DE102014218193A1 - Expandable connecting element for joining at least two parts to be joined - Google Patents
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Abstract
Um ein Verbindungselement zum Fügen von mindestens zwei Fügeteilen mittels eines mechanischen Fügeverfahrens, wobei mindestens ein Fügeteil einen faserverstärkten Kunststoff aufweist, vorzuschlagen, wodurch die Festigkeit und somit die Lebensdauer erhöht wird und gleichzeitig eine gute Automatisierbarkeit im Fertigungsprozess möglich ist, wird vorgeschlagen, am oder im stiftförmigen Abschnitt des Verbindungselements mindestens eine Kavität anzuordnen, wobei in zumindest einer Kavität ein bei Wärmeeinwirkung expandierbares Material angeordnet ist.To propose a connecting element for joining at least two joining parts by means of a mechanical joining method, wherein at least one joining part comprises a fiber-reinforced plastic, whereby the strength and thus the life is increased and at the same time a good automation in the manufacturing process is possible, is proposed on or in pin-shaped portion of the connecting element to arrange at least one cavity, wherein in at least one cavity a heat-expandable material is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement zum Fügen von mindestens zwei Fügeteilen mittels Reibnageln oder Stanznieten oder Halbhohlstanznieten oder Bolzensetzen, wobei mindestens ein Fügeteil davon als faserverstärkter Kunststoff und wobei das Verbindungselement als Reibnagel oder Stanzniet oder Halbhohlstanzniet oder Setzbolzen ausgebildet ist.The invention relates to a connecting element for joining at least two joining parts by means of friction nails or punch rivets or semi-punched rivets or bolt sets, wherein at least one joining part thereof is formed as a fiber-reinforced plastic and wherein the connecting element as Reibnagel or punch rivet or Halbhohlstanzniet or setting bolts.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein gefügtes Bauteil (= Karosseriebauteil oder Anbauteil) für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Fügen von mindestens zwei Fügeteilen mittels eines Verbindungselements.Furthermore, the invention relates to an assembled component (= body component or attachment) for a motor vehicle and a method for joining at least two joining parts by means of a connecting element.
Stand der TechnikState of the art
Bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen werden z.B. leichtere Konstruktionen im Karosseriebau immer wichtiger. Hierfür ermöglichen unterschiedlichste Materialpaarungen vielfältige Karosseriestrukturen, die ein Kraftfahrzeug trotz steigender Anforderungen an Fahrzeugsicherheit und Insassenkomfort leichter machen. Voraussetzung hierfür sind speziell angepasste Verbindungstechniken zur Verbindung der aus zumeist unterschiedlichen Materialien bestehenden Karosserieteile. Beispielsweise ist bekannt, Karosserien in Mischbauweise aus Stahl, Aluminium, thermoplastischen Kunststoffen, Magnesium sowie Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) herzustellen. Als Faserverbundwerkstoffe finden vor allem kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) oder glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) Anwendung.In the development of motor vehicles, e.g. lighter structures in the body shop increasingly important. For this purpose, a wide variety of material pairings allow a variety of body structures that make a motor vehicle lighter despite increasing demands for vehicle safety and occupant comfort. Prerequisite for this are specially adapted connection techniques for connecting the body parts consisting mostly of different materials. For example, it is known to produce bodies in mixed construction of steel, aluminum, thermoplastics, magnesium and fiber-reinforced plastics (FRP). Carbon fiber reinforced plastics (CFRP) or glass fiber reinforced plastic (GRP) are mainly used as fiber composites.
