WO2018002090A1 - Joining element - Google Patents

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WO2018002090A1
WO2018002090A1 PCT/EP2017/065915 EP2017065915W WO2018002090A1 WO 2018002090 A1 WO2018002090 A1 WO 2018002090A1 EP 2017065915 W EP2017065915 W EP 2017065915W WO 2018002090 A1 WO2018002090 A1 WO 2018002090A1
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reinforcing
reinforcing element
self
tapping
ceramic
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PCT/EP2017/065915
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Inventor
Michael Achenbach
Volker Johne
Andreas Haka
Stephan Weitzel
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Ejot Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • 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
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/006—Non-metallic fasteners using screw-thread
    • 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
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/008—Corrosion preventing means

Definitions

  • the invention relates to a self-tapping joining element for joining components, in particular fiber-reinforced plastic components or hybrid materials.
  • the US 2014/0271035 A1 discloses a high-strength composite screw, which consists of a
  • Core element and a cladding element is formed.
  • the screw has a head portion over which the screw is driven, and a
  • the composite screw has at least in its retention area a composite shell, wherein the core may be formed of metal.
  • the core may be formed of metal.
  • composite materials which consist of both a bedding polymer matrix and the fibers stored therein or of differently composed materials, or
  • Hybrid materials comprise at least one fiber-reinforced plastic layer and a metal layer, in particular a light metal layer.
  • a self-tapping joining element comprising a self-tapping thread for connection to at least one component, comprises at least one reinforcing element and at least one thread-bearing enveloping element, wherein reinforcing element and enveloping element are formed from different materials.
  • the self-tapping joining element is held in the connected state via the thread-carrying holding portion in the component.
  • Joining element can be designed in the form of a screw or screw-like.
  • the enveloping element comprises a holding section made of ceramic.
  • the ceramic shell sufficient hardness for the process of threading is made available even in harder materials, without the risk of galvanic corrosion.
  • the disadvantages of the lack of tensile strength due to the brittleness of the ceramic, are compensated by the reinforcing element used.
  • the enveloping element and the reinforcing element can be connected by means of a positive engagement acting in the axial direction, the reinforcing element extending in the axial direction.
  • a transfer of the resulting during the screwing forces on the enveloping element, in particular, if they are introduced directly onto the reinforcing element, can be ensured by acting in the direction of rotation form-fitting structures.
  • the reinforcing element may be solid, as a hollow part, as a fiber mat, in the form of long fibers,
  • Short fibers, multifilament fibers and / or so-called Wisker be formed.
  • the reinforcing element may be formed as a mesh insert, which is designed in the form of a hollow cylinder.
  • the reinforcing element may be formed of carbon fiber, glass fiber or other reinforcing fibers.
  • the reinforcing element which forms a core surrounded by the enveloping element, has a radially considerably widened shoulder, which is enclosed by the ceramic in the axial direction.
  • Form-fitting structures acting in the direction of rotation can be formed as toothing or peripheral profiling, or formed by a polygonal profile.
  • the shoulder which is encompassed in the circumference at least partially by the ceramic enveloping element, be formed in the form of a polygonal profile. This has the advantage that a broad attack surface for the transmission of torque is available.
  • the reinforcing element can be configured in such a way that it penetrates the enveloping element in the axial direction and fixes the enveloping element in a form-fitting manner between two axially spaced shoulders in the axial direction.
  • the joining element may have a hole-forming tip.
  • the hole-forming tip may preferably be formed of ceramic and may be designed for cutting or flow-hole-forming hole formation.
  • the hole-forming tip may comprise an attachment tip, wherein the attachment tip may be formed by the reinforcement element.
  • the invention relates to a method for producing an aforementioned self-lubricating pad.
  • a preferably made of metal reinforcing element is embedded in a sintered ceramic.
  • the reinforcing element may in a first embodiment with a green compact in one
  • Forming process in particular injection molding process are surrounded. Subsequently, the joined element is subjected to a sintering process.
  • Shell elements are then connected to the reinforcing element. This has the advantage that the reinforcing element by the sintering process, in which
  • connection of the at least two Hülletti preferably takes place cohesively. This can be done by gluing or by soldering.
