具有预冲压二维元件的铆钉及其制造方法和连接方法
【专利摘要】本发明公开一种自冲铆钉(10)，尤其是半空心自冲铆钉，包括头部(12)和杆部(14)以及预冲压二维元件(30)。所述预冲压二维元件设置在所述杆部(14)上，预冲压二维元件(30)相对于所述头部(12)在径向上至少部分地突出于所述头部的头部半径之外。也公开了预冲压二维元件的自冲铆钉的制造方法和连接方法。
【专利说明】具有预冲压二维元件的铆钉及其制造方法和连接方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铆钉,尤其是自冲(self-piercing)铆钉、其制造方法和连接方法。
【背景技术】
[0002]在连接领域，铆钉，尤其是半空心铆钉被广泛使用。其中，铆钉固定或放置在至少两个叠置的零件中。这两个零件顶着背对连接区域的冲模，其中在固定过程中，该冲模与待连接的零件以及铆钉配合以形成连接的铆钉锁头。
[0003]在汽车领域，例如，越来越多的由不同材料形成的零件相互连接。虽然结构元件由金属形成，其上覆盖的顶层使用软金属，例如铝，或者塑料材料。与下面的结构零件类似，所使用的塑料具有宽伸展范围。这些塑料没有被补强，或者他们具有纤维或织物层混入塑料骨架以进行补强。
[0004]根据顶层和结构零件内的具有不同属性的材料(例如，顶层的塑料和结构零件的金属)的不同变形行为，当在这种顶层和结构零件之间产生或形成铆钉连接时，会产生一些缺点。这尤其归因于两种材料的不同变形行为。由于在铆钉进入时塑料发生变形，使得补强纤维从塑料骨架中释放或者在顶层和结构零件之间形成的连接内形成间隙，现有的连接无法保证例如汽车领域的质量要求。上述缺点降低了连接强度以及所产生的连接的寿命。
【发明内容】
[0005]上述问题是通过权利要求1的铆钉，权利要求7的铆钉制造方法，权利要求10的铆钉连接方法，权利要求14的利用这种铆钉的零件连接以及权利要求15和16的冲模和固定装置来解决的。下面的描述，附图和附属权利要求给出了本发明的更多实施例，修改和优点。
[0006]根据本发明的铆钉，特别是自冲铆钉，包括下列特征:头部和杆部，以及预冲压二维元件，所述预冲压二维元件设置在所述杆部上并相对于所述头部在径向上至少部分地突出于所述头部的头部半径之外。
[0007]根据本发明的铆钉提出了现有构造的铆钉与预冲压二维元件的组合，该预冲压二维支撑元件位于铆钉杆部上，优选的是固定在铆钉杆部上。该预冲压二维元件或支撑元件用于在连接区域内通过工具，例如压下装置，实现支撑和压紧效果，使得在顶层(例如，塑料零件)和结构零件(例如由金属制成)之间形成连接。由于该支撑元件在径向上突出于该铆钉头部的头部半径之外，压下装置的压力不仅仅在位于压下装置的工作面或抵靠面下方的径向环状部获得压紧效果，其也在位于顶层上的预冲压二维元件的工作表面下方获得压紧效果。该压紧效果的贡献是，尽管顶层和结构零件的不同材料行为，例如至少一个塑料顶层和金属结构零件之间可形成足够连接。为此，该预冲压二维支撑元件牢固或可活动地设置在杆部上。也可以在连接方法过程中，释放杆部和预冲压二维支撑元件之间的初始牢固连接，使得预冲压二维支撑元件可以滑动方式重新定位在杆部上。
[0008]根据本发明的优选实施例，位于铆钉杆部上的预冲压二维元件设置成系留或不可释放地设置在头部和杆部远离头部的一端之间，优选的是牢固地设置或松配合。通过这种构造，确保了铆钉与预冲压二维元件的组合可如同普通铆钉一样被运输至固定装置。因此，不需要在待连接的零件上进行额外地提供或定位预冲压二维元件的步骤。而且，基于上述，根据本发明的优选铆钉可批量运输，无需在未来的处理场地进行铆钉和预冲压二维元件的额外组装工作。