Karosserieteile aus Stahl werden üblicherweise mittels klassischer Schweißverfahren, beispielsweise Widerstandspunktschweißen und MIG-Schweißen (Metall-Intergas-Schweißen), miteinander verbunden. Fügetechnologien zur Verbindung von unterschiedlichen Materialpaarungen, beispielsweise von stahlaufweisenden Teilen mit aluminiumaufweisenden Teilen, basieren bekannter Weise auf mechanischen und thermischen Fügeverfahren. Beispielsweise ist bekannt, stahlaufweisende Teile mit aluminiumaufweisenden Teilen mittels Stanznieten, Nageln, Schrauben und Clinchen miteinander zu verbinden. Diese Verfahren setzen teilweise das Einbringen von vorherigen Bohrungen oder Hilfsfügeelelementen voraus. Des Weiteren ist bekannt, stahlaufweisende Teile mit aluminiumaufweisenden Teilen durch zusätzliche Verbindungselemente mittels Widerstandsschweißen miteinander zu verbinden. Auch hierfür ist das Einbringen von Bohrungen notwendig, um die Verbindungselemente in das aluminiumaufweisende Teil einzusetzen. FVK-Bauteile werden üblicherweise mittels Schrauben, Stanznieten oder durch Reibnageln miteinander verbunden. Beim Reibnageln dringt ein rotierender Reibnagel durch die zu fügenden Bauteile hindurch und erzeugt durch die dabei auftretende Reibwärme und den hohen axialen Druck eine stoffschlüssige Verbindung der Fügepartner.Steel body panels are commonly joined together using classical welding techniques such as resistance spot welding and MIG (metal-inert gas welding) welding. Joining technologies for the connection of different material pairings, for example of steel-containing parts with aluminum-containing parts, are based on mechanical and thermal joining methods in a known manner. For example, it is known to connect steel-containing parts with aluminum-containing parts by means of punch rivets, nails, screws and clinching with each other. These methods require, in part, the introduction of previous holes or auxiliary feet elements. Furthermore, it is known to connect steel-containing parts with aluminum-containing parts by means of additional connecting elements by means of resistance welding. Again, the introduction of holes is necessary to use the fasteners in the aluminum-containing part. FVK components are usually connected to each other by means of screws, punch rivets or by friction nailing. When Reibnageln penetrates a rotating Reibnagel through the components to be joined and generated by the friction heat occurring and the high axial pressure a cohesive connection of the joining partners.
Bei der Verwendung derartiger Verfahren zum Verbinden von metallaufweisenden Fügeteilen mit Fügeteilen aus faserverstärktem Kunststoff (FVK) oder beim Verbinden von zwei FVK-Bauteilen werden die Faserstrukturen des FVK-Bauteils zumindest bereichsweise durch das Einbringen von Bohrungen, Nieten oder Schrauben zerstört. Des Weiteren erschweren mehrstoffliche Fügeprozesse, beispielsweise durch das vorherige Einbringen von Bohrungen die Automatisierbarkeit des Fertigungsprozesses. Auch bei der Verwendung von Reibnägeln, Nieten und Bolzen zum Fügen von FVK-Bauteilen werden Schäden im FVK verursacht. Im FVK-Material selbst entstehen vor allem durch Delaminationsprozesse Mikrohohlräume, die zu einer Reduktion der Festigkeit der Verbindung führen.When using such methods for connecting metal-containing parts to be joined with parts made of fiber reinforced plastic (FRP) or when connecting two FRP components, the fiber structures of the FRP component are at least partially destroyed by the introduction of holes, rivets or screws. Furthermore, multi-material joining processes, for example by the prior introduction of holes, make the automation of the manufacturing process more difficult. The use of friction nails, rivets and bolts to join FRP components also causes damage to FRP. In the FRP material itself, especially by delamination microcavities, which lead to a reduction in the strength of the compound.
In der
In der
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, VorteileDESCRIPTION OF THE INVENTION: Problem, Solution, Advantages
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verbindungselement zum Fügen von mindestens zwei Fügeteilen, wobei zumindest ein Fügeteil einen faserverstärkten Kunststoff (FVK) aufweist, zur Verfügung zu stellen, wodurch die Festigkeit und Lebensdauer der resultierenden Bauteile gegenüber einer Verwendung von bekannten Verbindungselementen erhöht wird und zugleich die Automatisierbarkeit des Fertigungsprozesses weiter verbessert wird. The object of the present invention is to provide a connecting element for joining at least two joining parts, wherein at least one joining part has a fiber-reinforced plastic (FRP), whereby the strength and service life of the resulting components is increased compared to a use of known connecting elements, and At the same time the automation of the manufacturing process is further improved.
Hierfür wird erfindungsgemäß ein Verbindungselement zum Fügen von mindestens zwei Fügeteilen mittels Reibnageln oder Stanznieten oder Halbhohlstanznieten oder Bolzensetzen vorgeschlagen. Ein erstes Fügeteil weist einen faserverstärkten Kunststoff (FVK) auf. Das Verbindungselement ist als Reibnagel oder Stanzniet oder Halbhohlstanzniet oder Setzbolzen ausgebildet und weist an einem ersten stirnseitigen Ende ein Kopfteil auf, wobei von dem Kopfteil ein stiftförmiger Abschnitt des Verbindungselements absteht, bzw. der stiftförmige Abschnitt sich an den Kopfteil des Verbindungselementes anschließt. Erfindungsgemäß ist am oder im stiftförmigen Abschnitt des Verbindungselements zumindest eine Kavität angeordnet, wobei in zumindest einer Kavität ein bei Wärmeentwicklung expandierbares Material angeordnet ist. For this purpose, a connecting element for joining at least two joining parts by means of friction nails or punch rivets or semi-hollow punch rivets or bolt set is proposed according to the invention. A first joining part has one fiber reinforced plastic (FRP). The connecting element is embodied as a friction nail or stamped rivet or semi-hollow punch rivet or setting bolt and has a head part at a first front end, wherein a pin-shaped section of the connecting element protrudes from the head part, or the pin-shaped section adjoins the head part of the connecting element. According to the invention, at least one cavity is arranged on or in the pin-shaped section of the connecting element, wherein a material that is expandable upon heat development is arranged in at least one cavity.
