多个部件的接合方法及多部件组件与流程

本发明涉及一种多个部件的接合方法。

背景技术：

在制造中，可使用多种处理方法和机制来链接或接合各种部件。通常会根据需要接合的部件材质以及由接合部件所形成的结构能够承受的操作条件，来选择特定接合处理方法和/或机制。此外，会根据需要连接的组件的接入条件，以及寻求接合所涉及的部件是否需要固定，或是需要拆分，来选择具体接合处理方法和/或机制。

车辆结构通常由不同种类和级别的多种材料构成，例如钢、铝、镁、和塑料。通常，附加的加固件被用来支撑车辆结构，以及支撑各种底盘和传动系子系统。考虑到以上所述的至少某些因素，通常选择形成车辆结构的接合处理方法和附加的加固或支撑件。车辆结构的一般接合处理方法包括使用焊接，粘合，以及各种机械紧固件。

技术实现要素：

本发明公开了一种多个部件的接合方法。该方法包括将具有第一表面、相对的第二表面和特征件的第一部件布置成与具有第一表面、相对的第二表面并且限定孔口的第二部件相接触。照该方法布置时，第一部件的第一表面与第二部件的第二表面相邻。该方法还包括将紧固件定位在第二部件的第一表面上并与第一部件的特征件相接触，使得至少紧固件的一部分与第二部件的第一表面上的孔口重叠。该方法另外包括将紧固件邻接并融合到第一部件的特征件，使得紧固件将第一部件固定到第二部件上。

第一部件可以由塑料构造，并且第二部件可以由金属或不同类别的塑料构造。

该塑料可以是碳纤维增强热塑性塑料(CFRTP)并且该金属可以是钢。第二部件的材料也可以是热固塑料。

紧固件可以是由塑料构造的单面铆钉。

单面铆钉可以是纽扣或圆盘。

在单面铆钉为圆盘的实施例中，第一部件的特征件可以是延伸穿过孔口从而与圆盘邻接的柱。

在单面铆钉为纽扣的实施例中，该纽扣可以具有柄，并且第一部件的特征件可以是配置为用来容纳柄的衬垫。在此情况下，柄可通过插入孔口以邻接衬垫。

将紧固件融合到第一部件的特征件的融合方式可以包括焊接。

该焊接可以是超声波焊接。该焊接也可以是摩擦焊接。

第一部件另外可包括模制到其第一表面上的间隔件。在这种情况下，将第一部件与第二部件接触的操作可包括通过粘合剂将第一部件固定到第二部件的第二表面上，并通过间隔件产生用于该粘合剂的间隙。

本发明还公开了包括以上元件的多部件组件。

通过如下结合附图和所附权利要求书对用于执行本公开的实施例和最佳方式的详细描述，本公开的上述特征和优势以及其他特征和优点将容易地显而易见。

附图说明

图1是根据本发明公开的实施例，通过焊接接合成多部件组件的多个堆叠的部件的剖面示意图。

图2是根据本发明的另一实施例，通过焊接接合成多部件组件的多个堆叠的部件的剖面示意图。

图3是如图1和图2所示的多个堆叠的部件在接合成多部件组件后的俯视示意图。

图4是根据本发明公开的一种多个部件的接合方法流程图。

具体实施方式

参照附图，相同元件以相同数字来识别，图1-图3图示了多部件组件10。多部件组件10包括第一部件12，第一部件12具有第一表面或顶表面14和相对的第二表面或底表面16。第一部件12还具有特征件18，特征件18如下所述可以是纽扣或衬垫。多部件组件10包括第二部件20，第二部件20具有第一表面或顶表面22和相对的第二表面或底表面24。第二部件20另外限定了孔口26。

如图所示，第二部件20布置为与第一部件12相接触，使得第一部件的顶表面14与第二部件的底表面24相邻。第一部件12可以由塑料构造，而第二部件20可以由金属或不同类别的塑料构造。用于第一部件12的塑料可以是热塑性塑料，如碳纤维增强热塑性塑料(CFRTP)，而用于第二部件20的材料可以是任何热固塑料材料，该材料不兼容直接焊接到热塑性塑料。用于第二部件20的金属可以是钢。

多部件组件10还包括紧固件28。紧固件28与第一部件12相似，可以由塑料构造。紧固件28可以是如图1所示的纽扣形或者是如图2所示的圆盘形的单面铆钉。单面铆钉紧固件28的每个实施例中，无论图1或是图2所示，都具有第一端部或侧部28-1，和第二端部或侧部28-2。然而，如以下详细描述，单面铆钉紧固件28的两个实施例不同之处在于两个端部28-1和28-2的构造方式。此处使用的术语“铆钉”是用来识别紧固件28的特定紧固目标以及功能，其不使用粘合剂就可固定在适当位置，相对于第一部12和第二部件20被强力推动或螺纹拧紧。然而，主题紧固件28可以在某些方面和普通铆钉不同。

通常，最初形成时，普通铆钉包括大体平滑圆柱轴，又称尾部，其沿着中心轴线布置，并连接到在其中一个轴端部处的预制头部。该轴具有轴直径，并且预制头部具有头部直径。通常安装之前，头部直径大于轴直径。安装期间，普通的非自攻铆钉放置于穿过待组装的部件的预制孔口中。预制头部在组件一侧的底部伸出，而尾部的一部分出现在组件的另一侧，而后机械地镦粗或翘曲，即，变形，使尾部膨胀到约为原始轴直径的1.5倍，从而形成车间头部或者锯台尾部。锯台尾部将普通铆钉保持在适当的位置。原始预制头部和新成形的锯台尾部容许普通铆钉承受拉伸负荷，即平行于所述轴的轴线的负荷，而被定位在穿过已结合在一起的部件的孔口中的轴能够承受剪切负荷，即，垂直于轴的轴线的负荷。

