TW201418585A - 盲鉚釘之配置 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示用於一盲鉚釘(42)之盲鉚釘套筒(10)，其具有具備用於支承抵住一可見工件表面(50)之一支承面(24)之一套筒頭部(12)，且具有一套筒柄(14)，其中該盲鉚釘套筒(10)具有可引導一心軸(44)穿過之一直通開口(16)，其中該套筒柄(14)具有經設計以在該盲鉚釘(42)之裝配期間形成一盲頭部(52)之一頭部形成部分(30)，且具有配置於該頭部形成部分(30)與該套筒頭部(12)之間且經設計以在該盲鉚釘(42)之裝配期間為達成一夾持厚度補償(clamping thickness compensation)之目的而形成一套筒褶(54)之一折疊部分(34)。在此配置中，該套筒頭部(12)在該支承面(24)之區域中具有一軸向凹部(26)以用於接納在該裝配期間形成之該套筒褶(54)之至少部分。

Description

盲鉚釘之配置
本發明係關於一種用於一盲鉚釘之盲鉚釘套筒，其具有具備用於支承抵住一可見工件表面之一支承面之一套筒頭部，且具有一套筒柄，其中該盲鉚釘套筒具有可引導一心軸穿過之一直通開口，其中該套筒柄具有經設計以在該盲鉚釘之裝配期間形成一盲頭部之一頭部形成部分，且具有配置於該頭部形成部分與該套筒頭部之間且經設計以在該盲鉚釘之裝配期間為達成一夾持厚度補償之目的而形成一套筒褶之一折疊部分。
此外，本發明係關於一種具有一心軸及此類型之一盲鉚釘套筒之盲鉚釘，其中該心軸具有用於支承於套筒柄之一盲側端之區域中之一盲側心軸頭部，且本發明亦係關於一種使用此一盲鉚釘連接至少兩個工件之盲鉚釘連接件。
盲鉚釘用於連接其中僅可能自一側(可見側)進入之工件。此時，盲鉚釘係藉由盲側心軸頭部引入穿過待連接工件中預成形之鑽孔。此後接著裝配或接合程序，其中在可見側上朝遠離工件配置之方向(例如，藉由盲鉚釘鉗)拉拔心軸。這在裝配之後導致盲側上之頭部形成部分變形及形成支承抵住盲側工件表面之一盲頭部。
將一折疊部分提供在頭部形成部分與套筒頭部之間使得可對不同夾持厚度之工件配置(所謂的多區域鉚釘)使用相同類型之盲鉚釘套筒。
另一方面，當將盲鉚釘裝配於諸如(例如)熱塑性塑膠、熱固性樹 脂、CRP等之塑膠中時，較佳地在軸向及/或徑向方向上最小化工件配置之面及邊緣上之機械負載。
文獻DE 10 2010 017296 A1揭示一種用於連接由塑膠製成之組件之盲鉚釘，其具有具備鄰接套筒頭部之一第一部分及鄰接該第一部分之一第二部分之一套筒柄。該第二部分係設計為一頭部形成部分。該第一部分具有高於該第二部分之一強度，使得第一部分之外徑在盲鉚釘之裝配期間不增加或僅稍微增加。
因此，希望可能在裝配期間將盲鉚釘之第一部分插入至具有稍微尺寸過大之一工件鑽孔中而不使鉚釘部分與鑽孔壁之間發生一相當大的徑向加壓(藉由徑向加壓可損害工件)。
特定言之，此類型之盲鉚釘用於機動車輛產業以緊固附接部件，其中工件之一者或兩個工件可由塑膠製造。
就具有一折疊部分之盲鉚釘套筒而言，以一些夾持厚度因而形成之套筒褶可導致高孔面支承壓力，且尤其當旨在產生小邊緣間距時，亦可導致塑膠工件中之鑽孔擴張或甚至導致組件破裂。
例如，當接合工件時，為能夠在工件上設計較小的搭接片，應組態此等邊緣間距使其等儘可能小。