[0009]根据本发明的另一个优选实施例，在连接工艺中，铆钉和预冲压二维元件首先组合在一起。这样，该铆钉和预冲压二维元件被定位使得在该连接方法的开始，在该杆部传入待连接的零件之前，该杆部穿过预冲压二维支撑元件的孔。根据另一个替代方法，该预冲压二维支撑元件在连接之前被定位在杆部上，之后该连接工艺开始。
[0010]根据本发明，预冲压二维元件预选的是在头部以下和临近铆钉杆部的位置实现支撑和压紧功能，这无法通过已知的压下装置构造实现，因为他们的抵靠是在径向上位于头部半径之外。根据可供利用用以产生连接的空间或压下装置构造内的空间，其中通过压下装置，压力将被施加至连接区域，预冲压二维元件优选的是具有不同的形状。根据一个实施例，预冲压二维元件是具有中心孔的圆形盘，铆钉杆部设置在中心孔内。更优选的是，预冲压二维元件是呈纵长形，具有供铆钉杆部穿过的中心孔，使得在直径上对置的类似支架延伸部突出于头部半径之外，经典的压下装置可抵靠在该支架上。就此而言，预冲压二维元件仅在铆钉头部的圆周上的一个位置延伸至头部半径之外以在那里形成压下装置的工作面。在预冲压二维元件具有充分稳定性的情况下，该替代构造也可以确保压力充分地传递至铆钉头部以下和临近铆钉杆部的区域。
[0011]根据本发明的另一个优选实施例，该预冲压二维元件例如通过摩擦连接或形状配合/正配合连接固定至杆部临近杆部远离头部的一端。更优选的是，杆部远离头部的该端与预冲压二维元件远离杆部的该端的一侧之间的距离小于杆部整个长度的2/10。
[0012]预冲压二维元件在铆钉杆部行的优选固定方式支持上述已经讨论的具有预冲压二维元件的铆钉的简单处理性。而且，该预冲压二维元件可在一固定在铆钉杆部上就被定位。这种固定可通过压入配合或形状配合连接来实现。铆钉杆部的外侧与预冲压二维元件的开口内侧之间的压入配合或摩擦连接可以多种方式形成。在一个实施例中，相对于铆钉杆部的外半径，预冲压二维元件的孔形成得不够大。根据另一个实施例，在预冲压二维元件套在杆部后，杆部被加宽，使得铆钉杆部预预冲压二维元件之间形成摩擦连接。由于这种加宽，杆部被加厚，也可以将预冲压二维元件以形状配合或正配合方式可活动地保留在杆部的加厚部和铆钉头部之间。
[0013]也建议将杆部远离头部的该端的端半径形成为大于杆部的位于头部与铆钉杆部远离头部的该端之间的杆部半径。基于这种形状，由于从铆钉杆部的纵长方向上看，切槽形成在连接处，待产生的连接的稳定性被改善了。该切槽提高了铆钉，顶层和下面的结构之间的强度。
[0014]本发明也公开了铆钉的制造方法，尤其是自冲铆钉，具有下列步骤:提供铆钉和预冲压二维元件，以及设置，优选的是，系留所述预冲压二维元件于所述铆钉的杆部上使得所述预冲压二维元件相对于所述铆钉的头部至少部分地突出于头部半径之外。在本制造方法的另一个优选的实施例中，预冲压二维元件具有圆形或多边形盘的形状，其具有中心孔。该圆形盘或其他形状的预冲压二维元件通过加宽铆钉杆部而固定在铆钉杆部上。这样，预冲压二维元件的孔的内侧和铆钉杆部的外侧之间形成摩擦连接。也建议相对于铆钉杆部的直径，预冲压二维元件的孔设置成不够大，以当预冲压二维元件压到杆部上后，能够在预冲压二维元件和铆钉杆部之间形成摩擦连接。
[0015]本发明还公开了铆钉的连接方法，尤其是具有预冲压二维元件的自冲铆钉，所述预冲压二维元件相对于所述铆钉的头部在径向上至少部分地突出于头部半径之外。该连接方法包括下列步骤:将至少一第一零件设置在第二零件上，提供铆钉至连接位置，所述铆钉具有设置在所述铆钉杆部上的预冲压二维元件，或提供所述铆钉和提供所述预冲压二维元件至连接位置，通过工具，尤其是压下装置抵压所述第一零件上的预冲压二维元件，其中背对所述预冲压二维元件设置的冲模提供足够或可变的反作用力，以及
