DE102009044045A1

DE102009044045A1 - Verfahren zur Herstellung zumindest eines Verbundteils sowie eine in dem Verfahren verwendbare Presseinrichtung

Info

Publication number: DE102009044045A1
Application number: DE102009044045A
Authority: DE
Inventors: Attila Nagy
Original assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Current assignee: Woco Industrietechnik GmbH
Priority date: 2009-09-17
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2011-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Verbundteils durch Verbindung zumindest eines ersten Elementes mit zumindest einem zweiten Element, wobei das erste Element zumindest eine erste Verbindungsoberfläche und das zweite Element zumindest eine zweite Verbindungsoberfläche aufweist, die erste Verbindungsoberfläche und die zweite Verbindungsoberfläche zumindest bereichsweise miteinander in Kontakt gebracht werden, mittels einer Presseinrichtung eine Presskraft zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element zumindest bereichsweise im Bereich der ersten Verbindungsoberfläche und der zweiten Verbindungsoberfläche aufgebaut wird und das erste Element und das zweite Element im Bereich der ersten Verbindungsoberfläche und der zweiten Verbindungsoberfläche miteinander verbunden werden, wobei das erste Element außerhalb der ersten Verbindungsoberfläche und/oder das zweite Element außerhalb der zweiten Verbindungsoberfläche im Wesentlichen vollständig von zumindest einem Presselement der Presseinrichtung umschlossen wird bzw. werden sowie eine Presseinrichtung hierfür.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Verbundteils durch Verbindung zumindest eines ersten Elementes mit zumindest einem zweiten Element, wobei das erste Element zumindest eine erste Verbindungsoberfläche und das zweite Element zumindest eine zweite Verbindungsoberfläche aufweist, die erste Verbindungsoberfläche und die zweite Verbindungsoberfläche zumindest bereichsweise miteinander in Kontakt gebracht werden, mittels einer Presseinrichtung eine Presskraft zwischen dem ersten Element und dem zweiten Element zumindest bereichsweise im Bereich der ersten Verbindungsoberfläche und der zweiten Verbindungsoberfläche aufgebaut wird und das erste Element und das zweite Element im Bereich der ersten Verbindungsoberfläche und der zweiten Verbindungsoberfläche miteinander verbunden werden, sowie eine in dem Verfahren verwendbare Presseinrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verbindungsverfahren zur Verbindung zweier Elemente bekannt. So offenbart bspw. die DE 10 2005 004 280 A1 ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Verbundes. Es wird vorgeschlagen, dass das Verbundteil zwei Komponenten enthält, nämlich ein Teil, das ganz oder teilweise ein Polyamid enthält, sowie ein Teil aus einer weiteren Formmasse. In diesem Dokument wird vorgeschlagen, dass mindestens eine der Komponenten an der Kontaktfläche vor Herstellung des Verbundes mit einem Open-air-Plasma behandelt wird und danach die andere Komponente angeformt wird. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass nach der Plasmabehandlung der Verbund durch Anformen mittels Anspritzen, Hinterspritzen, Hinterschäumen, Hinterprägen, Aufextrudieren, Heißpressen, Schweißen, Beschichten und dergleichen hergestellt wird.
Insbesondere bei zwei bereits ausgeformten Elementen werden im Stand der Technik unterschiedliche Verbindungs-, insbesondere Klebeverfahren, eingesetzt. Hierbei wird beispielsweise ein Adhäsionsmittel eingesetzt und/oder eine nachträgliche Vulkanisation von teilweise oder vollkommen ausvulkanisiserten Elementen, insbesondere Elastomerkomponenten durchgeführt. Bei derartigen Verbindungsverfahren ist es wichtig, dass die zu verklebenden Flächen, die auch als Verbindungsoberflächen bezeichnet werden, während der Durchführung der Verbindung der Elemente gleichmäßig, vollflächig und konstant aneinander angepresst und fixiert werden. Diese Anpressung ist insbesondere bei der Durchführung eines Heißpressverfahrens bzw. Vulkanisationsverfahrens wichtig.
Bei der Verbindung von elastischen Komponenten verursacht die notwendige starke Pressung jedoch eine vergleichsweise große Deformation, insbesondere im Bereich der Verbindungsoberflächen der Elemente, die durch die Wärmeausdehnung bei dem Heißpressen bzw. Vulkanisieren noch weiter verstärkt werden kann.
Bei derartigen Verbindungsprozessen werden gattungsgemäße Presseinrichtungen eingesetzt, die auch als Presselement bezeichnet werden. Bei diesen Presselementen handelt es sich um einseitig geöffnete Vorrichtungen, in die zumindest bereichsweise eines der Elemente aufgenommen wird. Bei der Verpressung der Elemente entsteht im Bereich der Verbindungsoberfläche, insbesondere in den Randbereichen der Verbindungsoberflächen, eine vergleichsweise große Deformation des elastischen Materials der Elemente. Aufgrund der Wärmeausdehnung wird zusätzlich die Verbindungsoberfläche vergrößert, so dass während der Durchführung des Verbindungsprozesses die Kontaktfläche zwischen den Elementen größer ist als vor und nach der Durchführung der Verbindung. Nach Durchführung des Vulkanisations- bzw. Heißpressprozesses kommt es, insbesondere aufgrund der Abkühlung, zu einem Schrumpfen des mittels des Presselementes aufgepressten Elementes. Dieses Schrumpfen im Bereich der Verbindungsoberflächen, wirkt sich insbesondere im Randbereich dieser aus, wobei in diesen Randbereichen der Wert des während des Verbindungsprozesses aufgebauten Oberflächendrucks jedoch am geringsten ist, wodurch es zu einer permanenten Spannung in diesem Bereich kommt.
Nach dem Entfernen der Presseinrichtung versucht das Elastomereteil also wieder im wesentlichen seine Originalkontur anzunehmen. Der Schrumpfung entgegen der Wärmeausdehnung steht jedoch die Verbindungskraft zwischen den verbundenen Elementen im Bereich der Verbindungsoberfläche entgegen, so dass es zur Ausbildung permanenter Spannungen, insbesondere im Randbereich, kommt und Anfangsanrisse entstehen können, die später zu einer leichteren Lösung der Verbindung zwischen den Elementen führen kann und die Lebensdauer des Verbundelementes negativ beeinflussen kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren sowie die gattungsgemäße Presseinrichtung derartig weiterzuentwickeln, dass die Nachteile des Stands der Technik überwunden werden können, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundteils sowie eine Presseeinrichtung bereitgestellt werden, durch die eine gleichmäßig, vollflächige und konstante Anpressung der jeweiligen Verbindungsoberflächen aneinander gewährleistet werden kann und gleichzeitig die Ausbildung von permanenten Spannungen bzw. Spitzenspannungen, insbeosndere in einem Randbereich der Verbindungsfläche, nach Durchführung des Verbindungsvorganges vermieden werden.
Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das erste Element außerhalb der ersten Verbindungsoberfläche und/oder das zweite Element außerhalb der zweiten Verbindungsoberfläche im wesentlichen vollständig von zumindest einem Presselement der Presseinrichtung umschlossen wird bzw. werden.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass zumindest bereichsweise zwischen dem ersten Element und dem Presselement und/oder dem zweiten Element und dem Presselement zumindest ein elastisches Medium angeordnet wird, wobei vorzugsweise das erste Element außerhalb der ersten Verbindungsoberfläche und/oder das zweite Element außerhalb der zweiten Verbindungsoberfläche von dem elastischen Medium im wesentlichen vollständig umschlossen wird bzw. werden und/oder das elastische Medium zwischen dem Presselement und einer der ersten Verbindungsoberfläche abgewandten ersten Oberfläche des ersten Elementes und/oder das elastische Medium zwischen dem Presselement und einer der zweiten Verbindungsoberfläche abgewandten zweiten Oberfläche des zweiten Elementes angeordnet wird.
Bei der vorgenanten alternativen Ausführungsform ist bevorzugt, dass es das erste Element und/oder das zweite Element im wesentlichen spaltenlos von dem elastischen Medium umschlossen wird oder werden und/oder das elastische Medium im wesentlichen spaltenlos an der ersten Oberfläche und/oder der zweiten Oberfläche angeordnet wird.
Weiterhin wird für das Verfahren vorgeschlagen, dass als elastische Medium zumindest teilweise zumindest ein im wesentliches inkompressibles Medium, zumindest ein, vorzugsweise eine größere Viskosität als Wasser aufweisendes, Fluid, zumindest ein Liquid, zumindest ein gasförmiges Medium, zumindest ein, vorzugsweise künstliches oder natürliches, elastomeres Material, zumindest ein Silicongummi, zumindest ein Kunststoff, zumindest ein pulverförmiges Medium, zumindest ein im wesentlichen kugelförmige Partikel umfassendes Medium zumindest ein Gel und/oder zumindest ein Öl verwendet wird.
