将第二物体固定到第一物体的制作方法

1.本发明涉及机械工程和制造领域，尤其涉及机械制造，例如汽车工程、飞行器制造、铁路工业、造船、机械制造、玩具制造、建筑工业等。特别地，本发明涉及将第二物体机械地固定在第一物体中的方法。


背景技术：

2.在汽车、航空和其它工业中，已经倾向于弃用仅为钢的结构而替代地使用轻质材料，例如铝或镁金属片或聚合物，例如碳纤维增强聚合物或玻璃纤维增强聚合物或没有增强件的聚合物，例如聚酯、聚碳酸酯等。
3.新材料引起了在这些材料的结合元件方面的新挑战。
4.为了满足这些挑战，汽车、航空和其它工业已经开始大量使用粘合剂结合。粘合剂结合可以是轻的和牢固的。然而，粘合剂结合可能导致制造成本的上升，这是由于材料成本，尤其是因为由于缓慢的硬化过程而引起的在制造过程方面的延迟。在下一工艺步骤可以开始之前，用于某一部件的制造过程基本上必须中断，直到粘合剂连接部已经充分硬化。因此，在生产线中，必须提供中间存储部以硬化部件。
5.例如在wo 2018/130524中，已经提出将具有热塑性材料的两个物体之间的粘合剂连接部与通过型材主体实现的连接部相结合。为了紧固，型材主体和粘合剂两者都放置在两个物体之间。然后，在机械能撞击在至少一个物体上时，将物体彼此压靠，直到热塑性材料变得可流动并且型材主体嵌入两个物体中。在热塑性材料重新固化之后，型材主体在两个物体中的这种嵌入将物体在型材主体的位置处彼此固定。随后，将存在于物体之间的其它位置处的粘合剂可以随后硬化，同时两个物体的组件经受进一步的处理步骤。
6.为了确保存在用于粘合剂的粘合剂间隙，wo 2018/130524首先提出在第一物体和/或第二物体的表面中设置凹口，并且在这些凹口中分配粘合剂。这确保了粘合剂间隙具有明确限定的尺寸，但是可能需要用于设置凹口的附加制造步骤。或者，wo 2018/130524建议以在加工过程中机械阻力增加的方式使待嵌入物体材料中的部分成形，以便在物体表面之间仍存在相当大的距离时使嵌入过程停止，从而产生粘合剂间隙。然而，这具有这样的缺点，即，精确的距离(即粘合剂间隙的精确宽度)可能被不良地限定。
7.在彼此结合的两个物体之间存在具有明确限定的宽度的间隙的必要性也可能出现在除了间隙用于粘合剂的情况之外的其他情况下。示例包括密封装置的放置、由于制造过程中的不准确性而引起的变化的补偿、不同部件之间的不同热膨胀的补偿、或者存在出于其它结构原因而对这种间隙的要求。


技术实现要素：

8.本发明的目的是提供一种结合方法，其克服了现有技术结合方法的缺点，尤其是在可靠性和/或制造成本方面。本发明的另一个目的是提供一种用于这种方法的连接器。
9.根据本发明的一个方面，提供了一种将第一物体和第二物体结合在一起的方法。
10.该方法首先包括提供连接器的步骤，该连接器具有第一片状件部分和第二片状件部分。第一片状件部分具有第一外(大)表面和第一内(大)表面，第二片状件部分具有第二外(大)表面和第二内(大)表面，第一和第二内表面彼此面对。第一片状件部分具有向外突出的至少一个第一附接部分，其中片状件部分局部地向外弯曲并且形成尤其可面向外侧的边缘。类似地，第二片状件部分具有向外突出的至少一个第二附接部分，其中片状件部分局部地向外弯曲并且形成尤其可面向外侧的边缘。相应的附接部分可以分别围绕第一/第二片状件部分中的开口(穿孔)形成。
11.连接器还具有在第一和第二片状件部分之间的间隔件。这种间隔件包括第一和/或第二片状件部分的间隔件部分，即，第一/第二片状件部分的弯曲成位于第一/第二片状件平面内侧的部分。更具体地，第一片状件部分和第二片状件部分限定平行的片状件平面，并且第一片状件部分和/或第二片状件部分具有一部分，该部分向内弯曲以突出到第一和第二片状件部分平面之间的空间中并且抵接相应的另一片状件部分的材料。限定间隔件部分的部分可抵靠另一片状件部分的平面部分，或者它可以抵靠另一片状件部分的间隔件部分，使得彼此抵靠的间隔件部分一起限定间隔件。
12.在一组实施例中，所述间隔件部分被弯曲以相对于所述片状件部分成大约90
°
的角度。
13.在另一组实施例中，间隔件部分包括片状件部分的压印(冲压)部分。
14.在实施例中，间隔件部分是呈例如圆形(在平行于片状件平面的截面上)或呈具有倒圆特征的另一形状(诸如具有倒圆角的多边形)的压印凹进部(indentation)。第一和第二片状件部分的两个这样的凹进部分别在相应的位置处可以一起限定罐状间隔件。
15.将压印的间隔件部分与将由金属片构成的连接器折叠成具有第一和第二片状件部分的间隔件相结合的实施例的特征在于如下显著优点：一方面用于(向外)突出的附接部分的冲压/变形步骤和另一方面用于向内突出的压印的间隔件部分的压印步骤分别必须在折叠之前仅从一侧进行。这与现有技术的实施例形成对比，现有技术中一个单独的片状件具有向两侧突出的附接部分，其中必须从两侧进行冲压。
