DE3843330A1

DE3843330A1 - Cast insert

Info

Publication number: DE3843330A1
Application number: DE3843330A
Authority: DE
Inventors: Tadayoshi Shirai; Hiromitsu Tahara; Masahiro Yamada; Hisao Takeuchi; Hiroshi Yamashita
Original assignee: Ishikawa Tekko KK
Current assignee: Ishikawa Tekko KK
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1990-07-05

Abstract

The invention relates to cast inserts in which a, preferably metallic, part subjected to load is embedded in a plastic part by moulding. The aim of the invention is to improve the strength of the joint between the plastic part and the metal part. According to the invention, a recessed, flattened region (4) of the insert (3) is provided on its top and bottom side with depressions (7), formed, in particular, by intersecting grooves (8) with raised portions (9) being formed between the grooves (8). The invention can be employed for plastic parts with inserts embedded by moulding. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Einsatzgießartikel und insbesondere Einsatzgießartikel, bei denen z. B. eine Metall-Einsatzwelle integral einstückig in ein Kunstharzteil durch Einsatzgießen eingegossen bzw. in diesem eingeformt ist.The present invention relates to insert molded articles and in particular insert castings in which e.g. B. a metal insert shaft integral in one Resin part cast in by insert molding or is molded into this.

Als ein Beispiel für Einsatzgießartikel ist in Fig. 7 ein Kugelgelenk gezeigt. Das Kugelgelenk besteht aus einer Kugelwelle 1 und einem Kunstharzteil 2, d. h. einem Lagerteil, in dem die Kugelwelle 1 gleitbar gelagert ist. Ein Ende einer Einsatzwelle 4, die als eine Stange ausgebildet ist, ist integral einstückig in das Kunststoffteil 2 eingegossen, um dieses zu lagern bzw. abzustützen.A ball joint is shown in Fig. 7 as an example of insert molded article. The ball joint consists of a ball shaft 1 and a synthetic resin part 2 , ie a bearing part in which the ball shaft 1 is slidably mounted. One end of an insert shaft 4 , which is designed as a rod, is integrally cast in one piece in the plastic part 2 in order to support or support it.

Die Einsatzwelle 3 hat, wie dies in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, herkömmlicherweise einen ausgenommenen Bereich 5 und einen flachen sich nach außen wölbenden Abschnitt 6, der durch eine Preßformgebung an einer Verbindungsstelle 4 ausgebildet ist, die in das Kunststoffteil 2 eingesetzt ist, wobei der ausgesparte Bereich 5 eine Axialbelastung aufnimmt und der flache, nach außen vorgewölbte Abschnitt 6 Scherbelastungen bzw. Torsionsbelastungen aufnimmt.The insert shaft 3 has, as shown in Fig. 9 and 10, conventionally, a recessed portion 5, and a flat is located, the inserted outwardly bulging portion 6 which is formed by a press-forming at a connection point 4 in the plastic part 2 , the recessed area 5 receiving an axial load and the flat, bulging section 6 absorbing shear loads or torsional loads.

Wenn die Einsatzwelle 3 hochfrequenten wiederholten Zug/Druck-Belastungen bzw. Zug/Druck-Lastwechselspielen ausgesetzt ist, schmilzt derjenige Teil des Kunststoffteiles 2, der die Verbindung 4 berührt, in kurzer Zeit, wobei dies dazu führt, daß die Einsatzwelle 3 sich von dem Kunststoffteil löst. Das kann wie folgt erklärt werden. Diese Kontaktfläche zwischen dem Kunstharzteil 2 und der Verbindungsstelle 4 der Einsatzwelle 3 ist so klein, daß dann, wenn die Lastwechsel auf die Verbindungsstelle 4 der Einsatzwelle 3 und das Kunststoffteil 2 einwirken, zwischen dem Kunststoffteil 2 und der Einsatzwelle 3 ein Schlupf auftritt, der das Schmelzen verursacht.If the insert shaft 3 is subjected to high-frequency repeated tensile / compressive loads or tensile / compressive load cycles, that part of the plastic part 2 which touches the connection 4 melts in a short time, which leads to the insert shaft 3 moving away from it Plastic part loosens. This can be explained as follows. This contact area between the synthetic resin part 2 and the connection point 4 of the insert shaft 3 is so small that when the load changes act on the connection point 4 of the insert shaft 3 and the plastic part 2 , a slip occurs between the plastic part 2 and the insert shaft 3 , which the Causes melting.

