CN106979209A - 自钻孔铆钉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自钻孔铆钉(1)，包括支承轴环(3)以及能膨胀的中空管状本体(2)，本体(2)具有位于一端的与轴环(3)相邻的第一柱形部分(5)、位于本体(2)的另一端的布置成用于容纳钻孔元件(4)的第二柱形部分(6)以及位于第一柱形部分(5)与第二柱形部分(6)之间的能膨胀的第三部分(7)。本体(2)的第三部分(7)和钻孔元件(4)具有各自的连接装置(11、15)，所述连接装置布置成在本体(2)的第三部分(7)膨胀期间将钻孔元件(4)从本体(2)中分离。

Description

自钻孔铆钉

技术领域

本发明涉及包括支承轴环和能膨胀的中空管型本体的自钻孔铆钉，该本体具有：位于一端处的与轴环相邻的第一柱形部分、位于本体的另一端处的布置成用于容纳钻孔元件的第二柱形部分，以及第一柱形部分和第二柱形部分之间的能膨胀的第三部分。

背景技术

使用自钻能膨胀的锚定螺栓以简单的方式将两个元件(例如一个部件和一个支撑件)组装在一起是已知的。

文件FR 2 927 382和FR 2 992 698描述了自钻锚定螺栓，每个自钻锚定螺栓具有轴环形式的头部、钻孔端以及在轴环和钻孔端之间延伸的螺栓本体。螺栓本体具有适于与螺钉的螺纹配合的攻丝部(tapped portion，有内螺纹的部分)。然而，在机动车辆(automobile，汽车)工业中，那些类型的自钻锚定螺栓不能令制造商满意，因为在钻孔和组装操作之后，突出的钻孔端可能对处理已经固定在一起的元件的操作者造成伤害。

另外，在自钻锚定螺栓的钻孔端固定至元件以固定在一起后，钻孔端就增大了那些锚定螺栓的尺寸。

文件US2015/0043995和CA 2 080 065描述了自钻锚定螺栓，每个自钻锚定螺栓具有在钻孔和组装操作后操作者可以手动移除的钻孔端。当组装后钻孔端不可见或很难接触到钻孔端时，手动移除钻孔端会很困难，因此那些自钻锚定螺栓不能改进在机动车中组装元件的速率。

另外，目前使用的自钻锚定螺栓通常具有两端均带有孔口的螺栓本体。那些孔口妨碍在用于组装的已经通过现有技术的自钻锚定螺栓组装在一起的元件的一侧和另一侧之间建立密封。

另外，当使用自钻锚定螺栓对复合元件钻孔时，自钻锚定螺栓不能钻出“清洁的”孔，因为在钻孔期间，它们常常导致分层和纤维被撕裂，并且它们还以不可控的方式散发出灰尘。因此，制造商也寻求在将两个元件组装在一起的同时能够避免沉积灰尘或钻孔碎片。

最后，制造商也在寻求使用具有更好的剪切强度和更好的撕裂强度的自钻锚定螺栓。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自钻孔铆钉，其更加紧凑，不具有“侵略性”，限制在钻孔期间散发出的残渣量，并且仍然保持与机动车辆工业的用于将两个元件组装在一起的约束条件相兼容。

更具体地，本发明提供一种自钻孔铆钉，所述自钻孔铆钉包括支承轴环(bearingcollar，轴承环)以及能膨胀的中空管状本体，本体具有位于一端的与轴环相邻的第一柱形部分，位于本体的另一端的布置成用于容纳钻孔元件的第二柱形部分，以及位于第一柱形部分与第二柱形部分之间的能膨胀的第三部分，该铆钉的特征是，本体的第三部分和钻孔元件具有各自的连接装置，该连接装置布置成用于在本体的第三部分膨胀期间将钻孔元件从本体中分离。

本发明的自钻孔铆钉还可以具有下述特征：

中空管状本体可以具有实心轴向壁；

本体可以具有位于第二柱形部分上的端壁；

第二柱形部分可以具有内螺纹；

能膨胀的第三部分可以布置成，当内螺纹的第二柱形部分通过牵引而被轴向平移地朝向轴环驱动时，该能膨胀的第三部分径向变形；

第二柱形部分可以布置成用于容纳在本体中轴向延伸的柱形杆；

杆在一端可以具有第一杆部分，该第一杆部分在中空本体的第一柱形部分中延伸并突伸得超出本体外部的轴环；

杆在其另一端可以具有第二杆部分，该第二杆部分布置成被容纳在本体的第二柱形部分中，该第二杆部分具有用于与本体的第二柱形部分的缩窄部段配合的肩部，以防止所述杆在本体中轴向移动；

本体的能膨胀的第三部分可以布置成，当杆的第一杆部分通过牵引而被轴向平移地驱动时该能膨胀的第三部分径向变形；

杆可以具有位于第一杆部分与第二杆部分之间并包括易断区域的第三杆部分，第三杆部分布置成使得当本体的第三部分完全径向膨胀时第三杆部分的一部分插入本体的第一柱形部分中；

第三杆部分的该部分可以由易断区域限定，该易断区域布置成当本体的第三部分完全径向膨胀时该易断区域与轴环齐平；

钻孔元件可以呈中空柱体的形式，经由第一端安装在本体的第二柱形部分上；

本体的第二柱形部分可以具有平坦部，用于当钻孔元件安装在本体上时防止钻孔元件相对于本体转动；

钻孔元件在第二端处可以具有冠状锯(crown saw，筒形锯)形式的钻孔工具；

钻孔元件的中空柱体可以具有边缘，所述边缘在钻孔元件的第一端与第二端之间朝向中空柱体的内部突伸，以阻挡中空柱体接合在本体的第二柱形部分上；

钻孔元件可以具有用于连接至本体的第一连接装置；

用于将钻孔元件连接至本体的第一连接装置为轴向延伸超出第一端的柔性凸片的形式；

钻孔元件的柔性凸片可以具有粗糙的外表面；

本体的能膨胀的第三部分可以具有用于连接至钻孔元件的第二连接装置；

用于将本体的能膨胀的第三部分与钻孔元件连接的第二连接装置是布置成容纳钻孔元件的柔性凸片的凹口的形式；

铆钉可以由轧制和焊接的金属板制成；以及

铆钉可以由冲压金属板制成。

通过本发明的自钻孔铆钉，能够快速且容易地将两个板或者将一个部件与一个支撑件组装在一起。板也可以是车辆地板垫。

通过本发明的布置，能够获得一种紧凑的固定以及一种对于操作人员来说不那么危险的铆钉结构。

在用于组装在一起的元件已经用与螺纹部分或突出杆配合的螺丝刀工具来旋转铆钉而钻孔之后，轴环支承抵靠在用于组装的上元件上，然后工具上的沿轴向平移的牵引驱动所述本体的径向膨胀，而同时自动从本体弹出钻孔元件，因为其被铆钉本体的第三部分的变形所推出。

弹出钻孔元件使得操作人员能够继续工作，而没有任何被钻孔工具伤害的危险，并且这还减少了铆钉占用的空间。

通过穿过两个板执行自钻孔铆钉的钻孔和锚定步骤，两个元件组装在一起，并且这能够以简单的方式而快速完成，因为这在使用合适的旋拧和牵引工具时以单个操作执行。

另外，带有粗糙区域和中空柱体的钻孔元件的布置使得既能够钻出“清洁的”孔又能够将散发的钻孔碎片以及灰尘保留在钻孔元件内。因此，材料以“团块”的形式与钻孔元件一起从铆钉本体中弹出。

带有具有端壁和实心壁的螺纹部或杆部分的铆钉本体用于提供组装在一起的元件的从一侧到另一侧的密封。

在向杆施加牵引后，杆的第三部分的一部分保持部分地阻挡在与轴环相邻的本体第一部分内，从而完全充满铆钉本体的第一部分，以加强膨胀的铆钉的结构。施加在杆上的附加的且经校准的轴向牵引导致杆在易断区域中折断，以使得折断的杆不突伸得超出轴环且与轴环齐平。

带有包括杆部分的膨胀本体的金属板铆钉提供了较大的撕裂强度和剪切强度，满足了机动车工业的约束条件。

附图说明

通过阅读下面的描述和附图可以更好地理解本发明并且呈现其他优点，在附图中：

·图1是本发明的第一实施方式中的自钻孔铆钉的透视图；

·图2是图1中的自钻孔铆钉的分解图；

·图3是本发明的第一实施方式中的自钻孔铆钉的轮廓图；

·图4是图3中的自钻孔铆钉的轴向剖视图；

·图5是本发明的第一实施方式中的自钻孔铆钉的轴向剖视图，其本体径向膨胀；

·图6是本发明的第二实施方式中的自钻孔铆钉的透视图；

·图7是图6中的自钻孔铆钉的分解图；

·图8是自钻孔铆钉的第二实施方式的轮廓图；

·图9是图8中的自钻孔铆钉的轴向剖视图；以及

·图10是本发明的第二实施方式的自钻孔铆钉的轴向剖视图，其本体径向膨胀。

具体实施方式

图1至图5示出了本发明的第一实施方式中的铆钉1，所述铆钉用于将两个元件，具体地是两个板(如图5中所示的P和P')组装在一起。作为非限制性示例，板可以由玻璃纤维制成。

铆钉1包括管状本体2，该管状本体既具有位于一端处的轴环3又具有位于本体2的另一端处的区域(下面描述)，所述轴环支承抵靠在例如待组装在一起的两个板中的一个板上，钻孔元件4通过滑动配合接合在所述区域上，在图2的分解图中可以看到分离的该元件。

如图2中所示，轴环3在垂直于铆钉1的轴线AA的平面上延伸。

轴环3可以具有咬进该轴环所支承抵靠的表面中的齿(未示出)，以防止其围绕轴线旋转。轴环3还可以在通向管型本体2内部的进孔周围具有切口。

管状本体2是中空的，其形式为具有实心的轴向壁的滚筒或圆筒。

本体2包括沿轴线AA延伸的三个部分：与轴环3相邻的第一柱形部分5，与用于通过轴向滑动配合布置钻孔元件4的区域相对应的第二柱形部分6，以及这两个柱形部分5和6之间的中间第三部分7。

第一柱形部分5的高度通常对应于用于组装在一起的板P和P'的厚度。

在第一实施方式中，如在图4中可见，第二柱形部分6可以在内部具有螺纹，以便与经由轴环3的孔穿过管状本体2的螺丝刀工具的螺纹相配合。在该实例中，内螺纹位于攻丝冲压衬套8上，所述攻丝冲压衬套在形成肩部20的径向缩窄部段之下固定至第二部分6。衬套8通过焊接或压接固定至本体2。

第二柱形部分6的外表面可以具有轴向延伸平坦部9，在该实施例中有三个平坦部9，以便于帮助将钻孔元件4安装在铆钉本体2的第二部分6上，并且防止钻孔元件4相对于铆钉本体2转动。

铆钉本体2的第二柱形部分6可以具有端壁，如图4中所示。

在该实施例中，铆钉本体2的中间第三部分7呈冲压滚筒的形式，在中间横向平面中具有环形薄弱区10，以便本体2的第三部分7可以径向膨胀。

铆钉本体2的能膨胀的中间第三部分7具有用于与钻孔元件4连接的第一连接装置11。在该实施例中，朝向本体2的内部突伸的三个凹口11与铆钉本体2的第二部分6的平坦部9轴向连续地布置。

钻孔元件4呈中空柱体的形式，其可以经由第一端12安装至本体2的第二柱形部分6。钻孔元件4的柱形内表面具有在图4中可见且朝向圆柱体的内部突起的压入式突部形式的边缘13，以在钻孔元件4安装在本体2的第二柱形部分6上时防止铆钉本体2的第二部分6轴向移动。

钻孔元件4在第二端处具有钻孔工具14，该钻孔工具具体地为具有两级齿的圆形冠状锯的形式。冠状锯具有内膛孔，并且其齿围绕膛孔周向分布，以在钻孔期间减少灰尘生成和纤维提取。因此，在钻孔期间，钻孔残渣积聚在钻孔元件4的中空柱体内。

在不超出本发明的范围的情况下，钻孔工具14的第二端可以是带有金刚石涂层的钻头类型的端件(未示出)。

钻孔元件4具有用于连接至铆钉本体2(更具体地，铆钉本体2的中间第三部分7)的第二连接装置15，例如，呈轴向延伸超过钻孔元件4的第一端12的柔性凸片15的形式。

在该实例中，钻孔元件4的柔性凸片15具有粗糙的外表面，使其能够改进钻孔的质量，该柔性凸片的端部16朝向钻孔元件4的内部倾斜。

使用前，需要将自钻孔铆钉1的钻孔元件4安装在铆钉1的本体2上。为此，在将钻孔元件4轴向安装在铆钉1的本体2上的同时，柔性凸片15在与第二部分6接触时展开，并且它们沿铆钉1的本体2的第二部分6的平坦部9滑动。此后，第二柱形部分6轴向穿入钻孔元件4的中空柱体内，直到柔性凸片15的倾斜端部16容纳在铆钉1的本体2的能膨胀的第三部分7的凹口11中为止。通过钻孔元件4的向内突伸的压入式突部的边缘13来防止铆钉1的本体2在钻孔元件4的中空柱体中轴向移动。在本发明中，需要将第一连接装置11和第二连接装置15选择为能够抵挡住钻孔期间施加至铆钉1的旋转。

在本发明中，本体2的第二部分6上的平坦部9也用于在钻孔元件4安装至铆钉1的本体2上时防止钻孔元件4相对于铆钉1的本体2转动，因此使得能够将螺丝刀工具施加在铆钉1的本体2上的旋转传输至钻孔元件4。

穿过两个板P和P'将铆钉1放在合适的位置，以便通过作用在衬套8上的工具而在传统的螺旋驱动方向上旋转地驱动铆钉1，从而将所述板组装在一起，工具穿过轴环3，以便穿过两个板P和P'制造孔，并将所述板组装在一起，如图5中所示。

当轴环3支承抵靠在用于组装在一起的上板P上时，通过在衬套8的螺纹上施加牵引的工具使得本体2的第二部分6朝向轴环3上升，从而使能膨胀的第三部分7径向变形。本体2的第三部分7的这种径向变形使柔性凸片15展开，从而使得端部16脱离与凹口11的接触，从而使钻孔元件4从铆钉1的本体2中弹出。因此，这种布置使得包含钻孔残渣的钻孔元件4能够通过由铆钉1的本体2的第三部分7的变形所产生的推力而以自动的方式从本体2中同时轴向地弹出。

当第三部分7完全膨胀时，如图5中所示，本体2的第三部分7在组装在一起的板P和P'之下形成卷边17。卷边17提供良好的撕裂强度和良好的剪切强度。从而铆钉1锚定在两个板P和P'的两侧上。

在本发明中，钻孔元件4的柔性凸片15的粗糙外表面用于磨平孔的内部，以消除突起纤维和/或局部分层区域。

在本发明的第二实施方式中，可以在铆钉本体2中布置杆18，而代替铆钉本体2中用于与螺丝刀工具配合的衬套8。图6至图10中示出了本发明的该变形。

两个实施方式共有的元件具有相同的标号，且不再详细描述。

图6和图7示出了用于将两个元件，具体地是两个板(如图10中示出的P和P')组装在一起的本发明的第二实施方式的铆钉1'。

铆钉1'具有：滚筒形式的中空管状本体2，所述中空管状本体具有实心轴向壁、沿轴线AA延伸的第一柱形部分5、第二柱形部分6和第三柱形部分7；轴环3；以及钻孔元件4通过滑动配合接合在其上的区域，在图7的分解图中可以看到分离的该钻孔元件。

在第二实施方式中，铆钉1'具有杆18，其在该实施例中大体上是柱形的，如在图7中以分离的方式可见的。

用于插入铆钉1'的本体2中的杆18包括沿轴线AA延伸的三个部分：杆18的第一部分19，用于插入铆钉1'的本体2的第一部分5中，具有也能突伸超过铆钉1'的本体2外部的轴环3的长度；杆18的第二部分21，用于容纳在铆钉1'的本体2的第二部分6中；以及位于杆18的第一部分19与第二部分21之间的第三部分22，该第三部分容纳在铆钉1'的本体2的第三部分7中。

杆18的第一部分19相对于铆钉本体2突伸的部分用于通过作用在延伸到本体2外部的该部分上的工具而在传统的螺旋驱动方向上旋转地驱动所述铆钉1'，并且还用于施加轴向牵引。

该实施例中的杆18的第二部分21为带有肩部23的子弹形，该肩部与本体2的第二部分6中形成肩部的缩窄部段20配合，以防止杆18在铆钉1'的本体2中轴向移动。在铆钉本体2的第二部分6的内表面上形成的本体2的第二平坦部(未示出)与杆18的第二部分21配合，以防止杆18相对于铆钉1'的本体2转动。因此，本体2和杆18被限制为一起围绕轴线旋转。

该实例中的杆18的第三部分22具有缩窄区域，对应于在适当的轴向牵引的作用下易断的区域24。钻孔元件4以与上面描述的方式相同的方式安装至铆钉1'的本体2的第二柱形部分6上。

在第二实施方式中，将铆钉1'放置在两个板P和P'中的合适位置，以使用作用在杆18上的工具通过在传统的螺旋驱动方向上旋转地驱动所述铆钉1'而将所述两个板组装在一起，从而穿过两个板P、P'制造孔，并将它们组装在一起，如图10中所示。

如上所述，当轴环3支承抵靠在用于组装在一起的板中的上板P上时，通过在杆18上施加牵引的工具而使本体2的第二部分6朝向轴环3上升，因此使能膨胀的第三部分7径向变形，从而钻孔元件4通过自动弹出而从铆钉1'的本体2中脱离。

当第三部分7完全膨胀时，如图10中所示，除了存在组装在一起的P和P'之下的卷边17以外，在铆钉1'的本体2的第一部分5中存在的杆18的第三部分22的一部分也加强了撕裂强度和剪切强度。布置易断区域24，以便在元件P和P'已经组装在一起之后，杆18在易断区域24中折断，以使得杆18的留在铆钉1'的本体2内部的部分不从铆钉1'的本体2延伸出，而是留在铆钉1'的本体2内部的杆18的部分与轴环3齐平。

在该第二实施方式中，当铆钉1'紧靠两个板P和P'的两侧锚定时，杆18的留在铆钉1'的本体2内部的部分用于填充整个的膨胀中空本体，从而机械地加强铆钉并且还密封组装。

在本发明中，铆钉1、1'可以由轧制和焊接的金属板或冲压金属板制成。

因此，钻孔元件4可以通过燕尾榫、焊接或压接由轧制金属板钳接制成，抑或其可以由冲压金属板制成。

铆钉1、1'还可以完全由塑料材料模制而成或由塑料材料注射而成，以使其能够以低成本制造，并用于将例如两个车辆地板垫或将地板垫与板组装在一起。

非限制性地，铆钉1还可以用于固定布线隧道、用于定位重的或轻的固定系统，或者事实上用于具有金属或复合车体的车辆的内部固定。

铆钉1还可以通过3D打印机的增材制造制成，例如，如果仅短期制造。

Claims (22)

1.一种自钻孔铆钉(1)，包括支承轴环(3)以及能膨胀的中空管状本体(2)，所述本体(2)具有位于一端的与所述轴环(3)相邻的第一柱形部分(5)、位于所述本体(2)的另一端的布置成用于容纳钻孔元件(4)的第二柱形部分(6)以及在所述第一柱形部分(5)与所述第二柱形部分(6)之间的能膨胀的第三部分(7)，其特征在于，所述本体(2)的所述第三部分(7)和所述钻孔元件(4)具有各自的连接装置(11、15)，所述连接装置布置成在所述本体(2)的所述第三部分(7)膨胀期间将所述钻孔元件(4)从所述本体(2)中分离。

2.根据权利要求1所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述中空管状本体(2)具有实心轴向壁。

3.根据权利要求1或2所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述本体(2)具有位于所述第二柱形部分(6)上的端壁。

4.根据权利要求1所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述第二柱形部分(6)具有内螺纹。

5.根据权利要求4所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述能膨胀的第三部分(7)布置成，当带有内螺纹的所述第二柱形部分(6)通过牵引而被轴向平移地朝向所述轴环(3)驱动时，所述能膨胀的第三部分径向变形。

6.根据权利要求1所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述第二柱形部分(6)布置成容纳在所述本体(2)中轴向延伸的柱形杆(18)。

7.根据权利要求6所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述杆(18)在一端具有第一杆部分(19)，所述第一杆部分在中空的所述本体(2)的所述第一柱形部分(5)中延伸并突伸得超出所述本体(2)外部的所述轴环(3)。

8.根据权利要求7所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述杆(18)在其另一端具有布置成被容纳在所述本体(2)的所述第二柱形部分(6)中的第二杆部分(21)，并且所述第二杆部分(21)具有用于与所述本体(2)的所述第二柱形部分(6)的缩窄部段(20)配合的肩部(22)，以防止所述杆在所述本体(2)中轴向移动。

9.根据权利要求8所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述本体(2)的所述能膨胀的第三部分(7)布置成，当所述杆的所述第一杆部分(19)通过牵引而被轴向平移地驱动时，所述能膨胀的第三部分径向变形。

10.根据权利要求9所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述杆具有位于所述第一杆部分(19)与所述第二杆部分(21)之间且包括易断区域(24)的第三杆部分(22)，并且所述第三杆部分(22)布置成使得，当所述本体(2)的所述第三部分(7)完全径向膨胀时所述第三杆部分(22)的一部分插入所述本体(2)的所述第一柱形部分(5)中。

11.根据权利要求10所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述第三杆部分(22)的所述部分由所述易断区域(24)限定，所述易断区域布置成，当所述本体(2)的所述第三部分(7)完全径向膨胀时所述易断区域与所述轴环(3)齐平。

12.根据权利要求1所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述钻孔元件(4)为中空柱体的形式，用于经由第一端(12)安装在所述本体(2)的所述第二柱形部分(6)上。

13.根据权利要求12所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述本体(2)的所述第二柱形部分(6)具有平坦部(9)，用于当所述钻孔元件(4)安装在所述本体(2)上时防止所述钻孔元件(4)相对于所述本体(2)转动。

14.根据权利要求12所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述钻孔元件(4)在第二端处具有冠状锯形式的钻孔工具(14)。

15.根据权利要求14所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述钻孔元件(4)的所述中空柱体具有边缘(13)，所述边缘在所述钻孔元件(4)的所述第一端(12)与所述第二端之间朝向所述中空柱体的内部突伸，以阻挡所述中空柱体接合在所述本体(2)的所述第二柱形部分(6)上。

16.根据权利要求12所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述钻孔元件(4)具有用于连接至所述本体(2)的第一连接装置(15)。

17.根据权利要求16所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，用于将所述钻孔元件(4)连接至所述本体(2)的所述第一连接装置(15)为轴向延伸超出所述第一端(12)的柔性凸片(15)的形式。

18.根据权利要求17所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述钻孔元件(4)的所述柔性凸片(15)具有粗糙的外表面。

19.根据权利要求16所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述本体(2)的所述能膨胀的第三部分(7)具有用于连接至所述钻孔元件(4)的第二连接装置(11)。

20.根据权利要求19所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，用于将所述本体(2)的所述能膨胀的第三部分(7)与所述钻孔元件(4)连接的所述第二连接装置(11)是布置成容纳所述钻孔元件(4)的柔性凸片(15)的凹口的形式。

21.根据权利要求1所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述自钻孔铆钉由轧制和焊接的金属板制成。

22.根据权利要求1所述的自钻孔铆钉(1)，其特征在于，所述自钻孔铆钉由冲压金属板制成。