16.连接器可以附加地或可能作为第一替代方案包括连接到第一和/或第二片状件部分的间隔片部分，这种间隔片部分被弯曲成平行于第一和第二片状件部分。它可以附加地或可能作为进一步的替代方案包括单独的间隔件物体。
17.如果间隔件包括第一和/或第二片状件部分的间隔件部分，则这种间隔件部分可以布置在位于中心的平面内(in-plane)位置处。然后，第一/第二片状件部分可例如通过从第一/第二片状件部分切出间隔件部分而局部地中断。另外或作为替代，间隔件部分可以通过使第一/第二片状件部分的周边特征结构以位于第一和第二片状件部分之间的方式弯曲而形成。
18.根据本发明的另一方面，连接器具有自稳定构型。这意味着连接器具有这样的结构，其中在结合过程之后，附接到连接器的、结合的第一和/或第二物体的存在防止连接器的展开。特别地，至少一个物体的例如基本上平坦的物体内表面可以形成抵接表面，防止通过展开连接器而拆卸。
19.在实施例中，连接器由诸如金属片的片状件折叠而成。连接器的构造可以使得第一和/或第二物体在沿着连接器的大表面中的一个延伸并结合到其上时防止片状件展开。
20.在一组实施例中，连接器的片状件部分通过折合部分(foldover portion)稳定，该折合部分即为从片状件部分中的一个(例如，第二片状件部分)延伸并且折叠在另一个片状件部分(例如，第一片状件部分)的外表面上方的部分。在一子组实施例中，另一(例如第一)片状件部分设置有接纳折合部分的接纳凹部，使得折合部分不增加连接器的厚度，或者与不存在这种接纳凹部的情况相比，该折合部分使得厚度增加的程度较小。这种折合部分尤其可以从与其连接到另一片状件部分所沿的边缘不同的边缘折叠在相应(例如第一)片状件部分上方，由此折合部分确保上述意义上的自稳定构型。
21.在另一组实施例中，其中一个片状件部分具有从不同边缘延伸的多个部段，由此该构型也是自稳定的，而没有任何(尽管可任选存在)折合部分。
22.这种自稳定构型成为可能的条件可以是，与物体之一的内表面接触的连接器的大表面由从构成另一大表面的片状件部分折叠的不同部分形成，即由向不同折叠方向折叠的部分形成。如果沿着不平行的折叠轴线进行相应的折叠，或者在平行的折叠轴线的情况下沿着相反的方向进行相应的折叠，则尤其存在不同的折叠方向。
23.自稳定构型尤其确保了平面外(out-of-plane)的刚性和抵抗第一和第二物体之间的倾斜运动的稳定性，即使第一/第二物体的形状允许这种倾斜运动。
24.如本文所述的自稳定构型也可以是具有至少一个第一附接部分和至少一个第二附接部分的连接器的一个选择，该连接器不包括间隔件。
25.根据应用，可能期望的是，针对平面内(x-y)方向上的相对运动的稳定性不是最大化的，而是适应于特定的要求。例如，可能需要关于平面内移动的一些弹性以补偿不同的热膨胀系数或通过允许例如在碰撞情况下片材的塑性和/或弹性变形来吸收动能。这种动能的吸收将导致暂时和/或永久变形，而第一和第二物体不会完全断开，由此，以本文所述方式的连接可以是安全特征，例如在车辆或飞机中。
26.因此，根据一组实施例，连接第一和第二片状件部分的连接部段因此可以设置有至少一个缺口。这种连接部段可以包括连接第一和第二片状件部分的折叠部，或者可以包括将折合部分与从其延伸的片状件部分连接的折叠桥。缺口有针对性地使得第一和第二片状件部分之间的连接更顺从。折叠部和折合部分的位置和延伸量以及(如果适用的话)这种缺口的形状、尺寸和分布可以适应于特定的要求。连接器可以被构造为关于在一个平面内维度上的剪切相比于在另一平面内维度上的剪切具有更大的刚度。利用细长的并且与z方向(垂直于片状件平面的方向)成一定角度的缺口，甚至可以在相对的平面内方向之间产生不对称。
27.该方法包括提供第一和第二物体的进一步的步骤，其中第一物体和第二物体两者都包括热塑性材料。
28.第一和第二物体以及连接器相对于彼此定位成使得，连接器放置在第一和第二物体之间。然后，在机械振动能冲击在第一和/或第二物体上的同时，第一和第二物体彼此压靠，直到第一物体的与第一附接部分接触的热塑性材料的第一流变部分和与第二附接部分接触的热塑性材料的第二流变部分变得可流动，从而允许相应的附接部分分别被压入第一和第二物体的材料中。在流变部分重新固化之后，经由连接器产生第一和第二物体之间的形锁合连接。
29.除了包括间隔件之外，连接器可以包括第一和第二片状件部分之间的材料连接，
例如点状熔焊连接或软钎焊(例如点状软钎焊)连接或胶合(例如点胶)连接，和/或形锁合连接和/或过盈配合连接，例如铆接或夹紧连接。在第一和第二片状件部分之间包括这种点状熔焊或软钎焊或胶合连接等也可以是具有至少一个第一附接部分和至少一个第二附接部分的连接器的一个选择，该连接器不包括间隔件。
30.这种点状熔焊和/或软钎焊、胶合连接例如可以位于与将第一和第二片状件部分连接在一起的折叠部相对的平面内位置处。
31.至少一个点状熔焊和/或软钎焊、胶合连接可以是经由间隔件的间接连接。然而，该连接也可以是直接连接。
