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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Hybrid-Metall-Kunststoff-Scherbefestigungselement, zum Beispiel einen Bolzen, der einen Metallhauptkörper und einen Kunststoffabscherkopfbeinhaltet.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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In vielen Fertigungsanwendungen, wie etwa Automobilfertigungsvorgängen, werden Befestigungselemente verwendet, um zwei oder mehrere Teile zu verbinden, um eine Verbindungsstelle zwischen dem Befestigungselement und den zwei oder mehreren Teilen zu bilden. Während des Verbindungsschritts wird ein konkretes Drehmoment auf das Befestigungselement angewendet. In bestimmten Anwendungen kann es schwierig sein, das konkrete Drehmoment auf das Befestigungselement anzuwenden. Es wurden hochwertige Drehmomentschlüssel und -aufzeichnungsvorrichtungen vorgeschlagen, um die Schwierigkeit des Anwendens des richtigen Drehmomentmaßes auf das Befestigungselement zu verringern. Diese Vorrichtungen erfordern jedoch umfangreiche Investitionen und Wartung. Wenn das angewendete Drehmoment das festgelegte Drehmoment übersteigt, kann dies das Befestigungselement, die Verbindungsstelle und/oder Teile beschädigen.
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KURZDARSTELLUNG
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In einer ersten Ausführungsform wird ein Hybrid-Metall-Kunststoff-Scherbefestigungsbolzen offenbart. Der Bolzen beinhaltet einen Metallkörper, der ein erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende aufweist, das einen Kopf beinhaltet, und einen Gewindeschaft beinhaltet, der sich vom ersten Ende in Richtung des zweiten Endes entlang einer Bolzenlängsachse erstreckt. Der Bolzen beinhaltet ebenfalls einen Kunststoffabscherkopf, der auf dem Metallkörper gebildet und ausgelegt ist, bei einem vorbestimmten Drehmoment vom Metallkörper abzuscheren.
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In einer zweiten Ausführungsform wird ein Hybrid-Metall-Kunststoff-Scherbefestigungsbolzen offenbart. Der Bolzen beinhaltet einen Metallkörper, der ein erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende aufweist, das einen Kopf beinhaltet, der einen Außenumfang aufweist, und einen Gewindeschaft beinhaltet, der sich vom ersten Ende in Richtung des zweiten Endes entlang einer Bolzenlängsachse erstreckt. Der Bolzen beinhaltet einen Kunststoffabscherkopf, der am Außenumfang des Kopfes gebildet und ausgelegt ist, bei einem vorbestimmten Drehmoment vom Metallkörper abzuscheren.
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In einer dritten Ausführungsform wird ein Hybrid-Metall-Kunststoff-Scherbefestigungsbolzen offenbart. Der Bolzen beinhaltet einen Metallkörper, der ein erstes Ende und ein gegenüberliegendes zweites Ende aufweist, das einen Kopf beinhaltet, der eine Öffnung aufweist, die sich entlang einer Bolzenlängsachse erstreckt. Der Bolzen beinhaltet einen Kunststoffabscherkopf, der mindestens teilweise innerhalb der Metallkörperkopföffnung gebildet und ausgelegt ist, bei einem vorbestimmten Drehmoment vom Metallkörper abzuscheren.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Seitenaufriss eines Bolzens gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 2 ist eine Querschnittsansicht des Bolzens gemäß der ersten Ausführungsform;
- 3 ist eine Schnittansicht des Bolzens gemäß der ersten Ausführungsform;
- 4 ist eine Draufsicht des Bolzens gemäß der ersten Ausführungsform;
- 5 ist ein Seitenaufriss eines Bolzens gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 6 ist eine Querschnittsansicht des Bolzens gemäß der zweiten Ausführungsform;
- 7 ist eine Schnittansicht des Bolzens gemäß der zweiten Ausführungsform;
- 8 ist eine Draufsicht des Bolzens gemäß der zweiten Ausführungsform;
- 9 ist ein Seitenaufriss eines Bolzens gemäß einer dritten Ausführungsform;
- 10 ist eine Querschnittsansicht des Bolzens gemäß der dritten Ausführungsform;
- 11A ist eine Schnittansicht des Bolzens gemäß der dritten Ausführungsform;
- 11B ist eine Querschnittsansicht des in 11A gezeigten Bolzens, entlang der Linie 11B-11B;
- 12 ist eine Draufsicht des Bolzens gemäß der dritten Ausführungsform;
- 13A ist ein Seitenaufriss eines Bolzens gemäß einer vierten Ausführungsform;
