DE102018102784A1

DE102018102784A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Verbinden zweier Bauteile

Info

Publication number: DE102018102784A1
Application number: DE102018102784.2A
Authority: DE
Inventors: Hans-Wilhelm Wehling; Fabian Haag
Original assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Current assignee: Valeo Schalter und Sensoren GmbH
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2038-02-09
Also published as: DE102018102784B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile (12, 14), aufweisend die Verfahrensschritte:a) Bereitstellen eines ersten Bauteils (12) mit einem ersten Fügebereich (22) und eines zweiten Bauteils (14) mit einem zweiten Fügebereich (24);b) Positionieren des ersten Bauteils (12) und des zweiten Bauteils (14) derart, dass der erste Fügebereich (22) und der zweite Fügebereich (24) einander berührend positioniert sind; undc) Fügen des ersten Bauteils (12) und des zweiten Bauteils (14) an dem ersten Fügebereich (22) und dem zweiten Fügebereich (24) unter Ausbildung eines gefügten Produkts mit einem Verbindungsbereich (32); wobeid) vor Verfahrensschritt c) eine Abdeckung (28) an dem ersten Bauteil (12) und dem zweiten Bauteil (14) derart positioniert wird, dass die Abdeckung (28) benachbart zu dem ersten Fügebereich (22) und dem zweiten Fügebereich (24) an der Kontur (30) des gefügten Bauteils anliegend und den Verbindungsbereich (32) seitlich abdeckend positioniert ist, und wobei die Abdeckung (28) einen Grundkörper (42) und eine auf der dem Verbindungsbereich (32) zugewandten Oberfläche des Grundkörpers (42) positionierte Antihaftschicht als Deckschicht (44) aufweist, wobei die Deckschicht (44) ein zu dem Material des Grundkörpers (42) verschiedenes Material aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden zweier Bauteile. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere das Verwenden einer derartigen Vorrichtung beziehungsweise das Verwenden eines derartigen Verfahrens zum Herstellen eines Ultraschallsensors für ein Kraftfahrzeug.
Beispielsweise bei Gehäusen von Ultraschallsensoren in der Kraftfahrzeugindustrie hat es sich bewährt, die aus einem Gehäusegrundteil und einem mit dem Gehäusegrundteil verbundenen Deckel bestehenden Gehäuse mit bestimmten Verfahren zu fügen. Dabei wird der Deckel auf das Grundteil aufgelegt und beispielsweise durch einen Niederhaltestempel mit einer bestimmten Kraft in Richtung des Gehäusegrundteils beaufschlagt, damit der Deckel sich im Anlagekontakt mit dem Grundteil befindet, worauf anschließend ein Fügen stattfindet. Durch die Anlagekraft des Niederhalteelements findet beispielsweise beim Aufschmelzen des Kunststoffes im Bereich der Fügezone ein Verdrängen des aufgeschmolzenen Kunststoffes nach innen bzw. außen statt.
Diesbezüglich beschreibt EP 2 500 161 B1 eine Vorrichtung zum Fügen zweier Bauteile. Dieses Dokument offenbart, dass durch ein Abdichtelement, das an der Außenkontur der Bauteile im Bereich der Fügezone anliegt, der Austritt von Schweißgut aus der Fügezone in Richtung des Abdichtelements verhindert werden soll. Hierbei ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Abdichtelement mehrteilig ausgebildet ist und dass die Bestandteile des wenigstens einen Abdichtelements schwenkbar angeordnet sind, oder dass das Abdichtelement einteilig ausgebildet ist und zum Erleichtern des Entlangbewegens entlang der Außenkontur der Bauteile die Form einer Einführschräge aufweist.
Bezüglich des Herstellens von Ultraschallsensoren beschreibt DE 102 21 303 A1 ferner einen Sensor, insbesondere einen Ultraschallsensor eines Kraftfahrzeugumfelderfassungssystems, mit einem aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzten Gehäuse und mit innerhalb des Gehäuses untergebrachten Sensorbauteilen, wobei die Gehäuseteile feuchtigkeitsdicht miteinander gefügt sind, etwa durch Kleben oder durch eine formschlüssige Verbindung oder durch Verschweißen, wie etwa Laserschweißen, Ultraschallschweißen, Reibschweißen, Heißluftschweißen.
DE 10 2010 024 205 A1 beschreibt einen Ultraschallsensor insbesondere für ein Fahrzeug. Der Ultraschallsensor weist ein topfförmiges Gehäuse und einen Deckel auf. Insbesondere ist eine topfförmige Membran mit einem Membrangehäuse vorgesehen, wobei in der Membran ein Membrangehäuse vorgesehen ist. Durch den Deckel sind die Membran und damit auch das Gehäuse rückseitig abgedeckt. Dabei ist es vorgesehen, dass der Deckel als Folie ausgestaltet ist und insbesondere mit dem Gehäuse verschweißt ist, etwa durch Laserschweißen oder Ultraschallschweißen.
DE 10 2013 213 476 A1 beschreibt einen Ultraschallsensor, insbesondere für ein Fahrzeug, mit einem in einem Gehäuseteil angeordneten Wandlerelement und mit einem Deckelteil, wobei an dem Deckelteil eine elektronische Schaltung angeordnet ist und das Gehäuseteil mit dem Deckelteil verbindbar oder verbunden ist, etwa mittels Laserschweißen.
DE 10 2015 208 561 B4 beschreibt ein Ultraschallwellen-Erfassungsmodul. Ein derartiges Ultraschallwellen-Erfassungsmodul weist ein Gehäuse, einen Ultraschallwellensensor, einen Adapter und eine Leiterplatte auf. Das Gehäuse weist einen ersten Aufnahmeraum und einen zweiten Aufnahmeraum auf, die durch eine Blockierwand voneinander getrennt sind. Der zweite Aufnahmeraum des Ultraschallwellen-Erfassungsmoduls ist durch eine Dichtungsabdeckung abgedichtet, wodurch ein Eintreten der Feuchtigkeit in den zweiten Aufnahmeraum und der dadurch hervorgerufene Kurzschluss der Leiterplatte verhindert werden können. Die Kontaktabschnitte zwischen der Dichtungsabdeckung und dem Gehäuse können durch Ultraschallwellenschweißen oder dergleichen zusammengefügt werden, so dass die Dichtungsabdeckung und das Gehäuse einstückig ausgeführt werden.
US 2014/0096609 A1 beschreibt ferner eine Ultraschallsensorvorrichtung umfassend ein Gehäuse, einen Wandler, eine Sicherungseinheit, eine Leiterplatte und eine Verschlusskappe. Das Gehäuse weist einen umschließenden Abschnitt auf. Der umschließende Abschnitt weist eine erste Öffnung und eine gegenüberliegende zweite Öffnung auf. Der Wandler ist an der zweiten Öffnung zu dem einschließenden Bereich befestigt. Die Befestigungseinheit sichert den Wandler an dem umschließenden Bereich des Gehäuses, und zumindest eine Halterippe, die in Richtung der ersten Öffnung des umschließenden Teils erstreckt. Die Leiterplatte wird in dem umschließenden Abschnitt angeordnet. Die Verschlusskappe ist so angeordnet, um die erste Öffnung des umschließenden Abschnitts abzudecken, und weist eine innere Kappenoberfläche auf, die gegen die Halterippe der Sicherungseinheit anliegt. Ferner wird die Verschlusskappe mittels Ultraschallschweißen oder Laserschweißen fixiert.
DE 11 2009 001 490 B4 beschreibt einen Ultraschallsensor aufweisend ein Gehäuse mit einem Substrathalter, der ein Substrat für eine elektronische Schaltung hält, wobei der Substrathalter eine Deckel aufweist, der an einem offenen Teil des Substrathalters angeschweißt ist.
US 9,176,220 B2 beschreibt ebenfalls einen Ultraschallsensor mit einem Gehäuseteil, wobei das Gehäuseteil durch einen Deckel verschlossen ist. Dabei kann der Deckel etwa mittels Schweißen oder mittels eines Klebstoffs fixiert werden.
