EP3307518A1 - Thermoplastischer reibverbinder - Google Patents

Thermoplastischer reibverbinder

Info

Publication number
EP3307518A1
EP3307518A1 EP16738366.0A EP16738366A EP3307518A1 EP 3307518 A1 EP3307518 A1 EP 3307518A1 EP 16738366 A EP16738366 A EP 16738366A EP 3307518 A1 EP3307518 A1 EP 3307518A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connecting element
drive
head
recess
die
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16738366.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mirko Becker
Steffen Lorenz
Ingo Kraußer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ejot GmbH and Co KG
Original Assignee
Ejot GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ejot GmbH and Co KG filed Critical Ejot GmbH and Co KG
Publication of EP3307518A1 publication Critical patent/EP3307518A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/06—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding
    • B29C65/0672—Spin welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/06—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/06—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding
    • B29C65/069—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using friction, e.g. spin welding the welding tool cooperating with specially formed features of at least one of the parts to be joined, e.g. cooperating with holes or ribs of at least one of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/56—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using mechanical means or mechanical connections, e.g. form-fits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/56—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using mechanical means or mechanical connections, e.g. form-fits
    • B29C65/60—Riveting or staking
    • B29C65/601—Riveting or staking using extra riveting elements, i.e. the rivets being non-integral with the parts to be joined
    • B29C65/602—Riveting or staking using extra riveting elements, i.e. the rivets being non-integral with the parts to be joined using hollow rivets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/56—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using mechanical means or mechanical connections, e.g. form-fits
    • B29C65/60—Riveting or staking
    • B29C65/606—Riveting or staking the rivets being integral with one of the parts to be joined, i.e. staking
    • B29C65/607—Riveting or staking the rivets being integral with one of the parts to be joined, i.e. staking the integral rivets being hollow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B29C66/1122—Single lap to lap joints, i.e. overlap joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/20—Particular design of joint configurations particular design of the joint lines, e.g. of the weld lines
    • B29C66/21—Particular design of joint configurations particular design of the joint lines, e.g. of the weld lines said joint lines being formed by a single dot or dash or by several dots or dashes, i.e. spot joining or spot welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/41—Joining substantially flat articles ; Making flat seams in tubular or hollow articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/47—Joining single elements to sheets, plates or other substantially flat surfaces
    • B29C66/474—Joining single elements to sheets, plates or other substantially flat surfaces said single elements being substantially non-flat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/49—Internally supporting the, e.g. tubular, article during joining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/53—Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/814—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8141—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined
    • B29C66/81427—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined comprising a single ridge, e.g. for making a weakening line; comprising a single tooth
    • B29C66/81429—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined comprising a single ridge, e.g. for making a weakening line; comprising a single tooth comprising a single tooth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/814—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8141—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined
    • B29C66/81431—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the design of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps characterised by the surface geometry of the part of the pressing elements, e.g. welding jaws or clamps, coming into contact with the parts to be joined comprising a single cavity, e.g. a groove
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832—Reciprocating joining or pressing tools
    • B29C66/8322—Joining or pressing tools reciprocating along one axis
    • B29C66/83221—Joining or pressing tools reciprocating along one axis cooperating reciprocating tools, each tool reciprocating along one axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/04—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates
    • F16B37/06—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting
    • F16B37/062—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting
    • F16B37/065—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates by means of welding or riveting by means of riveting by deforming the material of the nut
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/04—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of riveting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/727—Fastening elements
    • B29L2031/7288—Rivets