  • FIG. 1 shows a basic design of a screw according to the invention
  • FIG. 2 shows a further embodiment of a screw according to the invention
  • FIG. 3 a shows a side view of a reinforcing element according to the invention
  • FIG. 4a shows a first side view of a reinforcing element designed according to the invention
  • FIG. 4b shows a second side view of a reinforcing element designed according to the invention
  • FIG. 4a shows a first side view of a reinforcing element designed according to the invention
  • FIG. 4b shows a second side view of a reinforcing element designed according to the invention
  • FIG. 4b shows a second side view of a reinforcing element designed according to the invention
  • FIG. 5 shows an illustration of a production step in a production method according to the invention
  • FIG. 6 shows a screw according to the invention which has been produced by a method according to FIG. 5.
  • Fig. 1 shows a basic representation of an element according to the invention, which is designed as a screw.
  • the screw 10 is formed by a ceramic shell 12, in which a
  • Reinforcement element is introduced in the form of a metal armature 14.
  • the armature 14 extends in the axial direction in the interior of the screw 10 is substantially cylindrical and has a head 16, which is preferably not designed round and is embedded in the screw head 18.
  • the screw 10 has a holding portion 20 with a thread.
  • the ceramic shell 12 has a high hardness, whereby the self-tapping thread can be screwed into hard, in particular fiber-reinforced thermoplastic or thermosetting plastics, yet there is no tendency to corrosion.
  • the metal anchor 14 provides a reinforcement of the brittle ceramic shell and allows a reliable screwing, as well as the absorption of high forces in the axial direction.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of a screw 30 according to the invention as well as in
  • the screw 30 comprises a metal core 34 and a ceramic shell 32.
  • the hole-forming tip 36 of the screw 30 is pierced by the metal core 34 and forms an attachment tip 38 at the front end of the tip
  • these screws can be produced according to Fig. 1 or Fig. 2 with a method in which the metal core is overmolded in a ceramic green body, and the metal core and the ceramic shell are subjected to a common heat treatment. Under this
  • FIG. 3a shows a variant of an armature 40 according to the invention in side view.
  • the armature 14 comprises a head part 42 and a shank part 44.
  • a peripheral profiling 46 is partially introduced, through which both an axial and circumferential force transmission area between the armature 40 and the surrounding sheath (not shown) is created.
  • Fig. 3b shows a cross section of the head part 42, which is designed round.
  • the head part 42 enclosed by the ceramic sheath is thus adapted to receive the torques introduced into the screw, and in particular to transmit them via the shank part 44 of the armature 40 on the threaded portion of the ceramic sheath.
  • an enhancement of the brittle ceramic shell can be achieved in an effective manner.
  • 4a shows a further embodiment of an armature 50 according to the invention.
  • the armature 50 according to FIG. 4a does not comprise a head part, but is not round in its cross-section, wherein the shaft has widenings 52 which provide an axial reinforcement.
  • 4b shows a further side view of a reinforcing element designed according to the invention. Due to the oval cross-sectional shape torques can be easily transferred between the shell and anchor 50.
  • Fig. 5 shows a representation of a manufacturing step in an inventive
  • a screw 60 according to the invention.
  • the screw basically has a core 62 which is inserted between two sintered screw shell half shells 64a, 64b, whereupon the two screw shell half-shells 64a, 64b are glued or soldered together. In this way it is avoided that the core 62 is exposed to a heat input. This is particularly advantageous if the core is formed of a heat-sensitive material.
  • Fig. 6 shows a sectional view of another embodiment of a screw 70 according to the invention. This is also produced according to a manufacturing method as described in Fig. 5 with two screw shell shells 74a, 74b are placed around a core 72, wherein a widened head 76 and has a common tip 78. Between the head 76 and the tip 78, the screw shells half shells 74a, 74b are fixed positively in the axial direction.

Abstract

Disclosed is a thread-forming joining element (10, 30, 60, 70) comprising a thread for connection to at least one component, further comprising at least one reinforcing element (14, 34, 40, 62, 72) and a threaded covering element (12, 32, 46, 64a, 64b, 74a, 74b), the reinforcing element (14, 34, 40, 62, 72) and the covering element (12, 32, 46, 64a, 64b, 74a, 74b) being made of different materials, characterized in that the covering element (12, 32, 46, 64a, 64b, 74a, 74b) includes a ceramic retaining region (20).

