專利名稱：自沖式旋轉對稱鉚釘的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及旋轉對稱自沖(self-pierce)鉚釘，該鉚釘具有鉚釘頭和鉚 釘桿，鉚釘桿設有由鉚釘頭封閉的中心凹陷。
背景技術：
稱為"自沖鉚釘(pierce rivet)"的緊固件例如可以由EP720965、 EP833063、 EP1229254和DE4431769得知。它們通常由桿形成，所述桿基 本上形成為中空的圓筒形，在工件一側開口，通孔半徑被改變成盤狀頭。在任何情況下，根據現有技術的自沖鉚釘在桿的區(qū)域都具有圓筒輪廓。同時，這些自沖鉚釘已成為常見的現有技術。在金屬板加工行業(yè)中， 特別是在汽車工業(yè)中，使用了越來越多的高強度鋼。根據現有技術的自沖 鉚釘因而不能繼續(xù)使用，因為它們在實現自沖之前就已經形變或彎曲。為了解決這種問題，也已經提出了由具有更高強度的金屬來生產根據 現有技術的自沖鉚釘。但是，這不會獲得期望的成功，因為在設置過程 中，斷裂的危險性增大了。此外，汽車工業(yè)還希望有這樣一種自沖鉚釘，該鉚釘能夠被設置成使 得在設置之后，鉚釘與已設置了鉚釘的工件之間不能有間隙，因為只有這 樣，才可以實現自沖鉚釘連接的抗腐蝕性。發(fā)明內容從這種情況出發(fā)，因而本發(fā)明需要解決的問題是改進這樣的自沖鉚 釘，使之能夠被設置在高強度鋼板中而不必給自沖鉚釘選擇特別硬的材 料，其中，還同時消除了鉚釘與工件之間在設置之后形成間隙的情況。根據本發(fā)明，該問題是通過下述特征來解決的自沖鉚釘的桿具有外部輪廓，該外部輪廓靠著鉚釘桿大體上遵從橢圓軌跡布置，橢圓的長軸大 體上平行于鉚釘軸線而延伸。因此，根據本發(fā)明，第一次離開了自沖鉚釘的桿的圓柱形外部輪廓， 所述圓柱形外部輪廓迄今為止仍被認為是因所需自沖特性而不可拋棄的。 通過桿的上部區(qū)域中較大的桿壁厚度，其可以在自沖過程中傳遞較大的載 荷，因此根據本發(fā)明的自沖鉚釘可以被設置于高強度鋼和不銹鋼的板中， 而不會在設置過程中破裂或彎曲。根據本發(fā)明的自沖鉚釘設計還以有利的 方式防止了自沖鉚釘與工件材料之間形成間隙。為了便于生產自沖鉚釘的外部輪廓，其軌跡可以由橢圓的弦部分來近 似，所述橢圓從外部靠著其設置。優(yōu)選地，在這個方面，鉚釘頭被形成為非常平的圓柱形。如果鉚釘桿的高度對應于橢圓的長軸長度的一半，則實現了特別有利 的形狀。此外，還優(yōu)選為使桿側與頭側末端處，鉚釘桿的外部半徑差對應于橢圓的短軸長度的一半。特別是，優(yōu)選為使桿中的凹陷在頭側變細成圓錐形狀。但是，在頭側的凹陷也可以遵從另一橢圓的軌跡，所述另一橢圓具有水平定位的長軸。根據本發(fā)明的再一種優(yōu)選實施例，鉚釘的桿的外部輪廓在鉚釘的桿側 末端向限定了凹陷的內部輪廓進行的過渡是由外部非常小的半徑和內部非 常大的半徑形成的。此外，優(yōu)選地為使鉚釘的桿的外部輪廓在鉚釘的桿側末端處近似地以 直角方式改變?yōu)榄h(huán)形表面，較大半徑的所述環(huán)形表面改變成限定了所述凹 陷的內部輪廓。此外，還優(yōu)選為使鉚釘的桿的外部輪廓在鉚釘的桿側末端近似地以直 角方式改變成環(huán)形表面，并且限定了凹陷的內部輪廓的桿側部分大體上遵 從較小橢圓的軌跡，所述較小橢圓部分地內切于桿中，其長軸大體上平行 于鉚釘軸線延伸。本發(fā)明的再一種優(yōu)選實施例構造成使鉚釘的桿的外部輪廓在鉚釘的桿側末端以銳角方式改變成斜面，所述斜面已經形成了所述凹陷的內部輪 廓，使得凹陷由截頭圓錐構成，所述截頭圓錐沿鉚釘頭的方向逐漸變細， 其在頭側改變成圓柱形狀。此外，還優(yōu)選為使鉚釘的桿的外部輪廓在鉚釘的桿側末端以較小半徑 改變?yōu)橄薅怂霭枷莸膬炔枯喞?，并且在其桿側部分基本上遵從較小橢 圓的軌跡，所述較小橢圓至少部分地內切于桿，其長軸大體上平行于鉚釘 的軸線延伸。


下面將參考附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行說明。附圖示出了 圖1:平行于旋轉軸的剖視圖中的根據本發(fā)明的自沖鉚釘； 圖2至13:根據本發(fā)明的變更形式自沖鉚釘的類似剖視圖。
具體實施方式
圖l示出了根據本發(fā)明的自沖鉚釘IO的第一實施例，它具有桿12和頭14，其中，桿12包圍了凹陷16，凹陷16在頭14的方向上被封閉，并且其結束于圓錐形狀。這里，桿12的外部輪廓由橢圓18形成，橢圓18的長軸A定位成與 鉚釘10的旋轉軸線平行，其長度為桿12的長度的兩倍，使得該外部輪廓 由橢圓18的四分之一 (即其一個象限)形成。這里，橢圓的短軸長度對 應于鉚釘側處與頭側端部處鉚釘桿12的外徑之差的兩倍。鉚釘桿12在幾乎成直角的桿側端部的外部輪廓被改變?yōu)檎沫h(huán)形表 面20。此后，窄的環(huán)形表面20在切向改變成桿12的內部輪廓，其同時形 成凹陷16的界限。這里，內部輪廓的軌跡遵從另一橢圓22的軌跡，所述 另一橢圓22部分地內切于桿12的截面，其長軸定位成與鉚釘10的旋轉軸 線平行。橢圓20的軌跡一旦平行于鉚釘10的旋轉軸，該軌跡在切向就改 變成凹陷16的圓柱截面，其在頭側經由半徑而被引入凹陷16的平圓錐形 端部中。圖2示出了根據本發(fā)明的自沖鉚釘的一種類似實施例。但是，在該實施例中，橢圓18的軌跡是由離散的弦(chord)部分近似的，由此可以便 于生產根據本發(fā)明的自沖鉚釘。正割元件24的弦的幾何形狀演變由橢圓 的各條半徑圖示來表示。圖3示出了根據圖1的自沖鉚釘的再一種變更形式，其中，鉚釘頭14 被放大，使之突出超過橢圓18的長軸A。圖4也示出了根據圖2的自沖鉚釘的一種變更形式，其中，頭側的凹 陷16由穹形而不是由圓錐形末端封閉，該剖視圖遵從第三橢圓的軌跡， 其長軸為水平的，其長度對應于凹陷16的直徑。圖5示出了根據圖2的實施例的再一種變更形式，其中，凹陷16的超 出環(huán)形表面20的內部輪廓不再遵從橢圓的軌跡，而是半徑為R1.5。圖6也示出了根據圖5的自沖鉚釘實施例的再一種變更形式，其中， 凹部16的平的圓錐形頭側端被穹頂代替，其截面大體上遵從長軸沿水平 方向定位的橢圓。圖7也示出了圖1的一種變更形式，其中，通過非常小的半徑R而不 是幾乎直角方式形成的外部輪廓變成了環(huán)形表面20。在此后，這里的內部 輪廓16不再遵從橢圓，而是較大的半徑R1.5。圖8示出了根據圖3的實施例的一種變更形式，其中，外部輪廓與桿 側環(huán)形表面之間的過渡不是幾乎直角，而是遵從非常小的半徑R。圖9也示出了圖8的一種變更形式，其中，內部輪廓的桿側軌跡不遵 從橢圓，而是較大的半徑R1.5。圖10示出了根據本發(fā)明的自沖鉚釘的再一種實施例，其中，從桿12 的外部輪廓向內部輪廓的過渡呈銳角，使得外部輪廓與內部輪廓以顯著小 于90度的角度直接相交。因此，由斜面26限定了凹陷16，斜面26然后 改變成凹陷16通常的圓筒形狀，使得從桿那側看去的凹陷16首先處于截 頭圓錐形狀，隨后是圓筒形，最后通過小的半徑而以平的圓錐形結構結 束。圖11示出了圖1的再一種變更形式，其中，內部輪廓的桿側軌跡不 遵從橢圓，而是較大的半徑R1.5。最后的圖12示出了圖l的再一種變更形式，其中，凹陷16不是以平的圓錐形結束，而是寬的穹頂，其截面基本上遵從平放的橢圓形狀。圖13也示出了圖12的一種變更形式，其中，凹陷16的內部輪廓的桿 側部分不遵從橢圓，而是寬的半徑R。根據本發(fā)明的自沖鉚釘的上述所有實施例可以優(yōu)選地由鋼、不銹鋼、 鋁或鈦生產。
權利要求