An dem Kugelgelenk gemäß Fig. 7 wurde ein Einsatzwellen-Verlagerungstest ausgeführt. In dieser Untersuchung wurde eine Axialbelastung von ±225 kg × 10 Hz auf das Kugelgelenk übertragen, wobei der Durchmesser D des Kunststoffteiles 2 18 mm betrug, der Durchmesser der Einsatzwelle 3 8 mm betrug, die maximale Tiefe h des ausgenommenen Abschnittes 5 an der Verbindungsstelle 4 der Einsatzwelle 3 2 mm betrug und die Breite w des ausgenommenen Abschnittes in axialer Richtung 10 mm betrug. Im Ergebnis schmolz nach ungefähr 4000 Lastwechselspielen bzw. Lastübertragungen derjenige Teil des Kunststoffteiles 2, der die Verbindungsstelle 4 berührte, so daß die Einsatzwelle 3 von dem Kunstharzteil bzw. Kunststoffteil 2 freikam und sich löste.An insert shaft displacement test was carried out on the ball joint according to FIG. 7. In this investigation, an axial load of ± 225 kg × 10 Hz was transferred to the ball joint, the diameter D of the plastic part 2 being 18 mm, the diameter of the insert shaft 3 being 8 mm, and the maximum depth h of the recessed section 5 at the connection point 4 the insert shaft 3 was 2 mm and the width w of the recessed section was 10 mm in the axial direction. As a result, that part of the plastic part 2 which touched the connection point 4 melted after about 4000 load cycles or load transfers, so that the insert shaft 3 came free from the synthetic resin part or plastic part 2 and detached.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und einen Einsatzgießartikel anzugeben, der eine verbesserte Verbindungsfestigkeit zwischen einem Kunststoffteil und einer Einsatzwelle, vorzugsweise aus Metall, gewährleistet, und der eine hervorragende Standfestigkeit gegen axiale Lastwechselspiele und wiederholte Axialbelastungen wechselnder Richtung sowie gegen Scherbelastungen bzw. Torsionsbelastungen aufweist.The invention has for its object the disadvantages to avoid the state of the art and one Insert cast article to provide an improved Connection strength between a plastic part and an insert shaft, preferably made of metal, guaranteed, and the excellent Stability against axial load cycles and repeated axial loads in alternating directions as well against shear loads or torsional loads having.

Der Einsatzgießartikel nach der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Teil eines Einsatzwelle, der integral, einstückig in ein synthetisches Kunststoffteil eingeschlossen ist, wobei eine Verbindungsstelle, die in das Kunststoffteil eingesetzt ist, mit einem ausgenommenen Abschnitt und einem flachen, nach auswärts vorgewölbten Abschnitt an einer Axialfläche der Einsatzwelle ausgebildet ist, wobei die Oberfläche des flachen, vorgewölbten Abschnittes mit Vertiefungen bzw. Aussparungen versehen ist.The insert molding according to the present invention comprises part of an insert shaft which is integral, in one piece in a synthetic plastic part is included, with a junction in the plastic part is inserted with a recessed section and a flat, after outward bulging section on an axial surface the insert shaft is formed, the surface of the flat, bulging section with depressions or recesses is provided.

Der Einsatzgießartikel nach der vorliegenden Erfindung führt zu einer verbesserten Haftfestigkeit und Verbindungsfestigkeit zwischen dem Kunststoffteil und der metallischen Einsatzwelle durch die Vertiefungen bzw. Aussparungen, die an dem Verbindungsabschnitt der Einsatzwelle ausgebildet sind, der in das Kunststoffteil eingesetzt ist.The insert molding according to the present invention leads to improved adhesive strength and Connection strength between the plastic part and the metallic insert shaft through the recesses or recesses that on the connecting portion of the Mission wave are formed in the Plastic part is inserted.

Bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.Preferred refinements of the subject matter of the invention are set out in the subclaims.

Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand von Ausführungsbeispielen nachfolgend im einzelnen näher erläutert. In diesen zeigtOther objectives, advantages and features of the present Invention are based on exemplary embodiments explained in more detail below. In these shows

Fig. 1 eine Seitenansicht einer teilweise weggebrochenen Einsatzwelle des Einsatzgießartikels nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Teilschnitt, Fig. 1 is a side view of a partially broken away, of the inserter shaft Einsatzgießartikels according to one embodiment of the invention in partial section,

Fig. 2 eine Draufsicht nach Fig. 1, Fig. 2 is a plan view of FIG. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer teilweise weggebrochenen Einsatzwelle nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung im Teilschnitt, Fig. 3 is a side view of a partially broken-away insert shaft according to a further embodiment of the invention in partial section,

Fig. 4 eine Draufsicht nach Fig. 3, Fig. 4 is a plan view of FIG. 3,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer teilweise weggebrochenen Einsatzwelle nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Teilschnitt, Fig. 5 is a side view of a partially broken-away insert shaft according to a further embodiment of the present invention in partial section,

Fig. 6 eine Draufsicht nach Fig. 5, Fig. 6 is a plan view of FIG. 5,

Fig. 7 eine Querschnittsdarstellung eines herkömmlichen Kugelgelenkes als Einsatzgießteil, Fig. 7 is a cross-sectional view of a conventional ball joint as Einsatzgießteil,

Fig. 8 ein Kennliniendiagramm, das die Beziehungen zwischen der Größe der Belastung und der Anzahl der wiederholten Lastanwendungen (Lastspiele) zeigt, Fig. 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the size of the load and the number of repeated load applications (duty cycles)

Fig. 9 eine Seitenansicht, die einen Teil einer herkömmlichen Einsatzwelle zeigt und Fig. 9 is a side view showing part of a conventional insert shaft and

Fig. 10 eine Draufsicht nach Fig. 9. Fig. 10 is a plan view of FIG. 9.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.Preferred embodiments of the Subject of the invention are below Explained with reference to the drawings.

Als ein repräsentatives Einsatzgießteil nach der vorliegenden Erfindung wird hier ein Kugelgelenk gemäß Fig. 7 aufgegriffen und erläutert. Bauliche Einzelheiten, die mit denjenigen nach den Fig. 9 und 10 übereinstimmen, tragen jeweils die gleichen Bezugszeichen. A ball joint according to FIG. 7 is taken up and explained here as a representative insert casting according to the present invention. Structural details that correspond to those according to FIGS. 9 and 10 each have the same reference numerals.

In den Fig. 1 und 2 repräsentiert das Bezugszeichen 3 eine Einsatzwelle, die eine Verbindungsstelle 4 an einem Ende zum Einsatz bzw. zur Aufnahme in einem Kunststoffteil 2 besitzt. Die Verbindungsstelle 4 wird durch Preßumformen des Endabschnittes der Einsatzwelle 3 von oben und unten gebildet, um einen ausgesparten Bereich 5 an der Oberseite und an der Bodenseite auszubilden. Der ausgesparte Abschnitt 5 bildet demzufolge einen horizontal flachen Abschnitt 6, der nach außen über die sonstige Außenkontur hinaus nach außen vorspringt und sich über den Außendurchmesser der Einsatzwelle 3 nach beiden Seiten nach außen hin vorwölbt. Der flache, vorgewölbte Abschnitt 6 ist mit Vertiefungen bzw. Ausnehmungen 7, nachfolgend als Vertiefungen 7 bezeichnet, an seiner flachen Oberseite und seiner flachen Unterseite versehen. Die Vertiefungen 7 haben ein Muster der Art, daß eine Mehrzahl axial geneigter Nuten 8 einander schneiden. Zwischen den sich schneidenden Nuten 8 bleiben pyramidenförmig sich erhebende Bereiche 9 mit nahezu dreieckigen Außenflächen. Bei der Herstellungen 7 kann ein Muster, das demjenigen der Vertiefungen 7 entspricht, in eine Preßform eingraviert sein, so daß die Vertiefungen 7 bzw. dieses waffeleisenartige Muster durch Preßumformen gleichzeitig mit der Herstellung des flachen, sich nach außen wölbenden Bereiches 6 hergestellt und den Oberflächen eingeprägt werden kann.In FIGS. 1 and 2, the reference symbol 3 represents an insert shaft which has a connection point 4 at one end for use or for reception in a plastic part 2 . The connection point 4 is formed by pressing the end section of the insert shaft 3 from above and below to form a recessed area 5 on the top and on the bottom side. The recessed section 5 consequently forms a horizontally flat section 6 which projects outwards beyond the other outer contour and bulges outwards on both sides over the outside diameter of the insert shaft 3 . The flat, bulging section 6 is provided with depressions or recesses 7 , hereinafter referred to as depressions 7 , on its flat top side and its flat bottom side. The recesses 7 have a pattern such that a plurality of axially inclined grooves 8 intersect. Between the intersecting grooves 8 remain pyramid-shaped areas 9 with almost triangular outer surfaces. In the manufacture 7 , a pattern corresponding to that of the recesses 7 can be engraved in a press mold, so that the recesses 7 or this waffle-iron-like pattern are produced by press forming simultaneously with the production of the flat, bulging region 6 and the surfaces can be impressed.

