本發(fā)明涉及一種用于在使用流鉆成形螺釘?shù)那闆r下在至少一個(gè)上部構(gòu)件和至少一個(gè)下部構(gòu)件之間建立螺紋粘合連接的方法。

本發(fā)明還涉及一種根據(jù)該方法制造的構(gòu)件復(fù)合體，該構(gòu)件復(fù)合體尤其是涉及車身構(gòu)件。

背景技術(shù)：

通過粘接和流鉆成形螺接在構(gòu)件之間建立螺紋粘合連接由現(xiàn)有技術(shù)充分公開。在這方面例如參見DE 10348427 A1。無屑流鉆成形和螺紋成形的過程以及適合的自攻或流鉆成形螺釘在DE 3909725 C1中清楚地示出。

上部構(gòu)件——尤其是當(dāng)其具有不適于流鉆成形的材料厚度和/或材料硬度時(shí)或由不適于流鉆成形的材料(如FVK)制成時(shí)——可具有預(yù)打孔，如在DE 102012210791 A1中所示。在擰入過程中螺釘尖以及隨后流鉆成形螺釘?shù)淖怨ヂ菁y區(qū)段接觸到之前施加的粘合劑層，由此粘合劑卷起并被甩出預(yù)打孔。這導(dǎo)致對(duì)擰入裝置和/或構(gòu)件的污染。此外，排出預(yù)打孔的粘合劑不利地影響對(duì)擰入裝置的扭矩控制。因此到目前為止擰入位置不涂覆粘合劑。但無粘合劑的區(qū)段使粘合劑涂覆更加復(fù)雜并且導(dǎo)致中斷的粘接縫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所基于的任務(wù)在于提供一種用于在使用流鉆成形螺釘?shù)那闆r下在至少一個(gè)預(yù)打孔的上部構(gòu)件和至少一個(gè)下部構(gòu)件之間建立螺紋粘合連接的方法，該方法不具有或至少在減小的程度上具有至少一個(gè) 現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。

該任務(wù)通過具有權(quán)利要求1特征的本發(fā)明方法來解決。借助并列權(quán)利要求，該任務(wù)的解決方案也延伸到根據(jù)該方法制造的構(gòu)件復(fù)合體。有利和優(yōu)選的擴(kuò)展方案及設(shè)計(jì)對(duì)于兩種發(fā)明主題而言類似地由從屬權(quán)利要求和下述說明給出。

本發(fā)明方法用于在使用流鉆成形螺釘?shù)那闆r下在至少一個(gè)預(yù)打孔的上部構(gòu)件和至少一個(gè)下部構(gòu)件之間建立螺紋粘合連接，所述流鉆成形螺釘在接合位置上經(jīng)由預(yù)打孔穿過或者說貫穿上部構(gòu)件并且在形成流鉆孔的情況下與下部構(gòu)件螺接，該方法規(guī)定，在所述上部構(gòu)件中的預(yù)打孔通過固定(在上部構(gòu)件上)的蓋覆蓋，在流鉆成形螺釘能夠進(jìn)入預(yù)打孔并且隨后與下部構(gòu)件螺接之前，所述蓋首先被流鉆成形螺釘穿孔。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法自動(dòng)進(jìn)行。可設(shè)置多個(gè)預(yù)打孔的上部構(gòu)件和/或多個(gè)下部構(gòu)件。這些構(gòu)件在其相互面對(duì)的表面上相互粘接。粘合劑可面狀或沿至少一個(gè)軌道(為了形成粘接縫)被施加。

覆蓋在上部構(gòu)件中的預(yù)打孔的蓋防止在擰入過程中粘合劑排出。由此各構(gòu)件和擰入裝置(包括所使用的夾緊工具)不會(huì)受到所排出的粘合劑的污染。此外扭矩控制裝置(如存在的話)保持穩(wěn)定。粘合劑涂覆可連續(xù)或者說全表面地進(jìn)行，由此簡化了涂覆、尤其是自動(dòng)化涂覆并且在接合位置上產(chǎn)生所獲得的結(jié)合強(qiáng)度和防腐性能方面的優(yōu)點(diǎn)。所述蓋還防止預(yù)打孔在擰入過程之前被污染。這并非是窮舉地列舉由本發(fā)明帶來的優(yōu)點(diǎn)。

