专利名称：螺栓元件以及将螺栓元件附接到复合材料的部件的方法
螺栓元件以及将螺栓元件附接到复合材料的部件的方法本发明涉及一种用于将螺栓元件附接到由复合材料构成的部件例如纤维增强塑料零件或织物增强塑料零件的方法，其中螺栓元件具有头部部分和延伸远离头部部分的轴部分，其中轴部分在其远离头部部分的端部处设有尖状部并可选地经由圆柱形区域结合到螺纹圆柱体。复合材料经常用在最多样化的区域中并且主要由具有嵌入式纤维增强件的塑料构成。纤维增强件可以例如采取带、织物、毡制品和垫子的形式。例如，使用玻璃纤维和塑料增强的聚酯树脂例如使用碳素纤维增强的环氧树脂的汽车车身部件，经常用在电动车构造中，且许多另外的部件例如控制台和包层同样地由这样的复合材料制造。当将碳素纤维用作增强件时，碳素纤维的织物由于其然后可以获得在部件的全部方向上的增强而经常被使用。然而，复合材料的领域决不被限制于玻璃纤维和碳素纤维，存在可以被考虑的许多其他增强纤维。此外，最多样化的塑料也可以用作基质材料。全部这样的材料在本文中被属类地描述为复合材料或纤维增强塑料。其也可以通过通用术语“有机金属片”来描述。该术语在某些圈子中被理解为专用术语。本发明主要使用那些复合材料，该复合材料使用热塑性材料即热塑性塑料作为在低于熔点的升高的温度下软化或变成糊状的基质材料。然而，不能排除的是，如果硬质塑料在升高的温度下即在低于基质材料被永久损坏的温度的温度下是充分地柔软的、或者变得柔软或成糊状，则硬质塑料也可以用作基质材料。本发明也可以用于具有下述基质材料的复合材料，即该基质材料的确不是热塑性塑料而是还未达到其最终状态，更确切地，是以其使用加热或不使用加热来软化的状态存在，但是经过一段时间或者通过紫外线或湿度 的作用或者在其他方面通过渐进的聚合作用或交叉联结，该状态可以被转换成更硬的状态。例如，为了将相应的部件固定到其他零件或将其他零件附接到纤维增强塑料部件，经常需要使用具有紧固元件的复合材料的部件。螺栓元件附接到复合材料的部件使得例如将相应的部件固定到其他零件或将其他零件固定到纤维增强塑料零件成为可能。在另外的部件处的螺母元件可以作为相应的螺栓元件的相对件(counterpiece)使用。通常需要在复合材料的部件中设置螺栓元件的轴部分可以穿过的孔。螺纹插入件或孔眼可以已经在部件的制造期间融入到塑料部件中，然而这是非常费时且复杂的，并导致另外的费用且有时使得塑料零件的局部增厚成为必需。孔的制造主要通过钻孔过程来实现，由此出现材料剩余物例如钻屑，且复合材料在钻孔的区域中被弱化。可想象的是，冲压该部件以根据需要产生孔，由此出现必须被处置掉的呈冲压毛坯(punching slug)形式的废料以及该部件的局部弱化。复合材料由任何需要的增强材料或纤维以及任何需要的塑性地可变形的或可熔化的基质材料构成。根据本发明，如在本文中使用的术语“复合材料”因此不但包括具有纤维增强的塑料，而且包括例如具有增强材料的金属例如铝的基质材料，该增强材料例如碳素纤维或陶瓷颗粒。
本发明的目的是使螺栓元件能够至少大体上无损耗地附接到复合材料的部件，而不使该部件明显地弱化。该目的通过具有权利要求1的特征的方法得到满足。根据本发明的方法提供了，螺栓元件以前部的尖状部压紧部件，且尖状部被按压穿过部件，直到部件的邻近于螺栓元件的头部部分的侧部开始接触螺纹圆柱体，且因此尖状部在该部件中产生孔，并且螺栓元件随后转动，使得螺纹圆柱体的螺纹在孔的壁中形成内螺纹，并且接触表面与部件的所述侧部产生接合。因为螺栓元件的尖状部被驱动穿过部件，所以产生了用于螺栓元件的轴部分的孔。从而可以避免不利的钻孔或冲孔过程。因此，通过内螺纹的形成，螺栓元件被牢牢地固定在部件中。为使尖状部易于被按压到材料中，本发明特别是利用了下述认识:许多复
合材料-可选地在相应的加热之后-具有充分地柔软或糊状的稠度(soft or pasty