在此背景下，本發明之一目標在於提供一種用於一盲鉚釘之改良盲鉚釘套筒、一種具有一心軸及此一盲鉚釘套筒之盲鉚釘，且亦提供一種使用此一盲鉚釘連接至少兩個工件之盲鉚釘連接件，且應可藉由盲鉚釘連接更軟或較少可機械負載之工件(諸如，塑膠)，並同時仍達成一相對大夾持區域。
就一開始所陳述之盲鉚釘套筒而言，此目標係因套筒頭部在支承面之區域中具有一軸向凹部以用於接納在裝配期間形成之套筒褶之至少部分而達成。
此外，藉由具有一心軸及此一盲鉚釘套筒之一盲鉚釘(其中該心 軸具有用於支承於套筒柄之一盲側端之區域中之一盲側心軸頭部)、且亦藉由使用此一盲鉚釘連接至少兩個工件之一盲鉚釘連接件達成此目標。
在套筒頭部之支承面之區域中形成一軸向凹部意謂至少依某些夾持厚度形成之套筒褶在裝配期間可至少部分移動至該軸向凹部中。這使得可達成其中在裝配程序期間不損害工件配置之一情形。特定言之，鉚釘套筒之一徑向擴張可維持在狹小限度內。因此，可最小化套筒柄外徑與工件中鑽孔之內徑之間之邊緣間距。因此，繼而可最小化套筒頭部之外徑，這係因為不需要在徑向方向上為了容限補償目的覆蓋過大鉚釘孔的一大孔。
相應地，盲鉚釘亦可用於例如具有玻璃纖維強化塑膠(GRP)(其中已達成高剪切及抗拉強度)之結構工程中。
此外，(若適當)可達成高頭部抗拉強度。
因此完全達成該目標。
根據一尤其較佳實施例，軸向凹部之一軸向深度及折疊部分之一軸向長度經選擇使得套筒褶在盲鉚釘之裝配期間或之後不與藉由該盲鉚釘連接之一工件配置接觸，或實質上與其無力接觸(force-free contact)。對於實質上無力接觸意謂接觸保持於允許負載限度內。
軸向凹部之軸向深度對折疊部分之軸向長度之比較佳地在自1至2之一範圍中，較佳地在自1.5至2之範圍中。
根據又一較佳實施例，軸向凹部之一軸向深度大於或等於套筒頭部之軸向長度之0.3倍，較佳地大於或等於套筒頭部之軸向長度之0.4倍。
因此，可提供具有一足夠高容積之一軸向凹部以接納套筒褶之至少部分。
根據又一較佳實施例，軸向凹部之一外徑大於或等於套筒頭部 之外徑之0.4倍，較佳地大於或等於套筒頭部之外徑之0.5倍，且尤其大於或等於0.6倍，且非常特別較佳地大於或等於套筒頭部之外徑之0.7倍。
此措施亦促成一高容積之軸向凹部。
在此情況下，套筒頭部可設計成蘑菇狀(mushroom-like)，使得套筒頭部之支承面係圍繞軸向凹部之一環形面。
對於一最小夾持厚度，套筒褶之外徑係最大的，且對於此情況，套筒褶之外徑小於軸向凹部之外徑。因此，即使在最小夾持厚度之情況下，徑向方向上仍保持一足夠高間距，使得套筒褶之70%以上、尤其80%以上、較佳地90%以上且尤其100%可被接納於軸向凹部內。
相對地，在大夾持厚度之情況下，在盲鉚釘之裝配期間可使折疊部分(若能夠)僅稍微變形。
折疊部分之強度較佳地經選擇使得在盲鉚釘之裝配期間首先使頭部形成部分變形進入盲鉚釘中，且接著當增加拉拔力時在心軸上形成套筒褶，藉此導致緊固工件配置之工件使其等在軸向方向上彼此抵靠。
根據一尤其較佳實施例，一剛性部分在軸向方向上配置於折疊部分與頭部形成部分之間。
剛性部分較佳地具有大於折疊部分之抗徑向屈曲性且大於頭部形成部分之抗徑向屈曲性之一抗徑向屈曲性。