Ferner kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dadurch gekennzeichnet sein, dass zumindest bereichsweise zwischen dem Presselement und dem elastischen Medium, vorzugsweise in zumindest einem Ausgleichsraum einer Druckausgleichseinrichtung, zumindest ein kompressibles Fluid, vorzugsweise ein gasförmiges Fluid, insbesondere Luft, angeordnet wird, wobei vorzugsweise der Ausgleichsraum in einem weitmöglichst von der der ersten Verbindungsoberfläche und/oder der der zweiten Verbindungsoberfläche entfernten Bereich des Presselementes angeordnet wird.
Weiterhin wird mit der Verbindung vorgeschlagen, dass das erste Element und/oder das zweite Element zumindest bereichsweise durch zumindest ein Elastomermaterial gebildet wird.
Auch ist bevorzugt, dass die erste Verbindungsoberfläche und die zweite Verbindungsoberfläche mittels Vulkanisieren, Verkleben, Schweißen, Spritzgießen, Heißpressen und/oder Blasformen verbunden werden.
Weiterhin wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass die Presskraft mittels einer Volumenvergrößerung des ersten Elementes und/oder des zweiten Elementes, mittels einer Volumenvergrößerung des elastischen Mediums, vorzugsweise einer Vergrößerung der Menge des elastischen Mediums, mittels einer mechanischen Deformation des elastischen Mediums, vorzugsweise bewirkt durch zumindest eine zumindest indirekt auf das elastische Medium wirkende Krafterzeugungseinrichtung, und/oder mittels einer auf das Presselement ausgeübten Kraft erzeugt wird.
Schließlich wird für das erfindungsgemäße Verfahren bei der Erfindung bevorzugt, dass erste Verbindungsoberfläche und/oder die zweite Verbindungsoberfläche vorbehandelt wird bzw. werden, vorzugsweise zumindest ein Adhäsionsmittel aufgebracht wird, zumindest eine Plasmabehandlung durchgeführt wird, und/oder zumindest ein Haftverstärker aufgebracht wird.
Die die Presseinrichtung betreffende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Vertiefung derartig ausgeformt ist, dass das erste Element außerhalb der ersten Verbindungsoberfläche und/oder das zweite Element außerhalb der zweiten Verbindungsoberfläche im wesentlichen vollständig von dem Presselement umschlossen ist bzw. sind.
Dabei ist besonders bevorzugt, dass zumindest bereichsweise innerhalb der Vertiefung ein elastisches Medium angeordnet ist, wobei vorzugsweise das elastische Medium spaltenlos zumindest bereichsweise das erste Element und/oder das zweite Element umschließt und/oder das erste Element außerhalb der ersten Verbindungsoberfläche und/oder das zweite Element außerhalb der zweiten Verbindungsoberfläche im wesentlichen vollständig umschließt.
Weiterhin ist bevorzugt, dass zwischen dem Presselement und dem elastischen Element zumindest eine Druckausgleichseinrichtung ausgebildet ist, insbesondere die Druckausgleichseinrichtung zumindest einen Ausgleichsraum zwischen dem elastischen Medium und dem Presselement umfasst, wobei insbesondere der Ausgleichsraum zumindest teilweise mit einem kompressiblen Fluid, wie einem Liquid und/oder Gas, vorzugsweise Luft, gefüllt ist.
Und schließlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass zumindest eine Krafterzeugungsvorrichtung zum Aufbau einer Presskraft zwischen der ersten Verbindungsoberfläche und der zweiten Verbindungsoberfläche, vorzugsweise umfassend zumindest eine Zuführeinrichtung zur Zuführung des elastischen Mediums, zumindest eine Krafterzeugungseinrichtung zum Aufbau einer Druckkraft auf das elastische Medium, vorzugsweise umfassend zumindest eine pneumatische und/oder hydraulische Krafterzeugungseinrichtung, insbesondere umfassend zumindest einen Hydraulikzylinder und/oder Pneumatikzylinder, zumindest eine magnetische Krafterzeugungseinrichtung, insbesondere umfassend zumindest einen Elektromagneten und/oder zumindest eine Federeinrichtung.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass dadurch, dass eine Presseinrichtung bereitgestellt wird, die ein Presselement umfasst, das zumindest eines der zu verbindenden Elemente im wesentlichen vollständig, mit Ausnahme des Bereichs des Elementes, der die Verbindungsoberfläche zu den jeweiligen anderen Elementen darstellt, umgibt, ein gleichmäßiger, vollflächiger und konstanter Oberflächendruck zwischen den Verbindungsoberflächen der miteinander zu verbindenden Elemente, insbesondere miteinander zu verklebenden bzw. zu vulkanisierenden Elementen, erreicht werden kann und gleichzeitig die von Deformationen der elastischen Elemente stammenden Spitzenspannungen im Randbereichen der Verbindungsoberflächen vermieden werden können.
Die Grundidee ist, dass zumindest eines der zu verbindenden Elemente, mit Ausnahme der entsprechenden Verbindungsoberfläche dieses Elementes, im wesentlichen vollständig von einem Presselement umgeben wird, insbesondere das Element in einer Vertiefung des Presselements derartig aufgenommen wird, dass ein im wesentlichen geschlossener Kasten um das Element gebildet wird, wobei der Kasten die Verbindungsoberfläche des eingeschlossenen Elementes freigibt.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das durch das Presselement aufgenommene Element mit einem elastischen Medium voll oder teilweise umhüllt ist, wobei besonders bevorzugt ist, dass das elastische Medium das Element spaltenlos umhüllt, so dass in dem Presselement ein gleichmäßiger hydrostatischer Druck entstehen kann, damit auf die Verbindungsoberflächen, die miteinander zu verbinden bzw. zu verkleben sind, ein entsprechend großer Flächendruck aufgebaut wird, ohne dass es zu einer Deformation des Elements, insbesondere Elastomereteiles, die zur Ausbildung von Spitzenspannungen im Randbereich der Verbindungsoberflächen führen könnte, kommt. Durch das elastische Medium wird nämlich sichergestellt, dass von allen Seiten ein gleichmäßiger Druck auf das zu verbindende Element ausgebildet wird.
Der Aufbau der Presskraft von der Presseinrichtung bzw. dem Presselement auf das jeweilige Element kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. So kann zunächst das Innenvolumen des Presselementes geringfügig geringer sein, als das Volumen des eingeschlossenen Elementes so dass durch die Verpressung des Presselementes bereits ein Druck auf das Element ausgeübt wird. Darüber hinaus kann ein Druck dadurch aufgebaut werden, dass bei dem Heißpress- bzw. Vulkanisationsverfahren eine Wärmeausdehnung des Elementes ausgenutzt wird, also während der Erwärmung des Elementes eine Volumenausdehnung des Elementes erzeugt und so ein kontinuierlicher Druck innerhalb des Presselementes bzw. in dem elastischen Medium ausgebildet wird, der durch das elastische Medium gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Elements verteilt wird. Auch kann hierbei die Wärmeausdehnung des elastischen Mediums ausgenutzt und so ein erhöhter Druck aufgebaut werden.
Insbesondere handelt es sich bei dem elastischen Medium um ein inkompressibeles Medium, das bewirkt, dass ein kontinuierlicher Druck auf das innerhalb des im wesentlichen geschlossenen Presselementes angeordneten Elementes aufgebaut wird.
Um den Aufbau einer zu großen Presskraft, die zu einer Beeinträchtigung der Strukturfestigkeit des Elementes führen könnte, zu vermeiden, kann zumindest eine Druckausgleichseinrichtung in der Presseinrichtung, insbesondere in dem Presselement, vorgesehen sein. Da das elastische Medium vorzugsweise inkompressibel bzw. das Element nur begrenzt kompressibel ist, wird so bei einem zu großen Druck ein Ausweichen des elastischen Mediums bzw. des Elementes ermöglicht. Beispielsweise kann diese Druckausgleichseinrichtung Ausgleichsräume in dem Presselement umfassen. Die Ausgleichsräume sind vorzugsweise mit einem kompressibelen Medium, insbesondere Gas, wie Luft, gefüllt und ermöglichen ein Ausweichen des umschlossenen Elementes bzw. des elastischen Mediums in diese Räume. Dabei ist jedoch zu beachten, dass die Ausgleichsräume einen lokalen Druckverlust in ihrer Umgebung innerhalb des elastischen Mediums bzw. des umschlossenen Elementes bewirken, so dass sie möglichst weit entfernt von der jeweiligen Verbindungsoberfläche, insbesondere im Bereich einer der Verbindungsoberfläche gegenüberliegenden Oberfläche bzw. einer der Verbindungsoberfläche abgewandten Oberfläche des Elementes angeordnet sein sollten.
Insbesondere in den Fällen, in denen eine Wärmeausdehnung des umschlossenen Elementes bzw. des elastischen Mediums zum Aufbau einer ausreichenden Druckkraft nicht ausreicht, kann eine weitere Krafterzeugungsvorrichtung zum Aufbau einer Presskraft in der Presseeinrichtung vorgesehen sein. Dabei ist insbesondere bevorzugt, dass der Punkt, an dem die Krafterzeugungsvorrichtung einer Druckkraft auf das umschlossene Element bzw. das elastische Medium ausübt, einen größtmöglichen Abstand zu der Verbindungsoberfläche aufweist. Die Krafterzeugungsvorrichtung bewirkt insbesondere eine mechanische Deformation des elastischen Mediums. Beispielsweise kann die Krafterzeugungsvorrichtung ein Federelement umfassen, aber auch eine pneumatische oder hydraulische Krafterzeugungsvorrichtung, wie einen Hydraulikzylinder, einen Druckluftzylinder, oder auch eine elektromagnetische Krafterzeugungseinrichtung.
Um insbesondere bei Verwendung einer Krafterzeugungsvorrichtung eine Deformation des umschlossenen Elementes, insbesondere durch Aufbau eines gleichmäßigen hydrostatischen Drucks, zu vermeiden wird als elastisches Medium, also als Medium, welches das zu pressende Element umhüllt, vorzugsweise ein inkompressibeles und/oder elastisches Medium eingesetzt, um einen gleichmäßigen hydrostatischen Druck auf das umschlossene Element auszuüben. Das elastische Medium kann dabei einen Silikongummi umfassen aber auch künstliche oder natürliche Elastomere oder auch Kunststoffe. Je nach Art der verwendeten Verbindungstechnik bzw. des verwendeten Klebe-/Vulkanisationsverfahrens kann das elastische Medium auch Pulver, Kugeln oder auch, bei Bereitstellung entsprechender Dichtungen im Bereich der Verbindungsoberflächen, ein Fluid, wie eine Flüssigkeit oder ein Gas, umfassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, anhand von schematischen Zeichnungen erläutert sind, in denen
1 eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
2 eine schematische Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
3 eine schematische Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
4 eine schmematische Querschnittsansicht einer vierten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
In 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pressvorrichtung dargestellt, anhand derer das erfindungsgemäße Verfahren erläutert wird. Die Presseinrichtung 1 umfasst ein erstes Presselement 3. Innerhalb des Presselements 3 ist eine Vertiefung 5 ausgebildet. Innerhalb der Vertiefung 5 ist ein erstes Element in Form eines Elastomerkörpers 7 angeordnet. Der Elastomerkörper 7 weist eine erste Verbindungsoberfläche 9 auf, die in Kontakt mit einer zweiten Verbindungsoberfläche 11 eines zweiten Elements in Form eines Kunststoffelements 13 steht. Wie sich aus dem in der 1 dargestellten Querschnitt ergibt, ist in dieser Ausführungsform der Erfindung ein zweites Presselement 15, in dem ein weiteres erstes Element 17 angeordnet ist, vorhanden. Über Schraubverbindungen 19 sind das Presselement 3 und das Presselement 15 aneinander fixiert. Innerhalb des ersten Presselementes 3 ist eine Druckausgleichseinrichtung, die einen Ausgleichsraum in Form einer Aussparung 21, die mit Luft gefüllt ist, umfasst, ausgebildet. Das Presselement 3 bzw. die Vertiefung 5 sind derartig geometrisch an die Form des Elastomerkörpers 7 angepasst, dass das Presselement 3 den Elastomerekörper 7 im wesentlichen spaltenlos, mit Ausnahme des Bereichs der Aussparung 21, umgibt. Die Aussparungen 21 ermöglichen es dem Elastomerköper 7 gegen die Kraft, die durch das in der Aussparung 21 befindliche kompressible Medium, wie Luft, aufgebracht wird, in die Aussparung auszuweichen, falls ein Druck innerhalb der Vertiefung 5 zu groß wird.
Zur Verbindung des Elastomerkörpers 7 mit dem Kunststoffelement 13 wird ein Heißpress- bzw. Vulkanisationsprozess durchgeführt. Dadurch wird bewirkt, dass der Elastomerkörper 7 und das Kunststoffelement 13 im Bereich der ersten und zweiten Verbindungsoberfläche 9, 11 miteinander verbunden werden. Aufgrund der Wärmeeinwirkung kommt es während des Verbindungsprozesses zu einer Ausdehnung des Elastomerkörpers 7 und aufgrund der Tatsache, dass der Elastomerkörper 7 im wesentlichen vollständig von dem Presselement 3 umgeben ist, wird dadurch eine Druckkraft zwischen der ersten Verbindungsoberfläche 9 und der zweiten Verbindungsoberfläche 11 aufgebaut. Durch die im wesentlichen vollständige Umgebung des Elastomerkörpers 7 durch das Presselement 3 wird ferner eine seitliche Deformation des Elastomerkörpers 7 vermieden, so dass nach einer Abkühlung des Elastomerkörpers 7 dieser insbesondere im Bereich der ersten Verbindungsoberfläche im wesentlichen die gleiche Form, wie vor und während der Durchführung des Vulkanisationsprozesses, aufweist. Da sich die Oberflächenkonfiguration im Bereich der ersten und zweiten Verbindungsoberfläche 9, 11 somit während des Verbindungsprozesses nicht verändert, bilden sich keine Vorspannungen innerhalb des Elastomerekörpers 7 bzw. im Kontaktbereich mit dem Kunststoffelement 13 aus.
In 2 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Presseinrichtung dargestellt. Diejenigen Elemente, die denjenigen der in der 1 dargestellten Presseinrichtung entsprechen, tragen die gleichen Bezugszeichen, allerdings einfach gestrichen. Im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Presseinrichtung 1 weist die Presseinrichtung 1' aufgrund der größeren Geometrie und des größeren Volumens des Elastomerkörpers 7' ein zusätzliches elastisches Medium 23' auf. Bei dem elastischen Medium 23' handelt es sich insbesondere um ein inkompressibeles Medium, das beispielsweise durch Silikongummi gebildet ist. Das elastische Medium 23' bewirkt, dass eine sich zwischen dem Presselement 3' und dem Elastomerkörper 7' aufbauende Druckkraft gleichmäßig verteilt wird, so dass ein im wesentlicher gleichmäßiger hydrostatischer Druck auf den Elastomerkörper 7' wirkt. Bei einem Aufbau einer zu starken Druckkraft weicht das elastische Medium 23' in die Aussparung 21', in der ein kompressibeles Gas in Form von Luft angeordnet ist, aus, so dass ein im wesentlichen gleichmäßiger Druck auf die gesamte erste Verbindungsoberfläche 9' und zweite Verbindungsoberfläche 11' wirkt. Ein Druckaufbau kann hierbei durch die Wärmeausdehnung des elastischen Mediums 23', die Wärmeausdehnung des Elastomerkörpers 7' oder durch eine Volumenvergrößerung des elastischen Mediums 23' durch Einbringen von zusätzlichem elastischen Medium 23' in die Vertiefung 5' durch eine nicht dargestellte Zufuhreinrichtung erreicht werden.
In 3 ist eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Presseinrichtung dargestellt, wobei diejenigen Elemente, die denjenigen der in der 2 dargestellten Presseinrichtung 1' entsprechen, die gleichen Bezugszeichen tragen, allerdings zweifach gestrichen. Im Gegensatz zu der in 2 dargestellten Presseinrichtung 1' wird der Elastomerekörper 7'' in der Presseinrichtung 1'' lediglich auf einer der ersten Verbindungsoberfläche 9'' gegenüberliegenden Seite des Elastomerekörper 7'' durch das elastische Medium 23'' von dem Presselement 3'' getrennt. Bei einer Wärmeausdehnung des elastischen Materials 23'' wird eine senkrechte Kraft auf die ersten Verbindungsfläche 9'' und die zweite Verbindungsfläche 11'' ausgeübt und gleichzeitig durch die spaltenlose Umgrenzung des Elastomerekörpers 7'' in einer Richtung senkrecht zur der Flächennormale der Verbindungsoberfläche 9'' eine seitliche Ausdehnung bzw. Verformung des Elastomerkörpers 7 verhindert.