Die Einsatzwelle 3 ist integral, einstückig in das Kunststoffteil 2 des Kugelgelenkes, das in Fig. 7 gezeigt ist, eingegossen, und wird einer Einsatzwellen-Verlagerungsuntersuchung unterworfen. Die Testbedingungen waren die gleichen, wie diejenigen bei dem obenerwähnten herkömmlichen Test, d. h. der Durchmesser D des Kunststoffteils 2 betrug 8 mm, der Durchmesser d der Einsatzwelle 3 betrug 8 mm, die maximale Tiefe des ausgesparten Bereiches 5 an der Verbindungsstelle 4 der Einsatzwelle 3 betrug 2 mm und die axiale Breite, wie des ausgenommenen Abschnittes 5 an dem Verbindungsbereich 4 betrug 10 mm. Die Teilung der erhobenen bzw. vorspringenden Abschnitte 9 des Vertiefungsmusters 7 betrug 3 mm. Wenn wiederholt eine axiale Belastung von ±225 kg × 10 Hz angelegt wurde, blieb die Einsatzwelle 3 vollständig in Ordnung und blieb festgehalten in dem Kunststoffteil 2 nach mehr als 2 Millionen Lastanwendungen, wobei dies eine wesentliche Verbesserung der Verbindungsfestigkeit bedeutet, weit über der herkömmlichen Grenze von ungefähr 4000 Lastanwendungen.The insert shaft 3 is integrally molded in one piece into the plastic part 2 of the ball joint shown in Fig. 7, and is subjected to an insert shaft displacement inspection. The test conditions were the same as those in the conventional test mentioned above, ie the diameter D of the plastic part 2 was 8 mm, the diameter d of the insert shaft 3 was 8 mm, the maximum depth of the recessed area 5 at the connection point 4 of the insert shaft 3 was 2 mm and the axial width, such as the recessed portion 5 at the connection area 4, was 10 mm. The pitch of the raised or projecting sections 9 of the recess pattern 7 was 3 mm. If an axial load of ± 225 kg x 10 Hz was repeatedly applied, the insert shaft 3 remained completely in order and remained held in the plastic part 2 after more than 2 million load applications, which means a significant improvement in the connection strength, far above the conventional limit of approximately 4000 load applications.

Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen der Größe der Belastung P und der Anzahl der wiederholten Lastanwendungen N. Die Linie A repräsentiert den Fall des eingegossenen Einsatzteiles mit Vertiefungen 7 und die Linie B repräsentiert den herkömmlichen Fall ohne Vertiefungen. Fig. 8 shows the relationship between the size of the load P and the number of repeated load applications N. Line A represents the case of the cast-in insert with recesses 7 and line B represents the conventional case without recesses.

Der Einsatzgießartikel mit den Vertiefungen 7 besitzt einen weitaus höheren Widerstand gegen axial wiederholte Lastanwendungen als der herkömmliche ohne Vertiefungen 7.The insert molded article with the recesses 7 has a far higher resistance to axially repeated load applications than the conventional one without recesses 7 .

Die Vertiefungen 7 können in einem Muster angelegt oder ausgebildet sein, wie dies in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, in denen die Nuten 8 und die vorspringenden bzw. erhobenen Abschnitte 9 alternierend abwechselnd angeordnet und rechtwinklig zur Achse der Einsatzwelle 3 ausgerichtet sind, oder das Muster der Vertiefungen 7 kann derart gewählt sein, wie es in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist, wobei einige der Nuten 8 parallel zur Achse und die anderen rechtwinklig dazu angeordnet sind, so daß sie einander kreuzen unter Bildung von angehobenen bzw. pyramidenförmig vorspringenden Abschnitten 9, die zwischen den sich kreuzenden Nuten 8 verbleiben.The recesses 7 may be applied in a pattern or formed as shown in FIGS. 3 and 4, in which the grooves 8 and the portions 9 projecting or raised alternately arranged alternately and oriented perpendicular to the axis of the inserter shaft 3, or the pattern of the recesses 7 may be chosen as shown in FIGS. 5 and 6, some of the grooves 8 being arranged parallel to the axis and the others perpendicular to it so that they cross each other to form raised or pyramid-shaped projecting sections 9 , which remain between the intersecting grooves 8 .

