DE3210310A1

DE3210310A1 - Schweissverbindung zur befestigung eines kunststoffteiles an einem metallteil und verfahren zur herstellung der schweissverbindung

Info

Publication number: DE3210310A1
Application number: DE19823210310
Authority: DE
Inventors: Ulrich 5275 Bergneustadt Budde
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1982-03-20
Filing date: 1982-03-20
Publication date: 1983-09-22

Description

Schweißverbindung zur Befestigung eines Kunststoffteiles an
einem Metallteil und Verfahren zur Herstellung der Schweißverbindung Die Erfindung betrifft eine Schweißverbindung zur Befestigung eines Kunststoffteiles an einem Metallteil, wobei das Kunststoffteil zwischen dem Metallteil und einer kopfartigen Verbreiterung eines metallischen Verbindungselementes angeordnet ist, dessen Schaft durch eine Bohrung im Kunststoffteil geführt ist, und wobei die Stirnseite des Schaftes zur Bildung eines Schweißkontaktes am Metallteil anliegt.
Eine derartige Schweißverbindung ist aus der US-PS 3 982 612 bekannt. Bei dieser Schweißverbindung ist das Verbindungselement napfförmig ausgebildet und in einer abgesetzten Bohrung im Kunststoffteil angeordnet, wobei ein radialer Rand des Verbindungselementes auf dem in der Bohrung gebildeten Absatz aufliegt.
Da die Auflagefläche des Kunststoffteiles auf dem Metallteil in der Umgebung der Schweißverbindung glatt ausgeführt, kann es, insbesondere dann, wenn die Schweißverbindung am Rande des Kunststoffteiles angeordnet ist, zu Dichtigkeitsproblemen kommen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schweißverbindung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß diese Dichtigkeitsprobleme, insbesondere auch zwischen mehreren Schweißpunkten, weitestgehend behoben werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kunststoffteil in der Umgebung der Bohrung eine mit Rippen versehene Vertiefung aufweist, in die eine Dichtmasse eingebracht ist.
Damit wird auf einfache Weise eine dichte Schweißverbindung geschaffen, wie sie beispielsweise im Automobilbau im allgemeinen gefordert wird. Die mit Rippen versehene Vertiefung wird dabei zweckmäßigerweise bereits beim Pressen oder Spritzgießen in das Kunststoffteil eingebracht. Zur Herstellung der dichten Schweißverbindung ist es dann lediglich erforderlich, die Dichtmasse in die Vertiefung einzubringen. Die Dichtmasse kann dabei relativ grob dosiert aufgetragen werden, ohne über die am Rande der Vertiefung gebildete Dichtkante auszutreten. Infolge des zur Herstellung der Punktschweißung erforderlichen Anpreßdruckes verteilt sich die Dichtmasse zwischen den Rippen, so daß keine Beulen zwischen den Schweißpunkten auftreten. Da die Dichtmasse nicht austreten kann, erfordert die Verbindung keinerlei Nacharbeit. In vorteilhafter Weise dient die Dichtung gleichzeitig als Korrosionsschutz.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Vertiefung entlang des Randes des Kunststoffteiles angeordnet ist.
Bei Schweißverbindungen mit nur einem Verbindungselement können Probleme durch Verdrehung der Teile zueinander auftreten. Um diese Probleme auf einfache Weise zu beheben, weist die dem Schaft zugewandte Fläche der kopfartigen Verbreiterung des Verbindungselementes Vorsprünge in Form von Spitzen, Krallen, Zähnen od. dgl.
auf.
Sind mehrere Verbindungselemente vorgesehen, treten Verdrehprobleme nicht auf. Bei derartigen Verbindungen kann es sich als zweckmäßig erweisen, die kopfartigen Verbreiterungen der Verbindungselemente zu einem einstückigen Teil zu verbinden.
Ist das Kunststoffteil relativ dünnwandig, so werden die Verbindungselemente zweckmäßig napfförmig ausgebildet, mit einem radialen Rand, wobei die Ränder mehrere Halteelemente zu einem einstückigen Teil verbunden werden. In zweckmäßiger Ausgestaltung dieser Verbindung weist auch das Metallteil napfförmige Vorsprünge auf, die den napfförmigen Teilen der Verbindungselemente zur Bildung von Schweißkontakten zugewandt sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung. der Schweißverbindung sieht vor, daß nach dem Anordnen der Verbindungselemente in den Bohrungen des Kunststoffteiles und nach Herstellung der Punktschweißverbindungen erneut Strom zugeführt wird, wodurch eine Erwärmung der Verbindungselemente erfolgt, und daß danach die Verbindungselemente zum Ausgleich von Toleranzen nachgesetzt werden. Auf diese Weise wird eine gleichmäßig feste Schweißverbindung bei geringen Dickenschwankungen der Kunststoffteile gewährleistet.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Schweißverbindung; Fig. 2 eine Seitenansicht eines bei einer erfindungsgemäßen Schweißverbindung verwendeten Verbindungselementes; Fig. 3 eine Unteransicht des Verbindungselementes der Fig. 2; Fig. 4 eine Seitenansicht einer anderen Ausgestaltung eines Verbindungselementes; Fig. 5 eine Unteransicht des Verbindungselementes der Fig. 4; Fig. 6 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schweißverbindung, bei der zwei Verbindungselemente miteinander verbunden sind; Fig. 7 eine Schweißverbindung im Schnitt, bei der zwei napfförmige Verbindungselemente einstückig verbunden sind und bei der das Metallteil entsprechende napfförmige Ausformungen aufweist.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Schweißverbindung 1 liegt ein Kunststoffteil 2 teilweise auf einem Metallteil 3 auf. Das Kunststoffteil 2 kann ein glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) sein.