consistency)。在部件的复合材料涉及增强纤维的情况下,长形纤维在尖状部按压到部件期间被推动到一侧而不是被分裂开，使得与钻孔或冲孔过程相比，只产生少的材料弱化。本发明的特定优势还在于下面的事实:在螺栓元件的插入期间，用于使螺栓的轴通过的孔以及用于将螺栓元件保持在部件中的内螺纹均在一定程度上自动地产生，使得可以省去另外的操作步骤。原则上，可以实现预穿孔也不是不可能的。例如，可以在制造纤维增强部件期间在压制或钻孔过程中进行这样的预穿孔，例如当纤维增强部件相对于另一个部件的预定位或预对中的类型或反之亦然通过预穿孔将被保证时。螺栓元件可以具有径向地在环状接触表面内的轴向环槽，该轴向环槽与轴部分同心地布置并可选地配备有提供防止旋转能力的特征部。此外，部件可以在其远离头部部分的侧部处具有环状凸起 部分。根据本发明的实施方式，螺栓元件被旋转，直到凸起部分开始与轴向环槽接合并可选地与设置在此处的提供防止旋转能力的特征部接合。轴向环槽优选地从接触表面的径向内端或者从头部部分的径向外边缘延伸到轴部分。通过将尖状部按压穿过部件而产生的凸起部分或者被有意地设置在部件处的凸起部分可以被接纳在环槽中。为了有助于接纳过程，环槽可以具有圆形的横截面形状。特别地，径向延伸的肋状物或槽可以被认为是提供防止旋转能力的特征部，且优选围绕轴部分的周边均匀地布置。提供防止旋转能力的特征部引起螺栓元件的头部部分固定地抓到部件中，使得阻止了通过螺纹圆柱体与内螺纹的接合而形成的螺纹连接的不合意释放。此外，环槽的径向内侧可以具有小于螺纹圆柱体的外径的直径，其中部件的围绕所述孔的材料特别是在凸起部分的区域中的材料被变形为使得其至少大体上填满环槽或者进入形成在螺纹圆柱体和头部部分之间的底切部(undercut)中。由于轴部分的头部侧端区域经部件的材料这样的接合，抗压出的阻力可以显著地增加。尖状部为了形成孔而穿过部件的运动可以特别地为平移运动。例如，尖状部可以被设置成仅仅在螺栓元件的纵向轴线的方向上延伸。然而，尖状部为了形成孔而穿过部件的运动也可以为旋转运动。由此产生的摩擦热可以用于部件在附接区域中的局部加热，使得不需要额外加热功率或仅需要小的额外加热功率，以使部件局部地达到一温度，在该温度下，基质材料具有柔软或糊状的稠度。基本上，对于螺栓元件来说，从一开始就被旋转而且被按压也是可能的，其中尖状部因此具有运动的旋转分量和平移分量并且被按压穿过部件。该运动可以被保持，直到接触表面接触该部件。此外，使螺栓元件只在其纵向轴线的方向上移位并且省去螺栓元件的旋转运动也是基本上可能的。因为柔软的基质材料通过螺栓元件穿过复合材料的运动而扩张、并被向外地布置的材料和/或通过最终使用的冲模母模(die button)的按压动作而被向内按压，所以材料以及优选地增强材料的被使用的一部分也可以被按压到螺栓元件的螺纹中。在材料被冷却到环境温度之后，该材料然后被固化，并形成适应螺栓元件的阳螺纹的阴螺纹，恰恰如同在螺栓元件的旋转运动的实施方式中产生的阴螺纹。只具有螺栓元件的轴向运动的该实施方式特别地易于实现。尖状部的运动或者螺栓元件的运动可以在压机中、通过夹具、通过机器人、借助于具有动力缸的C型框架或诸如手扳压机或柱式钻床(压钻机)的工具或者以其他方式发生。根据本发明的实施方式，在 内螺纹在部件的孔中形成之后，力被施加到部件的远离头部部分的侧部上，且力被施加到头部部分上，以将复合材料的围绕孔的材料压入到存在的任何环槽中并开始与提供防止旋转能力的特征部的表面接触，并且还可选地以在部件的远离头部部分的侧部处确保或产生平面的旋接表面(screw-on surface)。以这种方式，通过提供防止旋转能力的任何特征部和部件表面之间的旋转接触，可以避免不希望的材料移除或不希望的材料变形。此外，部件可以在刺穿区域中被加热到复合材料的基质材料不熔化而是软化或变成糊状的依赖于基质材料的温度(matrix material dependenttemperature),例如，当材料为PA6时，在260°C的温度下。以这种方式，有助于当螺纹圆柱体旋转时尖状部按压穿过部件以及内螺纹在孔的壁中形成。部件可以在借助于尖状部形成孔的期间保持独立或者被支撑在具有用于接纳尖状部的开口的支撑件上。作为替换方案或另外地，螺栓元件也可以在内螺纹的形成期间朝着部件的方向被预加载。作为支撑件，可以使用具有界定开口的开孔(cut-out)的支撑部件。用于孔形成的辅助装置，特别是具有可以被按压打开成较大开口的小起始开口的虹状隔膜(irisdiaphragm)，也可以设置在支撑件处。