32.在实施例中，连接器可以包括非矩形的形状，尤其适于特定要求。例如，连接器可以不是矩形，而是呈至少一个弧形以遵循待彼此紧固的物体或其一部分的轮廓。
33.可以应用以下选项：
[0034]-可以执行按压步骤，直到第一/第二物体的表面抵接连接器的平坦部分，即，第一/第二片状件部分的外表面(附接部份从该外表面突出)为止。因此，第一和第二物体之间的间隙的宽度被精确地限定为相当于第一和第二片状件部分以及间隔件的累积厚度。
[0035]-粘合剂可以在不同于连接器位置的位置处放置在第一和第二物体之间。根据本发明的实施例的方法的一个重要优点是，形成了具有明确限定的宽度的胶间隙，而不需要提供用于容纳胶的第一/第二物体的表面结构(例如，凹口)。特别地，胶可以被施加到如下位置，即在该位置时，在组装状态下第一和第二物体两者都是平坦的并且与其间布置有连接器的表面部分齐平。
[0036]
尤其是，如果两个物体通过粘合剂彼此紧固，则通常等到粘合剂连接变得足够强所需的等待时间和在此之前连接的稳定性缺乏是个问题。如果粘合剂连接以及因此施加的粘合剂部分的厚度必须相当厚以例如使得该连接呈现出为了补偿不同的热膨胀行为所必需的剩余柔性(如果必要的话)，则这个问题甚至更严重。类似地，如果粘合剂具有额外的密封功能，则在许多情况下厚的粘合剂层是必需的。通常，单组分或双组分聚氨酯粘合剂用于此类目的。
[0037]
因此，本发明的实施例使得根据本发明的固定方法与施加具有预定厚度的粘合剂的组合成为可能。由于经由连接器的连接，第一和第二物体与连接器和它们之间的粘合剂的组件可以经受进一步的处理步骤，而没有等待粘合剂固化的任何等待时间。
[0038]
另外或作为替代，粘合剂或其一部分可以用作连接器周围的密封剂，例如以防止任何腐蚀。
[0039]
如果连接器不包括上述类型的单独的间隔件物体，则连接器可以是单件的，并由连续的(contiguous)片材例如金属片形成。特别地，在任何实施例中，第一和第二片状件部分可以是由折叠的片材构成的连续的片材的部分。
[0040]
特别地，如果间隔件是单独的间隔件物体，则该方法可以包括现场调整连接器宽度w。然后，该方法可以包括提供包括第一和第二片状件部分并且具有初始宽度的连接器部分、相对于彼此临时布置第一和第二物体以及连接器、基于这种所得的布置结构的尺寸确定期望的连接器宽度、从多个可用的间隔件物体中选择间隔件物体、将这种选择的间隔件插入到片状件部分之间并且执行随后的按压和振动能量耦合步骤，该步骤可以包括根据选择的间隔件物体的宽度通过按压力使连接器部分变形以具有小于初始宽度的最终宽度。
[0041]
将振动能量按压和耦合到第一和/或第二物体中可以同时发生，这意味着至少在一段时间内，按压力和机械振动两者都起作用。然而，这并不意味着按压力和振动同时开始和结束。
[0042]
相反，特别是按压力可以在振动之前或者也可能在振动开始之后可选地设定。
[0043]
在实施例中，可保持按压力，直到流变部分至少在一定程度上重新固化，以防止回弹效应。这可例如在回弹效应由第一物体和/或第二物体的弹性变形或由第一物体与第二物体之间的粘合剂的弹性压缩行为引起的情况下可能是有利的。
[0044]
在其它实施例中，尤其是在没有任何粘合剂的实施例中，当振动停止时停止按压力可能是有利的，使得系统可在重新固化之前松弛。因此，可以最小化第一物体和第二物体中的内应力，从而防止物体变形。
[0045]
为了施加与按压力对抗的对抗力，相应的其它物体可以抵靠支撑件例如非振动支撑件放置。在实施例中，该另一(例如第二)物体抵靠支撑件放置，在支撑件和第二物体之间没有弹性或易弯曲(yielding)元件，使得支撑件刚性地支撑第二物体。或者，振动从两侧耦合到组件中，即超声波发生器作用于第一和第二物体两者。
[0046]
本发明还涉及一种适于执行根据本发明的任何实施例的方法的连接器。在描述该方法时，本文中描述的连接器特征通常是根据本发明的连接器的可能特征，并且本文中描述的根据本发明的连接器的特征是根据本发明的方法中使用的连接器的可能特征。
[0047]
本发明甚至还涉及一种设备，其包括机械振动源并且被配置和/或编程为执行根据本发明的任何实施例的方法。此外，本发明涉及包括这种设备和至少一个连接器的套件。
[0048]
可选地，除了机械振动能量，另外的能量可以耦合到组件中。在一个示例中，第一和/或第二物体和/或连接器可以通过ir辐射、感应(只要具有导电部件)、热空气流等来预热。另外或作为替代，第一和/或第二物体的热塑性材料可以在与边缘接合的界面附近局部预热，例如通过如wo 2017/015769所述的电磁加热、通过辐射等。例如，对于wo 2017/015769中描述的电磁加热，附接区中的热塑性材料可设置有磁性掺杂剂。在连接器是金属的实施例中，这种磁性掺杂剂可以不是必需的，因为撞击电磁能可以直接被连接器吸收，由此连接器被预热。
[0049]