[0016]通过固定工具将所述铆钉固定至所述至少第一和第二零件内，其中所述预冲压二维元件围绕所述铆钉杆部。
[0017]根据另一个实施例，根据本发明的优选连接方法是结合具有可活动支撑元件的冲模来执行的。还包括下列步骤:在所述连接工艺中，将所述待连接的零件支撑在所述冲模的膜腔中，以及在所述连接工艺中，将所述支撑元件至少部分地移出所述膜腔以特意打开所述冲模的膜腔以接收所述待连接的零件的被移走的材料。
[0018]通过具有可活动支撑元件的冲模，设置一个正对被压入膜腔内的材料的反作用力，其中该反作用力影响铆钉固定至待连接的零件内。可活动支撑件施加的该反作用力优选的是被控制和调节以考虑待连接的零件的不同材料的属性。
[0019]关于上述连接方法，本发明还包括用于形成铆钉连接的冲模，其具有上述介绍的可活动支撑元件。该冲模包括下列特征:可容纳至少一个零件的被移走的材料的膜腔，以及可活动的支撑元件，所述支撑元件至少部分地填充所述冲模的膜腔，所述支撑元件可至少部分地移进所述冲模的膜腔并可至少部分地移出所述冲模的膜腔。通过该特定冲模构造，上述连接方法可用于具有或不具有预冲压二维元件的铆钉。
[0020]根据本发明的连接方法是基于铆钉和预冲压二维元件的协调构造。由于预冲压二维元件在径向上突出于铆钉头部的头部半径之外，在连接形成之前和形成过程中，压下装置的力可被传递至铆钉头部以下的部位。这样方式尤其支持连接不同材料属性的零件，例如塑料顶层和金属结构层。
[0021]因此，本发明也包括利用上述介绍的构造的铆钉连接的第一和第二元件。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]现在结合附图详细介绍本发明。附图包括:
[0023]图1描绘了具有预冲压二维元件的铆钉的侧视图的优选实施例。
[0024]图2是图1的已连接铆钉的测试图。
[0025]图3是预冲压二维元件的优选实施例。
[0026]图4是预冲压二维元件的另一个优选实施例。
[0027]图5a_d是图4沿线5-5的剖视图。
[0028]图61-V描绘了连接具有预冲压二维元件的各步骤。
[0029]图7Γ -V'描绘了连接具有预冲压二维元件的另一个实施例。
[0030]图8是制造具有预冲压二维元件的优选实施例的流程图。
[0031]图9是具有预冲压二维元件的铆钉的连接方法的优选实施例的流程图。
[0032]图10是具有预冲压二维元件的铆钉的连接方法的另一个优选实施例的流程图。
[0033]图11例示间隙的优选实施例。
【具体实施方式】
[0034]图1描绘了本发明的优选实施例，其包括铆钉10以及设置在铆钉10的杆部14上的预冲压二维元件30。优选的是，铆钉10是自冲铆钉或半空心铆钉，因此，在下面的描述中，半空心铆钉应被理解为多种不同类型铆钉的一个例子。半空心铆钉10包括头部12和杆部14。关于铆钉10的构造，可应用已知的形状。因此，铆钉10包括例如根据图1的平坦头部。而且，冲压铆钉(图未示)的埋头(coutersunk head)或平圆头也可以使用。在铆钉10的另一个实施例中，杆部14远离头部的一端16使用不同形状的切削几何形状。切削几何形状是根据待连接的零件A、B的材料而定。
[0035]如图1和图2所示，预冲压二维元件30设置在铆钉10的杆部14上。预冲压二维元件30在径向上相对于杆部14或头部12突出于头部半径RK之外(图1)。这种构造确保了在连接程序中，工具，优选的是压下装置(hold-down device)能够抵靠预冲压二维元件30。通过压下装置的抵靠，下压的压力通过预冲压二维元件30传递至头部12以下的部位。这样，冲压铆钉头部12以下的待形成的连接的连接区被压下装置或工具压紧，从而在连接过程中使上层的隆起最小化。
[0036]优选的是，根据本发明，预冲压二维元件30包括不同的形状。对于预冲压二维元件30的形状而言，其包括孔36以及至少部分地突出于头部半径RK之外的径向延伸部是绝对必要的。预冲压二维元件30的不同优选实施例描绘于图3和图4。图3描绘了具有两个直径上对置的支架32的预冲压二维元件30’。由于这些支架32径向延伸出头部半径RK之外，在将元件30’安装到杆部14上或单独供应至安装工具(如下描述)之后的连接程序中这些支架32可与工具或压下装置配合。在连接程序中，这些支架32将工具或压下装置施加的压力传递至径向内环34，使得头部12以下的连接区被压紧。
[0037]根据图4的优选实施例，预冲压二维元件30呈盘形，具有中心孔36。盘30的外半径RA大于上述介绍的头部半径RK。这样，确保了盘30在圆周上沿径向突出于铆钉10的头部12之外。预冲压二维元件30，30’的优选中心孔36的尺寸设置成使得预冲压二维元件30，30’可设置在铆钉10的杆部14上。优选的是，预冲压元件30，30’设置成系留(captive)在杆部14上或不可释放地设置在杆部14上。这是靠预冲压二维元件30，30’与杆部14之间的摩擦连接来实现的，或者通过形状配合/正配合(form-fit/positive-fit)保留预冲压二维元件30，30’于头部12与杆部14的加宽端之间。
[0038]根据预冲压二维元件30，30’的另一个优选实施例，中心孔36在预冲压二维元件30，30’的厚度方向与铆钉10头部12的形状相适应。因此，该孔36优选的是形成倒角以适应埋头(countersunk head) 12,或者孔36形成为直的，以适应平圆头。
[0039]根据本发明的优选实施例，将预冲压二维元件30，30’设置在杆部12上后，铆钉10的杆部12被加宽以使预冲压二维与那件30，30’系留在杆部12上。具体而言，通过加宽杆部14远离头部的一端16，预冲压二维元件30，30’被系留在头部12和铆钉10远离头部的该端16之间。
[0040]在另一个实施例中，预冲压二维组件30，30’通过径向加宽的杆部14(优选的是，通过杆部的开口或紧缩部)可释放地固定在杆部14上。半空心铆钉10的杆部14的开口或压缩优选的是形成杆部14的直径扩大部，该直径扩大部是位于设置在杆部14上的预冲压二维元件30，30’之上或之下，从而预冲压二维元件30，30’系留在杆部14上。由于这种加宽以及预冲压二维元件30，30’之上或之下的直径扩大部，径向凹槽也会形成在杆部14上，在连接程序中，待连接的零件A、B的材料可能流入该凹槽中。这样，通过零件A和/或B的流入材料，杆部14上形成切槽，其实现零件A和B之间的连接强度。
[0041]根据另一个实施例，杆部14的开口或压缩在杆部14上形成加厚部，使得预冲压元件通过形状配合(form-fit)保留在头部12和杆部加厚部(图未示)之间，优选的是，预冲压元件是可活动的。
[0042]也可以通过任何摩擦连接或粘结(例如胶粘)方式将预冲压二维元件30栓牢在杆部14上。为了在杆部14和预冲压二维元件30，30’之间形成摩擦连接，相较于杆部半径，开口 36的半径不够大，使得孔36的半径小于铆钉10杆部14的半径。通过将预冲压二维元件30，30’压倒杆部14上，该预冲压二维元件被固定在杆部14上。
[0043]为了支持杆部14和预冲压二维元件30，30’之间的这种摩擦连接，优选的是，孔36的径向内侧38，38'，38"，38"'形成特定形状。图5a_d描绘了开口 36的径向内侧38的形状的不同优选实施例。根据图5a，径向内侧38平行于杆部14的外表面延伸。根据图5b，径向内侧38’形成外凸状。根据图5c，径向内侧38”形成内凹状。根据图5d，开口 36的径向内侧38”’具有这样的表面轮廓，其与杆部14的表面形成摩擦连接。图5a-d的开口36的内侧38的表面形状的例示性实施例可与孔36比杆部14的直径小的方式结合使用，通过按压预冲压二维元件30，30’将预冲压二维元件30，30’固定在杆部14上。孔36的半径也可以比杆部14的半径大。为了固定预冲压二维元件30，30’，其套到杆部14上，之后铆钉10的杆部14加宽以栓牢预冲压二维元件30，30’。
[0044]根据另一个优选实施例，预冲压二维元件30牢固地设置在杆部14上，使得杆部14远离头部的一端16与预冲压二维元件30，30’面对该杆部14远离头部的一端16的一侧之间的距离小于铆钉10整个长度的2/10。这种结构支持该连接工艺(如下述)和铆钉在待连接的零件上的定位。
[0045]参照如上所述的具有预冲压二维元件30 (优选的是盘30)的铆钉30，其制造方法可总结如下。首先，根据现有制造方法，提供铆钉10以及该预冲压二维元件30。优选的是，该铆钉10制造成具有头部12，该头部12适合于所计划的连接，其为埋头、平头或半圆平头。举例而言，图1和图2描绘了使用平头12。这种铆钉10 (优选的是，半空心铆钉)例如通过冷加工或其它成熟的方法制造(步骤a)。
[0046]预冲压二维元件30包括已描述如上的孔36。例如，根据图4，孔36设置在盘30的中央，与半空心铆钉10的杆部14的直径相适应。预冲压二维元件30现在设置在铆钉10的杆部14上，使得该杆部14穿过预冲压二维元件30的孔36 (优选的是，根据图4的盘)。由于预冲压二维元件30的径向尺寸，预冲压二维元件30的选定部件或部位突出于铆钉10的头部12的半径RK之外(步骤b)。
[0047]根据本制造方法的优选实施例，预冲压二维元件30固定至杆部14上。优选的是，这种固定是通过加宽铆钉10的杆部14实现的。预冲压二维元件30的孔36也可以具有比杆部14外径小的尺寸，使得预冲压二维元件30可被压到杆部14上，同时形成摩擦连接。预冲压二维元件30也可以通过粘结(优选的是通过胶粘)固定至杆部14上(步骤c)。
[0048]也可以将预冲压二维元件30确实牢固但仍然可释放地设置在杆部14上。预冲压二维元件30初始牢固地设置在杆部14上简化了铆钉10至固定装置或连接位置的供应以及使铆钉10在连接位置的定位更加容易。而且，如果预冲压二维元件30固定在杆部14上，利用工具或压下装置的夹持力也有利于通过预冲压二维元件30将冲压铆钉固定于该连接位置。如果冲压机现在将铆钉10固定到待连接的零件内，杆部14和预冲压二维元件30之间的连接被释放，冲压铆钉的头部12向预冲压二维元件30的方向移动，直至抵接在预冲压二维元件30上。
[0049]根据另一个优选实施例，预冲压二维元件30，30’系留在杆部14上并可活动(如上所述)。
[0050]上述描述的制造方法的优选实施例的总结在图8中以流程图表示。
[0051]图6描绘了本发明连接方法的优选实施例。根据该实施例，铆钉10连同其预冲压二维元件30被固定到两个零件A，B内。也可以连接多余两个的零件。
[0052]在固定铆钉10之前，该至少两个零件A，B设置在冲模80上。当固定铆钉10进零件A，B内时，冲模80提供了相对于冲压机60的力的反作用力。而且，冲模80形成膜腔，其内容纳零件B位于冲模一侧的被移走的材料。这样，就形成了连接的铆钉锁头。
[0053]优选的是，位于冲模那一侧的零件B由有延展性的材料构成，例如金属。就此而言，根据本发明的实施例，铝被使用。
[0054]零件A优选的是由塑料构成，更优选的是由纤维补强塑料构成。根据本发明的另一个实施例，零件A所使用的纤维补强塑料包括热固性骨架或另一种与零件A的材料要求相应的骨架材料。取决于待连接的零件A、B的材料，铆钉座几何尺寸以及铆钉10的杆部14的长度适于能够调整铆钉10的伸展行为。
[0055]首先，在步骤1(图7)中，具有预冲压二维元件30的铆钉10提供至连接位置，优选的是，通过预先形成通道提供，该通道的内部形状与具有预冲压二维元件30的铆钉10相适应，例如为T形管，或者通过传送带提供。该至少两个零件A，B被冲模80支撑。可替代地，自冲铆钉以及预冲压二维元件在步骤I中单独提供。
[0056]根据本发明的一个实施例，在到达连接位置之前，预冲压二维元件30，30’设置在杆部12上。根据另一个实施例，预冲压二维元件30，30’提供至连接位置，被工具或压下装置朝零件A，B抵压，随后该铆钉10穿过预组装二维元件30，30’固定至待连接的零件A，B内。在连接方法的本实施例中，二维元件可被使用，但不是被预冲压使得冲压铆钉首先穿过该二维元件。
[0057]相反于冲模80的这一侧，冲压机60可活动地设置。工具，优选的是压下装置70，在径向上围绕冲压机60，并可以相同方式向零件A，B和冲模80的方向活动，其活动独立于冲压机60。在步骤I中，压下装置70向零件A，B的方向移动，抵靠预冲压二维元件30(尤其是盘30)，对着零件A，B抵压盘30，而零件A，B被冲模80支撑。这样，位于盘30下方的连接区通过压下装置70压紧。在连接工艺中，这阻止零件A，B的移动。而且，通过压下装置和盘30的这种压紧防止顶层塑料或纤维补强塑料或零件A的隆起移动。
[0058]在步骤II，冲压机60移动铆钉10使之穿过优选的是由塑料或纤维补强塑料构成的零件A。从而，一小块材料被冲出零件A并随铆钉10进一步移动。
[0059]在步骤III，铆钉10穿过由有延展性的材料构成的第二零件B，并使第二零件B变形至冲模80的膜腔内。该工艺在步骤III和步骤IV中持续，直至膜腔被填满。这样，就形成了连接的铆钉锁头。一旦铆钉10头部12抵靠盘30，具有盘30的铆钉10就完全连接了。
[0060]根据冲压铆钉的头部12的形状以及与之适应的盘30或预冲压二维元件的形状的选择，可以控制零件A和B之间的间隙自由。头部12和盘13的形状具有影响，尤其是零件A是由纤维补强塑料构成，而零件B是由金属构成时。例如，在铆钉10的平圆头与平坦预冲压二维元件30结合使用时，可避免铆钉10头部12在零件A上的压印。这对于作为零件A的具有热固性骨架的纤维补强材料而言尤其有利，因为避免了弯曲载荷施加在零件A的纤维补强塑料上。使用具有埋头半径的平头或埋头冲压铆钉时，在连接工艺中，纤维补强塑料构成的零件A与零件B之间的潜在间隙被封闭。这对于具有热固性骨架的纤维补强塑料制成的零件A而言是特别有利的，因为形成了预压封闭连接。
[0061 ] 最后，在步骤IV中，冲压机60和压下装置70从连接位置移走，使得所形成的连接被释放。上述描述的方法也以总结性的方式描绘于图8的流程图中。
[0062]图7描绘了根据图6的连接方法的经过修改的优选实施例。在本实施例中，冲压机60和压下装置70在步骤Γ -V的移动与图6的步骤1-V相同，这些步骤已经描述如上。
[0063]冲模80'包括不同的功能。在冲模80'的膜腔内，优选的是，设置可移动支撑元件90。该支撑元件90应对延展性零件B的变形，使得零件B向冲模80,膜腔内的变形是可控制的或者可以调节。总体而言，优选的是，向冲模80'膜腔内的变形被减速。
