[发明专利]用于无预制孔地直接螺接构件的自成孔和自攻丝的螺钉以及以此制造的构件复合结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于直接螺接构件的自成孔和自攻丝的螺钉，所述螺钉具有头部和从该头部出发的杆，其中，所述杆具有自攻螺纹部段和设置在该螺纹部段之前的孔成型部段，该孔成型部段用于形成旋挤孔(Flieβlochformen)。

本发明还涉及一种利用至少一个这样的自成孔和自攻丝的螺钉进行接合的构件复合结构，该复合结构具有至少两个构件。

所涉及类型的自成孔和自攻丝的螺钉用于通过形成螺纹连接将至少两个构件机械地接合或连接。所述构件尤其是涉及用于机动车车身的结构部件、例如金属板和金属型材(其可以作为半成品或作为空间成型的构件存在)、铸件及类似物。

所谓直接螺接被理解为，在要接合的构件之间在没有预先单独地将孔洞或钻孔(所谓的预制孔)引入到所述构件中的情况下形成螺纹连接。在直接螺接的情况下，既省去用于引入预制孔的耗费，又省去用于在将要接合构件对准时找孔的耗费。

背景技术

所涉及类型的自成孔和自攻丝的螺钉由DE 39 09 725 C1已知。在DE 39 09 725 C1中还说明了所谓的旋挤孔成型(旋挤孔工艺)。在形成旋挤孔的旋紧或螺接的过程中，专门为此构成的自成孔和自攻丝的螺钉以其孔成型部段在连接位置上压靠到要接合的、彼此对准且未预制孔的构件上并且置于转动中。所述连接位置由于所产生的摩擦而局部变热，这能实现构件材料的塑化，所述构件材料沿径向方向和轴向方向随着所述孔成型部段塑性变形并最终被穿透。也就是说，所涉及的自成孔和自攻丝的螺钉的孔成型部段对于所述构件材料具有塑化功能或塑化作用。在借助所述孔成型部段进行穿透的过程中，也可以至少在要接合的构件之一上成型出所谓的翻孔(也称为旋挤孔)，随后所述自成孔和自攻丝的螺钉的自攻螺纹部段接合到该翻孔中并且在所述构件之间形成力锁合和形锁合连接。

对于现有技术和为了理解本发明补充地也参阅DE 10 2010 050 979 A1。

前文所说明的形成旋挤孔的直接螺接以构件材料的可塑性变形性为前提。因此，迄今为止仅将金属构件(主要是铝制材料)以前文所说明的方式进行接合。在机动车车身中(其中本发明明确强调不限于此)的现代混合结构中也使用不可塑性变形的材料，例如纤维增强塑料(FVK)以及尤其是碳纤维增强塑料(CFK)，所述材料在没有以上述方式进行预制孔的情况下(也就是利用按现有技术的自成孔和自攻丝的螺钉)在此无法在不受到剧烈损坏的前提下被穿透。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种开头所述类型的自成孔和自攻丝的螺钉，利用所述螺钉原则上也可以无预制孔地直接螺接由不可塑性变形性的材料制成的构件并且可以以此方式持久地接合。

所述任务通过根据本发明的具有权利要求1所述特征的自成孔和自攻丝的螺钉来解决。以并列的权利要求，所述任务的解决方案还延伸到一种构件复合结构上。对于两个发明主题类似的是，优选的进一步扩展方案和构造形式既由从属权利要求得出，又由下文的阐述得出。

根据本发明的用于直接螺接至少两个构件的自成孔和自攻丝的螺钉包括头部(例如螺钉头)和成型在该头部上的杆(例如螺纹杆、栓销或螺栓)，该杆从所述头部出发或者从所述头部延伸开去，其中，所述杆具有自攻螺纹部段和设置或处于该螺纹部段之前的、用于形成旋挤孔的孔成型部段(具有塑化功能)。根据本发明规定：所述杆还包括至少一个具有切削功能的切割边缘，该切割边缘基本上设置在所述自攻螺纹部段之前，并且该切割边缘一方面通过螺钉的转动能实现将通孔(无翻边(Durchzug))引入且尤其是切割或切入到至少一个要螺接的构件中，而另一方面该切割边缘不妨碍在至少另一个要螺接的构件中形成旋挤孔(有翻边)。

关于所述杆所使用的位置说明“之前”、“前”、“之后”及类似方向指的是从背离头部的螺钉尖端出发朝向头部的轴向观察方向。

通孔的特征基本上在于，所述通孔不具有如旋挤孔那样的套筒状翻边，并且尤其是基本上无凹穴地构成。

根据本发明的螺钉在杆上构成为具有至少一个切割边缘，该切割边缘一方面在螺钉转动时将通孔引入且尤其是切割或切入到至少在一个构件中(其与旋挤孔相反基本上不具有翻边)，而另一方面该切割允许形成旋挤孔(具有翻边)或者在至少另一个构件中基本上不会阻止或妨碍这样的旋挤孔成型。因此，所述至少一个切割边缘或一个在功能上可与其相当的元件也适用于形成旋挤孔。“适用于”应理解为，所述切割边缘这样构成，使得该切割边缘能实现或允许形成旋挤孔或者至少不阻止形成旋挤孔。