EP0837995A1 - Hülse - Google Patents

Hülse

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EP0837995A1
EP0837995A1 EP96919800A EP96919800A EP0837995A1 EP 0837995 A1 EP0837995 A1 EP 0837995A1 EP 96919800 A EP96919800 A EP 96919800A EP 96919800 A EP96919800 A EP 96919800A EP 0837995 A1 EP0837995 A1 EP 0837995A1
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EP
European Patent Office
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sleeve
plastic
component
bore
region
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96919800A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Blessing
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Mann and Hummel GmbH
Original Assignee
Filterwerk Mann and Hummel GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B37/00—Nuts or like thread-engaging members
    • F16B37/04—Devices for fastening nuts to surfaces, e.g. sheets, plates
    • F16B37/048—Non-releasable devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/18—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/56—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using mechanical means or mechanical connections, e.g. form-fits
    • B29C65/567—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using mechanical means or mechanical connections, e.g. form-fits using a tamping or a swaging operation, i.e. at least partially deforming the edge or the rim of a first part to be joined to clamp a second part to be joined
    • B29C65/568—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using mechanical means or mechanical connections, e.g. form-fits using a tamping or a swaging operation, i.e. at least partially deforming the edge or the rim of a first part to be joined to clamp a second part to be joined using a swaging operation, i.e. totally deforming the edge or the rim of a first part to be joined to clamp a second part to be joined
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    • B29C65/64—Joining a non-plastics element to a plastics element, e.g. by force
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    • B29C66/004—Preventing sticking together, e.g. of some areas of the parts to be joined
    • B29C66/0042—Preventing sticking together, e.g. of some areas of the parts to be joined of the joining tool and the parts to be joined
    • B29C66/0044—Preventing sticking together, e.g. of some areas of the parts to be joined of the joining tool and the parts to be joined using a separating sheet, e.g. fixed on the joining tool
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    • B29C66/40—General aspects of joining substantially flat articles, e.g. plates, sheets or web-like materials; Making flat seams in tubular or hollow articles; Joining single elements to substantially flat surfaces
    • B29C66/47—Joining single elements to sheets, plates or other substantially flat surfaces
    • B29C66/474—Joining single elements to sheets, plates or other substantially flat surfaces said single elements being substantially non-flat
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    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832—Reciprocating joining or pressing tools
    • B29C66/8322—Joining or pressing tools reciprocating along one axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/18—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated tools
    • B29C65/24—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using heated tools characterised by the means for heating the tool
    • B29C65/30—Electrical means
    • B29C65/305—Electrical means involving the use of cartridge heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74—Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/742—Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/812—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B29C66/8122—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps characterised by the composition of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/737—Articles provided with holes, e.g. grids, sieves