流鉆成形螺釘、即適用于無屑流鉆成形和螺紋成形的螺釘包括螺釘桿，該螺釘桿具有從桿尖或者說螺釘尖開始的孔成形區(qū)段和朝螺釘頭的方向連接的自攻螺紋區(qū)段。

優(yōu)選規(guī)定，在上部構(gòu)件中的預(yù)打孔涉及具有圓形橫截面的通孔。此外優(yōu)選規(guī)定，蓋覆蓋預(yù)打孔的整個(gè)孔邊緣并且為此優(yōu)選也構(gòu)造成圓形的，但蓋也可具有其它形狀或者說其它輪廓。

蓋的直徑優(yōu)選根據(jù)所使用流鉆成形螺釘?shù)穆葆旑^的直徑來確定， 尤其是規(guī)定，蓋的直徑比所使用的流鉆成形螺釘?shù)穆葆旑^大至少2mm(徑向至少1mm)。由此確保螺釘頭在徑向方向上不突出于(伸出)孔邊緣，盡管存在擰入公差(尤其是在自動(dòng)擰入時(shí))。

可規(guī)定，蓋——尤其是在考慮螺釘頭直徑的情況下——具有這樣的直徑，該直徑相對(duì)于預(yù)打孔的孔邊緣具有1mm至8mm并且尤其是2mm至5mm之間的徑向超出量。

蓋優(yōu)選由這樣的材料制成，該材料可被流鉆成形螺釘通過壓緊和旋轉(zhuǎn)無屑地穿孔。優(yōu)選地，蓋由金屬板材料并且特別優(yōu)選由鋼板制成、尤其是涉及金屬板沖壓件。優(yōu)選地，金屬板材料和尤其是鋼板具有不大于1.2mm的厚度并且尤其是具有僅約0.8mm的厚度。在對(duì)蓋穿孔時(shí)優(yōu)選在蓋中形成流鉆孔。所述蓋可設(shè)有通孔。

上部構(gòu)件優(yōu)選由金屬、優(yōu)選由金屬板材料并且尤其是由鋼板制成并且尤其是具有大于1.2mm的厚度(在接合位置上)。尤其是金屬制成的蓋可粘接到上部構(gòu)件上，該粘接在超出量區(qū)域中進(jìn)行。也可通過壓裝來固定蓋，為此尤其是在構(gòu)造為沖壓件的蓋上的毛邊用于與上部構(gòu)件形鎖合地壓裝或者說壓緊。優(yōu)選規(guī)定，蓋焊接到上部構(gòu)件上或者說在上部構(gòu)件上焊住。焊接優(yōu)選通過凸焊或摩擦焊接進(jìn)行。

上部構(gòu)件也可由纖維增強(qiáng)塑料制成、如尤其是由玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFK)或碳纖維增強(qiáng)塑料(CFK)制成。類似于上述說明，蓋可粘接或壓裝。

下部構(gòu)件優(yōu)選由適用于流鉆成形的材料、尤其是鋼板或鋁板材料制成且具有適用于流鉆成形的材料厚度或者說金屬板厚度。

蓋在上部構(gòu)件上的固定最晚須在擰入過程開始之前結(jié)束。優(yōu)選地，直接在預(yù)打孔操作之后固定所有蓋，這也可在供應(yīng)商處進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)件復(fù)合體包括至少一個(gè)預(yù)打孔的上部構(gòu)件和至少一個(gè)下部構(gòu)件，各構(gòu)件在至少一個(gè)接合位置上借助根據(jù)本發(fā)明建立的螺紋粘合連接接合，以致所使用的流鉆成形螺釘?shù)穆葆敆U經(jīng)由預(yù)打孔穿過或者說貫穿上部構(gòu)件并且擰入下部構(gòu)件中并且被穿孔的蓋用作用于螺釘頭的墊片，為此蓋被持續(xù)夾緊在螺釘頭的下側(cè)和上部構(gòu)件的朝向 螺釘頭的外側(cè)之間。構(gòu)件復(fù)合體尤其是涉及車身構(gòu)件。

