CN104583613B - 盲铆钉配置 - Google Patents

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Abstract

一种用于盲铆钉(42)的盲铆钉套筒(10)，其具有套筒头部(12)，该套筒头部具有用于支承可见工件表面(50)的支承面(24)，并且具有套筒柄(14)，其中盲铆钉套筒(10)具有贯通开口(16)，心轴(44)可以被引导穿过其，其中套筒柄(14)具有头部形成部分(30)，其被设计为在盲铆钉(42)的安装过程中形成盲头部(52)，并且其具有被布置在头部形成部分(30)和套筒头部(12)之间的折叠部分(34)，并且其被设计为在盲铆钉(42)的安装过程中形成为了获得夹紧厚度补偿目的的套筒折叠部(54)。在该配置中，套筒头部(12)在支承面(24)的区域中具有用于接收在安装过程中形成的套筒折叠部(54)的至少部分的轴向凹陷部(26)。

Description

盲铆钉配置
技术领域
本发明涉及一种用于盲铆钉的盲铆钉套筒(sleeve)，所述盲铆钉套筒具有套筒头部，所述套筒头部具有用于支承抵靠可见工件表面的支承面，并且该盲铆钉套筒具有套筒柄，其中盲铆钉套筒具有心轴(mandrel)可以被引导穿过的贯通开口，其中套筒柄具有头部形成部分，其在盲铆钉的安装(setting)过程中被设计为形成盲头部，并且套筒柄具有折叠部分，其被布置在头部形成部分和套筒头部之间，并且其被设计为在盲铆钉的安装过程中形成用于获得夹紧厚度补偿目的的套筒折叠部。
此外，本发明还涉及一种具有心轴和这种类型的盲铆钉套筒的盲铆钉，其中心轴具有用于支承在套筒柄的盲侧端部区域中的盲侧心轴头部，并且还涉及一种使用这种盲铆钉的至少两个工件的盲铆钉连接件。
背景技术
盲铆钉用于连接工件，其仅可能从一侧(可见侧)接取。这里，盲铆钉借助盲侧心轴头部穿过在被连接的工件中预成形的孔而被引入。跟着是安装或连结过程，其中心轴沿远离工件配置的方向在可见侧上被拉离(例如借助于盲铆钉钳)。这导致在盲侧的头部形成部分的变形以及盲头部的形成，该盲头部在安装后支承抵靠盲侧工件表面。
头部形成部分和套筒头部之间的折叠部分的提供，使得可能的是，使用相同类型的盲铆钉套筒用于工件配置的不同夹紧厚度(所谓的多区域铆钉)。
另一方面，当在塑料中安装盲铆钉时，所述塑料诸如，例如，热塑性塑料、热固性塑料、CRP等，优选的是，最小化在轴向和/或径向方向上工件配置的面和边缘上的机械载荷。
专利文档DE102010017296A1公开了一种用于连接由塑料制成的部件的盲铆钉，其具有套筒柄，该套筒柄具有邻接套筒头部的第一部分和邻接该第一部分的第二部分。第二部分被设计为头部形成部分。第一部分具有比第二部分更高的强度，使得在盲铆钉的安装过程中，第一部分的外直径不增大或仅轻微增大。
因此，意图为将盲铆钉的第一部分以很小的超尺寸(oversize)插入到工件孔内，而在安装过程中在铆钉部分和孔壁之间不具有相当大的径向挤压，所述相当大的径向挤压可引起工件的损坏。
特别地，这种类型的盲铆钉用在机动车辆工业中，目的是紧固附接零件，其中工件的一个或者两个工件可以由塑料生产。
在具有折叠部分的盲铆钉套筒情况中，因而形成在一定夹紧厚度中的套筒折叠部可以导致高的孔面支承压力，并且还导致塑料工件中的孔扩大，或者尤其当意图为产生小的边缘间隔时，甚至导致部件的爆裂(bursting)。
例如当连结工件时，为了能够将工件上的带设计得更小，这些边缘间隔应当构造成尽可能地小。
发明内容
在上述背景下，本发明的目的是提供一种用于盲铆钉的改进的盲铆钉套筒、一种具有心轴和这种盲铆钉套筒的盲铆钉、以及一种使用这种盲铆钉的至少两个工件的盲铆钉连接件，并且应可能的是，借助于所述盲铆钉来连接甚至更柔软的或可承受更少机械载荷的工件，诸如塑料，而仍然获得相对大的夹紧区域。
在开头所述的盲铆钉套筒情况中，该目的可以通过其中套筒头部在支承面的区域中具有用于接收在安装过程中形成的套筒折叠部的至少部分的轴向凹陷部而实现。
此外，该目的通过具有心轴和这种盲铆钉套筒的盲铆钉实现，其中所述心轴具有用于支承在套筒柄的盲侧端部的区域中的盲侧心轴头部，并且还通过使用这种盲铆钉的至少两个工件的盲铆钉连接件实现。
轴向凹陷部在套筒头部支承面区域中的形成意味着形成至少一定夹紧厚度的套筒折叠部可以在安装过程中至少部分地移动到轴向凹陷部内。这使得可能获得的情况是，其中工件配置在安装过程中不被损坏。特别地，铆钉套筒的径向扩大可以被维持在窄界限内。因此，在套筒柄外直径和工件中的孔的内直径之间的边缘间隔可以被最小化。结果，由此，因为用于在径向方向上的公差补偿目的的过大铆钉孔的大的孔覆盖部是不必要的，所以套筒头部的外直径可以被最小化。
因此，盲铆钉还可以被使用，例如，在具有玻璃纤维增强塑料(CRP)的结构工程中，在其中获得高的剪切和拉伸强度。
此外，如果合适，可以达到高的头部拉伸强度。
所述目的因而被完全达到。
根据特别优选的实施例，轴向凹陷部的轴向深度和折叠部分的轴向长度被选择为使得在盲铆钉的安装过程中或安装之后，套筒折叠部与借助于盲铆钉连接的工件配置不接触或实质上不存在力地接触。通过所述实质上不存在力地接触，要表达的是，接触保持在可容许载荷极限内。
轴向凹陷部的轴向深度和折叠部分的轴向长度的比优选地在1-2的范围内，尤其优选地在1.5-2的范围。
根据又一优选实施例，轴向凹陷部的轴向深度大于或等于套筒头部的轴向长度的0.3倍，优选地大于或等于套筒头部的轴向长度的0.4倍。
因此，可能的是，提供具有足够高容量的轴向凹陷部以接收套筒折叠部的至少部分。
根据又一优选的实施例，轴向凹陷部的外直径大于或等于套筒头部外直径的0.4倍，优选地大于或等于套筒头部外直径的0.5倍，并且特别地大于或等于其0.6倍，并且非常特别优选地大于或等于套筒头部外直径的0.7倍。
这一尺寸还有助于轴向凹陷部的高容量。
在该情况下，套筒头部可以被设计为蘑菇状的，使得套筒头部的支承面是围绕轴向凹陷部的环形面。
套筒折叠部的外直径对于最小的夹紧厚度来说是最大的，并且对于这种情况是小于轴向凹陷部的外直径的。因此，即使具有最小的夹紧厚度，在径向方向上仍然具有足够高的间隔，使得高于70％、特别地高于80％、优选地高于90％、并且特别地100％的套筒折叠部可以被接收在轴向凹陷部中。
相比之下，在大夹紧厚度情况下，可能的是，在盲铆钉的安装过程中折叠部分仅轻微地变形或根本不变形。
折叠部分的强度优选地选择为使得，在盲铆钉的安装过程中，首先头部形成部分被变形进入盲铆钉内，并且仅继而当增大拉离力时套筒折叠部形成在心轴上，由此引起工件配置的工件在轴向方向上抵靠彼此变紧。
根据特别有利的实施例，刚性部分在轴向方向上被布置在折叠部分和头部形成部分之间。
刚性部分优选地具有对径向屈曲(buckling)的阻力，该阻力大于折叠部分的阻力并且大于头部形成部分的阻力。
特别地，通过冷成形操作、但是仍通过局部热处理，例如，借助被冲压到刚性部分内的纵向沟槽等，可以获得刚性部分的增大的强度。
在这种情况下，刚性部分的轴向长度优选地大于或等于最小夹紧厚度，尤其大于最小夹紧厚度。这使得可能获得的情况是，其中不仅没有不必要的径向力在折叠部分的区域中施加在孔内部上，而且在工件孔的整个轴向长度内没有或者仅有轻微的力在径向方向上施加在工件上。
在这种情况下，基于外直径的刚性部分的径向扩大优选地小于10％。
头部形成部分可以大体上以任何希望的方式设计。然而，优选的是，头部形成部分还被设计为使得在盲铆钉的安装过程中，所形成的盲头部是折叠的盲头部。因此，可能的是，获得具有相对大直径的盲头部，使得还可以在轴向方向上将抵靠连结材料的盲头部的支承面上的机械载荷最小化。
