REMACHE AUTOPERFORANTE Y MATRIZ.

Remache autoperforante con una cabeza de remache (4) y un vástago de remache (6) con un orificio de vástago (8) central,

que tienen un eje X central común,

teniendo la cabeza de remache (4) una superficie externa de cabeza (12) esencialmente cilíndrica con un diámetro de cabeza dK predeterminado,

teniendo el vástago de remache (6) una superficie externa de vástago (14) con un diámetro externo de vástago dN predeterminado y una superficie interna de vástago (16) que limita el orificio de vástago (8) central, con un diámetro interno de vástago di predeterminado,

estando unidas la superficie externa de cabeza (12) y la superficie externa de vástago (14) a través de un bisel de cabeza inferior (18; 18'') cónico o ligeramente curvado y un radio de cabeza inferior R4, que de manera tangencial pasa tanto al bisel de cabeza inferior (18; 18'') como a la superficie externa de vástago (14),

caracterizado porque la superficie externa de vástago (14) y la superficie interna de vástago (16) están unidas en el extremo de la parte inferior de remache a través de un primer radio R1 radialmente externo y un segundo radio R2 radialmente interno, que de manera tangencial se cruzan entre sí, formando la tangente común Tan con un plano radial del remache autoperforante un ángulo a,

pasando el primer radio R1 de manera tangencial a la superficie externa de vástago (14) y el segundo radio R2 de manera tangencial a la superficie interna de vástago (16), y

aplicándose para el primer radio R1, el segundo radio R2 y el ángulo a los siguientes intervalos de valores:

R1 = 0,3 ± 0,2 mm

R2 = (de 0,7 a 1,2) (dN-di)/2

a = 10º ± 20º

Remache autoperforante y matriz.

La presente invención se refiere a un remache autoperforante, que puede estar configurado como simple remache o también como elemento funcional como por ejemplo como perno perforante o tuerca perforante. La invención se refiere especialmente a un remache autoperforante en forma de un remache autoperforante semihueco o remache autoperforante hueco para realizar una unión de remache autoperforante con una o varias piezas de ensamblaje en forma de placa (chapas). La invención se refiere además a una matriz que puede utilizarse en la fabricación de la unión de remache autoperforante. Preferiblemente, la matriz está adaptada de manera especial a la geometría del remache autoperforante, aunque también puede utilizarse en conexión con remaches autoperforantes convencionales.

En los últimos años, el remachado autoperforante como procedimiento de ensamblaje ha adquirido cada vez más importancia. Un parámetro importante para la operación de ensamblaje así como la calidad de unión de la unión de remache autoperforante es la geometría del remache autoperforante. En el estado de la técnica se conocen numerosas geometrías diferentes del remache autoperforante, véase por ejemplo los documentos DE 43 33 052 (junto con el miembro de la familia del documento EP 0 720 695), EP 1 064 466 (junto con el miembro de la familia DE 200 01 103 U1), EP 1 229 254, EP 1 387 093 (junto con el miembro de la familia US 2004/0068854 A1), DE 44 31 769, DE 203 19 610 U1, JP 2001159409A, JP 09317730A entre otros. El preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2 se basa en el docu-mento DE 43 33 052; el preámbulo de las reivindicaciones 19, 20, 23, 24 y 25 se basa en el documento ZA 9 108 340.

El remache autoperforante según el documento EP 0 720 695 mencionado anteriormente, que habitualmente se denomina remache en C, se utiliza en gran medida en la industria del automóvil, pero también en otros campos técnicos. Se trata de un remache autoperforante semihueco con una cabeza de remache y un vástago de remache con un orificio de vástago central, de los que la cabeza de remache tiene un lado superior plano y una superficie externa de cabeza cilíndrica y el vástago de remache tiene una superficie externa de vástago cilíndrica y una superficie interna de vástago cilíndrica que limita el orificio de vástago central. La superficie externa de cabeza cilíndrica y la superficie externa de vástago cilíndrica están unidas entre sí directamente a través de un radio relativamente grande. En la zona inferior del remache autoperforante el orificio de vástago central está configurado como cono, debiendo ser los flancos de cono según las indicaciones en este documento ligeramente abovedados. De este modo, en el marco de las posibilidades dadas según la técnica de producción se crea prácticamente un "canto agudo" en el borde externo del vástago de remache, que en la práctica en general está algo biselado. Según las indicaciones en este documento el ángulo de abertura del cono puede situarse entre 25º y 120º.

En el diseño de remaches autoperforantes se partió en el estado de la técnica habitualmente del denominado comportamiento de "Pierce-and-Roll" de los remaches autoperforantes. "Pierce-and-Roll" significa que el remache autoperforante se expande (roll) lo antes posible tras perforar (pierce) la chapa inferior, para conseguir una expansión lo más grande posible y de este modo un destalonado lo más grande posible del remache autoperforante en la unión de remache autoperforante. Estas consideraciones han llevado a geometrías de remache como por ejemplo las del remache en C y a matrices correspondientes, por ejemplo con mandril.

Aunque el remache en C haya resultado ser satisfactorio en la práctica, son deseables mejoras adicionales tales como por ejemplo una mejora del comportamiento de soporte de carga de la unión de remache autoperforante y una mejora de la rentabilidad del procedimiento de ensamblaje.

