紧固元件、用于制造紧固元件的方法和用于钻孔的方法技术

本发明专利技术涉及一种自钻孔的紧固元件，其具有空心体，所述空心体包括可扩展的部段和穿刺端，其中所述穿刺端包括用于钻孔的齿，这些齿围绕所述穿刺端的中心基本上圆形地设立，其中，所述齿具有上部的前侧部段和下部的前侧部段，其中所述上部的和下部的前侧部段至少部分地笔直延伸，其中所述上部的前侧部段关于所述紧固元件的纵轴线的相对角度与在所述下部的前侧部段和所述紧固元件的纵轴线之间的相对角度不同，和/或所述齿偏移，使得(i)所述齿关于距这些齿所围绕的中心的距离具有偏移，和/或(ii)所述齿沿不同的方向延伸。

【技术实现步骤摘要】
紧固元件、用于制造紧固元件的方法和用于钻孔的方法
本专利技术涉及一种自钻孔的紧固元件，一种用于制造紧固元件的方法，和一种用于在纤维增强的复合材料中钻孔的方法。
技术介绍
在用于将部件紧固在至少另一部件上的设备的领域中可能期望的是，在两个部件的至少一个中设立孔。所述孔能够利用钻孔设备和钻头来设立，或者如果紧固元件在其端部处具有适宜的穿刺元件，则甚至可以通过在插入期间转动紧固元件本身来设立孔。无论如何，钻孔过程能够影响孔周围区域的完好性。例如，钻孔过程可以引起在孔边处的脆性或负荷集中，当穿过所述孔插入的紧固元件将载荷施加到受损区域(kompromittierterBereich)上时，这将损害部件的功能完好性。该问题尤其是存在于非金属材料如复合材料的情况中。因此，用于设立孔的穿刺元件必须适合于相应的材料。在现有技术中，特别是在涉及复合材料的现有技术中显示出下述趋势：在不改变要设立的孔的周围的材料的完好性的情况下设立孔，例如由于燃烧，熔化或材料的分层(Delaminierung)。此外，现有技术显示出下述趋势：实现在深度方面不均匀的孔直径。此外，现有技术还显示出下述趋势：用于钻孔的钻孔力和/或所施加的钻孔扭矩过高，和/或显示出锯齿的全面的齿部磨损，和/或用于钻孔的时间过长。在此不应忽略：将紧固元件设计成，通过布置至少两个组件使孔刺透或钻透，并且紧固元件在刺穿或钻穿这些层之后保持在原位，以将这些组件保持在一起。因此，自钻孔的紧固元件被设计成，仅一次刺穿孔或钻出孔。钻孔的部件被设计为一次性使用的。用于刺穿或钻孔的自钻孔的紧固元件的元件或部件的材料被认为是成本合算的，因为紧固元件的用于刺穿孔或钻孔的部件甚至保持在原位，并且不是在钻孔后恢复的部分。因此，用于钻孔的材料通常具有低的硬度。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种紧固元件，所述紧固元件关于上述优点中的至少一个和/或关于待紧固的部件中的至少一个部件本身的能力进行改进，所述部件尤其是纤维增强的复合材料的。此外，本专利技术的一个目的是，改进用于在纤维增强的复合材料中钻孔的方法。本专利技术的要点是使用穿刺端，所述穿刺端具有齿，这些齿围绕旋转轴线设立，其中所述齿具有关于钻孔的最佳几何形状。本专利技术认识到，切割材料的齿的几何形状是非常重要的。本专利技术认识到，结合克服以上所述的缺点和尤其是在纤维增强的复合材料中施加光滑的孔，可以就两个特征来设计齿部的几何形状：(a)切割材料的齿的前侧在至少两个部段中包括不同的设计，这些部段分别具有至少一个基本上笔直的部段，和/或(b)切割材料的齿偏移地定向。齿的前侧的两种不同的设计所涉及的，被认为是上部的和下部的前侧部段，并且上部的前侧部段关于旋转轴线的纵轴线具有相对角度，该相对角度与在下部的前侧和旋转轴线的纵轴线之间的相对角度不同。当开始钻孔时，使用上部的前侧部段。齿转动，并且由于磨损，上部的前侧部段可能会磨损，而下部的前侧部段可以是在切割厚度的约50％之后所使用的部分，并且尤其是在钻孔结束时离开材料时所使用的部分。尤其当使用玻璃纤维增强的塑料时，优选使所述(上部的)前侧部段的关于纵轴线的角度为负或等于0°，因为正的切割角可能将纤维从材料中撕出，这会造成增加分层。