用于联结两个部件的插入件以及使用该插入件的联结方法与流程

1.本发明涉及一种用于通过电阻焊将第一材料的一个零件和第二材料的另一个零件组装在一起的插入件，以及使用这种插入件的组装方法。


背景技术：

2.已知通过点焊技术实现多个零件的组装。
3.点焊或电阻焊是一种组装解决方案，其具有经济和机械效率的优点，但是仍然局限于由相同类型的材料制成的两个元件的组装，例如两个钢板。
4.当今，在陆地或空中运输的领域，越来越普遍的是希望进行组装不同的材料(比如钢、铝、镁、复合材料)。
5.这些多种材料的组件满足了减轻车辆重量、减少能量消耗、改善动态性能、结构加固以满足安全要求，或者甚至减少车辆的制造中涉及的部件的数量的问题。
6.为了实现这些多种材料的组装，已知使用类似专利文献wo 2018/202999中描述的焊接插入件。
7.专利文献wo 2018/202999描述了一种具有热去耦器件的焊接插入件。热去耦器件使得能够保护第一零件免受焊接操作期间释放的热量的影响。因此，可以使用塑料或复合材料的第一零件。
8.有时有必要在焊接操作之前张紧第一零件，例如对该第一零件进行预镀或进行切割，以便将插入件植入其中。
9.此外，本发明旨在提出一种插入件，该插入件使得可以张紧旨在接收该插入件的零件，以便进行组装。


技术实现要素：

10.为此，本发明的主题是一种用于通过电阻焊组装第一零件和第二零件的插入件，该插入件包括：
11.头部部分，其包括对接部分，以用于接收焊接电极，
12.外围边缘，其旨在支承抵靠第一零件，
13.旨在延伸穿过第一零件的主体部分，该主体部分具有旨在焊接到第二零件的远侧端部，
14.其特征在于，对接部分通过连接器件连接到外围边缘，该连接器件被构造成在组装第一零件和第二零件的操作期间，在施加在对接部分上的远侧压力的作用下，允许对接部分和主体部分相对于外围边缘的平移。
15.因此，通过释放对接部分，连接器件允许主体部分向上移动到第二零件，以便开始焊接操作。根据本发明的插入件允许外围边缘在主体部分支承抵靠第二零件之前支承抵靠第一零件。经由外围边缘的这种接触使得可以有效地张紧第一零件。
16.在本技术中，部件或装置的端部或远侧部分是指施加在插入件上的焊接电极的最
远侧部分。同样，远侧方向是指焊接方向，从插入件朝向待焊接的第二零件，并且近侧方向是指相反方向，也就是说在施加的焊接电极抵靠插入件的对接面的方向上。
17.根据一个实施例，连接器件包括连接元件，该连接元件在对接部分和外围边缘之间形成厚度减小的区域。
18.根据一个实施例，连接元件是薄弱的连接元件。
19.优选地，插入件是一件式的。
20.根据一个实施例，连接器件界定开口，并且对接部分通过该开口压配合。
21.这使得对接部分的外围部分可以隔热，以进一步保护接收部分免受焊接期间释放的热量的影响。
22.对接部分可以是外围边缘的分立的部分。
23.根据一个实施例，连接器件界定开口，并且插入件包括抵接部以阻挡或限制对接部分通过该开口平移。
24.插入件有利地包括介于外围部分和对接部分之间的热去耦器件。
25.对接部分可以有利地包括导电材料，而外围边缘包括介电材料。
26.有利的是，对接部分和主体部分垂直于外围边缘延伸。
27.根据一个实施例，插入件包括轴向抵接构件，该轴向抵接构件被配置成在组装结束时将外围边缘抵靠第一零件阻挡。
28.这一特征使得可以通过防止对接部分和外围部分在轴向拉伸中分离来增加组装的坚固性。
29.根据一个实施例，插入件包括近侧腔体，该近侧腔体旨在在组装结束时接收轴向抵接构件。
30.根据一个实施例，外围边缘包括突起，并且主体部分的远侧端部被配置以设置成在组装之前的初始状态下从该突起凹入或者在该突起的水平处。
31.根据一个实施例，突起包括尖锐的远侧边沿。
32.根据另一方面，本发明还涉及一种借助于具有上述全部或部分特征的插入件将第一零件组装在第二零件上的方法，该组装方法包括：
33.通过外围边缘将插入件抵靠第一零件支承的步骤；
34.通过相对于外围边缘移动对接部分以在第二零件的方向上驱动该主体部分，将主体部分抵靠第二零件定位的步骤；
