CN101970888A - 紧固元件 - Google Patents

Abstract

本发明建议一种空紧固元件，它的构造类似于螺钉。紧固元件具有一个头部(1)，它布置在杆体(3)的一端上，并具有朝着杆体的接触面，用于接触在所要紧固的物体上。在对面前端上，紧固元件具有冲压面(7)，它近似地垂直于纵轴线，并且由闭合的冲压边(8)围绕。这个冲压面的直径小于杆体的直径，例如大约为杆体直径的70％-30％。杆体本身在其外面是平整的，如果紧固元件要被用作为盲铆钉的话，或者具有螺纹(9)，如果紧固元件在冲压过程之后要通过转动被固定的话。

Description

紧固元件

本发明涉及一种紧固元件，尤其是用于连接构件，用它可以从前面起进行固定，而不需要触及后面。这种形式的紧固元件例如可以是盲铆钉，钉子或者自动成孔的螺钉。

已知有一种钉子作为盲紧固元件(DE102006002238)，将它以高速，没有转动地，通过在接合部位里没有预穿孔的构件打入，使钉子尖完全穿过两个构件，直至钉子头部的下侧与抛起的材料连接。这种钉子可以具有一种筋条状环绕的异形断面，或者一种用于松开连接的螺纹。

同样也已知有具有球状尖端的盲铆钉。

本发明的任务是提出一种紧固元件，它结构简单并在各种不同的条件下提供良好的紧固结果。

为了解决这项任务本发明建议一种具有在权利要求1中所述特征的紧固元件。本发明同样也建议一种安设这样的紧固元件的方法。

在开头所述的紧固元件中，通过构件的强烈变形及由此产生的桡曲产生孔，而用按照本发明的紧固元件则首先按照如下形成孔：使两个构件的或者其中的至少一个构件的一部分被冲压。这使孔的边缘明显地干净。

按照本发明的紧固元件具有一个工具作用结构，一种用于实施冲压过程的工具作用在这结构上。这通常是一种作用在紧固元件的纵向方向上的工具，它通过一种突然的或者冲击式的运动在紧固元件上在其纵向方向上施加一个力。

为了实施紧固过程同样也设有一个工具作用结构，它同样也可以与冲压过程的工具作用结构一致。但是也可以涉及另一种驱动结构，尽管对于两个过程来说可以设计一种唯一的工具。

在本发明的改进设计方案中可以规定：紧固元件的冲压端具有一个横向于纵轴线的端面，它被一个基本上完全环绕着的冲压边限制住。因此冲压出材料的一个规定部分。当冲压边完全时，将这个部分在冲压之后完全去除。但是也可以考虑并且合理的是：冲压边设计成不是完全环绕的，而是一小部分圆周设有一种倒圆的轮廓。那么虽然也冲压出一部分的材料，其中冲压出的部分在边缘的一小部分上仍与初始材料连接，因此在实施紧固过程时这个部分不掉下来，而是向侧面弯曲。

所述端面的直径可以小于杆体的直径，例如优选大约为杆体直径的30％至70％，优先为40％至60％。

如果端面的直径小于杆体的直径，那么在两个直径之间有一个过渡部位，这个部位在端面后开始。这里可以规定：紧固元件的冲压端圆柱形地在端面后延伸。圆柱形意味着，横截面大小并不变化，横断面形状也不变。对于横断面形状来说不一定是圆形，端面本身也不需要是圆面，然而圆面或者至少一种近似的圆面看作为优选的。同样也可以是一种多边形。

