DE102005026059A1

DE102005026059A1 - Aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestelltes Bauteil mit einem in eine Öffnung des Bauteils eingepressten ring- oder buchsenförmigen Element und Verfahren zur Herstellung eines solchen

Info

Publication number: DE102005026059A1
Application number: DE102005026059A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Ellinger; Viktor-Marius Dipl.-Ing. Murarescu
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2005-06-07
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2025-06-08
Also published as: DE102005026059B4

Abstract

Es werden ein Bauteil aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, das ein in eine Öffnung (11) des Bauteils (10) eingepresstes ring- oder buchsenförmiges Element (12) aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen beschrieben. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass unter der an das ring- oder buchsenförmige Element (12) angrenzenden Oberfläche der Öffnung (11) ein Verstärkungsring (13) aus einem formbeständigen Material in dem Kunststoffmaterial des Bauteils (10) eingebettet wird, so dass zwischen dem Verstärkungsring (13) und der Oberfläche der Öffnung (11) eine Kunststoffzwischenschicht (15) gebildet wird und dass die Kunststoffzwischenschicht (15) durch Einpressen des ring- oder buchsenförmigen Elements (12) verformt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestelltes Bauteil mit einem in eine Öffnung des Bauteils eingepressten ring- oder buchsenförmigen Element, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen.

Thermoplastische Kunststoffe wie Polyamid, Polypropylen oder ABS sind ein vorteilhaftes Material zur Herstellung von Bauteilen wie beispielsweise Deckeln oder Gehäuseteilen von Maschinen. Durch Spritzguss können damit kostengünstige Bauteile in hoher Qualität und mit hoher Schlagzähigkeit und Alterungsbeständigkeit hergestellt werden. Ein Nachteil besteht jedoch darin, dass der Werkstoff unter Belastung kriecht, also seine Form verändert, so dass anfänglich stabile Befestigungen im Lauf der Zeit durch Setzen des Materials locker werden können. Somit ist es schwierig, bei einem aus thermoplastischem Kunststoffmaterial hergestellten Bauteil eingepresste ring- oder buchsenförmige Elemente in Form von beispielsweise Buchsen für eine Schraubbefestigung des Bauteils oder Wellendichtringe zur Abdichtung einer das Gehäuseteil durchdringenden Welle dauerhaft in entsprechenden in dem Bauteil vorgesehenen Öffnungen festzulegen.

Dem Stande der Technik sind eine Anzahl von aus einem Kunststoffmaterial hergestellten Bauteilen bekannt, bei denen ringförmige Elemente oder Buchsen befestigt sind. So beschreibt beispielsweise die JP59155011 ein aus einem synthetischen Harz gegossenes Bauteil, bei dem in einer am Ende des Bauteils vorgesehenen Bohrung eine Metallbuchse zur Verstärkung vorgesehen ist. Die Metallbuchse ist an ihrem Umfang mit einem oder mehreren flanschartigen Ansätzen versehen, welche zur Fixierung in das synthetische Harz eingegossen sind. Die Buchse bildet direkt die Oberfläche der genannten Bohrung in dem Bauteil.

Aus der JP 4113017 ist ein aus einem synthetischen Harz hergestelltes Bauteil bekannt, bei dem eine Gewindebuchse eingegossen ist, welche zur Aufnahme einer Schraube oder eines Schraubstopfens dient. Auch hier bildet die Gewindebuchse direkt die Oberfläche des Gewindes, in welches die genannte Schraube eingefügt wird.

Aus der GB 2 306 616 A ist ein Bauteil mit einem an dessen Ende vorgesehenen Befestigungsauge bekannt. Dieses Befestigungsauge, beispielsweise das Befestigungsauge am Ende eines Stoßdämpfers, ist aus einem Kunststoff hergestellt. In dieses kann ein Verstärkungsstreifen eingegossen sein, um dessen Festigkeit zu erhöhen, wobei zwischen dem Verstärkungsstreifen und der Oberfläche der Öffnung durch das Kunststoffmaterial eine Zwischenschicht gebildet ist. In dieser Öffnung ist weiterhin ein universell verformbarer Gummiring eingesetzt, in welchen seinerseits eine zur Befestigung dieses Endes des Stoßdämpfers an beispielsweise einer Automobilkarosserie dienende Büchse eingepresst ist.