热塑性材料的第一/第二流变部分是在加工过程中并且由于机械振动的影响而被液化和引致流动的热塑性材料部分。相应的流变部分不必是单件的，而是可以包括彼此分开的部件。
[0050]
在本文中，术语“片状件平面”表示由大致为平面的(第一、第二)片状件部分的形状限定的平面/表面，尤其是在围绕边缘、例如围绕穿孔(如果有的话)的区域中。在直接延伸到二维的方面来说，片状件平面可以是平面的。或者，例如如果第一和第二物体具有彼此适应的复杂表面形状，例如属于交通工具或飞行器的主体，则片状件平面可以是弯曲的，从而遵循更复杂的3d形状。
[0051]
在一组实施例中，第一物体和/或第二物体包括结构化的接触侧，该结构化的接触侧包括热塑性材料。接触侧是第一物体的旨在与连接器接触以实现连接的一侧。接触侧被结构化这一点意味着它不同于仅仅是平坦的和均匀的，而是它包括突起部/凹陷部。例如，它可以包括由脊和槽构成的图案，例如规则的图案。
[0052]
通常，第一和第二物体是广义的结构部件(结构元件)，即，在机械工程和建筑的任
何领域中使用的元件，例如汽车工程、飞行器制造、造船、建筑制造、机械制造、玩具制造等。通常，第一和第二物体以及连接件(如果适用)都是非自然存在的人造物体。由此并不排除在第一和/或第二物体中使用天然材料，例如木基材料。
[0053]
回到第一物体和第二物体的热塑性材料，在本文中，术语“能够通过例如机械振动而变得可流动的热塑性材料”或简称为“可液化的热塑性材料”或“可液化材料”或“热塑性塑料”用于描述包括至少一种热塑性成分的材料，该材料在加热时，特别是在通过摩擦加热时(即在布置在彼此接触并相对于彼此振动移动的一对表面(接触面)中的一个表面处时)，变成液体(可流动的)，其中振动的频率具有上文讨论的特性。在一些情况下，例如，如果第一物体本身必须承载相当大的载荷，则如果材料具有大于0.5gpa的弹性系数，则可能是有利的。在其他实施例中，弹性系数可以低于该值，因为第一物体热塑性材料的振动传导特性在该过程中不起作用。在特定的实施方案中，热塑性材料因此甚至可以包括热塑性弹性体。
[0054]
热塑性材料在汽车和航空工业中是众所周知的。为了根据本发明的方法的目的，尤其可以使用在这些工业中应用的已知的热塑性材料。
[0055]
第一和第二物体的热塑性材料可以相同或不同。它们可以能够被焊接在一起或不能被焊接在一起。
[0056]
适用于根据本发明的方法的热塑性材料在室温下(或在实施该方法的温度下)是固体。它优选包括聚合物相(特别是c、p、s或si基链)，该聚合物相在临界温度范围以上例如通过熔化从固体转变成液体或可流动，并且当再次冷却到临界温度范围以下时例如通过结晶再转变成固体材料，其中固相的粘度比液相的粘度高几个数量级(至少三个数量级)。热塑性材料通常包括聚合物组分，该聚合物组分不是共价交联的或者以交联键在加热到熔融温度范围或以上时可逆打开的方式交联。聚合物材料可以进一步包含填料，例如不具有热塑性或具有包括比基础聚合物的熔融温度范围显著高的熔融温度范围的热塑性的材料的纤维或颗粒。
[0057]
在本文中，“非可液化”或“不可液化”材料通常是在加工过程中达到的温度下、因此特别是在热塑性材料被液化时的温度下不会液化的材料。这并不排除该材料能够在该加工过程中不会达到的温度下液化的可能性，该温度通常远高于(例如高出至少80℃)该热塑性材料的液化温度(对于无定形热塑性塑料的结晶聚合物的熔融温度，高于其变得充分可流动时所处的玻璃化转变温度的温度，有时称为“流动温度”(有时定义为可以挤出的最低温度)，例如粘度下降到104pa*s以下(在实施方案中，尤其是针对基本上没有纤维增强的聚合物，下降到103pa*s以下)时的温度)。例如，不可液化材料可以是金属，例如铝或钢，或木材，或硬塑料，例如增强或未增强的热固性聚合物或增强或未增强的热塑性塑料，其熔融温度(和/或玻璃化转变温度)显著高于可液化部分的熔融温度/玻璃化转变温度，例如熔融温度和/或玻璃化转变温度高出至少50℃或80℃或100℃。
[0058]
在本文中，“熔融温度”有时用于指热塑性材料变得充分可流动时所指的液化温度，即，常规定义的结晶聚合物的熔融温度和高于热塑性材料变得充分可流动以用于挤出成型时所处的玻璃化转变温度的温度。
[0059]
热塑性材料的具体实施方案是：聚醚酮(peek)、聚酯(例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet))、聚醚酰亚胺、聚酰胺(例如聚酰胺12、聚酰胺11、聚酰胺6或聚酰胺66)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚甲醛、或聚碳酸酯聚氨酯、聚碳酸酯或聚
酯碳酸酯，或丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈(asa)、苯乙烯-丙烯腈、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、和聚苯乙烯，或其共聚物或混合物。
