摩擦焊接组件以及将该摩擦焊接组件连接到外壳的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种摩擦焊接组件，该摩擦焊接组件包括径向内连接衬套，该衬套具有摩擦焊接壳体，该壳体在径向向外方向上被形成或成型。进一步地，本发明涉及一外壳，该外壳具有一通道，在该通道中，本发明的摩擦焊接组件通过摩擦焊接、超声波接合或热气体接合方式被连接。进一步地，本发明还描述了以摩擦焊接方式将该摩擦焊接组件固定在外壳中的连接方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中存在很多种将(例如，作为螺纹嵌入件的)连接衬套固定到外壳中的方法。作为示例地，如果这种外壳被用于冷却水系统或机器的液压回路，该连接衬套可用于将容置流体的管道连接到外壳上。此可见，该连接衬套必须被外壳密闭地固定，这样才不会发生水、油、气或液压回路泄露。
[0003]目前，金属螺纹嵌入件作为连接衬套以不同方式被安装到塑料外壳中。这些外壳例如可由具有或不具有纤维增强的热后可塑性材料制成。
[0004]根据现有一可选的已知制造方法，在外壳模具中制造外壳的过程中，连接衬套被定位，之后，使用选择的塑料，该衬套被插入成型或二次成型。而这要求外壳具有非常复杂的形状，要求连接衬套不仅被防定位地被固持，而且要通过例如中心销被封闭。在这种方式下，连接衬套除了被形成或成型到外壳壁内部，还需要保证在制造过程中连接衬套的内部与材料无关。
[0005]而且，可能需要向连接衬套提供独立的密封环(例如，O形圈)，并将密封环压入到外壳壁中。根据现有一可选的第三制造方法，金属连接衬套可被感应加热，从而嵌入到外壳壁中。
[0006]尽管如此，上述的现有可选制造方法都存在各种缺点，这些缺点都会影响到外壳和连接衬管间的密封连接。例如，如果密封功能主要由O形圈实现，那么O形圈的材料就必须能够被调整，以允许液体通过连接衬套。否则，腐蚀性介质会导致O形圈被损坏，从而降低密封性。通常情况下还有另一缺点，就是在连接衬套的安装连接中以及在使用由连接衬套提供的连接过程中，O形圈材料必须抵抗热压力。由于密封O形圈的材料要求，因此，无法得到对腐蚀性介质存在最佳抵抗以及理想的温度抵抗的O形圈。另外，在密封圈压入时，密封圈还有可能由于机械压力被损坏。进一步的缺点还在于，在操作具有该连接衬套和密封O形圈的外壳时，密封O形圈会老化，密封圈材料变得易碎。密封圈材料的易碎性还会有害地影响到产生的连接的密封性。
[0007]EP 1160071 A2描述了用于销状螺纹组件的焊接方法。在这里，销状螺纹组件首先通过其外部螺纹被安装到摩擦焊接衬套中。之后，摩擦焊接衬套通过销状螺纹组件被转动，并通过摩擦焊接方式被安装到通道中。该通道作为一组件的开口或作为一组件的凹陷在一圆顶中被提供。由于摩擦焊接的转力矩从销状螺纹组件传递至摩擦焊接衬套，因此，该机械应力会削弱销状螺纹组件和摩擦焊接衬套之间的连接。这会对最终在销状螺纹组件和摩擦焊接衬套之间产生的该连接产生负面影响。
[0008]因此，本发明目的在于以一种可靠、高效的方式将连接衬套固定到一外壳中的不同位置，和/或固定到不同外壳中，以使得该连接衬套可作一连接点，以用于不同目的。
【发明内容】
[0009]上述目的可根据独立权利要求1的摩擦焊接组件、独立权利要求9的一外壳以及独立权利要求11的一连接方法来实现，该外壳具有固定在其上的至少一摩擦焊接组件，通过该连接方法一连接衬套被固定在外壳的通道中。通过接下来的说明书、附图以及权利要求，本发明的优选实施例和进一步的变化将变得更加清楚。
[0010]根据本发明的摩擦焊接组件通过摩擦焊接方法被固定在外壳的通道中，根据本发明的摩擦焊接组件包括连接衬套，该衬套具有径向内侧以及摩擦焊接壳体，该壳体形成或成型于连接衬套的径向外侧。摩擦焊接壳体包括径向摩擦焊接外廓，以用于牢固地粘合或材料连接到外壳上，该外廓包括在轴向方向上的至少一圆锥形台阶以及圆周设置的衬圈，该衬圈邻近连接衬套被轴向设置，并在远离摩擦焊接外廓的衬圈顶侧包括至少一驱动或啮合装置，以用于转动摩擦焊接组件。
[0011]为了能够将连接衬套(例如，具有内插入式密封或快速密封的螺纹衬套或衬套)可靠地固定到外壳中，以用于冷却系统，作为示例地，带有摩擦焊接壳体的连接衬套在其径向外表面被提供。根据一可选方式，该摩擦焊接壳体被形成，这样，该摩擦焊接壳体可足够牢固地固定在连接衬套的径向外侧上。当固定的连接作为液体或气体连接时，根据该优选实施例摩擦焊接组件被防转动、密封地设置在外壳中。为了在连接衬套和摩擦焊接壳体之间生成可靠的连接，连接衬套在其径向外侧具有一轮廓，优选地为一切辊纹或楔形固定结构。具体地，该结构设计实现了将连接衬套不可转动的、密封地固定到摩擦焊接壳体中，而壳体则不可转动的、密封地固定到外壳中。连接衬套可用于液体或气体管理的连接，以及可用于产生连接部件的连接点。
[0012]摩擦焊接壳体具有径向向外设置的摩擦焊接外廓，这样，连接衬套通过摩擦焊接可固定到外壳中。因此，根据本发明，带有摩擦焊接壳体的连接衬套构成了摩擦焊接组件，其中，摩擦焊接壳体形成于连接衬套上。摩擦焊接外廓圆周地、在连接衬套的轴向方向上延伸。为了通过已知的摩擦焊接方法，在摩擦焊接壳体和外壳之间建立可靠的连接，至少一圆锥状台阶在摩擦焊接外廓的轴向方向上被提供。该圆锥状台阶可在摩擦焊接壳体的整个轴向长度上延伸，或者，优选地，摩擦焊接壳体也可以具有分布在摩擦焊接壳体的轴向长度上的多个圆锥状台阶。如果具有这种形状的摩擦焊接外廓的连接衬套被转动压入到一外壳的通道中，则圆锥状表面会与外壳通道的边界壁产生摩擦表面，在该摩擦表面材料之后会相互可连接地融化、混合。优选地，通道为圆柱状。根据进一步的实施例，通道具有径向的倾斜的圆锥内壁，其中，径向内壁与通道的纵向轴成一角度，该角度的范围位于大于0°至20°的范围，优选地，大于0°至10°的范围。
[0013]摩擦焊接方法使用待固定的两组件之间的相对运动，通过该运动依靠摩擦而用于融化材料的热量在相互抵接的表面区域被产生。依靠例如在轨道摩擦焊接中的振荡转动运动或两组件间的轴向震动或这些运动的结合，该相对运动例如可通过两个组件中的至少一组件的转动来产生。因此，这里使用的术语“摩擦焊接”以及“摩擦焊接处理”并不限定于转动摩擦焊接。
[0014]作为摩擦焊接壳体一部分以及优选为摩擦焊接外廓一部分的创新地圆周设置的衬圈首先限定了摩擦焊接组件轴向插入到外壳的通道中。而且，衬圈提供了驱动装置或驱动连接，这样，摩擦焊接组件在摩擦焊接方法中可以被转动。由于驱动装置被优选地凹陷设置在衬圈中，这样，在摩擦焊接处理完成后，可实现衬圈与外壳保留部的优选的平齐连接。
[0015]由于除了提供与外壳的轴向延伸的摩擦焊接外廓摩擦表面以及抵接点，圆周设置的衬圈在该位置通过摩擦还实现了材料的融化，并在摩擦焊接组件和外壳之间实现了连接。除了保证保留部和摩擦焊接壳体的连接，这还保证了连接衬套在外壳中的可靠和密封固定。
[0016]根据摩擦焊接组件一优选结构，摩擦焊接外廓包括至少第一