Derartige Lösungen können jedoch noch weiteres Verbesserungspotential bieten, insbesondere hinsichtlich des Fügens unterschiedlicher Bauteile, beispielsweise im Rahmen eines Herstellungsprozesses eines Ultraschallsensors.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, durch welche auf einfache Weise verschiedene Bauteile miteinander gefügt werden können, wobei ein definiertes und qualitativ hochwertiges Ergebnis erzielbar ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß ferner durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 13 sowie durch eine Verwendung mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, in der Beschreibung oder den Figuren beschrieben, wobei weitere in den Unteransprüchen oder in der Beschreibung oder den Figuren beschriebene oder gezeigte Merkmale einzeln oder in einer beliebigen Kombination einen Gegenstand der Erfindung darstellen können, wenn sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile, aufweisend die Verfahrensschritte:

a) Bereitstellen eines ersten Bauteils mit einem ersten Fügebereich und eines zweiten Bauteils mit einem zweiten Fügebereich;
b) Positionieren des ersten und des zweiten Bauteils derart, dass der erste Fügebereich und der zweite Fügebereich einander berührend positioniert sind; und
c) Fügen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils an dem ersten Fügebereich und dem zweiten Fügebereich unter Ausbildung eines gefügten Produkts mit einem Verbindungsbereich; wobei
d) vor Verfahrensschritt c) eine Abdeckung an dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil derart positioniert wird, dass die Abdeckung benachbart zu dem ersten Fügebereich und dem zweiten Fügebereich an der Kontur des gefügten Bauteils anliegend und den Verbindungsbereich abdeckend positioniert ist, und wobei die Abdeckung einen Grundkörper und eine auf der dem Verbindungsbereich zugewandten Oberfläche des Grundkörpers positionierte Antihaftschicht als Deckschicht aufweist, wobei die Deckschicht ein zu dem Material des Grundkörper verschiedenes Material aufweist.

Durch ein wie vorstehend beschrieben ausgestaltetes Verfahren kann auf einfache Weise ein definierter Fügevorgang zweier Bauteile ermöglicht werden, wobei ein hochwertiges gefügtes Produkt entstehen kann. Beispielsweise aber in keiner Weise beschränkend kann das hier beschriebene Verfahren durchgeführt werden im Rahmen der Herstellung eines Ultraschallsensors, wie dies nachstehend im Detail beschrieben ist.
Das vorbeschriebene Verfahren dient somit dem Verbinden zweier Bauteile. Dabei sind die zu fügenden Bauteile nicht grundsätzlich beschränkt, sondern es kann eine sehr breite Anwendbarkeit gegeben sein.
Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Verfahrensschritte.
Zunächst umfasst das Verfahren gemäß Verfahrensschritt a) das Bereitstellen eines ersten Bauteils mit einem ersten Fügebereich und eines zweiten Bauteils mit einem zweiten Fügebereich. Somit werden in diesem Verfahrensschritt die Bauteile bereitgestellt, die gefügt werden sollen und die somit Bestandteil des gefügten Produkts sein sollen. Wie vorstehend angedeutet ist die Auswahl der Bauteile nicht grundsätzlich beschränkt. Um die Bauteile zu fügen weisen diese jeweils einen Fügebereich auf derart, dass die Bauteile an den Fügebereichen gefügt werden sollen. Dabei können die Fügebereiche vorbehandelt sein, um ein gewünschtes Fügeverfahren durchführen zu können, oder die Fügebereiche sind lediglich als Bereiche definiert, an denen die Bauteile bei dem gefügten Produkt aneinander befestigt sind.
Entsprechend umfasst das beschriebene Verfahren gemäß Verfahrensschritt b) das Positionieren des ersten und des zweiten Bauteils derart, dass der erste Fügebereich und der zweite Fügebereich einander berührend positioniert sind. In diesem Verfahrensschritt werden somit die zu fügenden Bauteile relativ zueinander ausgerichtet, so dass die Fügebereiche aneinander liegen und die Bauteile entsprechend gefügt werden können. In diesem Schritt kann eines der beiden Bauteile vorpositioniert werden und das andere Bauteil kann relativ zu diesem ausgerichtet und/oder verfahren werden, oder es können beide Bauteile relativ zueinander ausgerichtet und/oder verfahren werden.
Wenn die Bauteile zueinander ausgerichtet sind und die Fügebereiche aneinander liegen, kann gemäß Verfahrensschritt c) ein Fügen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils an dem ersten Fügebereich und dem zweiten Fügebereich erfolgen unter Ausbildung eines gefügten Produkts mit einem Verbindungsbereich. Somit bilden das erste Bauteil und das zweite Bauteil nach dem Fügevorgang ein gefügtes Produkt. Der Bereich, an dem der erste Fügebereich und der zweite Fügebereich aneinander gefügt beziehungsweise befestigt sind wird dabei als Verbindungsbereich bezeichnet. Somit kann der Verbindungsbereich die Verbindungsfläche zwischen erstem und zweiten Bauteil sein und dabei eine zweidimensionale Ausdehnung aufweisen oder auch eine gewisse Tiefe, welche je nach Fügeverfahren definierbar sein kann.
Das Fügeverfahren ist dabei nicht grundsätzlich beschränkt. Insbesondere kann ein Fügeverfahren angewandt werden, welches eine stoffschlüssige Verbindung ausbilden kann, bei der insbesondere ein fluides, beispielsweise ein flüssiges oder pastöses Material entsteht oder verwendet wird.
Bei dem beschriebenen Verfahren ist es ferner vorgesehen, dass vor Verfahrensschritt c), also dem Fügen des ersten Bauteils und des zweiten Bauteils, eine Abdeckung an dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil derart positioniert wird, dass die Abdeckung benachbart zu dem ersten Fügebereich und dem zweiten Fügebereich an der Kontur, insbesondere der Außenkontur und dabei bevorzugt der den Verbindungsbereich seitlich übergreifende Außenkontur, des gefügten Bauteils anliegend und den Verbindungsbereich insbesondere seitlich abdeckend positioniert ist, und wobei die Abdeckung einen Grundkörper und eine auf der dem Verbindungsbereich zugewandten Oberfläche des Grundkörpers positionierte Antihaftschicht als Deckschicht aufweist, wobei die Deckschicht ein zu dem Material des Grundkörpers verschiedenes Material aufweist.
Insbesondere durch diese Ausgestaltung kann ein definiertes Fügen der Bauteile ermöglicht werden und kann ein hochwertiges gefügtes Produkt entstehen.
Durch die Positionierung der Abdeckung anliegend an der Kontur, wie insbesondere Außenkontur, der Bauteile beziehungsweise des gefügten Produkts kann diese derart abgedeckt werden, dass bei einem Fügevorgang kein fluides, insbesondere flüssiges oder pastöses, Material an die äußere Kontur der Bauteile beziehungsweise des gefügten Produkts gelangt und sich etwa an der Kontur des gefügten Bauteils festsetzt oder dies zumindest begrenzt wird, etwa auf ein Bauteil. Denn dadurch, dass die Abdeckung derart positioniert wird, dass diese benachbart zu dem ersten Fügebereich und dem zweiten Fügebereich an der Kontur des Produkts anliegend und den Verbindungsbereich insbesondere seitlich, als etwa in einem rechten Winkel zu einer zweidimensionalen Erstreckung des Verbindungsbereichs, abdeckend positioniert ist, wird eine Fügenaht, welche dem Verbindungsbereich entsprechen beziehungsweise diesen ausbilden kann, zwischen den zu fügenden Bauteilen, wo bei einem Fügeverfahren fluides, etwa flüssiges oder pastöses, Material entstehen oder verwendet werden kann, seitlich beziehungsweise an der Kontur verschlossen. Somit kann selbst bei Vorliegen des fluiden Materials es sicher verhindert werden, dass dieses aus der Fügezone gelangt und so außen an der Kontur sich ansammeln und festsetzen kann.
Dadurch kann das Auftreten von Materialansammlungen an der Kontur verhindert werden, was die Qualität des gefügten Produkts erhöhen kann. Da somit bereits das Entstehen derartiger Materialansammlungen, wie etwa von Schweißnähten, verhindert werden kann, ist es möglich, auf teilweise intensive Nachbearbeitungsschritte, wie etwa Abscheren, Fräsen, Schließen, zu verzichten. Dies kann das Fügeverfahren beziehungsweise nachgelagerte Schritte vereinfachen und ferner die Qualität des gefügten Produkts weiter verbessern. Denn meist sind Nachbearbeitungen zum Entfernen von Materialansammlungen nicht frei von Einwirkungen auf das Produkt, wie etwa Kratzspuren oder Rillen, durchführbar, so dass die Konturoberfläche durch das hier beschriebene Verfahren verbessert werden kann.
Dabei kann ein Anliegen der Abdeckung an der Kontur im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere bedeuten, dass die Abdeckung zumindest teilweise, also etwa an einem Bauteil, aber bevorzugt vollständig, also an beiden Bauteilen, anliegt. Somit kann das Auftreten einer Materialansammlung zumindest reduziert werden, etwa auf ein Bauteil oder auch vollständig verhindert werden.
Darüber hinaus kann dadurch, dass die Abdeckung einen Grundkörper und eine auf der dem Verbindungsbereich zugewandten Oberfläche des Grundkörpers positionierte Antihaftschicht als Deckschicht aufweist, wobei die Deckschicht ein zu dem Material des Grundkörpers verschiedenes Material aufweist, die Qualität des gefügten Produkts weiter verbessert werden. Denn insbesondere durch das Vorsehen der Deckschicht, welche als Antihaftschicht ausgebildet ist, kann ein Anhaften des fluiden Materials auch an der Abdeckung verhindert oder die Gefahr hierfür zumindest deutlich reduziert werden. Dadurch kann es ermöglicht werden, dass die Abdeckung auch nach einer Vielzahl an Fügevorgängen frei ist von in der Fügezone sich bildenden oder hier verwendeten fluidem Material und daher eine genau definierte Oberfläche aufweist.
Dies kann insbesondere deshalb von Vorteil sein, da die Abdeckung stets eine saubere und definierte Oberfläche aufweisen sollte, da diese oftmals in vergleichsweise kurzer Taktzeit der Fertigung, wie beispielhaft aber in keiner Weise beschränkend, 0,3 sec, Fügeverfahren durchführen soll, wobei die Qualität des gefügten Produkts gleichbleiben soll. Durch das Verhindern des Anhaftens von Material an der Oberfläche der Abdeckung kann es verhindert werden, dass das anhaftende Material in Kontakt mit den neu zu fügenden Bauteilen kommt und diese somit an der Oberfläche beschädigt werden. Darüber hinaus kann verhindert werden, dass durch das Lösen der Abdeckung Material aus dem gefügten Produkt herausgerissen wird, das an der Abdeckung anhaftet. Dadurch kann eine Beschädigung des gefügten Produkts weiter verbessert werden.
Eine negative Beeinflussung des gefügten Produkts sowohl durch austretendes fluides Material als auch durch an einer Abdeckung anhaftendes Material kann somit sicher verhindert werden. Dadurch kann die Kontur, wie insbesondere die den Verbindungsbereich seitlich übergreifende Außenkontur, des gefügten Bauteils eine genau definierte Oberfläche aufweisen, was die Qualität besonders hoch gestalten kann.
Hierfür wird durch die vorbeschriebene Ausgestaltung und Positionierung der Abdeckung keine Nachbearbeitung notwendig, da es bereits bei dem Fügevorgang verhindert werden kann, dass fluides Material an die äußere Kontur gelangt beziehungsweise an der Abdeckung anhaftet. Somit kann die Kontur des gefügten Produkts allein durch das Positionieren der Abdeckung definiert und mit hoher Qualität, etwa ohne Kratzspuren und/oder Druckstellen, ausgestaltet werden.
Darüber hinaus kann es dadurch, dass die Abdeckung einen Grundkörper und eine hierauf angeordnete Deckschicht umfasst, ermöglicht werden, die Eigenschaften von Grundkörper und Deckschicht auf die jeweilige gewünschte Aufgabe zu richten. Beispielsweise kann die Deckschicht aus einem Material ausgestaltet sein, bei welchem der Fokus auf den Antihafteigenschaften liegt, wohingegen der Grundkörper eine mechanische Funktion aufweisen kann und eher eine hohe Festigkeit aufweisen soll. Dadurch kann ein besonders breites Anwendungsgebiet ermöglicht werden.
Hinsichtlich der Antihafteigenschaften soll unter diesen insbesondere verstanden werden, dass ein bei einem Fügeprozess auftretendes oder verwendetes fluides, wie etwa flüssiges oder pastöses Material, an der Deckschicht weniger stark anhaftet, als an dem Grundkörper. Somit kann unter einer Antihafteigenschaft insbesondere eine Eigenschaft bezüglich des auftretenden oder verwendeten Materials verstanden werden und vorzugsweise im Verhältnis zu dem Material des Grundkörpers.
Es kann sich ferner der Vorteil ergeben, dass je nach Ausgestaltung der Deckschicht diese austauschbar beziehungsweise erneuerbar sein kann. Dadurch kann selbst dann, wenn bei einem dauerhaften Betrieb ein Verschleiß oder eine Verschlechterung der Oberfläche auftreten sollte, der Grundkörper mit einer erneuerten Deckschicht weiter betrieben werden. Darüber hinaus kann eine besonders große Anpassbarkeit gegeben sein, was eine besonders große Anwendungsbreite ermöglich kann.
Je nach Art der zu fügenden Bauteile beziehungsweise des zu erzeugenden gefügten Produkts kann es vorgesehen sein, dass die Abdeckung als Rahmen ausgestaltet ist, welcher die Bauteile beziehungsweise das gefügte Produkt entlang der Fügenaht beziehungsweise entlang des Verbindungsbereichs umschließt. Dabei kann der Rahmen einteilig ausgestaltet sein oder auch aus einer Mehrzahl an Einzelsegmenten aufgebaut sein.
Bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass die Deckschicht eine Härte in einem Bereich von ≤ 60 Shore, beispielsweise von ≤ 50 Shore, etwa ≤ 45 Shore, beispielsweise von 40 Shore, aufweist. In dieser Ausgestaltung kann eine besonders gute Anpassung der Abdeckung beziehungsweise der Deckschicht an die Form der Kontur der Bauteile beziehungsweise des gefügten Produkts erfolgen. In für den Fachmann ohne weiteres verständlicher Weise kann die Untergrenze durch eine geeignete Verwendbarkeit gegeben sein, so dass etwa die Härte ausreichend groß ist, dass die Abdeckung sicher an die Kontur der Bauteile gepresst werden kann und dabei sicher das Austreten eines fluiden Materials verhindern kann. Insbesondere wird es so möglich, kleinere Unebenheiten der Bauteile auszugleichen, die gegebenenfalls bei längeren beziehungsweise größeren Bauteilen durch Materialschwund auftreten können. Somit kann in dieser Ausgestaltung auch an diesen Stellen das Auftreten von Materialanhaftungen an der Kontur verhindert werden. Dadurch kann eine besonders breite Anwendbarkeit der Abdeckung auch bei verschiedenen zu fügenden Bauteilen ermöglicht werden. Bezüglich der Shore-Härte ist diese insbesondere ermittelbar nach DIN EN ISO 868 und/oder DIN ISO 7619-1.
Alternativ kann es ebenfalls von Vorteil sein, dass die Deckschicht eine Härte in einem Bereich von > 60 Shore aufweist, beispielsweise in einem Bereich von > 70 Shore, etwa in einem Bereich von > 75 Shore, wie etwa von 80 Shore. In dieser Ausgestaltung kann es insbesondere erreicht werden, dass die Bauteile gegebenenfalls bei einem Fügen geglättet werden, da eine glatte und vergleichsweise harte Oberfläche auf die Bauteile einwirkt. Darüber hinaus kann eine besondere gute Langzeitstabilität der Abdeckung ermöglicht werden.
Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass die Deckschicht ein Material aufweist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus auch als Teflon bekanntem Polytetrafluorethylen und Silikon. Insbesondere die vorgenannten Materialien können es erlauben, dass sei eine besonders geringe Haftneigung von verschiedensten Materialien bereitstellen, so dass die vorbeschriebenen Effekte besonders ausgeprägt erlaubt werden können. Darüber hinaus kann es insbesondere bei Silikonen möglich sein, diese in einer wählbaren Härte auszugestalten beziehungsweise auszuwählen, so dass die hiermit einhergehenden und vorstehend beschriebenen Vorteile problemlos umsetzbar sind. Darüber hinaus können derartige Werkstoffe auf verschiedene Weise und problemlos als Deckschicht auf die Oberfläche des Grundkörpers der Abdeckung aufgebracht werden.
Es kann weiterhin bevorzugt sein, dass der Grundkörper ein Material aufweist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Stahl und Aluminium. Die vorbeschriebenen Materialien können eine sehr stabile und dauerhafte Abdeckung beziehungsweise einen Grundkörper hiervon ausbilden, so dass das Verfahren auch bei einer Vielzahl von Fügevorgängen dauerhaft durchführbar ist. Dabei sind die vorgenannten Materialien problemlos mit der Deckschicht bestückbar, so dass das Verfahren unter Verwendung der Abdeckung mit einer Antihaftbeschichtung sehr einfach durchführbar ist.
Es kann ferner bevorzugt sein, dass Verfahrensschritt c), also das Fügen der beiden Bauteile, ausgeführt wird unter Verwendung eines Schweißprozesses, eines Heißstemmens oder eines Verklebens. Insbesondere diese Prozesse arbeiten unter Verwendung beziehungsweise Erzeugung eines fluiden Materials und erlauben dabei ein sicher und dauerhaft gefügtes Produkt. Bei Schweißprozessen, beispielsweise, wird in an sich bekannter Weise eine Schmelze der zu fügenden Bauteile erzeugt, welche potentiell aus der Fügezone austreten und an die äußere Kontur der Bauteile gelangen könnte. Beispiele für entsprechende Schweißprozesse umfassen etwa Laserschweißen, Reibschweißen, Ultraschallschweißen, Heißluftschweißen, Thermoschweißen. Ferner wird bei einem Verkleben meist ein flüssiger oder pastöser Klebstoff verwendet, der ebenfalls an die äußere Kontur gelangen könnte. Auch bei einem Heißverstemmen kann eine Schmelze des Materials der zu fügenden Bauteile entstehen. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung einer vorbeschriebenen Abdeckung bei den hier beschriebenen Fügeverfahren besonders effektiv sein.
Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass die Deckschicht als Beschichtung auf dem Grundkörper vorliegt oder als eigenständiges Bauteil an dem Grundkörper fixiert ist. Beispielsweise bei einer Beschichtung, etwa als auflackierte oder aufgerakelte Schicht, kann ein besonders einfaches und dauerhaftes Aufbringen ermöglicht werden. Insoweit ein eigenständiges Bauteil als Deckschicht vorliegt kann dieses insbesondere freistehend sein und an dem Grundkörper durch wählbare Fixiermittel fixiert werden. Dies ermöglicht eine besonders einfache Austauschbarkeit, was eine besonders große Anwendungsbreite und Dauerhaftigkeit der Abdeckung erlauben kann. Beispiele für Fixiermittel umfassen etwa Schrauben, oder einen Schnellverschluss, wie etwa Vierteldrehverschlüsse, Schnappverschlüsse oder Ähnliches oder auch durch einen Klebstoff.
Weiterhin kann es bevorzugt sein, dass das erste Bauteil und das zweite Bauteil Bestandteile eines Ultrasachallsensors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sind. Insbesondere bei der Herstellung von Ultraschallsensoren ist es oftmals vonnöten, dass unterschiedliche Bauteile, etwa mittels eines Schweißprozesses, miteinander verbunden werden müssen.
Ultraschallsensoren zur Distanzmessung beziehungsweise Umfeldbeobachtung für Kraftfahrzeuge umfassen oftmals offene, topfförmige Gehäuse, die mit einem Kunstharz ausgegossen werden, als auch Gehäuse mit Verschlusselementen, beispielsweise in Folienform ausgeführt. Weiterhin können derartige Gehäuse mit einem festen Deckel verschlossen werden. Bei der Montage solcher Verschlusselemente beispielsweise in Form von Folien oder der Deckel kann es problematisch sein, die relative Positionierung von Verschlusselement beziehungsweise Deckel und zu verschließendem Gehäuse sicherzustellen. Zudem kann je nach Art und Prozess der Verbindung beim Verbindungsvorgang Material undefiniert nach außen verdrängt werden, was sowohl optische als auch funktionelle Beeinträchtigungen zur Folge haben kann. Beispielsweise kann die Montage des Ultraschallsensors in einen Halter beeinträchtigt werden, so dass ein kostenintensiver nachgelagerter Prozessschritt erforderlich wird der die Außenkontur des Gehäuses formt. Daher ist es insbesondere bei der Herstellung von Ultraschallsensoren von Vorteil, das Anhaften von Material an der äußeren Kontur zu verhindern.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die Abdeckung wenigstens eins von dem ersten und zweiten Bauteil in der Höhe, also entlang der Kontur, überragt. In dieser Ausgestaltung kann neben dem sicheren Verhindern des Austretens von fluidem Material aus der Fügezone es zusätzlich ermöglicht werden, dass die Bauteile sicher zueinander angeordnet werden und während des Fügens ausgerichtet bleiben. Dies ermöglicht ein besonders definiertes Fügen der beiden Bauteile und damit ein besonders definiert und reproduzierbar gefügtes und ausgestaltetes Produkt.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn die Abdeckung mit einer Vorspannung gegen die Kontur gepresst wird. Dadurch kann eine gleichmäßige Verpressung und Ausrichtung der zu schweißenden Teile erfolgen auch bei begrenzter Maßhaltigkeit. Im Detail haben heutige Schweißvorrichtungen, beispielsweise, mechanische Anschläge die die Fügeteile auf eine bestimmte Position drücken. Gegenüber dieser statischen Lösung aus dem Stand der Technik hat das Verfahren gemäß der Erfindung in dieser Ausgestaltung den Vorteil, dass stets ein bündiges, also der Toleranz folgendes, Anliegen der Abdeckung an der Kontur erfolgen kann auch bei Bauteilen mit geringer Maßhaltigkeit. So weisen beispielsweise Kunststoffteile entweder Einfallstellen auf oder sind nur begrenzt maßhaltig. Dieses kann in der vorliegenden Ausgestaltung berücksichtigt werden. Grundsätzlich kann in dieser Ausgestaltung eine starre Wegführung etwa bei Kunststoff-Bauteilen verhindert werden.
Darüber hinaus ist es bei dieser Ausgestaltung vorteilhaft, dass das Verfahren universeller einsetzbar ist, da die Abdeckung nicht an zu fügende Bauteile angepasst werden braucht sondern auch Bauteile unterschiedlicher Größe mit der gleichen Abdeckung gefügt werden können.
Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass die Vorspannung hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch aufgebracht wird. In allen drei Fällen ist eine einfache Ausgestaltung möglich. Bei einer hydraulischen Vorspannung und einer pneumatischen Vorspannung kann die Größe der Vorspannung auf einfache Weise einstallbar sein. Darüber hinaus können durch eine hydraulische Vorspannung sehr hohe Werte der Vorspannung einstellbar sein. Eine mechanische Vorspannung kann problemlos auch ohne eine entsprechende Peripherie ausgestaltet werden. Beispielsweise kann eine mechanische Vorspannung durch ein oder eine Mehrzahl an Federelementen einstellbar sein, wobei der Grad der Härte beziehungsweise die Größe der Vorspannung durch die Wahl der Federn einstellbar sein kann.