[0060]
除了热塑性聚合物之外，热塑性材料还可以包含合适的填料，例如增强纤维，如玻璃纤维和/或碳纤维。纤维可以是短纤维。长纤维或连续纤维也可以特别地但不仅限于用于第一和/或第二物体的在该加工期间未被液化的部分。在长纤维或连续纤维用于液化部分的情况下，纤维可能在加工过程中被切断，然而这不一定是问题。
[0061]
纤维材料(如果有的话)可以是已知的用于纤维增强的任何材料，特别是碳、玻璃、凯夫拉尔(kevlar)、陶瓷(例如莫来石、碳化硅或氮化硅)、高强度聚乙烯(dyneema)等。
[0062]
其它不具有纤维形状的填料也是可能的，例如粉末颗粒。
[0063]
适用于根据本发明的方法的实施例的机械振动或振荡优选地具有在2khz-200khz(甚至更优选地在10khz-100khz之间，或20khz-40khz之间)的频率和每平方毫米有效表面0.2w-20w的振动能量。
[0064]
在许多实施方案中，尤其是包括将振动耦合到第一物体中的实施方案中，振动工具(例如超声波发生器)例如被设计成使得其接触面主要在工具轴线的方向上振荡(纵向振动)，工具轴线对应于当附接部分被分别压入第一物体和第二物体的材料中时第一物体和第二物体通过能量输入和压力的作用相对于彼此移动所沿的轴线，并且具有1μm至100μm之间、优选地约30μm至60μm的振幅。这种优选的振动例如由如例如从超声焊接中已知的超声装置产生。
[0065]
根据应用，振动能(更具体地：超声换能器被提供动力的电能)可以是至少100w、至少200w、至少300w、至少500w、至少1000w或至少2000w。
附图说明
[0066]
下面参照附图描述实现本发明的方式和实施例。附图都是示意性的，并且不是按比例绘制的。在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。附图示出：
[0067]
图1是由在超声波发生器和对立元件(counter element)之间压在一起的第一物体、第二物体、连接器和粘合剂构成的布置结构的截面图；
[0068]
图2是图1的布置结构在处理之后的视图；
[0069]
图3、图4是连接器的视图(不是根据本发明)；
[0070]
图5、图6另一连接器的视图(不是根据本发明)；
[0071]
图7、图8是用于在折叠过程中形成连接器的片状件的视图(不是根据本发明)；
[0072]
图9是由第一物体、第二物体、连接器和粘合剂构成的另一布置结构；
[0073]
图10-11是以截面图示出的其它连接器的视图(不是根据本发明)；
[0074]
图12、图13是连接器的视图；
[0075]
图14-16是又一连接器在其制造的不同阶段期间的视图；
[0076]
图17-22是另外的连接器的视图；以及
[0077]
图23是由第一物体、第二物体和连接器构成的布置结构在处理之后的截面图。
具体实施方式
[0078]
图1示出了通过具有形成边缘的向外突出的附接部分的连接器将第一物体和第二
物体结合在一起的原理。该图示出了由包括热塑性材料的第一物体1、也包括热塑性材料的第二物体2、以及连接器3构成的布置结构，该连接器布置在第一物体的物体内表面11和第二物体的物体内表面21之间。粘合剂5也布置在第一物体1的物体内表面11和第二物体的物体内表面21之间。粘合剂5处于未固化状态。
[0079]
在所描述的实施例中，第一和第二物体1、2被示出为由热塑性材料构成的板。通常，第一和第二物体各自具有包括热塑性材料的部段就足够了，该部段包括各自的物体内表面11、21。第一物体可由这种部段组成或者可包括由其它材料构成的其它部段，这取决于它们的功能。
[0080]
第一和第二物体1、2的热塑性材料可以相同或可以不同。
[0081]
第一物体1和第二物体2各自形成有物体外表面12、22，所述物体外表面与相应的物体内表面11、21大致相对，并且用于施力以将第一物体和第二物体彼此压靠在一起。物体外表面12、22中的至少一者还用于将机械振动能耦合到组件中。相应的物体外表面可以近似平行于物体内表面。然而，物体外表面也可以具有不同的和/或更复杂的形状。
[0082]
连接器3具有第一片状件部分31和第二片状件部分32，第一片状件部分具有多个第一附接部分33，第二片状件部分具有多个第二附接部分34。附接部分33、34由片状材料的向外弯曲的部分形成，这些向外弯曲的部分围绕开口36延伸并终止于边缘35。
[0083]
通常，(这涉及所有实施例)，连接器可以由金属片形成。特别合适的材料是钢。钢具有高弹性模量，使得片状件可以是薄且轻的。它允许大的变形并且在大的变形之后保持其刚性。对于在各部分或部件之间具有直接连接(例如点焊连接)的实施例，其具有高可焊接性。
[0084]
