專利名稱：鉚接元件的制作方法
鉚接元件本發(fā)明涉及鉚接元件，涉及鉚接元件和纖維復合材料部件的部件組件，涉及用于附接鉚接元件的沖模母模(die button),并且還涉及用于將鉚接元件附接在纖維復合材料的部件中的方法。對于將緊固元件例如特別是鉚接元件，附接到金屬片或纖維復合材料的部件來說，人們之前假設必須在用于緊固元件的部件中形成開口。然而，特別是對于纖維復合材料的部件來說，這種過程與相當多的缺點相關聯(lián)，這是因為在材料中的開口處出現(xiàn)不連續(xù)，這使材料顯著地變弱，并且事實上，在不連續(xù)的位置處，由于緊固元件而實際上需要特別高的材料強度。因此，本發(fā)明的目的是提供將緊固元件例如特別是鉚接元件以部件不必以不利的方式被弱化的方式附接到部件的可能性，并且事實上其將特別可能使緊固元件附接到纖維復合材料的部件。該目的根據本發(fā)明通過具有權利要求1的特征的鉚接元件、通過具有權利要求10的特征的部件組件，通過具有權利要求13的特征的沖模母模并且還通過具有權利要求15的特征的方法來實現(xiàn)。根據本發(fā)明的鉚接元件包括鉚接部分，該鉚接部分形成為在尖端的方向上逐漸變細并且可以借助于沖模母模至少局部地擴張的尖狀部(spike)。通過使鉚接部分形成為可擴張的尖狀部，用尖狀部將鉚接元件按壓到相應的材料中是可能的，于是尖狀部可借助于合適成形的沖模母模來擴張以形成鉚釘連接。對于由至少在材料的某些狀態(tài)下能夠壓入這種鉚接部分的材料制成的部件來說，從而可能免于為鉚接元件制造開口。本發(fā)明的鉚接元件因此特別適合于纖維復合材料的部件，該纖維復合材料的部件至少在一段時間內處于材料足夠柔軟和/或“漿狀的”狀態(tài)中。這將在下面更詳細地說明。本發(fā)明的另外的優(yōu)點在于不需要使緊固元件粘附地結合到部件的事實。在鉚接元件的優(yōu)選設計中，鉚接部分具有特別是舌樣形狀的多個段，所述多個段共同地形成尖狀部并且在尖狀部擴張期間可彼此移開。段可以例如通過使用較小的壁厚而與在預期斷裂的連接位置點處提供的有意的材料弱化連接在一起。在該情況下，尖狀部的擴張與尖狀部的裂開(breaking apart)相關聯(lián)，以使段彼此移開。作為替換方案，段可以是至少局部不連接的，并且在這方面放置在彼此上面，或者彼此微小地間隔開，使得段在起始條件下共同地形成尖狀部，該尖狀部作用為按壓到部件中并且可以隨后借助于沖模母模移開，而不必將材料砸開。根據本發(fā)明的部件組件包括根據本發(fā)明的鉚接元件并且還包括纖維復合材料的部件。特別地，部件組件的特征在于，鉚接元件的鉚接部分在部件的后面與至少折疊一次的區(qū)域接合。這樣，可實現(xiàn)抵抗相對高的壓出力的特別好的安全性。鉚接元件在部件中的附接優(yōu)選以在完成的部件中部件的多余材料在與鉚接部分相對的側部處圍繞鉚接元件的方式發(fā)生。根據本發(fā)明的沖模母模用于根據本發(fā)明的鉚接元件的附接，并包括用于使鉚接元件的尖狀部擴張的擴張部分，其中擴張部分其自身至少局部地形成為尖狀部。
這樣，在鉚接部分和沖模母模的配合開始之前，即在鉚接部分的尖狀部借助于沖 模母模的尖狀部擴張以產生所需的鉚釘連接之前，沖模母?？墒紫葘⑵浼鉅畈堪磯旱讲考?中。
