CN108350918A - 抗撕裂和剪切的具有高机械强度的自冲铆钉 - Google Patents

Abstract

一种自冲铆钉(1)，包括支承凸缘(2)和冲孔端(3)，并且带有在凸缘(2)与冲孔端(3)之间轴向延伸的可扩展的中空管状本体(4)，该本体(4)包括与凸缘(2)相邻的圆柱形第一部分(5)、与冲孔端(3)相邻的圆柱形第二部分(6)以及在所述圆柱形第一和第二部分(5、6)之间的可径向扩展的第三部分(7)，铆钉(1)还包括在中空本体(4)内部轴向延伸的易损坏杆(14)，用于在轴向牵引力的作用下使本体轴向旋转并且使其在可扩展的第三部分(7)处径向变形。本体(4)的第三部分(7)被设计成，在径向变形之前，在由冲孔端(3)冲出的孔的外周边缘上产生磨损或去毛刺的效果。

Description

抗撕裂和剪切的具有高机械强度的自冲铆钉

技术领域

本发明涉及一种包括支承凸缘和冲孔端的自冲铆钉，其带有在凸缘与冲孔端之间轴向延伸的可径向扩展的中空管状本体，该管状本体包括与凸缘相邻的圆柱形第一部分、与冲孔端相邻的圆柱形第二部分以及在圆柱形第一和第二部分之间的可扩展的桶形第三部分，该铆钉还包括在中空本体内部轴向延伸的杆。

背景技术

使用自钻膨胀锚固件来以简单的方式组装两个元件是已知的，诸如将零件组装至支撑件。

文献FR2927382和FR2992698描述了，具有凸缘形式的头部、冲孔端以及凸缘与冲孔端之间的锚固件本体的自钻锚固件。锚固件本体包括适于与螺钉的螺纹配合的螺纹部分。然而，在汽车工业中，那些自钻类型的锚固件无法满足制造商，因为它们具有低的剪切和撕裂强度，尤其是在发生撞击时。

专利文献FR2868818描述了带有锚固件本体的自钻锚固件，该锚固件本体包括内护套，用于容纳以旋转方式驱动锚固件本体并且然后在轴向平移时向锚固件本体施加牵引力的工具，以使得锚固件本体径向变形。但是，在取下工具后，由工具造成的通孔未被填充，这不能使自钻锚固件的结构以最佳方式被增强以提高强度。

文献US4293258和US3935786描述了带有中空本体的自钻铆钉，在所述中空本体中有用于以旋转方式驱动铆钉的轴向延伸的杆。但是，在冲孔之后，这些铆钉在机械强度方面仍然存在弱点。

文献WO8805991、US3403593和KR20150065099描述了带有布置在铆钉的本体中的易损坏的杆的自钻铆钉。

然而，当这些铆钉用于复合材料元件冲孔时，锚固件或铆钉不能形成“干净的”孔，因为在冲孔期间，它们通常带来分层和纤维被撕裂，并且不受控制地排出灰尘。

最后，制造商试图提高将两个板组装在一起的速度，更特别地是，当接近待组装在一起的板的仅一侧的情况下进行紧固时。

发明内容

本发明的目的在于提供另一种类型的铆钉，其具有更好的撕裂和剪切强度，同时与汽车工业的限制兼容。

更具体地，本发明提供了包括支承凸缘和冲孔端的自冲铆钉，其带有在凸缘与冲孔端之间轴向延伸的可径向扩展的中空管状本体，管状本体包括与凸缘相邻的圆柱形第一部分、与冲孔端相邻的圆柱形第二部分以及在圆柱形第一和第二部分之间的可扩展的桶形第三部分，铆钉还包括在中空本体内部轴向延伸的杆，该杆与中空本体配合，以在轴向牵引力的作用下，以轴向旋转的方式驱动中空本体，并使其在可扩展的第三部分处径向变形，该杆包括设置成当本体的第三部分完全径向扩展时与凸缘齐平的易损坏的区域，该铆钉的特征在于，管状本体的可扩展的第三部分包括有狭槽和介于狭槽之间的条带，以及在横向中平面中的环形弱化区，并且第三部分被设计成，在径向变形之前，在由冲孔端冲出的孔的外周边缘上产生磨损或去毛刺的效果。