在所示的结构中，使用超声波发生器6将振动能量和压力耦合到组件中，其中组件被压向对立元件7，即压力被施加在超声波发生器6和对立元件7之间。在替代实施例中，对立元件7被第二超声波发生器代替，由此机械振动能量从两侧耦合到组件中。
[0085]
作为机械振动能输入和压力的效果，在附接部分33、34的边缘35被压靠在第一/第二物体的热塑性材料上的情况下，在热塑性材料与连接器物理接触的位置处的能量吸收引起热塑性材料的局部加热和软化/使热塑性材料变得可流动，使得由于该软化和压力，相应的附接部分分别被压入第一/第二物体的材料中。在重新固化之后，第一和第二物体之间经由连接器3的固定导致第一和第二物体两者都通过形锁合连接(图2)固定到连接器3。在wo 2017/055548中描述了在具有合适的附接部分的片状物体(例如本发明中的连接器3)和具有热塑性材料的物体(例如本发明中的第一/第二物体)之间的形锁合连接的原理。
[0086]
包括热塑性材料的流变部分的重新固化的过程可以相对较快(例如几秒)。它确保第一和第二物体相对于彼此的固定，且在它们之间具有间隙，间隙的宽度w由连接器的特性限定，如在下文中更详细地解释的。至少部分地填充间隙的粘合剂5可能需要更多的时间来固化。由于通过连接器实现的固定，在该固化时间期间，组件可能经受进一步的处理步骤，包括例如与另外的物体组装。因此，根据本发明的实施例的方法确保了加工/组装不会因粘合剂固化所花费的时间而延迟，使得该方法可以在生产线中带来显著的优点。
[0087]
图3和4示出了连接器3，其中第一片状件部分31和第二片状件部分32彼此直接抵靠，即，各个片状件部分的内表面物理接触。因此，第一和第二物体之间的间隙的宽度w可以特别地是第一和第二片状件部分的累积厚度。两个片状件部分都属于共同的折叠金属片
(经由折叠部37)。在与折叠部37相对的位置，片状件部分通过点状熔焊(spot weld)或胶合或软钎焊连接38连接。
[0088]
除了如图1-4所示的小间隙足够的实施例之外，还提出将连接器构造成限定较宽的间隙。这样做的第一种可能性是增加片状件部分材料的厚度。然而，这通常是不利的。根据替代选择，连接器可以包括间隔件。图5-8示出了由间隔片部分40构成的间隔件的可能性，在该示例中，连接器由一片状件折叠(见折叠部37)成三个面积大致相同的部段，外面的两个部段形成第一片状件部分31和第二片状件部分32，中间的部段形成间隔片部分。例如，具有由外部部段形成的间隔片部分和折叠在间隔片部分上方的第一和第二片状件部分的其它构造也是可能的。
[0089]
在图5-7的实施例中，间隔片部分40分别在第一和第二片状件部分31、32内的(与其对准的)开口36的位置处具有间隔片开口47，附接部分33，34围绕所述开口设置，以使得存在更多的体积供热塑性材料的流变部分躲避/钻入。如果第一和第二物体的材料的流变部分足够大，这将允许在流变部分之间的焊接，其在第一和第二物体之间产生额外的紧固效果。
[0090]
在图8的实施例中，间隔片部分40不具有这样的间隔片开口。
[0091]
图9示出了具有通过与图5-8中的连接器之一类似的连接器而彼此固定的第一和第二物体1、2的布置结构(但是在窄侧边缘处具有折叠部37)。间隙的宽度w大约是用以制造连接器的片材的厚度的三倍。在第一和第二物体的基本上平坦的内表面11、21(附接表面)的情况下，该宽度w也是粘合剂间隙(粘合剂5)的宽度。
[0092]
在图5-9所示类型的连接器中，间隙的宽度大约是用以制造连接器的片材的厚度的三倍。这个概念可以通过设置多个间隔片部分40而被容易地扩展到更大的数量。在图10的实施例中，连接器被描述为通过具有总共七个折叠部37而具有总共六个间隔片部分40。
[0093]
一方面图3和4的连接器和另一方面图5-10的连接器共同之处在于：金属片的厚度决定了间隙的宽度。然而，金属片的厚度由对连接器的要求决定，例如可成形性、足够的刚度等。图5-10的实施例还导致连接器的重量相对较重。因此，如果间隙的宽度可以独立于金属片的厚度而设计，则是有利的。这通过上述类型的间隔件来实现。因此，根据第一选择(图11)，间隔件由初始分离的间隔件物体构成。这具有的优点是，间隙的宽度可以独立于片材的厚度来选择。然而，取决于间隔件材料，结构的重量可能仍然是问题；而且，间隔件的制造过程需要附加的步骤和附加的部件。具有由片状件部分本身形成的间隔件部分的图12-23的实施例也解决了这个问题。
[0094]
图11示出了连接器的概念，该连接器具有初始分离的间隔件物体50作为一个或多个间隔片部分的替代或补充。这种单独的间隔件物体可以基本上是板形的或具有另一种形状，并且可以是任何合适的材料，包括间隔件物体是由可焊接到第一和/或第二物体的材料的聚合物材料构成的可能性。
[0095]
尤其可能的是，仅在第一和第二物体以及连接器相对于彼此放置之后插入间隔件物体50，并且其尺寸可基于第一和第二物体之间的间隙的期望宽度来选择。该方法可然后包括根据所选择的间隔件物体50的宽度使连接器部件变形以具有小于初始宽度的最终宽度。这可以包括使第一和/或第二片状件部分31、32的周边部55变形。
[0096]
图12示出了连接器的第一示例，其中第一和/或第二片状件部分的间隔件部分是
相应的片状件部分的一部分，该部分向内弯曲以使其与另一片状件部分或其间隔件部分彼此抵靠。在图12的实施例中，第一片状件部分31形成第一间隔件部分61，第二片状件部分32形成第二间隔件部分62。间隔件部分61、62由相应的片状件部分31、32的片状材料通过冲压形成，所用的冲头形成了细长的凹进部64。根据第一种可能性，采用冲头所形成的凹进部64可以是压痕，即压纹。作为替代，间隔件可以通过冲孔以形成冲压通孔的方式(即，以穿孔的方式)形成，其中间隔件部分61、62是围绕相应孔的卷边(bead)。
[0097]
第一和第二片状件部分31、32的间隔件部分61、62彼此对齐并且彼此抵靠。
[0098]
为了抵抗展开，第一和第二片状件部分可以通过刚性结合例如材料连接而连接。例如，由片状件部分的间隔件部分61、62形成的罐状部(pot)中的点状熔焊(spot weld)或者在抵接的间隔件部分之间的点状软钎焊(spot solder)连接或点状胶合连接可以形成这种刚性结合。在此，刚性结合是间接的，即，经由间隔件部分实现。
[0099]
图13的实施例还包括彼此抵接的第一和第二片状件部分31、32的对齐的间隔件部分61、62。同样在图13的实施例中，间隔件部分61、62可以是压痕，即压纹，或者作为替代，可以是围绕冲孔的卷边。与图12相反，间隔件部分具有与附接部分33、34的形状和布置相对应的形状和布置，并且在图13中与这些附接部分交错。
[0100]
与图12的实施例类似，图13的实施例可包括刚性结合，例如在第一和第二片状件部分的对应的间隔件部分61、62之间。
[0101]
图12和13的实施例是连接器的例子，其间隔件部分居中地设置在第一和/或第二片状件部分中，从而需要破坏(冲孔、或者缺口等可以作为破坏部)相应的片状件部分。相反，下面描述的图14-16的实施例是具有周边间隔件部分的连接器的例子。
[0102]
图14-16示出了另一个实施例，其具有由片状件部分62的片材形成的间隔件部分。间隔件部分最初(图16所示的坯件)沿周边设置并折叠至如图14所示的位置。连接器还包括桥接部分37以及折合部分72(在所示实施例中，具有三个折合部分72)，该桥接部分37在折叠形成折叠部之后具有与间隔件的宽度相对应的宽度并将第一和第二片状件部分31、32连接在一起，折合部分72折合在接纳凹部71上，用于将连接器稳定在折叠状态。折合部分72通过折叠桥74连接到第二片状件部分32，该折叠桥的宽度也大致与间隔件的宽度相对应。
[0103]
折合部分72和第一片状件部分之间的连接可以可选地是闩锁连接，其中第一片状件部分可以被向下闩锁至如下构型，即其中该第一片状件部分抵靠间隔件部分。与具有下文描述的折合部分的实施例相比，这种闩锁连接可以是相对刚性的。
[0104]
在图14-16的概念中，限定所有尺寸的整个坯料可以在一个制造步骤中制造，例如通过激光切割或水射流切割。这样制造的结构62的可自由选择的宽度ws限定了间隔件的z向延伸量，并因此最终限定了间隙的宽度w。另外的优点是，间隔件结构可以被构造成独立于附接部分33、34布置，使得设计自由度最大化。而且，不需要压印步骤。与图13和13的实施例相比，缺点是折叠过程相对复杂。
[0105]
与下面参照图18-23所述的实施例类似，图14-16的连接器不需要片状件部分之间的刚性结合，因此相对于在平面内方向(in-plane direction)上的变形具有一些弹性。
[0106]
图17示出了——基于参照图12和13所述的原理的连接器的示例，尤其是具有用于抵抗展开的刚性结合的连接器的示例——以偏离简单矩形形状的方式成形连接器的可能方案。图17的连接器基本上是弧形，具有相对短(在平面内尺寸方面)的折叠部37，以允许关
于第一和第二片状件部分31、32的相对位置在平面内移位的一些灵活性。更一般地，连接器的形状可以根据要连接的物体的尺寸以及根据灵活性要求而调整。
[0107]
与图14-16的实施例相比，图18的连接器3具有以下彼此独立的特征：
[0108]-连接器具有由成对的间隔件部分61、62形成的间隔件，所述间隔件部分由第一和第二片状件部分31、32中的凹进部形成。
[0109]-沿着连接器的长边(宽侧边)设置的折叠部37基本上是矩形的。这导致相对于某些平面内相对运动的增强的稳定性(也参见下文的讨论)。
[0110]-折合部分72折叠在第一片状件部分31的未凹进部分上，即，折合部分突出到第一片状件部分31的外表面之上。
[0111]
在图19的实施例中，折合部分72沿着基本上呈矩形的连接器的长边延伸。另外，折叠部37具有狭缝状的第一缺口39。类似地，折叠桥74具有狭缝状的第二缺口75。
