專利名稱：空心鉚釘的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種將多個板等被緊固構件相互緊固的固定件，特別是涉及一種能夠從被 緊固構件的一方向進行緊固作業的空心鉚釘(blindrivet)。
背景技術：
空心鉚釘由中空的鉚釘主體和心軸(mandrel)構成，所述鉚釘主體由軸部及該軸部 一端的凸緣構成，所述心軸由貫通鉚釘主體且從凸緣側伸出的軸部及在該軸部的一端形成 的直徑比鉚釘主體的內徑大且與鉚釘主體軸部的另一端鄰接配置的大直徑的頭部構成。若 將心軸頭部作為前頭，在多個面板等被緊固構件的安裝孔中插入鉚釘主體直至凸緣成為接 觸面的狀態下，從凸緣側利用緊固工具對心軸軸部進行強力拉伸，以使心軸軸部在其可斷 裂部分斷裂，則鉚釘主體軸部以擴徑的方式被壓曲變形，通過壓曲后的擴徑部分和凸緣夾 持被緊固構件且相互接合，如此進行固定。
由于空心鉚釘即使針對面板等面積大的構件也能夠從一方向進行緊固作業，所以較為 便利。眾所周知，為了增大緊固力，只要增大鉚釘主體軸部的壓曲后的擴徑部分的直徑即 可。但是，如果過于增大壓曲擴徑部分的直徑，則能夠緊固的面板等板的厚度范圍(本說 明書中將其稱為鉚合范圍(griprange))減小，這也是為人所知的。為了擴大鉚合范圍， 有時可形成較長的鉚釘主體軸部，同時在該軸部設置多個可斷裂部分，對這些可斷裂部分 之間的間隔進行特定，但這樣一來會造成鉚釘主體軸部變長。
特開平7—292531號公報(專利文獻l)中記載有為了擴大鉚合范圍而構成的空心鉚 釘。在專利文獻l的空心鉚釘中，鉚釘主體軸部整體形成為圓筒形，并具備二個縮徑部分 和在兩縮徑部分之間形成的直徑比兩縮徑部分大的中間部分。在中間部分，形成有二個連 接各縮徑部分并從各縮徑部分逐漸增加直徑的變化部分，各變化部分的直徑變化設定成與 約2。 12。的直線的外形相對應。
專利文獻l:特開平7—293531號公報(歐洲專利申請公開第EP067766號) 專利文獻2:特開2000—266019號公報 專利文獻3:特開2000—266018號公報
專利文獻4:特開2001—263322號公報(美國專利第6854940號說明書)
上述專利文獻l的空心鉚釘能夠獲得較大的鉚合范圍。但是，在所述空心鉚釘中，必 須注意將鉚釘主體軸部的縮徑部分和中間部分之間的變化部分的角度保持恒定。
在專利文獻2中，在鉚釘主體軸部形成有具有在接近凸緣的位置的外周面阻止變形 的剛性第一環狀肋、和在縱向上相隔間隔的第二環狀肋。在第二環狀肋的上方，即遠離凸 緣一側，以一定長度形成有能夠以擴徑的方式變形壓曲的可擴徑部。通過形成這些部分， 切實地進行可擴徑部的變形，可靠地進行緊固。但是，在該專利文獻2的空心鉚釘中，需 要形成非變形的剛性環狀肋。與專利文獻2同樣，專利文獻3中記載有一種空心鉚釘，通 過在鉚釘主體軸部相隔間隔形成多個剛性的非擴徑部，由此來擴大鉚合范圍。在專利文獻 3的空心鉚釘中也需要形成剛性的非擴徑部。
專利文獻4所記載的空心鉚釘與專利文獻1 3所記載的空心鉚釘的不同點在于，鉚
釘主體軸部與凸緣相反側的端部袋狀閉合，心軸頭部收容在鉚釘主體軸部的端部中。另外， 在鉚釘主體軸部，在與收容心軸頭部的端部鄰接的部分的外面，沿周向形成有多個第一半 徑方向凹部，而且，在比第一半徑方向凹部更靠凸緣的一側，與第一半徑方向凹部同樣， 沿周向形成有多個第一半徑方向凹部。通過形成兩半徑方向凹部，鉚釘主體軸部的擴徑部
的位置確定，可靠地進行緊固。專利文獻4的空心鉚釘，通過模具的擠壓即可形成半徑方 向凹部，所以較為便利，但在擴大鉚合范圍方面并不充分。
發明內容
本發明的目的在于，提供一種能夠維持較大鉚合范圍、同時可簡單形成的空心鉚釘。