Description

Fügeelement  joining element
Die Erfindung betrifft ein selbstfurchendes Fügeelement zum Fügen von Bauteilen, insbesondere von faserverstärkten Kunststoffbauteilen oder Hybridwerkstoffen. The invention relates to a self-tapping joining element for joining components, in particular fiber-reinforced plastic components or hybrid materials.
Die US 2014/0271035 A1 offenbart eine hoch-belastbare Komposit-Schraube, die aus einem The US 2014/0271035 A1 discloses a high-strength composite screw, which consists of a
Kernelement und einem Hüllelement gebildet ist. Core element and a cladding element is formed.
Die Schraube weist einen Kopfbereich, über welchen die Schraube antreibbar ist, sowie einen The screw has a head portion over which the screw is driven, and a
Halteabschnitt auf. Die Komposit-Schraube weist wenigstens in ihrem Rückhaltebereich eine Komposit- Hülle auf, wobei der Kern aus Metall ausgebildet sein kann. Auf diese Weise können für eine mechanisch schwach belastbare Hülle durch einen metallverstärkten Kern verbesserte mechanische Eigenschaften bereitgestellt werden. Holding section on. The composite screw has at least in its retention area a composite shell, wherein the core may be formed of metal. In this way, improved mechanical properties can be provided for a mechanically weakly resilient shell by a metal-reinforced core.
Diese Schrauben haben den Nachteil, dass eine selbstfurchende Einbringung in harte Werkstoffe, wie insbesondere Hybridwerkstoffe schwer möglich ist. Hybridwerkstoffe sind in der Regel These screws have the disadvantage that a self-tapping introduction into hard materials, such as in particular hybrid materials is difficult. Hybrid materials are usually
zusammengesetzte Werkstoffe, welche sowohl aus einer bettenden Polymermatrix und den darin gelagerten Fasern oder aber aus unterschiedlich zusammengesetzten Werkstoffen, bzw. composite materials, which consist of both a bedding polymer matrix and the fibers stored therein or of differently composed materials, or
Werkstoffschichten bestehen können. Hybridwerkstoffe umfassen mindestens eine faserverstärkte Kunststofflage und eine Metalllage, insbesondere eine Leichtmetalllage. Material layers can exist. Hybrid materials comprise at least one fiber-reinforced plastic layer and a metal layer, in particular a light metal layer.
Es ist die Aufgabe eine Hülle bereitzustellen, die eine galvanische Korrosion verhindert, aber eine Verschraubung insbesondere für faserverstärkte dura- und thermoplastische Kunststoffe bzw. andere Hybridwerkstoffe ermöglicht. In bekannter Weise umfasst ein selbstfurchendes Fügeelement, aufweisend ein selbstfurchendes Gewinde zur Verbindung mit wenigstens einem Bauteil, wenigstens ein Verstärkungselement und wenigstens ein gewindetragendes Hüllelement, wobei Verstärkungselement und Hüllelement aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind. Das selbstfurchende Fügeelement ist im verbundenen Zustand über den gewindetragenden Halteabschnitt im Bauteil gehalten. Ein selbstfurchendes It is the object to provide a shell that prevents galvanic corrosion, but allows a screw especially for fiber-reinforced dura and thermoplastics or other hybrid materials. In a known manner, a self-tapping joining element, comprising a self-tapping thread for connection to at least one component, comprises at least one reinforcing element and at least one thread-bearing enveloping element, wherein reinforcing element and enveloping element are formed from different materials. The self-tapping joining element is held in the connected state via the thread-carrying holding portion in the component. A self-fulfilling
Fügeelement kann in Form einer Schraube oder schraubenähnlich ausgebildet sein. Joining element can be designed in the form of a screw or screw-like.
Erfindungsgemäß umfasst das Hüllelement einen Halteabschnitt aus Keramik. Durch die Keramikhülle wird eine ausreichende Härte für den Vorgang des Gewindefurchens auch in härteren Materialien zur Verfügung gestellt, ohne dass die Gefahr einer galvanischen Korrosion besteht. Die Nachteile der mangelnden Zugfestigkeit aufgrund der Sprödigkeit der Keramik, werden durch das eingesetzte Verstärkungselement ausgeglichen. Zur Übertragung der axialen Kräfte können das Hüllelement und das Verstärkungselement über einen, in axialer Richtung, wirkenden Formschluss verbunden sein, wobei sich das Verstärkungselement in axialer Richtung erstreckt. According to the invention, the enveloping element comprises a holding section made of ceramic. By the ceramic shell sufficient hardness for the process of threading is made available even in harder materials, without the risk of galvanic corrosion. The disadvantages of the lack of tensile strength due to the brittleness of the ceramic, are compensated by the reinforcing element used. In order to transmit the axial forces, the enveloping element and the reinforcing element can be connected by means of a positive engagement acting in the axial direction, the reinforcing element extending in the axial direction.