在該方法的特別優(yōu)選的實施方案中，做好準備將鉚接元件和沖模母模按壓入部 件中在部件的制造期間進行。這樣，一方面，鉚接元件的附接可在制造部件的情況下進行。 這樣，特別可能的是，同時使用用于制造部件的工具，以引起鉚接元件的壓入和沖模母模的 壓入，并且還施加使鉚接元件和沖模母模配合所需的力。另一方面，可利用的事實是，在制 造纖維復合材料的部件期間，由于該過程，至少在一段時間內，該材料具有允許鉚接元件的 尖狀部以及沖模母模的尖狀部壓入并且還允許制造鉚釘連接所需的材料的移置的一致性 (consistency)。
本發(fā)明可有利地結合具有相對短的纖維的纖維復合材料并且還可結合具有相對 長的纖維的材料兩者來使用。具有短纖維的部件可在注射模制過程中制造。在這一點上，材 料混合物可容易地被模制，使得用于制造這些部件的工具可同時地用于鉚接元件的附接。 具有長纖維的纖維復合材料可通過層壓來制造，即通過具有定向纖維的各個層的交叉應用 (cross-wise application)來制造。對于許多塑料材料來說，然后可能以與金屬片部分的 深拉相似的方式，在熱量的作用下借助于工具將層壓部分按壓成特定的形狀。然后，用于此 的按壓可同時用于將鉚接元件和沖模母模弓I入足夠柔軟的復合材料中。
在兩種情況下，即，既具有短纖維材料且還具有長纖維材料的情況下，因此利用了 這樣的情況，即，由于該過程，本發(fā)明的鉚接元件和本發(fā)明的沖模母?？稍谥辽僖欢沃g內 被按壓到足夠柔軟的材料中。
在從屬權利要求、說明書中并且還在附圖中提出了本發(fā)明的優(yōu)選的進一步的發(fā)展。
在附圖中
圖1示出了鉚接元件的透視圖，
圖2示出了在沿著軸向方向觀察時圖1的元件的視圖，
圖3示出了圖1的元件的部分地剖開的側視圖，
圖4示出了在從側面看時的圖1的鉚接元件，且鉚接元件定位在具有尖狀部的沖 模母模之上并與其間隔開，其中部件定位在鉚接元件和沖模母模之間，
圖5示出了與圖4類似但是在鉚接元件已經開始從上面刺入部件且沖模母模從下 面刺入部件之后的視圖，
圖6示出了在鉚接元件已經附接到部件之后部分地以截面形式的部件組件，以及
圖7示出了圖6的圓圈區(qū)域的放大視圖。
以下將以實施例的方式并參照附圖來描述本發(fā)明，附圖的圖1至圖7顯示了根據 本發(fā)明的鉚接元件和根據本發(fā)明的沖模母模并且還有根據本發(fā)明的鉚接元件可能地附接 到部件的過程的不同視圖。
圖1至圖3顯示了根據本發(fā)明的鉚接元件的實施方案的不同視圖。
鉚接元件具有凸緣部分21，其相對于元件的中心軸線15徑向地延伸。在凸緣部分 21的一側上有緊固部分27，緊固部分27設有延伸到凸緣部分21并進入凸緣部分21中的內螺紋29。在該實施方案中，鉚接元件因此形成為螺母元件。然而，這不是必須的。在可選擇的實施方案中，根據本發(fā)明的鉚接元件還可以例如形成為螺栓元件，該螺栓元件具有軸，其形成有外螺紋，作為緊固部分。凸緣部分21的遠離緊固部分27的下面用作鉚接元件所附接到的部件51的接觸面23 (具體參見圖6)。接觸面23設有多個突出的肋狀物25，肋狀物25在徑向方向上延伸，并且用于抵抗方定轉(security against rotation)。鉚接部分11在凸緣部分21的遠離緊固部分27的側部處延伸，并且在接觸面23的區(qū)域中的鉚接部分的外徑至少大體上相應于圓柱形緊固部分27的外徑。從凸緣部分21起始，鉚接部分11首先具有大體上圓柱形的部分19，該圓柱形部分19合并到在朝著尖端或頂點的方向上逐漸變細的尖狀部中。在尖狀部的尖端處有用于沖模母模31的漏斗形引入輔助物(introduction aid)17(具體參見圖5)。鉚接部分11由多個舌樣的段13形成，所述多個舌樣的段13起始于凸緣部分21并以閉合芽(closed bud)的方式形成鉚接部分11的逐漸變細的尖狀部。因此，在該實施方案中的四個段13被設計成使得其沿著中心軸線15從凸緣部分21開始在尖端的方向上變得更窄。如在引言部分中所提到的，段13可相互連接，或者例如可以是未連接而僅僅是相互接觸的。鉚接元件的尖狀部使得將鉚接元件按壓到鉚接元件要附接到的足夠柔軟的部件中而不必在部件中(首先)形成用于鉚接元件的開口成為可能。在圖4至圖7中顯示了借助于相應地成形的沖模母模將鉚接元件附接到部件51的可能順序。沖模母模31包括用于使鉚接元件的尖狀部擴張的部分33，其中沖模母模的該部分33同樣具有形成尖狀部的部分，在該實施方案中，所述形成尖狀部的部分具有圓錐形的形狀。因此，根據本發(fā)明的沖模母模31能夠利用其尖狀部而被按壓到部件中。圓柱形部分37在沖模母模31的垂直于尖狀部的中心軸線延伸的平坦的表面35和尖狀部之間形成。圖5顯示了鉚接元件的尖狀部以及沖模母模31的尖狀部都被按壓到部件51中的狀態(tài)，然而，沖模母模31的擴張部分33還沒有開始使鉚接元件的尖狀部擴張?？傮w上，沖模母模特別是關于相應于鉚接元件的鉚接部分的直徑和角度關系而被成形，使得產生在圖6中顯示的最終狀態(tài)。通過與沖模母模的配合，鉚接元件的鉚接部分11的尖狀部被擴張，借此段13 —方面彼此移開且另一方面被折疊，使得在部件的下側處產生折疊的鉚釘卷邊(rivet bead) 30。在圖示的實施方案中，該鉚釘卷邊與部件51的下面齊平地放置。然而，這不是必要的，作為替換方案，鉚釘卷邊還可在部件51的下面處突出。如圖6所示，部件51的材料被移置，使得多余的材料53在部件51的頂面處圍繞凸緣部分21圓形地突出。雖然折疊的鉚釘卷邊30保護鉚接元件不受壓出力，但是凸緣部分21提供了抵抗拉出力的安全性。如在引言部分中已提到的，特別地，鉚接元件的壓入以及沖模母模31的壓入是在用于制造相應的部件51的工具的幫助下進行的。因此，根據本發(fā)明的鉚接元件的引入可在 制造過程的情況下發(fā)生，所述制造過程在任何情況下均發(fā)生。該制造過程特別地需要材料 是至少是熱的，且因此在一段時間內是柔軟的，以便鉚接元件和沖模母模31可被按壓到材 料中。
本發(fā)明還使得將鉚接元件附接到也被稱為“有機片(organo sheet)”的纖維復合 材料的部件而不需要在用于鉚接元件的材料中(預先地)形成開口成為可能。據此，以有 利的方式避免了材料的不利弱化。
參考數(shù)字列表
11鉚接部分
13 段
15中心軸線
17引入輔助物
19圓柱形部分
21凸緣部分
23接觸面
25 用于提供抵抗旋轉的裝置(means for providing security against rotation),肋狀物
27緊固部分
29內螺紋
30折疊的鉚釘卷邊
31沖模母模
33擴張部分
35平坦的表面
37圓柱形部分
51 部件
53多余的材料
權利要求
1.一種鉚接元件，特別是用于附接在纖維復合材料的部件(51)中的鉚接元件，所述鉚接元件具有鉚接部分(11)，所述鉚接部分(11)至少局部地形成為在朝著尖端的方向上逐漸變細并且能夠通過沖模母模(31)擴張的尖狀部。
2.根據權利要求1所述的鉚接元件，其特征在于，所述鉚接部分(11)具有大體上圓形的橫截面。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的鉚接元件，其特征在于，所述鉚接部分(11)具有多個段(13)，尤其是舌樣段，所述段(13)共同地形成所述尖狀部并且能夠在所述尖狀部擴張期間彼此移開。
4.根據權利要求3所述的鉚接元件，其特征在于，所述段(13)各自沿著中心軸線(15)在所述尖狀部的尖端的方向上變窄。
5.根據前述權利要求中任一項所述的鉚接元件，其特征在于，所述尖狀部在其尖端處具有用于所述沖模母模(31)的引入輔助物(17)，尤其是漏斗形的引入輔助物。
6.根據前述權利要求中任一項所述的鉚接元件，其特征在于，所述鉚接部分(11)具有至少大體上圓柱形的部分(19)，所述大體上圓柱形的部分(19)的后面是所述尖狀部。
7.根據前述權利要求中任一項所述的鉚接元件，其特征在于，設置了凸緣部分(21)，所述凸緣部分(21)相對于所述鉚接部分(11)徑向地突出并具有用于相應的部件(51)的接觸面(23)。
8.根據權利要求7所述的鉚接元件，其特征在于，所述凸緣部分(21)設有用于提供抵抗旋轉的裝置(25)，尤其是肋樣裝置。
9.根據前述權利要求中任一項所述的鉚接元件，其特征在于，所述鉚接元件形成為螺母元件。
10.一種部件組件，包括纖維復合材料的部件(51)和根據前述權利要求中任一項所述的鉚接元件。
11.根據權利要求10所述的部件組件，其特征在于，所述鉚接元件的所述鉚接部分(11)具有在所述部件(51)后面接合的至少折疊一次的區(qū)域。
12.根據權利要求10或權利要求11所述的部件組件，其特征在于，所述部件(51)的多余材料(53)在與所述鉚接部分(11)相對的側部處圍繞所述鉚接元件。
13.—種沖模母模，用于根據前述權利要求中任一項形成的鉚接元件的附接，所述沖模母模具有用于使所述鉚接元件的所述尖狀部擴張的擴張部分(33)，所述擴張部分(33)至少局部地形成為在尖端的方向上逐漸變細的尖狀部。
14.根據權利要求13所述的沖模母模，其特征在于，所述尖狀部至少大體上制成為圓錐形的形狀。
15.一種用于將鉚接元件附接在纖維復合材料的部件(51)中的方法，其中鉚接元件和沖模母模(31)各自設有形成為尖狀部的部分，被按壓到未準備好的部件(51)中，特別是未設有用于所述鉚接元件的開口的部件(51)中，并且所述鉚接元件的所述尖狀部借助于所述沖模母模(31)的所述尖狀部擴張以形成鉚釘連接。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，將所述鉚接元件和所述沖模母模(31)按壓在所述部件(51)中在所述部件(51)的制造期間進行，特別是借助于用于制造所述部件(51)的工具進行，其中所述工具特別是設置成用于在注射模制過程中制造所述部件(51)或者用于使所述部件(51)成形。
17.根據權利要求15或權利要求16所述的方法，其特征在于，所述鉚接元件的所述鉚接部分(11)至少局部地折疊一次。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鉚接元件，特別是用于附接到纖維復合材料的部件的鉚接元件，該鉚接元件具有鉚接部分，該鉚接部分至少局部地形成為在朝著尖端的方向上逐漸變細并可通過沖模母模擴張的尖狀部。
文檔編號B21J15/04GK102996594SQ201210336508
公開日2013年3月27日 申請日期2012年9月12日 優(yōu)先權日2011年9月14日
發(fā)明者奧利弗·迪爾, 理查德·漢弗伯特 申請人:形狀連接技術有限公司及兩合公司