本发明的自冲铆钉还可以具有以下特征：

·条带可以具有磨损性外表面，该磨损性外表面被设计成产生磨损或去毛刺的效果；

·条带可以具有锐利的倾斜侧边缘，以用于产生磨损或去毛刺的效果；

·杆在一端处可以包括第一部分，该第一部分在中空本体的第一部分内部延伸，并且从凸缘朝向本体的外部突出；

·杆在另一端处包括第二部分，该第二部分被布置成，部分地被容纳在本体的第二部分中，以在本体中被轴向地阻挡；

·杆可以包括第三杆部分，该第三杆部分在第一杆部分与第二杆部分之间且带有易损坏区域，并且第三杆部分被布置为使得，当本体的第三部分完全径向扩展时，第三杆部分的部段插入到本体的第一部分中；

·管状本体的第一部分可以具有内表面，该内表面上设有爪，用于防止杆以轴向平移移动；

·杆可以通过舌形件和凹槽系统被紧固至管状本体的第二部分；

·杆可以通过焊接被紧固至管状本体的第二部分；

·冲孔端可以为孔锯的形式；

·铆钉可以由轧制和焊接金属片制成；

·铆钉可以由压制金属片制成。

利用本发明的自冲铆钉，可以将两个板组装在一起，或者可以将零件快速且容易地组装至支撑件。这些板也可以是汽车的脚垫。

利用本发明的这种布置，可以获得具有超过7500牛顿(daN)的高撕裂强度和剪切强度的紧固。

在通过与已经插入到中空本体中并且相对于铆钉本体伸出的杆配合的螺丝刀工具转动铆钉冲孔该待组装的元件之后，凸缘抵靠待组装的顶部元件。因此，工具上的轴向牵引力导致铆钉本体径向扩展，以将铆钉锚固至板。当本体完全径向膨胀时，第三杆部分被部分地阻挡在与凸缘相邻的本体的第一部分内部，因此形成加强力，其在本体的第一部分处完全填充铆钉本体，以便增强经扩展的铆钉的结构。另外，在将板组装在一起之后，在杆上施加的轴向牵引力，由于易损坏区域上的适当的牵引力值，而造成了杆的损坏，使得损坏的杆无法延伸以经过凸缘。

包括在两个板的任一侧上冲孔和锚定该铆钉的步骤的两个板的组装可以是快速且简化的，因为它可以通过合适的紧固/牵引工具以单个操作执行。

带有保持在本体内部的杆部分的经膨胀的铆钉本体使得可以确保从组装板的一侧到另一侧的密封。

此外，冲孔端和带有设计成在所冲出的孔的外周边缘上产生磨损或去毛刺的效果的第三部分的中空管状本体的布置使得可以形成“干净的”孔，而且还可以在冲孔端中收纳由冲孔引起的如灰尘和碎屑的排出物。

附图说明

通过阅读以下描述和附图，将更好地理解本发明并且显示其他优点，在附图中：

图1是本发明的自冲铆钉的立体图；

图2是本发明的自冲铆钉的平面图；

图3是本发明的自冲铆钉的平面图；

图4是图3所示的本发明的自冲铆钉的轴向截面图；以及

图5是本发明的径向扩展的自冲铆钉的轴向截面图。

具体实施方式

图1至图5示出了本发明的用于组装两个板(图5中所示的P和P’)的铆钉1。作为非限制性示例，板可以是玻璃纤维板。

铆钉1包括例如抵靠在待组装的板中的一个上的凸缘2，和冲孔端3。

凸缘2在垂直于铆钉1的轴线AA的平面中延伸。凸缘2可以具有咬合到支承表面内的突片(未示出)，以防止其以轴向旋转移动。

在该实施方案中，冲孔端3是双齿圆孔锯(double-toothed circular hole saw)类型。孔锯包括内孔，其中齿围绕孔周向分布，以在冲孔期间减少灰尘和纤维撕裂。

在不超出本发明的范围的情况下，冲孔端可以是带有金刚石涂层(未示出)的钻头类型。

在凸缘2与冲孔端3之间，铆钉1具有桶形管状本体4。

本体4包括沿轴线AA延伸的孔，可再分为三个部分：与凸缘2相邻的圆柱形第一部分5；与冲孔端3相邻的圆柱形第二部分6；以及在两个圆柱形部分5、6之间的中间第三部分7，其在该实施方案中呈可径向扩展的桶的形状。