Weiterhin ist aus der JP8219356 ein aus einem synthetischen Harz hergestelltes, zur Heißwasserversorgung dienendes Rohr bekannt, bei dem am Ende an dessen Innenseite eine Gewindebuchse zur Herstellung einer Schraubverbindung und an dessen Außenseite ein Verstärkungsring eingegossen sind. Der außen eingegossene Verstärkungsring dient dazu, die Dichtigkeit zwischen dem Kunststoffmaterial des Rohrs und der eingegossenen Gewindehülse auf Dauer sicherzustellen.

Schließlich ist aus der DE 195 03 822 A1 ein Dichtungselement bekannt, bei dem eine Wellendichtung einen mit einer Anzahl von Dichtungslippen versehenen Metallring umfasst, welcher in ein synthetisches Harz eingegossen ist. Dabei soll der Metallring einerseits einstückig mit dem Kunststoffmaterial verbunden, andererseits jedoch gegenüber diesem in gleitender Weise gelagert sein.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestelltes Bauteil der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem das ring- oder buchsenförmigen Element in der dazu vorgesehenen Öffnung dauerhaft festgelegt ist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils angegeben werden.

Insbesondere soll eine vorteilhafte, auf Dauer spielfreie Befestigung bei einem aus einem spritzbaren Thermoplast hergestellten Bauteil und eine stabile Vorspannung von in dem Thermoplastbauteil vorgesehenen, durch Presssitz befestigten ring- oder buchsenförmigen Elementen, wie Buchsen für eine Schraubbefestigung oder Wellendichtringen etc. gewährleistet werden.

Die Verwendung von gießbaren Kunststoffen, wie Harzen, ist nicht Gegenstand der Erfindung, weil diese Materialien spröde sind und ihre Verarbeitung aufwendig ist.

Einerseits wird die Aufgabe durch ein aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestelltes Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bauteils sind in den Unteransprüchen angegeben.

Weiterhin wird die gestellte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Erfindung wird ein aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestelltes Bauteil mit einem in eine Öffnung des Bauteils eingepressten ring- oder buchsenförmigen Element geschaffen. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass unter der das ring- oder buchsenförmige Element angrenzenden Oberfläche der Öffnung ein in dem Kunststoffmaterial eingebetteter Verstärkungsring aus einem formbeständigen Material vorgesehen ist, so dass zwischen dem Verstärkungsring und der Oberfläche der Öffnung eine Kunststoffzwischenschicht gebildet ist, die durch das eingepresste ring- oder buchsenförmige Element einer Verformung unterliegt.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Kunststoffzwischenschicht eine vorgegebene Dicke aufweist, und dass ein dem eingepressten ring- oder buchsenförmigen Element benachbarter Teil der vorgegebenen Dicke der Kunststoffzwischenschicht durch das eingepresste ring- oder buchsenförmigen Element, verformt ist.

Die Dicke der verformten Schicht kann 0,1 bis 2 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1 mm betragen.

Die Gesamtdicke der Kunststoffzwischenschicht kann das 2- bis 15-fache, vorzugsweise das 3- bis 9-fache der Dicke der verformten Schicht betragen.

Vorzugsweise ist der in dem Kunststoffmaterial eingebettete Verstärkungsring gegen axiale Verschiebung gesichert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist es vorgesehen, dass der Verstärkungsring radiale Durchbrechungen aufweist, die von dem Kunststoffmaterial gefüllt sind und eine axiale Verschiebung des Verstärkungsrings verhindern.

Gemäß einer anderen und/oder zusätzlichen Maßnahme kann es vorgesehen sein, dass der Verstärkungsring mit seinen axialen Enden in dem Kunststoffmaterial eingebettet ist, so dass sich diesen gegen axiale Verschiebung sichernde, mit Kunststoffmaterial aufgefüllte Endbereiche an dessen axialen Enden bilden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das in die Öffnung eingepresste ring- oder buchsenförmige Element eine Buchse für eine Schraubbefestigung des Bauteils.

