[发明专利]用于摩擦焊接的紧固元件以及用将紧固元件摩擦焊接到平面工件上的方法

说明书

本发明涉及一种用于摩擦焊接到平面工件(2)上、尤其是薄壁钣金零件上的紧固元件(1)，该紧固元件(1)具有螺母头(3)和至少局部地在螺母头(3)内延伸的通孔(5)，以及在螺母头(3)的一端部侧面(8)上设置的摩擦焊接面(9)，其中在具有摩擦焊接面(9)的螺母头(3)的端部侧面(8)上设有用于将钻孔(15)引入工件(2)的切割装置(4)，以及本发明涉及一种将紧固元件(1)摩擦焊接到平面工件(2)上的方法。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于摩擦焊接到平面工件上的紧固元件，并且涉及一种将紧固元件摩擦焊接到平面工件上的方法。

背景技术

DE 196 42 331 A1描述了一种摩擦焊接方法，通过该方法在锚定螺栓和锚定导轨之间建立了焊接连接。对于这种摩擦焊接工艺，锚定螺栓在其一端部侧面具有同心的圆形环。通过该圆形环，将锚定螺栓固定在锚定导轨的表面上，并以接触力压在该表面上。旋转装置使锚定螺栓旋转，由此产生的摩擦热引起圆形环和/或锚定导轨表面的至少部分熔化。随后的冷却过程以及相关的熔体凝固在锚定螺栓和锚定导轨之间建立了摩擦焊接连接。

DE 10 2004 034 496 A1公开了一种设计为摩擦焊接螺母的紧固元件，该紧固元件通过摩擦焊接工艺焊接到平面钣金零件上。摩擦焊接螺母包括具有螺纹孔的螺母主体和设计为摩擦焊接面的端面。为了建立摩擦焊接连接，将摩擦焊接面压在钣金零件的表面上，然后旋转摩擦焊接螺母。该摩擦焊接螺母使得可以在钣金零件上提供用于附接另一部件的单侧螺纹连接。

US 2004/0 247 380A1公开了一种设计为压紧螺母的紧固元件，该压紧螺母被压入平面钣金零件中。该压紧螺母包括具有螺纹孔的螺母头和与螺母头邻接的锥形轴元件。为了将压紧螺母压入钣金零件中，将压紧螺母定位在钣金零件的表面上，并且将用于压紧螺母的砧座定位在钣金零件的相对侧。当压紧螺母和砧座被压在一起时，轴元件被压入钣金零件中，并且通孔被冲入钣金零件中。带有凹口外轮廓的轴元件的圆锥形构造意味着压紧螺母被保持在冲压孔中，从而使其无法旋转。冲压孔允许从两侧进入压入到钣金零件中的压紧螺母，但是这种压紧连接的抗拉强度低于摩擦焊接的抗拉强度。此外，压制过程需要额外的砧座。

鉴于所描述的现有技术，在待附接到工件的紧固元件的领域中存在改进的空间。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于摩擦焊接工艺的紧固元件以及一种用于摩擦焊接紧固元件的方法，该紧固元件允许简单地附接到工件。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的紧固元件以及通过根据权利要求10的用于将紧固元件摩擦焊接到工件上的方法来实现。在相应的从属权利要求中公开了本发明的其他特别有利的改进方案。

要指出的是，在以下描述中单独指定的特征和措施可以以任何期望的技术上有意义的方式彼此组合，并且公开了本发明的其他构造。该说明书，特别是结合附图，进一步表征和说明了本发明。

根据本发明的用于摩擦焊接到平面工件上的紧固元件包括螺母头以及设置在螺母头的一端部侧面上的摩擦焊接面，该螺母头具有至少局部地在螺母头内延伸的通孔，其中，在螺母头的具有摩擦焊接面的端部侧面设有用于将钻孔引入工件的切割装置。具有这种切割装置的紧固元件使得在仅一个处理步骤中既可以将钻孔引入到工件中，也可以通过摩擦焊接工艺将紧固元件永久地连接到工件上。该工件尤其可以是薄壁的钣金零件，例如车身的钣金零件。因为在车辆结构中在钣金零件上提供了多种紧固可能性，所以根据本发明的紧固元件可以减少处理步骤，并且因此减少的制造工作量使得可以大大减少了生产时间和生产成本。将钻孔引入到工件中还使得紧固元件可从工件的两侧进入。