DE10103388A1 - Verfahren zum Einsetzen eines Kunststoffteils - Google Patents

Verfahren zum Einsetzen eines Kunststoffteils

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsetzen eines ersten Teils (1) in eine Bohrung (4), die in einem zweiten Teil (2) aus einem ersten Kunststoffmaterial vorgesehen ist, wobei das erste Teil (1) bezüglich der Bohrung (4) ein Übermaß (5) aufweist, und wobei das erste Teil (1) und/oder das zweite Teil (2) zum Einsetzen des ersten Teils (1) in das zweite Teil (2) durch Ultraschall angeregt werden. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das erste Teil (1) aus einem zweiten Kunststoffmaterial besteht.

Description

Die Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einsetzen eines ersten Teils in eine Bohrung, die in einem zweiten Teil aus einem ersten Kunststoffmaterial vorgesehen ist, wobei das erste Teil bezüglich der Boh­ rung ein Übermaß aufweist, und wobei das erste Teil und/oder das zweite Teil zum Einsetzen des ersten Teils in das zweite Teil durch Ultraschall angeregt werden. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Vor­ richtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens und die Verwendung eines Kunststoffteils als erstes Teil bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens.
Stand der Technik
Es ist bekannt, metallische Kleinteile mittels Ultra­ schall in Bohrungen einzusetzen, die in Kunststoffteilen vorgesehen sind. Dieser Vorgang wird auch als "Einschal­ len" bezeichnet. Dabei wird das metallische Kleinteil durch ein Ultraschallwerkzeug beziehungsweise eine So­ notrode angeregt, wobei die Ultraschallschwingung über das metallische Kleinteil auf das Kunststoffteil übertra­ gen wird, wodurch das Kunststoffteil zumindest im Kontaktbereich aufschmilzt und ein Einsetzen des metalli­ schen Kleinteils ermöglicht.
Vorteile der Erfindung
Dadurch, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorge­ sehen ist, dass das erste Teil aus einem zweiten Kunst­ stoffmaterial besteht, kann das erste Teil in dem zweiten Teil befestigt werden, ohne das Zusatzstoffe wie Kleb­ stoffe oder dergleichen notwendig sind. Bei dem ersten Teil kann es sich beispielsweise um ein zylindrisches Teil handeln, das beispielsweise dazu vorgesehen ist, in einem das zweite Teil bildenden Gehäuse befestigt zu werden. Selbstverständlich schließt der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung nicht aus, dass das erste Teil und /oder das zweite Teil auch Abschnitte aufweisen, die nicht aus Kunststoff bestehen, solange zumindest die entsprechenden Kontaktbereiche des ersten Teils und des zweiten Teils aus den entsprechenden Kunststoffmateria­ lien gebildet sind.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Verfahrens ist weiterhin vorgesehen, dass das erste Kunststoffmaterial einen höheren Schmelzpunkt als das zweite Kunststoffmaterial aufweist. In diesem Fall schmilzt das das zweite Teil bildende Kunststoffma­ terial zumindest im Kontaktbereich und umfließt das erste Teil, das somit in dem zweiten Teil befestigt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorzugsweise weiterhin vorgesehen, dass das zweite Teil über das erste Teil angeregt wird. Dadurch kann in wirksamer Weise si­ chergestellt werden, dass das zweite Teil im jeweiligen Kontaktbereich angeregt wird, so dass beispielsweise ein unerwünschtes Aufschmelzen des zweiten Kunststoffmateri­ als in anderen Bereichen als der Umgebung der Bohrung vermieden werden kann.
Insbesondere wenn das zweite Teil über das erste Teil angeregt wird, ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise weiterhin vorgesehen, dass das erste Teil durch eine Sonotrode angeregt wird. In diesem Fall kann über die Sonotrode zusätzlich eine Kraft auf das erste Teil ausgeübt werden, die das Eindringen des ersten Teils in das zweite Teil bewirkt, sobald das entsprechende Kunststoffmaterial ausreichend aufgeschmolzen wurde. Selbstverständlich ist es ebenfalls denkbar, das zweite Teil in geeigneter Weise zu bewegen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorzugsweise weiterhin vorgesehen, dass der Ultraschall eine Frequenz im Bereich von 20 kHz bis 50 kHz aufweist. Besonders gute Ergebnisse wurden bereits mit Ultraschall erzielt, der eine Frequenz von 20 kHz aufwies, also im unteren Ultra­ schallfrequenzbereich lag. Es können jedoch auch andere Frequenzen angesetzt werden, beispielsweise 35 kHz, 36 kHz oder 40 kHz.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Übermaß kann je nach Anwendungsfall geeignet gewählt werden. Bei bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dieses Übermaß beispielsweise im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm liegen, insbesondere im Bereich von 0,2 mm bis 0,5 mm.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann in vorteilhafter Weise weiterhin vorgesehen sein, dass im Umfangsbereich des ersten Teils Rillen ausgebildet sind. Insbesondere wenn das erste Kunststoffmaterial einen höheren Schmelz­ punkt als das zweite Kunststoffmaterial aufweist, werden diese Rillen beim Einsetzen des ersten Teils in das zwei­ te Teil von zweitem Kunststoffmaterial gefüllt. Nach der Aushärtung des Kunststoffmaterials tragen die mit Kunst­ stoffmaterial gefüllten Rillen zu einer erhöhten Festig­ keit der Verbindung zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil bei.
Um das Einsetzen des ersten Teils in das zweite Teil zu erleichtert, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass sich das erste Teil verjüngt. Eine derartige Verjüngung kann dabei beispielsweise stufenartig erfolgen, wobei weiter­ hin vorgesehen sein kann, dass zwischen einzelnen Stufen eine oder mehrere der erwähnten Rillen vorgesehen sind. Das Einsetzen des ersten Teils in das zweite Teil kann besonders wirksam vereinfacht werden, wenn der unterste Abschnitt des ersten Teils, das heißt der Abschnitt, der zuerst mit dem zweiten Teil in Kontakt gelangt, bezüglich seines Außenumfangs zumindest im Wesentlichen an den Außenumfang der Bohrung angepasst ist.
Jede Vorrichtung, die zur Durchführung einer Ausführungs­ form des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, fällt in den Schutzbereich der zugehörigen Ansprüche.
Gleiches gilt für die Verwendung eines Kunststoffteils als erstes Teil bei der Durchführung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen noch näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der gegenseitigen Anordnung von erstem und zweitem Teil sowie ei­ ner Sonotrode zu Beginn der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der gegenseitigen Anordnung von erstem und zweitem Teil sowie ei­ ner Sonotrode während der Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens, und
Fig. 3 eine schematische Detaildarstellung der gegen­ seitigen Anordnung von erstem Teil und zweitem Teil zu Beginn der Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der gegensei­ tigen Anordnung von erstem und zweitem Teil sowie einer Sonotrode zu Beginn der Durchführung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens. Dabei weist das zweite Teil 2 eine Boh­ rung 4 auf, in die das erste Teil 1 eingesetzt werden soll. Das erste Teil 1 ist lösbar an einer Sonotrode 3 befestigt, die dazu vorgesehen ist, Ultraschallschwingun­ gen zu erzeugen. Der Ultraschall kann dabei beispielswei­ se ein Frequenz im Bereich von 20 kHz bis 50 kHz aufwei­ sen. Das erste Teil 1 weist bezüglich der in dem zweiten Teil 2 vorgesehenen Bohrung 4 ein Übermaß auf. Allerdings ist der untere Abschnitt des ersten Teils 1 bezüglich des Außenumfangs im Wesentlichen an die Abmessungen der Boh­ rung 4 angepasst, um das Einsetzen des ersten Teils 1 in das zweite Teil 2 beziehungsweise die gegenseitige Aus­ richtung des ersten Teils 1 und des zweiten Teils 2 zu Beginn der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu erleichtern. Weiterhin ist im Außenumfangsbereich des ersten Teils 1 eine Rille 6 vorgesehen, die beim Einset­ zen des ersten Teils 1 in das zweite Teil 2 mit dem zwei­ ten Kunststoffmaterial gefüllt wird, was zur Festigkeit der Verbindung zwischen dem ersten Teil 1 und dem zweiten Teil 2 beiträgt.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der gegensei­ tigen Anordnung von erstem und zweitem Teil sowie einer Sonotrode während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gemäß der Darstellung von Fig. 2 ist das erste Teil 1 bereits zu ungefähr zwei Dritteln in das zweite Teil 2 eingedrungen. Dabei wurde von der Sonotrode 3 erzeugter Ultraschall über das erste Teil 1 derart auf den Randbereich der Bohrung 4 in den zweiten Teil 2 über­ tragen, dass das zumindest den Randbereich des zweiten Teils 2 bildende Kunststoffmaterial im Kontaktbereich aufgeschmolzen ist. Während des Einsetzen des ersten Teils 1 in das zweite Teil 2 wird über die Sonotrode 3 eine geeignete Kraft auf das erste Teil 1 ausgeübt.
Fig. 3 zeigt eine schematische Detaildarstellung der gegenseitigen Anordnung von erstem Teil 1 und zweitem Teil 2 zu Beginn der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die sich stufenartig verjüngende Form des ersten Teils 1 ist Fig. 3 ebenso zu entnehmen, wie die umlaufende Rille 6. Weiterhin ist in Fig. 3 das Übermaß 5 veranschaulicht, das beispielsweise im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm liegen kann, vorzugsweise im Bereich von 0,2 mm bis 0,5 mm.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Verbindung des ersten Teils und des zweiten Teils ohne Zusatzstoffe. Das erste Kunststoffmaterial und das zweite Kunststoffma­ terial sind in der Regel derart beschaffen, dass sie sich nicht verschweißen lassen. Aus diesem Grund wäre beim herkömmlichen Ultraschallschweißen ein Zusatzteil erfor­ derlich, beispielsweise in Form eines Rings. Auf ein derartiges Zusatzteil kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verzichtet werden. Weiterhin entsteht kein undefinierter Schmelzenaustrieb wie beispielsweise beim Bördeln oder Nieten.
Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrati­ ven Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Einsetzen eines ersten Teils (1) in eine Bohrung (4), die in einem zweiten Teil (2) aus einem ersten Kunststoffmaterial vorgesehen ist, wobei das erste Teil (1) bezüglich der Bohrung (4) ein Übermaß (5) auf­ weist, und wobei das erste Teil (1) und/oder das zweite Teil (2) zum Einsetzen des ersten Teils (1) in das zweite Teil (2) durch Ultraschall angeregt werden, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das erste Teil (1) aus einem zweiten Kunststoffmaterial besteht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kunststoffmaterial einen höheren Schmelz­ punkt als das zweite Kunststoffmaterial aufweist.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Teil (2) über das erste Teil (1) angeregt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Teil (1) durch eine Sonotrode (3) angeregt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschall eine Fre­ quenz im Bereich vom 20 kHz bis 50 kHz aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übermaß (5) im Bereich von 0,1 mm bis 1 mm liegt.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übermaß (5) im Bereich von 0,2 mm bis 0,5 mm liegt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Umfangsbereich des ersten Teils (1) Rillen (6) vorgesehen werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Teil (1) verjüngt.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
11. Verwendung eines Kunststoffteils als erstes Teil (1) bei der Durchführung des Verfahrens nach einem der An­ sprüche 1 bis 9.
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