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Die Erfindung betrifft eine fluiddichte Kontaktstiftdurchführung durch einen Kunststoffkörper, mit mindestens einem Kontaktstift, der auf einem umspritzten Teilstück eine oder mehrere Querschnittsänderungen aufweist.
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Werden Kontaktstifte beispielsweise als Teile eines Getriebesteckverbinders in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, so ist es erforderlich, dass der Halteabschnitt des Kontaktstifts öldicht durch einen Kunststoffkörper hindurchführbar ist. Die Herstellung einer fluiddichten, insbesondere wasser- und öldichten Durchführung von Kontaktstiften durch Kunststoffteile, insbesondere durch Steckergehäuse, ist allerdings nicht unproblematisch. Kontaktstifte weisen oftmals im Bereich der Durchführung eine Querschnittsvariation auf, die einen sicheren und dichten Halt innerhalb des Kunststoffteils gewährleisten soll. Üblich sind beispielsweise periodisch variierenden Formen, wie etwa mehrere hintereinander angeordnete Kegelstümpfe, deren verjüngte Abschnitte in Steckrichtung orientiert sind und die dem Kontaktstift eine tannenbaumartige Form geben. Wird ein solcher Kontaktstift in ein Kunststoffmaterial eingepresst, so kann es zur Bildung von durchgehenden Kanälen neben dem Kontaktstift oder, besonders bei unelastischen Kunststoffen, zu Rissbildungen im umgebenden Kunststoff kommen, durch die die Dichtheit der Durchführung nicht mehr gewährleistet ist. Besonders bei vielpoligen Steckverbinder ist damit eine fluiddichte Ausbildung der Kontaktstiftdurchführungen nur sehr schwer zu erreichen.
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Daher wird statt des Einpressens eines Kontaktstifts in einen vorgefertigten Kunststoffkörper zumeist ein Umspritzen des Kontaktstifts bevorzugt. Wie aus der deutschen Patentschrift
DE 44 10 455 C1 bekannt ist, kommt es beim Abkühlen des Kunststoffmaterials zu einer Schrumpfung des Kunststoffteils, durch die rund um den umspritzten Kontaktstift Kavitäten entstehen, welche Undichtigkeiten bewirken können.
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Die
DE 44 10 455 C1 schlägt zur Lösung dieses Problems einen Kontaktstift vor, dessen Kontur zwei gegensinnig ausgerichtete Kegelstümpfe ausbildet, deren verjüngte Querschnittsabschnitte aufeinander zu ausgerichtet sind. Bei der Abkühlung des Kunststoffmaterials schließt sich dieses eng um die Schulterbereiche an den großen Basisflächen der Kegelstümpfe, wodurch eine Abdichtung der Kontaktstiftdurchführung erreicht werden soll. Es wird allerdings in Kauf genommen, dass entlang der Mantelflächen der Kegelstümpfe weiterhin Kavitäten entstehen. Nachteilig ist außerdem, dass die vorgeschlagenen Kontaktstifte eine relativ komplexe Form aufweisen.
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Es stellte sich die Aufgabe, eine fluiddichte Kontaktstiftdurchführung zu schaffen, welche eine zumindest gleichwertige Abdichtung mit einem geringeren Aufwand erreicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kontaktstift mindestens einen Abschnitt mit einer umlaufend sich in axialer Richtung verjüngenden Querschnittskontur aufweist, und dass der Kontaktstift nach dem Umspritzen in Richtung seiner Verjüngung(en) gegen die Umspritzung verschoben ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die rund um einen Kontaktstift entstandenen Kavitäten dadurch abzudichten, dass der Kontaktstift, vorzugsweise nach dem Abkühlen der Umspritzung, in Richtung seiner Querschnittsverjüngung ein Stück weit verschoben wird, wodurch die Kavitäten entlang der Mantelflächen der sich verjüngenden Kontur vollständig verschlossen und so die Kontaktstiftdurchführung entlang axialer Abschnitte des Kontaktstifts abgedichtet wird.
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Vorteilhaft ist, dass der Kontaktstift eine vergleichsweise einfache Form aufweisen kann und daher besonders kostengünstig herstellbar ist. Ein oder mehrere sich verjüngende Abschnitte können an einen Rundsteckerstift durch Drehen leicht angeformt werden.
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Auch an Kontaktstifte mit einem quadratischen oder rechtförmigen Querschnitt können sich verjüngende und um den Umfang des Kontaktstifts umlaufende Abschnitte angeformt werden, etwa durch einen zusätzlichen Materialauftrag oder durch Austreiben der Kontur aus der Grundform des Kontaktstifts oder aber auch durch Einprägen in das Material des Kontaktstifts.
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Die sich verjüngenden Abschnitte können so entweder gegenüber der Mantelfläche des Kontaktstifts hervorstehen oder auch in das Material des Kontaktstifts eingeprägt sein. Da sich beim Abkühlen des Umspritzungsmaterials Kavitäten jeweils parallel zur Außenkontur des Kontaktstifts ausbilden, kann in beiden Fällen durch eine Verschiebung des Kontaktstifts gegen die Umspritzung erreicht werden, dass um den Kontaktstift umlaufende Verpressungszonen zwischen dem Kontaktstift und der Umspritzung entstehen, die die Kavitäten fluiddicht abdichten.
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Die Abdichtwirkung kann noch dadurch verbessert werden, dass mehrere sich verjüngende Abschnitte in gleicher Ausrichtung in der axialen Richtung des Kontaktstifts aufeinander folgen.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert. Es zeigen
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1 eine Schnittansicht eines Steckverbinderteils,
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2 einen ersten Kontaktstift als Einzelteil,
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3 eine Seitenansicht des Kontaktstifts gemäß der 2,
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4 einen vergrößerten Abschnitt des in der 2 dargestellten Kontaktstifts,
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5–7 verschiedene Phasen der Herstellung einer ersten fluiddichten Kontaktstiftdurchführung,
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8–11 verschiedene Phasen der Herstellung einer zweiten fluiddichten Kontaktstiftdurchführung.
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Die 1 zeigt eine Schnittansicht eines Steckverbinderteils, welches eine fluiddichte Durchführung von Kontaktstiften 2 zwischen zwei Kammern 9, 10 eines Steckergehäuses 1 aufweist. Das Steckergehäuse 1 ist als ein Spritzgießteil gefertigt, wobei bei der Herstellung des Steckergehäuses 1 Teilstücke der Kontaktstifte 2 mit umspritzt wurden. Diese Teilstücke weisen eine speziell geformte Querschnittskontur 3 auf, die in der 4 vergrößert dargestellt ist. Die Querschnittskontur 3 bildet drei aufeinander folgende, sich in jeweils der gleichen axialen Richtung des Kontaktstifts 2 verjüngende Abschnitte 4 aus.
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In der 2 ist ein Kontaktstift 2 als ein Einzelteil dargestellt. Der Kontaktstift kann entweder als Rundsteckerstift oder als Flachsteckerstift ausgeführt sein. Bei einen Rundkontaktstift ist die Querschnittskontur 3 vorzugsweise durch Drehen an den Umfang des Kontaktstifts 2 angeformt. Ist als Kontaktstift 2 dagegen ein Flachsteckerstift vorgesehen, so kann eine entsprechende Querschnittskontur umlaufend an allen Seiten der Mantelfläche durch Prägen, durch Austreiben der Kontur aus dem Material des Kontaktstifts 2 oder durch eine zusätzlichen Materialauftrag hergestellt werden.
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Wie die 3 und 4 verdeutlichten, weist ein als Flachstecker ausgeführter Kontaktstift 2 auch an seinen Schmalseiten eine Querschnittskontur 3, mit mehreren sich verjüngenden Abschnitten 4 auf.
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Das Prinzip einer ersten fluiddichten Kontaktstiftdurchführung wird im folgenden anhand der in den 5 bis 7 dargestellten Skizzen erläutert. Die Figuren zeigen jeweils ein mit einer Umspritzung 5 versehenes Teilstück eines Kontaktstifts 2, in welchem der Kontaktstift 2 mehrere aufeinander folgend angeordnete sich verjüngende Abschnitte 4 aufweist. Die Querschnittskontur 3 der sich verjüngenden Abschnitte 4 ist zur Verdeutlichung hier gegenüber realen Ausführungen stark übertrieben dargestellt.
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Die 5 zeigt den Kontaktstift 2 ummittelbar nach dem Spritzgießvorgang. Der Kontaktstift 2 ist von der Umspritzung 5 dicht umgeben. Beim Abkühlen schrumpft das Umspritzungsmaterial und bildet bei gleichmäßiger Schrumpfung allseitig um den Kontaktstift 2 herum eine Kavität 6, angedeutet in der 6, aus, die von zueinander parallelen Wänden des Kontaktstifts 2 und der Umspritzung 5 begrenzt ist. Obwohl diese Kavität 6 im allgemeinen recht schmal ist, ist sie aber dennoch ausreichend, um die Fluiddichtigkeit der Kontaktstiftdurchführung zu beeinträchtigen.
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Zu Lösung dieses Problems werden der Kontaktstift 2 und die Umspritzung 5 nach dem Abkühlen gegeneinander verschoben. Dabei wird der Kontaktstift 2 in die Richtung bewegt, in der sich die Abschnitte 4 verjüngen. Die sich nach dem Verschieben ergebende Anordnung ist in der 7 dargestellt. Die vormals in die Abschnitte 4 eingreifenden Teile der Umspritzung 5 liegen nun an Stellen des Kontaktstifts 2 mit einem größeren Querschnitt an, wodurch sie jeweils eine umlaufende Verpressungszone 8 um den Kontaktstift 2 herum ausbildet. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ergeben sich sogar drei Verpressungszonen 8, in denen die Kavität 6 zwischen Umspritzung 5 und Kontaktstift 2 jeweils umlaufend abgedichtet ist.
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Durch die Verschiebung des Kontaktstifts 2 mit einem umlaufend geformten Querschnitt kann somit die Kavität 6 radial in mehreren Verpressungszonen 8 um den Kontaktstift 2 herum vollständig ausgefüllt werden. Lediglich ein Hohlraum 7 kann jeweils an den Positionen der sich verjüngenden Abschnitte 4 entstehen, der aber aufgrund der dichten Verpressungszonen 8 auf die Dichtungswirkung keinen negativen Einfluss hat. Damit wird mit relativ geringem Aufwand eine hochqualitative fluiddichte Abdichtung des umspritzten Kontaktstifts 2 erzielt.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kontaktstiftdurchführung verdeutlichen die 8 bis 11. Die 8 und 9 zeigen einen als Flachsteckerstift ausgebildeten Kontaktstift 2' in einer Draufsicht (8) und in einer Seitenansicht (9). Im Vergleich zu dem in der 5 dargestellten Kontaktstift 2 sind die sich verjüngenden Abschnitte 4' hier gegenüber der Grundform des Kontaktstifts 2' umlaufend erhaben ausgebildet. Die sich verjüngenden Abschnitte 4' können an dem Kontaktstift 2' vorteilhaft durch Austreiben der Kontur aus der Grundform des Kontaktstifts hergestellt oder alternativ auch durch das Auftragen von Material angeformt sein.
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Die beiden folgenden Herstellungsphasen zeigen die 10 und 11 aus der Draufsichtsperspektive; aufgrund der weitgehend symmetrischen Ausgestaltung der Ober- und Seitenflächen des Flachsteckerstifts wurde auf eine Darstellung der entsprechenden Seitenansichten verzichtet.
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Wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel schwindet die Umspritzung 5' beim Abkühlen und bildet eine spaltförmige Kavität 6' zwischen dem Kontaktstift 2' und der Umspritzung 5' aus. Diese Kavität 6' ist in der 10 angedeutet.
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Nach dem Abkühlen der Umspritzung 5' wird der Kontaktstift 2' in Richtung der Verjüngungen der Abschnitte 4' in axialer Richtung gegen die Umspritzung 5' verschoben. Dabei gelangen die erhaben ausgebildeten sich verjüngenden Abschnitte 4' in Kontakt mit Teilen der Umspritzung 5', die während des Umspritzungsvorgangs an Stellen des Kontaktstifts 2' mit einem kleineren Querschnitt anlagen. Dadurch pressen sich die Abschnitte 4' in das Material der Umspritzung 5' umlaufend ein und bilden so fluiddichte Verpressungszonen 8' aus.
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Der Unterschied zum vorherigen Ausführungsbeispiel besteht darin, dass im Beispiel der 7 hervorstehende Teile der Umspritzung 5 die Verpressungszonen ausbilden, während in der 11 die erhaben ausgebildeten sich verjüngenden Abschnitte 4' die Verpressungszonen 8' bilden. Die angestrebte gute Dichtwirkung durch eine umlaufende Verpressungszone (8, 8') wird dabei in beiden Fällen erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckergehäuse
- 2, 2'
- Kontaktstift
- 3
- Querschnittskontur
- 4, 4'
- (sich verjüngende) Abschnitte
- 5, 5'
- Umspritzung
- 6, 6'
- Kavität
- 7
- Hohlraum
- 8, 8'
- Verpressungszone(n)
- 9, 10
- Kammern
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4410455 C1 [0003, 0004]
