[发明专利]将第二物体锚固至第一物体

说明书

根据本发明的一个方面，提供一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中第一物体包括低密度层，该低密度层包括多个离散元件和多个离散元件之间的充气(空的)空间的布置。该方法包括提供连接器，该连接器具有通过机械振动可液化的可液化材料如热塑性材料，使该连接器与该低密度层接触，将所述连接器压靠在该低密度层上并将机械振动能耦合入该连接器以使该连接器穿透到低密度层中而使多个离散元件变形，直到可液化材料的流动部分变得可流动并与变形的多个离散元件之间的空间互穿，从而产生可液化材料和变形的离散元件的交缠结构，以及停止机械振动能并使该流动部分重新固化以将该连接器锚固在该低密度层中。

技术领域

本发明涉及机械工程和制造领域，尤其是机械制造领域，例如汽车工程、飞行器制造、铁路车辆和机车的建造、造船、机械制造、玩具制造等。特别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

在汽车、航空和其它行业中，已经倾向于弃用仅为钢的结构而使用轻型材料代替。

新结构材料元件的示例是包括两个外部的、相当薄的结构层以及布置在结构层之间的中间层(内衬层)的轻质结构元件，该结构层例如由纤维复合材料(如玻璃纤维复合材料或碳纤维复合材料)、金属片材、或者取决于行业由纤维板制成，该中间层(内衬层)例如是纸板或其它材料的蜂窝结构或轻型金属泡沫材料或聚合物泡沫材料或陶瓷泡沫材料等或分开的距离保持器的结构。这种轻质结构元件可以称为“夹层板”，并且有时被称为“中空芯板(HCB)”，它们机械稳定并且看起来很舒适，而且具有相对低的重量。

此外，同样轻质的其它结构元件，如所述夹层板的内衬层，包括通过具有充气腔而具有相对低密度的结构层，例如泡沫材料。

新材料在结合这些材料的元件尤其是将稍平的物体结合至其它物体时带来新的挑战。这方面的一个示例是在汽车、航空、造船和其它工业中将增强件(“纵梁”等)结合到稍平夹层板结构，或者在夹层板中为铰链、螺钉、螺栓等提供锚固点。

另外，根据现有技术，必须在它们的制造期间提供夹层板结构中的增强件，并且还必须在制造期间增加连接元件。如果随后添加它们，则夹层芯必须随后填充泡沫材料以紧固连接器，这是高成本且耗时的。

为了应对这些挑战并消除可能的缺陷，汽车、航空和其它行业已经开始大量使用粘合剂结合。粘合剂结合可以轻而坚固，但是存在不能长期控制可靠性的缺点，因为几乎不可能在没有完全破坏该结合的情况下检测到例如由于脆化的粘合剂而导致的弱化的粘合剂结合。此外，粘合剂结合可能导致制造成本的上升，这是由于材料成本以及由于缓慢的硬化过程而导致的制造过程中的延迟，特别是如果彼此待连接的表面具有一定的粗糙度，并且由此导致不能使用快速硬化的薄层粘合剂。此外，粘合剂结合的强度取决于待连接元件的最外层的强度。

WO93/12344公开了一种将保持部件固定在预制部件的凹槽中的方法，该预制部件具有热塑性材料芯，例如具有蜂窝状结构。保持部件被压入预制部件中并旋转直到保持部件被焊接到芯。该方法限于热塑性芯材料上的应用，从而可能产生必要的焊接。而且，芯层在保持部件穿透的地方熔化，因此保持部件仅沿其周边相对于芯层锚固，由此芯层需要相当大的密度以使保持部件以足够的锚固强度锚固。类似地，WO2015/162029公开了用于放置定位元件的方法，该定位元件被旋转以被驱动到部件中以产生焊接接合。该方法还包括仅将定位元件沿其周边锚固，取决于部件的材料，这限制了锚固强度。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种将连接器机械地固定至第一物体的方法，该方法克服现有技术方法的缺点。尤其是，本发明的目的是提供一种将连接器机械地固定至轻质结构元件的方法，该方法具有成本低、高效且快速的潜在优势，并且如果轻质结构元件的芯层具有低密度，则具有显著的锚固强度。

根据本发明的一个方面，提供一种将连接器锚固在第一物体中的方法，其中该第一物体包括第一结构层和粘附至该结构层的低密度层，该低密度层包括含有充气腔的结构，其中第一结构层的第一密度高于低密度层的第二密度，该方法包括：