特别优选的是，如果头部形成部分具有第一形成部分和轴向地邻近的第二形成部分，其中第二形成部分的强度大于第一形成部分的强度。
因此，可能的是，获得盲头部的受控制的折叠。
本文中特别优选的是，第一形成部分在轴向方向上被布置为邻近于套筒柄的盲侧端部。
本文中还特别优选的是，头部形成部分具有第三形成部分，其被布置在第二形成部分的与第一形成部分相对的一侧上，并且具有低于第二形成部分的强度。
该尺寸还可以有利于折叠的盲头部的形成。
这里的头部形成部分优选地被设计为使得其在安装过程中在没有盲侧工件表面上的支撑情况下被形成，并且，此外，优选地被设计为在完全形成后其被上拉至工件配置上。因此，盲头部或封闭头部设计，尤其是在直径中测得的尺寸，可以独立于工件配置的夹紧厚度而恒定地获得，也就是说优选地在整个夹紧范围内是相同的。因此，可以获得独立于工件厚度的恒定的头部抗拉强度。
由于拉拔，工件朝着彼此被引领，使得轴向间隙理论上地减小至零。通过合适地选择折叠部分的强度，还可能的是，有助于在轴向方向上的工件配置上的力不变得过大。
套筒柄优选地具有在1.1-1.6范围中的外直径和内直径(所述尺寸在不具有径向地并入的压痕、压纹、轧制形成部等的套筒柄的区域中测量的，所述压痕、压纹、轧制形成部等被并入以控制盲头部和/或套筒折叠部的形成)的比，特别是在1.2至1.5范围内，并且特别优选地在1.24-1.36的范围。
总体上，提供一种所谓的套筒折叠盲铆钉，其具有在工件配置上的减小的表面和边缘载荷，并且具有在夹紧范围内优选地恒定的封闭头部，以精确的同样优选地避免在具有低的夹紧厚度时孔面支承压力的增大。
将理解的是，上文提及的特征以及仍在下文解释的特征不仅可以用在分别指示的组合中，还可以用在其他组合中或者孤立地使用，而并不背离本发明的范围。
附图说明
本发明的示例性实施例在附图中示出，并且在下文中更详细地解释。在附图中：
图1示出了根据本发明的盲铆钉套筒的实施例的透视图；
图2示出了图1的盲铆钉套筒的纵向剖面图；
图3示出了插入工件配置的孔内的盲铆钉，其中由于心轴的拉力，盲头部已经形成；
图4示出了穿过借助于根据本发明的盲铆钉产生的盲铆钉连接件的纵向剖面图；以及
图5示出了图4的变形盲铆钉(不带有工件)的透视图。
具体实施方式
图1和图2中示出了根据本发明的盲铆钉套筒的第一实施例，并且所述盲铆钉套筒通常由附图标记10来指代。
盲铆钉套筒10具有套筒头部12和邻接套筒头部12的套筒柄14。盲铆钉套筒10具有穿过套筒柄14和套筒头部12并且轴向地定位的贯通开口16。套筒柄14具有远离套筒头部12朝向的盲侧端部18，并且还具有朝向套筒头部12的头部侧端部20。
套筒头部12具有在套筒柄14方向上指向的、并且意图为支承抵靠可见工件的支承面24。在该情况下，轴向凹陷部26以这种方式，即套筒头部12以蘑菇头部方式从套筒柄14的头部侧端部20延伸的方式，而在支承面24的区域中形成在套筒头部12上。
套筒柄14具有邻近于盲侧端部18的头部形成部分30。此外，套筒柄14具有邻接头部形成部分30的刚性部分32。折叠部分34还形成在刚性部分32和套筒头部12之间的套筒柄14上。
形成盲侧端部18的套筒柄14的部分具有轴向长度L1。头部形成部分30具有轴向长度L2。刚性部分32具有轴向长度L3，并且折叠部分34具有轴向长度L4。
长度L2优选地大于长度L3，并且长度L3优选地大于长度L4。
套筒头部12具有轴向长度L5，并且轴向凹陷部26具有轴向深度L6。
轴向凹陷部26的轴向深度L6优选地大于或等于套筒头部12的轴向长度L5的0.3倍，并且优选地大于或等于套筒头部12的轴向长度L5的0.4倍。
折叠部分的轴向长度L4优选地大于轴向凹陷部的轴向深度L6，但是优选地小于轴向凹陷部26的轴向深度L6的2.5倍。
套筒柄具有外直径D1和内直径D2。
套筒头部12具有外直径D3，并且轴向凹陷部26具有最大外直径D4(在过渡至环形支承面24的区域中)。
轴向凹陷部26的外直径D4优选地小于或等于套筒头部12的外直径D3的0.9倍，特别地小于或等于外直径D3的0.8倍。
轴向凹陷部26的内直径优选地由套筒柄14的外直径D1限定。
套筒柄14的外直径D1与内直径D2的比优选地处于1.1-1.6的范围，特别地在1.2-1.5的范围，并且特别优选地在1.24-1.36的范围，所述尺寸是在不具有径向地并入的压痕、压纹、轧制形成部等的套筒柄的区域中测量的，所述压痕、压纹、轧制形成部等用于控制套筒折叠柄14的形成。
头部形成部分30具有第一形成部分36、第二形成部分38以及第三形成部分40。第一形成部分36邻近于盲侧端部18并且具有长度L7。第二形成部分38邻近于第一形成部分36并且具有轴向长度L8。第三形成部分40被布置在第二形成部分38和刚性部分32之间，并且具有轴向长度L9。
轴向长度L7、L8、L9可以是近似相同的。
第二(中央)形成部分38具有高于第一形成部分36和第三形成部分40的强度。刚性部分32具有高于形成部分36、38、40的所有的强度。刚性部分32可以在其外圆周上可以具有压纹41，尤其是通过冷成形已经形成在刚性部分32上的纵向压纹。相比之下，头部形成部分30优选地至少在第二形成部分38的区域中不是冷成形的。此外，折叠部分34同样优选地不是冷成形的。
折叠部分34优选地具有部分30、32、34的最低强度。
图3和4示出了在使用上述盲铆钉套筒10的盲铆钉连接件的安装过程中的状态以及安装后的状态。盲铆钉套筒10与心轴44相结合形成盲铆钉42。心轴44具有心轴头部45，以本身原理已知的方式，该心轴头部在盲侧端部18的区域中作用在套筒柄14上。在未变形的盲铆钉借助盲侧端部的引导而已经插入到工件配置49的孔内之后，安装发生，所述工件配置49优选地包括至少两个工件46、48。工件46、48可以均由金属制成，还可以均由塑料制成，或者可以由塑料部分和金属部分形成等。
在将盲铆钉42引入到孔内之后，套筒头部12的支承面24倚靠在可见工件46的可见表面50上。拉离力继而施加在心轴44上，具体地在远离工件配置的方向上，而套筒头部12通常由未进一步详细示出的设备(例如盲铆钉钳等)轴向地固定。
由于拉离力，头部形成部分30具体地以向外指向的折叠部形成在第三形成部分40和第一形成部分36之间的方式而首先变形。这里的头部形成部分30在不支承抵靠盲侧工件38的盲侧表面的情况下变形。因而形成的盲头部52在图3中示出。通过在心轴44上施加进一步、并且适当增大的拉离力，盲头部52继续在工件配置表面的盲侧方向上被牵引直至盲头部52最终支承在其上，如在图4中示出的。
取决于工件配置49的夹紧厚度K，折叠部分34的变形还发生在这里。在这种情况中，图4示出了最小夹紧厚度K，或在使得折叠部分34被变形至最大的最小夹紧厚度K的区域中的夹紧厚度。这里，折叠部分34已经变形为向外指向的套筒折叠部54，其已经被牵引到轴向凹陷部26内，具体地进入到至少80％的程度，在示出的示例中，进入到至100％的程度。
形成至这种程度的盲铆钉套筒在图4中以附图标记10’指代。已完成的盲铆钉连接件在图4中由附图标记60指代。
对于更大的夹紧厚度K，可以是折叠部分34被变形为少于在图4中示出的情况或者可以是根本未变形的情况。
图4进一步示出了刚性部分32延伸了大体上等于最小夹紧厚度K的轴向长度。因而可能的是，确保在理想的情况下根本没有力在径向方向上施加在工件配置上，并且仅相对大的区域力(areaforces)借助于套筒头部12和盲头部52在轴向方向上施加在工件配置上，使得即使当使用塑料等材料时，也可能降至低于可容许载荷。
刚性部分32在安装过程中根本不变形或大体上根本不变形。无论如何，在该区域中，基于刚性部分32的直径的径向扩大小于10％(优选地小于5％)。
