DE602004002051T2 - Verschweisste anordnung eines sichtteils mit einem anderen teil eineskraftfahrzeugs und verfahren - Google Patents

Verschweisste anordnung eines sichtteils mit einem anderen teil eineskraftfahrzeugs und verfahren Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einheit eines Außenteils aus Thermoplast von einem Kraftfahrzeug und eines anderen Teils mit einem dünnen Abschnitt aus Thermoplast, das durch Aufschmelzen von Material mit dem Außenteil fest verbunden wird, und ein Zusammenfügungsverfahren dieser beiden Teile, wie es aus der Patentschrift JP A 61002532 hervorgeht.
  • Nach dem Technik sind bereits verschiedene Zusammenfügungsverfahren von zwei Teilen aus Thermoplast bekannt, und zwar das Stiftschweißen, das Taumelnieten und das Punktschweißen.
  • Ist eines der zusammengefügten Teile ein Außenteil, können diese Verfahren aufgrund des Erscheinens von Lunkern auf der Außenseite des Außenteils problematisch sein, insbesondere wenn dieses Außenteil eine geringe Dicke aufweist.
  • Einerseits erzeugt das Punktschweißen nämlich eine Ansammlung geschmolzenen Materials in der Dicke des Außenteils, und wenn sich diese Ansammlung geschmolzenen Materials verfestigt, erscheint ein Lunker auf der Außenseite.
  • Anderseits setzen das Taumelnieten und das Stiftschweißen voraus, dass das Außenteil Rippen aufweist, die ebenfalls Lunker auf der Außenseite bilden.
  • Ein Ziel der Erfindung besteht darin, diesen Nachteil zu beseitigen, indem sie eine Einheit eines Außenteils aus Thermoplast von einem Kraftfahrzeug und eines anderen Teils mit einem dünnen Abschnitt aus Thermoplast bereitstellt, das durch Aufschmelzen von Material mit dem Außenteil fest verbunden wird, von dem die Außenseite des Außenteils keinen Lunker aufweist.
  • Zu diesem Zwecke betrifft eine Aufgabe der Erfindung eine Einheit eines Außenteils aus Thermoplast von einem Kraftfahrzeug und eines anderen Teils mit einem dünnen Abschnitt aus Thermoplast das durch Aufschmelzen von Material mit dem Außenteil fest verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass der dünne Abschnitt durchgehende Löcher aufweist und dass das Aufschmelzen des Außenteils mit diesem dünnen Abschnitt nur auf den Konturen der durchgehenden Löcher stattfindet.
  • Der Begriff „dünner Abschnitt" bezeichnet einen Abschnitt mit einer Dicke von 0,5 mm bis 4,5 mm und vorzugsweise zwischen 1 mm und 3 mm.
  • Da das Aufschmelzen der beiden Teile nur auf diesen Konturen stattfindet, bildet sich bei der Zusammenfügung keine Ansammlung geschmolzenen Materials, wodurch dieses Aufschmelzen so stetig abläuft, dass sich keine Lunker auf der Außenseite des Außenteils bilden.
  • Eine erfindungsgemäße Einheit kann des Weiteren ein oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
    • – das Außenteil ist ein Karosserieteil;
    • – das Außenteil ist ein Stoßfängerüberzug;
    • – das andere Teil ist eine Teilehalterung eines Funktionselements;
    • – das Funktionselement ist ein Sensor, insbesondere ein Ultraschallsensor;
    • – das Funktionselement ist eine Verstärkung, insbesondere eine Verstärkung der Stoßfängertraverse.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung betrifft ein Zusammenfügungsverfahren durch Aufschmelzen von Material eines Außenteils aus Thermoplast von einem Kraftfahrzeug auf ein anderes Teil mit einem dünnen Abschnitt aus Thermoplast, wobei das Aufschmelzen des Materials durch Schweißen, durch Tangentialschwingungen einer Finne in einem Ultraschallfrequenzbereich erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Tangentialschwingungen auf den dünnen Abschnitt des anderen Teils einwirken, bis zumindest ein durchgehendes Loch in diesem Teil sowie eine Schmelze dieses Teils mit dem Außenteil auf den Konturen von diesem Loch gebildet sind.
  • Optional werden in diesem Zusammenfügungsverfahren Schwingungen mit einem gewissen Abstand von diesem dünnen Abschnitt und nach einer normalen Richtung zu diesem dünnen Abschnitt erzeugt, anschließend werden die nach der normalen Richtung erzeugten Schwingungen in Tangentialschwingungen an diesem dünnen Abschnitt transformiert und die Tangentialschwingungen wirken auf einen reduzierten Bereich des Außenteils ein.