Die beiden Fügeteile sind dabei im Wesentlichen flächig, zumindest bereichsweise flächig, ausgebildet. Das erste Fügeteil ist als FKV-Bauteil ausgebildet und weist somit einen FVK, beispielsweise kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff oder glasfaserverstärkten Kunststoff auf. Das zweite Fügeteil kann ebenfalls als FKV-Bauteil ausgebildet sein oder Metall, insbesondere Aluminium, aufweisen.The two joining parts are substantially flat, at least partially planar, formed. The first joining part is designed as a FKV component and thus has an FRP, for example carbon fiber reinforced plastic or glass fiber reinforced plastic. The second joining part may also be formed as FKV component or have metal, in particular aluminum.
Die zumindest eine Kavität am oder im Verbindungselement (Reibnagel oder Stanzniet oder Halbhohlstanzniet oder Setzbolzen) ist offen ausgebildet, damit das expandierbare Material beim Fügen austreten kann. Durch Ausüben einer axialgerichteten Kraft auf das Verbindungselement bzw. auf den Kopfteil des Verbindungselements und Rotieren des Verbindungselements wird das Verbindungselement in die beiden Fügeteile hineingetrieben und durchstößt somit zumindest ein Fügeteil. Bevorzugterweise ist das Verbindungselement derart angeordnet, dass dieses das zweite Fügeteil vollständig durchstößt oder zumindest tief in dieses eindringt. Bei diesem Prozess wird Reibwärme erzeugt, die dafür sorgt, dass sich thermisch expandierbares Material, welches sich am bzw. innerhalb des Verbindungselementes befindet, ausdehnt. Im FVK-Material entstehen durch Fügeprozesse nach dem Stand der Technik, wie dem Reibnageln, Delaminationen des Faserverbundmaterials. Die Delaminationen schwächen das FVK-Material mechanisch. Im Sinne der Erfindung wird jedoch eine mechanische Schwächung des FVK-Materials weitgehend vermieden, da das durch die Wärmeentwicklung expandierte Material aus bzw. vom Verbindungselement weg in die durch Delaminationsprozesse gebildeten Mikrohohlräume des FVK-Materials des ersten Fügeteils und/oder des zweiten Fügeteils eindringt, um wieder für eine Haftung zwischen Fasern und Kunststoffmatrix zu sorgen. Erfindungsgemäß ist das expandierbare Material dabei derart ausgebildet, dass es sich bei Wärmeentwicklung irreversibel ausdehnt. The at least one cavity on or in the connecting element (Reibnagel or punch rivet or Halbhohlstanzniet or setting bolts) is open, so that the expandable material can escape during the joining. By exerting an axially directed force on the connecting element or on the head part of the connecting element and rotating the connecting element, the connecting element is driven into the two joining parts and thus pierces at least one joining part. Preferably, the connecting element is arranged such that this completely pierces the second joining part or at least deeply penetrates into this. In this process frictional heat is generated, which ensures that thermally expandable material, which is located on or within the connecting element, expands. In the FRP material caused by joining processes according to the prior art, such as the Reibnageln delaminations of the fiber composite material. The delaminations mechanically weaken the FRP material. For the purposes of the invention, however, a mechanical weakening of the FRP material is largely avoided, since the material expanded by the heat development penetrates from or away from the connecting element into the microvoids of the FRP material of the first joining part and / or the second joining part formed by delamination processes, to restore adhesion between fibers and plastic matrix. According to the invention, the expandable material is designed such that it irreversibly expands when heat is generated.
