[發明專利]壓入元件、包括其的組件及制造和附接壓入帽的方法

有效

• 申請號: 201010291809.6
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN102022413A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 杰瑞·巴貝吉
• 申請（專利權）人: 形狀連接技術有限公司及兩合公司
• 主分類號: F16B37/04
• 分類號: F16B37/04
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華;鐘錦舜

技術領域

本發明涉及自沖孔中空壓入元件、由壓入元件和金屬片材構成的組件、以及制造自沖孔壓入帽的方法和用于附接自沖孔壓入帽的方法。

背景技術

在轎車主體和其他部分的制造中，通過以鉚接元件、沖孔元件或者壓入元件的形式存在的緊固件操作是十分常見的。

采用鉚接元件時，該元件被插入預先沖孔的金屬片材且通過在緊固件的鉚接部上形成鉚接珠而被鉚接至該金屬片材。緊固件自身具有緊固部，即內螺紋或者具有外螺紋的栓軸，由此分別利用栓或者帽，另一部件可被固定至金屬片材。可以形成為鉚接元件或者壓入元件的沖孔元件被稱為自沖孔元件，即該元件自身在金屬片材中切出孔，且隨后被固定至該金屬片材。采用已知的壓入元件時，金屬片材可以是預先沖孔的，或者壓入元件可以如上所述地通過自沖孔方式制成，即，使得至金屬片材的附接部自身在所施加的力的作用下在金屬片材中切出孔。該元件穿過所述孔，且金屬片材被壓，使得金屬片材的材料流入壓入元件的底切部(undercut)。壓入元件于是被以這樣的方式鎖定至金屬片材，使得壓入元件被穩固地固定至金屬片材，且壓入元件不能直接地在軸向上從金屬片材壓出或者不能通過在附接栓或者帽時出現的常見扭矩而相對于金屬片材旋轉。與鉚接元件相反，壓入元件在附接至金屬片材時不變形，或者基本上不故意變形。

在機動車輛的結構中，通常以這樣的緊固件代替焊接件，以前焊接件被焊接至金屬片材的車身等。元件的焊接不僅通過機械變形以拙劣的方式集成到單一金屬片材的制造過程，而且還導致金屬片材的不期望的污染。此外，焊接件不能與多種金屬片材一起使用，例如被預先涂覆的金屬片材或者由兩個金屬片材層構成的、可選地在該兩個金屬片材層之間布置有塑料膜的金屬片材。當金屬片材是高強度的金屬片材時，也不能使用焊接件，因為在焊接期間產生的熱量會導致在焊接位置的區域中的金屬片材的特性的不能接受的下降。在用于機動車輛的金屬片材的制造中，需要大量的緊固件，且涉及的金屬片材的厚度通常在0.6mm至2.5mm的范圍內，有時超過該范圍直到3mm或者更厚。

DE?10?2007?034?987?A1描述了可以形成為自沖孔元件且適于附接在厚的金屬片材中的壓入元件。該文所示的壓入元件具有頭部和頸部，頭部具有面對金屬片材的環狀表面，頸部遠離環狀表面凸出，即遠離金屬片材接觸表面，頭部還具有環形凸起，該環形凸起以在徑向上有間隔的方式圍繞頸部且遠離環狀表面凸出。頸部還具有在徑向上向外凸出的環狀邊緣，該環狀邊緣可以形成為連續的，也可以形成為局部中斷的。該邊緣的末端與環狀表面在軸向上有間隔，該間隔比環形凸起的末端與環狀表面在軸向上的間隔大。環狀邊緣在徑向上位于該凸起內，且與該凸起形成收留金屬片材的材料的口袋。這種壓入元件必然有其合理性，但是在其制造上仍然是相當復雜的。此外，在環狀表面的區域中和環狀表面的正下方的頸部處的設計在一些情況下可能導致在附接金屬片材期間的更大的困難，在一些情況下不能確保所期望的與金屬片材的形狀配合的鎖定達到所期望的水平。

關于這一點，還應參考歐洲專利EP-B-1?690?913。該專利描述了另一功能元件，該功能元件具有在頭部的下側處的環狀的金屬片材接觸表面以及遠離頭部凸出的頸部，頸部在該專利中被設計作為沖孔部。該功能元件的特征在于它可以與不同厚度的金屬片材一起使用。為此，在環狀的金屬片材接觸表面與沖孔部的自由端之間的沖孔部處設置環狀的邊緣，且在該邊緣與沖孔部的自由端之間設置圍繞沖孔部的環狀凹部。此外，設置肋狀物，該肋狀物提供不可旋轉的固定，且該肋狀物在金屬片材接觸表面與邊緣之間的另一環狀槽內以上升的方式在軸向方向上延伸至該邊緣。這種元件完全能夠勝任分配給它的任務，然而所述元件是相當復雜的，且也不太適于以自沖孔的方式用在厚度范圍在4mm及以上的很厚的金屬片材中。

EP-B-1?690?013中公開了一種可以與厚度范圍在0.6mm至4mm之間的金屬片材一起使用的元件，厚度在3mm以上的金屬片材在轎車結構中相對很少。雖然緊固件也用在卡車制造中，但是使用程度很低。已知基本上僅使用鉚接元件制造轎車。這些鉚接元件也用在卡車中的較薄的金屬片材中，例如駕駛室的區域中。卡車的更穩固的金屬片材，即具有的金屬片材厚度大于3mm、通常大于4mm及更大(如果有的話)的金屬片材，僅在非常少的情況下具有鉚接元件，因為可用的鉚接元件完全不是為這樣的厚的金屬片材設計的。此外，制造的卡車比轎車少很多。在卡車的制造中，當前很大程度上使用焊接件。

發明內容