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component composite comprising a
  • Fixing structure and a thermoplastic connecting element and a thermoplastic connecting element Fixing structure and a thermoplastic connecting element and a thermoplastic connecting element.
  • DE 10 2013 209 634 A1 relates to a fastening element for a fiber composite component.
  • This fastening element comprises a thermoplastic plastic area. From the thermoplastic fastener is produced by hot forming, in particular by hot stamping, a positive connection between the fastener and the fiber composite material.
  • the invention has for its object to provide an improved method for producing such a component connection, and a fastener.
  • the fastening structure comprises at least one component layer in which the connecting element is fixed.
  • the connecting element has a head and a shaft.
  • the connecting element is under rotation and propulsion in the
  • the connecting element is under friction on a die softened and brought in a flowable state, whereby the connecting element is deformable in the region of its tip.
  • the die is placed against the driving direction against the attachment structure.
  • the connecting element is softened and reshaped, so that there is a thickening extending beyond the radial extent of the shaft.
  • the die is removed after a solidification time from the joint again.
  • the connecting element is fastened in a form-fitting manner to the fastening structure.
  • the use of the frictional energy to soften the connecting element has the advantage that a purely mechanical joining technology is provided. Correspondingly simple matrices and drive tools can be designed.
  • thermoplastic in a further advantageous embodiment of the invention, the thermoplastic
  • Connecting element introduced by a pre-hole in the mounting structure This has the advantage that the component does not have to be aligned with hole-forming properties.
  • the component relates to a thermoplastic connecting element for carrying out the aforementioned method.
  • the connecting element preferably has a head and an adjoining shaft.
  • the head is provided with a drive, via which the connecting element can be set in rotation to one at the
  • Attachment structure applied template to be softened and reshaped.
  • the shaft is designed at its end side obtuse or has a planar end face.
  • the connecting element has a central, in particular cylindrical, recess introduced into the head and shaft.
  • this can engage a tool during assembly and stabilize the connecting element during the melting process and on the other hand, after insertion of the connecting element this can act as an anchor for fastening a further element, in particular as a kind of dowel for a screw, especially for a self-tapping screw
  • a particularly advantageous embodiment results in a coaxial arrangement of internal drive and central recess.
  • the internal drive can be used improved.
  • this relates to a setting tool for connecting a previously described connecting element in a previously described method.
  • the setting tool comprises a drive tool and an abutment die having a shaping recess, wherein the drive tool can rotationally drive a connecting element and, furthermore, the abutment die and the drive tool can be moved axially toward one another.
  • the drive tool has a drive region and a stabilization region, wherein the stabilization region is formed in the form of a central shaft, which can be inserted into a recess provided in a connecting element.
  • the mold recess may be concave, in particular dome-like, or truncated cone-shaped.
  • the counter-bearing die can have a central recess into which the central shaft of the drive element can engage.
  • this relates to a component connection comprising a
  • Fastening structure with at least one component layer, wherein the fastening structure is penetrated by a thermoplastic connecting element, which rests with its drive having head at the upper end of the mounting structure and at its lower end an extension is formed, which bears against the head opposite surface of the mounting structure.
  • the connecting element passing through the fastening structure has a central recess.
  • FIG. 1 is a perspective view of a connecting element according to the invention
  • FIG. 2 shows a sectional view of a connecting element according to the invention according to FIG. 1
  • FIG. 3a is a sectional view of a setting arrangement
  • 3b shows a sectional view of a setting arrangement during the setting process
  • 3c shows a sectional view of a component connection according to the invention after the setting process
  • 4a shows a component connection according to the invention
  • Fig. 4b is a sectional view during the fastening operation
  • Fig. 4c inventive arrangement for producing a component connection.
  • FIG. 1 shows an inventive thermoplastic connecting element 10 in a perspective view.
  • the connecting element 10 has a head 12 and a shaft 14.
  • a formed in the form of a hexagon inner drive 16 is introduced in the head 12 .
  • FIG. 2 shows a sectional view of the thermoplastic connecting element 10 according to the invention according to FIG. 1.
  • a central cylindrical recess 18 adjoins the drive. This recess 18 extends over the entire length of the
  • the head 12 is provided on the shaft side with a groove 20. 2, the inner drive 16 and the recess 18 are coaxial with each other. This has the advantage that both the drive can be operated with a tool, as well as a support of the connecting element can be done.
  • FIG. 3 a shows a setting arrangement 30 according to the invention.
  • This has a setting tool 40 comprising a drive tool 42 and an abutment matrix 44.
  • Setting tool 40 is a connection between a mounting structure 60 and a
  • the drive tool 42 has a
