[发明专利]将第一物体锚固在第二物体中

说明书

描述了一种将第一物体(1)锚固在第二物体中的方法。第一物体沿轴线在近端(15)与远端(16)之间延伸并且具有周向表面。周向表面包括至少一个由热塑性材料制成的螺旋突起(12)。为了锚固，第一物体与第二物体接触，并且机械振动从其面向近侧的耦合输入面耦合到第一物体中，以通过以下方式将第一物体驱入第二物体中：振动和挤压使第一物体相对于第二物体进行螺旋运动，并使第一物体的热塑性材料变得可流动并侵入到第二物体的结构中，从而在重新固化后与第二物体形成形锁合连接。

技术领域

本发明属于机械工程和建造技术领域，特别是机械结构，例如汽车工程、飞机制造、造船、机械制造、玩具制造等。特别地，它涉及将第一物体机械地锚固在第二物体中的方法。

背景技术

在汽车、航空和其他行业，有一种趋势是摆脱纯钢结构，转而使用轻质材料。

新构造材料元件的示例是轻质构造元件，它包括两个外部的、相对较薄的例如纤维复合材料(比如玻璃纤维复合材料或碳纤维复合材料、金属板)的构造层或(取决于行业)纤维板的构造层，以及设置在构造层之间的中间层(衬层)，例如纸板或其他材料的蜂窝结构，或轻质金属泡沫或聚合物泡沫或陶瓷泡沫等，或具有离散的间隔保持件的结构。这种轻质构造元件可称为“夹心板”，有时也称为“空心板(HCB)”。它们在机械上很稳定，看起来很舒服，而且重量相对较轻。

另一类新型构造材料元件是易碎、密度相当高的泡沫元件，例如致密的聚氨酯(PU)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)泡沫。

通常，这两个类别结合在结构元件中，因为夹心板具有由这种硬泡沫制成的衬层。

另一类新材料是纺织品，即人造或天然纤维的结构，包括毡、纤网、网状物、编织物、丝网等。

所有这些类别的材料的共同点是，如果将常规紧固件(例如螺钉销或铆钉)紧固到其上，则它们提供的锚固强度相对较小。因此，在使这些材料元件彼此结合以及与其他元件结合时，新材料带来了新的挑战。

为了迎接这些挑战并消除可能的缺点，汽车、航空和其他行业已经开始大量使用粘接结合(adhesive bond)。粘接结合可以轻而牢固，但存在无法长期控制可靠性的缺点，因为在不完全解除粘合的情况下几乎不可能检测到例如由于脆化粘合剂造成的劣化的粘接结合。此外，由于材料成本和由于硬化过程缓慢导致的制造过程延迟，特别是如果待相互连接的表面具有一定的粗糙度而不能使用快速硬化的薄层粘合剂，因此粘接结合可能导致制造成本增加。最后，因为它只在表面有效，所以粘接结合不能强于表面的材料强度。特别是对于脆性或高弹性物体的锚固，因此不适合使用粘接结合。

根据现有技术的另一种方法，主要通过具有相对高螺距和相对高螺纹深度的螺钉在致密、脆性泡沫物体中进行锚固。然而，由于其特性，当拧入螺钉时，这种致密的泡沫往往会破裂，这严重限制了可实现的锚固强度。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种将第一物体(例如连接件)锚固在第二物体中的方法，该方法克服了现有技术方法的缺点。特别地，本发明的一个目的是提供一种将第一物体机械锚固在例如脆性和/或低强度材料的第二物体中的方法，该方法产生令人满意的锚固强度。

根据本发明的一个方面，提供了一种将第一物体锚固在第二物体中的方法。在此，第一物体沿着轴线在近端与远端之间延伸并且具有围绕轴线延伸的周向表面。周向表面包括由第一例如热塑性材料构成的至少一个螺旋突起，例如至少两个突起或至少三个突起。突起可以是肋状和/或翼状。为了锚固，使第一物体与第二物体接触，并且机械振动从其面向近侧的耦合输入面被耦合到第一物体中，从而以通过振动和挤压使第一物体相对于第二物体进行螺旋运动的方式将第一物体驱入到第二物体中。

在这种情况下，使螺旋突起穿透到第二物体的保持为固体的材料中。螺旋突起因此侵蚀第二物体的材料并在其中产生螺旋凹槽，从而产生螺纹状连接。