專利名稱：超聲焊接方法和結(jié)構(gòu)模塊、特別是機(jī)動(dòng)車輛門模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲焊接方法以及結(jié)構(gòu)模塊，該結(jié)構(gòu)模塊包括互
相焊接到4皮此之上的構(gòu)件(Bauteil )，本發(fā)明特別涉及一種才幾動(dòng)車輛門 模塊。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)的描述中可以獲知不同的超聲焊接方法。通常，由超 聲波發(fā)生器所產(chǎn)生的電振蕩被轉(zhuǎn)換為相同頻率的機(jī)械振動(dòng)，并通過(guò)焊 接工具即所謂的超聲焊極(Sonotrode)傳遞到工件上。通過(guò)超聲波的 作用，被焊接的部件在其接合表面處塑化，并通過(guò)施加的壓力彼此焊 接在一起。例如，由ABS、 PMMA、 PC、 PS和SAM制成的塑膠部件可 以彼此焊接在一起。同樣，可以通過(guò)超聲焊接在塑膠和其它材料如金 屬之間形成焊接連接。
從現(xiàn)有技術(shù)的描述中可以獲知超聲焊接的不同超聲焊極形式，例 如，DE 20 2005 003 067 Ul、 DE 299 23 223 Ul 、 DE 298 23 967 Ul 、 DE 298 13 964 Ul 、 DE 203 14 781 Ul 、 DE 200 02 555 Ul以及DE 198 54 013 C2。
同樣可通過(guò)超聲焊接來(lái)生產(chǎn)防水組件。例如，DE 199 34 596Al公 開了一種具有防水構(gòu)造的連接器，該防水構(gòu)造通過(guò)超聲焊接制造，而 DE 103 49240Al公開了一種鎧裝電纜的水密封布置，其同樣為超聲波 焊接的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的構(gòu)件超聲焊接方法、以及 包括有彼此焊接在一起的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)模塊，特別是一種機(jī)動(dòng)車輛門模 塊。
本發(fā)明的目的可通過(guò)各獨(dú)立權(quán)利要求中所記載的技術(shù)特征分別予 以實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求中則給出優(yōu)選的實(shí)施方式。
在根據(jù)本發(fā)明的超聲焊接第 一構(gòu)件和第二構(gòu)件的方法中，第 一構(gòu)
件具有容納第二構(gòu)件的第一和第二突起(Vorspruenge )的凹槽 (Einbuchtung)。為了使第一構(gòu)件和第二構(gòu)件進(jìn)行超聲焊接，其首先按照 第一突起和第二突起凸伸進(jìn)入凹槽內(nèi)并接觸凹槽底板的方式設(shè)置。然 后，超聲振動(dòng)傳遞到構(gòu)件上,從而在構(gòu)件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在這期間， 底板被壓向第 一突起和第二突起，使得突起按照相反的方向變形。這樣， 在突起和底板之間產(chǎn)生了相應(yīng)的焊接連接。
在這種情況下，特別有利的是，所得到的焊接連接可按照防水的 方式形成。這特別適于在突起側(cè)面的相對(duì)較大的表面上形成每個(gè)焊接 連接的情況。
按照本發(fā)明的一實(shí)施方式，凹槽基本上形成為偏方三八面體 (trapezstumpffoermig)的形狀。
按照本發(fā)明的一實(shí)施方式，凹槽深度大約在7 mm到25 mm之間， 特別是大約15 mm，并且具有大約從4 mm到32 mm范圍內(nèi)的開口，特 別是大約8mm到16mm。凹槽的壁厚，可在大約l mm和6 mm之間，特 別是大約3mm。
按照本發(fā)明的一實(shí)施方式，在焊接之前，兩個(gè)突起基本上彼此平 行。特別地，兩個(gè)突起可垂直于第二構(gòu)件。
按照本發(fā)明的一實(shí)施方式，兩個(gè)突起每個(gè)具有大約l mm到6mm的 壁厚，特別是大約3mm。
按照本發(fā)明的一實(shí)施方式，兩個(gè)突起之間的距離大約為凹槽開口
的0.5到0.95倍。
按照本發(fā)明的一實(shí)施方式，兩個(gè)突起具有大約相同的長(zhǎng)度。
按照本發(fā)明的一實(shí)施方式，超聲振動(dòng)通過(guò)超聲焊極被傳遞到第一 構(gòu)件。例如，超聲焊極具有焊極尖端，其界定超聲焊極的工作表面， 該焊極尖端設(shè)置于底板的背面并位于兩個(gè)突起之間。在超聲焊極的位 置，超聲振動(dòng)被傳遞，同時(shí)超聲焊接被加壓壓向底板的背面。
按照本發(fā)明的一實(shí)施方式，上述工作表面可以為波浪形的，且兩 個(gè)半波是從焊極尖端處開始的。
按照本發(fā)明的一實(shí)施方式，當(dāng)突起在凹槽中定位之后，且當(dāng)超聲 焊接的焊極尖端置于底板的背面上之后，凹槽和突起以及超聲焊接的 工作表面對(duì)稱布置。
按照本發(fā)明的一實(shí)施方式，第一或第二構(gòu)件是承載板 (Traegerplatte )，在其上不同的部件通過(guò)超聲焊接相連接。例如，承載 板可以是機(jī)動(dòng)車輛門模塊的載體。
另一方面，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)模塊，其具有彼此焊接在一起 的至少第一構(gòu)件和第二構(gòu)件。第一構(gòu)件具有半波形弧革殳，其與第二構(gòu) 件的對(duì)應(yīng)突起一起形成焊接連接。例如，在突起之側(cè)面的相對(duì)較大的 表面上形成焊接連接。
按照本發(fā)明的一實(shí)施方式，焊接連接是防水的。
按照本發(fā)明的一實(shí)施方式，結(jié)構(gòu)模塊是門模塊，特別是機(jī)動(dòng)車輛 門模塊。有關(guān)機(jī)動(dòng)車輛門模塊的描述，可從現(xiàn)有技術(shù)中獲知，特別是 那些具有在機(jī)動(dòng)車輛門上定義出濕區(qū)域和干區(qū)域的載體的機(jī)動(dòng)車輛門 模塊，例如可參考EP 0 944 497和EP 0 961 703。
對(duì)于將構(gòu)件連接到載體和/或?qū)⑤d體定位在門內(nèi)部，會(huì)產(chǎn)生維持干 區(qū)域和濕區(qū)域之間分離的密封問(wèn)題。在現(xiàn)有技術(shù)中，橡膠密封條/帶被
用來(lái)作為密封，而這會(huì)導(dǎo)致費(fèi)力的裝配。另外，隨著時(shí)間的推移，橡 膠密封帶可能產(chǎn)生眾多的孔隙，因此造成滲水。對(duì)此，借助本發(fā)明的 防水超聲焊接，使得將構(gòu)件連接到載體上和/或?qū)⑤d體連接到門內(nèi)部的 成為可能。
例如，通過(guò)超聲焊接，門模塊的不同部件可連接到載體上，例如， 電子部件特別是電連接器、窗升降部件、揚(yáng)聲器部件、操作部件特別 是開關(guān)部件等等。
這樣，就可能以高成本效率的方式生產(chǎn)機(jī)動(dòng)車輛門模塊，而同時(shí) 門模塊的長(zhǎng)期密封性能得以改進(jìn)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)超聲焊接完成的連接，與 通過(guò)密封劑完成的密封相反，其性能不受制于時(shí)效。
下面，結(jié)合附圖，來(lái)詳細(xì)地描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。


圖l是在焊接方法之前、兩個(gè)將要焊接在一起的構(gòu)件的剖視圖2是圖1的構(gòu)件在焊接后的視圖3是機(jī)動(dòng)車輛門模塊的俯視的示意圖。
上述附圖中，各附圖標(biāo)記的含義為
100 構(gòu)件
102 凹槽
104 底板
104' 底板
106 開口
108 構(gòu)件
112 突起
114 突起
116 超聲焊極
118 工作區(qū)
120 焊纟及尖端
122 區(qū)域
124 區(qū)域
126 中心軸線
128 超聲振動(dòng)
130 側(cè)面
132 側(cè)面
134 側(cè)面
136 側(cè)面
138 側(cè)面區(qū)域
140 側(cè)面區(qū)域
142 門內(nèi)板
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了具有凹槽102的構(gòu)件100。在此處的實(shí)施例中，凹槽102 為大概的偏方三八面體的形狀。然而，凹槽102也可以采用其它的形狀， 如矩形、正方形、或其它幾何形狀。
在凹槽102的偏方三八面體中，形成底板104。底板104的深度T為 幾毫米，例如在7mm和25 mm之間，特別是大約15mm。
凹槽102上形成具有幾毫米寬度W的開口106,特別是在4 mm和32 mm之間，例如在大約8 mm和16 mm之間。寬度W和深度T之間的側(cè)向 比率(Seitenverhaeltnis)優(yōu)選地位于0.5和2之間的范圍。
在凹槽的范圍內(nèi)、尤其在其側(cè)肋138和140的范圍內(nèi)，壁厚S可以在 1 mm和6 mm之間，特別是大約3 mm。
在其凹槽102區(qū)域，構(gòu)件100可由熱塑性塑膠構(gòu)成，例如由ABS或其它塑膠構(gòu)成。
構(gòu)件108具有大約相同長(zhǎng)度的兩個(gè)突起112和114。突起112和114基 本上彼此平行并且具有相同的長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度略大于深度T。突起的壁厚 可基本上在與S大小的相同數(shù)量級(jí)范圍。
突起112和114之間具有距離A;該距離A可大約為凹槽106的開口的 寬度W的0.5到1.0倍。例如，構(gòu)件108的突起112、 114由熱塑性塑膠組成， 如ABS或其它塑膠；突起112和114各自具有側(cè)面130、 134以及132、 136, 其部分區(qū)域與凹槽102特別是與其側(cè)肋138、 140以及其底板104形成進(jìn) 行焊接的連接區(qū)域，如圖2所示。
對(duì)于構(gòu)件100和108的超聲焊接，采用超聲焊極116,其工作區(qū)118 如圖1所示。工作區(qū)具有焊極尖端120,從該焊極尖端120處開始，有兩 個(gè)大約半波形的區(qū)域122和124。
對(duì)于構(gòu)件100和108的超聲焊接，首先將這些構(gòu)件彼此如此放置， 使得構(gòu)件108的突起112和114凸伸進(jìn)入到凹槽102中，從而使其接觸凹 槽102的底板104。
接著，安放超聲焊極116，使其焊極尖端120在底板104的背面上并 大約位于底板104的中心。
例如，構(gòu)件100和108如此設(shè)置，使得超聲焊極116的焊極尖端120 大約位于底并反104背面的中心，乂人而相對(duì)于中心軸線126大約為對(duì)稱布 置。
在超聲焊極116的焊極尖端120設(shè)置之后，使超聲焊極116傳遞超聲 振動(dòng)128，從而引起相對(duì)運(yùn)動(dòng)、特別是在底板104和突起112以及114之 間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由此而導(dǎo)致焊接連接的形成。
這些焊接連接如圖2所示。突起112的側(cè)面13O焊接到底板104上和/ 或其側(cè)面134焊接到側(cè)肋138上。同樣的，突起114的側(cè)面132焊接到底 板104上和/或其側(cè)面136焊接到側(cè)肋140上。
同樣如圖2所示，底板104在超聲焊接時(shí)發(fā)生變形，使其能夠適應(yīng) 超聲焊極116的工作區(qū)118的形狀。在超聲焊接過(guò)程中，通過(guò)超聲焊極 116對(duì)底板104的向下擠壓，突起112和114進(jìn)一 步被分別彎曲到左邊或 右邊，使得其側(cè)面130、 132以及側(cè)面134、 136分別套入底板104和側(cè)肋 138或140之間，從而在底板104和突起122、 114之間形成相應(yīng)的焊接連 接。
在超聲焊接中，側(cè)肋138和140同樣對(duì)應(yīng)于超聲焊極的工作區(qū)118而 變形，并分別套入突起112和114的外部側(cè)面134和136,使其在此也形 成焊接連接。
在切斷超聲振動(dòng)128后，按照本實(shí)施例，繼續(xù)將超聲焊極116于底 板104上加壓幾秒鐘，直到焊接連接變硬，這是有利的。
圖3表示了構(gòu)件100的實(shí)施方式，其作為機(jī)動(dòng)車輛門模塊的承載板。 例如，構(gòu)件1 OO在才幾動(dòng)車輛門的內(nèi)部將濕區(qū)域與干區(qū)域分隔。
圖3表示了構(gòu)件1 OO沿干區(qū)域方向的濕區(qū)域示意性俯視圖，這意味 著在圖3的上部、構(gòu)件100的前側(cè)，代表了濕區(qū)域的界限，而構(gòu)件100的 背面定義了干區(qū)域。
在構(gòu)件100背面的干區(qū)域中，可布置一個(gè)或多個(gè)構(gòu)件108,其中作 為一個(gè)示例，在圖3中用虛線表示構(gòu)件108。例如，構(gòu)件108可以是電子 部件特別是電連接器、窗升降部件、開關(guān)部件、揚(yáng)聲器部件等等。
構(gòu)件108可以與構(gòu)件100的凹槽相焊接，也就是，特別是與底板IOO 和104'相焊接，如圖1和圖2所示。
另外，構(gòu)件100也可包括一個(gè)或多個(gè)凹槽，其可成形為類似于圖l 和圖2中的凹槽102,從而形成如圖1和圖2所示類型的超聲焊接連接， 例如，具有門內(nèi)板142,從而將構(gòu)件連接到門的內(nèi)部。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)第一構(gòu)件(100)和第二構(gòu)件(108)進(jìn)行超聲焊接的方法，其中，所述的第一構(gòu)件具有凹槽(102)，用于收容所述第二構(gòu)件的第一突起(112)和第二突起(114)；該方法包括以下步驟-如此定位所述第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，使得所述第一突起和第二突起凸伸進(jìn)入所述凹槽之內(nèi)、并接觸所述凹槽的底板(104、104′)；-傳遞超聲振動(dòng)，使得在所述第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中，所述底板被壓向所述第一突起和第二突起，使得所述第一突起(112)沿第一方向變形，而所述第二突起(114)沿與第一方向相反的方向變形，并且至少在所述第一突起和所述底板之間形成第一焊接連接(130、104)，而在所述第二突起和所述底板之間形成第二焊接連接(132、104)。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述的凹槽為偏方三八面體。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述凹槽的深度大約在7 mm 到25mm之間，特別是大約為15mm。
4、 如前述權(quán)利要求l-3之一所述的方法，其中，所述凹槽的開口的 寬度大約在4 mm到32 mm之間，特別是大約在8 mm到16 mm之間。
5、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述凹槽的壁厚大約 在1 mm到6 mm之間，特別是大約為3 mm。
6、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在傳遞所述超聲振動(dòng) 之前，所述第一突起和第二突起基本上是彼此平行的。
7、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在傳遞所述超聲振動(dòng) 之前，所述第一突起和第二突起基本上是以垂直于所述第二構(gòu)件進(jìn)行 設(shè)置的。
8、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述突起的壁厚大約 在1 mm到6 mm之間，特別是大約為3 mm。
9、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述第一突起和第二 突起之間的距離為所述凹槽開口寬度的0.5到l.O倍。
10、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述第一突起和第 二突起具有基本上相同的長(zhǎng)度。
11、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在所述定位之后， 所述凹槽以及所述第 一 突起和第二突起是對(duì)稱布置的。
12、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述超聲振動(dòng)是借 助超聲焊極(l 16)傳遞到所述第 一構(gòu)件。
13、 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述超聲焊極包括具有焊 極尖端(120)的工作區(qū)(118)，并且其中所述超聲焊極的焊極尖端設(shè)置在 所述凹槽的底板(104、 104')的背面上、且位于所述第一突起和第二突起 之間。
14、 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，在所述超聲焊極的工作表 面，形成兩個(gè)基本上半波形的區(qū)域(122、 124),該兩個(gè)半波形的區(qū)域起 始于所述焊極尖端(120)。
15、 如權(quán)利要求12， 13或14所述的方法，其中，所述超聲焊極的 工作表面是對(duì)稱的。
16、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述的第一構(gòu)件是 承載板。
17、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述的第二構(gòu)件是 承載板。
18、 如前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在所述第一突起和 所述凹槽的第一側(cè)肋(138)之間形成第三焊接連接(134、 138)，而在所述 第二突起和所述凹槽的第二側(cè)肋(140)之間形成第四焊接連接(136、 140)。
19、 一種具有第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的機(jī)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)模塊(IOO、 108), 其中，所述第一構(gòu)件具有第一和第二波形弧段(104)，其與所述第二構(gòu) 件相應(yīng)的第一突起和第二突起(112、 114)共同形成至少第一和第二焊接連接。
20、 如權(quán)利要求19所述的機(jī)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)模塊，其中，所述的焊接 連接是防水的。
21、 如權(quán)利要求19或20所述的機(jī)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)模塊，其中，所述構(gòu) 件中至少一個(gè)是完全地或部分地由塑膠構(gòu)成。
22、 如權(quán)利要求19、 20或21所述的機(jī)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)模塊，其中，所 述的機(jī)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)模塊是機(jī)動(dòng)車輛的門模塊。
23、 如權(quán)利要求19-22之一所述的機(jī)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)模塊，其中，所述 構(gòu)件之一是用于機(jī)動(dòng)車輛門模塊的載體。
24、 如權(quán)利要求19-23之一所述的機(jī)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)模塊，其中，所述 構(gòu)件之一是門模塊的部件，如電子部件特別是電連接器、窗升降部件、 揚(yáng)聲器部件、或操作部件等。
25、 如權(quán)利要求19-24之一所述的機(jī)動(dòng)車輛結(jié)構(gòu)模塊，其中，在所 述每個(gè)突起的兩個(gè)側(cè)面上與所述第一構(gòu)件形成焊接連接(138、134; 130、 104; 132、 104; 136、 140)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在第一構(gòu)件(100)和第二構(gòu)件(108)之間進(jìn)行超聲焊接的方法，其中，第一構(gòu)件具有凹槽(102)，用于收容第二構(gòu)件的第一突起(112)和第二突起(114)；該方法包括以下步驟定位第一構(gòu)件和第二構(gòu)件，使得第一突起和第二突起凸伸進(jìn)入凹槽之內(nèi)并且接觸凹槽的底板(104、104′)，傳遞超聲振動(dòng)，以便在第一構(gòu)件和第二構(gòu)件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，底板被壓向第一突起和第二突起，使得第一突起(112)沿第一方向變形，而第二突起(114)沿與第一方向相反的方向變形，并至少在第一突起和底板之間形成第一焊接連接(130、104)，而在第二突起和底板之間形成第二焊接連接(132、104)。
文檔編號(hào)B29C65/08GK101370641SQ200780002890
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2007年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月26日
發(fā)明者何塞路易斯·佩雷斯曼都威勞, 華金馬丁·佩雷斯, 瑞弗·普拉西德瑞波特 申請(qǐng)人:福羅西內(nèi)空間體系有限公司