[0112]
图20的实施例与图19的实施例的区别在于以下两个独立的特征：
[0113]-折合部分72折叠在第一片状件部分的凹进部分上，使得折合部分的外表面与第一片状件部分的外表面大致齐平。
[0114]-第二缺口75(和/或第一缺口39)相对于垂直于片状件平面的方向倾斜。
[0115]
图21的实施例具有两个折合部分72，它们相对较窄并且从第二片状件部分32的窄侧边缘延伸。
[0116]
在图22的实施例中，第一片状件部分31由两个部段构成，每个部段从宽侧边缘延伸。因此，第一和第二片状件部分不是通过一个折叠部37连接并通过折合部分稳定，而是通过沿相对的边缘延伸的两个折叠部37连接。
[0117]
具有折合部分的实施例或图22所示类型的实施例应用了自稳定原理。该原理被示出，例如连接器具有从第二片状件部分32的相对的边缘延伸的两个折合部分，类似于图14-16和21，图23中的实施例。图23示出了在结合过程之后第一物体1、第二物体2和连接器3的组件。连接器具有至少一个由两个间隔件部分61、62形成的间隔件，并且在物体的内表面之间限定了宽度为w的间隙。如块箭头81所示，第一物体1在结合过程之后限定了用于折合部分72的抵接部，以防止它们往回弯曲。因此，仅由于折叠构型以及第一和第二物体分别与第一和第二片状件平面的结合，组件相对于将第一和第二物体1、2拉开的力，即z方向上的力也是稳定的。
[0118]
更具体地说，在自稳定构型中，抵抗将第一和第二物体彼此拉开的拉力的抗力仅高于片状件部分和可能的折合部分抵抗弯曲的抗力。自稳定构型利用片材的通常非常高的稳定性来抵抗平面内变形，以防止发生展开/平面外变形。
[0119]
图23还分别示出了第一物体和第二物体的重新固化的流变部分91、92，由此第一和第二物体的内表面11、12在附接部分33、34附近可相较于原始状态更不平滑。
[0120]
这种自稳定构型成为可能的条件可以是，与物体之一的内表面接触的连接器的大表面(图14-16和18-23的实施例中的上表面)由从构成另一大表面的片状件部分向不同折叠方向折叠的部分形成。如果沿着非平行的折叠轴线进行相应的折叠，或者在平行的折叠轴线的情况下沿着相反的方向进行相应的折叠，则尤其存在不同的折叠方向。这在图14、21和22中示出，其中示出了折叠轴线100。
[0121]
在图14中，第一片状件部分的折叠轴线(图14中的上折叠轴线100)和折合部分72
的折叠轴线沿着连接器的相对的边缘平行，但是折叠方向相反，如箭头示意性地示出。
[0122]
在图21中，折合部分72的折叠轴线100彼此平行，具有相反的折叠方向，并且第一片状件部分31相对于第二片状件部分32的折叠轴线100与折合部分的折叠轴线成90
°
角。对于自稳定效应，在这种构造中，如果仅存在一个折合部分72，则将是足够的。
[0123]
在图22中，第一片状件部分的两个部段的折叠轴线100是平行的，即沿着宽侧边缘，具有相反的折叠方向。在这种构造中，即使没有任何折合部分，也会产生自稳定效果。
[0124]
连接器3可以被设计成具有关于剪切力——即两个物体相对于彼此的在平移方面和/或旋转方面的平面内的力——的定制特性。在本文中，平面内的力是平行于片状件平面的力，即平行于所用坐标系中的x-y平面(例如见图20-23)。
[0125]
可被利用来影响相对于平面内的力的刚度的参数包括：
[0126]-折叠部的位置(例如沿着宽侧边或窄侧边)。
[0127]-折叠部的延伸量(长度)；将例如图15和18相互比较，分别示出了具有短折叠部和长折叠部的实施例。
[0128]-折叠部的数量(图22的实施例具有两个折叠部，其它示出的实施例具有一个折叠部)。图22的构型是相对于y方向剪切力具有大刚度而相对于x方向剪切力具有小得多的刚度的一个示例构型。这是因为折叠部的位置(沿着宽侧边，平行于y方向)、折叠部的长度(长)以及因为图22的实施例的两个折叠部构型特征。
[0129]-折合部分的数量、位置和尺寸。
[0130]-接纳凹部的使用(接纳凹部增大了刚度)。
[0131]-第一和/或第二缺口的数量、尺寸和分布。例如，与图22的实施例相比，图19的实施例由于缺口39、75以及由于其仅具有一个折叠部并且折合部分未被接纳在接纳凹部中而具有降低的y向刚度。
[0132]-影响片状件部分本身的刚度的另外的措施(图中未示出)。
[0133]-最后，例如通过如参照图12、13和17所述的压印的间隔件部分的刚性结合(例如通过熔焊/胶合/软钎焊或铆接)是影响相对于平面内的力的刚度的结构。特别地，这种刚性结合通过不允许片状件部分之间的任何相对平面内移动而使连接器相对较刚硬。
[0134]
在所有情况下，相应的结构可以由简单的可变形片状部件制造，例如金属片部件。因此，本发明的实施例的重要优点——即以有成本效益的方式制造连接器的可能性——不会因用于确保定制的剪切刚度的措施而受到损害。