Das Kunststoffteil 2 weist im Auflagebereich mit dem Metallteil% das ein Blech sein kann, eine durchgehende Bohrung 4 auf. Im Bereich der Bohrung 4 ist auf der Auflageseite des Kunststoffteiles 2 eine Vertiefung 5 vorgesehen, die eine Vielzahl von Rippen aufweist, die nur wenige Zehntel Millimeter hinter der Auflagefläche zurückstehen. An den Rändern der Vertiefung 5 sind Dichtkanten 7 ausgebildet. Der von den Rippen 6 freigelassene Zwischenraum 8 der Vertiefung 5 ist mit einer Dichtmasse 9 ausgefüllt, die vor dem Zusammenfügen der Teile aufgetragen wurde. In der Bohrung 4 ist ein Verbindungselement 10 angeordnet, das auf der dem Metallteil 3 abgewandten Seite eine kopfartige Verbreiterung 11 aufweist und das mit der gegenüberliegenden Stirnseite 12 mit dem Metallteil 3 einen Schweißkontakt 13 bildet.
Nach Herstellung der Schweißverbindung wird das Kunststoffteil 2 zwischen dem Metallteil 3 auf der einen Seite und der kopfartigen Verbreiterung 11 des Verbindungselementes 10 auf der anderen Seite gehalten.
Die in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Verbindungselemente 14 und 15 eignen sich als Verdrehsicherung besonders für Verbindungen, bei denen nur ein Verbindungselement vorgesehen ist. Zu diesem Zweck sind an den Unterseiten der kopfartigen Verbreiterungen 16 bzw. 17 Spitzen 18 bzw. Zähne 19 vorgesehen. Diese Spitzen 18 bzw. Zähne 19 dringen infolge der mittels der Schweißzange bei der Herstellung der Schweißverbindung aufgebrachten Kraft in das Kunststoffteil 2 ein, so daß eine Verdrehung des Kunststoffteiles 2 relativ zu den Halteelementen 14, 15 weitestgehend ausgeschlossen wird.
In Fig. 6 ist eine Schweißverbindung 20 dargestellt, bei der die kopfartigen Verbreiterungen zweier Verbindungselemente 21 und 22 als einstückige Platte 23 ausgebildet sind, so daß das Kunststoffteil 24 hier zwischen dieser Platte und dem Metallteil 25 gehalten ist. Diese Anordnung hat sich besonders bei dickwandigen Kunststoffteilen 24 als zweckmäßig herausgestellt. Bei dieser, wie auch bei der Anordnung gemäß Fig. 7 können erfindungsgemäß hier nicht dargestellte gerippte Vertiefungen vorgesehen sein, entsprechend der Vertiefung 5 bei der Ausgestaltung der Fig. 1.
Bei dünnwandigen Kunststoffteilen 26 wird hingegen die in Fig. 7 dargestellte Schweißverbindung 27 vorteilhafterweise verwendet.
Bei dieser sind die Verbindungselemente 28, 29 napfförmig ausgebildet und über eine gemeinsame Platte 30 miteinander verbunden. Das Metallteil 31 weist entsprechende napfförmige Ausformungen 32, 33 auf, die, wie die Verbindungselemente 28, 29 in Bohrungen 34, 35 des Kunststoffteiles 26 angeordnet und diesen zugewandt sind, so daß zwischen Je einem Verbindungselement 28, 29 und einer napfförmigen Ausformung 32, 33 ein Schweißkontakt 36, 37 gebildet wird.
Bei der Herstellung der Schweißverbindung wird erfindungsgemäß ein Verfahren angewandt, bei dem nach Anordnen der Verbindungselemente in den Öffnungen bzw. Bohrungen des Kunststoffteiles und nach Herstellung der entsprechenden Schweißkontakte, zunächst eine Punktschweißung erfolgt. Nach Erhalt der Schweißverbindung wird erneut Strom zugeführt, wodurch eine Erwärmung der Verbindungselemente erfolgt. Mittels der Schweißzange wird nach der Erwärmung der Verbindungselemente zum Ausgleich eventuell vorhand#-ner Dickentoleranzen der Kunststoffteile nachgesetzt.
Bezugszeichenliste: 1 Schweißverbindung 2 Kunststoffteil 3 Metallteil 4 Bohrung 5 Vertiefung 6 Rippe 7 Dichtkante 8 Zwischenraum 9 Dichtmasse 10 Verbindungselement 11 kopfartige Verbreiterung 12 Stirnseite 13 Schweißkontakt 14 Verbindungselement 15 Verbindungselement 16 kopfartige Verbreiterung 17 kopfartige Verbreiterung 18 Spitze 19 Zahn 20 Schweißverbindung 21 Verbindungselement 22 Verbindungselement 23 Platte 24 Kunststoffteil 25 Metallteil 26 Kunststoffteil 27 Schweißverbindung 28 Verbindungselement 29 Verbindungselement 30 Platte 31 Metallteil 32 napfförmige Ausformung 33 napfförmige Ausformung 34 Bohrung 35 Bohrung 36 Schweißkontakt 37 Schweißkontakt