Das Vorsehen des expandierbaren Materials in einer Kavität an oder im Verbindungselement sowie auch das Fügen mittels Reibnageln oder Stanznieten oder Halbhohlstanznieten oder Bolzensetzen mit einem solchen Verbindungselement kann in einfacher Weise automatisiert in einem Fertigungsprozess angewendet werden. Die üblicherweise beim Einbringen eines Verbindungselements in ein FVK-Material durch Delaminationsprozesse entstehenden Mikrohohlräume werden durch das expandierbare Material wieder gefüllt, wodurch die Festigkeit der Verbindung und somit auch die Lebensdauer der Verbindung erheblich verbessert werden.The provision of the expandable material in a cavity on or in the connecting element as well as the joining by means of friction nails or punch rivets or half-hollow punch rivets or bolting with such a connection element can be easily applied in a simple manner in a manufacturing process. The micro-cavities usually produced by delamination processes when introducing a connecting element into an FRP material are refilled by the expandable material, which considerably improves the strength of the connection and thus also the service life of the connection.
Vorzugsweise sind dazu am oder im stiftförmigen Abschnitt des Verbindungselements mehrere voneinander getrennte Kavitäten angeordnet, wobei in zumindest einer Kavität ein bei Wärmeeinwirkung expandierbares Material angeordnet ist.Preferably, a plurality of mutually separate cavities are arranged on or in the pin-shaped portion of the connecting element, wherein in at least one cavity a material which is expandable upon exposure to heat is arranged.
Bevorzugterweise ist das Verbindungselement als Reibnagel ausgebildet. Jedoch können auch andere mechanische Verbindungselemente, wie insbesondere Stanzniete, Halbhohlstanzniete oder Setzbolzen im Sinne der Erfindung modifiziert werden. Der Reibnagel ist am oberen Ende mit einem Reibnagelkopf versehen. Ein zweites stirnseitiges Ende des Verbindungselements ist im Wesentlichen spitz ausgebildet. Der Durchmesser des stiftförmigen Abschnitts ist bevorzugterweise an jeder Stelle kleiner als der Durchmesser oder die Breite des Kopfteils. Der Durchmesser des stiftförmigen Abschnitts nimmt zumindest im unteren Bereich, das heißt im Bereich des zweiten stirnseitigen Endes, ab und läuft im Wesentlichen spitz, das heißt in einem spitzen Winkel zu. Der Bereich zwischen den beiden stirnseitigen Enden kann im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sein.Preferably, the connecting element is designed as Reibnagel. However, other mechanical fasteners, such as in particular punch rivets, semi-punched rivets or setting bolts in the context of the invention can be modified. The friction nail is provided at the upper end with a Reibnagelkopf. A second end face of the connecting element is substantially pointed. The diameter of the pin-shaped portion is preferably smaller than the diameter or the width of the head part at any point. The diameter of the pin-shaped portion decreases at least in the lower region, that is, in the region of the second end face, and runs essentially pointed, that is, at an acute angle. The area between the two front ends may be substantially cylindrical.
Das expandierbare Material weist bevorzugterweise Epoxidharz oder ein geeignetes thermoplastisches Material, wie z.B. ein Polyamid, auf. Da die Erfindung insbesondere für Karosseriebauteile genutzt werden kann und resultierende Karosserieteile üblicherweise mittels eines kathodischen Tauchlackierungsprozesses (KTL-Prozess) weiterverarbeitet werden und dabei Temperaturen von bis zu 195 Grad Celsius durchlaufen müssen, hat sich die Verwendung von Epoxidharz als besonders vorteilhaft erwiesen. Besonders bevorzugt kann das expandierbare Material treibmittelgefüllte Mikrohohlkugeln aufweisen. Die Hülle der Mikrohohlkugeln kann Polyacrylnitril oder Polyacrylat aufweisen bzw. daraus bestehen. Im Inneren der Mikrohohlkugeln ist bevorzugterweise eine leicht verdampfbare Flüssigkeit, beispielsweise Isobutan, angeordnet. Ferner ist bevorzugterweise das expandierbare Material derart ausgebildet, dass die Mikrohohlkugeln bei Abkühlung nicht schrumpfen und damit die Ausdehnung bei Wärmeeinwirkung irreversibel ist. Bei Verwendung derartiger besonders bevorzugter Mikrohohlkugeln kann eine Expansion um das Vierzigfache erreicht werden. The expandable material preferably comprises epoxy resin or a suitable thermoplastic material, such as e.g. a polyamide, on. Since the invention can be used in particular for body parts and resulting body parts are usually processed by means of a cathodic dip painting process (KTL process) and have to go through temperatures of up to 195 degrees Celsius, the use of epoxy resin has proven to be particularly advantageous. Particularly preferably, the expandable material can comprise blowing agent-filled hollow microspheres. The shell of the hollow microspheres may comprise or consist of polyacrylonitrile or polyacrylate. In the interior of the hollow microspheres, a readily evaporable liquid, for example isobutane, is preferably arranged. Furthermore, the expandable material is preferably designed such that the hollow microspheres do not shrink on cooling and thus the expansion is irreversible when exposed to heat. When using such particularly preferred hollow microspheres, an expansion can be achieved by forty times.