In den Fig. 3 und 4 sind Nuten 7 als Vertiefungen lediglich im Abschnitt rechtwinklig zur Achse der Einsatzwelle 3 vorgesehen, wobei dachförmig vorspringende Bereiche 9 zwischen benachbarten Nuten 8 des Vertiefungsmusters 7 verbleiben.In FIGS. 3 and 4, grooves 7 are provided as depressions only in the section perpendicular to the axis of the inserter shaft 3 wherein a roof-like projecting portions 9 of the recess remain pattern 7 between adjacent grooves 8.

Die Vertiefungen 7 in jedem der vorgenannten Ausführungsbeispiele können gleichzeitig mit der Herstellung des flachen, sich nach außen vorwölbenden Abschnittes 6 und damit leicht und kostengünstig umformtechnisch durch Preßbearbeitung hergestellt werden.The depressions 7 in each of the above-mentioned exemplary embodiments can be produced simultaneously with the production of the flat, bulging section 6 and thus easily and inexpensively by means of press working.

Der Einsatzgießartikel nach der vorliegenden Erfindung ist selbstverständlich nicht auf ein Kugelgelenk nach Fig. 7 beschränkt, sondern kann vielfältigste Teile betreffen, bei denen eine zuverlässige und hohe Verbindungsfestigkeit der Verbindungsstrukturen von eingegossenen Teilen, wie einer metallischen Einsatzwelle, mit einem umgebenden Kunststoffteil erforderlich sind.The insert cast article according to the present invention is of course not limited to a ball joint according to FIG. 7, but can relate to a wide variety of parts, in which a reliable and high connection strength of the connection structures of cast parts, such as a metal insert shaft, with a surrounding plastic part is required.

Da der flache, sich beidseitig auswärts wölbende Abschnitt 6 der Verbindungsstelle 4 der Einsatzwelle 3 nach der vorliegenden Erfindung, eingesetzt in das Kunststoffteil 2, an seiner Ober- und Unterseite mit dem Vertiefungsmuster 7 versehen ist, wird die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Kunststoffteil 2 und der Einsatzwelle 3 beträchtlich erhöht und weist eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen wiederholte axiale Belastungen bzw. Lastwechselspiele sowie gegen Scher- und Torsionsbelastungen auf.Since the flat section 6, which bulges outwards on both sides, of the connection point 4 of the insert shaft 3 according to the present invention, inserted into the plastic part 2 , is provided on its upper and lower side with the indentation pattern 7 , the connection strength between the plastic part 2 and the insert shaft becomes 3 considerably increased and has an excellent resistance to repeated axial loads or load cycles as well as shear and torsion loads.

Claims

1. Insert casting, with an insert shaft and a plastic part, a part of the insert shaft which is integrally molded integrally in one piece into the plastic part, a connection point of the insert shaft, which is inserted into the plastic part, with a recessed section and a flat, bulging outward Section along the axis of the insert shaft, characterized in that the surface of the flat, bulging section ( 6 ) is provided with depressions ( 7 ).

2. insert casting according to claim 1, characterized in that the recesses ( 7 ) form a pattern in which a plurality of axially inclined grooves ( 8 ) cross each other and pyramid-shaped, projecting portions ( 9 ) with almost triangular outer surfaces between the intersecting grooves ( 8 ) remain.

3. insert casting according to claim 1, characterized in that the recesses ( 7 ) form a pattern in which a plurality of grooves ( 8 ) perpendicular to the axis of the insert shaft ( 3 ).

4. insert casting according to claim 1, characterized in that the recesses ( 7 ) form a pattern in which a part of the grooves ( 8 ) parallel to the axis of the insert shaft ( 3 ) and the other grooves ( 8 ) perpendicular to the first-mentioned grooves ( 8 ) run so that the grooves ( 8 ) cross each other, with projecting portions ( 9 ) remaining between the crossing grooves ( 8 ).