專利名稱：用于在摩擦焊接連接中連接至少兩個(gè)板狀件的連接元件的制作方法
用于在摩擦焊接連接中連接至少兩個(gè)板狀件的連接元件本發(fā)明涉及一種用于在摩擦焊接連接中連接至少兩個(gè)板狀件的連接元件。所述連接元件包括旋轉(zhuǎn)的和施壓的心軸，該心軸的長(zhǎng)度與上部元件的厚度相適應(yīng)，使得心軸穿透上部元件，并且心軸具有多邊形非圓形輪廓，該多邊形非圓形輪廓具有圓形的邊角區(qū)域。此種類(lèi)型的連接元件顯示在DE102009006775A1中的圖5A和圖5B中。正如在相關(guān)的說(shuō)明書(shū)中描述的，非圓形輪廓產(chǎn)生自由空間，該自由空間用于移除碎屑和磨損顆粒。另外，在英國(guó)專利說(shuō)明書(shū)732203中已經(jīng)公開(kāi)了驅(qū)動(dòng)到金屬中的錨固彈丸。此彈丸具有驅(qū)動(dòng)到金屬中的心軸，并且顯示相對(duì)較短的和稍微傾斜的筋部(ribs)，這些筋部彼此毗鄰地緊密地設(shè)置，從而保證此彈丸以特定的緊固方式錨固在金屬中。
本發(fā)明是一種用于在摩擦焊接連接中連接至少兩個(gè)板狀件的連接元件。本發(fā)明的目的是在摩擦焊接過(guò)程中特別地產(chǎn)生用于移除材料的空間——為了這個(gè)目的同樣需要施加力——藉此可以將該材料排出。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)非圓形輪廓為螺線狀結(jié)構(gòu)，并且在非圓形輪廓中邊角區(qū)域沿著心軸延伸，邊角區(qū)域形成螺段(pitch)，該螺段的長(zhǎng)度短于一個(gè)完整的螺線圈的長(zhǎng)度。通過(guò)非圓形輪廓的螺線狀結(jié)構(gòu)，位于邊角區(qū)域之間的凹部以如下的方式延伸凹部的螺線狀結(jié)構(gòu)特別地引導(dǎo)所移除的材料從摩擦焊接部位離開(kāi)。同時(shí)，在連接元件的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中凹部的螺線式的引導(dǎo)使得所移除的材料以吸出的方式從焊接部位離開(kāi)。如此可以阻止由于熔化材料過(guò)多而發(fā)生聚集和/或阻塞，并且保證連接元件和下部板狀件之間的連接以特定的可靠的方式實(shí)現(xiàn)。非圓形輪廓的螺段可以構(gòu)造為右手螺旋或者左手螺旋。這取決于在摩擦焊接過(guò)程中連接元件的旋轉(zhuǎn)方向。優(yōu)選地，螺段的方向選擇為與摩擦焊接過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)方向一致。附圖
示出了本發(fā)明的實(shí)施方式。詳細(xì)地，圖I是具有頭部的包括卡圈和與卡圈相連接的心軸的用于實(shí)現(xiàn)摩擦焊接連接的連接元件的視圖，所述心軸具有由線條表示的圓形邊角區(qū)域；圖2是圖I中的連接元件以及兩個(gè)板狀的上部元件和一個(gè)板狀的下部元件的視圖，其中連接元件已經(jīng)通過(guò)熔化工藝穿透兩個(gè)上部元件；圖3是同樣的連接元件的視圖，其中心軸已經(jīng)完全穿透兩個(gè)上部板狀件，并且已經(jīng)部分穿透下部板狀件并完成了與下部板狀件的摩擦焊接連接；圖4是沿圖I中的IV - IV線剖開(kāi)的剖視圖，其中，一方面顯示剖視圖中的心軸的材料，還顯示一相對(duì)于的虛線的圓形線一在圓形邊角區(qū)域之間的凹槽部；以及圖5顯示基本上與圖I相同的視圖，只是其中邊角區(qū)域的螺段沿著相反的方向延伸。圖I示出了連接元件1，該連接元件I包括心軸2和與該心軸2相連接的卡圈3。在心軸2的遠(yuǎn)離卡圈3的側(cè)面上，心軸2以截錐體4終止，這在摩擦焊接工藝中具有特定的對(duì)心效果。不過(guò)，也可以將心軸2設(shè)置為具有平面端面。沿著心軸2傾斜延伸畫(huà)出的兩條線5a和5b表示圓形的邊角區(qū)域，邊角區(qū)域之間限定出自由空間，下文將結(jié)合圖4更加詳細(xì)地對(duì)自由空間的效果和結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。邊角區(qū)域5a和5b相對(duì)于連接元件I的縱向軸線傾斜地延伸，表示邊角區(qū)域5a和5b的結(jié)構(gòu)是在通過(guò)較少的偏置量而延伸的情形中所形成的螺線的形式。更準(zhǔn)確地，沿著心軸2的長(zhǎng)度的邊角區(qū)域5a和5b的偏置量短于一個(gè)完整的螺線圈的長(zhǎng)度。因此螺線圈5a和5b是螺段(pitch)，螺線圈5a和5b每一個(gè)都短于一個(gè)完整的螺線圈所具有的長(zhǎng)度。圖I示意性地示出了邊角區(qū)域的偏置量，即，通過(guò)從邊角區(qū)域5a和5b的端部延伸到距離6的點(diǎn)劃線，直接顯示實(shí)際的偏置量。圖2顯示的是連接元件I以及兩個(gè)上部板狀件7、8和基板9。在此情況中，例如，板狀件7和8可以是鋁板，而基板9是鋼板。在此視圖中，通過(guò)施壓和旋轉(zhuǎn)，連接元件I的心軸2完全穿透兩個(gè)板狀件7和8，使得板狀件的材料熔化。圖2顯示心軸2處于這樣的位置心軸2的截錐體4抵靠基板9并且通過(guò)在這一點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)和施壓的影響使得錐體的材料熔化。根據(jù)對(duì)基板9所選擇的材料，可以熔化到一定的程度，由此產(chǎn)生摩擦焊接連接。圖3顯示圖2中示出的工藝的最終狀態(tài)，其中連接元件I以已知的方式完成了與·基板9的摩擦焊接連接10。因此，現(xiàn)在三個(gè)板狀件7、8、9彼此牢固地連接，即，從基板9沿著整個(gè)連接元件I直到連接元件I的卡圈3。也就是說(shuō)，完成了這些部件的固態(tài)連接。應(yīng)該注意到的是，根據(jù)連接部件的最終構(gòu)造，還可以僅使用單個(gè)的板狀件來(lái)代替所述的兩個(gè)上部板狀件7和8。圖4是沿著圖I中的IV - IV線剖開(kāi)的剖視圖，并且示出了心軸2的形狀。為了更清楚地顯示非圓形輪廓的實(shí)施方式，在圖4中畫(huà)出了虛線的圓形線14。容納在此圓形線14中的是沿著圖I的IV — IV線剖開(kāi)的剖視圖，表示心軸2的外部形狀。如圖4中所示，心軸4具有5個(gè)圓形邊角區(qū)域，其中的兩個(gè)邊角區(qū)域標(biāo)記為5a和5b。在這些邊角區(qū)域之間，當(dāng)如圖2中所示的心軸2穿透板狀件7和8的材料時(shí)，圖4中的非圓形實(shí)施方式具有由此產(chǎn)生的凹部15。這些凹部15可以用于將從板狀件7和8以及從摩擦焊接部位10移除的材料排出。圖5是與圖I的連接元件相似的連接元件11的示意圖，該連接元件包括卡圈12和心軸13，心軸13具有示意性地示出的位于心軸13外表面上的邊角區(qū)域14a和14b。正如在圖5中清楚地顯示的那樣，邊角區(qū)域14a和14b沿著與圖I中的邊角區(qū)域5a和5b的螺段相反的螺段延伸?；谠谀Σ梁附庸に囍械母鱾€(gè)連接元件的旋轉(zhuǎn)的方向來(lái)選擇螺段的各自的方向，即在這樣的方式中螺段的方向與各個(gè)心軸2或者13的旋轉(zhuǎn)方向一致，正如在螺旋鉆中的一樣。這就是說(shuō)，對(duì)于根據(jù)圖I的連接元件，其旋轉(zhuǎn)方向可以與右手螺旋相似，而當(dāng)使用圖5中所示的類(lèi)型的連接元件時(shí)，用于摩擦焊接工藝的旋轉(zhuǎn)方向可以是相反的形式，即與左手螺旋相似。附圖標(biāo)記列表I.連接元件2.心軸3.相連接的卡圈4.截錐體5.圓形邊角區(qū)域5a和5b6·距離7.上部板狀件
8.上部板狀件9.基板10.摩擦焊接連接11.連接元件12.卡圈13.心軸 14.圓形邊角區(qū)域14a和14b15.凹部
權(quán)利要求
1.一種用于在摩擦焊接連接中連接至少兩個(gè)板狀件(8，9)的連接元件(1)，該連接元件(I)包括旋轉(zhuǎn)的和施壓的心軸(2，13 )，該心軸(2，13 )的長(zhǎng)度與上部元件(7，8 )的厚度相適應(yīng)，使得所述心軸穿透所述上部元件(7，8)，并且所述心軸(2，13)具有多邊形的非圓形輪廓，該非圓形輪廓具有圓形的邊角區(qū)域(5a，5b)，其特征在于，所述非圓形輪廓具有螺線狀結(jié)構(gòu)，沿著所述心軸(2)延伸的所述邊角區(qū)域形成螺段，該螺段的長(zhǎng)度短于一個(gè)完整的螺線圈的長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連接元件，其特征在于所述螺段以右手螺旋的方式延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的連接元件，其特征在于所述螺段以左手螺旋的方式延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在摩擦焊接連接中連接至少兩個(gè)板狀件(8，9)的連接元件(1)，該連接元件包括旋轉(zhuǎn)的和施壓的心軸(2，13)，該心軸的長(zhǎng)度與上部元件(7，8)的厚度相適應(yīng)，使得心軸穿透上部元件(7，8)，并且所述心軸具有多邊形的非圓形輪廓，該非圓形輪廓具有圓形的邊角區(qū)域(5a，5b)。非圓形輪廓具有螺線狀結(jié)構(gòu)并且具有螺段，該螺段的長(zhǎng)度短于一個(gè)完整的螺線圈的長(zhǎng)度。
文檔編號(hào)B23K20/12GK102947044SQ201180030982
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者E·克里斯特, J·蒂姆, M·馬爾瓦爾特, G·杜比爾, S·澤比史, N·奧詩(shī)曼, M·外爾科邁斯特 申請(qǐng)人:伊卓特有限兩合公司