被提供用于螺栓元件的附接的复合材料的部件然后优选地将一侧带到与虹状隔膜的接触中，且螺栓元件的尖状部被从部件的相对侧按压穿过部件，其中虹状隔膜的较小初始开口适应于尖状部的较窄区域，并随着尖状部对部件的渐增穿透而转变成较大开口，由此在孔形成期间，该部件至少尽可能充分地在整个区域上被支撑件支撑。因此，复合材料的部件借助于尖状部而设有孔，该尖状部被按压穿过部件，同时部件在下侧处且实际上处在总是紧邻于尖状部的刺穿区域中被支撑，使得尽可能少的复合材料可以在尖状部的侧壁和孔的周边之间逸出，这是因为虹状隔膜的开口总是适合于尖状部在加宽孔的区域中的相应的直径或者相应的横截面形状。该类型的虹状隔膜在本申请人的代理文件编号P10447PDE的德国专利申请中被描述，该德国专利申请的内容据此作为本申请的部分。螺栓元件还可以具有邻近于头部部分环绕轴部分的圆柱形铆接段，其中环槽在径向内侧处不是具有小于螺纹圆柱体的外径的直径，而是在该径向内侧处具有边界，该边界与具有与铆接段的外径相同的直径的圆柱形段对齐，并且该圆柱形段位于头部部分和铆接段之间，其中在借助于尖状部形成孔的期间，部件被支撑在具有用于接纳尖状部的开口的支撑件上，支撑件优选地具有环绕开口的凸起部分，该凸起部分在邻接在铆接段处时径向地向外按压铆接段的一部分。以这种方式，可以形成铆接珠(rivet bead),其接合在部件的材料后面并因此增加了抗压出的阻力。用于该目的的凸起部分可以具有圆锥形横截面的形状。本发明还涉及一种螺栓元件，其特别地用于在如上所述的方法中使用并特别地用于附接到复合材料的部件例如纤维增强塑料零件或织物增强塑料零件，其中螺栓元件具有头部部分和轴部分，头部部分具有接触表面，轴部分远离头部部分指向，其中轴部分在其远离头部部分的端部处设有尖状部，该尖状部可选地经由圆柱形区域结合到螺纹圆柱体。圆柱形区域可以具有近似地相应于该部件的厚度或者比该部件的厚度长或短的轴向长度。该圆柱形轴向平行区域的目的是校准部件的孔，使得螺栓元件被良好地引导并在部件的孔的边缘中形成光洁螺纹。根据本发明，螺栓元件具有径向地在环状接触表面内的轴向环槽，其中该环槽与轴部分同心地布置且可选地配备有提供防止旋转能力的特征部，其中环槽的径向内侧具有小于螺纹圆柱体的外径的直径，并且螺纹圆柱体具有优选地在接触表面的水平处邻近于头部部分终止的螺纹终止部(thread run-out)。提供防止旋转能力的特征部可以形成为肋状物或槽，该肋状物或槽沿着径向方向在环槽的基底处形成并 可选地在径向方向上在环状接触表面上进一步延伸。根据本发明的实施方式，可选地由提供防止旋转能力的特征部分成弧形段的环形接触表面位于垂直于螺栓元件的中心纵向轴线的平面中或者至少大体上在圆锥形表面上，该圆锥形表面的概念性尖状部位于头部部分的远离轴部分的侧部上。螺栓元件还可以具有邻近于头部部分环绕轴部分的圆柱形铆接段，并且在径向内侧处不是具有小于螺纹圆柱体的外径的直径，而是在其径向内侧处具有边界，该边界与铆接段的外径对齐，或与具有与铆接段的外径相同的直径的圆柱形段对齐，且该圆柱形段在头部部分和铆接段之间存在，其中螺纹圆柱体具有优选地在铆接段的自由端的水平处邻近于铆接段终止的螺纹终止部。本发明的进一步的展开在从属权利要求、说明书并且还在附图中阐明。现在以实施例的方式将参考附图更详细地解释本发明。
图1A是根据本发明的第一实施方式的螺栓元件的透视图。图1B示出了图1A的螺栓元件的部分截面侧视图。图1C示出了从下面查看的图1A的螺栓元件的视图。图2A是根据本发明的第二实施方式的螺栓元件的透视图。图2B示出了根据图2A的螺栓元件的部分截面侧视图。图2C示出了从下面查看的根据图2A的螺栓元件的视图。图3A-D示出了在根据图1A的螺栓元件附接到复合材料的部件期间的各种操作步骤。图4A-D示出了在根据图2A的螺栓元件附接到复合材料的部件期间的各种操作步骤。参考数字列表
100、100'螺栓元件102、102'接触表面104头部部分106轴部分110尖状部112圆柱形区域114螺纹圆柱体116、116'环槽118、IlV提供防止旋转能力的特征部120圆锥形表面122铆接段124 边界
126螺纹终止部130复合材料的部件132上凸起部分133下凸起部分134底切部136支撑件138支撑表面140 开口142旋接表面144凸起部分146底切部150铆接珠152分型位置L纵向轴线图1A-C中示出的螺栓元件100具有头部部分104和轴部分106，头部部分104具有环形接触表面102，轴部分106延伸远离头部部分104。轴部分106在其远离头部部分104的端部处设有尖状部110，尖状部110经由圆柱形区域112结合到螺纹圆柱体114。该尖状部汇聚到一点。轴向环槽116关于螺栓元件100的中心纵向轴线L径向地定位在接触表面102的内侧。该环槽116与轴部分106同心地布置，并且具有以沿着径向方向在环槽116的基底处形成的肋状物的形式的提供防止旋转能力的特征部118。环槽116的径向内侧具有小于螺纹圆柱体114的外径的直径。此外，螺纹圆柱体114具有在接触表面102的水平处邻近于头部部分104终止的螺纹终止部120。环状接触表面102至少大体上位于圆锥形表面120上，该圆锥形表面120的概念性顶点位于头部部分104的远离轴部分106的侧部处。图2A-C中示出了根据本发明的可选择的实施方式的螺栓元件100'，其中相同或等价的部件设有与根据图1A-C的螺栓元件中相同的参考数字。区别于根据图1A-C的螺栓元件100，图2A-C中示出的螺栓元件100'具有邻近于头部部分104环绕轴部分106的圆柱形铆接段122，其中与图1A-C的实施方式相比，环槽116'在径向内侧处不具有小于螺纹圆柱体114的外径的直径，而是在该径向内侧处具有边界124，该边界124与铆接段122的外径对齐，或与具有与铆接段122的外径相同的直径且在头部部分104和铆接段122之间存在的圆柱形段对齐。此外，螺纹圆柱体114具有在铆接段122的自由端的水平处邻近于该铆接段122终止的螺纹终止部126。在根据图2A-C的螺栓元件100'中，设置了槽而不是肋状物来作为提供防止旋转能力的特征部118'，且槽在径向方向上贯穿环形接触表面102'延伸并从而延伸直到头部部分104的边缘。因此，接触表面102'被提供防止旋转能力的特征部118'分离成弧形段。此外，接触表面102'不形成圆锥，而是至少大体上在垂直于螺栓元件100'的中心纵向轴线L的平面中延伸。 将参考图3A-D描述用于把图1A-C中示出的第一实施方式的螺栓元件100附接到复合材料的部件的方法。根据图3A，复合材料的部件130例如纤维增强塑料零件或织物增强塑料零件属于板状设计，然而，也可以被预成形且具有三维形状并被提供用于螺栓元件100的附接。螺栓元件一般附接到部件的平面区域，然而，该区域也可以具有轻微曲度或者被直接邻近于唇状部或折叠部定位。如可以从图3B看到的，螺栓元件100以前部的尖状部110压紧部件130，且尖状部110被按压穿过部件130，直到部件130的邻近于螺栓元件100的头部部分104的侧部开始与螺纹圆柱体114的接触。尖状部110从而在部件130中产生孔。此后，螺栓元件100被旋转，使得螺纹和螺纹圆柱体在孔的壁中形成内螺纹(图3C)。在此期间，螺栓元件100也可以继续用轻微力沿着部件130的方向被按压，然而，这在螺栓元件由于旋转而将其自身拉到孔中时不是必要的。螺栓元件100的旋转和可选地按压继续进行，直到接触表面102与部件130的上侧产生接触，如图3D所示。通过孔形成以及与此相关的材料移位，按照图3C，在部件130的顶侧处和下侧处产生了凸起部分132、133。如可以从图3D看到的，螺栓元件100旋转，直到上凸起部分132已经开始与环槽116和提供防止旋转能力的特征部118(图1A)接合。因为环槽116的径向内侧具有小于螺纹圆柱体114的外径的直径，所以部件130的材料在上凸起部分132的区域中变形，使得其建立了环槽116并由此进入在螺纹圆柱体114和头部部分104之间形成的底切部中。在内螺纹在部件130的孔中形成之后，力可以有利地被施加在部件130的远离螺栓元件的头部部分104的侧部处，且该力可以被施加在头部部分104上，以将复合材料的围绕孔的材料按压到环槽116中并按压成与提供防止旋转能力的特征部118(图1A)的表面接触。