[发明专利]用于附接到包含复合材料的构件的中空元件

说明书

本发明涉及用于附接由复合材料组成的构件，例如由纤维增强塑料部件或织物增强塑料部件组成的构件的中空元件，例如中空铆钉或螺母元件。

复合材料在很多不同的领域中频繁地使用并且主要由具有内嵌的纤维增强物的塑料组成。纤维增强物可以例如采取带材、织物、毛毡和垫子的形式。例如，被玻璃纤维和塑料增强的聚酯树脂，例如被碳纤维增强的环氧树脂，的汽车车身设计部件在汽车构造中频繁地使用并且多种其他构件例如控制台和镀层同样由这样的复合材料制造。当使用碳纤维作为增强物时，碳纤维的织物被频繁地使用，因为人们可以然后获得在构件的所有方向的增强。

然而，复合材料的领域不以任何方式被限于玻璃纤维和碳纤维，具有可以考虑的许多其他的增强纤维。此外，很多不同的塑料也可以被用作基质材料。所有的这样的材料在此通常被描述作为复合材料或纤维增强塑料。它们还可以通过通用术语“有机片材金属”被描述。该术语在某些领域中被理解为专业术语。本发明主要使用了使用热塑性材料，即热塑性塑料作为基质材料的那些复合材料，其在低于熔点的升高的温度时软化或成为浆状。然而，不排除，硬质塑料也可以被用作基质材料，只要这些是足够地软的，或在升高的温度，即在低于基质材料被永久破坏的温度的温度时，成为软的或浆状的。在此要求保护的方法还可以用于具有实际上不是热塑性塑料但是尚未达到它们的最终状态而是以它们在其中在或不在加热的情况下软化的状态中存在但是可以经过一定时间或通过紫外光或湿度的作用或以其他的方式通过连续的聚合或交联被转移为更硬状态的基质材料复合材料。

经常必需的是，使用具有紧固件元件的复合材料的构件，例如以把相应的构件固定于其他的部件或把其他的部件附接于纤维增强塑料构件。

铆钉元件和螺栓或螺母元件都可以被认为是可以全部被包含在术语功能元件内。该术语还适用于可以同样被固定于复合材料的夹子和轴承。无论该功能元件具有什么形式，始终是必需的是，提供在塑料部件中的一个孔或多个孔以使相应的期望功能元件的附接成为可能，除非螺纹插入部或孔口在构件的制造期间被整合到塑料构件中，然而这是非常耗费时间的和复杂的并且导致另外的成本，并且有时导致必需的塑料部件的局部增厚。孔的制造主要通过钻孔过程实现，由此材料残留例如切屑产生并且复合材料被在钻孔的区域中弱化。

可设想的是，如需要的，给构件穿孔以产生孔，由此必须被弃去的以穿孔小块的形式的废物出现，并且构件的局部弱化出现。

复合材料由任何期望的增强材料或纤维和任何期望的塑性可变形的或可熔融的基质材料组成。因此，根据本发明的在此使用的术语“复合材料”不仅包括具有纤维增强物的塑料，而且例如还包括具有增强材料例如碳纤维或陶瓷颗粒的金属例如铝的基质材料。

本发明的目的是提供中空元件和使提供至少实质上无损失的孔而没有构件的显著弱化成为可能的辅助性手段，特别是用于中空功能元件例如铆钉或螺母元件(铆钉螺母和压入螺母)的接收。

为了满足该目的，提供用于附接到由复合材料组成的构件，例如纤维增强塑料部件或织物增强塑料部件的中空元件，例如中空铆钉或螺母元件，其中元件具有凸缘部件和远离凸缘部件延伸的轴部件和/或铆钉节段，其中铆钉节段，如果存在的话，还能够被形成在轴部件的自由端处，其中中空元件还具有中央通路，中央通路可选择地设有螺纹圆柱(threadcylinder)，其特征在于，中空元件可以与辅助性尖端组合地使用，辅助性尖端被从元件的凸缘侧插入穿过通路或从铆钉节段的轴部件的自由端的一侧插入通路中，使得辅助性尖端的圆锥形会聚区域分别从轴部件的自由端或铆钉节段的自由端突出。

通过辅助性尖端，构件可以在中空元件的附接期间被穿透，并且实际上不通过钻孔或穿孔过程，而是代替地使得尖端渐进地穿透构件并且把构件的材料朝向围绕第一穿透部分的点的外侧渐增地位移，直到提供用于接收中空元件的轴部件的具有期望尺寸的孔。

通过之前在孔的区域中存在的构件材料的横向位移，在孔的一侧或两出现构件的增厚(取决于在穿透过程期间构件是否以及如何被局部地支撑)，并且所积聚的材料可以然后被位移到中空元件的沟槽和/或底切口中并且被带入与提供防止旋转的特征的接合，并且因此始终仍然被布置为接近于孔边缘，即在围绕其中其局部增强构件的孔边缘的点处，并且其实际上在将以其他的方式被弱化的点处。因为构件的材料，即基质材料和增强纤维二者，被辅助性尖端位移，所以材料在孔边缘处的积聚被同样增强并且用于中空元件到构件的高质量附接防止疲劳裂化和其他的故障源。