CN103671434B - 用于将部件紧固到基座材料上的螺栓、方法以及螺栓布置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将部件紧固到基座材料（20）上的螺栓（10）。该螺栓具有一个用于支撑该部件的凸缘（12）、一个形成在该凸缘（12）的第一侧上并配备有螺纹的第一支杆（14）以及一个形成在该凸缘（12）的第二侧上的第二支杆（16）。该第二支杆（16）适合于装配到形成在该基座材料（20）中的一个孔（21）中，其中，该第二支杆（16）通过一种插入‑粘附连接可装配到形成在该基座材料（20）中的孔（21）中。本发明还涉及一种用于将螺栓（10）紧固到基座材料（20）上的方法并且涉及一种螺栓布置。
Description
技术领域
本发明涉及用于将部件紧固到基座材料上的一种螺栓、一种方法以及一种螺栓安排。
背景技术
在汽车制造中已知多种用于将部件紧固到基座材料上的螺栓。如果该基座材料例如是钢板或铝板的话，则有可能使用焊接螺栓。这样一种焊接螺栓被放置到该板的一个表面上并且在一个凸缘处被焊接到该板上。
如果该基座材料是由一种碳纤维增强的塑料形成的话，则有可能使用粘附螺栓。对应的粘附螺栓通过一个模板而被定位在该基座材料上。该模板是由使用者用手放置的。该螺栓随后通过一个胶结螺栓的装置而被粘附地结合到该基座材料上。在这个安装时间中必须由使用者将这个胶结螺栓的装置保持在位，这是由于不然的话该螺栓可能会晃动。
发明内容
针对这个背景，本发明的一个目的是，提供用于将部件紧固到基座材料上的一种改进的螺栓、一种改进的方法以及一种改进的螺栓安排，所述改进的螺栓、方法和螺栓安排使每个螺栓的安装时间缩短、螺栓定位更加精确以及用于将部件紧固到基座材料上的螺栓的负荷承载能力的改善成为可能。这个目的是通过一种具有根据本发明的特征的螺栓、通过一种具有根据本发明的特征的方法以及通过一种具有根据本发明的特征的螺栓安排来实现的。
因此，本发明提供了一种用于将部件紧固到基座材料上的螺栓。该螺栓具有用于支撑该部件的一个凸缘、形成在该凸缘的一个第一侧上并配备有一个螺纹的一个第一支杆以及形成在该凸缘的一个第二侧上的一个第二支杆。此外，可以想到的是，提供多种替代的紧固连接件来代替有螺纹的连接件，例如蘑菇形状件或开槽的夹子。该第二支杆是适合于装配到形成在该基座材料中的一个孔中的，其中，该第二支杆通过一种插入-粘附连接可装配到形成在该基座材料中的孔中。
与使用模板相比，在该基座材料中形成一个孔允许该螺栓更精确地定位在该基座材料上。通过在该凸缘的第二侧上提供第二支杆，该第二支杆通过该插入-粘附连接件而可装配到形成在该基座材料中的孔中，能减少安装时间。与已知的解决方案相比，提供这个孔意味着该螺栓在处理过程中不会晃动。该螺栓的安装时间因此限于一次粘合剂的涂敷以及限于将该螺栓插入或装配到该孔中。
例如，做出的安排是，使该第二支杆具有一个滚花部分或一个适合于粘附结合的表面，其中，该滚花部分的每个齿形具有20°至40°的一个角，该角优选是25°至35°。该滚花部分的锐角构形因此使该第二支杆配备有一个相对大的表面。其结果是，在将该第二支杆粘附结合到该基座材料的孔上的过程中，在该螺栓与该基座材料之间能产生一种可载荷的、整体结合的连接。