中间第三部分7包括纵向锚定狭槽8，其位于可扩展的中间第三部分7的相应端处形成的两个孔眼9、10之间且平行于轴线AA延伸。

狭槽8在它们之间限定底部条带11和顶部条带12，并且在本体4的径向扩展期间，在本体4的外部，条带彼此折叠，以使中间第三部分7扩展。

为了进一步便于这种径向扩展，在可扩展的中间第三部分7的中间区域中形成中间的其它孔眼13，从而在横向中平面中形成环形弱化区。

在该实施方案中，底部条带11具有磨损性外表面。顶部条带12也可以具有磨损性外表面。

在该实施方案中，本体4的与凸缘2相邻的圆柱形第一部分5的内表面具有朝向本体4的孔的内部倾斜的爪17。

图2是铆钉1的平面图。凸缘2具有围绕本体4的孔的进入孔的切口区域。

在本发明中，在该实施方案中大致为圆柱形的杆14(其结构可以在图4中看到)插入到铆钉本体4的孔中。杆包括沿轴线AA延伸的三个部分：在杆的一端处设计成插入到本体4的第一部分5中并且其长度适于使其也朝向铆钉本体4的外部突出于凸缘2的第一部分1；在杆14的另一端处设计成部分地容纳在铆钉本体2的第二部分6中的第二部分19；以及在第一杆部分18与第二杆部分19之间的第三部分20，第一杆部分、第二杆部分和第三部分被容纳在铆钉本体4的第三部分7中。

相对于铆钉本体4从第一杆部分18突出的部分不仅用于通过作用于在本体4内部延伸的部分上的工具而在常规的螺钉驱动方向上转动铆钉1，而且还用于施加轴向牵引力。

第二杆部分19用于以轴向旋转的方式将杆14固定至铆钉本体4的第二部分6，在该实施方案中，示出为，是通过舌形件15和凹槽16类型的紧固件系统的。也可以通过将杆14焊接或压接至本体4来执行紧固。

在该实施方案中，第三杆部分20具有对应于易损坏区域21的径向收缩区域。

因此，在本发明中，杆14在凸缘2的方向上从本体4的第二部分6完全地填充铆钉本体4的孔。因此，杆14可以确保从待组装元件的一侧到另一侧的密封。

借助于作用在从本体4突出的第一杆部分18上的螺丝刀和/或牵引工具，通过在常规的螺钉紧固方向上以旋转的方式驱动铆钉1，以便在图5的板P和P’二者中形成孔，进而在该实施方案中将铆钉1在两个板P、P’中放置就位，而将它们(两个板)组装在一起。

当凸缘2抵靠待组装的顶板P时，工具以轴向平移而在杆14上施加牵引力，使得本体4的第二部分6朝向凸缘2移动，这使得铆钉本体4的可扩展的第三部分7径向变形，底部条带11和顶部条带12通过展开锚定狭槽8而相对于铆钉1的轴线AA彼此倾斜地分开，直到条带11和12在组装在一起的板P、P’的下方形成突起。

如图5所示，一旦第三部分7完全扩展，则然后第三杆部分20的一个部段插入到本体4的第一部分5中，这里，其由布置在本体4的第一部分5的内面上的爪17轴向地阻挡。在杆14从本体4的第一部分5移除的情况下，倾斜的爪17嵌入杆14的材料中。

第三杆部分20上的易损坏区域21被布置为使得在元件已经组装在一起之后，通过在杆14上施加牵引力而被损坏的杆14不允许保持在铆钉本体4内部的第三杆部分20的部段延伸超过铆钉本体4，使得被损坏的杆14与凸缘2齐平。

在本发明中，由狭槽8和条带11、12形成的中间第三部分7被设计成，在径向变形之前，当该第三部分7通过孔时(在本发明的铆钉1的冲孔端3穿过孔之后)，在孔的外周边缘上产生磨损或去毛刺的效果。