Hierbei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Gesamtdicke der Kunststoffzwischenschicht vorzugsweise das 3-fache der Dicke der verformten Schicht beträgt.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das in die Öffnung eingepresste ring- oder buchsenförmige Element ein Wellendichtring.

Hierbei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die Gesamtdicke der Kunststoffzwischenschicht vorzugsweise das 6-fache der Dicke der verformten Schicht beträgt.

Vorzugsweise ist das Bauteil aus einem spritzgegossenen thermoplastischem Kunststoffmaterial, insbesondere Polyamid, Polypropylen oder ABS hergestellt.

Der Verstärkungsring kann insbesondere aus Metall sein.

Das Bauteil kann insbesondere ein Deckel oder ein Gehäuseteil einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine sein.

Weiterhin wird durch die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, das ein in eine Öffnung des Bauteils eingepresstes ring- oder buchsenförmiges Element aufweist, geschaffen. Erfindungsgemäß wird unter der an das ring- oder buchsenförmigen Element angrenzenden Oberfläche der Öffnung ein Verstärkungsring aus einem formbeständigen Material in dem Kunststoffmaterial des Bauteils eingebettet, so dass zwischen dem Verstärkungsring und der Oberfläche der Öffnung eine Kunststoffzwischenschicht gebildet wird und die Kunststoffzwischenschicht durch Einpressen des ring- oder buchsenförmigen Elements verformt wird.

Vorzugsweise wird die Kunststoffzwischenschicht mit einer vorgegebenen Dicke ausgebildet und ein dem eingepressten ring- oder buchsenförmigen Element benachbarter Teil der vorgegebenen Dicke der Kunststoffzwischenschicht wird durch das Einpressen des ring- oder buchsenförmigen Elements verformt.

Vorteilhafterweise kann die Dicke der verformten Schicht 0,1 bis 2 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1 mm betragen.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Gesamtdicke der Kunststoffzwischenschicht das 2- bis 15-fache, vorzugsweise das 3- bis 9-fache der Dicke der verformten Schicht beträgt.

Vorzugsweise wird der in dem Kunststoffmaterial eingebettete Verstärkungsring gegen axiale Verschiebung gegenüber dem Bauteil gesichert.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Verstärkungsring mit radialen Durchbrechungen versehen wird, die von dem Kunststoffmaterial gefüllt werden und eine axiale Verschiebung des Verstärkungsrings verhindern.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Verstärkungsring mit seinen axialen Enden in dem Kunststoffmaterial eingebettet wird, so dass sich diesen gegen axiale Verschiebung sichernde, mit Kunststoffmaterial aufgefüllte Endbereiche an dessen axialen Enden bilden.

Vorteilhafterweise wird das Bauteil durch Spritzguss aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, insbesondere Polyamid, Polypropylen, oder ABS hergestellt.

Schließlich ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Verstärkungsring aus Metall hergestellt wird.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigt:
1 eine Querschnittsansicht durch einen Teil eines aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestellten Bauteils mit einer Öffnung, in die eine Buchse für eine Schraub befestigung eingepresst ist, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine Querschnittsansicht durch einen Teil eines aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestellten Bauteils mit einer Öffnung, in die eine Buchse einer Schraubverbindung eingepresst ist, gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 eine Querschnittsansicht durch einen Teil eines aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestellten Bauteils mit einer Öffnung, in die ein Wellendichtring eingepresst ist, gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
4 eine Querschnittsansicht durch einen Teil eines aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestellten Bauteils mit einer Öffnung, in die ein Wellendichtring eingepresst ist, gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die 1 und 2 zeigen in der Querschnittsansicht Teile von aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestellten Bauteilen 10; 20, welche mittels Schrauben 12a; 22a an einem Gehäuse 18 bzw. 28 befestigt ist. Bei dem Gehäuse 18; 28 kann es sich beispielsweise um den Teil eines Gehäuses einer Maschine, beispielsweise einer Brennkraftmaschine handeln, an welchem ein Gehäuseteil oder Deckel in Form des Bauteils 10; 20 mittels der Schrauben 12a; 22a lösbar befestigt ist.
In dem aus dem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestellten Bauteil 10; 20 sind typischerweise mehrere Öffnungen 11; 21 vorgesehen, an welchen das Bauteil 10; 20 mittels meh rerer Schrauben 12a; 22a an dem Gehäuse 18; 28 befestigt ist, in den 1 und 2 sind jedoch jeweils nur eine davon dargestellt.
In die Öffnung 11; 21 ist ein ring- oder buchsenförmiges Element in Form einer Buchse 12; 22 eingepresst, welche dazu dient, einen zuverlässigen, widerstandsfähigen und dauerhaften Kraftfluss zwischen dem Gehäuse 18; 28, der Schraube 12a; 22a und dem aus dem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestellten Bauteil 10; 20 darzustellen.
Unter der an die Buchse 12; 22 angrenzenden Oberfläche, d.h. der Umfangsfläche der Öffnung 11; 21 ist in dem Kunststoffmaterial eingebettet ein Verstärkungsring 13; 23 aus einem formbeständigen Material vorgesehen. Das Material kann insbesondere ein Metall sein. Zwischen dem Verstärkungsring 13; 23 und der der Buchse 12; 22 zugewandten Oberfläche der Öffnung 11; 21 befindet sich somit eine Kunststoffzwischenschicht 15; 25, die durch die eingepresste Buchse 12; 22 auf Grund von Reibung beim Einpressen einer Verformung an der Oberfläche unterliegt. Damit einhergehend findet typischerweise eine Verminderung der Dicke der Kunststoffzwischenschicht 15; 25 statt.
Die Kunststoffzwischenschicht 15; 25 ist mit einer vorgegebenen Dicke vorgesehen, wobei, zumindest in erster Linie, ein der Buchse 11; 21 benachbarter Teil der gesamten Dicke der Kunststoffzwischenschicht 15; 25 durch die eingepresste Buchse 12; 22 verformt wird. Die Dicke der verformten Schicht kann über einen weiten Bereich variieren, beispielsweise kann sie 0,1 bis 2 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1 mm betragen. Bei den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen, bei denen eine Buchse 12; 22 für eine Schraubbefestigung des Bauteils 10; 20 vorgesehen ist, kann die Gesamtdicke der Kunststoffzwischenschicht 15; 25 vorzugsweise ungefähr das 3-fache der Dicke der verformten Schicht betragen.