根据另一个优选的优化，做出的安排是，使该第二支杆的每个齿形具有一个基本上平行于该凸缘的第一侧面以及一个相对于该凸缘倾斜地形成的第二侧面，其中，该第二支杆具有圆柱形的设计，并且每个齿形在该第一侧面的区域中与在该第二侧面的区域中相比具有一个更大的直径，并且该第二侧面在背离该凸缘的方向上延伸。
通过将该第二支杆的这些对应的齿形成形为具有多个基本上平行于该凸缘的第一侧面以及多个相对于该凸缘倾斜地形成的第二侧面，有可能在将该螺栓装配到该基座材料的孔中的过程中例如使一种粘合剂由这些齿形运送到该孔的一个内部区域中。
根据另一个优选的示例性实施例，做出的安排是，使该凸缘具有圆柱形设计，并且使同中心地形成在该凸缘上的一个圆柱形区段被安排在该凸缘的第二侧上，其中，该圆柱形区段与该凸缘相比具有一个更小的直径。
通过提供例如与该凸缘同中心地形成在该凸缘的第二侧上的圆柱形区段，在该凸缘与该基座材料发生接触时，形成一个粘合剂空隙，其中该粘合剂空隙形成在该圆柱形区段的一个圆周区段与该凸缘的一个圆周区段之间。当然，该粘合剂空隙还可以其他方式并且例如根据制造来实现、可以通过一个支柱或一个十字形凹陷来实现。因为在该粘合剂空隙中提供粘合剂，该粘合剂空隙使得在该螺栓与该基座材料之间能够提供一种整体结合式连接。
根据另一个优选的示例性实施例，做出的安排是，使该圆柱形区段具有0.2mm至0.4mm的一个厚度，该厚度优选是0.25mm至0.35mm。这样足以在该粘合剂已涂敷时以允许在该螺栓与该基座材料之间的一种整体结合式连接。
此外，优选做出的安排是，使该螺栓由不锈钢、一种镀层的钢或铝或者由一种纤维增强的塑料形成。该螺栓由不锈钢成形避免了在该螺栓与基座材料之间的接触腐蚀。在该螺栓是由一种纤维增强的塑料成形时，该螺栓能有利地作为一种注塑件来生产。
本发明此外提供了一种用于将螺栓紧固到基座材料上的方法。该方法包括将一个孔引入到该基座材料中、将一种粘合剂涂敷到该孔的一个边缘区域中、并且将该螺栓装配到该孔中。该螺栓具有一个凸缘、形成在该凸缘的一个第一侧上并配备有一个螺纹的一个第一支杆以及形成在该凸缘的一个第二侧上的一个第二支杆。该螺栓的第二支杆通过一种插入-粘附连接而被有利地装配到该孔中。
通过在该凸缘的第二侧上提供第二支杆，该支杆通过这种插入-粘附连接而被装配到形成在该基座材料中的孔中，能缩短安装时间。与已知的解决方案相比，提供这个孔意味着该螺栓在处理过程中不会晃动。该螺栓的安装时间因此限于一次粘合剂的涂敷以及将该螺栓插入或装配到该孔中。
此外优选做出的安排是，在该螺栓装配到该孔中时，形成在该第二支杆上的一个滚花部分同时将涂敷在该孔的边缘区域中的粘合剂中的至少一些带入到该孔中。该滚花部分的多个相对应的齿形将该粘合剂从该孔的边缘运送到该孔的一个内部区域，其中，该粘合剂提供了在该第二支杆与该孔之间的一种整体粘附式连接。
根据本发明的一个有利发展，做出的安排是，在该圆柱形区段与该基座材料产生接触时使涂敷在该孔的边缘区域中的粘合剂中的至少一些被移位，其方式为，使得该粘合剂被安排在一个粘合剂空隙中，其中，该粘合剂空隙形成在该圆柱形区段的一个圆周区段与具有圆柱形设计的该凸缘的一个圆周区段之间，该圆柱形区段被同中心地形成在该凸缘上、在该凸缘的第二侧上，其中，该圆柱形区段与该凸缘相比具有一个更小的直径。
因为在该粘合剂空隙中提供粘合剂，该粘合剂空隙使得有可能在该螺栓与该基座材料之间提供一种整体粘附式连接。
根据另一个优选的优化，做出的安排是，使该粘合剂由一种单组分或双组分粘合剂形成。其结果是能减少该粘合剂的处理时间。
根据另一个优选的示例性实施例，做出的安排是，使该孔通过一个CNC（计算机数控）装置引入到该基座材料中。这样允许将该孔更精确地定位在该基座材料上。
本发明还提供了一种用于将部件紧固到基座材料上的螺栓安排。该螺栓安排具有根据本发明的螺栓以及一种基座材料，其中，该螺栓的第二支杆通过一种插入-粘附连接而被装配到形成在该基座材料中的一个孔中。
与使用模板相比，通过在该基座材料中形成一个孔，能将该螺栓更精确地定位在该基座材料上。通过在该凸缘的第二侧上提供第二支杆，所述支杆通过这种插入-粘附连接而可装配到形成在该基座材料中的孔中，能减少安装时间。与已知的解决方案相比，提供这个孔意味着该螺栓在处理过程中不会晃动。该螺栓的安装时间因此限于一次粘合剂的涂敷以及将该螺栓插入或装配到该孔中。
根据另一个优选的示例性实施例，做出的安排是，使该螺栓、尤其是该螺栓的第二支杆通过一种过盈配合而被装配到该孔中。这种额外的互锁连接有利地增大了该螺栓相对于弯曲力和剪切力的承载负荷能力。
此外优选做出的安排是，使该基座材料由一种碳纤维增强的塑料形成。通过使该螺栓配备有形成在该凸缘的第二侧上并可装配到该基座材料的孔中的第二支杆，该螺栓因此对小的不平整（如在层状部件的非模制侧上可能发生的）是不敏感的。
根据另一个示例性实施例，优选做出的安排是，使该基座材料由一台机动车辆的一个车身部件或一个复合纤维部件形成。尤其是相对于螺栓的剪切力和弯曲力而言，将该螺栓插入-粘附连接到该基座材料上因此能提供一种到该基座材料的较强的连接。
附图说明
在附图中展示了本发明的多个示例性实施例并且在以下的说明中对其进行更详细的解释，在附图中：
图1示出了根据一个优选示例性实施例的一种用于将部件紧固到基座材料上的螺栓的示意性展示；并且
图2示出了根据一个优选示例性实施例的一种用于将部件紧固到基座材料上的螺栓安排的示意性展示。
具体实施方式
图1示出了根据一个优选示例性实施例用于将一个部件紧固到一个基座材料上的一种螺栓的示意性展示。
螺栓10具有一个凸缘12、一个第一支杆14以及一个第二支杆16。
该凸缘优选地具有圆柱形设计并且起到了对有待紧固到该螺栓上的部件进行支撑的作用。第一支杆14是形成在凸缘12的一个第一侧上。第一支杆14特别是被成形为垂直于凸缘12并且配备有一个螺纹。在本示例性实施例中，该螺纹是由一种粗牙螺纹形成的。
替代地，同样可能的是使用其他适合的螺纹，例如一种对称式螺纹或者一种松树状螺纹。
第二支杆16是形成在凸缘12的一个第二侧上。第二支杆16特别是被成形为垂直于凸缘12。第二支杆16此外具有一个滚花的部分16a。该滚花部分16a的一个对应的齿形17优选地具有一个30°的角。然而，这个对应的齿形的角替代地同样可以形成在20°至40°的范围内。
第二支杆16的对应的齿形17具有一个基本上平行于该凸缘形成的第一侧面17a和一个相对于凸缘12倾斜地形成的第二侧面17b，其中该第二支杆16具有圆柱形的设计，并且这个对应的齿形在第一侧面17a的区域中与在第二侧面17b的区域中相比具有更大的直径，并且该第二侧面17b在背离该凸缘的方向上延伸。
此外，与该凸缘同中心地形成的一个圆柱形区段18被安排在凸缘12的第二侧上。这个圆柱形区段18与凸缘12相比具有一个更小的直径。其结果是，在螺栓10（特别是螺栓10的凸缘12）与基座材料20发生接触时提供了一个粘合剂空隙。
圆柱形区段18以及通过该圆柱形区段18提供的粘合剂空隙具有0.3mm的厚度。替代地，圆柱形区段18也能具有一个在0.2mm至0.4mm范围内的厚度。该螺栓优选地是由不锈钢或一种纤维增强的塑料形成。
图2示出了根据一个优选的示例性实施例用于将一个部件紧固到一个基座材料20上的一种螺栓安排。
这种螺栓安排包括螺栓10和基座材料20。根据图2的图示，螺栓10、特别是螺栓10的第二支杆16是通过一种插入-粘附连接而被装配到形成在基座材料20中的一个孔21中。
螺栓10、特别是螺栓10的第二支杆16是通过一种过盈配合而被装配到孔21中。基座材料20是由一种碳纤维增强的塑料形成的。基座材料20优选地是由一台机动车辆的一个车身部件或一个复合纤维部件形成。
将螺栓10紧固到基座材料20中优选地包括：在基座材料20中加工出该孔21、将一种粘合剂22在该孔的一个边缘区域中涂敷到该基座材料上、并且将一个螺栓插入该孔21中，其中，该螺栓的第二支杆16被装配到该孔21中，并且圆柱形区段18与基座材料20形成接触。
在螺栓10被装配到孔21中时，第二支杆16被设计的方式为，使得形成在该第二支杆16上的滚花部分16a同时将涂敷在孔21的边缘区域中的粘合剂22中的至少一些带入到孔21中。
此外，在螺栓10被装配到孔21中之后，特别是在螺栓10的一个圆柱形区段18与基座材料20产生接触时，涂敷在孔21的边缘区域中的粘合剂22被移位，其方式为，使得该粘合剂22被安排在一个粘合剂空隙中，其中，该粘合剂空隙是形成在圆柱形区段18的一个圆周区段18a与具有圆柱形设计的凸缘12的一个圆周区段12a之间，该圆柱形区段被同中心地形成在凸缘12上、在凸缘12的第二侧上，其中，圆柱形区段18与凸缘12相比具有一个更小的直径。粘合剂22优选地是由一种双组分粘合剂形成。孔21是通过一个CNC装置以一种有利的方式被加工到该基座材料20中。
本发明不局限于以上示例性实施例。在保护的范围内，根据本发明的螺栓、根据本发明的方法以及根据本发明用于将一个部件紧固到一个基座材料上的螺栓安排反之还可以采用与以上特定描述的实施例不同的实施例。例如，可想到不同类型的凸缘形状，例如，一个配备有弯曲部的凸缘，以便在将该凸缘紧固到形成有一个弯曲部的一个基座材料上时提供该凸缘在该基座材料上的一个支撑面。
Claims (13)
1.一种用于将部件紧固到基座材料(20)上的螺栓(10)，该螺栓包括：
一个用于支撑该部件的凸缘(12)；
一个第一支杆(14)，该第一支杆形成在该凸缘(12)的一个第一侧上并且配备有螺纹；以及
一个第二支杆(16)，该第二支杆形成在该凸缘(12)的一个第二侧上并且适合于装配到形成在该基座材料(20)中的一个孔(21)中，其中，该第二支杆(16)能够通过一种插入-粘附连接而装配到形成在该基座材料(20)中的所述孔(21)中，其特征在于，
该第二支杆(16)具有一个滚花部分(16a)，其中，该滚花部分(16a)的每个齿形(17)具有20°至40°的一个角度，
该凸缘(12)具有圆柱形设计，并且，在该凸缘(12)的第二侧上安排一个在该凸缘(12)上与该凸缘(12)同中心地形成的圆柱形区段(18)，其中，该圆柱形区段(18)与该凸缘(12)相比具有一个更小的直径。
2.如权利要求1所述的螺栓(10)，其特征在于，该滚花部分(16a)的每个齿形(17)的角度是25°至35°。