Schließlich ist in 4 eine vierte Ausführungform einer erfindungsgemäßen Presseinrichtung 1''' dargestellt, wobei die Bezugszeichen für die Elemente, die denjenigen der in 2 dargestellten Presseinrichtung 1' entsprechen, die gleichen sind, jedoch dreifach gestrichen. Der Aufbau der Presseinrichtung 1''' entspricht im wesentlichen demjenigen der in 2 dargestellten Presseinrichtung 1'. Allerdings ist in der Presseinrichtung 1''' eine zusätzliche Krafterzeugungsvorrichtung 25''' in Form eines Federelementes angeordnet. Mittels dieses Federelementes 25''', welches über ein Zylinderelement 27''' eine Kraft auf das elastische Medium 23''' aufbaut, können Elemente mittels der Presseinrichtung miteinander verbunden werden, die bspw. eine vergleichsweise geringe Wärmeausdehnung aufweisen.
Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen als auch den Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen sein.
Bezugszeichenliste

1, 1', 1'', 1''': Presseinrichtung
3, 3', 3'', 3''': Presselement
5, 5', 5'', 5''': Vertiefung
7, 7', 7'', 7''': Elastomerkörper
9, 9', 9'', 9''': Verbindungsoberfläche
11, 11', 11'', 11''': Verbindungsoberfläche
13, 13', 13'', 13''': Kunststoffelement
15, 15', 15'', 15''': Presselement
17, 17', 17'', 17''': Element
19, 19', 19'', 19''': Schraubverbindung
21, 21', 21'', 21''': Aussparung
23', 23'', 23''': Medium
25''': Federlement
27''': Zylinderelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005004280 A1 [0002]

Claims

Verfahren zur Herstellung zumindest eines Verbundteils durch Verbindung zumindest eines ersten Elementes (7, 17) mit zumindest einem zweiten Element (13), wobei das erste Element (7) zumindest eine erste Verbindungsoberfläche (9) und das zweite Element zumindest eine zweite Verbindungsoberfläche (11) aufweist, die erste Verbindungsoberfläche (9) und die zweite Verbindungsoberfläche (11) zumindest bereichsweise miteinander in Kontakt gebracht werden, mittels einer Presseinrichtung (3, 15, 19) eine Presskraft zwischen dem ersten Element (7, 17) und dem zweiten Element (13) zumindest bereichsweise im Bereich der ersten Verbindungsoberfläche (9) und der zweiten Verbindungsoberfläche (11) aufgebaut wird und das erste Element (7, 17) und das zweite Element (13) im Bereich der ersten Verbindungsoberfläche (9) und der zweiten Verbindungsoberfläche (11) miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (7, 17) außerhalb der ersten Verbindungsoberfläche (9) und/oder das zweite Element außerhalb der zweiten Verbindungsoberfläche im wesentlichen vollständig von zumindest einem Presselement (3, 15) der Presseinrichtung umschlossen wird bzw. werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bereichsweise zwischen dem ersten Element (7, 17) und dem Presselement (3', 15') und/oder dem zweiten Element und dem Presselement zumindest ein elastisches Medium (23') angeordnet wird, wobei vorzugsweise das erste Element (7', 17') außerhalb der ersten Verbindungsoberfläche (9') und/oder das zweite Element außerhalb der zweiten Verbindungsoberfläche von dem elastischen Medium (23') im wesentlichen vollständig umschlossen wird bzw. werden und/oder das elastische Medium (23'') zwischen dem Presselement (3'') und einer der ersten Verbindungsoberfläche abgewandten ersten Oberfläche des ersten Elementes (7'') und/oder das elastische Medium zwischen dem Presselement und einer der zweiten Verbindungsoberfläche abgewandten zweiten Oberfläche des zweiten Elementes angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (7') und/oder das zweite Element im wesentlichen spaltenlos von dem elastischen Medium (23') umschlossen wird oder werden und/oder das elastische Medium (23'') im wesentlichen spaltenlos an der ersten Oberfläche und/oder der zweiten Oberfläche angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als elastische Medium (23') zumindest teilweise zumindest ein im wesentliches inkompressibles Medium, zumindest ein, vorzugsweise eine größere Viskosität als Wasser aufweisendes, Fluid, zumindest ein Liquid, zumindest ein gasförmiges Medium, zumindest ein, vorzugsweise künstliches oder natürliches, elastomeres Material, zumindest ein Silicongummi, zumindest ein Kunststoff, zumindest ein pulverförmiges Medium, zumindest ein im wesentlichen kugelförmige Partikel umfassendes Medium zumindest ein Gel und/oder zumindest ein Öl verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bereichsweise