Der in dem Kunststoffmaterial eingebettete Verstärkungsring 13; 23 ist gegen axiale Verschiebung gegenüber dem Bauteil 10; 20 gesichert, wodurch verhindert werden soll, dass der Verstärkungsring 13; 23 beim Einpressen der Buchse 12; 22 in Axialrichtung weggedrückt wird.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verstärkungsring 13 mit radialen Durchbrechungen 14 versehen, die beim Spritzguss des Bauteils 10 aus dem thermoplastischen Kunststoffmaterial gefüllt werden und damit den Verstärkungsring 13 gegen eine axiale Verschiebung gegenüber dem Bauteil 10 festlegen. Die axialen Enden des Verstärkungsrings 13 enden an der Oberfläche des Bauteils 10.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verstärkungsring 23 mit seinen axialen Enden in dem Kunststoffmaterial eingebettet, so dass sich an dessen axialen Enden den Verstärkungsring 23 gegen axiale Verschiebung gegenüber dem Bauteil 20 sichernde, mit Kunststoffmaterial aufgefüllte Endbereiche 26, 27 bilden. Hier ist der Verstärkungsring 13 somit vollständig in das Kunststoffmaterial des Bauteils 10 eingebettet, die axialen Enden desselben sind im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls mit dem Kunststoffmaterial bedeckt.
Das Bauteil 10; 20 ist durch Spritzguss aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, insbesondere Polyamid, Polypropylen oder ABS hergestellt.
In den 3 und 4 ist ein aus thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestelltes Bauteil 30; 40 dargestellt, wel ches eine Öffnung 31; 41 aufweist, in die ein ringförmiges Element in Form eines Wellendichtrings 32; 42 eingepresst ist. Das Bauteil 30; 40 kann ein Teil eines Deckels oder eines Gehäuseteils einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine sein, beispielsweise ein Teil eines Schwungradgehäuses von einer Brennkraftmaschine. Der Wellendichtring 32; 42 dient der Abdichtung einer das Bauteil 30; 40 durchdringenden rotierenden Welle 39; 49 in radialer Richtung. Der bei diesem Ausführungsbeispiel dargestellte Wellendichtring 32; 42 ist in bekannter Weise durch einen von einer Umhüllung 32b; 42b umgebenen Metallring 32a; 42a gebildet, an welchem, bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Dichtlippen 32c; 42c und 32d; 42d vorgesehen sind, welche an der Welle 39; 49 in gleitender Weise abdichtend anliegen.
Der Wellendichtring 32; 42 ist in die dafür vorgesehene Öffnung 31; 41 des Bauteils 30; 40 eingepresst. Unter der an den Wellendichtring 32; 42 angrenzenden Oberfläche, d.h. der inneren Umfangsfläche der Öffnung 31; 41 ist in dem Kunststoffmaterial ein Verstärkungsring 33; 43 aus einem formbeständigen Material eingebettet vorgesehen. Das Material kann vorzugsweise Metall sein. Zwischen dem Verstärkungsring 33; 43 und der dem Wellendichtring 32; 42 zugewandten Oberfläche der Öffnung 31; 41 ist eine Kunststoffzwischenschicht 35; 45 gebildet, die durch den eingepressten Wellendichtring 32; 42 auf Grund der Reibung beim Einpressen an der Oberfläche verformt wird. Diese Verformung geht einher mit einer Verminderung der Dicke der Kunststoffzwischenschicht 35; 45.
Die Kunststoffzwischenschicht 35; 45 wird mit einer vorgegebenen Dicke vorgesehen. Beim Einpressen des Wellendichtrings 32; 42 wird, zumindest in erster Linie, ein diesem benachbarter Teil der gesamten Dicke der Kunststoffzwischenschicht 35; 45 verformt. Die Dicke dieser verformten Schicht kann typi scherweise 0,1 bis 2 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1 mm betragen. Bei dem in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem das in die Öffnung 31; 41 eingepresste ring- oder buchsenförmige Element ein Wellendichtring 32; 42 ist, kann die Gesamtdicke der Kunststoffzwischenschicht 35; 45 vorzugsweise ungefähr das 6-fache der Dicke der verformten Schicht betragen.
Der in das Kunststoffmaterial des Bauteils 30; 40 eingebettete Verstärkungsring 33; 43 ist gegen axiale Verschiebung gegenüber dem Bauteil 30; 40 gesichert, wodurch verhindert werden soll, dass der Verstärkungsring 33; 43 beim Einpressen des Wellendichtrings 32; 42 in axialer Richtung aus dem Bauteil 30; 40 herausgedrückt wird.
Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt der Verstärkungsring 33 über radiale Durchbrechungen 34, die beim Spritzguss des Bauteils 30; 40 von dem Kunststoffmaterial gefüllt werden und somit den Verstärkungsring 33 gegen eine axiale Verschiebung gegenüber dem Bauteil festlegen. Bei diesem Ausführungsbeispiel reichen die axialen Enden des Verstärkungsrings 33 bis an die Oberfläche des Bauteils 30, schließen also bündig mit der Oberfläche desselben ab.
Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verstärkungsring 43 mit seinen axialen Enden in dem Kunststoffmaterial eingebettet, so dass sich an diesen axialen Enden den Verstärkungsring 43 gegen axiale Verschiebung gegenüber dem Bauteil 40 sichernde, mit Kunststoffmaterial aufgefüllte Endbereiche 46, 47 bilden. Der Verstärkungsring 43 ist somit allseitig in das Kunststoffmaterial des Bauteils 40 eingebettet, an seinen axialen Enden befinden sich also die mit Kunststoffmaterial aufgefüllten Endbereiche 46, 47.
Auch das Bauteil 30; 40 der in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele ist ein aus einem spritzgegossenem thermoplastischen Kunststoffmaterial, insbesondere Polyamid, Polypropylen oder ABS hergestelltes Werkstück.
Allen dargestellten Ausführungsbeispielen gemeinsam ist, dass der unter der an das ring- oder buchsenförmige Element 12; 22; 32; 42 angrenzenden Oberfläche der Öffnung 11; 21; 31; 41 in dem Kunststoffmaterial des Bauteils 10; 20; 30; 40 eingebettete Verstärkungsring 13; 23; 43 eine spielfreie Befestigung des eingepressten ring- oder buchsenförmige Elements 12; 22; 32; 42 und eine stabile Vorspannung von dessen Passsitz in dem Bauteil 10; 20; 30; 40 sicherstellen.
Die Dicke des Materials der Kunststoffzwischenschicht 15; 25; 35; 45 ist so gewählt, dass einerseits ein Setzen des thermoplastischen Kunststoffmaterials und damit ein Lockerung des Presssitzes des ring- oder buchsenförmigen Elements 12; 22; 32; 42 vermieden und andererseits beim Herstellen des Presssitzes diese Kunststoffzwischenschicht 15; 25; 35; 45 zwar verformt wird, aber nicht abreißt. Dabei wird ein ausreichend dünner Teil der gesamten Dicke der Kunststoffzwischenschicht 15; 25; 35; 45 in radialer Richtung verformt, d.h. er setzt sich, wobei, so die Vorstellung, die Molekülketten des thermoplastischen Kunststoffmaterials unter dieser Belastung zwar etwas verlängert werden, die Verlängerung aber begrenzt ist. Wenn die gesamte Dicke der Kunststoffzwischenschicht 15; 25; 35; 45 genügend klein ist, ist auch folglich die mögliche radiale Setzverformung genügend klein, so dass die vorher genannte spielfreie Befestigung und stabile Vorspannung des Passsitzes dauerhaft sichergestellt ist.
Die genannte Dicke des sich verformenden Teils der Kunststoffzwischenschicht 15; 25; 35; 45 beträgt vorzugsweise 0,3 bis 1 mm. Damit die vor dem Verstärkungsring 13; 23; 33; 43 liegende Kunststoffzwischenschicht 15; 25; 35; 45 beim Einpressen des ring- oder buchsenförmigen Elements 12; 22; 32; 42 nicht abreißt, muss sie folglich eine entsprechende Mehrdicke aufweisen. Daraus ergibt sich als vorteilhaft, dass die Gesamtdicke der Kunststoffzwischenschicht 15; 25; 35; 45 vorzugsweise ungefähr bis das 9-fach der verformten Schicht beträgt. Somit ergibt sich ein Verhältnis der verformten Schicht zur Gesamtdicke der Kunststoffzwischenschicht 15; 25; 35; 45 von vorzugsweise maximal 1:9, vorzugsweise 1:6 bei einem Wellendichtring 32; 42 gemäß dem in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen und 1:3 bei den einer Schraubbefestigung dienenden Buchsen 12; 22 gemäß den Ausführungsbeispielen der 1 bzw. 2.
Die Kunststoffzwischenschicht 15; 25; 35; 45 der dargestellten Ausführungsbeispiele ist in zweierlei Hinsicht vorteilhaft. Zum einen verhindert sie, dass der Verstärkungsring 13; 23; 33; 43 aus dem Kunststoffmaterial des Bauteils 10; 20; 30; 40 herausgepresst wird. Dies würde der Fall sein, wenn er direkt eine metallische Auflage für das eingepresste ring- oder buchsenförmige Element 12; 22; 32; 42 bilden sollte, da dieser auf Grund der dann auftretenden Reibkräfte beim Einpressen in axialer Richtung aus dem Kunststoffmaterial herausgedrückt würde. Zum anderen ermöglicht er auf Grund seiner Verformbarkeit ein einfaches und unproblematisches Einpressen des ring- oder buchsenförmigen Elements 12; 22; 32; 42 bei gleichzeitig dauerhaftem Festlegen desselben durch den in das Kunststoffmaterial eingebetteten Verstärkungsring 13; 23; 33; 43.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, bei denen das in die Öffnung 11; 21, 31; 41 eingepresste ring- oder buchsenförmigen Element eine Buchse 12; 22 für eine Schraubbefestigung des Bauteils oder ein Wellendichtring 32; 42 ist. Die Erfindung soll aber nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt sein, vielmehr soll der Ausdruck ring- oder buchsenförmiges Element im weitesten Sinne so verstanden werden, dass damit jedwedes Element gemeint ist, welches in ein entsprechendes Bauteil eingepresst werden und in diesem mittels Presssitz gehalten werden kann, beispielsweise auch Kugel- oder Rollenlager, Gehäusestopfen, Buchsen von Innengewinden oder sonstige ähnliche Teile.
Die Öffnung 11; 21, 31; 41 ist bei den beschriebenen Ausführungen kreisförmig, dies wird typischerweise auch bei den meisten Ausführungsformen so sein, die Erfindung ist jedoch nicht notwendigerweise darauf beschränkt.
Das die Öffnung 11; 21, 31; 41 verstärkende, in dem Kunststoffmaterial eingebettete Element ist als Verstärkungsring 13; 23; 33; 43 beschrieben. Dies bedeutet jedoch nicht, dass dessen Form auf einen Ring im engeren Sinne beschränkt ist, vielmehr soll unter dem Ausdruck Verstärkungsring jedwedes ringförmig die Öffnung 11; 21, 31; 41 umgebende Element verstanden werden, das in der Lage ist, die beschriebene Verstärkungsfunktion zu erfüllen.

