连接器和方法技术

提供一种连接器(10)，其被配置成锚固在具有热塑性材料的第一物体中。该连接器限定近远轴线，并且包括板部(12)，该板部(12)围绕近远轴线延伸并且具有近侧面和远侧面，近侧面适于将工具压抵在近侧面上。连接器还包括从板部的近侧可接近的附接结构(11)和/或包括传感器和/或致动器的相互作用元件。锚固裙部朝向远侧且径向朝向外侧从板部向远侧突出，由此在板部的远侧面和锚固裙部的近侧面之间形成径向朝向外侧开口的外袋(17)，和在锚固裙部(15)的径向向内侧形成朝向远侧开口的内袋(18)。板部(12)比锚固裙部在径向上延伸得更远。能够通过使工具压抵板部的近侧面(13)，同时锚固裙部与第一物体物理接触并且同时，例如从工具，将机械能耦合到连接器中，直到第一物体的热塑性材料相对于连接器流动并使其流入外袋(17)和内袋(18)中，使连接器相对于第一物体被锚固。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】连接器和方法专利
本专利技术属于机械工程和结构领域，特别是机械结构领域，例如汽车工程、飞机结构、造船、机械结构、玩具结构等。专利技术背景在汽车、航空和其他行业中，已经出现了一种趋势，即远离钢结构，转而使用轻质材料如铝或镁金属片材或聚合物如碳纤维增强的聚合物或玻璃纤维增强的聚合物或没有增强的聚合物，例如聚酯、聚碳酸酯等。新材料在这些材料的粘结元件方面带来了新的挑战，尤其是在将扁平物体粘结至其他物体时。为了应对这些挑战，汽车、航空和其他行业已开始大量使用粘合剂粘结。粘合剂粘结可以是轻且强有力的，但是具有不能长期控制可靠性的缺点，因为例如由于脆化粘合剂而导致的粘合剂粘结下降几乎不可能在没有完全释放粘结的情况下检测。FR1519111教导了一种通过将高频振动施加至热塑性主体以移动热塑性物质并使其在固定元件的内部腔中流动而将螺钉或类似的固定元件紧固至热塑性体的方法。WO2016/071335教导了方法，所述方法用于通过用与第二物体的耦合输入结构物理接触的工具将第二物体压抵在第一物体上，将具有侧凹表面部分的第二物体粘结至包含热塑性材料的第一物体，同时将机械振动耦合到工具中直到第一物体的热塑性材料的流动部分被液化并流入第二物体的耦合结构中，其中在热塑性材料重新固化之后，通过贯穿所述耦合结构的液化并重新固化的流动部分形成第一物体和第二物体之间的形状配合(positivefit)连接。WO2016/071335中教导的方法很好地用于将金属物体固定在热塑性部分中。但是，如果第一物体(热塑性部分)相对薄，则WO2016/071335中教导的固定将导致与附接第二物体的侧(下侧)相对的第一物体的变形侧，或者第一物体的相对大的表面积必须经受附接过程。两者可能都不令人满意，如果例如相对的表面在最终产品中可见或具有其他功能，则前者可能不令人满意；如果没有足够的空间和/或如果期望最终产品经受显著的温度变化，由于热塑性材料和第二物体的材料之间的热膨胀系数不同，则后者可能不令人满意。一个示例是，如果第二物体是用于另一部件的附接锚固件(连接器)，其中这样的另一部件可被附接到连接器，或者可以与连接器预先组装在一起。专利技术概述本专利技术的一个目的是提供一种用于被附接到包含热塑性材料的第一物体的连接器，该连接器克服了现有技术连接器的缺点。本专利技术的另一个目的是提供一种将第二物体，特别是这种连接器，粘结到第一物体的方法，该方法克服了现有技术方法的缺点。根据本专利技术的一个方面，提供了一种连接器，该连接器被配置为被锚固在具有热塑性材料的第一物体中，该连接器限定近远轴线并且包括：-围绕近远轴线延伸并具有近侧面和远侧面的板部，-从板部的近侧可接近的附接结构和/或包括传感器和/或致动器的相互作用元件，-朝向远侧且径向向外侧从板部向远侧突出的锚固裙部，由此在板部的远侧面与锚固裙部的近侧面之间形成径向朝向外侧开口的外袋，并且在锚固裙部的径向向内侧形成朝向远侧开口的内袋；-其中能够通过使工具将所述连接器压抵所述第一物体，同时所述锚固裙部与所述第一物体物理接触并且同时，例如从所述工具，将机械能耦合到所述连接器中，直到所述第一物体的热塑性材料相对于所述连接器流动并使其流入所述外袋和内袋中，使连接器相对于第一物体被锚固。锚固裙部朝向远侧和径向向外侧从板部向远侧突出，在其近侧形成外袋，这意味着锚固裙部的外部面面向外侧和近侧，即，其法线指向径向外侧和近侧。外部面上的法线与连接器的轴线(在锚固过程期间该轴线将垂直于第一物体表面)之间的角度将至少在一个位置上与待形成的外袋的90°基本不同。例如，外部面上的法线与轴线之间的最小角度将最大为75°，例如可以为30°至70°。锚固裙部的内部面将面向远侧且径向向内侧。它可以是圆锥形或拱形的，尤其是凹拱形的。然而，不排除作为替代方案内部面可近似平行于轴线。在实施方案中，板部比锚固裙部径向延伸得更远。