Es kann ferner bevorzugt sein, dass wenigstens eines von dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil zumindest an dem Fügebereich aus einem insbesondere thermoplastischen Kunststoff geformt ist. Insbesondere in dieser Ausgestaltung lassen sich die vorbeschriebenen Verfahren unter Verwendung oder Entstehung von fluidem Material durchführen, so dass ein Verhindern des Anhaftens von entsprechendem Material an der Kontur von Wichtigkeit ist.
Zusammenfassend kann das vorliegende Verfahren es ermöglichen, dass keine Materialanhaftungen an der Kontur des gefügten Bauteils oder der Abdeckung entstehen, dass die hierfür verwendete Abdeckung tauschbar beziehungsweise erneuerbar sein kann und dass ferner Oberflächenschäden an den gefügten Produkten durch Anhaftungen, Abdruckstellen oder Nachbearbeitungen verhindert werden können.
Hinsichtlich weiterer Merkmale beziehungsweise Vorteile des Verfahrens wird auf Beschreibung der Vorrichtung, der Verwendung die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen.
Es wird ferner beschrieben eine Vorrichtung zum Verbinden eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils derart, dass ein erster Fügebereich des ersten Bauteils und ein zweiter Fügebereich des zweiten Bauteils unter Ausbildung eines gefügten Produkts mit einem Verbindungsbereich fügbar sind, wobei das erste Bauteil und das zweite Bauteil in einer Fügeposition fixierbar sind, und wobei die Vorrichtung eine Abdeckung umfasst, die während eines Fügens zumindest zum Teil an die äußere Kontur der Bauteile derart anlegbar ist, dass die Abdeckung den Verbindungsbereich seitlich abdeckt, wobei die Abdeckung wenigstens an dem Bereich, welcher dazu vorgesehen ist, den Verbindungsbereich abzudecken, einen Grundkörper und eine auf der dem Verbindungsbereich zugewandten Oberfläche des Grundkörpers positionierte Antihaftschicht als Deckschicht aufweist, wobei die Deckschicht ein zu dem Material des Grundkörpers verschiedenes Material aufweist.
Die vorbeschriebene Vorrichtung dient insbesondere dazu, ein wie vorstehend beschrieben ausgestaltetes Verfahren durchzuführen.
Entsprechend weist die Vorrichtung Mittel auf, um das erste Bauteil und das zweite Bauteil für einen Fügeprozess und dabei in einer Fügeposition zu fixieren. Beispielsweise kann ein Haltelement oder kann eine Mehrzahl an Halteelementen vorgesehen sein.
Es kann beispielsweise eine Halteeinrichtung für das erste Bauteil vorgesehen sein, welches als topfförmiges Gehäusegrundteil ausgestaltet sein kann, und es kann eine Niederhalteeinheit, wie etwa ein Niederhaltestempel vorgesehen sein, der das etwa als Deckel ausgestaltet zweite Bauteil mit einer bestimmten Kraft in Richtung des beaufschlagt, damit der Deckel sich im Anlagekontakt mit dem Grundteil befindet, worauf anschließend ein Fügen stattfindet. Durch die Anlagekraft des Niederhalteelements kann grundsätzlich beim Aufschmelzen des Kunststoffes im Bereich der Fügezone ein Verdrängen des aufgeschmolzenen Kunststoffes nach innen bzw. außen stattfinden. Insbesondere ein Verdrängen nach außen kann erfindungsgemäß jedoch gerade verhindert werden.
Hierzu ist eine Abdeckung vorgesehen, um an der Kontur anzuliegen und den Verbindungsbereich beziehungsweise eine Fügenaht insbesondere seitlich abzudecken. Dadurch kann ein Austreten von fluidem Material verhindert werden und ein Anhaften an der Abdeckung kann ebenfalls ausgeschlossen werden.
Dem Vorstehenden folgend kann die vorbeschriebene Vorrichtung ferner ein Fügelement aufweisen, das unmittelbar dem Fügen dient. Als solches kann etwa ein Laser für ein Laserschweißen vorgesehen sein, eine Auftrageinrichtung zum Auftragen eines Klebstoffs oder weitere Vorrichtungen, wie diese dem Fachmann grundsätzlich bekannt sind.
Es ist ferner insbesondere von Vorteil, dass die Abdeckung, die etwa als Rahmen ausgestaltet sein kann, wenigstens an dem Bereich, welcher dazu vorgesehen ist, an dem Verbindungsbereich anzuliegen, einen Grundkörper und eine auf der dem Verbindungsbereich zugewandten Oberfläche der Abdeckung positionierte Antihaftschicht als Deckschicht aufweist, wobei die Deckschicht ein zu dem Material des Grundkörper verschiedenes Material aufweist. Dadurch kann es erreicht werden, dass sich kein Material an der Kontur des gefügten Bauteils festsetzt. Darüber hinaus kann auch ein Anhaften von Material an der Abdeckung verhindert werden. Dadurch kann auch bei einer Vielzahl von Fügevorgängen ein qualitativ hochwertiges gefügtes Bauteil erzeugt werden.
Besonders bevorzugt kann es ferner vorgesehen sein, dass die Abdeckung mit einer Vorspannung gegen die Kontur beziehungsweise den Verbindungsbereich pressbar ist. Dadurch kann eine variable Anwendbarkeit gegeben sein, wobei ferner die Abdeckung beziehungsweise deren Ausmaße nicht zwingend an die zu fügenden Bauteile angepasst sein müssen. Hierzu kann die Abdeckung etwa mehrteilig, also aus einer Mehrzahl an Teilelementen vorgesehen sein, wobei zwischen den Teilelementen, die relativ zueinander beglich sind, Federelemente vorgesehen sein können, um eines der Teilelemente gegen die Kontur zu pressen. Weiterhin kann eine hydraulische oder pneumatische Anbindung vorgesehen sein, um die Abdeckung als Ganzes oder auch ein Teilelementmit einer entsprechenden Vorspannung zu versehen.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die etwa als Rahmen ausgestaltete Abdeckung ein- oder mehrteilig ausgestaltet ist. Etwa bei zu großen Maßschwankungen an großen Kunststoffteilen sollte die Abdeckung in mehrere Einzelsegmente unterteilt werden. Grundsätzlich kann die konkrete Ausgestaltung jedoch an das jeweilige Anwendungsgebiet angepasst werden.
Hinsichtlich weiterer Merkmale beziehungsweise Vorteile der Vorrichtung wird auf Beschreibung des Verfahrens, der Verwendung die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen.
Beschrieben wird ferner eine Verwendung eines Verfahrens und/ oder einer Vorrichtung, wie diese vorstehend im Detail beschrieben sind, zum Herstellen eines Ultraschallsensors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Wie vorstehend beschrieben kann insbesondere im Rahmen der Herstellung eines Ultraschallsensors die vorbeschriebene Vorrichtung beziehungsweise das vorbeschriebene Verfahren von Vorteil sein.
Hinsichtlich weiterer Merkmale beziehungsweise Vorteile der Verwendung wird auf Beschreibung der Vorrichtung, des Verfahrens, die Figuren und die Beschreibung der Figuren verwiesen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gegenstände werden durch die Zeichnungen veranschaulicht und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Dabei ist zu beachten, dass die Zeichnungen nur beschreibenden Charakter haben und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken. Es zeigen:

1 ein gemäß dem Stand der Technik gefügtes Produkt;
2 eine schematische Schnittansicht durch eine Vorrichtung zum Durchführen eines Fügeverfahrens zweier Bauteile gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung;
3 eine Detailansicht der Vorrichtung aus 1 gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung;
4 eine Detailansicht der Vorrichtung aus 1 gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung;
5 eine Detailansicht der Vorrichtung aus 1 gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung; und
6 eine Detailansicht der Vorrichtung aus 1 in einer Verwendung zur Herstellung eines Ultraschallsensors.

1 zeigt ein gefügtes Produkt 100 gemäß dem Stand der Technik. Das Produkt 100 ist aus einem topfförmigen Gehäusegrundteil 102 und einem Deckel 104 ausgebildet. Der Deckel 104 ist durch ein Fügeverfahren, wie etwa ein Schweißverfahren, an dem Gehäusegrundteil 102 fixiert. Dabei ist eine Schweißnaht 106 entstanden, welche sich optisch und funktionell nachteilig auswirken kann. Entsprechend sollte die Sachweißnaht 106 nach einem Fügeverfahren durch eine Nachbearbeitung wieder entfernt werden.
Um das Erzeugen einer Schweißnaht 106 zu verhindern und damit eine Nachbearbeitung zu umgehen ist in der 2 eine Vorrichtung 10 zum Verbinden eines ersten Bauteils 12 und eines zweiten Bauteils 14 gezeigt. Die Vorrichtung 10 und das damit durchführbare Fügeverfahren kann insbesondere verwendet werden bei der Herstellung eines Ultraschallsensors 16, wie dies mit Bezug auf 6 gezeigt ist. Entsprechend kann das erste Bauteil 12 als Gehäusegrundteil 18 ausgebildet sein und kann das zweite Bauteil 14 als Deckel 20 ausgebildet sein. Ferner weisen das erste Bauteil 12 einen ersten Fügebereich 22 auf und weist das zweite Bauteil 14 einen zweiten Fügebereich 24 auf, wobei das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 an dem ersten Fügebereich 22 und dem zweiten Fügebereich 24 gefügt werden sollen. Dies ist in größerem Detail in den 3 bis 6 gezeigt.
Die Vorrichtung 10 umfasst eine Halteinrichtung 26 zum Halten des ersten Bauteils 12. Diese Halteeinrichtung 26 kann beispielsweise als Träger ausgestaltet sein, auf welchem das erste Bauteil 12 angeordnet wird. Alternativ kann die Halteeinrichtung 26 auch seitliche Befestigungen aufweisen, um das erste Bauteil 12 zu fixieren. Bezüglich des zweiten Bauteils 14 kann etwa eine nicht gezeigte Verfahreinrichtung vorgesehen sein, welche das zweite Bauteil 14 verfährt und an dem ersten Bauteil 12 derart positioniert, um das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 zu fügen. Entsprechend können das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 derart aneinander anliegen, dass der erste Fügebereich 22 und der zweite Fügebereich 24 in Kontakt sind und somit das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 in einer Fügeposition vorliegen.
Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Abdeckung 28, die während eines Fügens an die äußere Kontur 30 der Bauteile 12, 14 derart anlegbar ist, dass die Abdeckung 28 den Verbindungsbereich 32 abdeckt. In der 2 ist die Abdeckung 28 als Rahmen ausgestaltet, welcher das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 umrahmend ausgebildet ist und an dem Verbindungsbereich 32 diesen umrahmend anliegt.
Es ist ferner gezeigt, dass die Abdeckung 28 derart ausgestaltet ist, dass die Abdeckung 28 wenigstens eins von dem ersten Bauteil 12 und zweiten Bauteil 14 in der Höhe überragt. Im Detail ist gezeigt, dass die Abdeckung 28 das zweite Bauteil 14 in der Höhe überragt, so dass dieses seitlich vollständig von der als Rahmen ausgebildeten Abdeckung 28 umrahmt ist. Dies erlaubt insbesondere im Zusammenspiel mit der Halteeinrichtung 26 ein sicheres Fixieren des ersten Bauteils 12 und des zweiten Bauteils 14 während eines Fügevorgangs. Insbesondere ist gezeigt, dass die Abdeckung 28 mit einem u-förmigen Querschnitt ausgestaltet ist und ein Grundelement 34 aufweist, von dem etwa rechtwinklig ein Abdeckschenkel 36 abgeht. Der Abdeckschenkel 36 dient dem Abdecken der Kontur 30. Das Grundelement 34 kann bei einem Fügevorgang oberhalb des zweiten Bauteils 14 beziehungsweise des Deckels 20 verlaufen. Ferner kann das Grundelement 34 einen Niederhalter 38 aufweisen, der das zweite Bauteil 14 auf das erste Bauteil 12 presst, um so ein Fügen zu ermöglichen.
Ferner umfasst die Vorrichtung 10 ein Fügeelement 40, welches dem Fügen des ersten Bauteils 12 und des zweiten Bauteils 14 dient. Das Fügelement 40 ist etwa als Laser ausgestaltet, welcher einen Laserstrahl emittiert, um so ein Laserschweißen zu ermöglichen.
Bezüglich der Abdeckung 28 und dabei insbesondere des Abdeckschenkels 36 ist es ferner vorgesehen, wie dies insbesondere in den 3 bis 6 gezeigt ist, dass die Abdeckung 28, wie beispielsweise ihr Abdeckschenkel 36, wenigstens an dem Bereich, welcher dazu vorgesehen ist, an dem Verbindungsbereich 32 anzuliegen, einen Grundkörper 42 und eine auf der dem Verbindungsbereich 32 zugewandten Oberfläche des Grundkörpers 42 positionierte Antihaftschicht als Deckschicht 44 aufweist, wobei die Deckschicht 44 ein zu dem Material des Grundkörpers 42 verschiedenes Material aufweist.
Diese Ausgestaltung erlaubt durch eine mögliche Positionierung der Abdeckung 28 anliegend an der Kontur 30 der Bauteile 12, 14, dass bei einem Fügevorgang sich kein fluides, insbesondere flüssiges oder pastöses, Material an der äußeren Kontur 30 der Bauteile festsetzt. Dadurch kann das Auftreten von Materialansammlungen an der Kontur 30 verhindert werden, was die Qualität des gefügten Produkts erhöhen kann. Da somit bereits das Entstehen derartiger Materialansammlungen, wie etwa von Schweißnähten 106, verhindert werden kann, ist es möglich, auf teilweise intensive Nachbearbeitungsschritte, wie etwa Abscheren, Fräsen, Schließen, zu verzichten. Dies kann das Fügeverfahren beziehungsweise nachgelagerte Schritte vereinfachen und ferner die Qualität des gefügten Produkts weiter verbessern. Denn meist sind Nachbearbeitungen zum Entfernen von Materialansammlungen nicht frei von Einwirkungen auf das Produkt, wie etwa Kratzspuren oder Rillen, durchführbar, so dass die Konturoberfläche verbessert werden kann.
Die Abdeckung 28, welche die Außenkontur 30 des entstehenden Produkts schützt und/oder formt, kann grundsätzlich ein-, zwei- oder mehrteilig ausgestaltet sein.
Wenn die Abdeckung 28 einteilig ausgeführt ist, kann sie axial in Richtung des ersten Bauteils 12, also in 2 vertikal, zu- und abgeführt werden. Die Zuführung kann auch umgekehrt erfolgen, in der Art, dass die Abdeckung 28 feststeht und das erste Bauteil 12 in die Abdeckung 28 verfahren wirf. Ebenso können beide Bauteile 12, 14 bewegt werden. In den zwei- oder mehrteilig Varianten kann die Zuführung der Abdeckung 28 relativ zu den Bauteilen 12, 14 auch mit einer radialen Komponente erfolgen. Die Reihenfolge der Zuführungen von erstem Bauteil 12, zweitem Bauteil 14 und Abdeckung 28 zueinander ist in allen Kombinationen denkbar.
