DE102014118726B4

DE102014118726B4 - Kopplungsanordnung mit einer Fließbohrschraube

Info

Publication number: DE102014118726B4
Application number: DE102014118726.1A
Authority: DE
Inventors: Anthony A. Bosco
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2034-12-17
Also published as: US9200661B2; CN104728237A; US20150176624A1; CN104728237B; DE102014118726A1

Abstract

Kopplungsanordnung, die umfasst:eine erste Struktur (102);eine zweite Struktur (304);eine Fließbohrschraube (306), die umfasst:einen Schaft mit einem ersten Schaftende und einem zweiten Schaftende gegenüber dem ersten Schaftende, wobei sich der Schaft durch die erste Struktur (102) erstreckt;einen Bolzen (316), der sich vom Schaft in einer Richtung weg vom ersten Schaftende erstreckt, wobei der Bolzen (316) zumindest teilweise außerhalb der ersten Struktur (102) angeordnet ist und wobei der Bolzen (316) eine Kopplungsstruktur (324) umfasst, die mehrere Rippen (326) umfasst und mit der zweiten Struktur (304) gekoppelt ist;wobei die zweite Struktur (304) ein Loch (328) definiert und der Bolzen (316) sich zumindest teilweise durch das Loch (328) erstreckt; undwobei die zweite Struktur (304) einen Hauptkörper (305) und zumindest eine Wand (332), die schwenkbar mit dem Hauptkörper (305) gekoppelt ist, umfasst, wobei die zumindest eine Wand (332) relativ zu dem Loch (328) bewegbar ist und mit zumindest einer der Rippen (326) in Eingriff steht.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kopplungsanordnung mit einer Fließbohrschraube.
HINTERGRUND
Fließbohrschrauben werden verwendet, um Komponenten miteinander zu koppeln. Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Fließbohrschraube“ auf eine Schraube, die gegen ein Zielmaterial, das nicht vorgebohrt wurde, mit ausreichender Drehzahl und ausreichendem Druck gepresst wird, um Reibungswärme im Zielmaterial zu erzeugen. Die Reibungswärme erweicht das Zielmaterial, was ermöglicht, dass die Fließbohrschraube ein Loch durch das Zielmaterial ausbildet. Im Gegensatz zum herkömmlichen Bohren geht kein Zielmaterial verloren, während die Fließbohrschraube das Loch ausbildet; vielmehr wird das Zielmaterial durch die Fließbohrschraube zum Fließen gebracht und bildet daher eine Hülse um das Loch.
US 3 072 423 A offenbart einen anpassbaren Ausrichtungsstift, der eine Aufrechterhaltung einer korrekten Ausrichtung zweier zusammengehöriger Elemente ermöglicht. Der Stift umfasst einen Schaft mit einer ringförmigen Schulter, die an einem Ende des Schafts angeordnet ist. Auf der dem Schaft abgewandten Seite der Schulter befindet sich ein Gewindebolzen, der in Bezug auf die Achse des Schafts exzentrisch ist. Weiterer Stand der Technik ist aus US 3 897 713 A und US 2012 / 0 272 486 A1 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Kopplungsanordnung mit einer Fließbohrschraube zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe ist eine Kopplungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische, perspektivische Ansicht eines Fahrzeugrahmens mit mindestens einer Fließbohrschraube;
2 ist eine schematische, perspektivische, vergrößerte Ansicht des Fahrzeugrahmens, die einen Abschnitt 2 von 1 zeigt, die eine Fließbohrschraube gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt;
3 ist eine schematische, perspektivische Ansicht der in 2 gezeigten Fließbohrschraube;
4 ist eine schematische Seitenschnittansicht der in 2 gezeigten Fließbohrschraube, die mit einer ersten und einer zweiten Struktur gekoppelt ist;
5 ist eine schematische, vergrößerte, perspektivische Ansicht eines Abschnitts der in 2 gezeigten Fließbohrschraube, die den Abschnitt 5 von 3 zeigt;
6 ist eine schematische Seitenansicht einer Fließbohrschraube gemäß einer anderen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform;
7 ist eine schematische, perspektivische Ansicht der in 6 gezeigten Fließbohrschraube;
8 ist eine schematische, vergrößerte, perspektivische Ansicht eines Abschnitts der in 6 gezeigten Fließbohrschraube, die den Abschnitt 8 von 7 zeigt;
9 ist eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Fließbohrschraube;
10 ist eine schematische, perspektivische Ansicht der in 9 gezeigten Fließbohrschraube, die mit einer Struktur gekoppelt ist;
11 ist eine schematische Seitenansicht einer Fließbohrschraube gemäß einer anderen nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform; und
12 ist eine schematische, perspektivische Ansicht der in 11 gezeigten Fließbohrschraube, die mit einem Verbindungsriemen gekoppelt ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen in allen verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile angeben, stellen 1 und 2 schematisch einen Teil eines Fahrzeugrahmens 100 mit einer Struktur 102 (z. B. einem Fahrgestell) dar. Obwohl die Figuren einen Autorahmen darstellen, kann der Fahrzeugrahmen 100 ein Rahmen einer beliebigen Art von Fahrzeug sein, wie z. B. eines Autos, Boots oder Flugzeugs. Die Struktur 102 kann als erste Struktur bezeichnet werden und kann mit einer zweiten Struktur 104 (4) über mindestens eine Fließbohrschraube 106 gekoppelt werden. Der Fahrzeugrahmen 100 ist ein Teil eines Fahrzeugs 98 wie z. B. eines Autos.