Ferner ist bevorzugterweise vorgesehen, dass mindestens eine Kavität frei gelassen ist und kein expandierbares Material aufweist. Hierunter ist zu verstehen, dass diese mindestens eine Kavität leer ist, bzw. Luft oder ein anderes Gas aufweist. Durch das Vorsehen von mindestens einer leeren Kavität kann das erweichte Matrixmaterial des FVK-Fügeteils, beispielsweise des ersten Fügeteils, in die frei gelassene Kavität eindringen, wodurch eine zusätzliche Verfestigung erreicht wird. Beim Vorsehen einer wechselnden Anordnung von leeren und gefüllten Kavitäten im oder am stiftförmigen Abschnitt des Verbindungselements wird die Befestigung des Verbindungselements in der Matrix des FKV-Fügeteils weiter erhöht. Furthermore, it is preferably provided that at least one cavity is left free and has no expandable material. This is to be understood that this at least one cavity is empty, or has air or another gas. By providing at least one empty cavity, the softened matrix material of the FVK joining part, for example of the first joining part, can penetrate into the released cavity, whereby an additional solidification is achieved. When providing a changing arrangement of empty and filled cavities in or on the pin-shaped portion of the connecting element, the attachment of the connecting element in the matrix of the FKV joining part is further increased.
Die Kavitäten sind bevorzugterweise als Ausnehmungen ausgebildet und abschnittsweise in einer Wand des stiftförmigen Abschnitts angeordnet. Dabei sind die Ausnehmungen außen, das heißt umfänglich verteilt, am stiftförmigen Abschnitt des Verbindungselements, angeordnet. Nach außen sind die Ausnehmungen offen, damit das expandierbare Material austreten kann und so erweichtes FVK-Material des Fügeteils in besonders bevorzugter Weise in dafür vorgesehene leere Ausnehmungen eintreten kann. Die Ausnehmungen können als Sacklochbohrungen ausgebildet sein. Die Ausnehmungen weisen bevorzugterweise einen ebenen oder gewölbten Grund bzw. Boden auf. Der Boden der Ausnehmungen weist somit bevorzugterweise einen stumpfen und keinen spitzen Winkel auf.The cavities are preferably designed as recesses and arranged in sections in a wall of the pin-shaped portion. The recesses are outside, that is circumferentially distributed, arranged on the pin-shaped portion of the connecting element. Outwardly, the recesses are open, so that the expandable material can escape and so softened FRP material of the joining part can enter in a particularly preferred manner in designated empty recesses. The recesses may be formed as blind holes. The recesses preferably have a flat or curved bottom. The bottom of the recesses thus preferably has a blunt and no acute angle.
Bevorzugterweise sind sowohl mit dem expandierbaren Material gefüllte sowie auch leere Ausnehmungen abschnittsweise in der Wand des stiftförmigen Abschnitts angeordnet. Dabei können die leeren und gefüllten Ausnehmungen im Wesentlichen im Wechsel umfänglich verteilt außen am stiftförmigen Abschnitt vorgesehen sein. Des Weiteren könnten die mit expandierbarem Material gefüllten Ausnehmungen im Wesentlichen im unteren Bereich, das heißt im zum zweiten stirnseitigen Ende hin gerichteten Bereich, angeordnet sein. Die leeren Ausnehmungen sind im Bereich des Kopfteils bzw. zwischen der Mitte und dem Kopfteil des Verbindungselements angeordnet.Preferably, both filled with the expandable material as well as empty recesses are arranged in sections in the wall of the pin-shaped portion. In this case, the empty and filled recesses can be substantially circumferentially distributed outside provided on the pin-shaped portion. Furthermore, the recesses filled with expandable material could be arranged substantially in the lower region, that is to say in the region directed towards the second end-side end. The empty recesses are arranged in the region of the head part or between the middle and the head part of the connecting element.
Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass zumindest eine Kavität als ein im Inneren des stiftförmigen Abschnitts angeordneter Hohlraum ausgebildet ist. Dabei ist durch eine Wand des stiftförmigen Abschnitts zumindest eine Durchbrechung zum Durchlass des expandierbaren Materials bei Ausdehnung angeordnet. Hierfür ist der stiftförmige Abschnitt zumindest bereichsweise im Inneren hohl ausgebildet. Der im Inneren ausgebildete Hohlraum ist oben und unten geschlossen und ist lediglich durch die Durchbrechungen in der Wand des stiftförmigen Abschnitts zugänglich. Diese Durchbrechungen durch die Wand können beispielsweise Löcher sein. Das Kopfteil ist bevorzugterweise verschraubt mit dem stiftförmigen Abschnitt ausgebildet, um das expandierbare Material in den Hohlraum einzufüllen. Auch können mehrere voneinander getrennte Hohlräume im Inneren des stiftförmigen Abschnitts vorgesehen sein. Beispielsweise können zwei voneinander getrennte Hohlräume im Inneren des stiftförmigen Abschnitts vorgesehen sein, wobei ein erster Hohlraum mit dem expandierbaren Material gefüllt ist und der zweite Hohlraum leer ist, bzw. kein expandierbares Material aufweist. Leere und gefüllte Hohlräume können im stiftförmigen Abschnitt entlang der Länge dieses Abschnitts im Wechsel angeordnet sein. Des Weiteren könnte der gefüllte Hohlraum im unteren, das heißt in dem dem zweiten stirnseitigen Ende zugewandten Bereich und der leere Hohlraum im oberen Bereich, das heißt in dem dem Kopfteil zugewandten Bereich, angeordnet sein.It is also preferably provided that at least one cavity is formed as a cavity arranged in the interior of the pin-shaped section. In this case, at least one opening for the passage of the expandable material is arranged on expansion through a wall of the pin-shaped portion. For this purpose, the pin-shaped portion is at least partially hollow in the interior. The formed inside cavity is closed at the top and bottom and is accessible only through the openings in the wall of the pin-shaped portion. These openings through the wall may be holes, for example. The head part is preferably screwed to the pin-shaped portion to fill the expandable material in the cavity. Also, a plurality of mutually separate cavities may be provided in the interior of the pin-shaped portion. For example, two separate cavities may be provided in the interior of the pin-shaped portion, wherein a first cavity is filled with the expandable material and the second cavity is empty, or has no expandable material. Empty and filled cavities may be alternately arranged in the pin-shaped portion along the length of this portion. Furthermore, the filled cavity could be arranged in the lower region, that is to say in the region facing the second end-side end, and the empty cavity in the upper region, that is to say in the region facing the head part.
Auch ist bevorzugterweise vorgesehen, dass zumindest eine Kavität als röhrenförmig ausgebildeter Hohlraum durch den stiftförmigen Abschnitt hindurch ausgebildet ist. Der stiftförmige Abschnitt ist zumindest im Bereich des röhrenförmig ausgebildeten Hohlraums massiv ausgebildet. Der röhrenförmig ausgebildete Hohlraum erstreckt sich bevorzugterweise entlang der Breite bzw. des Durchmessers verlaufend und im Wesentlichen parallel zum Kopfteil durch die gesamte Breite des stiftförmigen Abschnitts hindurch. Dabei weist der röhrenförmig ausgebildete Hohlraum zwei Öffnungen an dessen Ende in der Wand des stiftförmigen Abschnitts zum Durchlass des expandierbaren Materials auf. Es können besonders bevorzugterweise mehrere röhrenförmig ausgebildete Hohlräume durch den stiftförmigen Abschnitt hindurch angeordnet sein. Dabei sind vorzugsweise zumindest zwei röhrenförmig ausgebildete Hohlräume unterschiedlich ausgerichtet bzw. in unterschiedliche Richtungen gerichtet. Ferner können mit dem expandierbaren Material gefüllte sowie auch leere röhrenförmig ausgebildete Hohlräume im Wechsel entlang der Länge des stiftförmigen Abschnitts angeordnet sein oder mit expandierbarem Material gefüllte röhrenförmig ausgebildete Hohlräume im unteren Bereich und leere röhrenförmig ausgebildete Hohlräume im oberen Bereich des stiftförmigen Abschnitts angeordnet sein.It is also preferably provided that at least one cavity is formed as a tubular cavity formed through the pin-shaped portion therethrough. The pin-shaped portion is formed solid at least in the region of the tubular cavity. The tubular cavity preferably extends along the width or diameter and extends substantially parallel to the head portion through the entire width of the pin-shaped portion. In this case, the tubular cavity has two openings at its end in the wall of the pin-shaped portion for passage of the expandable material. More preferably, a plurality of tubular cavities may be disposed through the pin-shaped portion. In this case, preferably at least two tubular cavities are oriented differently or directed in different directions. Further filled or empty tubular cavities filled with the expandable material may be alternately arranged along the length of the pin-shaped portion or filled with expandable material, tubular cavities formed at the bottom and empty tubular cavities formed at the top of the pin-shaped portion.
In einer Wand des stiftförmigen Abschnitts sind vorzugsweise Einschnitte angeordnet, wodurch mindestens ein Spreizteil ausgebildet ist, welches bei Ausdehnung des expandierbaren Materials nach außen spreizbar ist und in das erste Fügeteil hineindrückt. Diese Einschnitte sind bevorzugterweise derart angeordnet, dass die Spreizteile zinkenartig bzw. als zinkenartige Laschen, sogenannte Spreizlaschen, ausgebildet sind. Die Durchbrechungen durch die Wand des stiftförmigen Abschnitts können hinter dem Spreizteil angeordnet sein bzw. durch dieses verdeckt sein. Bevorzugterweise sind die Einschnitte vollständig durch die Wand des stiftförmigen Abschnitts hindurch angeordnet. Die Spreizteile bilden somit bevorzugterweise eine Art Widerhaken wodurch ein Dübeleffekt entsteht und die Befestigung weiter erhöht wird.In a wall of the pin-shaped portion incisions are preferably arranged, whereby at least one expansion part is formed, which is expandable upon expansion of the expandable material to the outside and pushes into the first joining part. These cuts are preferably arranged such that the spreading parts are tine-like or as tine-like tabs, so-called expansion tabs are formed. The openings through the wall of the pin-shaped portion may be arranged behind the expansion part or be concealed by this. Preferably, the cuts are completely through the wall of the pin-shaped Section arranged therethrough. The expansion parts thus preferably form a kind of barbs whereby a dowel effect is created and the attachment is further increased.
Erfindungsgemäß ist ferner ein gefügtes Bauteil für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, wobei das gefügte Bauteil zumindest zwei mittels eines Verbindungselements miteinander verbundene Fügeteile aufweist und wobei zumindest ein Fügeteil aus faserverstärktem Kunststoff besteht. Das Verbindungselement ist gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet.According to the invention, a joined component is furthermore provided for a motor vehicle, wherein the joined component has at least two joining parts connected to one another by means of a connecting element and wherein at least one joining part consists of fiber-reinforced plastic. The connecting element is designed according to one of claims 1 to 8.
Zum Fügen von mindestens zwei Fügeteilen mittels des erfindungsgemäßen Verbindungselements ist ferner erfindungsgemäß ein Verfahren vorgesehen, welches zumindest die folgenden Schritte aufweist:
- a) Anordnen eines bei Wärmeeinwirkung expandierbaren Materials in zumindest einer Kavität des Verbindungselements, wobei die Kavität an oder in einem stiftförmigen Abschnitt des Verbindungselements angeordnet ist;
- b) Ausüben einer axialgerichteten Kraft auf das Verbindungselement;
- c) Ausüben einer Drehbewegung bzw. einer anderen Bewegung auf das Verbindungselement, derart, dass das Verbindungselement in die Fügeteile getrieben wird und so eine stoffschlüssige Verbindung mit mindestens einem Fügeteil aufgrund der erzeugten Reibwärme entsteht und dass sich das expandierbare Material aufgrund der erzeugten Reibwärme ausdehnt.
- a) arranging a heat-expandable material in at least one cavity of the connecting element, wherein the cavity is arranged on or in a pin-shaped portion of the connecting element;
- b) applying an axially directed force to the connecting element;
- c) exerting a rotational movement or another movement on the connecting element, such that the connecting element is driven into the joining parts and so a cohesive connection with at least one joining part due to the frictional heat generated and that the expandable material expands due to the frictional heat generated.
Die vorgenannten Schritte b) und c) können nacheinander, im Wechsel oder besonders bevorzugterweise gleichzeitig vorgesehen sein.The abovementioned steps b) and c) can be provided successively, alternately or particularly preferably simultaneously.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert. The invention is explained below by way of example with reference to preferred embodiments.
