[发明专利]用于连接钣金件的方法、零件总成及置放头和模扣

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于连接上层钣金件和下层钣金件的方法，其中至少一个钣金件形成为有机钣金件。

背景技术

有机钣金件这一零件的称呼由来是因为它们的形状像平板，且可以像金属薄片那样处理，但这种零件由非金属复合材料比如纤维或纤维增强塑料构成。此类复合材料通常具有高强度纤维，例如，芳族聚酰胺纤维、碳素纤维或玻璃纤维，其或者表现为相对短的填料纤维，或者表现为长丝，或者以由嵌入在塑料的基质材料中的细丝制造的纤维形式呈现。热塑性材料确实可以作为塑料使用；但是，对于汽车车身部分，通常使用硬质塑料。在汽车车身构造和其它技术领域，有机钣金件由于其轻巧、高的机械负载能力及良好的可变形性等特点，被越来越多地使用。

然而，事实上，两个有机钣金件的连接或者有机钣金件与金属钣金件的连接中的问题在于，现有一些连接工艺，例如自穿孔铆接工艺，并不适合纤维或纤维增强塑料。

因此，存在这样的需求，即能够简单且有效地连接钣金件，其中至少一个钣金件为有机钣金件。

发明内容

这一目的的解决方案是通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求8的特征的零件总成来达成。

根据本发明的方法是通过辅助连接件和至少一个开孔金属垫片来实现，其中辅助连接件的一端为具有底切部（undercut）的功能部位，另一端为具有横向轴表面及形成于其中的轴凹部（shaft recess）的穿孔部分。

根据本发明，执行如下步骤：

i）     将上层钣金件、下层钣金件和金属垫片按层叠结构布置，且金属垫片位于有机钣金件上，

ii）    使用所述辅助连接件的穿孔部分以便从层叠的钣金件穿出废块，

iii）   所述功能部分或者穿孔部分穿过所述金属垫片的孔，直至所述底切部或至少一个轴凹部至少部分地由垫片材料包围，

iv）   施加适当的压力于金属垫片上，以便推动垫片材料进入至少一个所述轴凹部或者进入所述底切部，从而将所述辅助连接件连接到所述金属垫片，

v）    其它的所述底切部或轴凹部各自之一进入与不制作为有机钣金件的钣金件或者与另外的金属垫片（41,43）保持接合的状态，所述不制作为有机钣金件的钣金件或者所述另外的金属垫片位于所述层叠结构的远离第一金属垫片的一侧。

辅助连接件从而以类似的方式使用于所谓的全穿孔铆钉（full pierce rivet）。金属被推入底切部或轴凹部的结果是，在辅助连接件和金属片之间产生稳定连接。这反过来从一侧将层叠结构夹在一起。如果没有金属垫片，辅助连接件很难被固定于有机钣金件，因为纤维或纤维增强塑料通常不具有所需的流动特性（flow characteristics）。因此，本发明特别涉及这样的认知，即在有机钣金件的连接过程中出现的问题可以通过适当地使用开孔金属垫片以及具有底切部和轴凹部的辅助连接件来解决。

从属权利要求、说明书还有附图提出了本发明的另外的实施方式。

优选地，为底切部和轴凹部选择相同的成形。这就是说，功能部分以轴系方式形成，穿孔部分也一样以轴系方式形成并同样地具有至少一个轴凹部。于是辅助连接件具有尤其简单的形状。特别地，可以考虑对称地设计辅助连接件的两端。但是，基本上，功能部分也可以具有不同类型的底切部，例如单个接触肩部。

在本发明的一种实施方式中，金属垫片通过模扣放置在制作为有机钣金件的下层钣金件的下侧，所述模扣具有用于金属垫片的安装部和用于引走穿孔废块的通道。模扣可以是压力机的部件或者是在其中执行本发明的方法的穿孔工具的部件。安装部可以为例如槽状设计。

在步骤（iv）中，采用特殊的设计，其中，金属垫片通过至少一个设置在模扣的安装部中的突出部变形于孔的边缘区域内，特别地，该突出部为环形。突出部可以尤其制成相对较窄，以便在垫圈材料应当被推入轴凹部的位置上有高的压制压力。

在本发明的另一种实施方式中，所述金属垫片通过置放头（setting head）放置于制作为有机钣金件的上层钣金件的上侧，并通过作用于功能部分的置放头的柱塞使辅助连接件穿过金属垫片的孔。关于该实施方式，连接方法也可以以简单方式执行于常见的按压或冲压工具中。金属垫片可以通过围绕柱塞的外柱塞支撑于工件表面。此外，置放头可以具有径向设置在柱塞的外部的压紧构件，以将有机钣金件朝向相邻的层叠结构的层按压。