為了達到上述目的，本發明提供一種空心鉚釘，其由中空的鉚釘主體和心軸構成，所 述鉚釘主體由軸部及該軸部一端的凸緣構成，所述心軸由貫通鉚釘主體且從凸緣側伸出的 軸部及在軸部的一端形成的直徑比鉚釘主體的內徑大徑且與鉚釘主體軸部的另一端鄰接 配置的大徑的頭部構成，在將心軸頭部作為前頭，在被緊固構件的安裝孔中插入鉚釘主體 的狀態下，從凸緣側強力拉伸心軸軸部，以使其在其可斷裂部分斷裂，將從被緊固構件露 出的鉚釘主體軸部以擴徑的方式壓曲，通過壓曲后的擴徑部分和凸緣將所述空心鉚釘固定
在被緊固構件上，所述空心鉚釘的特征在于，鉚釘主體軸部具有沿軸向相隔的二個縮徑
部分、和在二個縮徑部分之間形成的直徑比兩縮徑部分大的中間部分，縮徑部分各自與中 間部分之間的邊界在鉚釘主體軸部的周向上非線性變化，縮徑部分各自在鉚釘主體軸部的 軸向上的長度在鉚釘主體軸部的周向上變化。
如上所述，縮徑部分各自在鉚釘主體軸部的軸向上的長度在鉚釘主體軸部的周向上變 化，與之對應，大直徑的中間部分的長度也在鉚釘主體軸部的周向上變化，因而，從被緊 固構件上露出的鉚釘主體軸部部分的擴徑及壓曲的長度方向的位置，可隨著被緊固構件厚 度的變化而與之對應，能夠在大范圍的鉚合范圍內可靠地緊固。另外，縮徑部分例如可對 圓筒形狀的鉚釘主體軸部保留中間部分，利用規定形狀的模具，通過只是擠壓的簡單加工 即可形成，從而不需要專利文獻1所見的公知的空心鉚釘成形時的繁瑣的數值管理。
在上述空心鉚釘中，縮徑部分各自與中間部分之間的邊界在該鉚釘主體軸部的周向 上，形成為多個圓弧、三角形、方形、或其他波形狀的曲線形狀，縮徑部分各自在軸向上 的長度在周向上沿著曲線形狀變化。所述形狀由并不復雜的模具形狀即可成形。特別優選 地，邊界的波形狀的曲線由多個圓弧形成，縮徑部分在軸向上的長度在該周向上沿著圓弧 曲線變化，從而可以使用簡單形狀的模具。圓弧曲線以中間部分在軸向上的中間位置的橫 截面為基準形成為面對稱。圓弧曲線優選由4個相同圓弧形狀構成。除了4個以外，例如 也可以是3個、5個、6個等。此外，優選地，縮徑部分之一與心軸頭部鄰接形成，縮徑
部分的另一個與凸緣鄰接形成。
在上述空心鉚釘中，縮徑部分和中間部分通過對圓筒形狀的鉚釘主體軸部進行模具壓 力成形而形成，模具以包含二個縮徑部分及中間部分的方式沿軸向延伸形成，在與二個縮 徑部分對應的部分具有擠壓該縮徑部分的凸部，且在與中間部分對應的部分具有凹部，進 而模具在鉚釘主體軸部的周向上分割成多個，二個縮徑部分被模具擠壓而以縮徑的方式形 成，中間部分維持圓筒形狀的狀態。由此，利用規定形狀的模具，通過只是擠壓的簡單加 工，即可將鉚釘主體軸部形成為規定形狀。
圖1是本發明一個實施方案的空心鉚釘的主視圖； 圖2是圖1的空心鉚釘的鉚釘主體的局部放大圖3是以鉚釘主體軸部的橫截面表示成形圖1的空心鉚釘的鉚釘主體軸部的模具的剖 視圖4是從箭頭19的方向觀察圖3的模具18A的圖5是從箭頭20的方向觀察圖4的模具18A的圖6是表示緊固在薄的被緊固構件上之后的空心鉚釘的圖7是表示緊固在厚的被緊固構件上之后的空心鉚釘的圖8是表示將鉚釘主體軸部直徑為5mm的本發明的空心鉚釘緊固在厚度1.6mm的被 緊固構件上時的緊固波形(負載應力曲線)的曲線圖9是表示將鉚釘主體軸部直徑為5.4mm的本發明的空心鉚釘緊固在厚度3.2mm的 被緊固構件上時的緊固波形(負載應力曲線)的曲線圖。