这种磨损或去毛刺功能可以通过条带11、12的外表面进行，所述外表面可以制成为是粗糙的。该功能也可以通过条带11、12的倾斜成锐利的侧边缘以执行。

因此，条带11、12可以在孔的内部进行砂磨，以消除突出的纤维和/或局部分层区域，从而在孔的周围获得干净且整洁的表面。

在本发明中，带有杆14的铆钉1可以由轧制和焊接金属片，或者压制金属片制成。

例如，铆钉1也完全可以通过模制或注塑塑料材料制成，以便以低成本制造，并用于将两个汽车脚垫组装在一起，或者将脚垫组装至板。

以非限制性方式，铆钉1还可以用于紧固电缆通道，用于定位重的或轻的紧固件系统，或者用于具有金属或复合物的本体的汽车的内部紧固。

例如，如果只涉及小批量(short run)，其也可以通过在3D打印机中添加材料来制作。

Claims (12)

1.一种包括支承凸缘(2)和冲孔端(3)的自冲铆钉(1)，其带有在所述凸缘(2)与所述冲孔端(3)之间轴向延伸的可径向扩展的中空管状本体(4)，所述管状本体(4)包括与所述凸缘(2)相邻的圆柱形第一部分(5)、与所述冲孔端(3)相邻的圆柱形第二部分(6)以及在所述圆柱形第一部分和所述圆柱形第二部分(5、6)之间的可扩展的桶形第三部分(7)，所述铆钉(1)还包括在所述中空本体(4)内部轴向延伸的杆(14)，所述杆(14)与所述中空本体配合，以在轴向牵引力的作用下，以轴向旋转的方式驱动所述中空本体并使其在所述可扩展的第三部分(7)处径向变形，所述杆(14)包括易损坏区域(21)，所述易损坏区域设置成当所述本体(4)的所述第三部分(7)完全径向扩展时与所述凸缘(2)齐平，所述铆钉的特征在于，所述管状本体(4)的所述可扩展的第三部分(7)包括有狭槽(8)和介于所述狭槽(8)之间的条带(11、12)以及在横向中平面中的环形弱化区，并且所述第三部分(7)被设计成，在径向变形之前，在由所述冲孔端(3)冲出的孔的外周边缘上产生磨损或去毛刺的效果。

2.根据权利要求1所述的自冲铆钉(1)，其特征在于，所述条带(11、12)具有磨损性外表面，所述磨损性外表面被设计成产生磨损或去毛刺的效果。

3.根据任一前述权利要求所述的自冲铆钉(1)，其特征在于，所述条带(11、12)具有锐利的倾斜侧边缘，以用于产生所述磨损或去毛刺的效果。

4.根据任一前述权利要求所述的自冲铆钉(1)，其特征在于，所述杆(14)的一端包括第一部分(18)，所述第一部分在所述中空本体(4)的所述第一部分(5)内部延伸且从所述凸缘(2)朝向所述本体(4)的外部突出。

5.根据权利要求4所述的自冲铆钉(1)，其特征在于，所述杆(14)的另一端包括第二部分(19)，所述第二部分布置成部分地被容纳在所述本体(4)的所述第二部分(6)中，以在所述本体(4)中被轴向地阻挡。

6.根据权利要求5所述的自冲铆钉(1)，其特征在于，所述杆(14)包括在所述第一杆部分和第二杆部分(18、19)之间的第三杆部分(20)，带有所述易损坏区域(21)，并且所述第三杆部分(20)被布置为使得，当所述本体(4)的所述第三部分(7)完全径向扩展时，所述第三杆部分(20)的部段插入到所述本体(4)的所述第一部分(5)中。

7.根据前一权利要求所述的自冲铆钉(1)，其特征在于，所述管状本体(4)的所述第一部分(5)具有内表面，所述内表面设有爪(17)，用于防止所述杆(14)的轴向平移的移动。

8.根据任一前述权利要求所述的自冲铆钉(1)，其特征在于，所述杆(14)通过舌形件(15)和凹槽(16)系统被紧固至所述管状本体(4)的所述第二部分(6)。

9.根据权利要求1至7中的任一项所述的自冲铆钉(1)，其特征在于，所述杆(14)通过焊接被紧固至所述管状本体(4)的所述第二部分(6)。

10.根据任一前述权利要求所述的自冲铆钉(1)，其特征在于，所述本体(4)的所述冲孔端(3)为孔锯的形式。

11.根据任一前述权利要求所述的自冲铆钉(1)，其特征在于，所述自冲铆钉由轧制且焊接金属片制成。

12.根据权利要求1至10中的任一项所述的自冲铆钉(1)，其特征在于，所述自冲铆钉由压制金属片制成。