特定言之，可藉由一冷成形操作(cold forming operation)且亦藉由局部熱處理將(例如)縱向溝槽衝壓至剛性部分中或類似物達成剛性部分之增加強度。
在此情況下，剛性部分之軸向長度較佳地大於或等於最小夾持厚度，尤其大於最小夾持厚度。這使得可達成以下一情形：不僅無不 必要的徑向力被施加在折疊部分之區域中之工件之鑽孔內部上，而且在工件之鑽孔之整個軸向長度上在徑向方向上未施加力或僅稍微施加力於該等工件上。
在此情況下，剛性部分之徑向擴張較佳地小於10%(基於外徑)。
頭部形成部分大體上可以任何所要方式設計。然而，較佳的是，頭部形成部分亦經設計使得在盲鉚釘之裝配期間形成之盲頭部係一折疊盲頭部。因此，可達成具有一相對大直徑之盲頭部使得亦可在軸向方向上最小化盲頭部之支承面上抵抗接合材料之機械負載。
特別偏好的是，若頭部形成部分具有一第一形成部分及一軸向相鄰第二形成部分，其中第二形成部分之強度大於第一形成部分之強度。
因此，可達成一受控折疊之盲頭部。
此處特別偏好的是，若第一形成部分在軸向方向上經配置相鄰於套筒柄之一盲側端。
此外特別偏好的是，若頭部形成部分具有配置於第二形成部分與第一形成部分相對之一側上且具有低於第二形成部分之一強度一第三形成部分。
此措施亦同樣可有助於折疊盲頭部之形成。
此處頭部形成部分較佳地經設計使得其形成於裝配期間而不支撐於盲側工件表面上，且此外較佳地經設計使得其在完全形成之後被上拉(pull up)至工件配置上。因此，盲頭部或封閉頭部設計(特定言之，大小依直徑量測)可與工件配置之夾持厚度無關而恆定地達成，即在較佳地整個夾持範圍內相同。因此，可與工件之厚度無關而達成恆定頭部抗拉強度。
由於拉緊(pulling-on)之一結果，使得工件朝向彼此而使得軸向間隙理論上減小至零。藉由適當選定折疊部分之強度，此處亦可促成工 件配置上之力在徑向方向上不會變得過大之事實。
套筒柄較佳地具有在自1.1至1.6之範圍中、尤其在自1.2至1.5之範圍中且特別較佳地在自1.24至1.36之範圍中之外徑對內徑之一比(以套筒柄中未徑向併合壓印、壓紋、輥製成型(rolled formation)等(其等經併合以控制盲頭部及/或套筒褶之形成)之區域量測)。
總而言之，本發明提供一種在工件配置上具有減小之表面及邊緣負載之所謂的套筒折疊盲鉚釘，且確切地說，較佳地在夾持範圍內保持恆定之一閉合頭部同樣避免在低夾持厚度之情況下增加孔面支承壓力。
將瞭解，在不脫離本發明之範疇之情況下，上文提及之特徵及下文又解釋之特徵不僅可以分別指示之組合使用，而且亦可以其他組合使用或孤立使用。
根據本發明之一盲鉚釘套筒之一第一實施例展示於圖1及圖2中，且大體上以10標示。
盲鉚釘套筒10具有一套筒頭部12及鄰接該套筒頭部12之一套筒柄14。盲鉚釘套筒10具有穿過套筒柄14及套筒頭部12且係軸向定向之 一直通開口16。套筒柄14具有背對套筒頭部12之一盲側端18且亦具有面對套筒頭部12之一頭部側端20。
套筒頭部12具有指向套筒柄14之方向且用以支承抵住一可見工件之一支承面24。在當前情況下，在支承面24之區域中之套筒頭部12上形成一軸向凹部26使得套筒頭部12以一蘑菇頭式樣自套筒柄14之頭部側端20延伸。
套筒柄14具有相鄰於盲側端18之一頭部形成部分30。此外，套筒柄14具有鄰接該頭部形成部分30之一剛性部分32。進一步在剛性部分32與套筒頭部12之間之套筒柄14上形成一折疊部分34。
套筒柄14中形成盲側端18之部分具有一軸向長度L1。頭部形成部分30具有一軸向長度L2。剛性部分32具有一軸向長度L3，且折疊部分34具有一軸向長度L4。
長度L2較佳地大於長度L3，且長度L3較佳地大於長度L4。
套筒頭部12具有一軸向長度L5，且軸向凹部26具有一軸向深度L6。
軸向凹部26之軸向深度L6較佳地大於或等於套筒頭部12之軸向長度L5之0.3倍，且較佳地大於或等於套筒頭部12之軸向長度L5之0.4倍。
折疊部分之軸向長度L4較佳地大於軸向凹部之軸向深度L6，但較佳地小於軸向凹部26之軸向深度L6之2.5倍。
套筒柄14具有一外徑D1及一內徑D2。
套筒頭部12具有一外徑D3，且軸向凹部26具有一最大外徑D4(在過渡至環形支承面24之區域中)。
軸向凹部26之外徑D4較佳地小於或等於外徑D3之0.9倍，尤其小於或等於套筒頭部12之外徑D3之0.8倍。
軸向凹部26之內徑較佳地藉由套筒柄14之外徑D1界定。
經量測套筒柄14之區域中未徑向併合用以控制套筒柄14變形之壓印、壓紋、輥製成型等，套筒柄14之外徑D1對內徑D2之比係較佳地位於自1.1至1.6之範圍中，尤其在自1.2至1.5之範圍中，且特別較佳地在自1.24至1.36之範圍中。
頭部形成部分30具有一第一形成部分36、一第二形成部分38及一第三形成部分40。第一形成部分36相鄰於盲側端18且具有一長度L7。第二形成部分38相鄰於第一形成部分36且具有一軸向長度L8。第三形成部分40配置於第二形成部分38與剛性部分32之間且具有一軸向長度L9。
軸向長度L7、L8、L9可近似相同。
第二(中心)形成部分38具有高於第一形成部分36及第三形成部分40之一強度。剛性部分32具有高於所有形成部分36、38、40之一強度。剛性部分32在其外周邊上可具有已藉由冷成形形成於剛性部分32上之壓紋41，特定言之，縱向壓紋。相對地，頭部形成部分30至少在第二形成部分38之區域中較佳地並未經冷成形。此外，折疊部分34同樣較佳地並未經冷成形。
折疊部分34較佳地具有部分30、32、34之最低強度。
圖3及圖4展示在裝配一盲鉚釘連接件期間之一狀態及在使用上文描述之盲鉚釘套筒10裝配一盲鉚釘連接件之後之一狀態。盲鉚釘套筒10搭配一心軸44形成一盲鉚釘42。心軸44以本身原則上已知之一方式具有一心軸頭部45，該心軸頭部在盲側端18之區域中作用於套筒柄14上。裝配發生於插入未變形盲鉚釘之後，使得將盲側端引導進入較佳地包括至少兩個工件46、48之一工件配置49之一鑽孔中。工件46、48兩者皆可由金屬製造、皆可由塑膠製造或可由一塑膠部件及一金屬部件或類似物形成。
在將盲鉚釘42引進鑽孔中之後，套筒頭部12之支承面24靠置在 可見工件46之一可見表面50上。接著具體在遠離工件配置之方向上將一拉拔力施加於心軸44上，使得套筒頭部12大體上藉由未進一步詳細展示之一裝置(例如，盲鉚釘鉗或類似物)軸向固定。
由於此拉拔力，頭部形成部分30首先變形，具體言之使得在第三形成部分40與第一形成部分36之間形成一指向外之折疊。頭部形成部分30在此時變形而未支承抵住盲側工件48之盲側表面。圖3中描繪因此形成之盲頭部52。藉由在心軸44上施加一進一步且(若適當)增加之拉拔力，繼續在工件配置之盲側表面之方向上抽拉盲頭部52，直至盲頭部52最後支承於其上(如圖4中所展示)。
取決於工件配置49之夾持厚度K，此處亦發生折疊部分34之一變形。在此情況下圖4展示一最小夾持厚度K或該最小夾持厚度K之區域中之一夾持厚度，使得折疊部分34最大地變形。此處，折疊部分34已變形進入已拉進軸向凹部26之一指向外之套筒褶54中，具體言之，拉進至少80%之程度且在所展示實例中拉進100%之程度。
形成至此程度之盲鉚釘套筒以圖4中之10’標示。完成之盲鉚釘連接件以圖4中之60標示。
對於更大夾持厚度K，情況可能是，折疊部分34之變形少於圖4中所示之變形或折疊部分34完全不變形。
圖4進一步展示，剛性部分32延伸超過實質上等於最小夾持厚度K之一軸向長度。藉此可確保在理想情況下未在軸向方向上施加力於工件配置上，且僅在軸向方向上藉由套筒頭部12及盲鉚釘52相對大面積地施加力於工件配置上，使得即使當使用塑膠或類似物時力亦可降至低於可接受負載以下。
剛性部分32在裝配程序期間完全未變形或實質上完全未變形。無論如何，基於剛性部分32之直徑，徑向擴張係大約小於10%(較佳地小於5%)。
圖5展示套筒褶54完全或幾乎完全位於軸向凹部26內。圖5進一步展示剛性部分32實質上保持不變形(相對於圖1)。圖5進一步展示頭部形成部分30折疊狀地變形於一折疊盲頭部52中。
10‧‧‧盲鉚釘套筒
10’‧‧‧盲鉚釘套筒
12‧‧‧套筒頭部
14‧‧‧套筒柄
16‧‧‧直通開口
18‧‧‧盲側端
20‧‧‧頭部側端
24‧‧‧支承面
26‧‧‧軸向凹部
30‧‧‧頭部形成部分
32‧‧‧剛性部分
34‧‧‧折疊部分
36‧‧‧第一形成部分
38‧‧‧第二形成部分
40‧‧‧第三形成部分
41‧‧‧壓紋
42‧‧‧盲鉚釘
44‧‧‧心軸
45‧‧‧心軸頭部/盲側心軸頭部
46‧‧‧工件/可見工件
48‧‧‧工件
49‧‧‧工件配置
50‧‧‧可見工件表面/可見表面
52‧‧‧折疊盲頭部
54‧‧‧套筒褶
60‧‧‧盲鉚釘連接件
L1‧‧‧軸向長度
L2‧‧‧軸向長度
L3‧‧‧軸向長度
L4‧‧‧軸向長度
L5‧‧‧軸向長度
L6‧‧‧軸向深度
L7‧‧‧軸向長度
L8‧‧‧軸向長度
L9‧‧‧軸向長度
D1‧‧‧外徑
D2‧‧‧內徑
D3‧‧‧外徑
D4‧‧‧最大外徑
K‧‧‧最小夾持厚度
本發明之例示性實施例圖解說明於圖式中，且更詳細解釋於以下描述中。在圖式中：圖1展示根據本發明之一盲鉚釘套筒之一實施例之一透視圖；圖2展示圖1之盲鉚釘套筒之一縱向截面視圖；圖3展示插入至一工件配置之一鑽孔中之一盲鉚釘，其中已由於心軸之拉力形成盲頭部；圖4展示通過藉由根據本發明之盲鉚釘而產生之一盲鉚釘連接件之一縱向截面視圖；及圖5展示圖4之不具備工件之變形盲鉚釘之一透視圖。
10‧‧‧盲鉚釘套筒
12‧‧‧套筒頭部
14‧‧‧套筒柄
16‧‧‧直通開口
18‧‧‧盲側端
20‧‧‧頭部側端
24‧‧‧支承面
26‧‧‧軸向凹部
30‧‧‧頭部形成部分
32‧‧‧剛性部分
34‧‧‧折疊部分
36‧‧‧第一形成部分
38‧‧‧第二形成部分
40‧‧‧第三形成部分
L1‧‧‧軸向長度
L2‧‧‧軸向長度