Claims

Schweißverbindung zur Befestigung eines Kunststoffteiles an einem Metallteil und Verfahren zur Herstellung der Schweißverbindung Patentansprüche: Schweißverbindung zur Befestigung eines Kunststoffteiles einem Metallteil, wobei das Kunststoffteil zwischen dem Metallteil und einer kopfartigen Verbreiterung eines metallischen 6 Verbindungselementes angeordnet ist, dessen Schaft durch eine Bohrung im Kunststoffteil geführt ist, und wobei die Stirnseite des Schaftes zur Bildung eines Schweißkontaktes am Metallteil anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffteil (2) in der Umgebung der Bohrung (4) eine mit Rippen (6) versehene Vertiefung (5) aufweist, in die eine Dichtmasse (9) eingebracht ist.
2. Schweißverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (5) am Rande des Kunststoffteiles (2) umlaufend angeordnet ist.
3. Schweißverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schaft zugewandte Fläche der kopfartigen Verbreiterung (16, 17) Vorsprünge in Form von Spitzen (18), Krallen, Zähnen (19) aufweist.
4. Schweißverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kopfartigen Verbreiterungen zumindest zweier Verbindungselemente (21, 22) zu einem einstückigen Teil (23) verbunden sind.
5. Schweißverbindung zur Befestigung eines Kunststoffteiles an einem Metallteil, wobei das Kunststoffteil zwischen dem Metallteil und einem radialen Rand eines napfförmigen metallischen Verbindungselementes, dessen napfförmiger Teil in einer Öffnung im Kunststoffteil angeordnet ist, gehalten wird, und wobei die Stirnfläche des napfförmigen Verbindungselementes mit dem Metallteil einen Schweißkontakt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Ränder mehrerer Verbindungselemente (28, 29) zu einem einstückigen Teil (30) verbunden sind.
6. Schweißverbindung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil (31) napfförmige Ausformungen (32, 33) aufweist, die den napfförmigen Verbindungselementen (28, 29) zur Bildung von Schweißkontakten zugewandt angeordnet sind.
7. Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindungselemente in den Bohrungen des Kunststoffteiles angeordnet und nach Herstellung der Schweißkontakte punktgeschweißt werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Punktschweißen erneut Strom zugeführt wird, wodurch eine Erwärmung der Verbindungselemente erfolgt, und daß danach die Verbindungselemente zum Ausgleich von Dickentoleranzen nachgesetzt werden.