Mit Bezug auf 2-5 umfasst die Fließbohrschraube 106 einen länglichen Schaft 108 mit einem ersten Schaftende 110 und einem zweiten Schaftende 112 gegenüber dem ersten Schaftende 110. Der längliche Schaft 108 kann sich entlang einer Längsachse X erstrecken und umfasst nicht notwendigerweise ein Außengewinde. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der längliche Schaft 108 beispielsweise kein Außengewinde. Es wird jedoch in Erwägung gezogen, dass der längliche Schaft 108 ein Außengewinde umfassen kann.
Die Fließbohrschraube 106 umfasst ferner eine zugespitzte Spitze 114 (z. B. selbstschneidende Spitze) zum Erleichtern der Einführung der Fließbohrschraube 106 in die erste Struktur 102. Die zugespitzte Spitze 114 ist direkt mit dem ersten Schaftende 110 gekoppelt und erstreckt sich daher vom ersten Schaftende 110 des länglichen Schafts 108 entlang der Längsachse X. Die zugespitzte Spitze 114 kann mindestens eine Facette 115 umfassen. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die zugespitzte Spitze 114 mehr als eine Facette 115.
Zusätzlich zur zugespitzten Spitze 114 umfasst die Fließbohrschraube 106 einen Bolzen 116, der sich vom zweiten Schaftende 112 des länglichen Schafts 108 entlang der Längsachse X erstreckt. Der Bolzen 116 kann sich vom länglichen Schaft 108 in einer Richtung A vom ersten Schaftende 110 und von der zugespitzten Spitze 114 weg erstrecken. Die Fließbohrschraube 106 kann einen ringförmigen Flansch 118 umfassen, der direkt mit dem zweiten Schaftende 112 und dem ersten Bolzenende 119 gekoppelt ist. Der ringförmige Flansch 118 trennt den länglichen Schaft 108 und den Bolzen 116. Ferner definiert der ringförmige Flansch 118 einen äußeren Umfang, der größer ist als der äußere Umfang des Bolzens 116 und des Schafts 108. Der Bolzen 116 erstreckt sich auch entlang der Längsachse X und definiert ein erstes Bolzendende 119 und ein zweites Bolzenende 121 gegenüber dem ersten Bolzenende 119. Zusätzlich zum Bolzen 116 umfasst die Fließbohrschraube 106 einen Kopf 120, der mit dem zweiten Bolzenende 121 gekoppelt ist. In der dargestellten Ausführungsform weist der Kopf 120 eine konvexe Form auf und definiert eine Buchse 122, die konfiguriert, geformt und bemessen ist, um ein Werkzeug (nicht dargestellt) wie z. B. einen Schraubendreher oder ein Fließbohrwerkzeug aufzunehmen. Das Werkzeug kann in die Buchse 122 eingesetzt werden und dann kann die Fließbohrschraube 106 um die Längsachse X gedreht werden, um die zugespitzte Spitze 114 und den länglichen Schaft 108 in die erste Struktur 102 (1) vorzutreiben. In der dargestellten Ausführungsform ist die Buchse 122 eine Sechsrundbuchse; irgendeine geeignete geformte Buchse kann in den Kopf 120 integriert sein.
Der Bolzen 116 umfasst eine Kopplungsstruktur 124 (oder ein Kopplungsmerkmal), die zum Eingriff mit der zweiten Struktur 104 konfiguriert ist, wodurch die erste Struktur 102 mit der zweiten Struktur 104 über die Fließbohrschraube 106 gekoppelt wird. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Kopplungsstruktur 124 ein Außengewinde 126, das zum Gewindeeingriff mit der zweiten Struktur 104 konfiguriert ist. Das Außengewinde 126 kann eine schraubenförmige Konfiguration aufweisen und ist zwischen dem ersten Bolzenende 119 und dem zweiten Bolzenende 121 angeordnet. Das Außengewinde 126 kann sich beispielsweise vom ersten Bolzenende 119 zum zweiten Bolzenende 121 erstrecken. Mit anderen Worten kann das Außengewinde 126 entlang der ganzen Länge des Bolzens 116 angeordnet sein. Die zweite Struktur 104 kann ein Loch oder eine Öffnung 128 definieren, wie z. B. ein Gewindeloch, und ein Innengewinde 130 umfassen, das das Loch 128 definiert. An sich kann das Loch 128 als Gewindeloch bezeichnet werden. Das Innengewinde 130 der zweiten Struktur 104 kann mit dem Außengewinde 126 der Kopplungsstruktur 124 in Eingriff kommen, um die zweite Struktur 104 mit dem Bolzen 116 der Fließbohrschraube 106 zu koppeln.