最初設(shè)置用于覆蓋上部構(gòu)件中的預(yù)打孔的蓋因此也進(jìn)一步具有螺釘頭墊片的功能。螺釘頭墊片或者說蓋尤其是也可在螺釘傾斜時(shí)用作密封裝置，以便防止腐蝕介質(zhì)侵入預(yù)打孔和/或螺釘頭下側(cè)間隙中。此外可減小或協(xié)調(diào)由螺釘頭施加到上部構(gòu)件外側(cè)上的表面壓力。優(yōu)選地，蓋由與螺釘材料和/或上部構(gòu)件的材料相比更軟的材料制成。

根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)件復(fù)合體可包括多個(gè)預(yù)打孔的上部構(gòu)件和多個(gè)下部構(gòu)件。優(yōu)選地，上部構(gòu)件以及尤其是下部構(gòu)件也構(gòu)造成板狀的。

附圖說明

下面參考示意性且未按比例的附圖示例性詳細(xì)說明本發(fā)明。附圖中所示和/或下面所說明的特征可獨(dú)立于具體特征組合構(gòu)成本發(fā)明的基本特征。

圖1以三個(gè)剖視圖示出根據(jù)本發(fā)明的擰入過程。

具體實(shí)施方式

圖1a局部地示出兩個(gè)板狀構(gòu)件110和120，它們應(yīng)在所示接合位置上借助流鉆成形螺釘200接合。在構(gòu)件110和120之間設(shè)有一連續(xù)的粘合劑膜或者說粘合劑夾層130。流鉆成形螺釘200具有螺釘頭210和模制在其上的、沿軸向方向L(螺釘軸線)延伸的螺釘桿220。螺釘桿220構(gòu)造有從鈍頭或者說倒圓的桿尖或螺釘尖221開始的孔成形區(qū)段222和朝螺釘頭210的方向連接的自攻螺紋區(qū)段223。自攻螺紋區(qū)段223可如圖所示延伸至螺釘頭210。靠近螺釘頭的或者說鄰接螺釘頭210的桿區(qū)段也可不具有螺紋或構(gòu)造成無螺紋的。這種流鉆成形螺釘200由現(xiàn)有技術(shù)是已知的。

上部構(gòu)件110在接合位置上具有預(yù)打孔115，該預(yù)打孔根據(jù)本發(fā)明通過固定在上部構(gòu)件110上的蓋(或者說蓋板)300覆蓋。預(yù)打孔115基本上通過片狀蓋300封閉。由金屬板材料制成的蓋300在徑向方向上突出于預(yù)打孔115并且在該圓環(huán)形的超出區(qū)域中與上部構(gòu)件 110粘接或焊接，從而在蓋300和上部構(gòu)件110之間不能發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。如上所述，蓋300關(guān)于預(yù)打孔115孔邊緣的徑向超出量為例如1mm至4mm并且尤其是為2mm至3mm。

尤其是自動(dòng)化進(jìn)行的擰入過程基本上分為兩個(gè)階段。在第一階段中蓋300被螺釘200穿孔并且在第二階段中螺釘200被擰入下部構(gòu)件120中，這又以兩個(gè)子階段進(jìn)行(流鉆成形和同時(shí)具有螺紋嚙合的螺紋成形)。

在擰入過程開始時(shí)，流鉆成形螺釘200以力F1和轉(zhuǎn)速U1在與預(yù)打孔115的軸向?qū)R中被壓到蓋300上(擰入裝置未示出)，接著在螺釘200上的孔成形區(qū)段222以已知方式在蓋300中形成流鉆孔305并且由此將蓋300穿孔。

與圖1a所示實(shí)施方式不同，蓋300可已經(jīng)設(shè)有通孔，該通孔被螺釘200的孔成形區(qū)段222擴(kuò)寬。因此該尤其是同心構(gòu)造的通孔相對(duì)于螺釘200的公稱直徑具有更小的直徑。