图5示出了套筒折叠部54完全地或实质完全地位于轴向凹陷部26内。图5还示出了刚性部分32大体上保持未变形的状态(相比于图1)。图5进一步示出头部形成部分30进入折叠盲头部52内的折叠状变形。

Claims (15)

1.一种用于盲铆钉(42)的盲铆钉套筒(10)，所述盲铆钉套筒具有套筒头部(12)，所述套筒头部具有用于支承抵靠可见工件表面(50)的支承面(24)，并且所述盲铆钉套筒具有套筒柄(14)，其中所述盲铆钉套筒(10)具有贯通开口(16)，心轴(44)能被引导穿过所述贯通开口，其中所述套筒柄(14)具有头部形成部分(30)，所述头部形成部分被设计为在所述盲铆钉(42)的安装过程中形成盲头部(52)，并且所述套筒柄具有被布置在所述头部形成部分(30)和所述套筒头部(12)之间的折叠部分(34)，并且所述折叠部分被设计为在所述盲铆钉(42)的安装过程中形成用于获得夹紧厚度补偿目的的套筒折叠部(54)，其特征在于，所述套筒头部(12)在所述支承面(24)的区域中具有轴向凹陷部(26)用于接收在所述安装过程中形成的所述套筒折叠部(54)的至少部分。
2.根据权利要求1所述的盲铆钉套筒，其特征在于，所述轴向凹陷部(26)的轴向深度(L6)和所述折叠部分(34)的轴向长度(L4)被选择为使得所述套筒折叠部(54)与借助于所述盲铆钉(42)连接的工件配置(49)不接触或实质上不存在力地接触。
3.根据权利要求1所述的盲铆钉套筒，其特征在于，所述轴向凹陷部的轴向深度(L6)大于或等于所述套筒头部(12)的轴向长度(L5)的0.3倍。
4.根据权利要求3所述的盲铆钉套筒，其特征在于，所述轴向凹陷部的轴向深度(L6)大于或等于所述套筒头部(12)的轴向长度(L5)的0.4倍。
5.根据权利要求1所述的盲铆钉套筒，其特征在于，所述轴向凹陷部(26)的外直径(D4)大于或等于所述套筒头部(12)的外直径(D3)的0.4倍。
6.根据权利要求5所述的盲铆钉套筒，其特征在于，所述轴向凹陷部(26)的外直径(D4)大于或等于所述套筒头部(12)的外直径(D3)的0.5倍。
7.根据权利要求1所述的盲铆钉套筒，其特征在于，刚性部分(32)在轴向方向上被布置在所述折叠部分(34)和所述头部形成部分(30)之间。
8.根据权利要求1所述的盲铆钉套筒，其特征在于，所述头部形成部分(30)具有第一形成部分(36)和轴向地邻近的第二形成部分(38)，其中所述第二形成部分(38)的强度大于所述第一形成部分(36)的强度。
9.根据权利要求8所述的盲铆钉套筒，其特征在于，所述第一形成部分在轴向方向上被布置为邻近于所述套筒柄(14)的盲侧端部(18)。
10.根据权利要求8所述的盲铆钉套筒，其特征在于，所述头部形成部分(30)具有第三形成部分(40)，所述第三形成部分被布置在所述第二形成部分(38)的与所述第一形成部分(36)相对的一侧上且具有低于所述第二形成部分(38)的强度。
11.根据权利要求1-10中的一项所述的盲铆钉套筒，其特征在于，所述套筒柄的外直径(D1)与内直径(D2)的比处于1.1-1.6的范围中。
12.根据权利要求11所述的盲铆钉套筒，其特征在于，所述套筒柄的外直径(D1)与内直径(D2)的比在1.2-1.5的范围中。
13.根据权利要求11所述的盲铆钉套筒，所述套筒柄的外直径(D1)与内直径(D2)的比在1.24-1.36的范围中。
14.一种盲铆钉(42)，其具有心轴(44)和根据权利要求1-13中的一项所述的盲铆钉套筒(10)，其中所述心轴(44)具有用于支承在所述套筒柄(14)的盲侧端部(18)的区域中的盲侧心轴头部(45)。
15.一种至少两个工件(46、48)的盲铆钉连接件(60)，所述盲铆钉连接件使用根据权利要求10所述的盲铆钉(42)。
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