Mit Bezug auf 1-5 kann die Fließbohrschraube 106 verwendet werden, um eine erste Struktur 102 (z. B. ein Fahrgestell) mit einer zweiten Struktur 104 ( 104) zu koppeln. Dazu wird eine Kraft auf die Fließbohrschraube 106 in der durch den Pfeil F angegebenen Richtung (2 und 4) aufgebracht, während die Fließbohrschraube 106 auch um die Längsachse X gedreht wird, um die zugespitzte Spitze 114 und den länglichen Schaft 108 in die erste Struktur 102 einzuführen. Die Fließbohrschraube 106 wird vorgetrieben und gedreht, bis der längliche Schaft 108 teilweise oder vollständig in der ersten Struktur 102 angeordnet ist. Die Fließbohrschraube 106 kann beispielsweise vorgetrieben und gedreht werden, bis der ringförmige Flansch 118 die erste Struktur 102 kontaktiert. Ungeachtet dessen sollte der Bolzen 116 an diesem Punkt teilweise oder vollständig außerhalb der ersten Struktur 102 liegen. Als nächstes wird die zweite Struktur 104 mit der Kopplungsstruktur 124 des Bolzens 116 gekoppelt. Der Bolzen 116 kann beispielsweise in das Loch 128 eingeführt werden, so dass das Innengewinde 130 mit dem Außengewinde 126 des Bolzens 116 in Eingriff kommt, wodurch die Fließbohrschraube 106 mit der zweiten Struktur 104 gekoppelt wird. An diesem Punkt wird die erste Struktur 102 mit der zweiten Struktur 104 über die Fließbohrschraube 106 gekoppelt. Die erste Struktur 102, die zweite Struktur 104 und die Fließbohrschraube 106 können gemeinsam als Kopplungsanordnung 101 bezeichnet werden.
Die 6-8 stellen schematisch eine andere Ausführungsform der Fließbohrschraube 206 dar, die zur vorstehend mit Bezug auf 3-5 beschriebenen Fließbohrschraube 106 im Wesentlichen ähnlich ist, außer dass der Kopf 220 keine Buchse umfasst. Vielmehr weist der Kopf 220 der Fließbohrschraube 206 ein Antriebsprofil auf, das zum Eingriff mit einer Buchse (nicht dargestellt) konfiguriert ist. In der dargestellten Ausführungsform weist der Kopf 220 eine Sechsrundform auf. Es wird jedoch in Erwägung gezogen, dass der Kopf 220 andere geeignete Formen aufweisen kann.
Die 9 und 10 stellen schematisch eine andere Ausführungsform der Fließbohrschraube 306 dar, die zur vorstehend mit Bezug auf 3-5 beschriebenen Fließbohrschraube 106 im Wesentlichen ähnlich ist, außer dass die Kopplungsstruktur 324 des Bolzens 316 Rippen 326 anstelle eines Außengewindes umfasst. Die Rippen 326 können im Wesentlichen ringförmige Formen aufweisen und sind entlang der Längsachse X voneinander beabstandet. Ferner sind die Rippen 326 nicht notwendigerweise schraubenförmig. Folglich können alle Rippen 326 im Wesentlichen zueinander parallel angeordnet sein. Ungeachtet ihrer Anordnung können die Rippen 326 mit einer zweiten Struktur 304 in Eingriff kommen, um die erste Struktur 102 (z. B. Fahrgestell) mit der zweiten Struktur 304 über die Fließbohrschraube 306 zu koppeln.
Mit fortgesetztem Bezug auf die 9 und 10 umfasst die zweite Struktur 304 einen Hauptkörper 305 und mindestens eine Wand 332, die mit dem Hauptkörper 305 beweglich gekoppelt ist. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die zweite Struktur 304 zwei Wände 332, die schwenkbar mit dem Hauptkörper 305 gekoppelt sind. Obwohl die Zeichnungen zwei Wände 332 zeigen, kann die zweite Struktur 304 mehr oder weniger Wände 332 umfassen. Ein Biegescharnier 334 koppelt jede Wand 332 schwenkbar mit dem Hauptkörper 305. Die zweite Struktur 304 definiert ein Loch 328 und die zwei Wände 332 können sich relativ zu den Wänden 332 bewegen. Das Loch 328 ist konfiguriert, geformt und bemessen, um mindestens einen Abschnitt des Bolzens 316 aufzunehmen. Die Wände 332 können in Richtung einer geschlossenen Position vorbelastet sein, um das Loch 328 im Wesentlichen zu schließen. Der Bolzen 316 kann jedoch durch das Loch 328 eingesetzt werden, um die Fließbohrschraube 306 mit der zweiten Struktur 304 zu koppeln. Wenn sich der Bolzen 316 durch das Loch 328 bewegt, bewegen sich (z. B. schwenken) die Wände 332 vom Loch 328 weg, wodurch ermöglicht wird, dass sich der Bolzen 316 durch das Loch 328 erstreckt. An diesem Punkt kontaktieren die Wände 332 mindestens eine Rippe 326 (oder kommen anderweitig damit in Eingriff), um den Bolzen 316 mit der zweiten Struktur 304 zu koppeln.
Die 11 und 12 stellen schematisch eine weitere Ausführungsform der Fließbohrschraube 406 dar, die zur vorstehend mit Bezug auf 3-5 beschriebenen Fließbohrschraube 106 im Wesentlichen ähnlich ist, außer dass die Kopplungsstruktur 324 des Bolzens 316 einen Schlitz 426 anstelle eines Außengewindes umfasst. Der Schlitz 426 erstreckt sich durch den Bolzen 316 und ist konfiguriert, geformt und bemessen, um zumindest einen Abschnitt eines Verbindungsriemens aufzunehmen. Der Verbindungsriemen 438 kann verwendet werden, um den Bolzen 416 an einem anderen Objekt zu befestigen. In der dargestellten Ausführungsform umfasst der Verbindungsriemen 438 ein flexibles Band 440 und ein Verriegelungsgehäuse 442. Das Verriegelungsgehäuse 442 definiert eine Verriegelungsöffnung 444, die konfiguriert, geformt und bemessen ist, um einen Abschnitt des flexiblen Bandes 440 aufzunehmen, um den Verbindungsriemen 438 festzuzurren.
Obwohl die besten Arten zur Ausführung der Erfindung im Einzelnen beschrieben wurden, erkennt der Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche.