35.将主体部分的远侧端部焊接到第二零件的步骤。
36.支承可以包括在外围边缘抵靠该第一零件支承时切割第一零件的步骤。
37.定位步骤可以包括对接部分和外围边缘的预先分离，特别是薄弱连接元件的预先断开。
38.对接部分相对于外围边缘的运动，并且(如果需要的话)它们的预先分离可以通过在对接部分上施加远侧力来实现，优选地通过焊接电极。
39.优选地，该方法包括通过轴向抵接构件将外围边缘抵靠第一零件固定的最终步骤。该步骤可以包括在焊接操作结束时形成所述轴向抵接构件。
附图说明
40.参考附图，本发明的其他特征和优点将从下文的实施例的详细描述中清楚地显现出来，实施例以非限制性示例的方式给出，其中：
41.图1是根据本发明的一个实施例的插入件的剖视图，其处于焊接操作之前的初始状态，
42.图2是根据本发明的一个实施例的插入件的剖视图，其处于焊接操作之前的初始状态，
43.图3是根据本发明的一个实施例的插入件的剖视图，其处于焊接操作之前的初始状态，
44.图4是根据本发明的一个实施例的插入件的剖视图，其处于焊接操作之前的初始状态，
45.图5是根据本发明的一个实施例的插入件的剖视图，其处于焊接操作之前的初始状态，
46.图6是根据本发明的一个实施例的插入件的剖视图，其处于焊接操作结束时的最终状态。
具体实施方式
47.参照图1和图6，本发明涉及一种插入件1，以用于通过电阻焊组装第一零件2和第二零件3。如图所示，上部零件和下部零件可以是一个抵靠另一个布置的两个片材的形式。第一零件2包括第一材料，并且第二零件3包括导电并且可以不同于第一材料的第二材料。第一材料可以是塑料或复合材料。第二材料可以是金属，例如钢。
48.插入件1包括头部部分4，该头部部分具有用于接收焊接电极的对接部分7和用于保持将第一零件2压靠在第二零件3上的外围边缘6，连接对接部分7和外围边缘6的连接器件，用于焊接到第二零件3上的中心主体部分5，以及(如果需要的话)热去耦器件，其被配置成在焊接时防止主体部分5和第一零件2之间的热传递。
49.主体部分5在头部部分4的下侧沿着纵向轴线a延伸。该主体部分5旨在延伸穿过第一零件2的壳室20，使得其远侧端部50可以焊接到第二零件3。
50.头部部分4包括旨在抵靠第一零件2支承的外围边缘6。外围边缘6可以是圆盘或环的形式。该外围边缘包括远侧支承表面60，该远侧支承表面被配置成抵靠支承第一零件2的近侧面。远侧支承表面60可以围绕热去耦器件延伸，并且可以提供360
°
支承。有利地，该远侧支承表面60和主体部分5的焊接端部之间的轴向距离小于组装前第一零件2和第二零件3的远侧面21、31之间的距离。
51.头部部分4还包括对接部分7，该对接部分有利地形成相对于连接器件的近侧突起。对接部分7可以延伸到插入件1的中心，并且更具体地，延伸到外围边缘6的中心，例如与其正交。它具有限定对接面71的近侧端部70，该对接面用于接收焊接电极。对接面71可以是插入件1的最近侧表面。对接部分7沿着垂直于外围边缘6的中心纵向轴线a延伸，并且有利地还相对于外围边缘6的近侧面61突出。对接部分7有利地与主体部分5成一体，并且可以与该主体部分制成单个件。此外，对接部分7和主体部分5优选地是同轴的。它们可以具有相似的直径。
52.头部部分4包括连接外围边缘6和对接部分7的连接器件。这些连接器件被配置成当插入件1用于组装上部零件和下部零件时允许对接部分7相对于外围边缘6沿着纵向轴线a平移。连接器件还可以被配置成在使用插入件1之前保持对接部分7和外围边缘6组装在一起。
53.根据图1至图4所示的实施例，这些连接器件被配置成在组装上部零件和下部零件之前保持对接部分7相对于外围边缘6固定，并且一旦超过预定阈值的压力施加在对接面71上，则释放对接部分7，以便允许其在组装时相对于外围边缘6平移。连接器件布置在中心对接部分7和外围边缘6之间，使得当插入件1抵靠第一零件2放置时，对接部分7是悬臂式的，这有利于当插入件1用于第一零件2和第二零件3的组装时对接部分7和外围边缘6的分离。