圖中l一空心鉚釘；2 —鉚釘主體的軸部；3 —凸緣；5 —鉚釘主體；6 —心軸軸部；7 —心軸頭部；9一心軸；10 —可斷裂部分；ll一縮徑部分；13 —縮徑部分；14一中間部分; 15 —邊界的曲線；17—中間部分的中間位置的橫截面；18 —模具；18A 18D —分割后的 模具；21 —凸部；22—凸部；23 —凹部；25_邊界的曲線；27A 27D —被緊固構件；29 一心軸的鉚合部分；30 —擴徑部分。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發明的實施例進行說明。圖1中，本發明的空心鉚釘1由中空的 鉚釘主體5和心軸(mandrel) 9構成，所述鉚釘主體5由軸部2及軸部2 —端(圖中右側) 的凸緣3構成，所述心軸9由貫通鉚釘主體5且從凸緣3 —側伸出的軸部6及在軸部6的 一端(左端)相比鉚釘主體5的內徑形成為大徑且與鉚釘主體軸部2的另一端(左端)鄰 接配置的大徑的頭部7構成。鉚釘主體5由鋁或鐵等金屬材料構成。心軸9由鐵等金屬材 料構成。在心軸軸部6上，在由鉚釘主體軸部2包圍的中部位置，形成有小直徑的可斷裂 部分IO，若利用緊固工具(未圖示)拉伸心軸軸部6的前端(右端)，則心軸軸部6從可 斷裂部分10處前端側斷裂，從緊固工具上去除。在該斷裂程度的強力拉伸力作用下，頭 部7對鉚釘主體軸部2的鄰接端部(左端部)施加強力擠壓力，鉚釘主體軸部2以一部分 擴徑的方式壓曲變形。
本發明中，如圖2所詳細表示，鉚釘主體軸部2具有沿軸向相隔的二個縮徑部分ll 及13;在二個縮徑部分11及13之間形成的直徑比兩縮徑部分大的中間部分14。并且， 縮徑部分11及13各自與中間部分14之間的邊界15在鉚釘主體軸部2的周向上非線性變 化，縮徑部分11及13各自在鉚釘主體軸部2的軸向上的長度在鉚釘主體軸部2的周向上 變化。縮徑部分11及13各自與中間部分14之間的邊界15，在鉚釘主體軸部2的周向上， 形成為多個圓弧、三角形、方形、或其他波形狀的曲線形狀，縮徑部分11及13各自在軸 向上的長度，在周向上沿著曲線形狀變化。這種曲線形狀由并不復雜的模具形狀即可成形。
在圖示的實施方案中，邊界15的波形狀的曲線通過連接多個圓弧而形成。因而，縮 徑部分11及13各自在軸向上的長度，沿著鉚釘主體軸部2的周向的圓弧曲線15變化。 由此，由簡單形狀的模具即可壓力成形。在實施方案中，圓弧曲線15以中間部分14的軸 向上的中間位置的橫截面17為基準，形成為面對稱。所述形成為面對稱，只是優選，而 并非必須。圓弧曲線優選由四個相同的圓弧形狀構成。由此，通過從4個方向擠壓沿周向 4分割的模具的壓力成形即可簡單成形。此外，也可以由4個以外的例如3個、5個、6 個等圓弧形成。另外，縮徑部分及中間部分的位置，可形成在鉚釘主體軸部的任意位置， 但在實施方案中，縮徑部分之一11與心軸頭部7鄰接形成，縮徑部分的另一個13與凸緣 3鄰接形成，不使鉚釘主體軸部2的長度超過必要的程度。
為了在空心鉚釘1的鉚釘主體軸部2上成形縮徑部分11及13和中間部分14，通過模 具壓力成形來形成接收了心軸軸部6的圓筒形狀的鉚釘主體軸部2的規定位置。模具的一 個例子示于圖3 圖5中。如圖3所示，模具18在鉚釘主體軸部2的周向上分割成多個(圖 示的實施方案中為4個(18A、 18B、 18C、 18D) ) ， 二個縮徑部分11及13被模具18 擠壓而以縮徑的方式形成，中間部分14維持在壓力成形前的圓筒形狀。被分割的各模具 18A (18B、 18C或18D)，以包含二個縮徑部分11及13和中間部分14的方式沿軸向延 伸形成。以下，以模具18的分割模具18A為代表進行說明，不過，其他的分割模具18B 18D也具有為同樣的結構。模具18A如圖3中鉚釘主體軸部2的軸向上從箭頭的方向19 觀察的主視圖所表明，在與二個縮徑部分11及13對應的部分具有擠壓兩縮徑部分的凸部 21及22，且在與中間部分14對應的部分具有凹部23。此外，凹部23例如如圖所示，優
選形成為由角度a構成的圓錐孔。試驗中，設a為115度得到了良好的結果，不過，該角 度可以任意，另外，通過變更角度a，可以按照希望來變更縮徑部分11及13的長度變化。 根據所述形狀，可以容易且廉價地形成模具。但是，凹部23也可以是其他形狀，例如圖4 中為矩形形狀。在圖示實施方案的模具18A中，構成形成縮徑部分的凸部21及22和形成 中間部分14的凹部23的邊界的曲線25形成為圓弧，且形成為與其他模具18B 18D協 同動作來形成四個圓弧連續的波形狀的曲線。圖示的實施方案中，形成圓弧連續的波形狀 的曲線，不過，也可以形成其他波形狀，例如三角形、方形等波形狀。
為了利用模具18在鉚釘主體軸部2上形成縮徑部分11及13和中間部分14在接收了 心軸軸部6的圓筒形狀的鉚釘主體軸部2的規定位置，利用模具18A 18D，如圖3的箭 頭26A 26D所示，通過同時擠壓的壓力成形來形成。如此，利用規定形狀的模具，通過 只是擠壓的簡單加工，即可將鉚釘主體軸部形成為規定形狀，不需要繁瑣的數值管理。此 外，圖示的實施方案中，設置了4個分割模具，不過，也可以利用分割成4個以外的個數 例如3個、5個、6個等的模具來形成。另外，圖示的實施方案中，縮徑部分ll的位置與 心軸頭部7鄰接形成，縮徑部分13的位置與凸緣3鄰接形成，在其中間形成中間部分14， 不使鉚釘主體軸部2的長度超過必要程度。
利用分割后的模具18A 18D，鉚釘主體軸部2形成為具有圖1及圖2所示的縮徑部 分11及13和中間部分14。縮徑部分11及13在鉚釘主體軸部2的軸向上的長度在鉚釘主 體軸部的周向上變化，與之對應，維持大直徑狀態的中間部分14的長度也在鉚釘主體軸 部的周向上變化。因而，從被緊固構件上露出的鉚釘主體軸部部分的擴徑及壓曲的長度方 向位置，可隨著被緊固構件厚度的變化而與之對應，能夠在大范圍的鉚合范圍內可靠地緊 固。
圖6及圖7表示本發明的空心鉚釘1緊固在不同厚度的板狀被緊固構件27A和27B、 以及27C和27D上的狀態。圖6所示的被緊固構件27A和27B的總厚度比圖7的被緊固 構件27C和27D的總厚度薄。對于空心鉚釘的緊固作業而言，是將心軸軸部6的前端(圖 1中右端)的鉚合部分29擠入緊固工具(未圖示)的頭部(nose)前端，并由位于頭部內 的卡爪(jaw)把持。然后，以心軸頭部7為前頭，在被緊固構件27A和27B、或被緊固 構件27C和27D的安裝孔中插入鉚釘主體軸部2，直至凸緣3與被緊固構件接觸。在該狀 態下，利用緊固工具從凸緣3—側強力拉伸心軸軸部6，直至心軸軸部6在其可斷裂部分 IO斷裂的程度。
在該拉伸力作用下，心軸頭部7向凸緣3 —側強力擠壓鉚釘主體軸部2的前端，該擠 壓力傳遞到鉚釘主體軸部2的縮徑部分11及13，由于在直徑比縮徑部分大的中間部分14 強度比縮徑部分高，所以在縮徑部分11及13以擴徑的方式開始變形，位于被緊固構件外 側的縮徑部分處的變形繼續，而位于被緊固構件的安裝孔中的縮徑部分13的變形受到安 裝孔的內壁面的阻止，所以與心軸頭部7鄰接的縮徑部分11以擴徑的方式壓曲變形，形 成壓曲后的擴徑部分30。通過該擴徑部分30和凸緣3，被緊固構件27A和27B受到夾持
而相互連結(圖6)，被緊固構件27C和27D受到夾持而相互連結(圖7)。此外，在緊 固工具的拉伸力作用下，心軸軸部6在可斷裂部分10處斷裂，斷裂后的心軸軸部6的部 分從緊固工具上去除。如圖6及圖7所圖示，能夠在大范圍的鉚合范圍內可靠地緊固。這 是因為，縮徑部分11及13在鉚釘主體軸部2的軸向上的長度在鉚釘主體軸部的周向上變 化，與之對應，維持大直徑狀態的中間部分14的長度也在鉚釘主體軸部的周向上變化， 從被緊固構件上露出的鉚釘主體軸部2的擴徑及壓曲的長度方向的位置隨著被緊固構件 厚度的變化而與之對應，可靠地形成擴徑部分30。