取代圆柱形延伸的部段按照本发明同样也可以规定，在端面之后有一个首先沉割的截面，在那里横断面大小首先减小，直至然后它又连续地增大直至杆体的直径。

同样也可以使冲压端和杆体之间的过渡部位设计成至少局部锥形。这种锥度既适合于当端面后面有一个圆柱部段时，也适合于在那里有一个沉割时。

过渡部位至少可以是局部凹下地延伸来取代一种锥形的过渡。对于直接到杆体本身的直接过渡来说，也可以是一种一种倒圆过渡部位的样式的微微凸起的弯曲。

如前所述，在紧固元件冲压端上的端面横向于紧固元件的轴向方向，或者说横向于紧固元件的轴线延伸。因此应该表明，同样也应该包括有一种与一个垂直于纵轴线的平面的偏差。

更准确地说，可以设计规定，使前端面位于一个平面里。这个平面既可以精确地垂直于紧固元件的纵轴线，又可以略倾斜于此。与垂直面的小偏差造成：冲压过程不在冲压边的所有位置上，精确地在相同的时刻进行，这在一定条件下可以实现一种更加干净的切面。首先因此有利于切力的分布。

端面也不必位于一个平面里，它可以与这平面略有偏差，例如具有两个成一定角度的平面部分，或者也可以弯曲延伸。

正如开头所述，盲紧固元件具有一种工具作用结构用于实施冲压过程，并具有一种工具作用结构用于实施接着冲压过程的紧固过程。对于这两个过程来说，在一定条件下设有一个唯一的工具，例如一个头(Bit)。

对于紧固过程来说例如可以是指一种转动。冲压过程总是一个在紧固元件的纵向方向上延伸的直线过程，而对于紧固过程来说，也就是说是一个在另一个方向上的过程。紧固元件相应地具有一个工具作用结构，用这结构可以使紧固元件转动。可以是指突起和凹入形式的通常的螺旋传动结构。

但同样也可以使紧固过程是一个冲击过程，也就是说在与冲压过程同一方向上的过程。

在另一个改进设计同样也可以规定，紧固过程是牵拉，也就是说一个在与冲压过程相反方向上的过程。

在本发明的改进设计中可以使杆体设计成至少部分地平整和圆柱形的。如果紧固过程通过冲击或者牵拉来进行的话，这就尤其是这样。

但同样也可以使紧固元件的杆体至少部分地具有一个环绕的突起物(Rippung)。一种这样的突起物可以用来改进在所要连接的构件里的保持过程。

同样也可以并且由本发明建议，使紧固元件的杆体至少部分部具有螺纹。

开头已经说明，冲压端的横断面可以是圆形的，但也可以与圆形不同。本发明建议：紧固元件的杆体至少部分地可以具有一种圆形横断面。

但同样也可以并且由本发明建议：杆体至少部分地具有一种与圆形不同的横断面，例如具有带有强烈倒圆的角的多边形的形状，这对于一种近似的三角形来说对于圆三角形(trilobular)的概念也是已知的。

按照本发明可以使紧固元件的杆体具有一个从背离于冲压端的头部上侧出发的盲孔。这个盲孔可以用于扩张体的插入和作用。

按照本发明可以使紧固元件的头部，杆体和冲压端形成一个整体构件。

但也可以使冲压端是一个与杆体和头部分开的，与其连接的构件。如果由于某些原因对于冲压端要应用另外一种或者不同处理的材料的话，这尤其是合理的。

用于实施冲压过程的工具作用结构优选是紧固元件头部的一个横向于紧固元件轴线的表面。

如果转动属于紧固过程，那么用于实施紧固过程的工具作用结构就可以设计成一种通常的螺旋传动结构。

同样也可以，使用于实施紧固过程的工具作用结构是一个横向于紧固元件纵轴线的面。这既可以用于通过向前移动的紧固，也用于通过牵拉的紧固。

用于实施紧固过程的工具作用结构可以如何设计的另一种可能性在于：涉及一种在紧固元件的杆体里的一个盲孔的，没有沉割的侧面。在此侧面既可以是一种圆柱形侧面，也可以是一种锥形侧面。

对于紧固元件的头部来说，可以是指一个头部，正如它在螺钉中已知的那样，也就是说例如是一个具有平下侧的六角形头，这下侧构成一个接触面。但也可以是是一个埋头，它在拧入时可以埋入。

本发明同样也建议了一种具有独立的方法权利要求特征的方法。应用这紧固元件，使得用其冲压端通过一种冲击式的进给，在所要连接的物体里冲压出一个孔；通过紧固元件的另外的进给使这个孔扩展；如果杆体的螺纹到达孔里，那就结束这进给；而且然后使紧固元件被紧固，一直到其头部与其下侧接触。在拧入过程中的所述另外的进给只是通过紧固过程，例如拧入过程来确定。

尤其是可以这样来协调冲击式的进给，从而在螺纹部段到达孔的时候，停止进给。

也可以使拧入过程在直线进给期间就开始，从而两种运动在时间上重叠。

如果紧固元件的头部是指一个埋头的话，那么拧入过程也可以一直进行到紧固头部的上侧与两个所要连接的物体中的上面物体的表面齐平。

按照本发明也可以通过其中所述特征的任意组合来表示方法的特征。

本发明的其它特征，细节和优点可以见权利要求书和摘要，它们两者的条文通过参考而成为说明书的内容，还见本发明的优选实施形式的以下说明以及根据附图。这里表示了：

图1按照本发明的第一紧固元件的侧视图；

图2第二紧固元件的冲压端的放大图；

图3具有一种凸起弯曲端面的冲压端的侧视图；

图4具有一种凹入弯曲端面的冲压端的侧视图；

图5具有一种倾斜延伸的端面的冲压端的侧视图；

图6具有一种几乎完全封闭的冲压边的端面；

图7通过另一个紧固元件的轴向截面；

图8图7的紧固元件在紧固过程的第一阶段；

图9在冲压过程之后一个对应于图8的截面；

图10紧固过程开始时的轴向截面；

图11在实施紧固过程之后的对应于图10的截面；

图12通过另一个紧固元件的一个对应于图7的截面；

图13通过另外又一个紧固元件的一个对应于图7和图12的截面；

图14在另一种实施形式中的一个对应于图2的图示；

图15在另外又一种实施形式中的一个对应于图14的图示；

图16在一种修改的实施形式中的前冲压端。

图1表示了第一紧固元件的简化侧视图，这元件在其一端有一个头部1。这个头部1包含有在一个平面里的下侧2，这下侧上连接有一个杆体3。在对峙于下侧2的头部顶面上形成一个平面。从这个平面出发一个虚线表示的凹入5伸入头部1里，其具有通常的螺旋传动结构的形状。头部的顶面4也可以是另一种形状，例如凸起弯曲的。

在背离紧固元件头部1的端部部位里，螺钉杆3经过一段凹入弯曲的部段6过渡至一个前端面7。这个端面7具有围绕的边8，这个边设计成冲压边。这意味着，它设计成尖棱状，因此它在紧固元件的这个冲压端冲击时可以冲压材料。尖棱性也就是取决于应被冲压材料的种类，并且取决于冲击运动。

从紧固元件的头部1出发，杆体3具有一个螺纹9，这已经示出了。它在杆体3的圆柱形部分之前不远处终止。

确定这个紧固元件，用于通过冲压在材料里制造孔，应该相对于它进行紧固。冲压通过冲击状的运动来进行，这种运动通过一种工具被传到紧固元件上。头部1的顶面4用于此。这个顶面4形成一种作用结构，用于应该实施冲压过程的工具。

真正的在材料里的紧固，相对于这材料应该进行紧固，则通过紧固元件的转动而进行，其中则借助于螺纹9将紧固元件拧入。为了能够为了螺旋运动而在紧固元件上施加一个转动运动，在所示的实施例中，设有一个凹入5，它也就是说构成了用于工具的作用结构，用于实施紧固过程。当然也可以，使紧固元件的头部设计成多边形头部，尤其是六边形头部。

在图1所示的实施例中前平端面7在一个平面上延伸，该平面垂直于紧固元件的纵φ轴线。

直接在端面7后并因此也直接在冲压边8后，冲压端10首先成一个圆柱形部段6a，或者以轻微的沉割延伸，从这里起轮廓则凹下弯曲地一至延伸到杆体3。

图2只是表示了在一种稍有修改的实施例中的前冲压端10。具有冲压边8的端面7又延伸在一个平面里，这个平面垂直于紧固元件的纵轴线。直接在端面7之后，直径和因此在第一部位6B里的横断面减小。在端面7和杆体3之间的过渡也就是以一种具有在端面7后面的沉割的凹下形状发生。

无论在按图1的实施形式中，还是在按图2的实施形式中，端面7都是一个平面，它垂直于紧固元件的纵轴线。在修改方案中图3表示了另一个实施形式的冲压端，此时端面17成凸起弯曲，其中这个端面17总是还近似地垂直于纵轴线延伸。

图4表示了一种相应地反过来弯曲的端面27。

图5这样表示了一种修改方案，前端面37虽然又是设计成平面，如同按照图1和图2的实施例中那样，但是其中现在这个平面相对于图1和图2的端面的样式稍有倾斜地布置。这里冲压过程也在图5中在左侧开始，因此冲压边并不在所有的位置上同时进行冲压。

图6表示了具有冲压边8的端面7。冲压边8沿着一条基本封闭的线延伸并且只是在一个位置11处这样断开，从而在那里位于侧面和端面之间的过渡呈倒圆状延伸。因此应该达到，使得在冲压过程中冲压出的部分挂在一个位置处的材料上，这个位置如此地窄，以至于它被弯曲，但不撕断。

图1和2表示了紧固元件，其中真正的紧固通过一种转动来进行，而现在图7至11表示的一个紧固元件，其中接着冲压过程的紧固则通过在冲压端上的牵拉来进行。这个紧固元件又包含有一个头部1，它的结构类似于按图1的实施形式。紧固元件有一个杆体3，其外侧平整。横断面可以是圆形的或者是近似圆形的。在杆体3的圆柱形部分上接有冲压端20，它的轮廓6是凹下的，并在一个端面7里终止。这个端面这样地布置，如同按图1实施形式中的端面7那样。冲压端20但是也可以设想是所有另外的形式，如同在图1至6中所示的那样。

在杆体3的内部设有一个从头部1的顶面4出发的盲孔13。这个盲孔13为圆柱形，具有一个底部14。在盲孔13的底部14上设有一个同心的突起15。

用于冲压一个孔的冲压过程在这个紧固元件中以如同在按图1的实施形式中所示的方式进行。这也意味着：头部1的表面4构成了冲压工具21的作用面，这工具表示于图8中。没有表示出例如将紧固元件保持在工具上的辅助装置。在图8中图7的紧固元件放置在两个要连接的板件23，24的表面22上。现在工具21首先进行突然的进给，这导致了：冲压端20冲出一个孔，并且在紧固元件继续进给时使边缘向下弯曲。当头部1的下侧2置于上板23的上侧22上时，进给终止。这种状态见图9。

也就是说在紧固元件冲压入之后，如图9所示那样，还必须将其固定。为此在工具21里使一个杆25前移，直至接触于盲孔13里的突起15，并通过焊接与其连接。接着回拉杆25，这导致了：紧固元件在板24的下侧上的部分被变形，并导致紧固元件固定在两个板23，24上。产生了一个铆钉头26，见图11。现在例如可以通过转动或者进一步升高力使杆25与紧固元件松开，并且将工具21移走。

在以前所示和所述的实施形式中，紧固元件总是一体的。图12则表示了一种紧固元件，其中冲压端30设计成分开的构件，它用一个突起31嵌入在紧固元件的杆体3的一个通孔32里。它在那里由于夹紧而被固定。冲压端30的外形可以相应于冲压端10，20的每一种任意的以前所示的形式。冲压端30在其最大位置上的外直径相应于杆体3的外直径。图12所示的紧固元件如同图7中的紧固元件那样相同地被应用。

