用于連接鈑金件的方法、零件總成及置放頭和?？鄣闹谱鞣椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于連接上層鈑金件和下層鈑金件的方法，其中至少一個鈑金件形成為有機鈑金件。
【背景技術(shù)】
[0002]有機鈑金件這一零件的稱呼由來是因為它們的形狀像平板，且可以像金屬薄片那樣處理，但這種零件由非金屬復(fù)合材料比如纖維或纖維增強塑料構(gòu)成。此類復(fù)合材料通常具有高強度纖維，例如，芳族聚酰胺纖維、碳素纖維或玻璃纖維，其或者表現(xiàn)為相對短的填料纖維，或者表現(xiàn)為長絲，或者以由嵌入在塑料的基質(zhì)材料中的細絲制造的纖維形式呈現(xiàn)。熱塑性材料確實可以作為塑料使用；但是，對于汽車車身部分，通常使用硬質(zhì)塑料。在汽車車身構(gòu)造和其它技術(shù)領(lǐng)域，有機鈑金件由于其輕巧、高的機械負載能力及良好的可變形性等特點，被越來越多地使用。
[0003]然而，事實上，兩個有機鈑金件的連接或者有機鈑金件與金屬鈑金件的連接中的問題在于，現(xiàn)有一些連接工藝，例如自穿孔鉚接工藝，并不適合纖維或纖維增強塑料。
[0004]因此，存在這樣的需求，即能夠簡單且有效地連接鈑金件，其中至少一個鈑金件為有機鈑金件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]這一目的的解決方案是通過具有權(quán)利要求1的特征的方法和具有權(quán)利要求8的特征的零件總成來達成。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的方法是通過輔助連接件和至少一個開孔金屬墊片來實現(xiàn)，其中輔助連接件的一端為具有底切部(undercut)的功能部位,另一端為具有橫向軸表面及形成于其中的軸凹部(shaft recess)的穿孔部分。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，執(zhí)行如下步驟:
i)將上層鈑金件、下層鈑金件和金屬墊片按層疊結(jié)構(gòu)布置，且金屬墊片位于有機鈑金件上，
ii)使用所述輔助連接件的穿孔部分以便從層疊的鈑金件穿出廢塊，
iii)所述功能部分或者穿孔部分穿過所述金屬墊片的孔，直至所述底切部或至少一個軸凹部至少部分地由墊片材料包圍，
iv)施加適當?shù)膲毫τ诮饘賶|片上，以便推動墊片材料進入至少一個所述軸凹部或者進入所述底切部，從而將所述輔助連接件連接到所述金屬墊片，
V)其它的所述底切部或軸凹部各自之一進入與不制作為有機鈑金件的鈑金件或者與另外的金屬墊片(41，43)保持接合的狀態(tài)，所述不制作為有機鈑金件的鈑金件或者所述另外的金屬墊片位于所述層疊結(jié)構(gòu)的遠離第一金屬墊片的一側(cè)。
[0008]輔助連接件從而以類似的方式使用于所謂的全穿孔鉚釘(full pierce rivet)。金屬被推入底切部或軸凹部的結(jié)果是，在輔助連接件和金屬片之間產(chǎn)生穩(wěn)定連接。這反過來從一側(cè)將層疊結(jié)構(gòu)夾在一起。如果沒有金屬墊片，輔助連接件很難被固定于有機鈑金件，因為纖維或纖維增強塑料通常不具有所需的流動特性(flow characteristics)。因此，本發(fā)明特別涉及這樣的認知，即在有機鈑金件的連接過程中出現(xiàn)的問題可以通過適當?shù)厥褂瞄_孔金屬墊片以及具有底切部和軸凹部的輔助連接件來解決。
[0009]從屬權(quán)利要求、說明書還有附圖提出了本發(fā)明的另外的實施方式。