尤其是当钻孔玻璃纤维增强的塑料时，(下部的)前侧部段的关于纵轴线的正的角度是优选的，因为有利于将纤维拉向锯。齿的偏移所涉及的是，所述齿可以关于距这些齿所围绕的中心的距离具有偏移。所述偏移优选是关于齿的上部部分的偏移。可以使用所述偏移来防止在用作为锯的齿和要穿刺出孔或钻孔的材料之间的摩擦。可以与所述偏移进行匹配，以在整个穿刺或钻孔期间获得至少基本上恒定的孔直径。本专利技术提出了一种具有空心体的自钻孔的紧固元件。所述空心体包括可扩展的部段和穿刺端，其中穿刺端包括用于钻孔的齿，这些齿围绕穿刺端的中心基本上圆形地设立。所述齿(a)具有上部的前侧部段和下部的前侧部段，它们至少部分地笔直延伸，其中上部的前侧部段关于紧固元件的纵轴线具有相对角度，该相对角度与在下部的前侧部段和紧固元件的纵轴线之间的相对角度不同，和/或(b)所述齿具有偏移，使得(i)所述齿关于距这些齿所围绕的中心的距离具有偏移，和/或(ii)所述齿沿不同的方向延伸。当所述紧固元件进入或离开要设立孔的材料时，提供上面提及的齿部设计引起分层，和/或在深度方面均匀的孔直径。附加地，齿部磨损和钻孔力以及钻孔扭矩均位于适宜的范围内。优选地，钻孔力可以小于200N，优选小于170N，更优选小于160N，最优选小于150N，和/或所述钻孔扭矩可以小于10Nm。在本说明书中以及根据本专利技术的术语“紧固元件”包括可以用于将一个部件紧固在另一部件上的任何元件。两个部件可以在平的面部段上彼此触及。两个部件之一可以是板。另一部件可以是另一板或层机构。优选地，待钻孔的一种或多种材料可以选自以下的组：玻璃和碳纤维热固性材料和热塑性材料、车身钢(XCG10/10、P260、SPFC590、SABC1480)和铝。可以通过紧固元件紧固的两个部件可以是片状的或至少具有类似片状的横截面。紧固元件可以插入孔中，所述孔可以设立在两个部件中的至少一个中。紧固元件可以包括臂或至少一个变形部段，以便接合到部件之一中，尤其是接合到设有孔的部件中，而臂或变形部段与紧固元件的配合面共同作用或交互作用，以使两个部件彼此触及，其方式为：由配合面以及由臂或变形部段将力施加到两个部件上。所述两个部件保持在一起或彼此紧固，其方式为：将配合面和臂/变形部段设立在这两个部件之间。紧固元件尤其可以是铆钉或夹子。孔的直径可以在约4mm和约20mm之间。在本说明书中和根据本专利技术的术语“空心体”包括紧固元件的至少一个是空心的部段，以确保，紧固元件的另一部分或另一部段能够在空心体内，或者确保紧固元件的扩展。空心体可以包括可变形的部段，以使紧固元件相对于其初始的环周扩展。该可变形的部段可以与配合面共同作用。在本说明书中以及根据本专利技术的术语“可扩展的部段”包括空心体的可变形的元件或可变性的部段，其尤其是可以沿着横向于紧固元件或空心体的纵向方向的方向变形。在本说明书中以及根据本专利技术的术语“穿刺端”包括在紧固元件或空心体上的端部，该端部是成型的，该端部尤其是具有齿，以通过穿刺端关于待设立孔的部分的转动来设立孔。在本说明书中以及根据本专利技术的术语“齿”包括至少两个齿状元件。在本说明书中以及根据本专利技术的术语“齿部”包括拱曲部或凸起，所述拱曲部/凸起基本上沿紧固元件或空心体的纵向方向延伸，使得在所述齿部和所述纵轴线之间围成的角度部大于45°。优选的是，在所述齿部和所述纵轴线之间所围成的角度不超过30°。更优选的是，在所述齿部和所述纵轴线之间所围成的角度不超过20°。最优选的是，所述齿部和所述纵轴线之间所围成的角度不超过10°。齿优选具有下述高度，该高度小于约5mm，优选地，齿部的高度位于约1.5mm至4mm的范围内。优选地，齿部的高度位于约1.5mm至3mm的范围内。更优选地，齿部的高度位于大约1.0mm至2.5mm的范围内。尤其是，齿部的高度可以为大约1.9mm。在本说明书中以及根据本专利技术的术语“基本上圆形地设立”包括对元件、尤其是齿的设置，使得允许与圆形的偏差，尤其是所述元件(齿)可以不是全部具有距中心的相同的距离，而是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自钻孔的紧固元件(1)，具有空心体(2)，所述空心体包括可扩展的部段和穿刺端(3)，其中，所述穿刺端(3)包括用于钻孔的齿(4)，这些齿(4)围绕所述穿刺端的中心基本上圆形地设立，其特征在于，(a)所述齿(4)具有上部的前侧部段(5)和下部的前侧部段(6)，其中每个部段至少部分地笔直延伸，其中所述上部的前侧部段(5)具有关于所述紧固元件(1)的纵轴线(B)的相对角度，该相对角度与在所述下部的前侧部段(6)和所述紧固元件(1)的纵轴线(B)之间的相对角度不同，和/或(b)所述齿(4)具有偏移，其中(i)所述齿(4)关于距所述齿(4)所围绕的中心的距离具有偏移，和/或(ii)所述齿(4)沿不同的方向延伸。

【技术特征摘要】
2017.02.22 DE 102017001676.31.一种自钻孔的紧固元件(1)，具有空心体(2)，所述空心体包括可扩展的部段和穿刺端(3)，其中，所述穿刺端(3)包括用于钻孔的齿(4)，这些齿(4)围绕所述穿刺端的中心基本上圆形地设立，其特征在于，(a)所述齿(4)具有上部的前侧部段(5)和下部的前侧部段(6)，其中每个部段至少部分地笔直延伸，其中所述上部的前侧部段(5)具有关于所述紧固元件(1)的纵轴线(B)的相对角度，该相对角度与在所述下部的前侧部段(6)和所述紧固元件(1)的纵轴线(B)之间的相对角度不同，和/或(b)所述齿(4)具有偏移，其中(i)所述齿(4)关于距所述齿(4)所围绕的中心的距离具有偏移，和/或(ii)所述齿(4)沿不同的方向延伸。2.根据权利要求1所述的紧固元件(1)，其特征在于，所述在所述上部的前侧部段(5)和所述紧固元件(1)的纵轴线(B)之间的相对角度小于所述在所述下部的前侧部段(6)和所述紧固元件(1)的纵轴线(B)之间的相对角度。3.根据权利要求1或2所述的紧固元件，其特征在于，所述在所述上部的前侧部段(5)和所述紧固元件(1)的纵轴线(B)之间的相对角度为大约0°至大约5°，并且所述在所述下部的前侧部段(6)和所述紧固元件(1)的纵轴线(B)之间的相对角度为大约5°至大约15°。4.根据权利要求1至3之一所述的紧固元件(1)，其特征在于，所述关于所述中心的偏移为约0.10mm至约0.20mm。5.根据权利要求1至4之一所述的紧固元件(1)，其特征在于，所述齿(4)的偏移在所述齿(4)之间交替。6.根据权利要求1至5之一所述的紧固元件(1)，其特征在于，所述齿(4)具有不同的高度。7.根据权利要求1至6之一所述的紧固元件(1)，其特征在于，所述齿(4)的数量小于或等于18。8.根据权利要求1至7之一所述的紧固元件(1)，其特征在于，具有杆，所述杆轴向地在所述空心体(2)内延伸，其中，所述杆和所述空心体(2)相匹配，以便相互共同作用，以使其以转动的方式围绕纵轴线(B)被驱动，以及当施加轴向拉伸力时，使所述可扩展的部段径向变形。9.根据权利要求1至8之一所述的紧固元件(1)，其特征在于，所述紧固元件(1)是铆钉。10.一种用于制造紧固元件的方法，所述紧固元件具有空心体(2)，所述空心体包括可扩展部段和穿刺端(3)，其中所述穿刺端(3)包括用于钻孔的齿(4)，这些齿(4)基本上围绕所述穿刺端(3)的中心圆形地设立，其特征在于，将在所述穿刺端(3)上的凸起两次弯曲，使这些凸起关于距这些凸起...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·弗劳林，
申请(专利权)人：A·雷蒙德公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR