形成塑料部件之间的连接的方法和由此形成的部件连接与流程

1.本发明涉及用于形成第一塑料部件与第二塑料部件之间的连接的方法。
2.本发明还涉及通过该方法形成的部件连接。


背景技术：

3.保险杠越来越多地被制造成具有用于超声波传感器的接纳部，超声波传感用于驻车辅助、驻车助手和雷达传感器。
4.de 10 2007 034 412 a1涉及一种意在用于机动车辆的用于借助于距离测量传感器监测车辆与物体之间的距离的装置，该距离测量传感器特别地构造为超声波传感器，该装置具有接纳传感器的保持器，并且可以借助于支承表面固定在机动车辆的车身区域中、特别地固定在塑料部件例如保险杠上。此外还公开了用于固定该装置以及塑料车身部件和能够固定在该塑料车身部件上的传感器的超声波焊接方法。
5.该装置已经以“驻车导航系统”或“驻车距离控制器”的名称广泛使用。在这种已知的系统中，安装在前保险杠或后保险杠中的距离传感器根据回声探测原理借助于超声脉冲检测位于车辆后方的可能物体。传感器信号在评估和控制仪器中进行评估，该评估和控制仪器对最接近的被检测物体的范围进行计算。一旦该计算显示障碍物距离车辆小于例如1.2m，就以间歇声音信号的形式向车辆驾驶员发出警告信号。随着障碍物的接近，警告信号的单个脉冲之间的暂停减少，直到在30cm的范围内警告信号变成连续的音调。同时，可以在配装于车辆的后部的彩色显示器上可视地显示范围。
6.由于保持器需要作为大面积部件、也就是保险杠的变型来安装，因此保持器并未同时共同模制，而是根据需要被焊接至大面积基础部件。
7.此外，还已知借助于超声波焊接方法将保持器紧固在车身上。为此目的，支承表面的对应面和车身区域的对应面以光滑的方式构造，以使接触面尽可能大。然而，在这种情况下遇到的缺点在于，由于接触面熔化期间的能量输入而可能在车身区域的可见侧上出现视觉外观的损害。
8.ep 3 848 185 a1涉及一种通过使用超声波焊极对两个塑料部件进行超声波焊接的方法，用于焊接的能量经由超声波焊极的至少两个销被引入到塑料部件中，两个塑料部件逐步地点焊至彼此，在已经通过先前的焊接步骤受到应力并已经再次松弛的区域中执行下一个相应的焊接步骤。
9.声音通过至少两个突出的凸起部或销被耦入。这确保了精确定位的声音输入耦合，这基本上独立于可能存在的部件公差或定位不精确性。因此，可以避免超声波焊极和/或部件或工件的边缘区域中不期望的焊接终止。
10.在焊接过程期间，超声波焊极被放置在工件上，使得超声波焊极的中央纵向轴线垂直于工件的表面延伸。因此，声音输入耦合在超声波焊极的中央纵向轴线的方向上垂直地发生到工件、也就是待焊接的部件中。
11.us 2005 104 389a1提出了用于机动车辆的由热塑性材料制成的饰件与另一部件
的组装，该另一部件具有由热塑性材料制成的较薄部分，该较薄部分具有开口，并且饰件与较薄部分的熔化仅局限在贯通开口的轮廓上。
12.de 10 2012 221 605 a1涉及用于连接两个部件的方法或者部件复合物，其中，所使用的第二部件是已经预制好的、也就是固体塑料部件，其通过使面向第一部件的一侧上的塑料材料熔化或液化而在连接区域中连接至第一部件。通过第二部件的塑料材料的熔化或液化，第二部件的塑料与第一部件的表面结构产生紧密连接或接合，使得在塑料的(再)固化之后形成两个部件的可靠且牢固的连接。在这种情况下，其中一个部件表面被结构化。
13.wo 2018/172 385a1提出了一种用于将第一物体连接至第二物体的方法，其中，其中一个物体具有特定的密度分布。肋构成两个物体的锚定点，这两个物体具有非常不同的密度。