Definitions

  • the invention relates to a sleeve made of metallic material anchored in a bore of a component made of plastically deformable material, in particular a plastic component.
  • a reinforcement sleeve is known from DE-GM 93 01 373. Such a reinforcement sleeve is anchored in the manufacture of an injection molded part by inserting it into the mold or subsequently introduced into a bore.
  • the sleeve known from the DE utility model is anchored in a bore by upsetting, that is, this is introduced into the bore and compressed with a punch to the length of the bore. This change in length causes a widening of the diameter of the sleeve and thus an attachment in the bore.
  • a disadvantage of this arrangement is that the mechanical deformation of the sleeve can lead to undefined movements.
  • a reliable fastening of the sleeve in the bore is only guaranteed if the dimensions of the sleeve and bore move within a very small tolerance range. This is not guaranteed, in particular in the case of a plastic injection molded part.
  • Sleeves are also known which are introduced into a plastic part by so-called heat sinking.
  • the sleeve is heated to a certain temperature and pressed into a hole in the plastic part.
  • the heated sleeve causes the plastic to melt locally.
  • the temperature of the sleeve must be set very precisely. If the temperature is too high, the plastic will burn. If the temperature is too low, the melting will be too low and the plastic may crack or flake off.
  • the invention has for its object to avoid the disadvantages mentioned and to create a sleeve that can be anchored in a bore of a component with simple means. This problem is solved by the main claim.
  • the main advantage of the invention is that the sleeve does not have to be heated, compressed or mechanically changed in any other way.
  • the sleeve is fastened by melting part of the plastic in the edge area of the sleeve after inserting it into the bore with a heating stamp, the temperature of which can be set precisely, and this melted plastic ensures that the sleeve is fastened in a rotationally and / or positionally secure manner causes.
  • the sleeve can be made in a very simple manner. Tolerances regarding the dimensions do not affect the fastening.
  • Another advantage of the invention is that the heated plastic is cooled very quickly by removing heat via the sleeve, so that a high process speed can be achieved.
  • the sleeve can be inserted into the component without tools. This eliminates the need for complex assembly devices.
  • the flange area of the sleeve is provided with a hexagon. This has the advantage that a positive connection between the plastic component and the sleeve can be achieved.
  • the sleeve can be equipped with knurling on the circumference.
  • a positive connection can also be achieved here.
  • a stamp is equipped with a heating cartridge for heating the plastic. This stamp has a Teflon coating. Both the temperature and the stroke of the stamp can be easily adjusted.
  • the sleeve can be provided with a through hole, it is advantageously equipped with an internal thread.
  • FIG. 1 shows a plastic component with an inserted sleeve
  • Figure 2 shows the sleeve fastened in the plastic component
  • FIG. 1 Such a plastic component is shown in detail in FIG. 1.
  • This plastic component 10 has a bore 11 which has a large diameter in the upper region and a smaller diameter in the lower region into this bore a metallic sleeve 12 is inserted.
  • This metallic sleeve contains an internal thread 13 and a flange area 14.
  • the flange area 14 is designed as a hexagon. The depth of the larger diameter of the bore 11 is coordinated with the sleeve so that in the lower area it is slightly above the plastic component protrudes
  • the plastic component 10 is attached to a support structure from the underside. It is fastened by means of a screw connection.
  • a screw connection there is also the possibility of providing the sleeve with a through hole. In this case, an additional nut is required for the screw connection.
  • the sleeve 12 can be inserted into the plastic component 10 manually or automatically
  • FIG. 2 shows a heating stamp 15 with which the plastic of the plastic component 10 is heated in the upper region.
  • This heating stamp 15 is Teflon-coated, so that sticking with the plastic is avoided.
  • the heating stamp is moved from above according to arrow 16 to the plastic component, heats the plastic with its front flanks so that it flows into area 17 and thus causes a
  • Anti-rotation lock set to an optimal value.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Standing Axle, Rod, Or Tube Structures Coupled By Welding, Adhesion, Or Deposition (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hülse aus hochdruckfestem Werkstoff, insbesondere aus Metall. Diese ist in einer Bohrung eines Bauteils aus plastisch verformbarem Werkstoff insbesondere eines Kunststoffbauteils (10) verankert. Die Hülse besteht aus wenigstens einem hohlzylindrischen Körper, einem äußeren Flanschbereich (14), wobei die Bohrung (11) der Außenkontur der Hülse (12) entsprechend geformt ist. Durch Aufschmelzen des Bauteils im Bereich des Flansches (14) ist eine verdreh- und/oder lagesichere Befestigung der Hülse möglich.