54.根据图5所示的实施例，在使用插入件1组装上部零件和下部零件之前，连接器件被配置成允许对接部分7相对于外围边缘6沿着轴线a自由移动。在这种情况下，插入件1可以具有抵接部来限制这种移动，从而将对接部分7和外围边缘6保持在一起。抵接部可以设置在连接器件的任一侧；它们包括例如近侧抵接部13和远侧抵接部14，该近侧抵接部可以对应于下文描述的抵接构件9，并且该远侧抵接部可以是远侧加宽的形式，特别是在主体部分5的远侧端部50的水平处。
55.如图1至图5所示，连接器件包括将对接部分7连接到外围边缘6的连接元件8。该连接元件8可以是相对于外围边缘6厚度减小的区域。连接元件8可以有利地为环的形式，以形成外围边缘6和对接部分7之间的联结。该环可以垂直于轴线a。该环可以具有从外围边缘6在对接部分7的方向上减小的厚度。
56.根据图1和图2的实施例，插入件1是一件式的，并且连接器件包括薄弱的连接元件8。该薄弱的连接元件8旨在在对接面71上施加的远侧压力的作用下断裂，从而释放对接部分7和主体部分5。该实施例使得能够提供由同一种材料(例如钢)制成的插入件1。
57.根据图3和图4所示的另一个实施例，对接部分7和外围边缘6是两个分立的部分，并且连接器件(特别是连接元件8)限定了直径小于对接部分7的中心开口80。因此，对接部分7压配合在连接元件8中。主体部分5、外围边缘6和对接部分7可以由钢制成。可替代地，可以用第一导电材料提供对接部分7和主体部分5，该第一导电材料通常是金属，比如钢，而外围边缘6是第二介电材料，例如聚醚醚酮(peek)，这使得可以限制焊接期间外围边缘6的加热，从而限制传递到第一零件2的热量。
58.根据图5的实施例，对接部分7和外围边缘6是两个分立的部分，并且连接器件(特别是连接元件8)限定了中心开口80，该中心开口被配置成允许对接部分7相对于外围边缘自由平移。但是，这种平移受到抵接部13、14的限制。此处，开口80的直径例如等于或大于对接部分7的直径。主体部分5、外围边缘6和对接部分7可以由钢制成。可替代地，还可以用第一导电材料提供对接部分7和主体部分5，该第一导电材料通常是金属，比如钢，而外围边缘6是第二介电材料，例如聚醚醚酮(peek)，这使得可以限制焊接期间外围边缘6的加热，从而限制传递到第一零件2的热量。
59.当插入件1用于第一零件2和第二零件3的组装时，并且(如果需要的话)在断开连接元件8或释放对接部分7之后，连接器件可以被配置成界定用于引导对接部分7沿着轴线a平移的管81。
60.事实上，受益于对接部分7和主体部分5可以在组装时相对于外围边缘6移动，该对
接部分和主体部分允许外围边缘6在焊接操作开始之前支承抵靠第一零件2。
61.如图2、图4或图5所示，插入件1可以包括抵接构件9，例如径向肋的形式。抵接构件9可以设置在对接部分7上，例如在其近侧端部70处。该抵接构件9旨在支承抵靠外围边缘6，并且(如果必要的话)支承抵靠连接器件，以在焊接结束时阻止对接部分7的平移。因此，如图6所示，在组装状态下，头部部分4的外围边缘6被夹紧在抵接构件9和第一零件2之间。如果插入件1最初没有抵接构件9，则这可以在组装过程中形成，如下文更详细描述的。
62.连接器件可以从外围边缘6的近侧面61以凹入的方式延伸。因此，插入件1具有凹陷或近侧腔体10。插入件1的近侧腔体10可以成形为接收抵接构件9。优选地，在组装结束时，抵接构件9和对接部分7包含在该凹陷中，并且不再从外围边缘6突出，如图6所示。
63.插入件1优选地包括热去耦器件，其被配置为在焊接操作时限制第一零件2的加热。热去耦器件可以布置在主体部分5周围。例如，它们具有围绕主体部分5延伸的环形区域11。该环形区域11包括绝缘材料，例如空气。例如，环形区域11可以是围绕主体部分5形成的腔体。在本文中，腔体由突起62、主体部分5和外围边缘6或者(如果需要的话)临时连接器件界定。应当注意，这些热去耦器件可以包括专利文献wo 2018/202999中描述的全部或部分特征。