Eine Übertragung der während des Einschraubvorgangs entstehenden Kräfte auf das Hüllelement, können insbesondere, wenn diese direkt auf das Verstärkungselement eingebracht werden, über in Drehrichtung wirkende Formschlussstrukturen gewährleistet werden. A transfer of the resulting during the screwing forces on the enveloping element, in particular, if they are introduced directly onto the reinforcing element, can be ensured by acting in the direction of rotation form-fitting structures.
Das Verstärkungselement kann massiv, als Hohlteil, als Fasermatte, in Form von Langfasern, The reinforcing element may be solid, as a hollow part, as a fiber mat, in the form of long fibers,
Kurzfasern, Multifilamentfasern und / oder sogenannten Wisker gebildet sein. Durch die Ausbildung als Hohlteil oder Fasermatte kann gegenüber einer massiven Ausgestaltung Gewicht eingespart werden, zudem kann bei Hohlteilen mit durchbrochener Wandung oder bei Fasermatten ein verbessertes Ineinandergreifen der beiden unterschiedlichen Materialien von Hülle und Verstärkungselement gewährleistet werden. Das Verstärkungselement kann als Netz-Einlage, die in Form eines Hohlzylinders gestaltet ist, ausgebildet sein. Das Verstärkungselement kann aus Kohlefaser, Glasfaser oder anderen Verstärkungsfasern gebildet sein. Short fibers, multifilament fibers and / or so-called Wisker be formed. By training as a hollow part or fiber mat weight can be saved compared to a solid design, also can be ensured in hollow parts with openwork wall or fiber mats improved meshing of the two different materials of shell and reinforcing element. The reinforcing element may be formed as a mesh insert, which is designed in the form of a hollow cylinder. The reinforcing element may be formed of carbon fiber, glass fiber or other reinforcing fibers.
Insbesondere weist das Verstärkungselement, das einen von dem Hüllelement umgebenen Kern bildet, eine in Radialrichtung erheblich verbreiterte Schulter auf, die von der Keramik in Axialrichtung umschlossen wird. In Drehrichtung wirkende Formschlussstrukturen können als Verzahnung oder periphere Profilierung ausgebildet, oder durch ein Mehrkantprofil gebildet sein. Bevorzugt ist die Schulter, die im Umfang wenigstens teilweise von dem keramischen Hüllelement umgriffen wird, in Form eines Mehrkantprofils ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass eine breite Angriffsfläche für die Übertragung des Drehmoments zur Verfügung steht. So kann ein„Ausbrechen" des keramischen Hüllelements beim Einschraubvorgang effektiv verhindert werden. Alternativ kann das Verstärkungselement derart ausgestaltet sein, dass dieses das Hüllelement in Axialrichtung durchsetzt und das Hüllelement zwischen zwei axial beabstandeten Schultern in Axialrichtung formschlüssig festlegt. In particular, the reinforcing element, which forms a core surrounded by the enveloping element, has a radially considerably widened shoulder, which is enclosed by the ceramic in the axial direction. Form-fitting structures acting in the direction of rotation can be formed as toothing or peripheral profiling, or formed by a polygonal profile. Preferably, the shoulder, which is encompassed in the circumference at least partially by the ceramic enveloping element, be formed in the form of a polygonal profile. This has the advantage that a broad attack surface for the transmission of torque is available. In this way, the reinforcing element can be configured in such a way that it penetrates the enveloping element in the axial direction and fixes the enveloping element in a form-fitting manner between two axially spaced shoulders in the axial direction.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann das Fügeelement eine lochbildende Spitze aufweisen. Die lochbildende Spitze kann bevorzugt aus Keramik gebildet sein und kann zur spanenden oder fließlochformenden Lochbildung ausgestaltet sein. Die lochbildende Spitze kann eine Ansatzspitze umfassen, wobei die Ansatzspitze durch das Verstärkungselement gebildet sein kann. According to a further preferred embodiment, the joining element may have a hole-forming tip. The hole-forming tip may preferably be formed of ceramic and may be designed for cutting or flow-hole-forming hole formation. The hole-forming tip may comprise an attachment tip, wherein the attachment tip may be formed by the reinforcement element.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines vorgenannten selbstfurchenden Fügelements. In a further aspect, the invention relates to a method for producing an aforementioned self-lubricating pad.
Ein vorzugsweise aus Metall hergestelltes Verstärkungselement wird in eine gesinterte Keramik eingebettet. Das Verstärkungselement kann in einer ersten Ausführungsform mit einem Grünling in einem A preferably made of metal reinforcing element is embedded in a sintered ceramic. The reinforcing element may in a first embodiment with a green compact in one
Urformverfahren, insbesondere Spritzgussverfahren umgeben werden. Anschließend wird das zusammengefügte Element einem Sintervorgang unterzogen. Forming process, in particular injection molding process are surrounded. Subsequently, the joined element is subjected to a sintering process.
Insbesondere für den Fall, dass die Verbindung von Verstärkungselement und Hüllelement einen gemeinsamen Sintervorgang nicht standhält, ist vorgesehen, das Hüllelement durch Schalenelemente zu bilden und diese aufweisend einen gewindetragenden Halteabschnitt zu sintern. Die In particular, in the event that the combination of reinforcing element and sheath element does not withstand a common sintering process, it is provided to form the sheath element by shell elements and to have these having a thread-carrying holding section. The
Schalenelemente werden anschließend mit dem Verstärkungselement verbunden. Dies hat den Vorteil, dass das Verstärkungselement durch den Sintervorgang, bei welchem Shell elements are then connected to the reinforcing element. This has the advantage that the reinforcing element by the sintering process, in which
üblicherweise hohe Temperaturen auftreten, nicht beeinträchtigt wird. usually high temperatures do not occur.
Die Verbindung der wenigstens zwei Hüllelemente erfolgt vorzugsweise stoffschlüssig. Dies kann durch verkleben oder durch verlöten erfolgen. The connection of the at least two Hüllelemente preferably takes place cohesively. This can be done by gluing or by soldering.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Further advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description taken in conjunction with those shown in the drawings
Ausführungsbeispielen. Embodiments.
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 grundsätzliche Gestaltung einer erfindungsgemäße Schraube, Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schraube, Fig. 3a ein erfindungsgemäß gestaltetes Verstärkungselement in Seitenansicht, In the description, the claims, and the drawing, the terms and associated reference numerals used in the list of reference numerals below are used. 1 shows a basic design of a screw according to the invention, FIG. 2 shows a further embodiment of a screw according to the invention, FIG. 3 a shows a side view of a reinforcing element according to the invention,
Fig. 3b ein erfindungsgemäß gestaltetes Verstärkungselement in Draufsicht, Fig. 4a eine erste Seitenansicht eines erfindungsgemäß gestalteten Verstärkungselements, Fig. 4b eine zweite Seitenansicht eines erfindungsgemäß gestalteten Verstärkungselements, 4a shows a first side view of a reinforcing element designed according to the invention, FIG. 4b shows a second side view of a reinforcing element designed according to the invention, FIG.
Fig. 5 eine Darstellung eines Fertigungsschritts in einem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren, Fig. 6 eine erfindungsgemäße Schraube, die nach einem Verfahren gemäß Fig. 5 gefertigt wurde. 5 shows an illustration of a production step in a production method according to the invention, FIG. 6 shows a screw according to the invention which has been produced by a method according to FIG. 5.
Fig. 1 zeigt eine grundsätzliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Elements, welches als Schraube ausgestaltet ist. Die Schraube 10 ist durch eine Keramikhülle 12 gebildet, in welche ein Fig. 1 shows a basic representation of an element according to the invention, which is designed as a screw. The screw 10 is formed by a ceramic shell 12, in which a
Verstärkungselement in Form eines Metallankers 14 eingebracht ist. Der Anker 14 erstreckt sich in axialer Richtung im Inneren der Schraube 10 im Wesentlichen zylindrisch und weist einen Kopf 16 auf, der bevorzugt nicht rund ausgestaltet ist und in den Schraubenkopf 18 eingebettet ist. Am zylindrischen Bereich des Ankers 14 weist die Schraube 10 einen Haltebereich 20 mit einem Gewinde auf. Reinforcement element is introduced in the form of a metal armature 14. The armature 14 extends in the axial direction in the interior of the screw 10 is substantially cylindrical and has a head 16, which is preferably not designed round and is embedded in the screw head 18. At the cylindrical portion of the armature 14, the screw 10 has a holding portion 20 with a thread.
Die Keramikhülle 12 weist eine große Härte auf, wodurch das selbstfurchende Gewinde auch in harte, insbesondere faserverstärkte thermoplastische oder duroplastische Kunststoffe eingeschraubt werden kann, wobei dennoch keine Korrosionsneigung vorliegt. Der Metallanker 14 sorgt für eine Verstärkung der spröden Keramikhülle und erlaubt ein zuverlässiges einschrauben, sowie die Aufnahme hoher Kräfte in axialer Richtung. Fig. 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Schraube 30 wie auch im The ceramic shell 12 has a high hardness, whereby the self-tapping thread can be screwed into hard, in particular fiber-reinforced thermoplastic or thermosetting plastics, yet there is no tendency to corrosion. The metal anchor 14 provides a reinforcement of the brittle ceramic shell and allows a reliable screwing, as well as the absorption of high forces in the axial direction. Fig. 2 shows a further embodiment of a screw 30 according to the invention as well as in
Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 umfasst die Schraube 30 einen Metallkern 34 und eine Keramikhülle 32. Entgegen der Ausgestaltung gemäß Fig. 1 ist die Lochform-Spitze 36 der Schraube 30 von dem Metallkern 34 durchbrochen und bildet am vorderen Ende der Spitze eine Ansetz-Spitze 38. Bevorzugt können diese Schrauben gemäß Fig. 1 oder Fig. 2 mit einem Verfahren hergestellt werden, in welchem in einem Keramikgrünling der Metallkern umspritzt wird, und der Metallkern und die Keramikhülle einer gemeinsamen Wärmebehandlung unterzogen werden. Unter dieser  1, the screw 30 comprises a metal core 34 and a ceramic shell 32. Contrary to the embodiment according to FIG. 1, the hole-forming tip 36 of the screw 30 is pierced by the metal core 34 and forms an attachment tip 38 at the front end of the tip Preferably, these screws can be produced according to Fig. 1 or Fig. 2 with a method in which the metal core is overmolded in a ceramic green body, and the metal core and the ceramic shell are subjected to a common heat treatment. Under this
Wärmebehandlung härtet der Grünling aus, was auch als sintern bezeichnet wird. Fig. 3a zeigt eine Variante eines erfindungsgemäßen Ankers 40 in Seitenansicht. Der Anker 14 umfasst ein Kopfteil 42 und ein Schaftteil 44. Im Schaftteil 44 ist bereichsweise eine periphere Profilierung 46 eingebracht, durch welche sowohl eine in Axialrichtung als auch in Umfangsrichtung wirkender Kraftübertragungsbereich zwischen dem Anker 40 und der umliegenden Hülle (nicht gezeigt) geschaffen ist. Heat treatment cures the green compact, which is also referred to as sintering. Fig. 3a shows a variant of an armature 40 according to the invention in side view. The armature 14 comprises a head part 42 and a shank part 44. In the shank part 44, a peripheral profiling 46 is partially introduced, through which both an axial and circumferential force transmission area between the armature 40 and the surrounding sheath (not shown) is created.
Zudem ist dargestellt, dass auch eine Einschnürung und eine Aufweitung vorgesehen sind, die eine in axialer Richtung wirkende formschlüssige Rückhaltegeometrie 48 bilden. In addition, it is shown that a constriction and a widening are also provided, which form a positive locking geometry 48 acting in the axial direction.
Fig. 3b zeigt einen Querschnitt des Kopfteils 42, welcher rund gestaltet ist. Das durch die Keramikhülle umschlossene Kopfteil 42 ist somit eingerichtet, die in die Schraube eingebrachten Drehmomente aufzunehmen, und insbesondere über den Schaftteil 44 des Ankers 40 auf dem gewindetragenden Bereich der Keramikhülle zu übertragen. So kann auf effektive Weise eine Verstärkung der spröden Keramikhülle erreicht werden. Fig. 4a zeigt eine weitere Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Ankers 50. Der Anker 50 gemäß Fig. 4a umfasst kein Kopfteil, sondern ist in seinem Querschnitt nicht rund gestaltet, wobei der Schaft Aufweitungen 52 aufweist, die für eine axiale Verstärkung sorgen. Fig. 4b zeigt eine weitere Seitenansicht eines erfindungsgemäß gestalteten Verstärkungselements. Durch die ovale Querschnittsform können Drehmomente problemlos zwischen Hülle und Anker 50 übertragen werden. Fig. 3b shows a cross section of the head part 42, which is designed round. The head part 42 enclosed by the ceramic sheath is thus adapted to receive the torques introduced into the screw, and in particular to transmit them via the shank part 44 of the armature 40 on the threaded portion of the ceramic sheath. Thus, an enhancement of the brittle ceramic shell can be achieved in an effective manner. 4a shows a further embodiment of an armature 50 according to the invention. The armature 50 according to FIG. 4a does not comprise a head part, but is not round in its cross-section, wherein the shaft has widenings 52 which provide an axial reinforcement. 4b shows a further side view of a reinforcing element designed according to the invention. Due to the oval cross-sectional shape torques can be easily transferred between the shell and anchor 50.
Fig. 5 zeigt eine Darstellung eines Fertigungsschritts in einem erfindungsgemäßen Fig. 5 shows a representation of a manufacturing step in an inventive
Herstellungsverfahren einer weiteren Ausführungsform eine erfindungsgemäße Schraube 60. Die Schraube weist grundsätzlich einen Kern 62 auf, der zwischen zwei gesinterte Schraubenhüllen- Halbschalen 64a, 64b eingelegt wird, woraufhin die beiden Schraubenhüllen-Halbschalen 64a, 64b miteinander verklebt oder verlötet werden. Auf diese Weise wird vermieden, dass der Kern 62 einem Wärmeeintrag ausgesetzt wird. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn der Kern aus einem wärmeempfindlichen Material gebildet ist. Production method of another embodiment, a screw 60 according to the invention. The screw basically has a core 62 which is inserted between two sintered screw shell half shells 64a, 64b, whereupon the two screw shell half-shells 64a, 64b are glued or soldered together. In this way it is avoided that the core 62 is exposed to a heat input. This is particularly advantageous if the core is formed of a heat-sensitive material.
Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schraube 70. Diese ist ebenfalls gemäß einem Herstellungsverfahren, wie in Fig. 5 beschrieben hergestellt wobei zwei Schraubenhüllen-Halbschalen 74a, 74b um einen Kern 72 gelegt werden, wobei dieser einen verbreiterten Kopf 76 und eine verbreitete Spitze 78 aufweist. Zwischen dem Kopf 76 und der Spitze 78 sind die Schraubenhüllen Halbschalen 74a, 74b in axialer Richtung formschlüssig festgelegt. Fig. 6 shows a sectional view of another embodiment of a screw 70 according to the invention. This is also produced according to a manufacturing method as described in Fig. 5 with two screw shell shells 74a, 74b are placed around a core 72, wherein a widened head 76 and has a common tip 78. Between the head 76 and the tip 78, the screw shells half shells 74a, 74b are fixed positively in the axial direction.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e P a n t a n s p r e c h e
Selbstfurchendes Fügeelement (10, 30, 60, 70) aufweisend ein Gewinde zur Verbindung mit wenigstens einem Bauteil, umfassend wenigstens ein Verstärkungselement (14, 34, 40, 62, 72) und ein gewindetragendes Hüllelement (12, 32, 46, 64a ,64b ,74a ,74b), wobei das Verstärkungselement (14, 34, 40, 62, 72) und das Hüllelement (12, 32, 46, 64a ,64b ,74a, 74b) aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllelement (12, 32, 46, 64a ,64b ,74a ,74b) einen Halteabschnitt (20) aus Keramik umfasst. A self-tapping joining element (10, 30, 60, 70) having a thread for connection to at least one component, comprising at least one reinforcing element (14, 34, 40, 62, 72) and a thread-carrying enveloping element (12, 32, 46, 64a, 64b , 74a, 74b), wherein the reinforcing element (14, 34, 40, 62, 72) and the sheath element (12, 32, 46, 64a, 64b, 74a, 74b) are formed from different materials, characterized in that the sheath element (12, 32, 46, 64a, 64b, 74a, 74b) comprises a ceramic holding section (20).
Selbstfurchendes Fügelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (14, 34, 40, 62, 72) und das Hüllelement 12, 32, 46, 64a ,64b ,74a ,74b) korrespondierende Formschlussstrukturen aufweisen, die in Umfangsrichtung und / oder in Axialrichtung wirken. Selbstfurchendes Fügelement according to claim 1, characterized in that the reinforcing element (14, 34, 40, 62, 72) and the enveloping element 12, 32, 46, 64a, 64b, 74a, 74b) have corresponding form-fitting structures in the circumferential direction and / or acting in the axial direction.
Selbstfurchendes Fügelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (14, 34, 40, 62, 72) ein Vollteil und / oder ein Hohlteil und / oder andere Verstärkungsfasern, insbesondere eine Fasermatte umfasst. Self-tapping filler according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing element (14, 34, 40, 62, 72) comprises a full part and / or a hollow part and / or other reinforcing fibers, in particular a fiber mat.
Selbstfurchendes Fügelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (14, 34, 40, 62, 72) aus Metall gebildet ist. Self-tapping element according to one of the preceding claims, characterized in that the reinforcing element (14, 34, 40, 62, 72) is formed from metal.
Selbstfurchendes Fügelement, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fügeelement eine lochbildende Spitze umfasst. Self-tapping filler element according to one of the preceding claims, characterized in that the joining element comprises a hole-forming tip.
Selbstfurchendes Fügeelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die lochbildende Spitze aus Keramik ausgebildet ist. Self-tapping joining element according to claim 5, characterized in that the hole-forming tip is formed of ceramic.
7. Verfahren zur Herstellung eines Fügelements (10, 30, 60, 70) umfassend einHülleelement (12, 32, 46, 64a ,64b ,74a ,74b) aus einem ersten Material und ein Verstärkungselement (14, 34, 40, 62, 72) aus einem zweiten, vom ersten Material unterschiedlichen Material, wobei das erste Material eine Keramik ist, welches das Verstärkungselement (14, 34, 40, 62, 72) wenigstens im Umfangsbereich ummantelt. A method of manufacturing a pad member (10, 30, 60, 70) comprising a sleeve member (12, 32, 46, 64a, 64b, 74a, 74b) of a first material and a reinforcing member (14, 34, 40, 62, 72) ) of a second, different material from the first material, wherein the first material is a ceramic, which surrounds the reinforcing element (14, 34, 40, 62, 72) at least in the peripheral region.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement (14, 34, 40, 62, 72) mit einem Keramikmaterial umspritzt wird und einen Grünling bildet, der anschließend gesintert wird. 8. The method according to claim 7, characterized in that the reinforcing element (14, 34, 40, 62, 72) is encapsulated with a ceramic material and forms a green body, which is then sintered.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hüllelement (64a ,64b ,74a ,74b) durch wenigstens zwei Hüllteile 64a ,64b ,74a ,74b)gebildet wird, wobei die Hüllteile 64a ,64b ,74a ,74b) geformt und gesintert werden, anschließend wird das Verstärkungselement (14, 34, 40, 62, 72) in die Hüllteile 64a ,64b ,74a ,74b)eingelegt, anschließend werden die Hüllteile 64a ,64b ,74a ,74b) miteinander verbunden. 9. The method according to claim 7, characterized in that the enveloping element (64a, 64b, 74a, 74b) by at least two Hüllteile 64a, 64b, 74a, 74b) is formed, wherein the Hüllteile 64a, 64b, 74a, 74b) and molded are sintered, then the reinforcing element (14, 34, 40, 62, 72) in the enveloping parts 64a, 64b, 74a, 74b inserted, then the enveloping parts 64a, 64b, 74a, 74b) are interconnected.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hüllteile 64a ,64b ,74a ,74b) stoffschlüssig verbunden werden, insbesondere verklebt oder verlötet werden. 10. The method according to claim 7, characterized in that the Hüllteile 64a, 64b, 74a, 74b) are materially connected, in particular glued or soldered.
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