Im ersten Fall werden etwa bei einem Reibschweißen das zweite Bauteil 14 und das erste Bauteil 12 in lateraler Richtung relativ zueinander bewegt. Dies geschieht vorzugsweise mit großen Frequenzen und geringen Amplituden. Das bedeutet, dass zwischen dem zweiten Bauteil 14 und der Abdeckung 28 nur ein geringer Spalt benötigt wird, der dadurch erzeugt wird, dass die lateralen Abmessungen des zweiten Bauteils 14 geringfügig kleiner sind als die des ersten Bauteils 12. Die Abdeckung 28 wirkt in diesem Fall als Begrenzungsvorrichtung und kann ein Anhaften von Material an der Kontur zumindest an dem zweiten Bauteil 14 verhindern. Dies kann ausreichen, da dann der Durchmesser nicht vergrößert wird, eine Nachbehandlung ist auch in diesem Fall nicht notwendig. Die Materialpaarung von erstem Bauteil 12 und zweitem Bauteil 14 sollte so gewählt werden, dass eine Reibschweißverbindung möglich ist. Vorzugsweise können das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 aus thermoplastischen Kunststoffen oder Verbundwerkstoffen aus diesen ausgebildet sein.
In den beiden anderen Fällen weisen das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 dieselben lateralen Abmessungen auf, so dass die Abdichtung 28 als Abdichtvorrichtung für das erste Bauteil 12 und das zweite Bauteil 14 wirkt.
Darüber hinaus kann dadurch, dass die Abdeckung 28 einen Grundkörper 42 und eine auf der dem Verbindungsbereich 32 zugewandten Oberfläche des Grundkörpers 42 positionierte Antihaftschicht als Deckschicht 44 aufweist, wobei die Deckschicht 44 ein zu dem Material des Grundkörper 42 verschiedenes Material aufweist, die Qualität des gefügten Produkts weiter verbessert werden. Denn insbesondere durch das Vorsehen der Deckschicht 44, welche als Antihaftschicht ausgebildet ist, kann ein Anhaften des fluiden Materials auch an der Abdeckung verhindert oder die Gefahr hierfür zumindest deutlich reduziert werden. Dadurch kann es ermöglicht werden, dass die Abdeckung 28 auch nach einer Vielzahl an Fügevorgängen frei ist von in der Fügezone sich bildendem fluiden Material und daher eine genau definierte Oberfläche aufweist.
Bezüglich der Ausgestaltung der Abdeckung 28 beziehungsweise des Abdeckschenkels 36 wird auf die nachfolgenden Figuren verwiesen. Die vorbeschrieben Ausgestaltung der Abdeckung 28 aus einem Grundkörper 42 und einer als Antihaftschicht ausgebildeten Deckschicht 44 ist in der 3 gezeigt. Grundsätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Deckschicht 44 ein Material aufweist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Polytetrafluorethylen und Silikon. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass der Grundkörper 42 aus Stahl oder Aluminium ausgestaltet ist. Bei der Ausgestaltung in 3 kann die Deckschicht 44 bevorzugt eine vergleichsweise hohe Härte aufweisen, wie etwa in einem Bereich von> 60 Shore.
In der 4 ist eine Ausgestaltung gezeigt, bei der die Deckschicht 44 eine vergleichsweise geringe Härte aufweist, insbesondere in einem Bereich < 60 Shore. In dieser Ausgestaltung kann eine besonders gute Anpassung der Abdeckung 28 beziehungsweise der Deckschicht 44 an die Form der Kontur 30 erfolgen. Insbesondere wird es so möglich, kleinere Unebenheiten der Bauteile auszugleichen, die gegebenenfalls bei längeren beziehungsweise größeren Bauteilen durch Materialschwund auftreten können. Somit kann in dieser Ausgestaltung auch an diesen Stellen das Auftreten von Materialanhaftungen an der Kontur verhindert werden. Dadurch kann eine besonders breite Anwendbarkeit der Abdeckung auch bei verschiedenen zu fügenden Bauteilen ermöglicht werden.
In der 5 ist ferner eine Ausgestaltung gezeigt, bei der die Abdeckung 28 mit einer Vorspannung gegen die Kontur 30 pressbar ist. Hierzu sind Federelemente 46 vorgesehen, welche ein erstes Teilelement 48 des Grundkörpers 42 gegen ein zweites Teilelement 50 des Grundkörpers 42 pressen, wobei das zweite Teilelement 50 die Deckschicht 44 trägt.
Dadurch kann eine gleichmäßige Verpressung und Ausrichtung der zu schweißenden Bauteile 12, 14 erfolgen auch bei begrenzter Maßhaltigkeit. Gegenüber einer statischen Lösung kann so stets ein bündiges, also der Toleranz folgendes, Anliegen der Abdeckung 28 an der Kontur 30 erfolgen und können auch Bauteile 12, 14 mit geringer Maßhaltigkeit ohne das Auftreten von Materialansammlungen gefügt werden.
Bei der Ausgestaltung gemäß 5 wird die Vorspannung dabei durch die Federelemente 46, also mechanisch, aufgebracht.
Mit einer vorbeschriebenen Vorrichtung 10 ist insbesondere das folgende Verfahren durchführbar. Es ist ein Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile 12, 14 durchführbar, aufweisend die Verfahrensschritte:

a) Bereitstellen eines ersten Bauteils 12 mit einem ersten Fügebereich 22 und eines zweiten Bauteils 14 mit einem zweiten Fügebereich 24;
b) Positionieren des ersten Bauteils 12 und des zweiten Bauteils 14 derart, dass der erste Fügebereich 22 und der zweite Fügebereich 24 einander berührend positioniert sind; und
c) Fügen des ersten Bauteils 12 und des zweiten Bauteils 14 an dem ersten Fügebereich 22 und dem zweiten Fügebereich 24 unter Ausbildung eines gefügten Produkts mit einem Verbindungsbereich 32; wobei
d) vor Verfahrensschritt c) eine Abdeckung 28 an dem ersten Bauteil 12 und dem zweiten Bauteil 14 derart positioniert wird, dass die Abdeckung 28 benachbart zu dem ersten Fügebereich 22 und dem zweiten Fügebereich 24 an der Kontur 30 des gefügten Bauteils anliegend und den Verbindungsbereich 32 abdeckend positioniert ist, und wobei die Abdeckung 28 einen Grundkörper 42 und eine auf der dem Verbindungsbereich 32 zugewandten Oberfläche des Grundkörpers 42 positionierte Antihaftschicht als Deckschicht 44 aufweist, wobei die Deckschicht 44 ein zu dem Material des Grundkörpers 42 verschiedenes Material aufweist.

In der 6 ist ein Anwendungsbeispiel des vorbeschriebenen Verfahrens beziehungsweise der hier beschriebenen Vorrichtung 10 gezeigt.
Im Detail ist ein Ultraschallsensor 16 gezeigt. Der Ultraschallsensor 16 umfasst eine topfförmige Membran 52 beziehungsweise ein entsprechendes Gehäuse 54. Das Gehäuse 54 weist einen Gehäusegrundkörper 56 auf, wobei dieser mit der topfförmigen Membran 52 beispielsweise einstückig ausgebildet sein kann. Beispielsweise kann der Gehäusegrundkörper 56 mit der Membran 52 aus einem metallischen Material, beispielsweise Aluminium, ausgebildet sein. Alternativ kann die topfförmige Membran 52 in dem Gehäuse 54 beziehungsweise dem Gehäusegrundkörper 56 angeordnet sein und aus einem anderen Material ausgestaltet sein, als das Gehäuse 54 beziehungsweise der Gehäusegrundkörper 56. Beispielsweise kann der Gehäusegrundkörper 56 aus einem Kunststoff ausgestaltet sein, wohingegen die Membran 52 aus einem Metall, wie etwa aus Aluminium ausgestaltet sein kann.
In einem Hohlraum 58, der durch die topfförmige Membran 52 beziehungsweise den Gehäusegrundkörper 56 gebildet ist, ist ein nicht dargestelltes Wandlerelement, beispielsweise ein Piezoelement angeordnet. Dies ist insbesondere an einer Innenseite eines Bodens 60 der topfförmigen Membran 52 angebracht, beispielsweise angeklebt. Das Wandlerelement, wie etwa das Piezoelement, kann dazu dienen und ausgestaltet sein, die topfförmige Membran 52, und dabei insbesondere den Boden 60 der Membran 52, in Schwingung zum Aussenden von Ultraschallwellen zu versetzen. Weiterhin kann das Piezoelement durch die Membran 52 aufgenommene reflektierte Schallwellen aufnehmen beziehungsweise als elektrisch Impulse weiterleiten, wie dies für Wandlerelemente von Ultraschallsensoren 16 grundsätzlich bekannt ist. Das Wandlerelement kann dabei mit einem Schaltungsträger 62 verbunden sein, der wiederum mit einem Massekontakt 64 verbunden sein kann. Dies kann insbesondere dazu dienen, eine verbesserte elektromagnetische Abschirmung zu erreichen, was den Betrieb des Ultraschallsensors 16 verbessern kann.