在另一方面，紧固件28不倾向于完全延伸贯穿第一和第二部件12、20的任何一个，并且第一和第二部件的可靠的组装并不取决于机械变形的端部。相反的，如图1和图2的每一个所示，紧固件28固定于第一部件12，而将第二部件20夹在自身和第二部件之间。特别地，紧固件28在第一端部28-1与特征件18之间产生融合的第一界面30，并且在第二端部28-2与第二部件20之间产生重叠的第二界面32。

在组装期间，紧固件28定位于紧靠第二部件20的第一表面22上，并邻接，即，靠着第一部件12的特征件18，使得至少第二端部28-2的一部分与在第二部件的第一表面上的孔口26重叠。紧固件28的第二端部28-2另外融合到特征件18，使得紧固件将第一部件12固定到第二部件20上。如上所述，所述紧固件可以具有纽扣形或者圆盘形。在单面铆钉紧固件28为纽扣的实施例中，所述纽扣包括凸台或者在第一端部28-1到顶点的柄28-3，并且第一部件12的特征件18是配置为用来容纳柄的衬垫。柄28-3的长度在图2中由数字34标识出。如图1所示，柄28-3通过插入孔口26，并与衬垫，即特征件18邻接。

另一方面，在单面铆钉紧固件28为圆盘的实施例中，如图2所示，第一部件12的特征件18是延伸穿过孔口26并与圆盘邻接的柱。类似于柄28-3，柱的长度在图3中由数字34标识出。在图2的实施例中，圆盘紧固件28的第一侧部28-1包括一部分重叠于第二部件20的第一表面22上的孔口26，而第二侧部28-2与柱融合在一起，即本例中的特征件18。在图1或图2所示的任一实施例中，紧固件28可通过焊接方法融合于第一部件12的特征件18。

将紧固件28融合于特征件18的特定处理方法可以是超声或摩擦焊接。如图1和图2所示，超声焊接可通过在紧固件28的第一端部28-1和特征件18之间的第一界面30处局部使用高频超声声学震动的焊头36来实现。在使用超声声学震动期间，第一和第二部件12、20，连同紧固件28可以在压力下结合在一起，用以稳定所述组件，以便形成固态焊接部。如图3所示，摩擦焊接可通过移动或旋转紧靠在第一部件12的特征件18上的紧固件28而形成的机械摩擦所产生热量来实现。摩擦焊接过程中也可以加入侧向力来可塑性置换并融合紧固件28和特征件18的材质。上述超声焊接或摩擦焊接中，都不存在将第一部件12的紧固件28和特征件18的材料结合起来所必需的螺栓，钉子，焊接材料，或粘合剂。

除了融合的第一界面30以及重叠的第二界面32，多部件组件10可以包括在第一部件12及第二部件20间的第三界面38。特别地，一个或多个间隔件40可以模制到第一部件12的第一表面14上，如图1-2所示，用于提供第一和第二部件12，20之间的第三界面38。第一部件12可与提供第一表面14和第二表面24之间间隔的间隔件40一起固定到第二部件20上。间隔件40的高度42可以被选择用于创建所述第一和第二部件之间特定空间或间隙46，其可以容纳图1中的轴28-3或被构造为图2中第一部件12的柱的特征件18中的任意一个的长度34。因此间隔件40在远离第一和第二界面30、32的地方便于在多部件组件10中的第一和第二部件12，20之间产生均匀间距，从而为组装提供了更强的稳定性。此外粘合剂44可以涂抹在第一和第二部件12，20之间包围并远离紧固件28的区域中。本例中，间隔件40可以用来产生和保持具有高度42在第一部件12和第二部件20之间的间隙46来用于粘合剂44。每个间隔件40可以在第一部件12的任何位置上模制到第一表面14上来为紧固件28、间隔件和粘合剂44之间在多部件组件10中创建所需的布置和间距。

图4描述了如图1-3上所述的产生多部件组件10的方法50。所述方法从框架54开始布置第一部件12与第二部件20相接触，使得第一部件的第一表面14与第二部件的第二表面24相邻。在框架54之前的框架52中，该方法可包括在第一和第二部件12，20间涂粘合剂44，如上所述。粘合剂44可以涂在第一部件12或第二部件20任意一个上。作为布置第一部件12与第二部件20相接触的一部分，所述方法可以包括通过粘合剂44将第一部件固定到第二部件的第二表面上，并通过间隔件40产生用于所述粘合剂的间隙46。如图2所述，间隔件40可以模制到第一部件12的第一表面14上。

框架54之后，该方法进行到框架56，其中该方法包括将紧固件28定位在第二部件20的第一表面22上并与第一部件12的特征件18接触，使得至少紧固件的一部分与所述第二部件的第一表面上的孔口26重叠。在框架56之后，所述方法前进到框架58，它包括将紧固件28与第一部件12的特征件18邻接并融合从而通过紧固件将第一部件固定到第二部件20。

详细说明和附图或数据是对所述公开的支持和描述，但所述公开的范围仅由权利要求书限定。虽然用于执行权利要求公开的一些最佳模式和其它实施例已详细描述，但是各种替代设计和实施例也存在，用于实践所附的权利要求书所定义的公开。此外在图中所示的实施例或本描述中提到的各种实施例的特性不一定要被理解为相互独立的实施例。相对的，在一个实施例中的其中一个例子所描述的每个特征与一个或多个其他实施例中的其他所需的特征相结合是可能的，从而导致出现了文本或参考附图中没有描述的其它实施例。因此其他实施例落入所附的权利要求书范围的框架内。