Description

Hülse
Die Erfindung betrifft eine, in einer Bohrung eines Bauteils aus plastisch verformbarem Werkstoff, insbesondere eines Kunststoflfbauteils verankerte Hülse aus metallischem Werkstoff.
Aus dem DE-GM 93 01 373 ist eine Verstärkungshülse bekannt. Eine solche Verstärkungshülse wird beim Herstellen eines Spritzgußteils durch Einlegen in die Form verankert oder nachträglich in eine Bohrung eingebracht. Die aus dem DE- Gebrauchsmuster bekannte Hülse wird in einer Bohrung durch Stauchen verankert, das heißt, diese wird in die Bohrung eingebracht und mit einem Stempel auf das Längenmaß der Bohrung gestaucht. Diese Längenveränderung bewirkt ein Aufweiten des Durchmessers der Hülse und damit eine Befestigung in der Bohrung.
Ein Nachteil dieser Anordnung ist darin zu sehen, daß das mechanische Verformen der Hülse unter Umständen zu Undefinierten Bewegungen fuhrt. Außerdem ist eine zuverlässige Befestigung der Hülse in der Bohrung nur dann gewährleistet, wenn die Abmessungen von Hülse und Bohrung sich in einem sehr geringen Toleranzrahmen bewegen. Dies ist insbesondere bei einem Kunststoflfspritzgießteil nicht gewährleistet.
Es sind auch Hülsen bekannt, die mit dem sogenannten Warmeinsenken in ein Kunststoffteil eingebracht werden. Hierzu wird die Hülse auf eine bestimmte Temperatur erwärmt und in eine Bohrung des Kunststoffteils eingepresst. Die erwärmte Hülse bewirkt ein örtliches Aufschmelzen des Kunststoffes. Hierzu ist jedoch die Temperatur der Hülse sehr genau einzustellen. Eine zu hohe Temperatur bewirkt ein Verbrennen des Kunststoffs. Eine zu geringe Temperatur bewirkt ein zu geringes Aufschmelzen und führt eventuell zu einem Reißen oder Abplatzen des Kunststoffs.
Aus der DE-PS 465 898 ist ein Verfahren zum Verbinden von Metallteilen mit Werkstücken aus Kunststoff bekannt. Auch dort wird das Metallteil erhitzt und weicht den ihn umgebenden Kunststoff auf, so daß ein Eindringen des Metallteils in den Kunststoff ermöglicht wird. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt jedoch darin, daß das Metallteil im weichen Kunststoff schwimmt, das heißt, unkontrollierte Bewegung durchfuhren kann, die dazu fuhren, daß die Lage des Metallteiles sich verändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine Hülse zu schaffen, die mit einfachen Mitteln in einer Bohrung eines Bauteils verankert werden kann. Diese Aufgabe wird durch den Hauptanspruch gelöst.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Hülse weder erwärmt noch gestaucht oder in sonstiger Art und Weise mechanisch verändert werden muß. Die Befestigung der Hülse erfolgt dadurch, daß nach dem Einbringen derselben in die Bohrung mit einem Heizstempel, dessen Temperatur sich exakt einstellen läßt, ein Teil des Kunststoffs im Randbereich der Hülse aufgeschmolzen wird und dieser aufgeschmolzene Kunststoff eine verdreh- und/oder lagesichere Befestigung der Hülse bewirkt. Die Hülse kann dabei in sehr einfacher Weise hergestellt sein. Toleranzen bezüglich der Maße wirken sich auf die Befestigung nicht aus.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt auch darin, daß die Abkühlung des erwärmten Kunststoffs durch Wärmeentzug über die Hülse sehr rasch erfolgt, so daß eine hohe Prozeßgeschwindigkeit erzielt werden kann.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß sich der Heizstempel temperaturgenau einstellen läßt und damit eine prozeßsichere Fertigung erzielt wird.
Es ist weiterhin von Vorteil, daß die Hülse ohne Werkzeug in das Bauteil eingesteckt werden kann. Damit entfallen aufwendige Montagevorrichtungen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Flanschbereich der Hülse mit einem Sechskant versehen. Dies hat den Vorteil, daß eine formschlüssige Verbindungen zwischen dem Kunststoffbauteil und der Hülse erzielbar ist.
Alternativ kann die Hülse auf dem Umfang mit einer Rändelung ausgestattet sein. Auch hier ist eine formschlüssige Verbindung erzielbar. Zur Erwärmung des Kunststoffs ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Stempel mit einer Heizpatrone ausgestattet. Dieser Stempel ist mit einer Teflonbeschichtung versehen. Sowohl die Temperatur als auch der Hub des Stempels kann in einfacher Weise eingestellt werden. Die Hülse kann mit einer Durchgangsbohrung versehen sein, in vorteilhafter Weise ist sie mit einem Innengewinde ausgestattet.
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Aufgrund der hohen Verdrehsicherheit ist gewahrleistet, daß die Gewindefunktion zuverlässig erfüllt wird
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei der Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfahige Ausfuhrungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden naher erläutert Die Zeichnungen zeigen
Figur 1 ein Kunststoflfbauteil mit eingelegter Hülse,
Figur 2 die in dem Kunststofibauteil befestigte Hülse
Zur dauerhaften Befestigung von Kunststoflfbauteilen ist es erforderlich, Hülsen aus metallischem Werkstoff einzusetzen Ein solches Kunststoflfbauteil ist ausschnittsweise in Figur 1 dargestellt Dieses Kunststoflfbauteil 10 weist eine Bohrung 11 auf, welche im oberen Bereich einen großen Durchmesser und im unteren Bereich einen geringeren Durchmesser aufweist In diese Bohrung wird eine metallische Hülse 12 eingelegt Diese metallische Hülse enthalt ein Innengewinde 13 und einen Flansch¬ bereich 14 Der Flanschbereich 14 ist als Sechskant ausgebildet Die Tiefe des größeren Durchmessers der Bohrung 11 ist so mit der Hülse abgestimmt, daß diese im unteren Bereich geringfügig über das Kunststoflfbauteil hinausragt
Von der Unterseite her wird das Kunststoflfbauteil 10 an einer Tragerstruktur befestigt. Die Befestigung erfolgt mittels einer Schraubverbindung Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Hülse mit einer Durchgangsbohrung zu versehen. In diesem Fall wird für die Schraubverbindung eine zusatzliche Mutter erforderlich Die Hülse 12 kann manuell oder automatisch in das Kunststoflfbauteil 10 eingelegt werden
Figur 2 zeigt einen Heizstempel 15 mit welchem der Kunststoff des Kunststoflfbauteils 10 im oberen Bereich erwärmt wird. Dieser Heizstempel 15 ist teflonbeschichtet, damit wird ein Verkleben mit dem Kunststoff vermieden Der Heizstempel wird von oben gemäß Pfeil 16 auf das Kunststoflfbauteil zubewegt, erwärmt mit seinen vorderen Flanken den Kunststoff, so daß dieser in den Bereich 17 fließt und bewirkt damit eine
ERSATZBLAπ (REGEL 26) axiale Lagefixierung der Hülse 12. Der erwärmte Kunststoff fließt außerdem in die
Abflachungen des Sechskantes und bewirkt damit eine Verdrehsicherung der Hülse
12. Durch die Einstellung des Hubes des Heizstempels 15 läßt sich die Eindringtiefe des Kunststoffes in die Abflachungen des Sechskantes einstellen. Damit wird die
Verdrehsicherung auf einen optimalen Wert eingestellt.
Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Hülse im zylindrischen Bereich 18 mit einer Rändelung zu versehen. Damit kann auf die sechskantförmige Ausgestaltung des Flanschbereichs 14 verzichtet werden. Auch diese Rändelung erzeugt eine Verdrehsicherung der Hülse 12. Wird die Bohrung im oberen Bereich bereits sechskantförmig gestaltet, dann ist die Verdrehsicherung bereits gewährleistet. Der aufgeschmolzene Kunststoff bewirkt dann lediglich noch die Lagesicherung. Da diese Lagesicherung keine Kräfte aufhehmen muß, ist nur eine geringe Verformung des Kunststoffes erforderlich.