圖8及圖9表示具有不同鉚釘主體軸部的本發明的空心鉚釘的緊固波形(負載應力曲 線)的曲線圖。具體而言，在形成鉚釘主體軸部直徑為5mm的空心鉚釘(圖8)和鉚釘 主體軸部直徑為5.4mm的空心鉚釘(圖9)，緊固在厚度1.6mm的被緊固構件上(圖8) 時、和緊固在厚度3，2mm的被緊固構件上(圖9)時，示出以相對于緊固工具的卡爪行程 (mm)的緊固負載(KN)表示的緊固波形(負載應力曲線)的曲線圖。所述曲線圖示出 如專利文獻1所記載那樣的、與公知的空心鉚釘相同的在較大鉚合范圍內進行良好緊固的 情況。
權利要求
1.一種空心鉚釘，其由中空的鉚釘主體和心軸構成，所述鉚釘主體由軸部及該軸部一端的凸緣構成，所述心軸由貫通該鉚釘主體且從所述凸緣側伸出的軸部及在該軸部的一端形成的直徑比鉚釘主體的內徑大且與所述鉚釘主體軸部的另一端鄰接配置的大直徑的頭部構成，在將心軸頭部作為前頭，在被緊固構件的安裝孔中插入鉚釘主體的狀態下，從凸緣側強力拉伸心軸軸部，以使其在其可斷裂部分斷裂，將從被緊固構件露出的鉚釘主體軸部以擴徑的方式壓曲，通過壓曲后的擴徑部分和凸緣將所述空心鉚釘固定在被緊固構件上，所述空心鉚釘的特征在于，所述鉚釘主體軸部具有沿軸向相隔的二個縮徑部分、和在該二個縮徑部分之間形成的直徑比兩縮徑部分大的中間部分，所述縮徑部分各自與所述中間部分之間的邊界在該鉚釘主體軸部的周向上非線性變化，所述縮徑部分各自在所述鉚釘主體軸部的軸向上的長度在該鉚釘主體軸部的周向上變化。
2. 根據權利要求l所述的空心鉚釘，其特征在于，所述縮徑部分各自與所述中間部分之間的邊界在該鉚釘主體軸部的周向上，形成為多 個圓弧、三角形、方形、或其他波形狀的曲線形狀，所述縮徑部分各自在所述軸向上的長 度在該周向上沿著所述曲線形狀變化。
3. 根據權利要求2所述的空心鉚釘，其特征在于，所述邊界的所述波形狀的曲線由多個圓弧形成，所述縮徑部分在所述軸向上的長度在 該周向上沿著所述圓弧曲線變化。
4. 根據權利要求3所述的空心鉚釘，其特征在于，所述圓弧曲線以所述中間部分在軸向上的中間位置的橫截面為基準形成為面對稱。
5. 根據權利要求3或4所述的空心鉚釘，其特征在于， 所述圓弧曲線由4個相同圓弧形狀構成。
6. 根據權利要求1 5中任一項所述的空心鉚釘，其特征在于， 所述縮徑部分之一與所述心軸頭部鄰接形成，所述縮徑部分的另一個與所述凸緣鄰接形成。
7. 根據權利要求1 6中任一項所述的空心鉚釘，其特征在于， 所述縮徑部分和所述中間部分通過對圓筒形狀的鉚釘主體軸部進行模具壓力成形而形成，所述模具以包含所述二個縮徑部分及所述中間部分的方式沿軸向延伸形成，在與所 述二個縮徑部分對應的部分具有擠壓該縮徑部分的凸部，且在與所述中間部分對應的部分 具有凹部，進而該模具在所述鉚釘主體軸部的周向上分割成多個，所述二個縮徑部分被所 述模具擠壓而以縮徑的方式形成，所述中間部分維持所述圓筒形狀的狀態。
全文摘要
本發明提供一種能夠維持較大鉚合范圍、同時可簡單形成的空心鉚釘。空心鉚釘(1)的鉚釘主體(5)的軸部(2)具有沿軸向相隔的二個縮徑部分(11、13)、和在二個縮徑部分之間形成的直徑比兩縮徑部分大的中間部分(14)，縮徑部分(11、13)各自與中間部分(14)之間的邊界(15)在鉚釘主體軸部(2)的周向上非線性(圓弧的波形狀)變化，縮徑部分(11、13)各自在鉚釘主體軸部的軸向上的長度在鉚釘主體軸部的周向上變化。
文檔編號F16B19/04GK101178089SQ20071015193
公開日2008年5月14日 申請日期2007年9月21日 優先權日2006年9月21日
發明者梅村博德 申請人:紐飛利有限責任公司