- 13B ist eine Querschnittsansicht des in 13A gezeigten Bolzens, entlang der Linie 13B-13B;
- 14 ist eine Querschnittsansicht des Bolzens gemäß der vierten Ausführungsform;
- 15A ist eine Schnittansicht des Bolzens gemäß der vierten Ausführungsform;
- 15B ist eine Querschnittsansicht des in 15A gezeigten Bolzens, entlang der Linie 15B-15B; und
- 16 ist eine Draufsicht des Bolzens gemäß der vierten Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Je nach Bedarf werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann, lediglich beispielhaft sind. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielseitige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
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In vielen Fertigungsanwendungen, wie etwa Automobilfertigungsvorgängen, werden Befestigungselemente verwendet, um zwei oder mehrere Teile zu verbinden, um eine Verbindungsstelle zwischen dem Befestigungselement und den zwei oder mehreren Teilen zu bilden. Während des Verbindungsschritts wird ein konkretes Drehmoment auf das Befestigungselement angewendet. In bestimmten Anwendungen kann es schwierig sein, das konkrete Drehmoment auf das Befestigungselement anzuwenden. Es wurden hochwertige Drehmomentschlüssel und -aufzeichnungsvorrichtungen vorgeschlagen, um die Schwierigkeit des Anwendens des richtigen Drehmomentmaßes auf das Befestigungselement zu verringern. Diese Vorrichtungen erfordern jedoch umfangreiche Investitionen und Wartung. Wenn das angewendete Drehmoment das festgelegte Drehmoment übersteigt, kann dies das Befestigungselement, die Verbindungsstelle und/oder Teile beschädigen.
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Als alternativer Vorschlag wurden vollständig aus Metall bestehende Abscherbolzen in vielen Branchen verwendet. In einem Beispiel beinhaltet ein Metallabscherbolzen einen Dauerspannkopf und einen Abscherkopf mit einem Steg, der sich dazwischen erstreckt. Wenn das Obergrenzendrehmoment des Stegs erreicht ist, schert der Abscherkopf vom Dauerspannkopf am schwächsten Abschnitt des Stegs ab. Ein Nachteil von Metallabscherbolzen ist, dass sie normalerweise unerwünschte Metallreste, ungleichmäßige und unbearbeitete Abscherpunkte am Kopf des Bolzens erzeugen und im Allgemeinen nicht gewartet werden können.
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Ein weiterer Vorschlag befasst sich mit einem drehmomentbegrenzenden Metallbolzen, der Metallabscherstifte aufweist, die innerhalb des Metallbolzenkopfes gehalten werden. Dieser Vorschlag ist schwierig herzustellen, wodurch die Ausgestaltung teurer als andere Abscherbolzen ist. Aufgrund der Kosten und der Kompliziertheit dieses vorgeschlagenen drehmomentbegrenzenden Metallbolzens ist er in vielen Anwendungen keine sinnvolle Lösung.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird ein Kunststoff-und-Metall-Hybridbolzen offenbart. Der Kunststoff-und-Metall-Hybridbolzen kann in einer oder mehreren Ausführungsformen einen oder mehrere Nachteile herkömmlicher Metallabscherbolzenauslegungen beheben, die unter anderem unerwünschte Reste, ungleichmäßige, unbearbeitete und freiliegende Metallabscherflächen und Unwartbarkeit beinhalten, während sie eine angemessene Verbindungsstelle zwischen dem Bolzen und den verbundenen Teilen bereitstellen.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen wird ein Kunststoff-und-Metall-Hybridbolzen offenbart. Der Bolzen beinhaltet einen Metallkörper, der ein erstes Ende, das einen Gewindeschaft beinhaltet, der eine Bolzenlängsachse aufweist, und ein gegenüberliegendes zweites Ende aufweist, das einen Kopf beinhaltet. Der Metallkörper kann aus Stahl oder Aluminium bestehen. Der Bolzen beinhaltet ebenfalls einen Kunststoffabscherkopf, der am Metallkörper gebildet ist. Der Kunststoffabscherkopf kann aus Polyamid, Polybutylenterephthalat, Polypropylen und Mischungen davon bestehen. In einer Ausführungsform besteht der Metallkörper aus Stahl und der Kunststoffabscherkopf besteht aus Polyamid. Der Kunststoff kann unter Verwendung geeigneter Bildungstechniken, wie etwa Spritzgießen, auf den Metallkörper aufgeformt sein. Der Kunststoffabscherkopf kann direkt an den Metallkörper geklebt sein. Der Metallkörper kann geometrische Haltemerkmale beinhalten, um das Halten des Kunststoffabscherkopfes am Metallkörper zu verbessern.
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Wenn der Kunststoff-und-Metall-Hybridbolzen eingebaut wird, um zwei oder mehrere Teile zu verbinden, tritt ein Drehmomentwerkzeug, wie etwa ein Schraubenschlüssel, eine Ratschenmutter, ein Drehkopf oder einem Hakenschlüssel, mit dem Kunststoffabscherkopf in Eingriff. Wie in den Ausführungsformen hierin beschrieben, beinhaltet der Kunststoffabscherkopf ein inneres und/oder äußeres Profil, das ausgelegt ist, mit dem Drehmomentwerkzeug in Eingriff zu treten. Der Kunststoffabscherkopf ist ausgestaltet, bei einem festgelegten, vorbestimmten Drehmoment nachzugeben. Der Bereich des festgelegten, vorbestimmten Drehmoments kann ein beliebiger der folgenden Werte sein oder im Bereich zweier beliebiger der folgenden Werte liegen: 1,0 Nm, 1,5 Nm, 2 Nm, 2,5 Nm, 3,0 Nm, 3,5 Nm, 4,0 Nm, 4,5 Nm und 5,0 Nm. Der Kunststoffabscherkopf überträgt kein Drehmoment mehr auf den Metallkörper sobald er nachgegeben hat. Sobald diese Bedingung erfüllt ist, befindet sich der Metallkörper in einer Stellung, in der die erforderliche Festigkeit der Verbindungsstelle zwischen dem Metallkörper und den zwei oder mehr Teilen erreicht wurde, ohne diese Komponenten zu beschädigen.
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Der Kunststoff-und-Metall-Hybridbolzen kann in vielen Automobilbranchenanwendungen verwendet werden. Nicht einschränkende Beispiele derartiger Automobilbranchenanwendungen beinhalten alle Anwendungen, bei denen eine Schraubverbindung verwendet wird, wie etwa Vorgänge mit niedrigem Drehmoment, die den Einbau von Verkleidungen beinhalten.
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Wie in den Ausführungsformen hierin beschrieben, beinhaltet der Metallkörperkopf ein inneres und/oder äußeres Profil, das ausgelegt ist, mit einem Drehmomentwerkzeug in Eingriff zu treten. Dieses Eingriffsprofil wird verwendet, wenn der Bolzen gewartet wird, z. B. entfernt wird, um ihn gegen einen Austauschbolzen auszutauschen.
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1-4 bilden einen Bolzen 10 ab, der einen Metallkörper 12 und einen Kunststoffabscherkopf 14 gemäß einer ersten Ausführungsform beinhaltet. 1 bildet eine Aufrissansicht des Bolzens 10 ab. 2 bildet eine Querschnittsansicht des Bolzens 10 ab. 3 bildet eine Schnittansicht des Metallkörpers 12 ohne den Kunststoffabscherkopf 14 ab. 4 bildet eine Draufsicht des Bolzens 10 ab.
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Der Metallkörper 12 beinhaltet ein erstes Ende 16 und ein gegenüberliegendes zweites Ende 18. Ein Schaft 20 erstreckt sich entlang einer Bolzenlängsachse vom ersten Ende 16 zu einem Metallkopf 22, der sich nahe des zweiten Endes 18 befindet. Der Schaft 20 und der Metallkopf 22 sind einstückig gebildet und stellen einen wartbaren Bolzen 10 bereit, z. B. einen Bolzen, der entfernt und ausgetauscht werden kann.