La presente invención se basa en el objetivo de crear un remache autoperforante para realizar una unión de remache autoperforante con una o varias piezas de ensamblaje, que permita optimizar el comportamiento de soporte de carga de la unión de remache autoperforante así como un procedimiento de ensamblaje especialmente rentable, en especial disminuyendo los requisitos respecto a la resistencia y dureza del material del remache autoperforante y reduciendo las fuerzas de colocación necesarias para la operación de ensamblaje. Además debe crearse una matriz adecuada para ello que preferiblemente esté adaptada a la geometría del remache autoperforante configurado según la invención, pero también pueda utilizarse en conexión con otras geometrías de remache.

Los remaches autoperforantes según la presente invención para solucionar este objetivo se definen en las reivindicaciones de patente 1 y 2.

El remache autoperforante configurado según la invención se caracteriza especialmente por una geometría de la parte inferior de remache especial y una geometría de cabeza inferior especial, tal como se deducen a partir de las reivindicaciones de patente 1 y 2.

Según la solución de la reivindicación de patente 1, la superficie externa de vástago y la superficie interna de vástago están unidas en el extremo de la parte inferior de remache a través de un primer radio R₁ radialmente externo y un segundo radio R₂ radialmente interno, que de manera tangencial se cruzan entre sí. La tangente común de R₁ y R₂ forma con un plano radial del remache autoperforante un ángulo a de 10º ± 20º. El primer radio R₁, que de manera tangencial pasa a la superficie externa de vástago asciende a 0,3 ± 0,2 mm y el segundo radio R₂, que de manera tangencial pasa a la superficie interna de vástago, asciende a (de 0,7 a 1,2) (d_N-d_i)/2, especialmente a (de 0,8 a 1,0) (d_N-d_i)/2. El factor (de 0,7 a 1,2) o (de 0,8 a 1,0) se selecciona preferiblemente cada vez más grande con un R₁ creciente.

En caso de que con radios R₁ y R₂ seleccionados dentro de los intervalos de valores indicados ocurra que no pueda encontrarse un segundo radio R₂, que sea tangente tanto al primer radio R₁ como a la superficie interna de vástago, se proporciona según la solución alternativa de la reivindicación 2 entre el segundo radio R₂ y la superficie interna de vástago un tercer radio R₃, que de manera tangencial pasa tanto al segundo radio R₂ como a la superficie interna de vástago y que asciende a 0,8 ± 0,4 mm. El ángulo a entre la tangente común de R₁, R₂ y un plano radial del remache autoperforante debe seleccionarse entonces en el intervalo de 5º ± 10º.

La geometría en la zona de cabeza inferior de la cabeza de remache se caracteriza en ambas soluciones porque la superficie externa de cabeza y la superficie externa de vástago están unidas a través de un bisel de cabeza inferior cónico o ligeramente curvado y un radio de cabeza inferior, de los que el radio de cabeza inferior pasa de manera tangencial tanto al bisel de cabeza inferior como a la superficie externa de vástago. En caso de un bisel de cabeza inferior cónico, el bisel de cabeza inferior forma con un plano radial del remache autoperforante un ángulo ß de 25º ± 10º, especialmente de 25º ± 7º. En caso de un bisel de cabeza inferior ligeramente curvado, se aplica para el radio de curvatura R₇ = 2,0 mm.

La geometría del remache autoperforante según la invención supone un alejamiento del comportamiento de "Pierce-and-Roll" mencionado anteriormente del remache autoperforante. Como aún se explicará con más detalle mediante las figuras, la presente invención parte del conocimiento de que adicionalmente a los criterios de calidad del destalonado de la sección de remache autoperforante expandida y del grosor axial mínimo de la pieza de ensamblaje (chapa) en el lado de la matriz en la parte inferior del remache debe recurrirse a otros criterios de calidad de la unión de remache autoperforante para conseguir un comportamiento de soporte de carga óptimo. A este respecto se trata, tal como aún se explicará con más detalle mediante las figuras, de la denominada longitud de acción L (acción entre la superficie externa de la parte inferior del remache y la pieza de ensamblaje en el lado de la matriz), la denominada profundidad de soporte de carga T (componente axial de la longitud de acción L) y el grosor radial t_NF de la pieza de ensamblaje en el lado...

1. Remache autoperforante con una cabeza de remache (4) y un vástago de remache (6) con un orificio de vástago (8) central, que tienen un eje X central común,

teniendo la cabeza de remache (4) una superficie externa de cabeza (12) esencialmente cilíndrica con un diámetro de cabeza d_K predeterminado,

teniendo el vástago de remache (6) una superficie externa de vástago (14) con un diámetro externo de vástago d_N predeterminado y una superficie interna de vástago (16) que limita el orificio de vástago (8) central, con un diámetro interno de vástago d_i predeterminado,

estando unidas la superficie externa de cabeza (12) y la superficie externa de vástago (14) a través de un bisel de cabeza inferior (18; 18') cónico o ligeramente curvado y un radio de cabeza inferior R₄, que de manera tangencial pasa tanto al bisel de cabeza inferior (18; 18') como a la superficie externa de vástago (14),

caracterizado porque la superficie externa de vástago (14) y la superficie interna de vástago (16) están unidas en el extremo de la parte inferior de remache a través de un primer radio R₁ radialmente externo y un segundo radio R₂ radialmente interno, que de manera tangencial se cruzan entre sí, formando la tangente común Tan con un plano radial del remache autoperforante un ángulo a,

pasando el primer radio R₁ de manera tangencial a la superficie externa de vástago (14) y el segundo radio R₂ de manera tangencial a la superficie interna de vástago (16), y

aplicándose para el primer radio R₁, el segundo radio R₂ y el ángulo a los siguientes intervalos de valores: