DE10103388A1 - Verfahren zum Einsetzen eines Kunststoffteils - Google Patents
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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.
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.
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.
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.
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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Cited By (2)
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WO2015000742A1 (de) * | 2013-07-05 | 2015-01-08 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vorrichtung und verfahren zum setzen eines einpresselements |
CN107524667A (zh) * | 2017-10-23 | 2017-12-29 | 中胶伟业(北京)科技发展有限公司 | 一种机械紧固装置 |
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2001
- 2001-01-26 DE DE2001103388 patent/DE10103388A1/de not_active Ceased
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