技术实现要素：

14.本发明的目的是提供一种导致高强度连接的优化的形成方法。
15.该目的通过一种用于形成第一塑料部件与第二塑料部件之间的连接的方法来实现，其中，这两个部件中的至少一个部件通过塑料注射模制形成，其中，在所述至少一个部件上设置有至少一个紧固区域，并且该紧固区域模制有由具有较小间距的凹槽构成的表面结构，并且其中，这些部件在紧固区域中通过超声波焊接方法彼此连接。
16.这种表面结构大大提高了焊接后的强度。
17.凹槽以至少部分地彼此平行的方式形成在至少一个部件的紧固区域中。
18.凹槽在至少一个部件的紧固区域中形成为使得凹槽顶点到凹槽顶点的间距为0.1mm至2mm。
19.凹槽在至少一个部件的紧固区域中形成为使得凹槽顶点与凹槽基部之间的深度为0.1mm至2mm。
20.凹槽形成方形、矩形或六边形，该方形、矩形或六边形形成有0.2mm至3mm的范围和0.1mm至1.5mm的深度。
21.有利的是，用于焊接的能量经由超声波焊极的至少一个销被引入到塑料部件中，这两个部件逐步地点焊至彼此。
22.在这种情况下，在已经通过先前的焊接步骤受到应力并已经再次松弛的区域中执行下一个相应的焊接步骤。
23.这些部件是保险杠和用于传感器的保持器、加强部件和具有相对较薄的壁厚的其他部件。
附图说明
24.下面将参照附图通过示例的方式来描述本发明。
25.图1示出了前部处的保险杠的示意图，
26.图2示出了现有技术中的超声波焊极，
27.图3示出了示例性焊接路径，
28.图4示出了表面结构，
29.图5a、图5b和图5c各自示出了部件的表面的平面图。
具体实施方式
30.图1示出了比如在车辆的前部上使用的示例性保险杠1的示例性实施方式。在这种情况下，保险杠1构成第一塑料部件31。然而，第一塑料部件31也可以是梁、行李箱门、轮拱饰件或者车辆外表区域中的另一塑料部件。
31.在保险杠1的面向车辆的一侧1b上，例如紧固有用于各种传感器的保持器2。然而，加强部件、扰流器等也可以作为第二部件32连接至第一部件31。该实例中的通过示例的方式表示的保持器2具有环形的支承表面3和筒形的接纳部4。传感器插入到接纳部4中，并且借助于使用压夹连接或卡口连接配装在接纳部4上的连接器5来保持。保险杠1的面向外的表面1a必须不会显示一个或多个保持器2的可见的痕迹，并且必须赋予完美的油漆外观。
32.在这种情况下，保持器2的支承表面3自然也可以构造成方形的或矩形的、也可以构造成不对称的，以便确保保持器2在保险杠1上的精确定位限定。可能的焊接路径10被显示为圆形路径。
33.在保险杠1的内侧1b上，示出了用于保持器2的紧固区域20，该紧固区域20在该示例中被选定为矩形。
34.图4示出了穿过保险杠1的紧固区域20的横截面。保险杠1的表面形成有凹槽结构，该凹槽结构也在图5a中以平面图示出。凹槽21通过其深度仅应用在保险杠1的表面上，该表面具有达到15mm的相当大的厚度。
35.凹槽具有小于1毫米的间距，在示例性实施方式中，该间距为从一个凹槽顶点21a到下一凹槽顶点21a的0.7mm的间距。从凹槽顶点21a到凹槽基部21b的凹槽深度例如为0.6mm。凹槽顶点的间距的范围设定在0.1mm与2mm之间，并且凹槽深度为0.1mm至2mm。在该范围内，所期望的连接被赋予有最佳强度。
36.如图5a所示，在一个实施方式中，凹槽21以线性且彼此平行的方式布置。图5b示出了呈棋盘样式的布置，在该布置中，凹槽顶点21a形成方形或矩形或六边形结构。然而，在这种情况下，保留了凹槽顶点21a之间的较小间距以及距凹槽基部21b的深度。
37.一个示例性实施方式使用1x1 mm的较大方形，其深度为0.2mm并且凹槽顶点距彼此的间距为1.5mm。最佳范围是具有0.2mm至3mm的间距和0.2mm至3mm的深度的构型。
38.图5c表示形成基于方形或矩形的较小棱锥体的表面结构。基于圆和椭圆的圆锥体结构也是可能的。在这种情况下，棱锥体或圆锥体的高度在0.1mm与2mm之间，并且间距为0.1mm至2mm。
39.圆锥体也可以构造为截头圆锥体。
40.在形成保险杠1与保持器2之间的连接、也就是第一塑料部件31与第二塑料部件32之间的连接期间，第一塑料部件和第二塑料部件通过塑料注射模制而形成。第一部件31或第二部件32或者两个部件均具有一个或更多个紧固区域20。这些紧固区域在塑料注射模制期间与部件的整体形状一起形成。
41.在这种情况下使用的材料例如是pp、具有滑石粉(talc)的pp、具有玻璃纤维的pp、abs、具有abs和asa的pc。
42.在下一步骤中，部件31、32以形状配合的方式彼此连接，紧固区域20用作为结合表面。
43.超声波焊接方法可以作为焊接方法使用。例如，使用从de 10 2020200 184a1已知
的焊接方法。
44.该方法使用采用超声波焊极6的超声波焊接，该超声波焊极6在图2中以示例的方式示出。该示例性实施方式中的超声波焊极6具有两个销7。
45.借助于这种超声波焊极6，保持器2在两个销7处点焊至保险杠1。
46.在这种情况下，焊接过程借助于使超声波焊极6沿着保持器2的支承在紧固区域20上的支承表面3移动来逐步地执行。在图1的示例中，超声波焊极沿着环形支承表面3的区域中的环形线移动。
47.图3表示线性焊接路径。焊点11通过采用具有两个销的超声波焊极以成对的方式放置。在焊接步骤s1之后，执行焊接步骤s2等等。焊接步骤s1的能量影响的区域9被标示出，并且同样焊接步骤s4中的能量影响的区域9也被标示出。
48.在焊接的第一步骤、例如s1之后，在塑料元件的区域9中执行下一步骤s2，该区域9已经通过第一焊接步骤s1受到特定加载并且再次处于松弛状态。由于通过凹槽21而进行的表面结构化，第一部件31和/或第二部件32的表面增加，使得该结构的熔化更好且更有效地发生。
49.这意味着第二焊接步骤s2比s1需要施加更少的能量、应力和热影响，因为材料尚未完全冷却和再固化。由于逐步方式的焊接，较少的能量总体上被引入到待焊接的部件中，然而焊接的连接非常牢固。与没有表面结构的部件之间的连接相比，该连接的强度增加了9％至13％。
50.在这种情况下，必须在各个焊接步骤s1、s2
…
之间存在一定的时间间隔，以便给材料松弛的机会。
51.附图标记列表
52.1 保险杠
53.1a 保险杠的内侧
54.1b 保险杠的外侧
55.2 保持器
56.3 支承表面
57.4 接纳部
58.5 连接器
59.6 超声波焊极
60.7 销
61.9 区域
62.10 焊接路径
63.11 焊点
64.20 紧固区域
65.21 凹槽
66.21a 凹槽顶点
67.21b 凹槽基部
68.31 第一部件
69.32 第二部件