10; 20; 30; 40: Bauteil
11; 21; 31; 41: Öffnung
12; 22: Buchse
12a; 22a: Schraube
32; 42: Wellendichtung
32a; 42a: Metallring
32b; 42b: Umhüllung
32c; 42c: Dichtlippe
32d; 42d: Dichtlippe
13; 23; 33; 43: Verstärkungsring
14; 34: Durchbrechungen
15; 25; 35; 45: Kunststoffzwischenschicht
26; 46: Endbereiche
27; 47: Endbereiche
18; 28: Gehäuse
39; 49: Welle

Claims

Aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial hergestelltes Bauteil mit einem in eine Öffnung (11; 21; 31; 41) des Bauteils (10; 20; 30; 40) eingepressten ring- oder buchsenförmigen Element (12; 22; 32; 42), dadurch gekennzeichnet, dass unter der an das ring- oder buchsenförmige Element (12; 22; 32; 42) angrenzenden Oberfläche der Öffnung (11; 21; 31; 41) ein in dem Kunststoffmaterial eingebetteter Verstärkungsring (13; 23; 33; 43) aus einem formbeständigen Material vorgesehen ist, so dass zwischen dem Verstärkungsring (13; 23; 33; 43) und der Oberfläche der Öffnung (11; 21; 31; 41) eine Kunststoffzwischenschicht (15; 25; 35; 45) gebildet ist, die durch das eingepresste ring- oder buchsenförmige Element (12; 22; 32; 42) einer Verformung unterliegt.
Bauteil Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffzwischenschicht (15; 25; 35; 45) eine vorgegebene Dicke aufweist, und dass ein dem eingepressten ring- oder buchsenförmigen Element (12; 22; 32; 42) benachbarter Teil der vorgegebenen Dicke der Kunststoffzwischenschicht (15; 25; 35; 45) durch das eingepresste ring- oder buchsenförmigen Element (12; 22; 32; 42) verformt ist.
Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Dicke der verformten Schicht 0,1 bis 2 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1 mm beträgt.
Bauteil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke der Kunststoffzwischenschicht (15; 25; 35; 45) das 2- bis 15-fache, vorzugsweise das 3- bis 9-fache der Dicke der verformten Schicht beträgt.
Bauteil nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Kunststoffmaterial eingebettete Verstärkungsring (13; 23; 33; 43) gegen axiale Verschiebung (11; 21; 31; 41) gesichert ist.
Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsring (13; 33) radiale Durchbrechungen (14; 34) aufweist, die von dem Kunststoffmaterial gefüllt sind und eine axiale Verschiebung des Verstärkungsrings (13; 33) verhindern.
Bauteil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsring (23; 33) mit seinen axialen Enden in dem Kunststoffmaterial eingebettet ist, so dass sich diesen gegen axiale Verschiebung sichernde, mit Kunststoffmaterial aufgefüllte Endbereiche (26, 27; 46, 47) bilden.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Öffnung (11; 21) eingepresste ring- oder buchsenförmigen Element eine Buchse (12; 22) für eine Schraubbefestigung des Bauteils ist.
Bauteil nach Anspruch 8 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke der Kunststoffzwischenschicht (15; 25) vorzugsweise das 3-fache der Dicke der verformten Schicht beträgt.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Öffnung (31; 41) eingepresste ring- oder buchsenförmigen Element ein Wellendichtring (32; 42) ist.
Bauteil nach Anspruch 10 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke der Kunststoffzwischenschicht (35; 45) vorzugsweise das 6-fache der Dicke der verformten Schicht beträgt.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil aus einem spritzgegossenem thermoplastischem Kunststoffmaterial, insbesondere Polyamid, Polypropylen oder ABS hergestellt ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsring (13; 23; 33; 43) aus Metall ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Deckel oder ein Gehäuseteil einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine ist.
Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, das ein in eine Öffnung (11; 21; 31; 41) des Bauteils (10; 20; 30; 40) eingepresstes ring- oder buchsenförmigen Element (12; 22; 32; 42) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass unter der an das ring- oder buchsenförmigen Element (12; 22; 32; 42) angrenzenden Oberfläche der Öffnung (11; 21; 31; 41) ein Verstärkungsring (13; 23; 33; 43) aus einem formbeständigen Material in dem Kunststoffmaterial des Bauteils (10; 20; 30; 40) eingebettet wird, so dass zwischen dem Verstärkungsring (13; 23; 33; 43) und der Oberfläche der Öffnung (11; 21; 31; 41) eine Kunststoffzwischenschicht (15; 25; 35; 45) gebildet wird, und dass die Kunststoffzwischenschicht (15; 25; 35; 45) durch Einpressen des ring- oder buchsenförmigen Elements (12; 22; 32; 42) verformt wird.
Verfahren nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffzwischenschicht (15; 25; 35; 45) mit einer vorgegebenen Dicke ausgebildet wird, und dass ein dem eingepressten ring- oder buchsenförmigen Element (12; 22; 32; 42) benachbarter Teil der vorgegebenen Dicke der Kunststoffzwischenschicht (15; 25; 35; 45) durch das Einpressen des ring- oder buchsenförmigen Elements (12; 22; 32; 42) verformt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der verformten Schicht 0,1 bis 2 mm, vorzugsweise 0,3 bis 1 mm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke der Kunststoffzwischenschicht (15; 25; 35; 45) das 2- bis 15-fache, vorzugsweise das 3- bis 9-fache der Dicke der verformten Schicht beträgt.
Verfahren nach Anspruch 15, 16, 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Kunststoffmaterial eingebettete Verstärkungsring (13; 23; 33; 43) gegen axiale Verschiebung gegenüber dem Bauteil (10; 20; 30; 40) gesichert wird.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsring (13; 33) mit radialen Durchbrechungen (14; 34) versehen wird, die von dem Kunststoffmaterial gefüllt werden und eine axiale Verschiebung des Verstärkungsrings (13; 33) verhindern.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsring (13; 33) mit seinen axialen Enden in dem Kunststoffmaterial eingebettet wird, so dass sich diesen gegen axiale Verschiebung sichernde, mit Kunststoffmaterial aufgefüllte Endbereiche (26, 27; 46, 47) an dessen axialen Enden bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (10; 20; 30; 40) durch Spritzguss aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, insbesondere Polyamid, Polypropylen, oder ABS hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärkungsring (13; 23; 33; 43) aus Metall hergestellt wird.