该力可以被施加在部件130上，因为部件130被支撑在支撑件136 (图3C)上，在支撑件136中，支撑表面138具有被设置以接纳尖状部110还有轴部分106的开口 140。该支撑件可以是根据代理文件编号为P10447PDE的上述德国专利申请即德国专利申请102012001067.2的形成虹状隔膜的冲模母模。平坦的支撑表面138也用来在部件130的远离头部部分104的侧部处产生平坦的旋接表面142(图3D)。螺栓元件一通过旋转运动拧到部件中，该轴向力便优选地被施加，使得部件的材料刚好开始接触提供防止旋转能力的特征部或非旋转对称形状特征部。旋转运动然后也优选地停止，因为进一步的旋转运动将在提供防止旋转能力的特征部处或者在被称为非旋转对称形状特征部处引起不希望的刮擦动作，该刮擦动作将引起对部件尤其是对纤维增强件的损害。然而，应注意，至少对于某些基质材料，例如热塑性基质材料或者可以在其已经达到最终固化状态之前经受塑性流动的材料，螺栓元件的旋转可以继续，直到基质材料已经完全地填充环槽并接合提供防止旋转能力的特征部且在其下侧处被压平。因此，一旦提供防止旋转能力的形状特征部已经接合或达到基质材料，终止旋转就不是必需的。为了帮助孔和内螺纹的形成，部件130可以在刺穿区域中被加热到复合材料的基质材料不熔化而是软化或变成糊状的依赖于基质材料的温度。例如，当该材料为PA6 (聚酰胺6)时，可以考虑加热到260°C。根据第二实施方式的螺栓元件10(V (图2A-C)被如图4A-D所示地施加到复合材料的部件130。原则上，这以与上参考图3A-D所描述相同的方式进行。在借助于尖状部110形成孔的期间，部件130再次被支撑在具有开口 140的支撑件136'上。然而，在这里支撑件136'具有环绕开口 140的凸起部分144。当铆接段122紧靠部件130的上凸起部分132时，铆接段122的一部分被径向向外按压，使得形成铆接珠150，铆接珠150可以在图4D中看到并且增加了对压出的阻力。铆接段122中的呈狭窄环槽形式的分型位置(parting location) 152可以帮助铆接珠150的形成。优选地,分型位置152被布置成使得其在引入螺栓元件100'时接触凸起部分144。本发明既可以与被实现 为压入元件的螺栓元件一起使用，又可以与为铆接螺栓元件的螺栓一起使用。
权利要求
1.一种用于将螺栓元件(100、10(V )附接到复合材料的部件(130)的方法，所述复合材料的部件(130)例如为纤维增强塑料零件或织物增强塑料零件，其中所述螺栓元件(100、100')具有头部部分(104)和轴部分(106)，所述头部部分(104)具有接触表面(102、102')，所述轴部分(106)延伸远离所述头部部分(104)，所述轴部分(106)具有设置在其远离所述头部部分(104)的端部处的尖状部(110)，所述尖状部可选地经由圆柱形区域(112)结合到螺纹圆柱体(114)， 其特征在于， 使所述螺栓元件(100、100')以前部的所述尖状部(110)压紧所述部件(130)，且将所述尖状部(110)按压穿过所述部件(130)，直到所述部件(130)的邻近于所述螺栓元件(IOOUOOi )的所述头部部分(104)的侧部开始接触所述螺纹圆柱体(114)，且因此所述尖状部(110)在所述部件(130)中产生孔；并且使所述螺栓元件(100、100')随后转动，使得所述螺纹圆柱体(114)的螺纹在所述孔的壁中形成内螺纹；并且使所述接触表面(102、102')与所述部件(130)的所述侧部产生接合。