[0010]優(yōu)選地，為底切部和軸凹部選擇相同的成形。這就是說，功能部分以軸系方式形成，穿孔部分也一樣以軸系方式形成并同樣地具有至少一個軸凹部。于是輔助連接件具有尤其簡單的形狀。特別地，可以考慮對稱地設(shè)計輔助連接件的兩端。但是，基本上，功能部分也可以具有不同類型的底切部，例如單個接觸肩部。
[0011]在本發(fā)明的一種實施方式中，金屬墊片通過模扣放置在制作為有機鈑金件的下層鈑金件的下側(cè)，所述?？劬哂杏糜诮饘賶|片的安裝部和用于引走穿孔廢塊的通道。?？劭梢允菈毫C的部件或者是在其中執(zhí)行本發(fā)明的方法的穿孔工具的部件。安裝部可以為例如槽狀設(shè)計。
[0012]在步驟(iv)中，采用特殊的設(shè)計，其中，金屬墊片通過至少一個設(shè)置在?？鄣陌惭b部中的突出部變形于孔的邊緣區(qū)域內(nèi)，特別地，該突出部為環(huán)形。突出部可以尤其制成相對較窄，以便在墊圈材料應(yīng)當被推入軸凹部的位置上有高的壓制壓力。
[0013]在本發(fā)明的另一種實施方式中，所述金屬墊片通過置放頭(setting head)放置于制作為有機鈑金件的上層鈑金件的上側(cè)，并通過作用于功能部分的置放頭的柱塞使輔助連接件穿過金屬墊片的孔。關(guān)于該實施方式，連接方法也可以以簡單方式執(zhí)行于常見的按壓或沖壓工具中。金屬墊片可以通過圍繞柱塞的外柱塞支撐于工件表面。此外，置放頭可以具有徑向設(shè)置在柱塞的外部的壓緊構(gòu)件，以將有機鈑金件朝向相鄰的層疊結(jié)構(gòu)的層按壓。
[0014]此外，可以在步驟(iv)中，所述金屬墊片通過至少一個突出部變形于孔的邊緣區(qū)域內(nèi)，所述突出部設(shè)置于作用在所述金屬墊片的置放頭的外柱塞的下側(cè)，特別地，所述突出部為環(huán)狀。按上述的關(guān)于突出部設(shè)置在?？鄣陌惭b部中的類似方式，可以實現(xiàn)有效地將墊片材料推入底切部。
[0015]在本發(fā)明的另一種實施方式中，上層鈑金件和下層鈑金件都制作為有機鈑金件，下部金屬墊片通過模扣放置于下層有機鈑金件的下側(cè)，上部金屬墊片通過置放頭放置于上層鈑金件的上側(cè)并對準下部金屬墊片。這使得兩個有機鈑金件能夠有效連接，其中，可以以有利的方式使用同一個壓力機或穿孔工具，以將輔助連接件連接到上部金屬墊片以及下部金屬墊片。
[0016]本發(fā)明還涉及一種零件總成，其包括按層疊結(jié)構(gòu)布置的上層鈑金件和下層鈑金件，其中至少一個鈑金件形成為有機鈑金件。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，層疊結(jié)構(gòu)包括輔助連接件和至少一個開孔的金屬墊片，所述輔助連接件的一端為具有底切部的功能部分，另一端為具有橫向軸表面和形成于其中軸凹部的穿孔部分，所述金屬墊片接觸有機鈑金件的表面，所述功能部分或穿孔部分延伸穿過所述金屬墊片的孔，墊片材料被推進底切部或者推進至少一個軸凹部，從而使所述輔助連接件連接到所述金屬墊片，其它的底切部或軸凹部各自之一處于與不形成為有機鈑金件的鈑金件或者與另外的金屬墊片保持接合的狀態(tài)，所述不形成為有機鈑金件的鈑金件或者所述另外的金屬墊片位于層疊結(jié)構(gòu)的遠離第一金屬墊片的一側(cè)。這種層疊結(jié)構(gòu)還可以包括一個或兩個中間層，其位于上層鈑金件和下層鈑金件之間。特別地，這種中間層本身可以形成為鈑金件一無論是金屬鈑金件或是有機鈑金件。
[0018]所述至少一個軸凹部可以形成為環(huán)向槽，這有利于制造成本。
[0019]可替換地，所述至少一個軸凹部可形成為螺紋。這確實可以實現(xiàn)將輔助連接件實現(xiàn)為具有連續(xù)螺紋的圓柱體。
[0020]所述穿孔部分的軸表面上可以設(shè)有多個軸凹部，尤其是多個平行的環(huán)向槽。多個平行槽的結(jié)構(gòu)可用于增加連接強度。如果需要，還可以設(shè)有復(fù)雜形狀的軸凹部，例如還可以設(shè)有包括比如提供防止旋轉(zhuǎn)的安全性等諸如此類的凹口形式。