  • Somit erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur, die Lunker zu vermeiden, indem es Ultraschallsschweißen auf tangentiale Art ausführt, sondern es ermöglicht ebenfalls das Schweißen der Teile, die aufgrund ihrer Umgebung schwer zugänglich sind, und dies dank der Tatsache, dass es nur einen Zugang zum zu schweißenden Teil benötigt, und zwar in einer zur Schweißebene senkrechten Richtung.
  • Ein erfindungsgemäßes Zusammenfügungsverfahren kann des Weiteren ein oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
    • – das Verfahren verwendet eine Sonotrode, die ein erregendes Ende, zumindest ein schwingendes Ende und einen Körper, der das erregende Ende mit dem schwingenden Ende verbindet, aufweist, das dazu geeignet ist, eine periodische Bewegung, die dem erregenden Ende nach einer Erregungsrichtung gegeben ist, in eine periodische Bewegung des schwingenden Endes nach einer Schwingungsrichtung senkrecht zur Erregungsrichtung zu transformieren;
    • – die verwendete Sonotrode weist zwei schwingende Enden auf, die derart angeordnet sind, dass die Sonotrode (16) die Form einer Stimmgabel aufweist;
    • – zwischen den beiden schwingenden Enden der Sonotrode verbleibt genügend Raum, so dass ein Sensor hindurchpasst.
  • Die Erfindung wird verständlicher durch die nachstehende Beschreibung, die nur als Beispiel gegeben wird und die unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung des Schweißens von zwei Teilen aus Thermoplast nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;
  • 2 das Aussehen einer Schweißung von zwei Teilen aus Thermoplast nach dem erfindungsgemäßen Verfahren;
  • 3 eine schematische Ansicht der Innenseite eines Außenteils von einer erfindungsgemäßen Einheit.
  • 1 zeigt einen ersten Teil 10 mit geringer Dicke aus Thermoplast beim Schweißen mit einem zweiten Teil 12 aus Thermoplast nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wobei das Schweißen durch lokales Einwirken von Schwingungen auf das erste Teil 10 mit Hilfe einer Finne 14 in einem Ultraschallfrequenzbereich erfolgt.
  • Diese Finne ist fest mit einer Sonotrode 16 verbunden, die ein erregendes Ende 18, ein schwingendes Ende 20, die die Finne 14 trägt, und einen Körper 21, der das erregende Ende mit dem schwingenden Ende verbindet, aufweist, das dazu geeignet ist, eine periodische Bewegung, die mit V1 bezeichnet ist, die das erregende Ende 18 in einer Erregungsrichtung ausführt, im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Teil 10, in eine periodische Bewegung V2 des schwingenden Ende 20 in eine Schwingungsrichtung senkrecht zur Erregungsrichtung zu transformieren.
  • Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren:
    • – werden somit Schwingungen V1 im erregenden Ende 18 erzeugt, und demzufolge mit Abstand von diesem ersten Teil 10 und in einer normalen Richtung zu diesem ersten Teil 10;
    • – werden diese normale Schwingungen V1 in Tangentialschwingungen V2 am ersten Teil 10 transformiert;
    • – wirken diese Tangentialschwingungen V2 mit Hilfe der Finne 14 auf einen verkleinerten Bereich des ersten Teils 10 ein.
  • Durch diese Tangentialschwingungen V2 entstehen durchgehende Löcher im Teil 10, und es wird ein Aufschmelzen 22 von diesem Teil 10 mit dem Außenteil 12 auf den Konturen von diesen Löchern bewirkt. Dieses Aufschmelzen 22 verursacht keinen Lunker auf der Außenseite des zweiten Teils 12. Es ist nämlich wichtig, dass ein derartiges Teil 12 lunkerfrei ist, da es sich oft um ein Karosserieteil oder insbesondere um einen Stoßfängerüberzug handelt.
  • Das erste Teil 10 ist seinerseits generell eine Teilehalterung eines Funktionselements. Das Funktionselement ist im vorliegenden Fall ein Ultraschallsensor 24.
  • Damit dieser Sensor nicht das Schweißen behindert, weist die verwendete Sonotrode 16 zwei schwingende Enden 20 auf, die derart angeordnet sind, dass die Sonotrode die Form einer Stimmgabel aufweist.
  • Zwischen diesen beiden schwingenden Enden 20 verbleibt genügend Raum, so dass der Sensor 24 hindurchpasst.