  • Drive area 46 and a stabilization area 48 are formed movable against each other, wherein the connecting element 10 is rotated via the drive portion 46, whereby ultimately at the counter bearing die 44, a frictional energy is generated, which is to partially soften the
  • the counter bearing die 44 and the drive tool 42 are aligned on a hole 62 on both sides of the attachment structure 60.
  • the counter-bearing die 44 has a mold recess 50, in which the thermoplastic connecting element 10 is softened and reshaped, whereupon the
  • Mold recess 50 is filled by the molten material of the connecting element 10.
  • the counter-bearing die 44 is also equipped with a cylindrical bore 52 into which the stabilization region 48 of the drive tool 42 designed as a shank can be inserted.
  • the connecting element 10 on the counter-bearing die 44 can be softened, although the stabilizing region 48 completely penetrates the connecting element 10 during the fastening process.
  • the shape of the mold recess 50 in the counter-bearing die 44 is selected so that an extension of the connecting element 10 results, so that the
  • Fixing structure 60 is positively fixed between the head 14 and the forming thickening. Such a component connection is described in Fig. 3c.
  • FIG. 3 b shows a setting arrangement 30 according to the invention in the operating state, wherein the setting tool 40 has heated the connecting element 10 against the counter bearing matrices 44 under friction such that it fills the mold recess 50.
  • the stabilization region 48 passes through the connecting element 10 during the driving operation, wherein the counter bearing matrices 44 have a recess 52 into which the stabilization region 48 can penetrate. After partial softening of the connecting element 10 in the mold cavity 50, the previously softened area of the
  • 3c shows a manufactured component connection 70 comprising a connecting element 10, which abuts with its head 12 on the upper side of the fastening structure 60, whereas a thickening 22, in particular in the form of the shaped recess 50, has formed on the lower side.
  • Connecting element 10 is by the head and the thickening 22 positively on the
  • Connecting element 10 passing through stabilization region 48 of the drive tool 42 is the cylindrical recess 18 in the connecting element 10 is completely preserved even after the connection process.
  • the connecting element 10 is therefore particularly suitable as a receptacle for a self-tapping screw in order to fasten such a component on the composite 70.
  • the counter-bearing die 44 and the drive tool 42 are removed from the joint in FIG. 3c.
  • a positive one-piece connection can be produced in a simple manner by the necessary melting temperature is achieved with the introduction of friction energy.
  • FIG. 4 a shows an arrangement according to the invention for producing a component connection comprising a fastening structure 160 which has two component layers 160 a, 160 b.
  • a connecting element 110 is used.
  • a setting arrangement 130 which has a drive tool 142 to set the connecting element 110 in rotation and this axially with a press-in force to move the connecting element 110 against an abutment die 144 and to soften there with the introduction of frictional energy.
  • the connecting element 110 according to FIGS. 4 a to 4c does not have a continuous recess, correspondingly a stabilizing region 148 is designed with a smaller axial extent.
  • Counter bearing die 144 has a mold recess 150 closed in the driving direction.
  • the connecting element 110 has a recess 118 in the axial direction in the direction of the tip, following an internal drive 116.
  • the recess 118 provides a receptacle for the stabilization region 148 of the drive tool 142.
  • FIG. 4 b shows a sectional view during the fastening process, wherein the connecting element 110 forms a radial extension 122 at the end facing away from its head with friction against the counter-die 144.
  • the component assembly 170 comprises the attachment structure 160 and the connection element 110, wherein the connection element 110 holds the two component layers 160a, 160b of the attachment structure 160 together and at the same time a receptacle for further
  • connecting element 110 has a closed surface in the region of its thickening 122, a certain degree of sealing can be achieved for the pre-punched fastening structure 160 after the connection has been established.
  • FIG. 4c shows how, after removal of the drive tool 142 and the counter bearing die 144, the component layers 160a, 1600b are connected by a connecting element 110 and these are positively fixed between the head 114 and the resulting thickening 122 in the axial direction.
  • the Connecting element 110 serves in this way for the connection of the two component layers 160a, 160b and at the same time constitutes a receiving point for a further fastening element, for example a screw, in particular a self-tapping screw.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)
  • Insertion Pins And Rivets (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbundes (70, 140) umfassend eine Befestigungsstruktur (60, 160) umfassend wenigstens eine Bauteillage (60A, 60a;160a, 160b) und ein thermoplastisches Verbindungselement (10, 110) aufweisend einen Kopf (12, 112) und einen Schaft (14, 114), wobei das Verbindungselement (10, 110) unter Rotation und Druck in die Befestigungsstruktur (60, 160) eingetrieben wird, so dass der Schaft (14, 114) die Befestigungsstruktur (60, 160) durchdringt, wobei das Verbindungselement (10, 110) nach Durchdringen der Befestigungsstruktur (60, 160) an einer Matrize (44, 144) unter Reibung in einen erweichten, fließfähigen Zustand gebrachtwird, die entgegen der Eintreibrichtung an der Befestigungsstruktur (60, 160) angelegt wird, so dass sich eine über die bereichsweise radiale Ausdehnung des Schafts (14, 114) hinaus erstreckende Verdickung (22, 22) ergibt, wobei die Befestigungsstruktur (60, 160) zwischen Kopf (12, 112) und Verdickung (22, 122) formschlüssig gehalten wird.