2.一种用于将螺栓元件(100、10(V )附接到复合材料的部件(130)的方法，所述复合材料的部件(130)例如为纤维增强塑料零件或织物增强塑料零件，其中所述螺栓元件(100,100 ;)具有头部部分(104)和轴部分(106)，所述头部部分(104)具有接触表面(102、102')，所述轴部分(106)延伸远离所述头部部分(104)，所述轴部分(106)具有设置在其远离所述头部部分(104)的端部处的尖状部(110)，所述尖状部可选地经由圆柱形区域(112)结合到螺纹圆柱体(114)， 其特征在于， 使所述螺栓元件(100、100')以前部的所述尖状部(110)压紧所述部件(130)，且将所述尖状部(110)按压穿过所述部件(130)，直到所述部件(130)的面对所述螺栓元件(100、100')的所 述头部部分(104)的侧部开始接触所述接触表面，且因此所述尖状部(110)在所述部件(130)中产生孔；并且使所述部件的直接围绕所述螺栓元件的所述螺纹圆柱体(114)定位的材料经通过形成所述孔而在所述部件的进一步向外伸展的材料中所引起的压缩应力和/或经可能使用的冲模母模的按压动作向内按压到所述螺纹圆柱体(114)的螺纹中，以在所述孔的壁中形成内螺纹，所述内螺纹被定位成与所述螺纹圆柱体(114)的螺纹接合。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，所述螺栓元件(100、100')具有径向地在环状接触表面(102、102')内的轴向环槽(116)，所述轴向环槽(116)与所述轴部分(106)同心地布置并可选地配备有提供防止旋转能力的特征部(118、118');所述部件(130)在面对所述头部部分(104)的侧部处具有环状凸起部分(132);并且所述螺栓元件(100、100')被旋转或移位，直到所述凸起部分(132)开始与所述轴向环槽(116)并可选地与设置在所述轴向环槽(116)处的所述提供防止旋转能力的特征部(118、118')接合。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述环槽(116)的径向内侧具有小于所述螺纹圆柱体(114)的外径的直径，且所述部件的围绕所述孔的材料，特别是在所述凸起部分(132)的区域中的材料被变形为使得该材料至少大体上填满所述环槽(116)或者进入形成在所述螺纹圆柱体(114)和所述头部部分(104)之间的底切部(134)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述尖状部(110)为了形成所述孔而穿过所述部件(130)的运动为平移运动。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述尖状部(110)为了形成所述孔而穿过所述部件(130)的运动为旋转运动。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当在所述部件(130)的所述孔中形成所述内螺纹之后，力被施加在所述部件(130)的远离所述螺栓元件(100、100')的所述头部部分(104)的侧部上，且所述力被施加在所述头部部分(104)上，以将所述复合材料的围绕所述孔的材料带到在所述头部部分(104)处形成的任何环槽(116)中并开始与所述提供防止旋转能力的特征部(118、118')的表面接触，并且还可选地以在所述部件(130)的远离所述头部部分(104)的侧部处确保或产生平面的旋接表面(142)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述部件(130)至少在刺穿区域中被加热到依赖于基质材料的温度，在该依赖于基质材料的温度下，所述复合材料的基质材料不熔化而是软化或变成糊状，例如，当所述材料为PA6时被加热到260°C的温度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述部件(130)在借助于尖状部(110)形成所述孔的期间保持独立或者被支撑在支撑件(136)上，所述支撑件(136)具有开口(140)以接纳所述尖状部(110)，和/或所述螺栓元件(100、100')在所述内螺纹的形成期间被朝着所述部件(130)推动。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述螺栓元件(100')具有邻近于所述头部部分(104)环绕所述轴部分(106)的圆柱形铆接段(122)，其中所述环槽(116')在所述径向内侧处具有不小于所述螺纹圆柱体(114)的外径的直径，而是在该径向内侧处具有边界(124)，所述边界(124)与所述铆接段(122)的外径对齐，或与具有与所述铆接段(122)的外径相同的直径且在所述头部部分(104)和所述铆接段(122)之间存在的圆柱形段对齐，其中所·述部件被支撑在支撑件上，所述支撑件具有开口(140)以在借助于所述尖状部(110)形成所述孔的期间接纳所述尖状部(110)，所述支撑件(136')具有凸起部分(144)，所述凸起部分(144)优选地环绕所述开口(140)并且在被抵着所述铆接段(122)按压时径向地向外按压所述铆接段(122)的一部分。
11.一种螺栓元件(100、100')，其特别地用在根据前述权利要求中任一项所述的方法中，并特别地用于附接到复合材料的部件(130)例如纤维增强塑料零件或织物增强塑料零件，其中所述螺栓元件(100、100')具有头部部分(104)和轴部分(106)，所述头部部分(104)具有接触表面(102、102')，所述轴部分(106)远离所述头部部分(104)突出，其中所述轴部分在其远离所述头部部分(104)的端部处设有尖状部(110)，所述尖状部可选地经由圆柱形区域结合到螺纹圆柱体(114)， 其特征在于， 所述螺栓元件(100、100')具有径向地在所述环形接触表面(102、102')内侧的轴向环槽(116)，所述环槽与所述轴部分(106)同心地布置且可选地设有提供防止旋转能力的特征部(118、118')，其中所述环槽(116)的径向内侧具有小于所述螺纹圆柱体(114)的外径的直径；并且所述螺纹圆柱体(114)具有优选地在所述接触表面(102、102')的水平处邻近于所述头部部分(104)终止的螺纹终止部(126)。
12.根据权利要求11所述的螺栓元件(100、100')，其特征在于，所述提供防止旋转能力的特征部(118、118')由肋状物或槽形成，其中所述肋状物或槽沿着径向方向在所述环槽(116)的基底处形成并可选地沿着径向方向在所述环形接触表面(102、102')上进一步延伸。
13.根据权利要求中11或12中一项所述的螺栓元件(100、100')，其特征在于，可选地被所述提供防止旋转能力的特征部(118、118')分成弧形段的所述环形接触表面(102、102')在垂直于所述螺栓元件(100、100')的中心纵向轴线(L)的平面中延伸或者位于大体圆锥形表面(120)上，所述大体圆锥形表面(120)的概念性顶点位于所述头部部分(104)的远离所述轴部分(106)的侧部上。
14.根据权利要求中11到13中任一项所述的螺栓元件(100)，其特征在于，所述螺栓元件具有邻近于所述头部部分(104)环绕所述轴部分(106)的圆柱形铆接段(122)，其中与根据权利要求10所述的设计相比，所述环槽(116')在所述径向内侧处具有不小于所述螺纹圆柱体(114)的外径的直径，而是在该径向内侧处具有边界(124)，所述边界(124)与所述铆接段(122)的外径对齐，或与具有与所述铆接段(122)的外径相同的直径且在所述头部部分 (104)和所述铆接段(122)之间存在的圆柱形段对齐；并且所述螺纹圆柱体(114)具有优选地在所述铆接段(122)的自由端的水平处邻近于所述铆接段终止的螺纹终止部(126)。
全文摘要
本发明涉及螺栓元件以及将螺栓元件附接到复合材料的部件的方法。描述了一种用于将螺栓元件附接到部件的方法。螺栓元件具有头部部分和轴部分，头部部分具有接触表面，轴部分延伸远离头部部分，轴部分具有设置在其远离头部部分的端部处的尖状部，尖状部可选地经由圆柱形区域结合到螺纹圆柱体。螺栓元件以前部的尖状部压紧部件，且尖状部被按压穿过该部件，直到部件的邻近于螺栓元件的头部部分的侧部开始接触螺纹圆柱体，且因此尖状部在部件中产生孔。螺栓元件随后转动，使得螺纹圆柱体的螺纹在孔的壁中形成内螺纹。螺栓元件也是被要求保护的。
文档编号F16B25/04GK103233964SQ201310020518
公开日2013年8月7日 申请日期2013年1月21日 优先权日2012年1月20日
发明者奥利弗·迪尔, 理查德·汉弗伯特, 安德烈亚斯·伦巴赫, 克里斯蒂安·索瓦 申请人:形状连接技术有限公司及两合公司