zwischen dem Presselement (3') und dem elastischen Medium (23'), vorzugsweise in zumindest einem Ausgleichsraum einer Druckausgleichseinrichtung, zumindest ein kompressibles Fluid, vorzugsweise ein gasförmiges Fluid, insbesondere Luft, angeordnet wird, wobei vorzugsweise der Ausgleichsraum (21') in einem weitmöglichst von der der ersten Verbindungsoberfläche (9') und/oder der der zweiten Verbindungsoberfläche entfernten Bereich des Presselementes (3') angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Element (7') und/oder das zweite Element (13') zumindest bereichsweise durch zumindest ein Elastomermaterial gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungsoberfläche (9) und die zweite Verbindungsoberfläche (11) mittels Vulkanisieren, Verkleben, Schweißen, Spritzgießen, Heißpressen und/oder Blasformen verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Presskraft mittels einer Volumenvergrößerung des ersten Elementes (7) und/oder des zweiten Elementes, mittels einer Volumenvergrößerung des elastischen Mediums (23'), vorzugsweise einer Vergrößerung der Menge des elastischen Mediums (23'), mittels einer mechanischen Deformation des elastischen Mediums (23'), vorzugsweise bewirkt durch zumindest eine zumindest indirekt auf das elastische Medium wirkende Krafterzeugungseinrichtung (25''), und/oder mittels einer auf das Presselement ausgeübten Kraft erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verbindungsoberfläche (9) und/oder die zweite Verbindungsoberfläche (11) vorbehandelt wird bzw. werden, vorzugsweise zumindest ein Adhäsionsmittel aufgebracht wird, zumindest eine Plasmabehandlung durchgeführt wird, und/oder zumindest ein Haftverstärker aufgebracht wird.
Presseinrichtung, insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, zum Aufbau einer Presskraft zwischen zumindest einem ersten Element (7) und zumindest einem zweiten Element (13) während der Herstellung einer Verbindung zwischen zumindest einer ersten Verbindungsoberfläche (9) des ersten Elements (7) und einer zweiten Verbindungsoberfläche (11) des zweiten Elements (13), umfassend zumindest ein Presselement (3) mit zumindest einer Vertiefung (5), in die das erste Element (7) und/oder zweite Element zumindest bereichsweise aufnehmbar ist bzw. sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (5) derartig ausgeformt ist, dass das erste Element (7) außerhalb der ersten Verbindungsoberfläche (9) und/oder das zweite Element außerhalb der zweiten Verbindungsoberfläche im wesentlichen vollständig von dem Presselement (3) umschlossen ist bzw. sind.
Presseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest bereichsweise innerhalb der Vertiefung (5') ein elastisches Medium (23') angeordnet ist, wobei vorzugsweise das elastische Medium (23') spaltenlos zumindest bereichsweise das erste Element (7') und/oder das zweite Element umschließt und/oder das erste Element (7') außerhalb der ersten Verbindungsoberfläche (9') und/oder das zweite Element außerhalb der zweiten Verbindungsoberfläche im wesentlichen vollständig umschließt.
Presseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Presselement (5') und dem elastischen Element (23') zumindest eine Druckausgleichseinrichtung ausgebildet ist, insbesondere die Druckausgleichseinrichtung zumindest einen Ausgleichsraum (21') zwischen dem elastischen Medium (23') und dem Presselement (3') umfasst, wobei insbesondere der Ausgleichsraum (21') zumindest teilweise mit einem kompressiblen Fluid, wie einem Liquid und/oder Gas, vorzugsweise Luft, gefüllt ist.
Presseinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch zumindest eine Krafterzeugungsvorrichtung (25''') zum Aufbau einer Presskraft zwischen der ersten Verbindungsoberfläche (9''') und der zweiten Verbindungsoberfläche (11'''), vorzugsweise umfassend zumindest eine Zuführeinrichtung zur Zuführung des elastischen Mediums, zumindest eine Krafterzeugungseinrichtung (25''', 27''') zum Aufbau einer Druckkraft auf das elastische Medium (23'''), vorzugsweise umfassend zumindest eine pneumatische und/oder hydraulische Krafterzeugungseinrichtung, insbesondere umfassend zumindest einen Hydraulikzylinder und/oder Pneumatikzylinder, zumindest eine magnetische Krafterzeugungseinrichtung, insbesondere umfassend zumindest einen Elektromagneten und/oder zumindest eine Federeinrichtung (25''').