1.一種旋轉對稱的自沖鉚釘(10)，具有鉚釘頭(14)和鉚釘桿(12)，所述鉚釘桿(12)設有由所述鉚釘頭(14)封閉的中心凹陷(16)，所述自沖鉚釘(10)的特征在于，所述鉚釘桿(12)的外部輪廓基本上遵從橢圓(18)的軌跡，所述橢圓(18)靠著所述鉚釘桿布置，所述橢圓的長軸(A)基本上平行于所述鉚釘(10)的軸線延伸。
2. 根據權利要求1所述的鉚釘，其特征在于，所述鉚釘桿(12)的外 部輪廓遵從下述橢圓軌跡所述橢圓軌跡設置成從外部靠著并由弦來近
3.根據權利要求1或2所述的鉚釘，其特征在于，所述鉚釘頭(14) 被制成非常平的圓柱體。
4. 根據權利要求1、 2或3所述的鉚釘，其特征在于，所述鉚釘桿 (12)的高度對應于所述橢圓(18)的長軸(A)的長度的一半。
5. 根據權利要求1、 2或3所述的鉚釘，其特征在于，所述鉚釘桿 (12)的外部半徑在所述桿側末端與頭側末端之間的差對應于所述橢圓 (18)的短軸(a)的長度的一半。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的鉚釘，其特征在于，所述鉚釘 頭側的所述凹陷(16)被變細成圓錐形。
7. 根據權利要求1至5中任一項所述的鉚釘，其特征在于，所述頭側 的所述凹陷(16)以橢圓形曲面結束。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的鉚釘，其特征在于，所述鉚釘 (10)的桿(12)在所述桿側末端從外部輪廓向限定了所述凹陷(16)的內部輪廓進行的過渡是通過所述外部處非常小的半徑(R)和所述內部處 非常大的半徑(R1.5)形成的。
9. 根據權利要求1至7中任一項所述的鉚釘，其特征在于，所述鉚釘 (10)的桿(12)在所述鉚釘的桿側末端的外部輪廓以大體上直角方式改變成環(huán)形表面(20)，大半徑(R1.5)的所述環(huán)形表面(20)改變成限定 了所述凹陷(16)的內部輪廓。
10. 根據權利要求1至7中任一項所述的鉚釘，其特征在于，所述鉚釘(10)的桿(12)在所述鉚釘(10)的桿側末端處的外部輪廓以大體上 直角方式改變成環(huán)形表面(20)，并且限定了所述凹陷(16)的所述內部 輪廓的桿側部分大體上遵從較小橢圓(22)的軌跡，所述較小橢圓(22) 至少部分地內切于所述桿(12)中，其長軸大體上平行于所述鉚釘(10) 的軸線延伸。
11. 根據權利要求1至7中任一項所述的鉚釘，其特征在于，所述鉚 釘(10)的桿(12)在所述鉚釘(10)的桿側末端的外部輪廓以銳角方式 改變?yōu)橐呀浶纬伤霭枷?16)的內部輪廓的斜面(26)，使得所述凹陷(16)由截頭圓錐構成，所述截頭圓錐沿所述鉚釘頭(14)的方向逐漸變 細，在頭側改變成圓柱區(qū)域。
12. 根據權利要求1至7中任一項所述的鉚釘，其特征在于，所述鉚 釘(10)的桿(12)在所述鉚釘的桿側末端處的外部輪廓以小半徑(R) 方式改變?yōu)橄薅怂霭枷?16)的內部輪廓，并在其桿側部分大體上遵 從較小橢圓(22)的軌跡，所述較小橢圓(22)至少部分地內切于所述桿(12)，其長軸基本上平行于所述鉚釘(10)的軸線延伸。
13. 根據權利要求1至12中任一項所述的鉚釘，其特征在于，所述鉚 釘由鋼、不銹鋼、鋁或鈦生產。
全文摘要
自沖式旋轉對稱鉚釘(10)具有鉚釘頭(14)和帶有中心凹陷(16)的鉚釘桿(12)，所述中心凹陷(16)由鉚釘頭(14)封閉，其中，鉚釘桿(12)具有外部輪廓，所述外部輪廓大體上遵從橢圓(18)輪廓，所述橢圓設置成從外側靠著所述鉚釘桿，且長軸(A)大體上平行于鉚釘(10)的軸線延伸。
文檔編號F16B19/04GK101253338SQ200680029520
公開日2008年8月27日 申請日期2006年8月2日 優(yōu)先權日2005年8月9日
發(fā)明者麥特瑟斯·約克士 申請人:阿久曼特有限公司