板部的远侧面，特别是如果板部比锚固裙部径向延伸得更远的话，可在将包括锚固裙部的连接器的远侧部分推进到第一物体的材料中的过程中用作止挡件。然而，为此，远侧面不必需要基本上垂直于近远轴线，而是例如可以是锥形的。近侧面可适于将工具，例如超声焊极或超声焊极与近侧面之间的耦合元件压抵近侧面并由此用作用于作为涉及的工具的超声焊极(或耦合元件)的耦合输入表面。为此，近侧面或至少其外部可以是基本平面的并且基本上垂直于近远轴线。然而，圆形的或略微锥形的耦合输入表面也是可以的，尤其是超声焊极具有相应形状(圆形、锥形)的表面。在超声焊极和耦合输入表面之间插入耦合元件例如可以是为了防止从连接器返回到超声焊极的临界声反馈。用于这种耦合元件的合适材料包括纸如多层纸、纸板等。更一般地，耦合元件可以包括纸、纸板和/或热塑性塑料或热固性塑料。在实施方案中，热塑性垫圈用作这种耦合元件。特别地，这种热塑性垫圈可以由能够被焊接到第一物体的材料，例如与第一物体相同的材料构成。除了在锚固过程中用于引导连接器之外，这种热塑性垫圈还可以确保在与第一物体接触的区域中的另外的固定。除了提供另外的耦合和结构稳定性之外，该任选的构思还可以产生提供密封的功能。例如，在涉及水分会影响电化学腐蚀的碳纤维增强的热塑性材料的结构中，密封可能是有利的。作为又一替代方案，可以通过第一物体从远端侧而非从近端侧将能量耦合到布置中。为此，当能量从第一物体的(远侧)表面耦合到第一物体中时，连接器和第一物体可以彼此压抵，该第一物体的(远侧)表面与连接器所抵靠的(近侧)表面相对。在一个实例中，锚固步骤可包括通过将第一物体和连接器定位在超声焊极和连接器被安装至其的第三物体之间，将第一物体和连接器彼此压抵。同样在根据该替代方案的实施方案中，可以使用待插入超声焊极和(第一物体的)耦合输入表面之间的耦合元件，以便消除或至少减少源自超声焊极在第一物体上的痕迹。所述外袋围绕锚固裙部延伸，被该锚固裙部限制为朝向径向内侧和朝向远侧，被板部限制为朝向近侧(并且也可能径向向内侧)，并且朝向径向外侧开口。锚固裙部可以围绕裙部轴线不间断地延伸，即，形成不间断的延伸360°的领部。供选择地，锚固裙部可以被中断并且由多个离散的锚固裙部部分形成。在一个实例中，这种离散的锚固裙部部分可以形成3个脚，每个形成约60°的段，在它们之间有60°的间隙。裙部轴线可以是连接器的近远轴线，在这种情况下，连接器可包括一个单个锚固裙部。供选择地，裙部轴线可以偏离中心，但是平行于近远轴线。可能的是，连接器可包括多个锚固裙部，每个锚固裙部围绕轴线不间断地或可能间断地延伸。已经发现，这种构造使得连接器特别适合于被锚固在具有热塑性材料的物体中，特别是但不仅限于，如果该物体或其热塑性部分相对薄，即沿近远轴线的延伸小的话。首先，所述外袋和内袋可容纳被所述锚固裙部取代的热塑性材料。由此，特别是内袋用于防止该过程期间的静水压力变得太高。这种高的静水压力将具有不利于稳定锚固和/或引起第一物体的内应力和/或变形的可能。其次，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连接器，其被配置为锚固在具有热塑性材料的第一物体中，所述连接器限定近远轴线，并且其包括：/n-围绕近远轴线延伸且具有近侧面和远侧面的板部，所述近侧面适于将工具压抵在近侧面上；/n-从板部的近侧可接近的附接结构和/或包括传感器和/或致动器的相互作用元件；/n-朝向远侧且径向朝向外侧从板部向远侧突出的锚固裙部，由此在板部的远侧面与锚固裙部的近侧面之间形成径向朝向外侧开口的外袋，并且在锚固裙部的径向向内侧形成朝向远侧开口的内袋；/n-其中能够通过使工具将所述连接器压抵所述第一物体，同时所述锚固裙部与第一物体物理接触并且同时将机械能耦合到连接器中，直到第一物体的热塑性材料相对于连接器流动并使其流入所述外袋和内袋中，使连接器相对于第一物体被锚固。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180410 CH 00458/181.一种连接器，其被配置为锚固在具有热塑性材料的第一物体中，所述连接器限定近远轴线，并且其包括：
-围绕近远轴线延伸且具有近侧面和远侧面的板部，所述近侧面适于将工具压抵在近侧面上；
-从板部的近侧可接近的附接结构和/或包括传感器和/或致动器的相互作用元件；
-朝向远侧且径向朝向外侧从板部向远侧突出的锚固裙部，由此在板部的远侧面与锚固裙部的近侧面之间形成径向朝向外侧开口的外袋，并且在锚固裙部的径向向内侧形成朝向远侧开口的内袋；
-其中能够通过使工具将所述连接器压抵所述第一物体，同时所述锚固裙部与第一物体物理接触并且同时将机械能耦合到连接器中，直到第一物体的热塑性材料相对于连接器流动并使其流入所述外袋和内袋中，使连接器相对于第一物体被锚固。