Claims

Patentansprüche
1. Hülse aus hochdruckfestem Werkstoff, insbesondere aus Metall, welche in einer Bohrung eines Bauteils aus plastisch verformbarem Werkstoflf, insbesondere eines Kunststoflfbauteils (10) verankert ist, bestehend aus wenigstens einem hohlzylindrischen Köφer, einem äußeren Flanschbereich (14), wobei die Bohrung (11) der Außenkontur der Hülse (12) entsprechend geformt ist und wobei durch Aufschmelzen des Bauteils im Bereich des Flansches (14) eine verdreh- und/oder lagesichere Befestigung der Hülse (12) erzielbar ist.
2. Hülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschbereich (14) mit einem Sechskant versehen ist.
3. Hülse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Umfang des Flanschbereichs (14) und/oder auf dem Umfang der zylindrischen Hülse (12) eine Rändelung angeordnet ist.
4. Hülse nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil mit einem Stempel (15) mit einer Heizpatrone (19) erwärmbar ist, wobei dieser eine Teflonbeschichtung (20) aufweist.
5. Hülse nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese mit einem Innengewinde (13) versehen ist.
EP96919800A 1995-07-07 1996-05-23 Hülse Withdrawn EP0837995A1 (de)

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DE29511019U 1995-07-07
DE29511019U DE29511019U1 (de) 1995-07-07 1995-07-07 Hülse
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