Es zeigen schematisch:They show schematically:
Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention
Das Verbindungselement
In
Während des Reibnagelns bzw. des Hineintreibens des Verbindungselements
In den
In
In
In
Das in
In den
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 100100
- Verbindungselement connecting element
- 200200
- Gefügtes Bauteil Joined component
- 1010
- erstes Fügeteil first joining part
- 1111
- zweites Fügeteil second joining part
- 1212
- Kopfteil des Verbindungselements Head part of the connecting element
- 1313
- stiftförmiger Abschnitt des Verbindungselements pin-shaped portion of the connecting element
- 1414
- erstes stirnseitiges Ende des Verbindungselements first end face of the connecting element
- 1515
- zweites stirnseitiges Ende des Verbindungselements second end face of the connecting element
- 1616
- Kavität cavity
- 16a16a
- leere Kavität empty cavity
- 16b16b
- gefüllte Kavität filled cavity
- 1717
- expandierbares Material expandable material
- 1818
- axial gerichtete Kraft axially directed force
- 1919
- Drehbewegung rotary motion
- 2020
- Wand des stiftförmigen Abschnitts Wall of the pin-shaped section
- 2121
- Durchbrechung perforation
- 2222
- Einschnitt incision
- 2323
- Spreizteil spreading
- 2424
- Spitze top
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009013200 A1 [0006] DE 102009013200 A1 [0006]
- US 2010/0088880 A1 [0007] US 2010/0088880 A1 [0007]
- US 2003/0167620 A1 [0007] US 2003/0167620 A1 [0007]
Claims (10)
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---|---|
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016114988A1 (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Ejot Gmbh & Co. Kg | Fastening element with a cutting-like penetration device |
DE102017114559A1 (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-03 | Airbus Operations Gmbh | Rivet and tolerance compensation method |
WO2020109610A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Airbus Operations Gmbh | Method for connecting thermoplastic composite material parts |
DE102018009378A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Airbus Operations Gmbh | Process for joining thermoplastic composite parts |
DE102019120704A1 (en) * | 2019-07-31 | 2021-02-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Rivet element, rivet connection and method for producing a rivet connection |
DE102019105459B4 (en) | 2018-03-05 | 2021-07-08 | GM Global Technology Operations LLC | Method for joining fiber composites |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1829974A (en) * | 1930-08-11 | 1931-11-03 | Continental Steel Corp | Article of manufacture |
US4555206A (en) * | 1978-08-24 | 1985-11-26 | Theodore Sweeney & Co. | Adhesively securable fastener |
US4990041A (en) * | 1986-07-14 | 1991-02-05 | Emanuel Winston | Fastening device |
US20030167620A1 (en) | 2002-03-08 | 2003-09-11 | Pei-Chung Wang | Rivet and method for riveting metal members therewith |
US20100088880A1 (en) | 2008-10-09 | 2010-04-15 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Self-piercing rivet and method of joining with bonded riveted joints |
DE102009013200A1 (en) | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Assembly of connected components |
DE102009053848A1 (en) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | Audi Ag | Nail for driving into at least one non-pre-punched component |
DE102011114801A1 (en) * | 2011-10-01 | 2012-05-03 | Daimler Ag | Method for connecting two planar mating parts i.e. body making parts, in connecting region i.e. wheel housing, of motor car, involves placing connecting surface of mating parts together, and driving fixing element into connecting region |
-
2014
- 2014-09-11 DE DE102014218193.3A patent/DE102014218193A1/en active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1829974A (en) * | 1930-08-11 | 1931-11-03 | Continental Steel Corp | Article of manufacture |
US4555206A (en) * | 1978-08-24 | 1985-11-26 | Theodore Sweeney & Co. | Adhesively securable fastener |
US4990041A (en) * | 1986-07-14 | 1991-02-05 | Emanuel Winston | Fastening device |
US20030167620A1 (en) | 2002-03-08 | 2003-09-11 | Pei-Chung Wang | Rivet and method for riveting metal members therewith |
US20100088880A1 (en) | 2008-10-09 | 2010-04-15 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Self-piercing rivet and method of joining with bonded riveted joints |
DE102009013200A1 (en) | 2009-03-17 | 2010-09-30 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Assembly of connected components |
DE102009053848A1 (en) * | 2009-11-19 | 2011-05-26 | Audi Ag | Nail for driving into at least one non-pre-punched component |
DE102011114801A1 (en) * | 2011-10-01 | 2012-05-03 | Daimler Ag | Method for connecting two planar mating parts i.e. body making parts, in connecting region i.e. wheel housing, of motor car, involves placing connecting surface of mating parts together, and driving fixing element into connecting region |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102016114988A1 (en) * | 2016-08-12 | 2018-02-15 | Ejot Gmbh & Co. Kg | Fastening element with a cutting-like penetration device |
DE102017114559A1 (en) * | 2017-06-29 | 2019-01-03 | Airbus Operations Gmbh | Rivet and tolerance compensation method |
DE102019105459B4 (en) | 2018-03-05 | 2021-07-08 | GM Global Technology Operations LLC | Method for joining fiber composites |
WO2020109610A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Airbus Operations Gmbh | Method for connecting thermoplastic composite material parts |
DE102018009378A1 (en) * | 2018-11-30 | 2020-06-04 | Airbus Operations Gmbh | Process for joining thermoplastic composite parts |
DE102019120704A1 (en) * | 2019-07-31 | 2021-02-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Rivet element, rivet connection and method for producing a rivet connection |
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