式，其中，外部轮廓与杆 侧环形表面之间的过渡不是几乎直角，而是遵从非常小的半径R。图9也示出了图8的一种变更形式，其中，内部轮廓的杆侧轨迹不遵 从椭圆，而是较大的半径R1.5。图10示出了根据本发明的自冲铆钉的再一种实施例，其中，从杆12 的外部轮廓向内部轮廓的过渡呈锐角，使得外部轮廓与内部轮廓以显著小 于90度的角度直接相交。因此，由斜面26限定了凹陷16，斜面26然后 改变成凹陷16通常的圆筒形状，使得从杆那侧看去的凹陷16首先处于截 头圆锥形状，随后是圆筒形，最后通过小的半径而以平的圆锥形结构结 束。图11示出了图1的再一种变更形式，其中，内部轮廓的杆侧轨迹不 遵从椭圆，而是较大的半径R1.5。最后的图12示出了图l的再一种变更形式，其中，凹陷16不是以平的圆锥形结束，而是宽的穹顶，其截面基本上遵从平放的椭圆形状。图13也示出了图12的一种变更形式，其中，凹陷16的内部轮廓的杆 侧部分不遵从椭圆，而是宽的半径R。根据本发明的自冲铆钉的上述所有实施例可以优选地由钢、不锈钢、 铝或钛生产。
权利要求
1.一种旋转对称的自冲铆钉(10)，具有铆钉头(14)和铆钉杆(12)，所述铆钉杆(12)设有由所述铆钉头(14)封闭的中心凹陷(16)，所述自冲铆钉(10)的特征在于，所述铆钉杆(12)的外部轮廓基本上遵从椭圆(18)的轨迹，所述椭圆(18)靠着所述铆钉杆布置，所述椭圆的长轴(A)基本上平行于所述铆钉(10)的轴线延伸。
2. 根据权利要求1所述的铆钉，其特征在于，所述铆钉杆(12)的外 部轮廓遵从下述椭圆轨迹所述椭圆轨迹设置成从外部靠着并由弦来近
3.根据权利要求1或2所述的铆钉，其特征在于，所述铆钉头(14) 被制成非常平的圆柱体。
4. 根据权利要求1、 2或3所述的铆钉，其特征在于，所述铆钉杆 (12)的高度对应于所述椭圆(18)的长轴(A)的长度的一半。
5. 根据权利要求1、 2或3所述的铆钉，其特征在于，所述铆钉杆 (12)的外部半径在所述杆侧末端与头侧末端之间的差对应于所述椭圆 (18)的短轴(a)的长度的一半。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的铆钉，其特征在于，所述铆钉 头侧的所述凹陷(16)被变细成圆锥形。
7. 根据权利要求1至5中任一项所述的铆钉，其特征在于，所述头侧 的所述凹陷(16)以椭圆形曲面结束。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的铆钉，其特征在于，所述铆钉 (10)的杆(12)在所述杆侧末端从外部轮廓向限定了所述凹陷(16)的内部轮廓进行的过渡是通过所述外部处非常小的半径(R)和所述内部处 非常大的半径(R1.5)形成的。
9. 根据权利要求1至7中任一项所述的铆钉，其特征在于，所述铆钉 (10)的杆(12)在所述铆钉的杆侧末端的外部轮廓以大体上直角方式改变成环形表面(20)，大半径(R1.5)的所述环形表面(20)改变成限定 了所述凹陷(16)的内部轮廓。
10. 根据权利要求1至7中任一项所述的铆钉，其特征在于，所述铆钉(10)的杆(12)在所述铆钉(10)的杆侧末端处的外部轮廓以大体上 直角方式改变成环形表面(20)，并且限定了所述凹陷(16)的所述内部 轮廓的杆侧部分大体上遵从较小椭圆(22)的轨迹，所述较小椭圆(22) 至少部分地内切于所述杆(12)中，其长轴大体上平行于所述铆钉(10) 的轴线延伸。
11. 根据权利要求1至7中任一项所述的铆钉，其特征在于，所述铆 钉(10)的杆(12)在所述铆钉(10)的杆侧末端的外部轮廓以锐角方式 改变为已经形成所述凹陷(16)的内部轮廓的斜面(26)，使得所述凹陷(16)由截头圆锥构成，所述截头圆锥沿所述铆钉头(14)的方向逐渐变 细，在头侧改变成圆柱区域。
12. 根据权利要求1至7中任一项所述的铆钉，其特征在于，所述铆 钉(10)的杆(12)在所述铆钉的杆侧末端处的外部轮廓以小半径(R) 方式改变为限定了所述凹陷(16)的内部轮廓，并在其杆侧部分大体上遵 从较小椭圆(22)的轨迹，所述较小椭圆(22)至少部分地内切于所述杆(12)，其长轴基本上平行于所述铆钉(10)的轴线延伸。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的铆钉，其特征在于，所述铆 钉由钢、不锈钢、铝或钛生产。
全文摘要
自冲式旋转对称铆钉(10)具有铆钉头(14)和带有中心凹陷(16)的铆钉杆(12)，所述中心凹陷(16)由铆钉头(14)封闭，其中，铆钉杆(12)具有外部轮廓，所述外部轮廓大体上遵从椭圆(18)轮廓，所述椭圆设置成从外侧靠着所述铆钉杆，且长轴(A)大体上平行于铆钉(10)的轴线延伸。
文档编号F16B19/04GK101253338SQ200680029520
公开日2008年8月27日 申请日期2006年8月2日 优先权日2005年8月9日
发明者麦特瑟斯·约克士 申请人:阿久曼特有限公司