64.可选地或附加地，在图3至图5所示的插入件1的情况下，热去耦器件可以布置在对接部分7和外围边缘6之间。例如，热去耦器件包括对接部分7以及可能的主体部分5的侧表面上的表面处理或热绝缘涂层，以限制热量传递到外围边缘6，并且这样做时限制热量传递到第一零件2。
65.从多个附图中可以看出，外围边缘6可以包括从其近侧面61突出的突起62。如果需要，该突起62围绕热去耦器件延伸。其旨在通过第一零件2插入并支承抵靠在第一零件的边缘22上，以便将主体部分5保持在离第一零件2一定距离处。突起62可以是例如延伸到360
°
的圆周肋的形式。根据一种可能性，该突起62的远侧边沿63可以是锋利的，以便切割第一零件2，从而形成插入件1定位在其中的壳室20。如果需要，根据图1至图4的示例，在使用插入件1之前，主体部分5的远侧端部50有利地设置在突起62的远侧边沿63的水平处，或者相对于该突起的远侧边沿向近侧凹进。可选地，主体部分5可以相对于该远边沿63突出，将主体部分5的远侧端部50与突起62的远侧边沿63间隔开的轴向距离等于或小于组装前将上部零件和下部零件的远侧面21、31间隔开的距离。
66.还应当注意，插入件1还可以包括专利文献wo 2018/202999中描述的插入件1的全部或部分特征，特别是通过非限制性示例：
[0067]-当第一零件2由导电材料制成时，插入件1可以至少部分地覆盖有电绝缘涂层以防止短路。
[0068]-主体部分5可以在其远侧端部50的方向上具有减小的截面。
[0069]-外围凹坑64可以设置在头部部分4的下侧。
[0070]-保持器件，其被配置为通过第一零件2将插入件1固定在合适位置。
[0071]-一个或更多个通风通道，以用于对接面71上的冷却流体的循环。
[0072]
本发明还涉及一种借助于前述插入件1组装第一零件2和第二零件3的组装方法。
[0073]
组装方法包括将插入件1支承抵靠第一零件2的步骤(i)。这允许第一零件2被挤压或张紧。在该步骤中，只有插入件1的外围边缘6通过外围边缘6的突起62或远侧支承面在第
一零件2和第二零件3上施加压力。主体部分5位于第二零件3一段距离处，如图1至图4的插入件1的情况，或者可能例如在重力作用下与第二零件3接触，如图5的插入件1的情况，不施加压力(因为对接部分7和主体部分5相对于外围边缘6是自由的)。连接器件可以是悬臂式的。
[0074]
该方法可以包括切割第一零件2以形成壳室的步骤。该切割步骤可以通过突起的尖锐远侧边沿进行。
[0075]
该方法包括移动主体部分5以使其接近第二零件或带其与第二零件3接触的步骤(ii)。该步骤包括在对接部分7上施加远侧压力，优选地通过电极焊接施加，使得主体部分5的远侧端部50压靠第二零间3。该压力可能使得外围边缘6和对接部分7的分离。然后，对接部分7携带主体部分5一起相对于外围边缘6平移，推向第二零件3。
[0076]
一旦在主体部分5和第二零件3之间建立了接触，则该方法包括焊接自身的步骤(iii)，其中通过电极传递到对接部分7和主体部分5的焊接能量触发主体部分5的远侧端部处的熔合。主体部分5被消耗，并且对接部分7在电极的压力下继续向第二零件3的方向移动以保持接触。
[0077]
该方法可以包括阻挡步骤(iv)，该步骤包括轴向抵接构件9的抵接部抵靠外围边缘6，如图6所示。如果对接部分7最初没有抵接构件9，则该方法可以包括在对接部分7的远侧端部形成材料珠的步骤。在这种情况下，一旦焊芯在主体部分5的远侧端部执行，则代表最大电阻率的接触区域在对接部分7的顶部和焊接电极之间实现。然后对接部分7的顶部温度上升。面对温度的上升，材料在焊接电极施加的闭合压力下流动。这种流动使得可以在对接部分7的顶部产生材料珠，从而形成抵接构件9并最终完成组装顺序。
[0078]
当然，本发明决不限于上述实施例，该实施例仅作为示例给出。在不脱离本发明的保护范围的情况下，可以进行修改，特别是从各种装置的构造的角度或通过替换技术等效物的角度进行修改。因此，抵接部13可以例如不设置在近侧端部70，而是设置在对接部分7的中间部分上。