[發明專利]用于無預制孔地直接螺接構件的自成孔和自攻絲的螺釘以及以此制造的構件復合結構

有效

• 申請號: 201380046451.2
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN104603478A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: G·福格爾;D·弗勒利希;M·F·威廉;A·福斯特;M·凱澤;A·佐尼特茨
• 申請（專利權）人: 寶馬股份公司;阿諾德成形技術有限責任兩合公司
• 主分類號: F16B25/00
• 分類號: F16B25/00;F16B25/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 張立國

技術領域

本發明涉及一種用于直接螺接構件的自成孔和自攻絲的螺釘，所述螺釘具有頭部和從該頭部出發的桿，其中，所述桿具有自攻螺紋部段和設置在該螺紋部段之前的孔成型部段，該孔成型部段用于形成旋擠孔(Flieβlochformen)。

本發明還涉及一種利用至少一個這樣的自成孔和自攻絲的螺釘進行接合的構件復合結構，該復合結構具有至少兩個構件。

所涉及類型的自成孔和自攻絲的螺釘用于通過形成螺紋連接將至少兩個構件機械地接合或連接。所述構件尤其是涉及用于機動車車身的結構部件、例如金屬板和金屬型材(其可以作為半成品或作為空間成型的構件存在)、鑄件及類似物。

所謂直接螺接被理解為，在要接合的構件之間在沒有預先單獨地將孔洞或鉆孔(所謂的預制孔)引入到所述構件中的情況下形成螺紋連接。在直接螺接的情況下，既省去用于引入預制孔的耗費，又省去用于在將要接合構件對準時找孔的耗費。

背景技術

所涉及類型的自成孔和自攻絲的螺釘由DE?39?09?725?C1已知。在DE?39?09?725?C1中還說明了所謂的旋擠孔成型(旋擠孔工藝)。在形成旋擠孔的旋緊或螺接的過程中，專門為此構成的自成孔和自攻絲的螺釘以其孔成型部段在連接位置上壓靠到要接合的、彼此對準且未預制孔的構件上并且置于轉動中。所述連接位置由于所產生的摩擦而局部變熱，這能實現構件材料的塑化，所述構件材料沿徑向方向和軸向方向隨著所述孔成型部段塑性變形并最終被穿透。也就是說，所涉及的自成孔和自攻絲的螺釘的孔成型部段對于所述構件材料具有塑化功能或塑化作用。在借助所述孔成型部段進行穿透的過程中，也可以至少在要接合的構件之一上成型出所謂的翻孔(也稱為旋擠孔)，隨后所述自成孔和自攻絲的螺釘的自攻螺紋部段接合到該翻孔中并且在所述構件之間形成力鎖合和形鎖合連接。

對于現有技術和為了理解本發明補充地也參閱DE?10?2010?050?979?A1。

前文所說明的形成旋擠孔的直接螺接以構件材料的可塑性變形性為前提。因此，迄今為止僅將金屬構件(主要是鋁制材料)以前文所說明的方式進行接合。在機動車車身中(其中本發明明確強調不限于此)的現代混合結構中也使用不可塑性變形的材料，例如纖維增強塑料(FVK)以及尤其是碳纖維增強塑料(CFK)，所述材料在沒有以上述方式進行預制孔的情況下(也就是利用按現有技術的自成孔和自攻絲的螺釘)在此無法在不受到劇烈損壞的前提下被穿透。

發明內容

本發明的任務在于，提出一種開頭所述類型的自成孔和自攻絲的螺釘，利用所述螺釘原則上也可以無預制孔地直接螺接由不可塑性變形性的材料制成的構件并且可以以此方式持久地接合。

所述任務通過根據本發明的具有權利要求1所述特征的自成孔和自攻絲的螺釘來解決。以并列的權利要求，所述任務的解決方案還延伸到一種構件復合結構上。對于兩個發明主題類似的是，優選的進一步擴展方案和構造形式既由從屬權利要求得出，又由下文的闡述得出。

根據本發明的用于直接螺接至少兩個構件的自成孔和自攻絲的螺釘包括頭部(例如螺釘頭)和成型在該頭部上的桿(例如螺紋桿、栓銷或螺栓)，該桿從所述頭部出發或者從所述頭部延伸開去，其中，所述桿具有自攻螺紋部段和設置或處于該螺紋部段之前的、用于形成旋擠孔的孔成型部段(具有塑化功能)。根據本發明規定：所述桿還包括至少一個具有切削功能的切割邊緣，該切割邊緣基本上設置在所述自攻螺紋部段之前，并且該切割邊緣一方面通過螺釘的轉動能實現將通孔(無翻邊(Durchzug))引入且尤其是切割或切入到至少一個要螺接的構件中，而另一方面該切割邊緣不妨礙在至少另一個要螺接的構件中形成旋擠孔(有翻邊)。

關于所述桿所使用的位置說明“之前”、“前”、“之后”及類似方向指的是從背離頭部的螺釘尖端出發朝向頭部的軸向觀察方向。

通孔的特征基本上在于，所述通孔不具有如旋擠孔那樣的套筒狀翻邊，并且尤其是基本上無凹穴地構成。

根據本發明的螺釘在桿上構成為具有至少一個切割邊緣，該切割邊緣一方面在螺釘轉動時將通孔引入且尤其是切割或切入到至少在一個構件中(其與旋擠孔相反基本上不具有翻邊)，而另一方面該切割允許形成旋擠孔(具有翻邊)或者在至少另一個構件中基本上不會阻止或妨礙這樣的旋擠孔成型。因此，所述至少一個切割邊緣或一個在功能上可與其相當的元件也適用于形成旋擠孔。“適用于”應理解為，所述切割邊緣這樣構成，使得該切割邊緣能實現或允許形成旋擠孔或者至少不阻止形成旋擠孔。