在進(jìn)一步的擰入過程中，現(xiàn)在位于預(yù)打孔115中的螺釘尖221如圖1b所示接觸到下部構(gòu)件120并且以轉(zhuǎn)速U2和力F2壓到下部構(gòu)件120上，由此以已知方式在下部構(gòu)件120中形成流鉆孔125，螺釘200的自攻螺紋區(qū)段223擰入該流鉆孔中。蓋300在此期間封閉上部構(gòu)件110中的預(yù)打孔115并且防止卷起的粘合劑130或由螺紋123向上輸送的粘合劑130被甩出預(yù)打孔115。此外，螺釘200在擰入過程的第二階段中通過形成于蓋300中的流鉆孔305在預(yù)打孔115內(nèi)對(duì)中并且防止在螺釘桿220和預(yù)打孔115的內(nèi)壁之間的接觸。

在整個(gè)擰入過程中軸向壓力F或轉(zhuǎn)速U可變化并且尤其是被控制。也可使旋轉(zhuǎn)方向反向。此外可使用夾具或類似物在上部構(gòu)件110上施加固定力。

在擰入過程后，朝向螺釘頭210的上部構(gòu)件110通過形鎖合的夾緊被固定在螺釘頭210和遠(yuǎn)離螺釘頭210的下部構(gòu)件120之間，因此上部構(gòu)件110也可稱為夾緊件。這在圖1c中示出。螺釘頭210的直徑大于在(朝向螺釘頭210的)上部構(gòu)件110中的預(yù)打孔115，因此特 意地以螺釘頭210完全覆蓋預(yù)打孔115。如上所述，位于螺釘頭210和上部構(gòu)件110之間的蓋300本身具有大于螺釘頭210的直徑。

由圖1c還可見，通過流鉆成形變形的蓋300或者說其伸入預(yù)打孔115中的卷邊可在徑向方向上引起螺釘桿220和上部構(gòu)件110之間的形鎖合(未示出)，由此尤其是在粘合劑130時(shí)效硬化之前更好地承受構(gòu)件110和120之間的剪切應(yīng)力，且在此構(gòu)件不相互打滑。

接著，在構(gòu)件110和120之間的粘合劑層130的粘合劑可例如在KTL(陰極電泳涂裝)過程中時(shí)效硬化。被穿孔的蓋300作為螺釘頭墊片保留并且還可用于密封預(yù)打孔115。與所示附圖不同——在其中蓋或者說螺釘頭墊片300在徑向方向上突出于螺釘頭210(即蓋300具有比螺釘頭210更大的直徑)，蓋或者說螺釘頭墊片300可通過蓋直徑的相應(yīng)調(diào)整在徑向方向上與螺釘頭210對(duì)齊或徑向后移。

在圖1c中局部示出的構(gòu)件復(fù)合體100包括上部構(gòu)件110和下部構(gòu)件120，所述構(gòu)件110和120借助粘合劑夾層130粘接并且在所示接合位置上也借助流鉆成形螺釘200接合，以致螺釘桿220經(jīng)由預(yù)打孔115穿過或者說貫穿上部構(gòu)件110并且穿過粘合劑夾層130擰入下部構(gòu)件120中。被穿孔的蓋300(其最初設(shè)置用于覆蓋上部構(gòu)件110中的預(yù)打孔115)現(xiàn)在用作用于螺釘頭210的墊片。相互接合的構(gòu)件110和120可由不同材料制成(所謂的混合結(jié)構(gòu))。

附圖標(biāo)記列表

100 構(gòu)件復(fù)合體

110 上部構(gòu)件

115 預(yù)打孔

120 下部構(gòu)件

125 流鉆孔

130 粘合劑、粘合劑層

200 流鉆成形螺釘

210 螺釘頭

220 螺釘桿

221 螺釘尖、桿尖

222 孔成形區(qū)段

223 自攻螺紋區(qū)段

300 蓋

305 流鉆孔

F 軸向壓力

L 縱軸線、螺釘軸線

U 轉(zhuǎn)速