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Wie in 1-3 gezeigt, beinhaltet der Schaft 20 einen Abschnitt mit Gewinde 24 und einen Abschnitt ohne Gewinde 26. Der Schaft 20 kann in Abhängigkeit von der Anwendung mit verschiedenen Durchmessern und Längen hergestellt werden. Der Abschnitt mit Gewinde 24 kann in Abhängigkeit von der Anwendung ein Linksgewinde oder ein Rechtsgewinde sein. Der Abschnitt mit Gewinde 24 ist ausgelegt, durch eine Öffnung in jedem von zwei oder mehreren Teilen gedreht zu werden, die durch einen Bolzen 10 verbunden sind. Wie in 1-3 gezeigt, beinhalten etwa 75 % der Länge des Schafts 20 den Abschnitt mit Gewinde 24, wobei andere Anteile, wie etwa 100 %, 50 % und 25 % ebenfalls in Betracht gezogen werden.
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Der Metallkopf 22 beinhaltet einen Sockelabschnitt 28 und einen sich erstreckenden Abschnitt 30, der sich vom Sockelabschnitt 28 weg erstreckt. Der Sockelabschnitt 28 beinhaltet einen Längskanal 32, der sich entlang der Bolzenlängsachse erstreckt. Der Kanal 32 ist ausgelegt, geschmolzenen Kunststoff aufzunehmen, wenn der Abscherkopf 14 auf den Kopf 22 geformt wird, wie in 1 und 2 gezeigt. In der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich der Längskanal 32 teilweise innerhalb des Schaftabschnitts ohne Gewinde 26. Der Schaftabschnitt ohne Gewinde 26 beinhaltet außerdem eine Anzahl radialer Kanäle, die darin gebildet sind und sich radial von der Bolzenlängsachse erstrecken. Wie gezeigt, sind der erste und zweite radiale Kanal 34 und 36 mit dem Längskanal 32 verbunden. In anderen Ausführungsformen kann der Bolzen 10 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 radiale Kanäle beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen sind die radialen Kanäle voneinander gleich beabstandet. Der erste und zweite radiale Kanal 34 und 36 sind ausgelegt, geschmolzenen Kunststoff aufzunehmen, wenn der Abscherkopf 14 auf den Kopf 22 geformt wird, wie in 1 und 2 gezeigt. Beim Aushärten und/oder Verfestigen des Kunststoffs verstärken und festigen die kunststoffbelegenden Kanäle 32, 34 und 36 den Kunststoffabscherkopf 14 und die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Metallkörper 12 und dem Kunststoffabscherkopf 14.
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Wie in 4 gezeigt, ist das Außenprofil des Kopfes 22 im Allgemeinen sechseckig und das Innenprofil des Kopfes 22 ist im Allgemeinen kreisförmig. In anderen Ausführungsformen kann das Außenprofil des Kopfes 22 nichtsechseckig sein. Das sechseckige Außenprofil des Kopfes 22 ist so ausgelegt, dass ein Drehmomentwerkzeug damit in Eingriff treten kann, um den Bolzen 10 zu drehen, zum Beispiel, um den Bolzen 10 zum Warten aus einer Verbindungsstelle zu entfernen. Das kreisförmige Innenprofil des Kopfes 22 ist ausgelegt, um einem Drehmomentwerkzeug Raum bereitzustellen, um mit dem Außenprofil des Kunststoffabscherkopfes 14 in Eingriff zu treten, der eine im Allgemeinen sechseckige Außenfläche aufweist. Zum Beispiel ist die sechseckige Außenfläche des Abscherkopfes 14 ausgelegt, um damit in Eingriff zu treten, um den Bolzen 10 in Teile zu drehen, um eine Verbindungsstelle zu bilden. Beim Anwenden des festgelegten Drehmoments schert der Abscherkopf 14 ab, ohne den Bolzen 10 oder die Teile zu beschädigen, die verbunden werden.