技术特征：
1.一种用于形成第一塑料部件(31)与第二塑料部件(32)之间的连接的方法，其中，所述两个部件中的至少一个部件通过塑料注射模制形成，其中，在所述至少一个部件(31、32)上设置有至少一个紧固区域(20)，并且所述紧固区域(20)模制有由具有较小间距的凹槽(21)构成的表面结构，并且其中，所述部件(31、32)在所述紧固区域(20)中通过超声波焊接方法彼此连接，所述凹槽(21)形成在所述至少一个部件(31、32)的所述紧固区域(20)中，其中凹槽顶点(21a)到凹槽顶点(21a)的间距为0.1mm至2mm。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述凹槽(21)以至少部分地彼此平行的方式形成在所述至少一个部件(31、32)的所述紧固区域(20)中。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述凹槽(21)在所述至少一个部件(31、32)的所述紧固区域(20)中形成为使得所述凹槽顶点(21a)与凹槽基部(21b)之间的深度为0.1mm至2mm。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述凹槽(21)形成方形、矩形或六边形，所述方形、矩形或六边形形成有0.2mm至3mm的范围和0.1mm至1.5mm的深度。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述紧固区域结构化有棱锥体或圆锥体。6.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述焊接的能量经由超声波焊极(6)的至少一个销(7)被引入到所述塑料部件中，所述两个部件(31、32)逐步地点焊至彼此。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在已经通过先前的焊接步骤受到应力并已经再次松弛的区域(9)中执行下一个相应的焊接步骤。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述部件(31、32)是保险杠(1)和用于传感器的保持器(2)、加强部件和具有相对较薄的壁厚的其他部件。9.不同部件(31、32)的部件连接，所述不同部件(31、32)通过根据权利要求1所述的方法进行连接。

技术总结
本发明涉及用于形成第一塑料部件(31)与第二塑料部件(32)之间的连接的方法，其中，这两个部件中的至少一个部件通过塑料注射模制形成，其中，在所述至少一个部件(31、32)上设置有至少一个紧固区域(20)，并且该紧固区域(20)模制有由具有较小间距的凹槽(21)构成的表面结构，并且其中，所述部件(31、32)在紧固区域(20)中通过超声波焊接方法彼此连接。本发明还涉及不同部件的部件连接。涉及不同部件的部件连接。涉及不同部件的部件连接。


技术研发人员：拉迪姆
受保护的技术使用者：麦格纳外部（波西米亚）有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/9/26