DE102006059337A1 - Verfahren zum Verbinden von Teilen aus thermoplastischem Material - Google Patents

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Joachim Sträßer
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Teilen aus thermoplastischem Material, insbesondere von Haltern (3) für Sensoren (4) oder Leuchten mit Fahrzeugstoßstangen (1) aus Kunststoff sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Gemäß der Erfindung wird zwischen miteinander zu verbindenden Oberflächen der Teile (1, 3) ein Durchbrüche, Vorsprünge oder/und Vertiefungen aufweisendes Verbindungselement (7) angeordnet, von dem Verbindungselemente (7) unter Schmelzen des thermoplastischen Materials an den Oberflächen Wärme abgegeben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden von Teilen aus thermoplastischem Material, z. B. zum Verbinden von Haltern für Sensoren oder Leuchten mit Fahrzeugstoßstangen bzw. -stoßfängern aus Kunststoff.
  • Die genannten Halter, die ein Hülsenteil, z. B. für die Aufnahme eines Abstandssensors, und einen Flansch aufweisen, werden herkömmlich über den Flansch mit der Fahrzeugstoßstange verklebt oder ultraschallverschweißt. Die Verklebung ist arbeits- und zeitaufwendig. Beim Ultraschallschweißen kann es durch hohe erforderliche Andruckkräfte und übermäßige Erhitzung des Stoßstangenmaterials an der Stoßstange zu unansehnlichen Wölbungen bzw. Abzeichnungen kommen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das eine schnelle Verbindung von Teilen, insbesondere Sensorhaltern mit Fahrzeugstoßstangen, ohne die Gefahr einer Verformung der Teile ermöglicht.
  • Das diese Aufgabe lösende Verfahren nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen miteinander zu verbindenden Oberflächen der Teile ein Durchbrüche, Vorsprünge oder/und Vertiefungen aufweisendes Verbindungselement angeordnet wird, wobei das Verbindungselement unter Schmelzen des thermoplastischen Materials an den Oberflächen Wärme abgibt.
  • Durch die Ausbildung des Verbindungselements mit Durchbrüchen, Vorsprüngen oder/und Vertiefungen kommt es mit dem Erstarren des geschmolzenen Materials zu einer Verbindung wenigstens zwischen den Oberflächen und dem Verbindungselement und dadurch zu einer Verbindung der Teile über das Verbindungselement.
  • Die Erwärmung der zu verbindenden Teile lässt sich auf die betreffenden Oberflächenbereiche beschränken. Daher können verhältnismäßig dünne Materiallagen miteinander verbunden werden, ohne die dem Verbindungselement abgewandte Lagenoberfläche zu beeinträchtigen. Das Verfahren hat daher auch besondere Bedeutung für die Befestigung von Verkleidungselementen an einem Verkleidungsträger. Die Anbringung von Befestigungslaschen an der Innenseite der Verbindungselemente, die dem Aussehen der außenliegenden Sichtfläche ggf. schadet, kann entfallen.
  • Vorzugsweise weisen die Durchbrüche, Vorsprünge oder/und Vertiefungen Hinterschneidungen auf, die eine Formschlussverbindung zwischen den jeweiligen Oberflächen der Teile und dem Verbindungselement ermöglichen.
  • Zur Förderung der Verbindung können die Oberflächen während des Schmelzvorgangs mit Hilfe geeigneter Einrichtungen zusammengedrückt werden.
  • Zu einer besonders festen Verbindung kann es kommen, wenn durch die Wärmeabgabe des Verbindungselements und ggf. das Zusammendrücken der Oberflächen die Durchbrüche durchsetzende Materialbrücken und damit direkte Verbindungen zwischen den Oberflächen der Teile gebildet werden.
  • Während es möglich wäre, das Verbindungselement vorab zu erhitzen und dann zwischen den Teilen anzuordnen, besteht in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Verbindungselement aus elektrisch leitendem Material und wird durch elektrischen Strom während des Verbindungsvorgangs erhitzt.
  • Das Verbindungselement kann insbesondere einem veränderlichen Magnetfeld ausgesetzt werden, welches durch Induktion das Verbindungselement aufheizende Wirbelströme erzeugt. Vorteilhaft können auf diese Weise Ströme in dem Verbindungselement ohne Leiterdrahtverbindungen erzeugt werden und das Verbindungselement kann zwischen den Oberflächen vollständig eingeschlossen sein.
  • Bei dem Verbindungselement handelt es sich vorzugsweise um einen dünnen, flächenhaft ausgedehnten Körper, der z. B. eine Netz- oder Gitterstruktur aufweist.
  • Eine solche Netz- oder Gitterstruktur lässt sich z. B. aus Drähten bilden, wobei die Drähte vorzugsweise miteinander verflochten werden. Durch die Verflechtung entstehen zusätzlich zu den Gittermaschen Vorsprünge, welche zu einer festen Verbindung des Elements mit den Oberflächen der Teile beitragen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Anordnung, um nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einen Halter für einen Abstandssensor mit der Innenseite einer Kunststoffstoßstange zu verbinden,
  • 2 ein bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendbares netzartiges Verbindungselement,
  • 3 den Halter von 1 im mit der Stoßstange verbundenen Zustand,
  • 4 eine Detaildarstellung der Verbindung zwischen dem Halter und der Stoßstange,
  • 5 eine Fahrzeugstoßstange, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit Haltern gemäß 1 für Abstandssensoren verbunden ist,
  • 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein bei dem Verfahren nach der Erfindung verwendbares Verbindungselement, und
  • 7 eine weitere Detaildarstellung einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbindung.
  • Eine in den 1 bis 3 abschnittsweise dargestellte Fahrzeugstoßstange 1 aus Kunststoff weist eine Öffnung 2 auf, an welcher ein Halter 3 für einen Abstandssensor 4 (5) anzubringen ist. Am Halter 3 gebildete Einrichtungen zur Verbindung mit dem Abstandssensor 4 sind in den Figuren der Einfachheit halber nicht gezeigt.
  • Der Halter 3 weist einen Hülsenteil 5 und einen mit dem Hülsenteil verbundenen Flansch 6 auf, über welchen der Halter mit einer die Öffnung 2 umgebenden Oberfläche der Fahrzeugstoßstange 1 zu verbinden ist.
  • Das Bezugszeichen 7 weist auf ein zwischen dem Flansch 6 und der genannten Oberfläche anzuordnendes Verbindungselement hin. Wie 2 zeigt, besteht das Verbindungselement 7 aus einem Drahtnetz, wobei sich kreuzende Drähte 8 und 9 miteinander verflochten sind und die Netzmaschen Durchbrüche 12 bilden.
  • Zur Verbindung des Halters 3 mit der Fahrzeugstoßstange 1 wird das Verbindungselement 7 in die in 2 gezeigte Position relativ zur Öffnung 2 gebracht und der Halter 3 mit dem Flansch 5 auf das auf der Fahrzeugstoßstange 1 aufliegende Verbindungselement 7 aufgesetzt. Ein vorstehender Zentrierrand 10 des Halters 3 greift dabei in die Öffnung 2 ein.
  • Das Verbindungselement 10 könnte auch vorab an dem Halter 3 oder der Stoßstange 1 angeheftet worden sein.
  • Eine an der Öffnung 2 angeordnete Spule 11 erzeugt ein sich änderndes Magnetfeld, durch welches in dem Verbindungselement 7 Wirbelströme erzeugt werden. Die Wirbelströme heizen das Verbindungselement 7 auf. Während des Aufheizens wird auf den Halter 3 bzw. den Flansch 6 ein leichter Druck in Richtung senkrecht zur Oberfläche der Fahrzeugstoßstange 1 ausgeübt. Das erhitzte Verbindungselement 7 bringt sowohl das Material des Halters 3 als auch das der Stoßstange 1 zum Schmelzen. Nach Abschaltung des Spulenstroms und nach dem Erstarren der Schmelze sind der Halter 3 und die Stoßstange 1 miteinander verbunden.
  • Wie 4 erkennen lässt, dringen die Drähte 8 und 9 des Verbindungselements 7 insbesondere an den am weitesten vorstehenden Kreuzungspunkten der Verflechtung in die einander gegenüberliegenden Oberflächen des Halters 3 und der Fahrzeugstoßstange 1 ein. Das geschmolzene Material umgreift die Drähte, durch welche Hinterschneidungen gebildet sind. Teilweise fließt das Material von Halter und Stoßstange in den Maschen des Verbindungselements unter Bildung von Verbindungsbrücken zwischen den Teilen ineinander.
  • Es versteht sich, dass die Drähte seitlich vorstehende Rippen aufweisen können, welche den Hinterschneidungsgrad vergrößern und für einen noch festeren Halt des Verbindungselements in den jeweiligen Teilen sorgen.
  • 6 zeigt ein Verbindungselement 7a, das wie das Verbindungselement 7 netzartig ausgebildet ist, jedoch mit zueinander konzentrischen Drähten 8a und radial verlaufenden Drähten 9a.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel von 7 sind Teile 1b und 3b über ein Verbindungselement 7b miteinander verbunden, welches hinterschnittene Durchbrüche 12b in einer Rasteranordnung aufweist. In einen der Durchbrüche ist das Material der Teile 1b und 3b teilweise eingedrungen und durch die Hinterschneidung ist über das Verbindungselement 7b eine Verbindung zwischen den Teilen 1b und 3b hergestellt. In einen benachbarten Durchbruch ist das Material der Teile 1b und 3b soweit eingedrungen, dass die Materialien ineinander geflossen sind und eine die Teile 1b und 3b unmittelbar verbindende Materialbrücke hergestellt ist.
  • Zum Anheften des Verbindungselements vorab an einem der zu verbindenden Teile kann im Prinzip das gleiche Verfahren angewandt werden, wobei das Verbindungsstück ggf. durch einen nicht schmelzenden Druckstempel an das betreffende Teil angedrückt wird.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Verbinden von Teilen aus thermoplastischem Material, insbesondere zum Verbinden von Haltern (3) für Sensoren (4) oder Leuchten mit Fahrzeugstoßstangen (1) aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen miteinander zu verbindenden Oberflächen der Teile (1, 3) ein Durchbrüche (12), Vorsprünge oder/und Vertiefungen aufweisendes Verbindungselement (7) angeordnet wird, wobei das Verbindungselement unter Schmelzen des thermoplastischen Materials an den Oberflächen Wärme abgibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrüche (12), Vorsprünge oder/und Vertiefungen mit Hinterschneidungen ausgebildet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen während der Wärmeabgabe durch das Verbindungselement (7) zusammengedrückt werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Wärmeabgabe des Verbindungselements (7) und ggf. das Zusammendrücken der Oberflächen die Durchbrüche (12) durchsetzende Materialbrücken zwischen den Oberflächen gebildet werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (7) aus elektrisch leitendem Material besteht und durch elektrischen Strom beheizt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (7) zur Beheizung einem veränderlichen Magnetfeld ausgesetzt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Verbindungselement (7) ein dünner, flächenhaft ausgedehnter Körper verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement (7) mit einer Netz- oder Gitterstruktur verwendet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbindungselement (7) aus Drähten (8, 9) verwendet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drähte (8, 9) miteinander verflochten werden.
  11. Vorrichtung zum Verbinden von Teilen aus thermoplastischem Material, insbesondere von Haltern (3) für Sensoren (4) oder Leuchten mit Fahrzeugstoßstangen (1) aus Kunststoff, gekennzeichnet durch ein zwischen miteinander zu verbindenden Oberflächen der Teile (1, 3) anzuordnendes Verbindungselement (7), das Durchbrüche (12), Vorsprünge und/oder Vertiefungen aufweist und elektrisch leitend ist, und eine Einrichtung (11) zur Beaufschlagung des Verbindungselements (7) mit einem sich ändernden Magnetfeld.
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