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Wie in 3 gezeigt, wird ein Metallkörper 12 ohne den Kunststoffabscherkopf 14 gezeigt. Zum Beispiel wird der Metallkörper 12 gezeigt, bevor der Kunststoffabscherkopf 14 auf den Metallkörper 12 aufgeformt wird. Als weiteres Beispiel wird der Metallkörper 12 gezeigt, nachdem der Kunststoffabscherkopf 14 abgeschert wurde. Es kann jedoch lediglich ein Kopfabschnitt 38 des Kunststoffabscherkopfes 14 während des Drehschritts abgeschert werden. Der in den Kanälen 32, 24 und 36 befindliche geformte Kunststoff kann verbleiben. Wie ferner gezeigt, beinhaltet der sich erstreckende Abschnitt 30 eine im Allgemeinen kreisförmige Innenfläche 40. Die kreisförmige Innenfläche 40 weist einen Durchmesser auf, der mindestens 40 %, 50 % oder 60 % größer als der Durchmesser des Kunststoffabscherkopfes ist, um Raum für ein Drehmomentwerkzeug bereitzustellen, um mit der Außenfläche des Abscherkopfes 14 in Eingriff zu treten.
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5-8 bilden einen Bolzen 100 ab, der einen Metallkörper 102 und einen Kunststoffabscherkopf 104 gemäß einer zweiten Ausführungsform beinhaltet. 5 bildet eine Aufrissansicht des Bolzens 100 ab. 6 bildet eine Querschnittsansicht des Bolzens 100 ab. 7 bildet eine Schnittansicht des Metallkörpers 102 ohne den Kunststoffabscherkopf 104 ab. 8 bildet eine Draufsicht des Bolzens 100 ab.
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Der Metallkörper 102 beinhaltet ein erstes Ende 106 und ein gegenüberliegendes zweites Ende 108. Ein Schaft 110 erstreckt sich entlang einer Bolzenlängsachse vom ersten Ende 106 zu einem Metallkopf 112, der sich nahe des zweiten Endes 108 befindet. Der Schaft 110 und der Metallkopf 112 sind einstückig gebildet und stellen einen wartbaren Bolzen bereit, z. B. einen Bolzen, der entfernt und ausgetauscht werden kann.
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Wie in 5-7 gezeigt, beinhaltet der Schaft 110 einen Abschnitt mit Gewinde 114 und einen Abschnitt ohne Gewinde 116. Der Schaft 110 kann in Abhängigkeit von der Anwendung mit verschiedenen Durchmessern und Längen hergestellt werden. Der Abschnitt mit Gewinde 114 kann in Abhängigkeit von der Anwendung ein Linksgewinde oder ein Rechtsgewinde sein. Der Abschnitt mit Gewinde 114 ist ausgelegt, durch eine Öffnung in jedem von zwei oder mehreren Teilen gedreht zu werden, die durch einen Bolzen 100 verbunden sind. Wie in 5-7 gezeigt, beinhalten etwa 75 % der Länge des Schafts 110 den Abschnitt mit Gewinde 114, wobei andere Anteile, wie etwa 100 %, 50 % und 25 % ebenfalls in Betracht gezogen werden.
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Der Metallkopf 112 beinhaltet außerdem einen Längskanal 120, der sich entlang der Bolzenlängsachse innerhalb des Metallkopfes 112 und einem Abschnitt des Abschnitts ohne Gewinde 116 des Schafts 110 erstreckt. Der Längskanal 120 ist mit der Oberfläche des Metallkopfes 112 verbunden. Der Kanal 120 ist ausgelegt, geschmolzenen Kunststoff aufzunehmen, wenn der Abscherkopf 104 auf den Kopf 112 geformt wird, wie in 5 und 6 gezeigt. Der Schaftabschnitt ohne Gewinde 116 beinhaltet außerdem eine Anzahl radialer Kanäle, die darin gebildet sind und sich radial von der Bolzenlängsachse erstrecken. Wie gezeigt, sind der erste und zweite radiale Kanal 122 und 124 mit dem Längskanal 120 verbunden. In anderen Ausführungsformen kann der Bolzen 100 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 radiale Kanäle beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen sind die radialen Kanäle voneinander gleich beabstandet. Der erste und zweite radiale Kanal 122 und 124 sind ausgelegt, geschmolzenen Kunststoff aufzunehmen, wenn der Abscherkopf 104 auf den Metallkopf 112 geformt wird, wie in 5 und 6 gezeigt. Beim Aushärten und/oder Verfestigen des geschmolzenen Kunststoffs verstärken und festigen die kunststoffbelegenden Kanäle 120, 122 und 124 den Kunststoffabscherkopf 104 und die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Metallkörper 102 und dem Kunststoffabscherkopf 104.