Description

Thermoplastischer Reibverbinder
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbundes umfassend eine
Befestigungsstruktur und ein thermoplastisches Verbindungselement sowie ein thermoplastisches Verbindungselement.
Die DE 10 2013 209 634 A1 betrifft ein Befestigungselement für ein Faserverbundbauteil. Dieses Befestigungselement umfasst einen thermoplastischen Kunststoffbereich. Aus dem thermoplastischen Befestigungselement wird durch Warmumformen, insbesondere durch Heißstemmen, eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Befestigungselement und dem Faserverbundwerkstoff hergestellt. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer solchen Bauteilverbindung anzugeben, sowie ein Befestigungselement.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit seinen
Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
In bekannter Weise umfasst die Befestigungsstruktur wenigstens eine Bauteillage, in welcher das Verbindungselement festgelegt wird. Das Verbindungselement weist einen Kopf und einen Schaft auf.
Gemäß der Erfindung wird das Verbindungselement unter Rotation und Vortrieb in die
Befestigungsstruktur eingetrieben, so dass der Schaft die Befestigungsstruktur durchdringt. Nach Durchdringen der Befestigungsstruktur wird das Verbindungselement unter Reibung an einer Matrize erweicht und in einem fließfähigen Zustand gebracht, wodurch das Verbindungselement im Bereich seiner Spitze umformbar wird.
Die Matrize wird dazu entgegen der Eintreibrichtung an die Befestigungsstruktur angelegt. Durch die derartige Einbringung der Reibenergie wird das Verbindungselement erweicht und umgeformt, so dass sich eine über die radiale Ausdehnung des Schaftes hinaus erstreckende Verdickung ergibt. Die Matrize wird nach einer Erstarrungsdauer von der Verbindungsstelle wieder entfernt. Das Verbindungselement ist so formschlüssig an der Befestigungsstruktur befestigt. Die Verwendung der Reibenergie zum Erweichen des Verbindungselements hat den Vorteil, dass eine rein mechanische Fügetechnologie bereitgestellt wird. Entsprechend einfach können Matrizen und Antriebswerkzeuge ausgestaltet werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das thermoplastische
Verbindungselement durch ein Vorloch in der Befestigungsstruktur eingebracht. Dies hat den Vorteil, dass das Bauteil nicht auf lochformende Eigenschaften ausgerichtet sein muss.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft das Bauteil ein thermoplastisches Verbindungselement zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens. Das Verbindungselement weist dazu vorzugsweise einen Kopf und einen daran anschließenden Schaft auf. Der Kopf ist mit einem Antrieb versehen, über welchen das Verbindungselement in Drehung versetzt werden kann, um an einer an der
Befestigungsstruktur angelegten Matrize erweicht und umgeformt zu werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schaft an seiner Stirnseite stumpfwinklig gestaltet oder weist eine plane Stirnfläche auf. Dadurch kann eine größtmögliche Reibfläche zur Verfügung gestellt werden, um ein Erweichen des Verbindungselements zu fördern.
Ferner kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass das Verbindungselement eine in Kopf und Schaft eingebrachte zentrale, insbesondere zylindrische, Ausnehmung aufweist. In diese kann während der Montage ein Werkzeug eingreifen und das Verbindungselement während des Schmelzvorgangs stabilisieren und auf der anderen Seite kann nach dem Einbringen des Verbindungselements dieses als Anker zur Befestigung eines weiteren Elements wirken, insbesondere als eine Art Dübel für eine Schraube, insbesondere für eine selbstfurchende Schraube Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich bei einer koaxialen Anordnung von Innenantrieb und zentraler Ausnehmung. Auf diese Weise kann zusätzlich der Innenantrieb verbessert genutzt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese ein Setzwerkzeug zum Verbinden eines zuvor beschriebenen Verbindungselements in einem zuvor beschriebenen Verfahren.
Das Setzwerkzeug umfasst ein Antriebswerkzeug und eine eine Formausnehmung aufweisende Gegenlagermatrize, wobei das Antriebswerkzeug ein Verbindungselement rotatorisch antreiben kann und ferner Gegenlagermatrize und Antriebswerkzeug axial aufeinander zu bewegbar sind.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Antriebswerkzeug einen Antriebsbereich und einen Stabilisierungsbereich auf, wobei der Stabilisierungsbereich in Form eines zentralen Schafts gebildet ist, der in eine in ein Verbindungselement vorgesehene Ausnehmung eingeschoben werden kann.
Vorzugsweise kann die Formausnehmung konkav, insbesondere kalottenartig, oder kegelstumpfartig gebildet sein.
In einer weiteren Ausgestaltung kann die Gegenlagermatrize eine zentrale Ausnehmung aufweisen, in welche der zentrale Schaft des Antriebselements eingreifen kann.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese eine Bauteilverbindung umfassend eine
Befestigungsstruktur mit wenigstens einer Bauteillage, wobei die Befestigungsstruktur von einem thermoplastischen Verbindungselement durchsetzt ist, das mit seinem einen Antrieb aufweisenden Kopf am oberen Ende der Befestigungsstruktur anliegt und an seinem unteren Ende eine Erweiterung gebildet ist, die an der dem Kopf gegenüberliegenden Fläche der Befestigungsstruktur anliegt.
In einer Weiterbildung weist das die Befestigungsstruktur durchsetzende Verbindungselement eine zentrale Ausnehmung auf.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen. In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verbindungselements; Fig. 2 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verbindungselements gemäß Fig.1 ; Fig. 3a eine Schnittansicht einer Setzanordnung; Fig. 3b eine Schnittansicht einer Setzanordnung während des Setzvorgangs ; Fig. 3c eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Bauteilverbindung nach dem Setzvorgang; Fig. 4a eine erfindungsgemäße Bauteilverbindung;
Fig. 4b eine Schnittansicht während des Befestigungsvorgangs, und
Fig. 4c erfindungsgemäße Anordnung zur Herstellung einer Bauteilverbindung.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes thermoplastisches Verbindungselement 10 in perspektivischer Ansicht. Das Verbindungselement 10 weist einen Kopf 12 und einen Schaft 14 auf. In den Kopf 12 ist ein in Form eines Sechskants ausgebildeter Innenantrieb 16 eingebracht. Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen thermoplastischen Verbindungselements 10 gemäß Fig. 1. Wie der Ansicht zu entnehmen ist, schließt sich an den Antrieb eine zentrale zylindrische Ausnehmung 18 an. Diese Ausnehmung 18 erstreckt sich über die gesamte Länge des
Verbindungselements. Der Kopf 12 ist schaftseitig mit einer Nut 20 ausgestattet. Wie der Fig. 2 weiter zu entnehmen ist, liegen der Innenantrieb 16 und die Ausnehmung 18 koaxial zueinander. Dies hat den Vorteil, dass mit einem Werkzeug sowohl der Antrieb bedient werden kann, als auch eine Stützung des Verbindungselements erfolgen kann.
Fig. 3a zeigt eine erfindungsgemäße Setzanordnung 30. Diese weist ein Setzwerkzeug 40 umfassend ein Antriebswerkzeug 42 und eine Gegenlagermatrize 44 auf. Mit einem derart gestalteten Setzwerkzeug 40 wird eine Verbindung zwischen einer Befestigungsstruktur 60 und einem
erfindungsgemäßen Verbindungselement 10 hergestellt. Das Antriebswerkzeug 42 weist einen
Antriebsbereich 46 und einen Stabilisierungsbereich 48 auf. Gemäß dieser Ausgestaltung ist das Antriebswerkzeug 42 und die Gegenlagermatrize 44 gegeneinander verfahrbar ausgebildet, wobei das Verbindungselement 10 über den Antriebsbereich 46 gedreht wird, wodurch letztendlich an der Gegenlagermatrize 44 eine Reibenergie erzeugt wird, die zum teilweisen Erweichen des
thermoplastischen Verbindungselements 10 ausreicht. Erfindungsgemäß wird die Gegenlagermatrize 44 sowie das Antriebswerkzeug 42 an einem Loch 62 beidseitig der Befestigungsstruktur 60 ausgerichtet. Die Gegenlagermatrize 44 weist eine Formausnehmung 50 auf, in welcher das thermoplastische Verbindungselement 10 erweicht und umgeformt wird, woraufhin die
Formausnehmung 50 von dem aufgeschmolzenen Material des Verbindungselements 10 aufgefüllt wird. Die Gegenlagermatrize 44 ist zudem mit einer zylindrischen Bohrung 52 ausgestattet, in welche der als Schaft ausgebildete Stabilisierungsbereich 48 des Antriebswerkzeugs 42 eingeführt werden kann. Auf diese Weise kann das Verbindungselement 10 an der Gegenlagermatrize 44 erweicht werden, obwohl der Stabilisierungsbereich 48 das Verbindungselement 10 während des Befestigungsvorgangs vollständig durchdringt. Die Formgebung der Formausnehmung 50 in der Gegenlagermatrize 44 ist so gewählt, dass sich eine Erweiterung des Verbindungselements 10 ergibt, so dass die
Befestigungsstruktur 60 formschlüssig zwischen dem Kopf 14 und der sich bildenden Verdickung festgelegt ist. Eine solche Bauteilverbindung wird in Fig. 3c beschrieben.
Fig. 3b zeigt eine erfindungsgemäße Setzanordnung 30 im Betriebszustand, wobei das Setzwerkzeug 40 das Verbindungselement 10 gegen die Gegenlagermatrizen 44 unter Reibung so erwärmt hat, dass dieses die Formausnehmung 50 ausfüllt. Der Stabilisierungsbereich 48 durchsetzt während des Eintreibvorgangs das Verbindungselement 10, wobei die Gegenlagermatrizen 44 eine Ausnehmung 52 aufweisen, in welche der Stabilisierungsbereich 48 eindringen kann. Nach teilweisem Erweichen des Verbindungselements 10 in der Formausnehmung 50 kann der zuvor erweichte Bereich des
Verbindungselements 10 unter Einstellung der Drehung erstarren.
Fig. 3c zeigt eine hergestellte Bauteilverbindung 70 umfassend ein Verbindungselement 10, dass mit seinem Kopf 12 an der Oberseite der Befestigungsstruktur 60 anliegt, wohingegen an der Unterseite eine Verdickung 22, insbesondere in Form der Formausnehmung 50, entstanden ist. Das
Verbindungselement 10 ist durch den Kopf und der Verdickung 22 formschlüssig an der
Befestigungsstruktur 60 gehalten. Durch den während des Verbindungsvorgangs des
Verbindungselements 10 durchsetzenden Stabilisierungsbereich 48 des Antriebswerkzeugs 42 ist die zylindrische Ausnehmung 18 im Verbindungselement 10 auch nach dem Verbindungsvorgang vollständig erhalten. Das Verbindungselement 10 eignet sich daher besonders als Aufnahme für eine selbstfurchende Schraube, um eine solche am Bauteilverbund 70 zu befestigen. Die Gegenlagermatrize 44 und das Antriebswerkzeug 42 sind in der Fig. 3c von der Verbindungsstelle entfernt.
So kann auf einfache Weise eine formschlüssige einstückige Verbindung hergestellt werden, indem die notwendige Schmelztemperatur unter Einbringung von Reibenergie erreicht wird.
Fig. 4a zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung zur Herstellung einer Bauteilverbindung umfassend eine Befestigungsstruktur 160, die zwei Bauteillagen 160a, 160b aufweist. In die vorgelochte
Befestigungsstruktur 160 wird ein Verbindungselement 110 eingesetzt. Dazu ist eine Setzanordnung 130 vorgesehen, die ein Antriebswerkzeug 142 aufweist, um das Verbindungselement 110 in Drehung zu versetzen und dieses axial mit einer Einpresskraft zu beaufschlagen, um das Verbindungselement 110 gegen eine Gegenlagermatrize 144 zu verfahren und dort unter Einbringung von Reibenergie zu erweichen. Das Verbindungselement 110 gemäß Fig. 4a bis Fig. 4c weist keine durchgehende Ausnehmung auf, entsprechend ist ein Stabilisierungsbereich 148 mit einer geringeren axialen Ausdehnung ausgelegt. Die auf der Unterseite der Befestigungsstruktur 160 anzulegende
Gegenlagermatrize 144 weist eine in Eintreibrichtung geschlossene Formausnehmung 150 auf. Das Verbindungselement 110 weist in axialer Richtung in Richtung der Spitze, im Anschluss an einen Innenantrieb 116 eine Ausnehmung 118 auf. Die Ausnehmung 118 bietet eine Aufnahme für den Stabilisierungsbereich 148 des Antriebswerkzeugs 142.
Fig. 4b zeigt eine Schnittansicht während des Befestigungsvorgangs, wobei das Verbindungselement 110 an das von seinem Kopf abgewandten Ende unter Reibung an der Gegenmatrize 144 eine radiale Erweiterung 122 bildet. Wie dargestellt umfasst der Bauteilverbund 170 die Befestigungsstruktur 160 und das Verbindungselement 110, wobei das Verbindungselement 110 die zwei Bauteillagen 160a, 160b der Befestigungsstruktur 160 zusammenhält und gleichzeitig eine Aufnahme für weitere
Bauelemente. Da gemäß dieser Ausgestaltung das Verbindungselement 110 im Bereich seiner Verdickung 122 eine geschlossene Oberfläche aufweist, kann eine gewisses Maß an Abdichtung zur vorgelochten Befestigungsstruktur 160 nach Herstellung der Verbindung erreicht werden.
Fig. 4c zeigt wie nach Entfernung des Antriebswerkzeugs 142 und der Gegenlagermatrize 144 die Bauteillagen 160a, 1600b durch ein Verbindungselement 110 verbunden sind und diese zwischen dem Kopf 114 und der entstandenen Verdickung 122 in axialer Richtung formschlüssig festgelegt sind. Das Verbindungselement 110 dient auf diese Weise zur Verbindung der beiden Bauteillagen 160a, 160b und stellt gleichzeitig einen Aufnahmepunkt für ein weiteres Befestigungselement, beispielsweise eine Schraube, insbesondere eine selbstfurchende Schraube, dar.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteilverbundes (70, 140) umfassend eine
Befestigungsstruktur (60, 160) umfassend wenigstens eine Bauteillage (60A, 60a;160a, 160b) und ein thermoplastisches Verbindungselement (10, 110) aufweisend einen Kopf (12, 112) und einen Schaft (14, 114), wobei das Verbindungselement (10,110) unter Rotation und Druck in die Befestigungsstruktur (60, 160) eingetrieben wird, so dass der Schaft (14, 114) die Befestigungsstruktur (60, 160) durchdringt, wobei das Verbindungselement (10, 110) nach Durchdringen der Befestigungsstruktur (60, 160) an einer Matrize (44, 144) unter Reibung in einen erweichten, fließfähigen Zustand gebracht wird, die entgegen der Eintreibrichtung an der Befestigungsstruktur (60, 160) angelegt wird, so dass sich eine über die bereichsweise radiale Ausdehnung des Schafts (14, 114) hinaus erstreckende Verdickung (22, 122) ergibt, wobei die Befestigungsstruktur (60, 160) zwischen Kopf (12, 112) und Verdickung (22, 122) formschlüssig gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass vor Eintreiben des
Verbindungselements (10, 110) die Befestigungsstruktur (60, 160) mit einem kleineren oder gleichen Vorlochdurchmesser wie dem Durchmesser des Schafts (14, 114) des
Verbindungselements (10, 110) vorgelocht wird.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsstruktur (60, 160) durch eine Bauteillage (60) oder mehrere Bauteillagen (160a, 160b) gebildet ist.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize nach Aushärten des erweichten und umgeformten Verbindungselements (10, 110) entfernt wird.
5. Verbindungselement (10, 110) aus einem thermoplastischen Werkstoff, dadurch
gekennzeichnet, dass dieses einen Kopf (12, 112) und einen Antrieb (16, 116) aufweist, wobei das Verbindungselement (10, 110) einen Schaft (14, 114) aufweist.
6. Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verbindungselement (10, 110) einen Innenantrieb (16, 116) aufweist.
7. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (10, 110) eine zentrale, insbesondere zylindrische, Ausnehmung (18, 118) aufweist.
8. Verbindungselement nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Innenantrieb (16, 116) und die zentrale Ausnehmung (18, 118) koaxial zueinander angeordnet sind.
9. Setzwerkzeug (30, 130) umfassend ein Antriebswerkzeug (42, 142) und eine
Gegenlagermatrize (44, 144), die eine Formausnehmung (50, 150) aufweist, wobei das Antriebswerkzeug (42, 142) geeignet ist, ein Verbindungselement (10, 110) zu rotieren und Gegenlagermatrize (44, 144) und Antriebswerkzeug (42, 142) axial relativ zueinander bewegbar sind.
10. Setzwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebswerkzeug (42, 142) einen Antriebsbereich (46, 146) und einen Stabilisierungsbereich (48, 148) aufweist, wobei der Stabilisierungsbereich (48, 148) die zylindrische Ausnehmung (18, 118) des Verbindungselements (10, 110) wenigstens teilweise durchsetzen kann.
11. Setzwerkzeug nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize eine konkave, insbesondere kalottenartige, oder eine kegelstumpfartige Ausnehmung (18, 118) aufweist.
12. Setzwerkzeug nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize eine zentrale zylindrische Ausnehmung (18, 118) aufweist, die sich an die Formausnehmung (50, 150) anschließt. Bauteilverbindung (70, 170) umfassend eine Befestigungsstruktur (60, 160) mit wenigstens einer Bauteillage (60, 160a, 160b), wobei die Befestigungsstruktur (60, 160) von einem thermoplastischen Verbindungselement (10, 110) durchsetzt ist, das mit seinem einen Antrieb aufweisenden Kopf (12, 112) an einer ersten Fläche der Befestigungsstruktur (60, 160) anliegt und an seinem dem Kopf (12, 112) abgewandten Ende eine Erweiterung bildet, die an der dem Kopf (12, 112) gegenüberliegenden Fläche der Befestigungsstruktur (60, 160) anliegt.
Bauteilverbindung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verbindungselement (10, 110) eine zentrale Ausnehmung in Kopf (12, 112) und Schaft (14, 114) aufweist.
EP16738366.0A 2015-06-15 2016-06-15 Thermoplastischer reibverbinder Withdrawn EP3307518A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015210963.1A DE102015210963A1 (de) 2015-06-15 2015-06-15 Thermoplastischer Reibverbinder
PCT/EP2016/063781 WO2016202876A1 (de) 2015-06-15 2016-06-15 Thermoplastischer reibverbinder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3307518A1 true EP3307518A1 (de) 2018-04-18

Family

ID=56409590

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP16738366.0A Withdrawn EP3307518A1 (de) 2015-06-15 2016-06-15 Thermoplastischer reibverbinder

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10792866B2 (de)
EP (1) EP3307518A1 (de)
CN (1) CN107921712B (de)
DE (1) DE102015210963A1 (de)
WO (1) WO2016202876A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3581319B1 (de) 2018-05-09 2023-12-13 Brigham Young University System und verfahren zur friktionsbitverbindung
DE102018117370A1 (de) * 2018-07-18 2020-01-23 Ejot Gmbh & Co. Kg Verbindungselement und Verfahren zum Einbringen eines Verbindungselements

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2942748A (en) * 1954-10-18 1960-06-28 Anderson John Wiley Method of fastening two part plastic fastener by fusion from frictional heat of rotation
GB1093433A (en) * 1964-02-13 1967-12-06 Marques Montoliu Jose Improvements in riveting system by friction and moulding of thermo-plastic material eyelets
JPS55121024A (en) 1979-03-09 1980-09-17 Toyota Motor Corp Weld pin adhered resulting from rotation friction and method of adhering it
GB2205374B (en) * 1987-05-19 1991-03-27 Rockwell International Corp Composite fasteners & method for fastening structural components therewith
JPH02248236A (ja) * 1989-03-22 1990-10-04 Haruhisa Sugiyama プラスチック接合スタッド
JPH05504311A (ja) * 1990-02-05 1993-07-08 テキストロン・インコーポレイテッド 複合ファスナをアップセットするための装置および方法
DE4141616B4 (de) 1991-12-17 2005-12-29 Steeg, Heinz Bernd, Dr.-Ing. Verfahren zum Befestigen eines Halteteils an einem Bauteil durch Reibschweißen
US5536344A (en) * 1994-09-13 1996-07-16 Shur-Lok Corporation Method of installing a plastic composite fastener in a panel
US6153035A (en) 1999-02-12 2000-11-28 The Boeing Company Method and apparatus for securing a thermoplastic insert within a sandwich panel
JP2004284298A (ja) * 2003-03-25 2004-10-14 Kokusan Denki Co Ltd 溶着用樹脂ピン、溶着用樹脂ピンによる部材連結部及び溶着用樹脂ピンによる部材連結部の分解方法
DE102004014055A1 (de) * 2004-03-23 2005-10-13 Daimlerchrysler Ag Schraubverbindung
JP2006167918A (ja) * 2004-12-10 2006-06-29 Jsp Corp 複合体の製造方法及び複合体
JP5056084B2 (ja) * 2007-03-09 2012-10-24 Ａｐｓジャパン株式会社 金属製板状体と柱状体とのカシメ組付品およびその製造方法、並びに製造装置。
US8448324B2 (en) * 2010-11-23 2013-05-28 GM Global Technology Operations LLC Joining magnesium with reinforced polymer composite fasteners
DE102011001522B4 (de) * 2011-03-24 2015-03-19 Technische Universität Chemnitz Verbindungselement zur Herstellung einer Verbindung zwischen wenigstens zwei sich überlappenden Bauteilen und Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung
JP2013148122A (ja) 2012-01-17 2013-08-01 Toyota Motor Corp 部材の接続構造と接続方法
CN102615508A (zh) * 2012-03-26 2012-08-01 郑州大学 金属板材旋转摩擦铆接方法
FR2998015B1 (fr) * 2012-11-12 2015-05-29 Lisi Aerospace Dispositif pour fixation etanche
CN103240564B (zh) * 2013-04-26 2016-04-13 上海交通大学 机械-固相复合连接装置及其连接方法
DE102013209634A1 (de) 2013-05-23 2014-11-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Befestigungselement und Faserverbundbauteil mit Befestigungselement
DE102013109634A1 (de) 2013-09-04 2015-03-05 Amazonen-Werke H. Dreyer Gmbh & Co. Kg Pflug
DE102014204449A1 (de) * 2014-03-11 2015-09-17 Ejot Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Verbinden von Bauteilen von denen eines aus einem faserverstärkten Kunststoff besteht
DE102014105702A1 (de) 2014-04-23 2015-10-29 Weber Schraubautomaten Gmbh Vorrichtung zum Setzen eines Setzelements in einem Bauteil
US9381563B2 (en) * 2014-08-07 2016-07-05 GM Global Technology Operations LLC Method for joining workpieces
KR101672198B1 (ko) * 2014-09-18 2016-11-17 주식회사 성우하이텍 리벳 모듈
US9808856B2 (en) * 2014-09-25 2017-11-07 GM Global Technology Operations LLC Apparatus and methods for reducing corrosion of joining composite workpieces