图13表示了另一个紧固元件，它具有一个头部1，一个顶面4和一个下接触凸肩2。这里冲压端40也设计成分开的构件。杆体3里的孔离头部1的下侧2有间距地有一个狭窄处，它由一个在孔和孔的变窄部分之间的弯曲的过渡部位构成。在孔里装有一个轴颈34，这个轴颈伸出头部的顶面4。它是紧固元件的一部分。这个紧固元件与在按图7和12的实施形式中同样地应用于冲压。但如果达到了图9的位置，那就在轴颈34的外端面35上施加另一种冲击式的进给运动。因此使杆体3的下部径向向外移动，从而按此形成一个铆钉头。冲压端40掉落。

在以前的实施形式中，在冲压端和圆柱形杆体3之间的过渡部位设计成平整的，而图14和15表示的实施形式中，在冲压端50和杆体3之间的过渡部位41同样也设有螺纹49。换句话说，螺纹从杆体3一直到过渡部位41的端部，在那里螺纹49终止，或者根据考察方式而开始。因此，如果螺纹49到达孔，那么在这个位置上就可以通过螺旋过程而加大已冲压出的孔。

过渡部位41可以具有每一种以前所述和所示的基本形式，它们参考图1至4表示出。这同样也适合于冲压端50本身以及它的端面7，在图14所示的实施形式中，过渡部位41的轮廓为凸起的。

图15表示了一个实施形式，在这里过渡部位42为锥形。图15所示的实施形式与按图14的区别还在于：在螺纹上设计有一个刮槽43，这刮槽稍倾斜于紧固元件的纵轴线。因此可以达到，也进行一种切削过程用于生成螺纹。

图14再次表示了冲压端60的另一种实施形式。紧接着端面7形成一种板，在这板后面冲压端的直径成台阶状减小。这里也就是说形成一种台阶状的沉割。

紧固元件，如其在图14和15这所示的那样，可以与任意的端面并与任意的紧固元件头部组合。

对于螺纹来说，有利地是指一种自切削螺纹。但是也可以是指一种板螺旋螺纹(Blechschraubengewinde)或者一种木螺纹。

紧固元件可以用于紧固相互不同的材料，例如金属板对金属板，金属板对木材，和金属板对塑料。可以对不同的应用场合使用不同的螺纹形式。

在所示的实施形式中杆体上的螺旋螺纹一直到螺钉头或者说埋头的下侧。这是不是必需的。如果螺纹例如只是在杆体的一半上延伸，那也可能就足够了。在一种设计方案中螺纹没有达到头部的下侧，这种方案则尤其是有利的，如果靠近紧固元件头部的板应被拉到衬底上的话。

Claims (36)

1.盲紧固元件，具有

1.1杆体(3)，

1.2设计在杆体(3)一端的头部(1)，这头部

1.3在其朝着杆体(3)的下侧上具有接触面，

1.4设计在杆体(3)的对面前端上的冲压端(10，20，30，40)，

1.5用于实施冲压过程的工具作用结构，以及具有

1.6用于实施紧固过程的工具作用结构。

2.按权利要求1所述的盲紧固元件，其中冲压端(10，20，30，40)具有横向延伸的端面(7，17，27，37)，这端面被基本上完全的冲压边(8)限制住。

3.按权利要求2所述的盲紧固元件，其中端面(7，17，27，37)的直径在大约为杆体(3)直径的30％-70％之间，优选在大约60％至大约40％之间。

4.按上述权利要求之一所述的盲紧固元件，其中冲压端(10，20，30，40)在端面(7，17，27，37)后面有圆柱形延伸的部段(6a)。

5.按权利要求1至3中之一所述的盲紧固元件，其中冲压端(10，20，30，40)在端面(7，17，27，37)后面有沉割的部段(6b)。

6.按上述权利要求之一所述的盲紧固元件，其中在冲压端的端面和杆体(3)之间的过渡部位至少部分地设计成锥形。

7.按上述权利要求之一所述的盲紧固元件，其中在冲压端的端面和杆体(3)之间的过渡部位至少部分地成凹形延伸。

8.按上述权利要求之一所述的盲紧固元件，其中前端面(7，37)在一个平面里。

9.按上述权利要求之一所述的盲紧固元件，其中前端面(37)在稍倾斜于横平面延伸的平面里。

10.按权利要求1至7中之一所述的盲紧固元件，其中冲压边(8)相对于一个平面略有偏差。

11.按上述权利要求之一所述的盲紧固元件，其中紧固过程是转动，或者说包括有转动。

12.按上述权利要求之一所述的盲紧固元件，其中紧固过程是一种冲击，或者说包括有一种冲击。

13.按上述权利要求之一所述的盲紧固元件，其中紧固过程是牵拉，或者说包括有牵拉。

14.按上述权利要求之一所述的紧固元件，其中杆体(3)设计成至少部分是平整的和圆柱状的。

15.按上述权利要求之一所述的紧固元件，其中杆体(3)至少部分地具有环绕的突起。

16.按上述权利要求之一所述的紧固元件，其中杆体(3)至少部分地具有螺纹(9)。

17.按权利要求16所述的紧固元件，其中螺纹在冲压端和杆体(3)之间的过渡部位上延伸。

18.按权利要求15至17中之一所述的紧固元件，具有至少一个刮槽(43)。

19.按上述权利要求之一所述的紧固元件，其中杆体(3)至少部分地具有圆横断面。

20.按上述权利要求之一所述的紧固元件，其中杆体(3)至少部分地具有圆三角形横断面。

21.按上述权利要求之一所述的紧固元件，其中杆体(3)具有从头部(1)的这背离冲压端(30)的顶面(4)出发的盲孔(13)。

22.按上述权利要求之一所述的紧固元件，其中杆体，头部和冲压端构成一个整体的构件。

23.按权利1至21中之一所述的紧固元件，其中冲压端(30.40)是与杆体(3)分开的，与其连接的构件。

24.按上述权利要求之一所述的紧固元件，其中用于实施冲压过程的工具作用结构是横向于紧固元件轴线的，紧固元件的头部(1)的表面(4)。

25.按上述权利要求之一所述的紧固元件，其中用于实施紧固过程的工具作用结构设计成通常的螺旋驱动结构(5)。

26.按权利1至24中之一所述的紧固元件，其中用于实施紧固过程的工具作用结构是横向于紧固元件纵轴线延伸的面。

27.按权利1至24中之一所述的紧固元件，其中用于实施紧固过程的工具作用结构是在紧固元件的杆体里的盲孔的侧面。

28.按权利1至24中之一所述的紧固元件，其中用于实施紧固过程的工具作用结构是在紧固元件的杆体里的盲孔的锥形侧面。

29.按上述权利要求之一中所述的紧固元件，其中头部(1)在其下侧(2)上具有平的接触凸肩。

30.按权利要求1至28中之一所述的紧固元件，其中紧固元件的头部是埋头。

31.按权利要求1至29中之一所述的紧固元件，其中紧固元件的头部是多边形头部，尤其是六边形头部。

32.用来安设按上述权利要求之一所述的紧固元件的方法，具有以下方法步骤：

32.1用紧固元件的冲压端(10，20，30，40)通过冲击式的进给在所要连接的物体(23，24)里冲出孔，

32.2通过紧固元件的另外进给使该孔扩大，

32.3进给结束，如果杆体(3)的螺纹(9)到达或进入孔里的话，

32.4装入紧固元件。

33.按权利要求32所述的方法，其中协调冲击式的进给，从而当螺纹段(9)到达孔时，就终止进给。

34.按权利要求32或33所述的方法，其中冲击式进给和螺旋过程在时间上是重叠的。

35.按权利要求32至34中之一所述的方法，其中紧固元件通过紧固元件的埋头被拧入直至与其头部(1)接触和/或直至形成一种扩孔。

36.按权利要求34或者35所述的方法，其中在冲击式进给的开始紧固元件已转动运动。

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