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Wie in 8 gezeigt, ist das Außenprofil des Kopfes 112 im Allgemeinen sechseckig. Wie in 7 gezeigt, ist das Innenprofil des Kopfes 112 im Allgemeinen sechseckig. In anderen Ausführungsformen können das Außen- und/oder Innenprofil des Kopfes 112 nichtsechseckig sein. Das sechseckige Außen-und Innenprofil des Kopfes 112 sind so ausgelegt, dass ein Drehmomentwerkzeug mit ihnen in Eingriff treten kann, um den Bolzen 100 zu drehen, zum Beispiel, um den Bolzen 100 zum Warten und/oder zum Austausch aus einer Verbindungsstelle zu entfernen. In anderen Ausführungsformen ist lediglich eines vom Innen- und Außenprofil des Kopfes 112 sechseckig. Das Außenprofil des Kunststoffabscherkopfes 104 weist im Allgemeinen eine sechseckige Außenfläche auf, die ausgelegt ist, um damit in Eingriff zu treten, um den Bolzen 100 in Teile zu drehen, um eine Verbindungsstelle zu bilden. In anderen Ausführungsformen kann das Außenprofil des Kopfes 104 nichtsechseckig sein. Beim Anwenden des festgelegten Drehmoments schert der Abscherkopf 104 ab, ohne den Bolzen 100 oder die Teile zu beschädigen, die verbunden werden.
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Wie in 7 gezeigt, wird ein Metallkörper 102 ohne den Kunststoffabscherkopf 104 gezeigt. Zum Beispiel wird der Metallkörper 102 gezeigt, bevor der Kunststoffabscherkopf 104 auf den Metallkörper 102 aufgeformt wird. Als weiteres Beispiel wird der Metallkörper 102 gezeigt, nachdem der Kunststoffabscherkopf 104 abgeschert wurde. Es kann jedoch lediglich ein Kopfabschnitt 126 während des Drehschritts abgeschert werden. Der in den Kanälen 120, 122 und 124 befindliche geformte Kunststoff kann verbleiben.
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9-12 bilden einen Bolzen 200 ab, der einen Metallkörper 202 und einen Kunststoffabscherkopf 204 gemäß einer dritten Ausführungsform beinhaltet. 9 bildet eine Aufrissansicht des Bolzens 200 ab. 10 bildet eine Querschnittsansicht des Bolzens 200 ab. 11A bildet eine Schnittansicht des Metallkörpers 202 ohne den Kunststoffabscherkopf 204 ab. 11B bildet eine Querschnittsansicht des Metallkörpers 202 entlang der Linie 11B-11B von 11A ab. 12 bildet eine Draufsicht des Bolzens 200 ab.
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Der Metallkörper 202 beinhaltet das erste Ende 206 und ein gegenüberliegendes zweites Ende 208. Ein Schaft 210 erstreckt sich entlang einer Bolzenlängsachse vom ersten Ende 206 zu einem Metallkopf 212, der sich nahe des zweiten Endes 208 befindet. Der Schaft 210 und der Metallkopf 212 sind einstückig gebildet und stellen einen wartbaren Bolzen bereit, z. B. einen Bolzen, der entfernt oder ausgetauscht werden kann.
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Wie in 9-11 gezeigt, beinhaltet der Schaft 210 einen Abschnitt mit Gewinde 214 und einen Abschnitt ohne Gewinde 216. Der Schaft 210 kann in Abhängigkeit von der Anwendung mit verschiedenen Durchmessern und Längen hergestellt werden. Der Abschnitt mit Gewinde 214 kann in Abhängigkeit von der Anwendung ein Linksgewinde oder ein Rechtsgewinde sein. Der Abschnitt mit Gewinde 214 ist ausgelegt, durch eine Öffnung in jedem von zwei oder mehreren Teilen gedreht zu werden, die durch einen Bolzen 200 verbunden sind. Wie in 9-11 gezeigt, beinhalten etwa 75 % der Länge des Schafts 210 den Abschnitt mit Gewinde 214, wobei andere Anteile, wie etwa 100 %, 50 % und 25 % ebenfalls in Betracht gezogen werden.
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Der Metallkopf 212 beinhaltet einen Innenhohlraum 218. Der Metallkopf 212 beinhaltet außerdem eine Anzahl radialer Kanäle, die darin gebildet sind und sich radial von der Bolzenlängsachse erstrecken. Wie gezeigt, sind der erste und zweite radiale Kanal 220 und 222 mit dem Innenhohlraum 218 verbunden. In anderen Ausführungsformen kann der Bolzen 200 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 radiale Kanäle beinhalten. In bestimmten Ausführungsformen sind die radialen Kanäle voneinander gleich beabstandet. Der erste und zweite radiale Kanal 220 und 222 sind ausgelegt, geschmolzenen Kunststoff aufzunehmen, wenn der Abscherkopf 204 auf den Metallkopf 212 geformt wird, wie in 9 und 10 gezeigt. Beim Aushärten und/oder Verfestigen des geschmolzenen Kunststoffs verstärken und festigen die kunststoffbelegenden 220 und 222 den Kunststoffabscherkopf 204 und die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Metallkörper 202 und dem Kunststoffabscherkopf 204.
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Wie in 12 gezeigt, ist das Außenprofil des Kopfes 212 im Allgemeinen kreisförmig. Wie in 11A und 11B gezeigt, ist das Innenprofil des Kopfes 212 im Allgemeinen sechseckig. In anderen Ausführungsformen können das Außen- und/oder Innenprofil des Kopfes 112 unterschiedlich sein. Das sechseckige Innenprofil des Kopfes 212 ist so ausgelegt, dass ein Drehmomentwerkzeug damit in Eingriff treten kann, um den Bolzen 200 zu drehen, zum Beispiel, um den Bolzen 200 zum Warten und/oder zum Austausch aus einer Verbindungsstelle zu entfernen. In anderen Ausführungsformen ist das Innenprofil des Kopfes 212 nicht sechseckig, so dass der Bolzen 200 ein nichtwartbarer Bolzen ist. Das Außenprofil 224 des Kunststoffabscherkopfes 204 weist im Allgemeinen eine sechseckige Außenfläche auf, die ausgelegt ist, um damit in Eingriff zu treten, um den Bolzen 200 in Teile zu drehen, um eine Verbindungsstelle zu bilden. In anderen Ausführungsformen kann das Außenprofil des Kopfes 204 nichtsechseckig sein. Beim Anwenden des festgelegten Drehmoments schert der Abscherkopf 204 ab, ohne den Bolzen 200 oder die Teile zu beschädigen, die verbunden werden.
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Wie in 11A und 11B gezeigt, wird ein Metallkörper 202 ohne den Kunststoffabscherkopf 204 gezeigt. Zum Beispiel wird der Metallkörper 202 gezeigt, bevor der Kunststoffabscherkopf 204 auf den Metallkörper 202 aufgeformt wird. Als weiteres Beispiel wird der Metallkörper 202 gezeigt, nachdem der Kunststoffabscherkopf 204 abgeschert wurde. Es kann jedoch lediglich ein Außenumfangsabschnitt 226 während des Drehschritts abgeschert werden. Der in den Kanälen 220, 221, 222 und 223 befindliche geformte Kunststoff kann verbleiben.
