CONNECTION OF TWO PARTS, PARTICULARLY OF TWO PLASTICS MATERIAL HALF SHELLS

Abstract: 1. A connection of two components, especially two synthetic plastics half-shells for the suction system of an internal combustion engine, which components comprise connecting flanges with sealing surfaces facing one another and external under-cut or relieved portions, with a connecting element of clip type in cross-section which is produced by a surrounding injection or casting method arranged to grasp around the edges and under-cut portions of the connection flanges, characterised in that at least one of the components (half shells 1, 2) surrounding a cavity (3 or 4) is provided on its connection flange (5) adjoining its inner wall (12) with a narrow sealing edge (13) which protrudes towards the seal surface (6) of the other component and has an adhesive layer (11), and in that at least one of the connecting flanges (5) has a recess (14) which outwardly adjoins the sealing edge (13) in cross-section and which, with the other connecting flange, forms a longitudinal channel (15) extending parallel to the sealing edge (13), the channel being connected, at least in sections, with the cross-section of the clip-type connection element (8) and being filled out with the material of the connection element (8).

Description: Verbindung zweier Bauteile, insbesondere zweier Kunststoffhalbschalen Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung zweier Bauteile, insbesondere zweier Kunststoffhalbschalen, die Verbindungsflansche mit einander zugekehrten Dichtflächen und äusseren Hinterschneidungen aufweisen, wobei ein durch Umspritzen oder Umgiessen hergestelltes, im Querschnitt klammerartiges Verbindungselement die äusseren Ränder und die Hinterschneidungen der Verbindungsflansche umgreift. Eine solche Verbindungstechnik wird insbesondere zum Herstellen von Kunststoffbauteilen verwendet, deren Hohlräume nicht entformbar wären. Bekannte derartige Verbindungen befriedigen bisher in der Praxis insbesondere dann noch nicht, wenn sie dauerhaft cch belastbar sein sollen und dabei stets eine sehr hohe Dichtheit gefordert wird. Das im Querschnitt in der Regel weitgehend C-förmige Verbindungselement, das beispielsweise Halbschalen längs des äusseren Randes der beiden Verbin dungsfiansche zusammenspannt und das in der Regel aus dem gleichen oder einem ähnlichen Kunststoff besteht wie die Schalenteile, übt seine Klammerwirkung hauptsächlich im äusseren Randbereich der Verbindungsflansche aus. Dies hat zur Folge, dass bei hohen Innendruckbelastungen in dem von den Bauteilen umschlossenen Innenraum der Spalt in der Trennebene der beiden Bauteile mehr und mehr auffedern kann, worauf der Hohlkörper undicht wird und schliesslich zu Bruch gehen kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindung zweier Bauteile der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine äusserst hohe Dichtigkeit und eine hohe Festigkeit des gesamten von den Bauteilen gebildeten Körpers, insbesondere bei hoher Innendruckbelastung, gewährleistet. Wei terhin soll eine Verbindung geschaffen werden, die es ermöglicht, Sauganlagen von Brennkraftmaschinen in mehrtei liger Bauweise aus thermoplastischen Kunststoffen zu fer tigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss bei einer Verbindung der vorausgesetzten Bauart dadurch gelöst, dass die Dicht flächen mit einer Klebeschicht versehen sind. Während des Umspritzens, bei dem das klammerartige Verbindungselement gebildet wird, ist in der Trennebene ein hoher Anpressdruck und eine erhöhte Temperatur gewährleistet, was das zuver lässige und dichte Verbinden der beiden Bauteile auch in einer Zone der Trennebene sicherstellt, die von dem klammerartigen Verbindungselement weiter entfernt, bei einem aus den Bauteilen gebildeten Hohlkörper also im Bereich der Innenwandung liegt. Ein auf diese Weise aus mehreren Bauteilen hergestellter Körper ist sehr hoch belastbar und im Bereich seiner Verbindung auch sehr dicht. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat wenig stens eines der beiden einen Hohlrauimgebenden Bauteile -angrenzend an seine Innenwandung-an seinem Verbindungs flansch einen zur Dichtfläche des anderen Bauteils vorste henden schmalen Dichtrand, der mit der Kleb#chicht verse nen ist. Ein derartiger schmaler Dichtrand mit einer in der Regel ebenen Vlebefläche ist durch das Press- und Form- werkzeug, mit dem das klammerartige Verbindungselement durch Umspritzen hergestellt wird, besser mit hohem Druck entlang des gesamten inneren Randes der Verbindungsflan sehe anzupressen, als eine insgesamt grössere Dichtfläche. Zweckmässig haben dabei beide Verbindungsflansche der zu verbindenden Bauteile einander zugekehrte Dichtränder mit ebenen Berührungsflächen. Es ist nicht möglich, zwei Bauteile; beispielsweise zwei Halbschalen, aus thermoplastischem Kunststoff absolut verzugsfrei herzustellen. Mit dem schon erwähnten Formwerkzeug werden die etwas verzogenen Schalenteile während des Umspritzvorgangs zumindest entlang der Dichtränder, die mit einer ganz dünnen Diffusionskleberschicht, beispielsweise mit einer Resorcinkleberschicht, beschichtet sind, sehr innig gegeneinander gepresst. Diese Pressung wird auch nach dem Ausformen durch das Verbindungselement weitgehend aufrechterhalten, so dass auch in dem inneren Randbereich der Verbindung ein sehr fester und dichter Verbund entsteht. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel haben beide Verbindungsflansche im Querschnitt an den Dichtrand angrenzend nach aussen eine Ausnehmung, die zusammen einen Längskanal bilden, der zumindest abschnittsweise mit dem Querschnitt des klammerartigen Verbindungselement in Verbindung steht und mit dessen Material ausgefüllt ist. Geht der Querschnitt des Längskanals dabei vorzugsweise entlang der ganzen äusseren Randbereiche beider Verbindungsflansche in den Querschnitt des C-förmigen Verbindungselementes über, so findet ein direkter Kontakt der Halbschale nur entlang der mit der ganz dünnen Diffusionskleberschicht versehenden innenliegenden Dichtränder statt. Die "direkten" Kontaktflächen sind auf diese Weise zwar verringert, doch sind die Zusammenpresskräfte, die erforderlich sind, um die nur mit einem gewissen Verzug herstellbaren Halbschalen entlang der gesamten Länge der Dlehtränder auch während der längeren Aushärtezeit des [ il'fslonsklebers fest gegeneinander zu drucken, geringer und technisch besser beherrschbar. Die Aushcirtezelt kann auch bei Wärmezufuhr nach dem Entformen Sr. - > ìrere St stenden betragen und ohne Wärmezufuhr auch uter vierundzwanzig Stunden liegen. Nach dem Entformen werden die Halbschalen zuerst wohl überwiegend durch die Klammerwirkung des C-förmigen Verbindungselementes zusammensepresst. Mit zunehmender Aushärtezeit treten zu den durch die reine Klammerwirkung hervorgerufenen Verbindungskräften mehr und mehr auch die Verbin dungskräfte, die auf der reinen Klebewirkung beruhen. Da - wie bereits erwähnt - wegen der geringeren "direkten' Kontaktflächen die für eine spaltfreie Verbindung erforderlichen Zusamrnenpresskräfte geringer sind als bei Verbindungsflanschen mit grösseren direkten Kontaktflächen, sind auch die in die Halbschalen noch dem Umspritzen einge brachten Spannungen deutlich niedriger. Dies führt wiederum zu einer höheren Belastbarkeit und Dichtheit des gefertigten Bauteils. Besonders vorteilhaft ist es, ausser dem Dichtrand auch die gesamten Wandungen des Längskanals mit einer Kleberschicht zu versehen. Auf diese Weise lässt sich die Fläche, mit der die Verbindungsflansche nach dem Aushärten des Klebers zusätzlich durch Verkleben miteinander verbunden sind, noch wesentlich erhöhen. Der hohe Spritzdruck, mit dem das Material des Verbindungselements und das den Längskanal ausfüllende Material eingespeist wird, sowie die hohe Temperatur dieses Materials gewährleisten dabei einen besonders guten Verbund zwischen diesem Material und den Wandungen des Längskanals. Man kann als Spritzmaterial praktisch das gleiche Material verwenden, das zuvor zur Herstelffi'urg der Halbschalen verwendet wurde, beispielsweise Kunststoff, dessen Granulat schon mit Glasfasern oder ähnliche versehen ist. Bei den besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das klammerartige Verbindungselement an den äusseren Randes reichen CtS mehrteiligen Hohlkörpers im wesentlichen C-förmle, wobei der äussere Rand jedes Verbindungsflansches Ausnet n in Form von breiteren Einschnitten aufweist, die von haltestegen des Verbindungselementes ausgefüllt sind. Diese Haltestege erstrecken sich etwa von einem C-Schenkel des Verbindungselements zum anderen. Die Haltestege können in den Längskanal reichen und mit dem diesen Kanal ausfüllenden Material verbunden sein bzw. in dieses Material übergehen. Sie fungieren als Zuganker, die in gewissen Abständen einem Aufweiten der C-Klammer entgegenwirken, die so die Halbschalen auch schon gleich nach dem Entformen noch zuverlässiger zusammenspannen kann. Weitere besondere zweckmässige Einzelheiten der Erfindung, die auch Gegenstand von Unteransprüchen sind, sind im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Teilaufsicht auf einen Hohlkörper, der aus zwei Halbschalen zusammengesetzt ist und zwei einander benachbarte Hohlräume aufweist; Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 1; Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 24, jedoch in vergrössertem Massstab und Fig. 5 eine perspektivische Ansicht des Verbindungs flansches eines Bauteils. In der Zeichnung ist ein Hohlkörper dargestellt, der im wesentlichen aus zwei Halbschalen 1 und 2 gebildet ist und zwei benachbarte Hohlräume 3 und 4 aufweist. Die Halbschalen 1, 2 bestehen aus Kunststoff und haben an ihren äusseren Rändern Verbindungsflansche 5 mit einander zugekehrten Dichtflächen 6 (Fig. 24). Im Bereich ihrer äusseren Ränder und ihres Rückens haben die Verbindungsflansche 5 ferner Hinterschneidungen 7. Die äusseren Ränder der Verbindungsflansche 5 und die Hinterschneidungen 7 werden von einem im Querschnitt etwa C-förmigen Verbindungselement 8 umgriffen, das ebenfalls aus Kunststoff besteht und durch Umspritzen (der beiden Verbindungsflansche 5) hergestellt ist. Die zwei Werkzeughälften 9 und 10, die für das Umspritzen benötigt werden, sind in Fig. 4 der Zeichnung angedeutet. Die Dichtflächen 6 sind mit einer in Fig. 24 in strichpunktierten Linien angedeuteten und auf den Kunststoff abgestimmten Dffusionskleberschicht 11 versehen. Wie man weiterhin insbesondere in Fig. 24 erkennen kann, haben die die Hohlräume 3 bzw. 4 umschliessenden Halbschalen 1 und 2 angrenzend an ihre jeweilige Innenwandung 12 an ihren Verblndungsflanschen 5 einander zugekehrte schmale Dichtränder 13 mit ebenen Berührungsflächen, die mit der Kleberschicht 11 versehen sind. Die Verbindungsflansche 5 haben im Querschnitt an den Dichtrand 13 nach aussen angrenzend jeweils eine Ausnehmung 124, die zusammen einen Längskanal 15 bilden. Der Längskanal 15 ist zumindest abschnittsweise mit dem Querschnitt des Verbindungselements 8 in Verbindung und mit dem Material ausgefüllt, aus dem auch das Verbindungselement 8 besteht. D.h., beim Einspritzen des Materials des Verbin du:#gselements 8 tritt dieses Material auch in den Längskanal 15 ein. Ausser den Dichträndern 13 der beiden Verbindungsflansche 5 sind auch die Wandungen des Längskanals 15 mit einer dünnen Kleberschicht 11' versehen, wie dies in Fig. 24 ebenfalls in strichpunktierten Linien angedeutet ist. Insbesondere in Fig. 5, aber auch in Fig. 1, ist zu erkennen, dass der äussere Rand 16 jedes Verbindungsflansches 5 Ausnehmungen 17 in Form von breiteren senkrecht zum Rand 16 verlaufenden Schlitzen hat, die von in Fig. 4 angedeuteten Haltestegen 18 des Verbindungselementes 8 ausgefüllt sind. Die Haltestege 18 erstrecken sich etwa von einem C-Schenkel des Verbindungselementes 8 zum anderen. Die Haltestege 18 reichen in den Längskanal 15 und gehen in das diesen Kanal ausfüllende Material über. Sie werden also mit dem Verbindungselement 8 und der sogenannten, den Längskanal 15 ausfüllenden "Seele" im gleichen Spritzvorgang hergestellt. Nach Fig. 4 der Zeichnung hat jeder Verbindungsflansch auf seiner der Dichtfläche 6 abgekehrten Seite eine Angriffsfläche 19 für die Werkzeughälften 9 und 10 eines Spritzoder Giesswerkzeugs, die den Verbindungsflansch 5 jeweils in einer zur Trennebene der beiden Halbschalen 1, 2 parallelen Richtung fixiert. Hierzu könnte an dem Verbindungsflansch beispielsweise eine gesonderte, im Querschnitt firstförmige Halterippe vorgesehen sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erwähnte Angriffsfläche 19 durch eine rinnenartige Vertiefung gebildet, die schräge Seitenwände 20 und 20' hat. Die Seitenwand 20 geht in die Aussenwandung der beiden Halbschalen 1 und 2 über und die andere Seitenwand 20' in die Aussenkontur des Verbindungselements 8 (Fig. 24). Die Werkzeughälften 9 und 10 haben Press- und Formkonturen mit entsprechend geneigten Angriffsflächen. Die Werkzeuge bringen auf diese Weise nicht nur den für eine hoch belastbare Verklebung der Dichtränder 13 erforderlichen Anpressdruck auf die beiden Halbschalen 1 und 2 auf. Sie fixieren auch die Ränder der Halbschalen in einer zur Trennebene parallelen Richtung zuverlässig gegen die aus dem Spritzdruck resultierenden Kräfte. Dies ist besonders wichtig, damit die Wandungen der Halbschalen 1 und 2 unter der Wirkung des Spritzdrucks, der bis zu 400 bar betragen kann, nicht nach innen ausweichen, was zu einer merklichen Schwächung des Querschnitts der inneren Enden der C-Schenkel des Verbindungselementes 8 und damit der ganzen Verbindung führen würde. Der in den Fig. 1 bis 3 erkennbare Hohlkörper hat zwei Halbschalen 1 und 2, die jeweils eng benachbarte Wandungsabschnitte 21 und 21? aufweisen, deren angrenzende Verbindungsflansche einen gemeinsamen Zwischenflansch 22 bilden. In diesen Bereichen des zweischaligen Hohlkörpers weist jeder Zwischenflansch 22 abschnittsweise mittige Durchbrechungen 23 auf und das klammerartige Verbindungselement 24 hat in diesem Bereich annähernd #-Querschnitt, dessen Steg 25 die Durchbrechung 23 jeweils durchsetzt. Der Zwischenflansch 22 hat an seinen an die Innenwandungen 12 angrenzenden Bereichen ebenfalls Dichtränder 13, die wie die Dichtränder 13 der äusseren Verbindungsflansche 5 mit einer Kleberschicht versehen sind. Analog zu dem Längskanal 15 der Verbindungsflansche 5 ist ferner jeder Zwischenflansch 22 angrenzend an den Dichtrand 13 mit einer Ausnehmung 25 zur Bildung eines Längskanals 26 versehen, der in die bereits erwähnten Durchbrechungen 23 übergeht. Auch die Innenwandungen des Längskanals 26 sind mit einer Kleberschicht versehen. Auf diese Weise ist mit einem nur an die Verhältnisse eng benachbarter Wandungsabschnitte 21 und 21' angepassten Verbindungsprinzip, wie es anhand der äusseren Ränder des Hohlkörpers schon beschrieben wurde, auch in dem mittleren Bereich des Hohlkörpers eine sehr dichte und hoch belastbare Verbindung der beiden Halbschalen 1 und 2 gewährleistet. Das Spritzen des inneren Verbindungselementes 24 erfolgt natürlich gleichzeitig mit dem Spritzen des äusseren, an den Randbereichen vorgesehenen Verbindungselementes 8. Nach dem insbesondere in den Fig. 2 bis 24 dargestellten und erläuterten Verbindungsprinzip können vorzugsweise die Schalenteile einer aus Kunststoff bestehenden Sauganlage einer Brennkraftmaschine gefertigt sein. Dabei sind bei einer Wandstärke der Halbschalen 1, 2 zwischen 1 und 4 mm Dichtränder 13 in einer Breite von 1 bis 2 mm vorgesehen. Der Längskanal 15 hat bei diesem Anwendungsfall vorzugs weise eine Breite von 3 bis 6 mm und eine Höhe von 1,5 bis 24 mm. Mit der beschriebenen Verbindungstechnik lassen sich Sauganlagen herstellen, die gegenüber solchen, die nach dem eingangs beschriebenen vorbekannten Verfahren hergestellt sind, einem um das vier- bis fünffache höheren Berstdruck standhalten. Bei einem Rohrinnendurchmesser von 140 mm werden bei Raumtemperatur Berstdrücke von 35 bar erreicht.

Claims: Datentansprüche: 1. Verbindung zweier Bauteile, insbesondere zweier llalb- schalen aus Kunststoff, die Verbindungsflansche mit einander zugekehrten Dichtflächen und äusseren Hinter schneidungen aufweisen, wobei ein durch Umspritzen oder Umgiessen hergestelltes, im Querschnitt klammerartiges - Verbindungselement die äusseren Ränder und die llinter¯ schneidungen der Verbindungsflansche umgreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (6) mit einer Kle berschicht (11) versehen sind. 2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der einen Hohlraum (3, 4) umgeben den Bauteile (Halbschalen 1, 2) angrenzend an seine Innenwandung (12) an seinem Verbindungsflansch (5) einen zur Dichtfläche (5) des anderen Bauteils vorste henden schmalen Dichtrand (13) aufweist, der mit der Kleberschicht (11) versehen ist. 3. Verbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsflansche (5) beider Bauteile (Halbscha len 1, 2) einander zugekehrte Dichtränder (13) it ebenen Berührungsflächen haben. 24. Verbindung nach aspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der Verbindungsflansche (5) im Querschnitt an den Dichtrand (13) angrenzend nach aussen eine Ausnehmung (124) vorgesehen ist, die mit dem ande ren Verbindungsflansch einen Längskanal (15) bildet, der zumindest abschnittsweise mit dem Querschnitt des klammerartigen Verbindungselements (8) in Verbindung steht und mit dem Material des Verbindungselementes (8) ausgefüllt ist. 5. Verbindung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass beide Vcrbindungsflansche (5) eine Ausnehmung (124) auf weisen, die zusammen im wesentlichen den Längskanal (15) bilden. 6. Verbindung nach Anspruch 24 oder 5, dadurch gekennzeich net, dass ausser dem Dichtrand (13) auch die Wandungen des Längskanals (15) mit einer Kleberschicht (11') ver sehen sind. 7. Verbindung nach Anspruch 1 mit einem im Querschnitt etwa C-förmigen Verbindungselement, dadurch gekenn zeichnet, dass der äussere Rand (16) jedes Verbindungs flansches (5) Ausnehmungen (17) aufweist, die von Haltestegen (18) des Verbindungselementes (8) ausge füllt sind, die sich etwa von einem C-Schenkel des Ver bindungselementes (8) zum anderen erstrecken. 8. Verbindung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltestege (18) in den Längskanal (15) zeichen und in das diesen Kanal aus füllend L Material übergehen. 9. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Verbindungsflansch (5) auf seiner der Dichtfläche abgekehrten Seite eine Angriffsfläche (Vertiefung 19) für ein Spritz- oder Giesswerkzeug hat, die den Verbin dungsflansch (5) jeweils in einer zur Trennebene paral lelen Richtung fixiert. 10. Verbindung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Angriffsfläche durch eine rinnenartige Vertiefung (19) gebildet ist. 11. Verbindung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (19) schräge Seitenwände (20, 21) hat, von denen eine in die Aussenwandung des zugeordne ten Bauteils (Halbschalen 1, 2) und die andere in die Aussenkontur des klammerartigen Verbindungselements (8) übergeht. 12. Verbindung nach Anspruch 1 für Bauteile, die jeweils eng benachbarte Wandabschnitte aufweisen, deren angren zende Verbindungsflansche einen gemeinsamen Zwischen flansch bilden, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zwi schenflansch (22) abschnittsweise mittige Durchbrechun gen (23) aufweist und das Verbindungselement (214) in diesem Bereich annähernd #-Querschnitt hat, dessen Steg (25) die Durchbrechungen (23) durchsetzt. 13. Verbindung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Z:sischenflansche (22) angren zend an den Dichtrand (13) eine Ausnehmung (25) zur Bildung eines Längskanals (26) hat, der in die Durch brechungen (23) übergeht. 14. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (Halbschalen 1, 2) Schalenteile einer Sauganlage einer Brennkraftmaschine sind. 15. Verbindung nach Anspruch 2 und 124, dadurch gekennzeich net, dass bei einer Wundstärke der Bauteile (Halbschalen 1, 2) zwischen 1 und 4 mm der Dichtrand (13) eine Breite von 1 bis 2 mm hat. 16. Verbindung nach Anspruch 4 und Anspruch 15, dadurch ge kennzeichnet, dass der Längskanal (15) eine Breite von 3 bis 6 mm und eine llöhe von 1,5 bis 4 mm hat.

Inventors: JESCHONNEK, PETER
Applicants: BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1985
Main classification: F02M35
IPC codes: B29C65, B29C45, F02M35