Bezüglich einer elektromagnetischen Abschirmung kann es unabhängig der spezifischen Ausgestaltung ferner vorgesehen sein, dass ein Gehäusedeckel 66, wie dieser nachstehend detaillierter beschrieben ist, einen metallischen Bestandteil aufweist, oder etwa als Beschichtung aus Aluminium ausgestaltet sein kann. Dabei ist der metallische Bestandteil beispielsweise über einen elektrischen Leiter, wie einen Kontaktstift oder eine Kontaktfeder, mit dem Schaltungsträger 62 verbunden.
Es ist ferner vorgesehen, dass die Membran 52 als Sende- und Empfangsmembran an einem vorderen Ende des Ultraschallsensors 16 angeordnet ist, beziehungsweise die Vorderseite des Ultraschallsensors 16 definiert.
Es ist ferner gezeigt, dass das Gehäuse 54, beziehungsweise der Gehäusegrundkörper 56, eine insbesondere rückseitig angeordnete Gehäuseöffnung 68 aufweist. Die Gehäuseöffnung 68 kann beispielsweise dazu dienen, elektrische Komponenten nach dem Anordnen der Membran 52, insoweit sie ein von dem Gehäuse 54 beziehungsweise Gehäusegrundkörper 56 getrenntes Bauteil ist, oder auch grundsätzlich in das Gehäuse 54 einbringen zu können. Zum Verschließen der Gehäuseöffnung 68 weist das Gehäuse 54 ferner den Gehäusedeckel 66 auf.
Beispielsweise kann das Gehäuse 54 grundsätzlich aus dem Gehäusegrundkörper 56, dem Gehäusedeckel 66 und gegebenenfalls der Membran 52 bestehen.
Der Gehäusedeckel 66 ist derart an beziehungsweise in der Gehäuseöffnung 68 anordbar, dass der Gehäusedeckel 66 die Gehäuseöffnung 68 insbesondere vollständig verschließen kann.
Um dies zu erreichen kann der Gehäusegrundkörper 56 als erstes Bauteil 12 dienen und kann der Gehäusedeckel 66 als zweites Bauteil 14 dienen, welche wie vorstehend beschrieben gefügt werden können Hierzu kann die Abdeckung 28 an dem Verbindungsbereich 32 beziehungsweise der Kontur 30 angeordnet werden.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
12: erstes Bauteil
14: zweites Bauteil
16: Ultraschallsensor
18: Gehäusegrundteil
20: Deckel
22: erster Fügebereich
24: zweiter Fügebereich
26: Halteeinrichtung
28: Abdeckung
30: Kontur
32: Verbindungsbereich
34: Grundelement
36: Abdeckschenkel
38: Niederhalter
40: Fügeelement
42: Grundkörper
44: Deckschicht
46: Federelement
48: Teilelement
50: Teilelement
52: Membran
54: Gehäuse
56: Gehäusegrundkörper
58: Hohlraum
60: Boden
62: Schaltungsträger
64: Massekontakt
66: Gehäusedeckel
68: Gehäuseöffnung
100: Produkt
102: Gehäusegrundteil
104: Gehäusedeckel
106: Schweißnaht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2500161 B1 [0003]
DE 10221303 A1 [0004]
DE 102010024205 A1 [0005]
DE 102013213476 A1 [0006]
DE 102015208561 B4 [0007]
US 2014/0096609 A1 [0008]
DE 112009001490 B4 [0009]
US 9176220 B2 [0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 868 [0035]
DIN ISO 7619-1 [0035]

Claims

Verfahren zum Verbinden zweier Bauteile (12, 14), aufweisend die V erfah renssch ritte: a) Bereitstellen eines ersten Bauteils (12) mit einem ersten Fügebereich (22) und eines zweiten Bauteils (14) mit einem zweiten Fügebereich (24); b) Positionieren des ersten Bauteils (12) und des zweiten Bauteils (14) derart, dass der erste Fügebereich (22) und der zweite Fügebereich (24) einander berührend positioniert sind; und c) Fügen des ersten Bauteils (12) und des zweiten Bauteils (14) an dem ersten Fügebereich (22) und dem zweiten Fügebereich (24) unter Ausbildung eines gefügten Produkts mit einem Verbindungsbereich (32); wobei d) vor Verfahrensschritt c) eine Abdeckung (28) an dem ersten Bauteil (12) und dem zweiten Bauteil (14) derart positioniert wird, dass die Abdeckung (28) benachbart zu dem ersten Fügebereich (22) und dem zweiten Fügebereich (24) an der Kontur (30) des gefügten Bauteils anliegend und den Verbindungsbereich (32) seitlich abdeckend positioniert ist, und wobei die Abdeckung (28) einen Grundkörper (42) und eine auf der dem Verbindungsbereich (32) zugewandten Oberfläche des Grundkörpers (42) positionierte Antihaftschicht als Deckschicht (44) aufweist, wobei die Deckschicht (44) ein zu dem Material des Grundkörpers (42) verschiedenes Material aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (44) eine Härte in einem Bereich von ≤ 60 Shore aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (44) eine Härte in einem Bereich von > 60 Shore aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (44) ein Material aufweist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Polytetrafluorethylen und Silikon.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (42) ein Material aufweist, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Stahl und Aluminium.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt c) ausgeführt wird unter Verwendung eines Schweißprozesses, eines Heißverstemmens oder eines Verklebens.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (44) als Beschichtung auf dem Grundkörper (42) vorliegt oder als eigenständiges Bauteil an dem Grundkörper (42) fixiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bauteil (12) und das zweite Bauteil (14) Bestandteile eines Ultrasachallsensors (16), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (28) wenigstens eines von dem ersten Bauteil (12) und zweiten Bauteil (14) in der Höhe überragt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (28) mit einer Vorspannung gegen die Kontur (30) gepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines von dem ersten Bauteil (12) und dem zweiten Bauteil (14) zumindest an dem Fügebereich (22, 24) aus einem insbesondere thermoplastischen Kunststoff geformt ist.
Vorrichtung zum Verbinden eines ersten Bauteils (12) und eines zweiten Bauteils (14) derart, dass ein erster Fügebereich (22) des ersten Bauteils (12) und ein zweiter Fügebereich (24) des zweiten Bauteils (14) unter Ausbildung eines gefügten Produkts mit einem Verbindungsbereich (32) fügbar sind, wobei das erste Bauteil (12) und das zweite Bauteil (14) in einer Fügeposition fixierbar sind, und wobei die Vorrichtung (10) eine Abdeckung (28) umfasst, die während eines Fügens zumindest zum Teil an die äußere Kontur (30) der Bauteile (12, 14) derart anlegbar ist, dass die Abdeckung (28) den Verbindungsbereich (32) seitlich abdeckt, wobei die Abdeckung (28) wenigstens an dem Bereich, welcher dazu vorgesehen ist, den Verbindungsbereich (32) abzudecken, einen Grundkörper (42) und eine auf der dem Verbindungsbereich (32) zugewandten Oberfläche des Grundkörpers (42) positionierte Antihaftschicht als Deckschicht (44) aufweist, wobei die Deckschicht (44) ein zu dem Material des Grundkörpers (42) verschiedenes Material aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (28) mit einer Vorspannung gegen die Kontur (30) pressbar ist.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder einer Vorrichtung (10) nach Anspruch 13 oder 14 zum Herstellen eines Ultraschallsensors, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.