Claims

Kopplungsanordnung, die umfasst: eine erste Struktur (102); eine zweite Struktur (304); eine Fließbohrschraube (306), die umfasst: einen Schaft mit einem ersten Schaftende und einem zweiten Schaftende gegenüber dem ersten Schaftende, wobei sich der Schaft durch die erste Struktur (102) erstreckt; einen Bolzen (316), der sich vom Schaft in einer Richtung weg vom ersten Schaftende erstreckt, wobei der Bolzen (316) zumindest teilweise außerhalb der ersten Struktur (102) angeordnet ist und wobei der Bolzen (316) eine Kopplungsstruktur (324) umfasst, die mehrere Rippen (326) umfasst und mit der zweiten Struktur (304) gekoppelt ist; wobei die zweite Struktur (304) ein Loch (328) definiert und der Bolzen (316) sich zumindest teilweise durch das Loch (328) erstreckt; und wobei die zweite Struktur (304) einen Hauptkörper (305) und zumindest eine Wand (332), die schwenkbar mit dem Hauptkörper (305) gekoppelt ist, umfasst, wobei die zumindest eine Wand (332) relativ zu dem Loch (328) bewegbar ist und mit zumindest einer der Rippen (326) in Eingriff steht.
Kopplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei die Fließbohrschraube (306) ferner umfasst: eine zugespitzte Spitze, die mit dem ersten Schaftende gekoppelt ist, wobei die zugespitzte Spitze mindestens eine Facette umfasst; einen ringförmigen Flansch, der mit dem zweiten Schaftende und einem ersten Bolzenende gekoppelt ist; und einen Kopf, der mit einem zweiten Bolzenende gekoppelt ist.
Kopplungsanordnung nach Anspruch 2, wobei der Kopf der Fließbohrschraube (306) eine Buchse definiert.
Kopplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Schaft der Fließbohrschraube (306) durch die Abwesenheit von Gewinde charakterisiert ist.
Kopplungsanordnung nach Anspruch 1, wobei jede der Rippen (326) eine ringförmige Form aufweist und um den Bolzen (316) angeordnet ist.