[0064]支撑元件90优选的是设置成使得切削间隙(cutting clearance)或间隙S被减小。举例而言，间隙S描绘于图11。间隙S代表杆部14径向外表面和冲模80'的径向外缘之间的距离。间隙S促进了待连接的零件A，B的有害的挠矩，因此通过该支撑元件90减小这个间隙是有利的。
[0065]通过冲压机60的移动，铆钉10向冲模8(V的方向移动。从而，零件B变形，冲模80’的径向外侧和杆部14的径向外侧之间产生有害的变形力矩。现在优选的是设置支撑元件90使得该支撑元件90在冲模80’的膜腔内在杆部14的径向外侧与冲模80’的径向内侧之间的部位支撑该零件B。通过减小间隙S，在支撑元件90支撑零件B时，实现铆钉10穿过零件A时的精确切削(clean-cut)。
[0066]为了以一种受控制的方式不阻止和/或影响铆钉锁头的形成以及零件B的材料流入冲模80’的膜腔，根据冲压机60在步骤ΙΙΓ和IV'中的移动和/或零件B的材料流入冲模的膜腔，该支撑件从零件B移走。
[0067]为了在构造上实现该支撑件对冲模80’的膜腔所定义的释放或打开，该支撑件90以不同的实施方式来实现。根据图7描绘的实施例，该支撑件90形成为管状且设置成可在冲压机60的连接方向上移动。该支撑件90迎着连接方向突入冲模80’的膜腔内。通过沿连接方向移动，该支撑件90释放或打开冲模80’的膜腔。
[0068]支撑元件90打开冲模80’的膜腔优选的是以受控制或受调节的方式进行。例如，该支撑元件90根据待连接的零件A，B的不同变形行为打开冲模80’。根据另一个实施例，支撑元件90以及冲模80’在待连接的零件A，B的方向上产生一个定义的反作用力，该待连接的零件A，B变形进入冲模80’的膜腔。例如根据预定义的力的模式(profile)，该反作用力是变化的，使得该支撑元件90根据该反作用力而移动。这样，具有支撑元件90的冲模80’可适应不同的材料和他们的变形行为。
[0069]除了该支撑元件90受控制或受调节地移动，其至少部分地移进或移出冲模80的膜腔之外，该支撑元件90也可以采用不同的构造以支持这种移动。例如，可以根据支撑元件90的一个特定构造，使该支撑元件平行于(如上所述)或横穿该冲压机60的连接方向或者与该冲压机60的连接方向成角的方向上移动以释放冲模80’的膜腔和/或改变间隙的尺寸。可替代地，也可以采用这些移动的组合。
[0070]根据其他可替代的装置和方法，该支撑元件90是在克服一个不变或可变地受控弹力后才移出冲模80’的膜腔的。该弹力优选的是以机械方式、液压方式或机电方式施加。也可以松开支撑元件90或者使支撑元件90在不受力的作用下释放冲模80’的膜腔，使得该支撑元件90可被移进冲模80’的膜腔的材料或零件A，B移动。
[0071]在步骤V’，该冲压机60，压下装置70和支撑元件90从连接位置移走。
[0072]因此，具有预冲压二维元件30的铆钉优选的是通过已知类型的固定装置结合具有可移动支撑元件90的冲模80’进行固定。这种固定装置包括冲压机60和压下装置70，其可以液压方式、机电方式或通过其他驱动原理移动。
[0073]上述介绍的连接方法以及固定方法也可以用于不具有预冲压二维元件30的冲压铆钉或与具有预冲压二维元件30的冲压铆钉结合使用。
[0074]元件列表
[0075]2铆钉锁头
[0076]10 铆钉
[0077]12 头部
[0078]14 杆部
[0079]16杆部远离头部的一端
[0080]30,30'预冲压二维元件，盘
[0081]32 支架
[0082]34 圆环
[0083]36 孔
[0084]38,38' ,38" ,38"'孔 36 的内侧
[0085]60冲压机
[0086]70压下装置
[0087]80，80'冲模
[0088]90支撑元件
[0089]A, B A、B 零件
[0090]S 间隙