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13-16 bilden einen Bolzen 300 ab, der einen Metallkörper 302 und einen Kunststoffabscherkopf 304 gemäß einer vierten Ausführungsform beinhaltet. 13A bildet eine Aufrissansicht des Bolzens 300 ab. 13B bilden eine Querschnittsansicht des Bolzens 300 entlang der Linie 13B-13B ab. 14 bildet eine Querschnittsansicht des Bolzens 300 ab. 15A bildet eine Schnittansicht des Metallkörpers 302 ohne den Kunststoffabscherkopf 304 ab. 15B bilden eine Querschnittsansicht des Bolzens 300 entlang der Linie 15B-15B ab. 16 bildet eine Draufsicht des Bolzens 300 ab.
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Der Metallkörper 302 beinhaltet das erste Ende 306 und ein gegenüberliegendes zweites Ende 308. Ein Schaft 310 erstreckt sich entlang einer Bolzenlängsachse vom ersten Ende 306 zu einem Metallkopf 312, der sich nahe des zweiten Endes 308 befindet. Der Schaft 310 und der Metallkopf 312 sind einstückig gebildet und stellen einen wartbaren Bolzen bereit, z. B. einen Bolzen, der entfernt oder ausgetauscht werden kann.
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Wie in 13-15 gezeigt, beinhaltet der Schaft 310 einen Abschnitt mit Gewinde 314 und einen Abschnitt ohne Gewinde 316. Der Schaft 310 kann in Abhängigkeit von der Anwendung mit verschiedenen Durchmessern und Längen hergestellt werden. Der Abschnitt mit Gewinde 314 kann in Abhängigkeit von der Anwendung ein Linksgewinde oder ein Rechtsgewinde sein. Der Abschnitt mit Gewinde 314 ist ausgelegt, durch eine Öffnung in jedem von zwei oder mehreren Teilen gedreht zu werden, die durch einen Bolzen 300 verbunden sind. Wie in 13-15 gezeigt, beinhalten etwa 75 % der Länge des Schafts 310 den Abschnitt mit Gewinde 314, wobei andere Anteile, wie etwa 100 %, 50 % und 25 % ebenfalls in Betracht gezogen werden.
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Der Metallkopf 312 beinhaltet einen Innenhohlraum 317, der ein im Wesentlichen sechseckiges Innenprofil 318 beinhaltet. Das Innenprofil 318 ist so ausgelegt, dass ein Drehmomentwerkzeug damit in Eingriff treten kann, um den Bolzen 300 zu drehen, zum Beispiel, um den Bolzen 300 zum Warten und/oder zum Austausch aus einer Verbindungsstelle zu entfernen. Wie in 16 gezeigt, weist das Außenprofil des Kunststoffabscherkopfes 304 im Allgemeinen eine sechseckige Außenfläche auf, die ausgelegt ist, um damit in Eingriff zu treten, um den Bolzen 300 in Teile zu drehen, um eine Verbindungsstelle zu bilden. Beim Anwenden des festgelegten Drehmoments schert der Abscherkopf 304 ab, ohne den Bolzen 300 oder das Teil zu beschädigen, das verbunden wird.
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Wie in 15A und 15B gezeigt, wird ein Metallkörper 302 ohne den Kunststoffabscherkopf 304 gezeigt. Zum Beispiel wird der Metallkörper 302 gezeigt, bevor der Kunststoffabscherkopf 304 auf den Metallkörper 302 aufgeformt wird. Als weiteres Beispiel wird der Metallkörper 302 gezeigt, nachdem der Kunststoffabscherkopf 304 abgeschert wurde.
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Der Metallkopf 312 beinhaltet eine umlaufenden Halterand 320 und einen umlaufenden Vorsprung 322, die teilweise die Kanalvertiefungen 324, 326, 328 und 330 zwischen sich bilden. Die Kanalvertiefungen 324, 326, 328 und 330 sind ausgelegt, einen Abschnitt des Kunststoffabscherkopfes 304 aufzunehmen, der sich außerhalb des Metallkörpers 312 befindet. Der Halterand 320 ist ausgelegt, den Kunststoffabscherkopf 304 an seiner Position außerhalb des Metallkörpers 312 zu halten.
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Zwar wurden vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, doch erfolgte dies nicht mit der Absicht, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass unterschiedliche Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich dazu können die Merkmale unterschiedlicher Umsetzungsausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen zu bilden.