L3‧‧‧軸向長度
L4‧‧‧軸向長度
L5‧‧‧軸向長度
L6‧‧‧軸向深度
L7‧‧‧軸向長度
L8‧‧‧軸向長度
L9‧‧‧軸向長度
D1‧‧‧外徑
D2‧‧‧內徑
D3‧‧‧外徑
D4‧‧‧最大外徑

Claims (11)

  1. 一種用於一盲鉚釘(42)之盲鉚釘套筒(10)，其具有具備用於支承抵住一可見工件表面(50)之一支承面(24)之一套筒頭部(12)，且具有一套筒柄(14)，其中該盲鉚釘套筒(10)具有可引導一心軸(44)穿過之一直通開口(16)，其中該套筒柄(14)具有經設計以在該盲鉚釘(42)之裝配期間形成一盲頭部(52)之一頭部形成部分(30)，且具有配置於該頭部形成部分(30)與該套筒頭部(12)之間且經設計以在該盲鉚釘(42)之裝配期間為達成一夾持厚度補償之目的而形成一套筒褶(54)之一折疊部分(34)，其特徵在於，該套筒頭部(12)在該支承面(24)之區域中具有一軸向凹部(26)以用於接納在該裝配期間形成之該套筒褶(54)之至少部分。
  2. 如請求項1之盲鉚釘套筒，其中該軸向凹部(26)之一軸向深度(L6)及該折疊部分(34)之一軸向長度(L4)經選擇使得該套筒褶(54)與藉由該盲鉚釘(42)連接之一工件配置(49)不接觸或實質上與其無力接觸。
  3. 如請求項1或2之盲鉚釘套筒，其中該軸向凹部之一軸向深度(L6)大於或等於該套筒頭部(12)之軸向長度(L5)之0.3倍，較佳地大於或等於該套筒頭部(12)之軸向長度(L5)之0.4倍。
  4. 如請求項1至2中之一項之盲鉚釘套筒，其中該軸向凹部(26)之一外徑(D4)大於或等於該套筒頭部(12)之外徑(D3)之0.4倍，較佳地大於或等於該套筒頭部(12)之外徑(D3)之0.5倍。
  5. 如請求項1至2中之一項之盲鉚釘套筒，其中一剛性部分(32)在軸向方向上配置於該折疊部分(34)與該頭部形成部分(30)之間。
  6. 如請求項1至2中之一項之盲鉚釘套筒，其中該頭部形成部分(30)具有一第一形成部分(36)及一軸向相鄰第二形成部分(38)，其中 該第二形成部分(38)之強度大於該第一形成部分(36)之強度。
  7. 如請求項6之盲鉚釘套筒，其中該第一形成部分(36)在該軸向方向上經配置相鄰於該套筒柄(14)之一盲側端(18)。
  8. 如請求項6之盲鉚釘套筒，其中該頭部形成部分(30)具有一第三形成部分(40)，其配置於該第二形成部分(38)與該第一形成部分(36)相對之一側上且具有低於該第二形成部分(38)之一強度。
  9. 如請求項1至2中之一項之盲鉚釘套筒，其中該套筒柄(14)之一外徑(D1)與一內徑(D2)之比位於自1.1至1.6之範圍中，尤其在自1.2至1.5之範圍中，且特別較佳地在自1.24至1.36之範圍中。
  10. 一種具有一心軸(44)及根據請求項1至9中之一項之一盲鉚釘套筒(10)之盲鉚釘(42)，其中該心軸(44)具有用於支承於該套筒柄(14)之一盲側端(18)之區域中之一盲側心軸頭部(45)。
  11. 一種盲鉚釘連接件(60)，其使用根據請求項10之一盲鉚釘(42)連接至少兩個工件(46、48)。
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