2.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述锚固裙部形成延伸360°的不间断的领部。


3.根据权利要求1或2所述的连接器，其中，所述锚固裙部围绕所述近远轴线延伸。


4.根据前述权利要求中任一项所述的连接器，其中，所述锚固裙部不是旋转对称的。


5.根据权利要求4所述的连接器，其中，所述锚固裙部是多边形的和/或包括径向凹陷和/或突起的图案。


6.根据前述权利要求中任一项所述的连接器，其中，所述锚固裙部形成远侧边缘，所述远侧边缘被成形为沿着由该边缘限定的接触线抵靠平坦的第一物体表面。


7.根据权利要求6所述的连接器，其中，所述边缘的边缘角度最大为120°。


8.根据前述权利要求中任一项所述的连接器，其包括所述内袋中的具有口的流孔，所述流孔从所述口朝向近侧延伸。


9.根据前述权利要求中任一项所述的连接器，其中，所述附接结构包括具有外螺纹的附接杆。


10.根据前述权利要求中任一项所述的连接器，其中，所述板部比所述锚固裙部径向延伸得更远。


11.根据前述权利要求中任一项所述的连接器，其中，所述内袋或所述内袋中的具有口的流孔包括至少一个相对于轴向方向侧凹的结构。


12.根据前述权利要求中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·通杰尔，J·迈尔，G·埃克哈德，
申请(专利权)人：多种材料焊接股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH