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Die
Erfindung/Neuerung betrifft ein lang gestrecktes Metallelement zur
wenigstens bereichsweisen Einspritzung in ein Bauteil, wobei das
Metallelement über
einen Bereich seiner Länge
mit einem Abdichtelement aus einem Kunststoffmaterial umspritzt ist
und wobei der mit dem Kunststoffmaterial des Abdichtelementes versehene
Bereich im Endmontagezustand mit einem zweiten, einen Spritzgusskörper bildenden
Kunststoffmaterial umspritzbar ist.
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Ferner
betrifft die Erfindung/Neuerung ein Bauteil, welches wenigstens
ein Metallelement umfasst, das sich von einem ersten Bauteilbereich
in einen zweiten Bauteilbereich erstreckt, wobei das wenigstens
eine Metallelement im Grenzbereich der beiden Bauteilbereiche ein
angespritztes Abdichtelement umfasst, das einen Fluid-Transport
von dem ersten Bauteilbereich in den zweiten Bauteilbereich über die
Berührfläche zwischen
dem Metallelement und Abdichtelement verhindert und zumindest Bereiche
des Metallelementes und des Abdichtelementes von einem angespritzten
Spritzgusskörper
direkt oder indirekt umschlossen sind.
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Ferner
betrifft die Erfindung/Neuerung ein Verfahren zur Herstellung eines
derartigen Bauteils.
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Aus
dem Stand der Technik ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
bekannt, das ein Einlegeteil aufweist, welches von einer Kunststoffschicht ummantelt
ist. Ein derartiges Verfahren ergibt sich z. B. aus
WO 2008/099009 A1 . Bei
diesem Verfahren wird in einem ersten Schritt zumindest ein Teil
des Einlegeteils mit einer Kunststoffformmasse mit geringer Viskosität umhüllt und
in einem zweiten Schritt das Einlegeteil mit einer Umhüllung bestehend
aus einer Kunststoffhartkomponente umspritzt. Alternativ wird das
Einlegeteil mit einer Kunststoffkomponente umhüllt, wobei Bereiche des Einlegeteils
nicht umhüllt
werden und die nicht umhüllten
Bereiche mit einer Hartstoffformmasse mit geringer Viskosität vergossen
werden.
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Ferner
lehrt
WO 2008/099009
A1 ein Bauteil, das ein Einlegeteil und eine Kunststoffummantelung aus
mindestens zwei Kunststoffkomponenten umfasst, wobei die erste Kunststoffkomponente,
die das Einlegeteil zumindest teilweise direkt umhüllt, eine Kunststoffformmasse
mit geringer Viskosität
und die zweite Kunststoffkomponente eine Kunststoffhartkomponente
ist. Nachteilig hierbei ist es, dass, wenn die Kunststoffhartkomponente
nach der Kunststoffformmasse eingespritzt wird, diese während ihres Spritzvorganges
die Kunststoffformmasse mit geringerer Viskosität negativ beeinflusst oder
gar zerstört.
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DE 100 44 460 B4 lehrt
ein Verfahren zur Herstellung einer Baueinheit, bei der ein Wandelement
mit einer diese durchdringenden Leitung vorgesehen ist, wobei die
Leitung über
ein Abdichtelement zumindest bereichsweise gegenüber dem Wandelement abgedichtet
wird. Dabei wird in einem ersten Schritt zweites Material auf einen
Abschnitt der zumindest einen Leitung entlang des gesamten Umfangs
der Leitung aufgebracht, um ein Abdichtelement zu erhalten und anschließend das
Abdichtelement mit einem ersten Material zur Bildung des Wandelementes
umspritzt, wobei sich zwischen dem Abdichtelement und dem Wandelement
ein Mischbereich aus einem ersten und dem zweiten Material und/oder
ein Verformungsbereich bildet. Die Umspritzung des Abdichtelementes
erfolgt vor der Aushärtung
des Abdichtmaterials.
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DE 34 17 811 C1 lehrt
ein Verfahren zum Anbringen eines Kupplungsteils am Ende einer Leitung, wobei
die Adern der elektrischen Leitung in einen Träger überführt werden und an der Stirnfläche des Trägers ein
Heißschmelzkleber
aufgebracht wird, um die Durchgangslöcher der Adern zu entsprechenden Kontaktteilen
innerhalb des Trägers
3 hin
abzudichten. Um ein Wegfließen
des Heißschmelzklebers
zu verhindern, ist es ferner vorgesehen, vor dem Aufbringen des
Heißschmelzklebers
einen ringförmigen Kragen
auf dem leitungsseitigen Ende des Trägers auszusetzen.
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Der
Erfindung/Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein lang gestrecktes
Metallteil bzw. ein Bauteil mit den Merkmalen des Oberbegriffes
des Anspruches 1 bzw. 11 derart weiterzubilden, dass in dieses bei
einer nachfolgenden zumindest bereichsweisen Umspritzung zur Bildung
eines Spritzgusskörpers
das auf dem Metallelement aufgebrachte Abdichtelement möglichst
keine bzw. geringe negative Einwirkungen erfährt. Insbesondere die Dichtfunktion des
Abdichtelementes an dem Metallelement soll auch nach dem zumindest
bereichsweise umspritzenden Spritzgussprozess, der einen Spritzgusskörper erzeugt,
erhalten bleiben.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung/Neuerung ist es, das lang gestreckte
Metallelement bzw. das Bauteil derart zu konzipieren, dass dieses schnell
und/oder günstig
gefertigt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. 11 sowie der
unabhängigen
Verfahrensansprüchen
33 und 35 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung/Neuerung ergeben sich
aus den Unteransprüchen
2–10,
12–32,
34 sowie 36–40.
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Als
Kern der Erfindung/Neuerung wird es angesehen, dass im zur Umspritzung
vorgesehenen Bereich des Abdichtelementes ein das Abdichtelement
zumindest bereichsweise einfassender Entkopplungsrahmen angeordnet
ist. Im Falle des Bauteils bedeutet dies, dass zumindest bereichsweise zwischen
dem Abdichtelement und dem Spritzgusskörper ein gesondert ausgebildeter
Entkopplungsrahmen angeordnet ist. Dieser Entkopplungsrahmen dient
zur zumindest bereichsweisen Entkopplung der Kontaktfläche des
Abdichtelementes zu der später
im Bereich des Abdichtelementes vorgesehen zweiten, einen Spritzgusskörper bildenden
Kunststoffmaterialumspritzung. Der an dem Abdichtelement angeordnete
Entkopplungsrahmen leistet einen thermischen Schutz bzw. eine thermische
Isolierung, solange der den Spritzgusskörper bildende Umspritzungsvorgang
abläuft.
Die während
des Spritzgussvorganges im Bereich des Abdichtelementes herrschende
thermische Energie wird durch den Entkopplungsrahmen zumindest teilweise
aufgenommen. Darüber
hinaus bietet der Entkopplungsrahmen während des den Spritzgusskörper formenden
Spritzgussvorganges einen mechanischen Schutz, so dass die in dem Spritzgussvorgang
herrschenden Drücke
nicht ungehindert auf das Abdichtelement einwirken können und
dabei zumindest zum Teil vom Entkopplungsrahmen aufgenommen werden.
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Darüber hinaus
erweist sich der Entkopplungsrahmen auch nach der Herstellung des
Bauteils als vorteilhaft, beispielsweise wenn das Bauteil ein zyklisch
belastetes Bauteil ist, was z. B. bei einer mechatronischen Baugruppe
für Magnetanwendungen der
Fall ist. So gewährleistet
der Entkopplungsrahmen eine thermo-mechanische Entkopplung zwischen
dem Abdichtelement und dem im Wege einer Endumspritzung gebildeten
Spritzgusskörper,
der auch das Gehäuse
der mechatronischen Baugruppe bildet. Damit wird auch die Verwendung
des mit dem erfindungsgemäßen lang
gestreckten Elementes bzw. das erfindungsgemäße Bauteil im Gebrauch insbesondere
bei zyklischen Belastungen zuverlässiger.
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Ferner
kann durch einen entsprechend gestalteten Entkopplungsrahmen ein
Ausgleich von bauteilspezifischen Geometrieverhältnissen bei gleich bleibendem
Abdichtelement und unterschiedlichen den Spritzkörper bildenden Umspritzungen
gewährleistet
werden. Auch umgekehrt kann es vorteilhaft sein, durch entsprechende
Ausgestaltung des Entkopplungsrahmens diesen so auszulegen, dass für unterschiedliche
Abdichtelemente ein unterschiedlicher Entkopplungsrahmen verwendet
werden kann, wobei die unterschiedlichen Entkopplungsrahmen an ihren
Außenbegrenzungskonturflächen identisch
ausgebildet sind und damit trotz Verwendung unterschiedlicher Abdichtelemente
die Verhältnisse für die Umspritzung
des Spritzgusskörpers
annähernd
gleich bleiben, da das Abdichtelement zumindest größtenteils
von dem jeweiligen Entkopplungsrahmen derart umschlossen wird, dass
trotz unterschiedlicher Abdichtelemente die Außenkonturflächen bzw. das Volumen der zu
umspritzenden Kombination (Abdichtelement mit Entkopplungsrahmen) gleich
bleibt und damit den Verfahrensprozess für unterschiedliche Abdichtelemente
vereinheitlicht.
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Der
Entkopplungsrahmen ist in vorteilhafter Weise derart angeordnet,
dass dieser wenigstens die vom Metallelement wegweisenden Außenflächen des
Abdichtelementes umgibt. Damit wird erreicht, dass das Abdichtelement
das Metallelement direkt kontaktiert und das Abdichtelement gegenüber dem Bereich,
der für
die Bildung des Spritzgusskörpers umspritzt
wird, abschirmt.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform schließt der Entkopplungsrahmen
wenigstens eine Stirnseite des Abdichtelementes bereichsweise ein,
aus welcher das Abdichtelement heraussteht.
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Der
Entkopplungsrahmen kann beispielsweise nach Herstellung eines Metallelementes
und eines daran angespritzten Abdichtelementes topfartig ausgebildet
sein und über
das Abdichtelement aufgeschoben werden, wobei der aus dem Abdichtelement herausstehende
Abschnitt des Metallelementes eine Ausnehmung des Topfbodens durchsetzt.
Der weitere Topfboden kann als Anschlag dienen, so dass das Entkopplungselement
beim Ansetzen an das Abdichtelement bei einer Kontaktierung des
Topfbodens mit der Stirnseite des Abdichtelementes genau positioniert
wird. Dies ermöglicht
ein präzises
und auch in Großserien
einheitliches sowie zügiges
Ansetzen des Entkopplungsrahmens.
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Ferner
ist es vorteilhaft, wenn der Entkopplungsrahmen reibschlüssig und/oder
formschlüssig mit
dem Abdichtelement verbunden ist. Bereits die oben beschriebene
Anschlaghilfe des Topfbodens kann eine erste formschlüssige Verbindung
des Entkopplungsrahmens an dem Abdichtelement bilden. Darüber hinaus
oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Entkopplungsrahmen
einen Rastvorsprung aufweist und dieser in eine entsprechende Ausnehmung
des Abdichtelementes eingreift. Natürlich kann dieses Prinzip auch
umgekehrt vorgenommen werden, so dass das Abdichtelement eine Rastnase
oder einen Vorsprung aufweist und der Entkopplungsrahmen eine entsprechende
Ausnehmung. Auch eine reibschlüssige
Verbindung – d.
h. beispielsweise nach Art einer Presspassung – kann zur Verbindung des Entkopplungsrahmens
mit dem Abdichtelement dienen. Eine zumindest schwache Verbindung
des Entkopplungsrahmens mit dem Abdichtelement ist unabhängig ob
reibschlüssig
oder formschlüssig
vorteilhaft, um einerseits ein möglichst gleichmäßiges Ansetzen
des Entkopplungsrahmens auf dem Abdichtelement auch bei größeren Produktionsserien
zu gewährleisten
und ein Mindestmaß an Lagefixierung
der beiden Teile relativ zueinander insbesondere während des
den Spritzgusskörper
bildenden Spritzvorganges zu gewährleisten.
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Auch
für die
Abdichtfunktion ist es vorteilhaft, wenn das Kunststoffmaterial
des Abdichtelementes eine geringe Viskosität aufweist. Eine geringe Viskosität gemäß der vorliegenden
Erfindung/Neuerung bedeutet, dass die Viskositätszahl nach ISO307, gemessen
in 96%-iger Schwefelsäure,
kleiner als 140 ml/g ist. Die geringe Viskosität des Abdichtelementes gewährleistet
die Dichtfunktion an der Kontaktfläche des Abdichtelementes mit
dem Metallelement. Die für
das Gesamtbauteil benötigte
Stabilität
und Zähigkeit
wird durch das beispielsweise eine Hartstoffkunststoffkomponente
umfassende Kunststoffmaterial der Umspritzung zur Bildung des Spritzgusskörpers erreicht.
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Das
Kunststoffmaterial des Abdichtelementes ist vorzugsweise ein Polyamid,
ein Polyester oder eine Mischung aus mindestens einem Polyamid und mindestens
einem Polyester. Dabei kann das Polyamid vorteilhafterweise ein
Polyamid-Copolymer
sein, das bevorzugt als Caprolactam, Adipinsäure, Hexamethylendiamin und
bis(4-aminocyclohexyl)methan aufgebaut ist. Es hat sich herausgestellt,
dass insbesondere diese Werkstoffe eine gute Abdichteigenschaft
einer Metalloberfläche
gewährleisteten.
Darüber
hinaus sind diese Werkstoffe jedoch anfällig auf thermische und/oder
mechanische Einwirkungen. Damit ist es insbesondere bei diesen Werkstoffen von
Vorteil, wenn diese vor einem beispielsweise finalen Umspritzen
(zur Bildung eines Spritzgusskörpers)
mit einem Entkopplungsrahmen zumindest bereichsweise umhüllt und
damit vor den thermischen und/oder mechanischen Einwirkungen geschützt werden.
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Das
lang gestreckte Metallelement kann beispielsweise als Kontaktelement
eines elektronischen, elektrischen und/oder elektromechanischen Bauteils
ausgebildet sein, wobei insbesondere bei derartigen Bauteilen eine
Abdichtung gegenüber
Fluide wie Öle
oder Gase im Zuge der technischen Entwicklung immer wichtiger wird.
Um eine derartige Anforderung zu erfüllen, bietet das erfindungsgemäße Verfahren
eine sowohl technisch zuverlässige
als auch kostengünstige
Lösung.
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Die
Neuerung bezieht sich auch auf ein Bauteil mit wenigstens einem
Metallelement, das sich von einem ersten Bauteilbereich in einen
zweiten Bauteilbereich erstreckt, wobei das wenigstens eine Metallelement
im Grenzbereich der beiden Bauteilbereiche ein angespritztes Abdichtelement
umfasst, das einen Fluid-Transport von dem ersten Bauteilbereich
in den zweiten Bauteilbereich über
die Berührfläche zwischen
dem Metallelement und Abdichtelement verhindert und zumindest Bereiche
des Metallelementes und des Abdichtelementes von einem angespritzten
Spritzgusskörper
direkt oder indirekt umschlossen sind.
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Der
Kern der Neuerung bezüglich
des Bauteils ist es, hierbei zumindest bereichsweise zwischen dem
Abdichtelement und dem Spritzgusskörper einen gesondert ausgebildeten
Entkopplungsrahmen anzuordnen. Die beiden Bauteilbereiche müssen nicht
zwangsläufig
jeweils umschlossene Räume innerhalb
des Bauteils sein. Es ist auch hiermit gemeint, dass beispielsweise
ein Kontaktstecker einen ersten Bauteilbereich aufweist, der die
von dem Kontakt über
Leitungen in ihm geführten
Räume umfasst und
der zweite Bauteilbereich das offene Steckerende, welches zu verbinden
ist, mit einer entsprechenden Buchse bildet. Der Fluid-Transport
umfasst sowohl den Transport von Gasen und damit eine Gasabdichtung
des ersten und des zweiten Bauteilbereiches als auch den Transport
von Flüssigkeiten
wie Wasser oder Öl.
Der Begriff des Verhinderns des Fluid-Transports von einem ersten
zu einem zweiten Bauteilbereich ist so zu verstehen, dass bereits
eine wesentliche Verminderung des Fluid-Transportes umfasst ist.
Eine 100%-ige Verhinderung eines Fluid-Transportes ist zwar wünschenswert,
aber in diesem Fall nicht zwangsläufig gemeint. Beispielsweise kann
die erfindungsgemäße Verhinderung
eines Fluid-Transportes von einem ersten zu einem zweiten Bauteilbereich
den Wert 0,5 l/Std. an einem z. B. 3-poligen automotiven Steckverbinder bei
Last betragen.
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Wie
bereits oben erwähnt,
wird durch den Entkopplungsrahmen, der zwischen dem Spritzgusskörper und
dem Abdichtelement angeordnet ist, die während des den Spritzgusskörper bildenden
Spritzgussprozesses auf das Abdichtelement einwirkenden sowohl thermischen
als auch mechanischen Kräfte
bzw. Energien durch den Entkopplungsrahmen zumindest zum Teil aufgenommen,
so dass das Abdichtelement „sensibler” sein kann
und nach Abschluss des den Spritzgusskörper bildenden Spritzgussprozesses
zerstörungsfrei
oder zumindest funktionstüchtig
(Abdichtfunktion) übersteht.
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Vorzugsweise
ist das Metallelement zumindest bereichsweise von dem Abdichtelement
umschlossen. Damit kann eine im Querschnitt ununterbrochene beispielsweise
ringartige Umschließung
eines Bereichs des Metallelementes gemeint sein. Ferner kann das
Metallelement auch an mehreren Bereichen entweder miteinander zusammenhängend oder getrennt
voneinander jeweils ununterbrochen ringartig mit Abdichtelementen
umschlossen sein. Dies ermöglicht
es, die bei derartigen Bauteilen kritischen Bereiche, die Kontaktbereiche
des Metallelementes und des Kunststoffs, derart zu gestalten und
mit einem Abdichtelement zu versehen, dass diese einen Fluid-Transport
von einem ersten zu einem zweiten Bauteilbereich unterbinden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Bauteil
derart ausgebildet, dass der Spritzgusskörper das Metallelement zumindest
teilweise direkt umhüllt
und das Abdichtelement Bereiche des Metallteiles direkt umschließt, wobei
das Abdichtelement derart angeordnet ist, dass es sowohl mit dem
Metallelement als auch mit dem Spritzgusskörper und/oder dem Entkopplungselement
in Kontakt steht. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden,
dass das Abdichtelement trotz des angesetzten Entkopplungselementes
Bereiche besitzt, die in direkten Kontakt mit dem Spritzgusskörper stehen und
der Spritzgusskörper
beispielsweise vollumfänglich
um die Einheit Entkopplungselement und Abdichtelement umspritzt
wird. Eine derartige Kontaktierung der drei Elemente ist deshalb
von Vorteil, weil damit eine zuverlässige Fixierung und Umspritzen
der Teile ermöglicht
wird. So wird beispielsweise der Reib- oder Formschluss des Entkopplungselementes
an dem Abdichtelement zusätzlich
mit dem sowohl das Entkopplungselement als auch das Abdichtelement berührenden
und damit relativ zueinander fixierenden Spritzgusskörper fixiert.
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Das
Metallelement kann auch als Stanzgitter, als ein Draht, als ein
Rundleiter, als ein Flachleiter, als eine flexible Metallfolie oder
als eine Leiterplatte ausgebildet sein. Insbesondere in diesen einen elektrischen
oder elektronischen Kontakt darstellenden Ausführungen ist eine Abdichtfunktion
erwünscht.
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Im
Weiteren wird vorgeschlagen, den Entkopplungsrahmen aus demselben
Material wie den Spritzgusskörper
zu fertigen. Der Vorteil hierbei liegt darin, dass, wenn Entkopplungsrahmen
und Spritzgusskörper
aus demselben Material gefertigt sind, die zwischenmolekularen Kräfte während des
Verbindens des Entkopplungsrahmens mit dem Spritzgusskörper unproblematisch
sind. Bei Verwendung zweier unterschiedlicher Materialien müssten diese
erst auf ihre Verbindungsverträglichkeit
hin geprüft
werden. Dies entfällt
bei der Verwendung desselben Materials.
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Als
Material für
den Entkopplungsrahmen und/oder den Spritzgusskörper wird vorzugsweise ein
Thermoplast mit einem Zugelastizitätsmodul von mindestens 3000
MPa verwendet. Ein derartiges Material gewährleistet sowohl für die an
dem Entkopplungsrahmen insbesondere während des Spritzgussprozesses
des Spritzgusskörpers
auftretenden thermischen und/oder mechanischen Kräfte bzw.
Energien eine ausreichende Schutzfunktion für das Abdichtelement als auch
eine ausreichende mechanische Stabilität für einen Spritzgusskörper, der
im Falle einer finalen Umspritzung das Gehäuse des Bauteils bildet.
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Explizit
kann für
den Entkopplungsrahmen und/oder dem Spritzgusskörper das Kunststoffmaterial
PA6, PA6.6, PPA, PBT mit oder ohne jeweils unterschiedlichen Füllstoffanteilen
verwendet werden. Als Füllstoff
können
Kugeln oder Fasern wie z. B. Glasfaseranteile verwendet werden.
Diese Aufzählung
ist nur beispielhaft, auch andere Kunststoffe können im Rahmen der neuerungsgemäßen Ausführungsform
vorteilhaft eingesetzt werden.
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Je
nach Ausgestaltung des Abdichtelementes kann es auch vorteilhaft
sein, den Entkopplungsrahmen mehrteilig aufzubauen, so kann beispielsweise
zur Erhöhung
der Gestaltungsfreiheit für
den Metallkontakt und/oder die Anordnung oder die Dimensionierung
des Abdichtelementes ein mehrteiliger Entkopplungsrahmen vorteilhaft
sein, der vor dem den Spritzgusskörper bildenden Spritzgussprozess an
das Abdichtelement angesetzt wird und während des den Spritzgusskörper bildenden
Spritzgussprozesses das Abdichtelement vor den dabei auftretenden
thermischen Energien und mechanischen Belastungen schützt.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist der Spritzgusskörper zumindest bereichsweise
als Gehäuse des
Bauteils ausgebildet. Damit kann der Spritzgusskörper sowohl die Schutzfunktion
der restlichen Bauteilkomponenten tragen als auch insbesondere bei der
Ausbildung des Metallteils als Kontakt eine Schnittstellenfunktion
des Bauteils mit weiteren Bauteilen beispielsweise einem Stecker
erfüllen.
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Nach
einer vorteilhaften Ausführungsform der
Vorrichtung ist es vorgesehen, dass wenigstens ein Metallelement
endseitig von einem relativ zum Spritzgusskörper gesondert ausgebildeten
Spritzgussbasiskörper
umgeben ist. Beispielsweise kann der Spritzgussbasiskörper an
einem Ende des Metallelementes angespritzt sein und in einem späteren Schritt
der Spritzgusskörper
an zumindest einem Teil des Metallelementes angebracht werden. In
einer konkreten Ausführung
kann das Bauteil als mechatronische Baugruppe für Magnetanwendungen im Automotivebereich
ausgebildet sein, wobei zuerst die Metallkontakte (Metallelemente)
an einem Spritzgussbasiskörper
eingebracht werden oder von diesem umspritzt sind und das Abdichtelement
entweder vor oder nach dem Verbinden des Spritzgussbasiskörpers mit
den Metallelementen auf die Metallelemente aufgebracht wird und
nachdem die Abdichtelemente mit entsprechenden Entkopplungsrahmen versehen
sind, der den Spritzgusskörper
bildende Spritzgussprozess vorgenommen wird. Hierbei kann der Spritzgusskörper den
Spritzgussbasiskörper
sowohl berühren
als auch zumindest bereichsweise mit umspritzen. Im Falle einer
mechatronischen Baugruppe bietet sich der Spritzgussbasiskörper als
Träger
von weiteren Bauteilelementen wie z. B. einer Wicklung (Wicklungsträger), elektrischer
Bauelemente oder weiterer elektrischer Leiterbahnen an.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist der Entkopplungsrahmen und der Spritzgussbasiskörper integral
ausgebildet. Dies bedeutet, dass bei Herstellung des Spritzgussbasiskörpers quasi
eine Ausnehmung im Bereich des Metallkontaktes vorgesehen ist, in
welche das Abdichtelement entweder eingespritzt wird oder bereits
verfestigt eingebracht wird. Für
den letzteren Fall kann in die Ausnehmung des Spritzgussbasiskörpers beispielsweise
ein Metallelement, welches mit einem Abdichtelement versehen ist,
eingesteckt werden. Durch die Integration des Entkopplungselementes
in den Spritzgussbasiskörper
wird die Anzahl der benötigten
Bauteile reduziert, das Verfahren vereinfacht sowie die Produktionszeit für das Bauteil
verringert.
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Der
Entkopplungsrahmen, der Spritzgusskörper und/oder der Spritzgussbasiskörper können vorteilhafterweise
aus demselben Material gefertigt sein, damit sich keine Komplikationen
an den Kontaktflächen
der Einzelelemente begeben.
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Das
Bauteil ist vorzugsweise ein elektrisches und/oder ein elektronisches
Bauteil und das Metallelement ein elektrischer oder elektronischer
Kontakt. Dies kann im konkreten bedeuten, dass das Bauteil zumindest
ein Teil einer Steuerung, eines Sensors oder einer Steckverbindung
ist.
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Ferner
umfasst die Erfindung/Neuerung auch ein Verfahren zur Herstellung
eines lang gestreckten Metallelementes mit einem Abdichtelement,
welches folgende Schritte umfasst:
- a. Bereitstellen
eines lang gestreckten Metallelementes;
- b. Umspritzen eines Bereichs der Länge des lang gestreckten Metallelementes
mit einem Abdichtelement;
- c. Bereitstellen eines gesondert ausgebildeten Entkopplungsrahmens;
- d. Zusammenführen
und Einfassen des Entkopplungsrahmens mit einem Bereich des Abdichtelementes,
der zur Umspritzung und Bildung eines Spritzgusskörpers vorgesehen
ist.
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Hierbei
kann der Entkopplungsrahmen topfartig ausgebildet sein und wird
während
des Einfassschrittes (d) derart an das Abdichtelement aufgesetzt,
dass zumindest eine aus dem Abdichtelement herausstehende Stelle
des Metallelementes eine Ausnehmung des Topfbodens durchsetzt.
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Darüber hinaus
wird ein erfindungsgemäßes Verfahren
beschrieben, welches zur Herstellung eines Bauteils mit einem Metallelement,
das mit einem angespritzten Abdichtelement versehen ist, sowie einer
zumindest bereichsweisen Umspritzung des Metallelementes und des
Abdeckelementes zur Bildung eines Spritzgusskörpers mit folgenden Verfahrensschritten:
- a. Bereitstellen eines Metallelementes;
- b. Zumindest bereichsweises Umspritzen des Metallelementes mit
einem Abdichtelement;
- c. Umspritzen zumindest eines Bereiches des Metallelementes
und des Abdichtelements zur Bildung eines Spritzgusskörpers;
- d. Bereitstellen eines Entkopplungsrahmens;
- e. Anordnen des Entkopplungsrahmens an zumindest Bereiche der
Umfangskonturfläche
des Abdichtelements vor dem den Spritzgusskörper bildenden Verfahrensschritt
(c).
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Hierbei
kann der Entkopplungsrahmen beispielsweise vor dem Spritzgussschritt
(c) zur Bildung des Spritzgusskörpers
zumindest bereichsweise über
das Abdichtelement aufgeschoben werden. Ferner kann bereits vor
dem Spritzgussschritt (c) zur Bildung des Spritzgusskörpers wenigstens
ein Metallelement zumindest bereichsweise in einem gesondert zum
Spritzgusskörper
ausgebildeten Spritzgussbasiskörper
eingesetzt oder eingespritzt sein. Der Spritzgussbasiskörper ist
hierbei beispielsweise ein Träger
weiterer Elemente des Bauteils und kann vorzugsweise von dem Spritzgusskörper zumindest
bereichsweise umspritzt werden.
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Ferner
kann es vorgesehen sein, das Metallelement zumindest bereichsweise
von einem Spritzgussbasiskörper
derart zu umschließen,
dass ein Zwischenraum bzw. eine Ausnehmung zwischen dem Metallelement
und dem Spritzgussbasiskörper gebildet
wird und in diesen Zwischenraum nach Fertigstellung des Spritzgussbasiskörpers ein
Abdichtelement eingespritzt wird. Dies bedeutet, dass der Entkopplungsrahmen
integral in den Spritzgussbasiskörper
eingebracht ist. Schließlich
wird nach dem Einspritzprozess des Abdichtelementes oder dem Anordnungsschritt
(e) des Entkopplungsrahmens ein zumindest Bereiche des Metallelementes
des Abdichtelementes und/oder des Entkopplungsrahmens umschließender Anspritzprozess
eines Spritzgusskörpers
durchgeführt.
Ferner wird der Spritzgusskörper
derart ausgebildet, dass dieser zumindest bereichsweise zur Bildung
eines Bauteilgehäuses
ausgeführt
ist.
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Die
Neuerung ist anhand von Ausführungsbeispielen
in den Zeichnungsfiguren näher
erläutert. Diese
zeigen
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1 eine
schematische Vollschnittdarstellung einer ersten Ausführungsform
des Bauteils,
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2 eine
schematische Vollschnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform
des Bauteils gemäß 1;
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3 eine
schematische Vollschnittdarstellung einer alternativen Ausführungsform
des Bauteils mit einem Spritzgussbasiskörper, der einen integralen
Entkopplungsrahmen enthält;
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4 eine
schematische Vollschnittdarstellung eines mit einem integralen Entkopplungsrahmen ausgebildeten
Spritzgussbasiskörpers,
in welchen ein mit einem Abdichtelement versehenes Metallelement
eingesetzt wird;
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5 eine
schematische Vollschnittdarstellung eines mit einem Abdichtelement
versehenen Metallelementes, welches mit einem Entkopplungsrahmen
versehen ist.
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In
Zeichnungsfigur 1 ist ein lang gestrecktes Metallelement 1,
das zur Bildung eines Bauteils 2 über einen Bereich 3 seiner
Länge mit
einem Abdichtelement 4 aus einem Kunststoffmaterial umspritzt ist.
Wobei der mit dem Kunststoffmaterial des Abdichtelementes 4 versehene
Bereich 3 im Endmontagezustand mit einem zweiten, einen
Spritzgusskörper 5 bildenden
Kunststoffmaterial umspritzt ist. Ferner ist im zur Bildung des
Spritzgusskörpers 5 vorgesehenen
Bereich 6 des Abdichtelementes 4 ein zumindest
bereichsweise das Abdichtelement 4 einfassender Entkopplungsrahmen 7 angeordnet.
Dabei ist der Entkopplungsrahmen 7 derart angeordnet, dass dieser
wenigstens die vom Metallelement 1 wegweisenden Außenflächen 8 des
Abdichtelementes 4 umgibt. Der Entkopplungsrahmen 7 weist
in der dargestellten Ausführungsform
gemäß Zeichnungsfigur 2 einen
nach innen gezogenen Kragen 9 auf, so dass, wenn dieser über das
Abdichtelement 4 angesetzt ist, zumindest die Stirnseite
des Abdichtelementes bereichsweise überdeckt. Dieser Kragen 9 – ähnlich einer
Stufe – des
Entkopplungsrahmens 7 kann im wesentlichen auch topfartig
ausgebildet sein, wobei der aus dem Abdichtelement 4 herausstehende
Abschnitt des Metallelementes 1 eine Ausnehmung 10 des
Entkopplungsrahmens 7 bzw. des Topfbodens 9 durchsetzt.
Gemäß den dargestellten
Ausführungen in
Zeichnungsfiguren 1–4 ist der
Entkopplungsrahmen 7 reibschlüssig mit dem Abdichtelement 4 verbunden.
In Zeichnungsfigur 5 ist der Entkopplungsrahmen 7 formschlüssig mit
dem Abdichtelement 4 verbunden, wobei der Entkopplungsrahmen 7 Hervorhebungen 11 aufweist,
die in entsprechende Ausnehmungen 12 des Abdichtelementes 4 eingreifen.
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Der
Topfboden 9 des Entkopplungsrahmens 7 gemäß Zeichnungsfigur 2 weist
eine nach innen höher
werdenden Topfbodeninnenbereich auf, welcher in eine entsprechende
seitliche Ausnehmung des Abdichtelementes 4 eingreift.
Damit kann einerseits das verwendete Material an dem Spezialkunststoff
des Abdichtelementes 4 als auch ein größerer – weil breiter – Schutzbereich
an der Seite des Abdichtelementes 4 durch entsprechende
Querschnittsvergrößerungen
des Entkopplungsrahmens 7 erzeugt werden.
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Das
Abdichtelement 4 dient in erster Linie dazu, das von einem
ersten Bauteilbereich A in einen zweiten Bauteilbereich B sich erstreckende
Metallelement 1 derart abzudichten, dass an diesem kein Fluid-Transport
zwischen den beiden Bauteilbereichen A, B ausgeführt wird oder zumindest in
einem relativ geringen Maße
stattfindet. Der zum Schutz des Abdichtelementes 4 angesetzte
Entkopplungsrahmen 7 verhindert eine negative Beeinflussung
des Abdichtelements 4 während
des Spritzgussverfahrens zur Verformung des Spritzgusskörpers 5.
Das in den Zeichnungsfiguren im Vollschnitt dargestellte Metallelement 1 ist
von dem Abdichtelement 4 vollumfänglich umschlossen.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wie in Zeichnungsfigur 2 dargestellt,
wenn der Spritzgusskörper 5 das
Metallelement 1 teilweise direkt umhüllt und das Abdichtelement 4 Bereiche 3 des
Metallelementes 1 direkt umschließt, wobei das Abdichtelement 4 derart
angeordnet ist, dass es sowohl mit dem Metallelement 1 als
auch mit dem Spritzgusskörper 5 und dem
Entkopplungsrahmen 7 in Kontakt steht. Damit wird durch
den im Endumspritzungsprozess geformten Spritzgusskörper 5 eine
stoffschlüssige
Fixierung des Metallelementes 1, des Abdichtelements 4 sowie des
Entkopplungsrahmens 7 relativ zueinander erreicht.
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Eine
weitere konstruktive Maßnahme
ist es, eine Kontaktfläche 13 des
Entkopplungsrahmens 7 zum Abdichtelement 4 bzw.
zur Außenfläche 8 des Abdichtelementes 4 eine
reibungsarme Kontaktierung bilden zu lassen. Dies wird beispielsweise
dadurch erreicht, dass die Kontaktfläche 13 glatt ausgebildet
ist. Damit lässt
sich eine in Grenzen lagefixierte Halterung des Entkopplungsrahmens 7 auf
dem Abdichtelement 4 erreichen. Dies hat den Vorteil, dass bei
dem Spritzgussprozess zur Bildung des Spritzgusskörpers 5 eine
definierte geringfügige
Bewegung des Entkopplungsrahmens 7 relativ zum Abdichtelement 4 geschaffen
ist, so dass die auf dem Entkopplungsrahmen 7 einwirkenden
Kräfte
nur zum Teil übertragen
werden auf das Abdichtelement 4.
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Der
Spritzgusskörper 5 ist
zumindest bereichsweise als Gehäuse
des Bauteils 2 ausgebildet. So besitzt dieser im dargestellten
Beispiel gemäß Zeichnungsfigur 1 eine
Ausnehmung 14, die zur Bildung einer Kontaktbuchse im Zusammenhang
mit dem als Kontakt dienenden Metallelementes 1 fungiert.
-
Darüber hinaus
ist aus den Zeichnungsfiguren 1, 3 und 4 erkennbar,
dass das Metallelement 1 einendseitig von einem relativ
zum Spritzgusskörper 5 gesondert
ausgebildeten Spritzgussbasiskörper 15 umgeben
ist. Der Spritzgussbasiskörper 15 kann
an einem Ende des Metallelementes 1 angespritzt sein (1)
oder wie in Zeichnungsfigur 4 dargestellt als vorgefertigter
Spritzgussbasiskörper 15 vorgesehen sein,
in dem das gegebenenfalls mit dem Abdichtelement 4 versehene
Metallelement 1 eingefügt/gesteckt
wird. Ein derartiger Spritzgussbasiskörper 15 bietet sich
insbesondere als Träger
von weiteren Bauteilen wie beispielsweise Spulen an.
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Ferner
kann der Entkopplungsrahmen 7 mit dem Spritzgussbasiskörper 15 ein
integrales Bauteil bilden, so dass wie in Zeichnungsfigur 4 dargestellt, der
Spritzgussbasiskörper 15 einen
im Querschnitt aufgeweiteten Aufnahmebereich 16 besitzt,
der entweder bei Einsetzen des Metallelementes 1 in den Spritzgussbasiskörper 16 das
bereits an dem Metallelement 1 angespritzte Abdichtelement 4 aufnimmt oder
nachdem das Metallelement 1 in seine Endmontagestellung
relativ zum Spritzgussbasiskörper 15 gelangt
ist, in den Aufnahmebereich 16 des Spritzgussbasiskörpers 15 eingespritzt
wird.
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- 1
- Metallelement
- 2
- Bauteil
- 3
- Bereich
- 4
- Abdichtelement
- 5
- Spritzgusskörper
- 6
- Bereich
- 7
- Entkopplungsrahmen
- 8
- Außenfläche
- 9
- Kragen/Topfboden
- 10
- Ausnehmung
- 11
- Hervorhebung
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Kontaktfläche
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Spritzgussbasiskörper
- 16
- Aufnahmebereich