  • Die Sonotrode 16 kann demzufolge senkrecht zum ersten Teil 10 sein, um ein tangentiales Schweißen auszuführen, ohne durch den Sensor 24 behindert zu werden.
  • 2 zeigt eine Einheit, die aus einem Karosserieteil 12 aus Thermoplast von einem Kraftfahrzeug und einem Teil mit geringer Dicke 10 aus Thermoplast besteht. Die Einheit besteht insbesondere aus einem Stoßfängerüberzug 12 aus Thermoplast und einer Teilehalterung 10 eines Sensors.
  • Diese Teilehalterung 10 eines Sensors ist durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens auf den Stoßfängerüberzug geschweißt.
  • In dieser 2 wird die Form gezeigt, die die Schweißung beim Schweißen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einnimmt.
  • 3 ist eine schematische Ansicht der Innenseite des Außenteils 12. Es werden die Konturen 26 gezeigt, die den Konturen der durchgehenden Löcher entsprechen, wo dieses Außenteil 12 mit dem Teil 10 schmelzverbunden ist.
  • Es versteht sich, dass die weiter oben beschriebene Ausführungsform keinen einschränkenden Charakter aufweist und dass jede gewünschte Änderung an ihr vorgenommen werden kann, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung im Umfang der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (11)

  1. Einheit eines Außenteils (12) aus Thermoplast von einem Kraftfahrzeug und eines anderen Teils (10) mit einem dünnen Abschnitt aus Thermoplast, das durch Aufschmelzen von Material mit dem Außenteil (12) fest verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass der dünne Abschnitt zumindest ein durchgehendes Loch aufweist und dass das Aufschmelzen (22) des Außenteils (12) mit diesem dünnen Abschnitt nur auf den Konturen des durchgehenden Lochs stattfindet.
  2. Einheit nach Anspruch 1, in der das Außenteil (12) ein Karosserieteil ist.
  3. Einheit nach Anspruch 1, in der das Außenteil (12) ein Stoßfängerüberzug ist.
  4. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in der das andere Teil (10) eine Teilehalterung eines Funktionselementes (24) ist.
  5. Einheit nach Anspruch 4, in der das Funktionselement (24) ein Sensor ist, insbesondere ein Ultraschallsensor.
  6. Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in der das andere Teil eine Verstärkung ist, insbesondere eine Verstärkung der Stoßfängertraverse.
  7. Zusammenfügungsverfahren durch Aufschmelzen des Materials eines Außenteils (12) aus Thermoplast eines Kraftfahrzeuges auf ein anderes Teil (10) mit einem dünnen Abschnitt aus Thermoplast, wobei das Aufschmelzen des Materials (22) durch Schweißen, durch Tangentialschwingungen (V2) einer Finne (14) in einem Ultraschallfrequenzbereich erfolgt, dadurch gekenn zeichnet, dass die Tangentialschwingungen (V2) auf den dünnen Abschnitt des anderen Teils (10) einwirken, bis zumindest ein durchgehendes Loch in diesem Teil (10), sowie eine Schmelze (22) dieses Teils (10) mit dem Außenteil (12) auf den Konturen von diesem Loch gebildet sind.
  8. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 7, in dem Schwingungen mit Abstand von diesem dünnen Abschnitt (10) und nach einer normalen Richtung zu diesem dünnen Abschnitt (10) erzeugt werden, anschließend die nach der normalen Richtung erzeugten Schwingungen in Tangentialschwingungen an diesem dünnen Abschnitt (10) transformiert werden und die Tangentialschwingungen auf einen reduzierten Bereich des Außenteils (12) einwirken.
  9. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 8, das eine Sonotrode (16) verwendet, die ein erregendes Ende (18), zumindest ein schwingendes Ende (20) und einen Körper (22), der das erregende Ende (18) mit dem schwingenden Ende (20) verbindet, aufweist, das dazu geeignet ist, eine periodische Bewegung (V1), die dem erregenden Ende (18) nach einer Erregungsrichtung gegeben ist, in eine periodische Bewegung (V2) des schwingenden Endes (20) nach einer Schwingungsrichtung senkrecht zur Erregungsrichtung zu transformieren.
  10. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 9, in dem die verwendete Sonotrode (16) zwei schwingende Enden (20) aufweist, die derart angeordnet sind, dass die Sonotrode (16) die Form einer Stimmgabel aufweist.
  11. Zusammenfügungsverfahren nach Anspruch 10, in dem zwischen den beiden schwingenden Enden (20) der Sonotrode (16) genügend Raum verbleibt, so dass ein auskragender Abschnitt des anderen Teils, z.B. ein Sensorträger, hindurchpasst.
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