[0021]優(yōu)選地，所述底切部具有和所述軸凹部相同的形狀。也就是說，所述功能部分像所述穿孔部分那樣以軸系方式形成，且同樣具有軸凹部。于是輔助連接件可以具有尤其簡單的形狀。特別地，可以考慮對稱地設(shè)計輔助連接件的兩端。但是，基本上，功能部分也可以具有不同類型的底切部，例如單個接觸肩部。
[0022]優(yōu)選地，有機鈑金件包括復(fù)合材料，尤其是包括纖維增強硬質(zhì)材料或纖維增強熱塑性材料。用于增強的纖維可以無限制，例如為玻璃纖維、碳素纖維和/或芳族聚酰胺纖維，并且如果有需要的話可以為纖維或針織縫料。
[0023]另一優(yōu)選實施方式的方法、所用的置放頭、零件總成以及輔助連接件可以在進一步的說明、附圖還有權(quán)利要求中找到。
[0024]本發(fā)明的一種實施方式中，下層鈑金件形成為有機鈑金件，金屬墊片設(shè)置于下層鈑金件的下側(cè)。
[0025]根據(jù)一種可替換的實施方式，上層鈑金件形成為有機鈑金件，金屬墊片設(shè)置于上層鈑金件的上側(cè)。
[0026]所述上層鈑金件以及所述下層鈑金件都為有機鈑金件，下部金屬墊片接觸下層有機鈑金件的下側(cè)，上部金屬墊片接觸上層有機鈑金件的上側(cè)并對準下部金屬墊片，輔助連接件穿過兩個金屬墊片的孔。
[0027]現(xiàn)在將通過舉例的方式并參照附圖來解釋本發(fā)明。
【附圖說明】
[0028]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于連接兩個鈑金件的穿孔工具，此時處于連接工藝過程起始階段的散開狀態(tài)(open posit1n)；
圖2示出了圖1所示穿孔工具處于連接工藝的第二階段，其中穿孔工具靠攏到鈑金件彼此按壓的程度；
圖3示出了連接工藝的另一階段，其中輔助連接件剛剛沖壓穿過鈑金件；
圖4示出了連接工藝的最后階段，其中，在穿孔工具完全閉合的狀態(tài)中，鈑金件通過輔助連接件彼此完全接合；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的零件總成，其可以通過圖1-4所示的方法獲得；
圖6為圖5的局部放大截面圖，更詳細地示出了輔助連接件和零件總成的金屬墊片之間的接合情況；
圖7示意性地示出了用于執(zhí)行另一種根據(jù)本發(fā)明的將兩個鈑金件彼此連接的方法的替代工具，其中至少一個鈑金件形成為有機鈑金件； 圖8A示出了圖7下方所示的?？鄣脑诳v向上的部分代表性截面；
圖8B示出了圖8A的?？鄣牧Ⅲw圖；
圖9A示出了圖7上方所示的置放頭的在縱向上的代表性截面，其中截平面位于按照圖9C的端視圖的箭頭；
圖9B示出了圖9A的置放頭的立體示意圖；
圖9C示出了從下往上看圖9A的置放頭的端視圖；
圖9D示出了圖9A的置放頭的加壓柱塞；
圖9E示出了圖9A的置放頭的突出部件；
圖1OA示出了根據(jù)本發(fā)明的輔助連接件的照片圖；
圖1OB示出了圖1OA的輔助連接件的已經(jīng)凸出后的一端，其通過凸出以實現(xiàn)形狀匹配連接到同樣示出的表示使用圖9A-9E后的金屬墊片；和
圖1OC示出了圖1OA的輔助連接件的已經(jīng)連接到同樣示出的金屬墊片后的另一端，該連接通過金屬墊片的金屬材料的變形得到，以實現(xiàn)形狀匹配連接到表示使用如圖8A和圖8B后的金屬墊片。
【具體實施方式】
[0029]圖1只部分地示出穿孔工具11，其包括置放頭13和?？?5，二者之間設(shè)置有將要彼此連接的兩個鈑金件，即上層鈑金件17和下層鈑金件19。在圖示實施方式中，鈑金件17、19均制作為有機鈑金件，也就是說，它們由非金屬復(fù)合材料比如纖維增