[0091]Rk头部半径
[0092]Ra外半径
【权利要求】
1.一种铆钉，特别是自冲铆钉，包括下列特征: 头部和杆部，以及 预冲压二维元件，所述预冲压二维元件设置在所述杆部上并相对于所述头部在径向上至少部分地突出于所述头部的头部半径之外。
2.如权利要求1所述的铆钉，其中所述预冲压二维元件设置成系留在所述头部和所述杆部远离所述头部的一端之间。
3.如权利要求2所述的铆钉，其中所述预冲压二维元件固定在所述头部和所述杆部远离所述头部的一端之间。
4.如权利要求3所述的铆钉，其中所述杆部远离所述头部的该端与所述预冲压二维元件面对所述杆部的该端的一侧之间的距离少于所述杆部整个长度的2/10，所述杆部的该端远离所述头部。
5.如前述任何一项权利要求所述的铆钉，其中所述杆部远离所述头部的该端的半径大于所述杆部于所述头部和所述杆部远离所述头部的该端之间的杆部半径。
6.如前述任何一项权利要求所述的铆钉，其中所述预冲压二维元件是圆形、多边形、椭圆形或哑铃形盘，其具有中心孔，所述铆钉的杆部穿过所述中心孔，所述盘突出于所述头部半径之外，使得所述盘可被工具，尤其是压下装置抵靠。
7.—种制造铆钉，尤其是自冲铆钉的方法，包括下列步骤: 提供铆钉和预冲压二维元件，以及 设置所述预冲压二维元件于所述铆钉的杆部上使得所述预冲压二维元件相对于所述铆钉的头部至少部分地突出于头部半径之外。
8.如权利要求7所述的制造方法，其中所述预冲压二维元件是圆形或多边形盘，其具有中心孔。
9.如权利要求7所述的制造方法，还包括下列步骤: 加宽或压缩所述铆钉的杆部，使得所述预冲压二维元件通过摩擦配合或形状配合固定在临近所述铆钉远离所述头部的一端。
10.一种铆钉的连接方法，尤其是具有预冲压二维元件的自冲铆钉，所述预冲压二维元件相对于所述铆钉的头部在径向上至少部分地突出于头部半径之外，包括下列步骤: 将至少一第一零件设置在第二零件上， 提供铆钉至连接位置，所述铆钉具有设置在所述铆钉杆部上的预冲压二维元件，或提供所述铆钉和提供所述预冲压二维元件至连接位置， 通过工具，尤其是压下装置抵压所述第一零件上的预冲压二维元件，其中背对所述预冲压二维元件设置的冲模提供足够或可变的反作用力，以及 通过固定工具将所述铆钉固定至所述至少第一和第二零件内，其中所述预冲压二维元件围绕所述铆钉杆部。
11.如权利要求10所述的连接方法，其中所述第一零件由塑料制成，所述第二零件由金属制成。
12.如权利要求10所述的连接方法，其中所述第一零件由软和/或脆性材料制成，所述第二零件由金属制成。
13.一种根据权利要求10至12任意一项所述的连接方法，其中具有可活动制成元件的冲模被使用，所述连接方法还包括下列步骤: 在所述连接工艺中，将所述待连接的零件支撑在所述冲模的膜腔中，以及在所述连接工艺中，将所述支撑元件至少部分地移出所述膜腔以特意打开所述冲模的膜腔以接收所述待连接的零件的被移走的材料。
14.通过权利要求1的铆钉连接在一起的至少第一和第二元件。
15.一种用于形成铆钉连接的冲模，包括下列特征: 可容纳至少一个零件的被移走的材料的膜腔，以及 可活动的支撑元件，所述支撑元件至少部分地填充所述冲模的膜腔，所述支撑元件可至少部分地移进所述冲模的膜腔并可至少部分地移出所述冲模的膜腔。
16.一种固定装置，用于与根据权利要求15的冲模一起形成铆钉连接。
【文档编号】F16B19/08GK104321542SQ201380018930
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2013年4月2日 优先权日:2012年4月2日
【发明者】安德烈亚斯·马克思克斯, 马蒂耶斯·海尔 申请人:伯尔霍夫连接技术有限公司