3.如权利要求2所述的螺栓(10)，其特征在于，该第二支杆(16)的每个齿形(17)具有基本上平行于该凸缘(12)的一个第一侧面(17a)以及相对于该凸缘(12)倾斜地形成的一个第二侧面(17b)，其中，该第二支杆(16)具有圆柱形的设计，并且，每个齿形(17)在该第一侧面(17a)的区域中与在该第二侧面(17b)的区域中相比具有一个更大的直径，并且，该第二侧面(17b)在背离该凸缘(12)的方向上延伸。
4.如权利要求1至3中任一项所述的螺栓(10)，其特征在于，该圆柱形区段(18)具有0.2mm至0.4mm的一个厚度。
5.如权利要求1至3中任一项所述的螺栓(10)，其特征在于，该螺栓(10)由不锈钢或者由一种纤维增强的塑料形成。
6.如权利要求4所述的螺栓(10)，其特征在于，该厚度是0.25mm至0.35mm。
7.一种用于将螺栓(10)紧固到基座材料(20)上的方法，该方法包括以下步骤：
将一个孔(21)加工到该基座材料(20)中；
将一种粘合剂(22)施加到该孔(21)的一个边缘区域中；
将该螺栓装配到该孔(21)中，其中，该螺栓(10)具有一个凸缘、一个形成在该凸缘(12)的一个第一侧上并配备有螺纹的第一支杆(14)以及一个形成在该凸缘(12)的一个第二侧上的第二支杆(16)，并且其中，将该螺栓的该第二支杆(16)通过一种插入-粘附连接装配到该孔(21)中，
在将该螺栓(10)装配到该孔(21)中时，形成在该第二支杆(16)上的一个滚花部分(16a)将施加在该孔(21)的边缘区域中的该粘合剂(22)中的至少一部分带入到该孔(21)中，该滚花部分(16a)的每个齿形(17)具有20°至40°的一个角度，
在一个圆柱形区段(18)与该基座材料(20)产生接触时，施加在该孔(21)的边缘区域中的该粘合剂(22)中的至少一部分被排挤，其方式为，使得该粘合剂(22)被安排在一个粘合剂空隙中，其中，该粘合剂空隙形成在该圆柱形区段(18)的一个圆周区段(18a)与具有圆柱形设计的该凸缘(12)的一个圆周区段(12a)之间，该圆柱形区段在该凸缘(12)的第二侧上同中心地形成在该凸缘(12)上，其中，该圆柱形区段(18)与该凸缘(12)相比具有一个更小的直径。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，该粘合剂(22)是由一种双组分粘合剂形成的。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，该孔(21)通过一个CNC装置而被加工到该基座材料(20)中。
10.一种用于将部件紧固到基座材料(20)上的螺栓布置，该螺栓布置包括：
一个根据权利要求1至6之一所述的螺栓(10)；以及
一个基座材料(20)，其中，该第二支杆(16)借助根据权利要求7至9之一所述的方法通过一种插入-粘附连接而装配到形成在该基座材料(20)中的一个孔(21)中。
11.如权利要求10所述的螺栓布置，其特征在于，该螺栓(10)的第二支杆(16)通过一种过盈配合而装配到该孔(21)中。
12.如权利要求10或11所述的螺栓布置，其特征在于，该基座材料(20)是由一种碳纤维增强的塑料形成的。
13.如权利要求10或11所述的螺栓布置，其特征在于，该基座材料(20)是由一台机动车辆的一个车身部件或一个复合纤维部件形成的。
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