Also Published As

Publication number Publication date
US10792866B2 (en) 2020-10-06
WO2016202876A1 (de) 2016-12-22
CN107921712A (zh) 2018-04-17
CN107921712B (zh) 2021-01-08
US20180169958A1 (en) 2018-06-21
DE102015210963A1 (de) 2016-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3116705B1 (de) Verfahren zum verbinden von bauteilen von denen eines aus einem faserverstärkten kunststoff besteht
DE4141616B4 (de) Verfahren zum Befestigen eines Halteteils an einem Bauteil durch Reibschweißen
DE102012001086A1 (de) Bolzenelement und Verfahren zur Anbringung eines Bolzenelements an einem Bauteil aus einem Verbundwerkstoff
DE102011001522B4 (de) Verbindungselement zur Herstellung einer Verbindung zwischen wenigstens zwei sich überlappenden Bauteilen und Verfahren zur Herstellung dieser Verbindung
EP3111100B1 (de) Verfahren zum herstellen einer schraub-klebverbindung unter verwendung einer fliesslochformenden schraube, sowie hierfür verwendbare fliesslochformende schraube
EP0678679A1 (de) Ein durch Nieten in ein Blechteil einsetzbares Element
DE102009013265A1 (de) Verfahren und Werkzeuge zum Herstellen einer Mischbaugruppe
DE102011103545A1 (de) Verfahren zum Reparieren von stanzgenieteten Werkstücken
WO2016202877A1 (de) Verfahren zur herstellung eines bauteilverbundes mit einem verbindungselement
EP2484924A1 (de) Fügeverbindung sowie Verfahren zur Ausbildung einer Fügeverbindung
EP3307518A1 (de) Thermoplastischer reibverbinder
DE3329047A1 (de) Huelse fuer einen ankerbolzen und verfahren zum herstellen einer solchen huelse
DE102011109805B3 (de) Verbindung zumindest zweier aneinander anliegender Bauteile
DE102014104571A1 (de) Selbststanzendes Funktionselement und ein Zusammenbauteil bestehend aus dem Funktionselement und einem Blechteil
EP3074643B1 (de) Justierbare befestigungsvorrichtung und verfahren zur herstellung einer vorgefertigten baugruppe aus zumindest einer justierbaren befestigungsvorrichtung und einem bauteil
DE102008016273B4 (de) Verfahren zum Verbinden eines Funktionselementes mit einem Metallblech sowie Verbindung zwischen einem Metallblech und einem Funktionselement
EP3887129B1 (de) Verfahren zum verbinden von thermoplastischen verbundwerkstoffteilen 2
EP2325505A2 (de) Nagel zum Eintreiben in mindestens ein nicht vorgelochtes Bauteil
EP4007683B1 (de) Bauteil aus einem werkstoff, der überwiegend aus nachwachsenden rohstoffen besteht, mit mindestens einem verdichteten bereich sowie verfahren und werkzeug zum herstellen des verdichteten bereiches
EP4033113B1 (de) Selbststanzendes funktionselement, zusammenbauteil und verfahren zur herstellung eines zusammenbauteils
DE102018101845A1 (de) Blindfluss-Schraubverbindung von Materialien
EP3825562A1 (de) Toleranzausgleich für ultraschall-eingebettete gewindeeinleger zur befestigung eines kunststoffstrukturbauteils mit durchgangsloch
DE102013109000A1 (de) Verfahren zur Verbindung eines Bauteilverbundes aus wenigstens zwei Faserverbundwerkstoffbauteilen
DE102013215502A1 (de) Nicht-lösbare punktuelle Verbindung für CFK zur Maximierung der übertragbaren Last
DE202013011670U1 (de) Justierbare Befestigungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20180110

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20200204

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20200616