CN106687273A - 具有至少一个电接触元件的塑料构件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有至少一个电接触元件的塑料构件具有塑料体和至少一个电气的导体电路，借助所述导体电路能够电气连接所述电接触元件。在此规定，所述塑料构件通过注塑方法和金属铸造方法相结合地制成，其中，所述塑料体通过注塑方法并且至少一个电气的导体电路通过金属铸造或金属喷涂方法相继地制造，其中，之后构造的部件被喷涂在之前构造的部件上。此外，描述一种用于制造相应的塑料构件的方法。

Description

具有至少一个电接触元件的塑料构件及其制造方法
本发明涉及一种具有至少一个电接触元件的塑料构件，其中，所述塑料构件具有塑料体和至少一个电气的导体电路，借助所述导体电路能够电气连接所述电接触元件。此外本发明涉及一种用于制造相应塑料构件的方法。
在许多技术领域中需要的是，通过两个相互间隔的电开关元件相互移动并且相互接触而触发接通过程，由此引发电流通过，该电流触发接通过程。电接触元件通常设置在用作载体的塑料体上并且通过在塑料体上构成的导体电路电连接。为了在塑料体上构成电气的导体电路已知的是，在第一步骤中通过注塑法制造塑料体并且在后续的方法步骤中在塑料体上构成导体电路。这例如由此实现，即导体电路由金属板冲裁而成并且接下来安置在预制成的塑料体上。但是还可行的是，由金属板冲裁而成的导体电路事后被构成塑料体的塑料材料注塑包封。
此外已知的是，首先制造塑料体和可镀金属体、并且接下来通过电镀过程给可镀金属体电镀。
借助已知的方法的缺点在于，该方法非常复杂并且成本高昂。
由DE 10 2011 101 956 A1已知一种用于双成分注塑的方法，其中，塑料部件借助注塑模具制成并且在塑料部件上喷射金属部件。为此一种特殊的喷嘴被用于喷射金属，其还具有被加热的喷嘴管。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种具有至少一个电接触元件和导体电路的塑料构件，所述塑料构件能够以更简单的方式制造。此外应该提供一种用于制造相应塑料构件的方法。
所述技术问题按照本发明通过具有权利要求1的特征的塑料构件和具有权利要求14的特征的方法解决。
在塑料构件方面规定，所述塑料构件通过注塑方法和金属铸造方法相结合地制成，其中，所述塑料体通过注塑方法并且至少一个电气的导体电路通过金属铸造或金属喷涂方法相继地制造，其中，之后构造的部件被喷涂在之前构造的部件上。塑料构件的或者两个部件的制造优选相继地在组合式的注塑工具中进行，借助该工具既可以加工塑料材料并且也可以与之独立地处理液态的金属或金属合金。金属材料尤其借助金属压铸方法或者金属喷射铸造方法加工。通过这种方式可行的是，塑料构件连同金属导体电路和电接触元件在同一的方法中非常快速和廉价地制造。优选在塑料体的第一步骤中制成塑料体，接下来在其上喷涂电气的导体电路。但是这种次序也可以相反，当允许这种构件的几何形状时。
在本发明优选的技术方案中规定，所述塑料体具有通道状的槽，在槽中布置导体电路。在塑料体构成通道状槽之后，液态的金属直接放入通道状的槽中，其中金属通过槽壁引导。液态的金属沿着通道状的槽流动，并且完全填充所述槽，由此构成金属的导体电路。通过将金属熔融物直接浇铸到槽中或者优选通过金属熔融物直接喷涂到槽中，实现将液态金属引入通道状的槽中。
为了将导体电路可靠地保持在槽中，所述导体电路至少在部分区域中形状配合地保持在槽中或保持在塑料体上。为此可以规定，在槽中或者在槽上设计有底切，所述导体电路至少部分嵌入所述底切中。当液态金属引入槽中时，其流动到底切中，因此其以固定的状态可靠地和不可拆卸地保持在槽中。当不构成槽时，也可以提供导体电路在塑料体上相应的形状配合的固定。
所述槽可以由在塑料体中构成的凹部构成，但是还可能的是，在塑料体上优选提供基本上平行延伸的肋片，在它们之间构成通道状的槽。所述肋片具有附加的优点，使得其提高塑料体的抗弯刚性和其稳定性。
塑料构件具有至少一个电接触元件，其与其他的在其他的构件上构成的电触头相接触用于实现开关过程。在最简单的技术方案中规定，电接触元件由突起的、在导体电路上构成的山丘状的接触点构成。
在本发明优选的技术方案中规定，所述电接触元件是弹簧接片触头，其包含塑料体的弹簧接片，在所述弹簧接片上布置有导体电路的部段。弹簧接片优选自由突伸地构成，也就是其仅在一个侧面上与塑料体相连并且在所有其他侧面上没有塑料体，或者被塑料体中的缺口围绕。这具有的优点在于，弹簧接片相对塑料体可以被调节，方法是其借助适合的操作元件从其初始位置在弹性变形下偏转。一旦相应的调节力作用在弹簧接片上，则弹簧接片由于其内部的应力返回到初始位置。
导体电路在此在弹簧接片上延伸并且经过弹簧接片与塑料体的连接区域延伸至塑料体的表面。以这种方式，几乎与塑料体的塑料材料和弹簧接片无关地实现电接触元件的稳定性和弹性，使得构成电气的导体电路的材料仅承受较小的载荷，由此提高了使用寿命。
为了获得确定的接触点，在本发明的扩展设计中规定，所述弹簧接片在其自由端部的区域中具有凸起，所述凸起被导体电路覆盖。在此，所述凸起例如设计为山丘状或销钉状。由导体电路覆盖的凸起在弹簧接片的运动方向上突出于导体电路，因此可以可靠地实现，弹簧接片在其被操作时在接触点处与对应触头相接触，因此实现了精确的开关过程。
在本发明另外的技术方案中，所述电接触元件是插接件，所述插接件包含从塑料体突出的凸舌，在所述凸舌上布置有导体电路的部段。所述凸舌这样设计尺寸，使得所述凸舌在塑料体上保持其相对塑料体的位置，也就是不会弹性地移动。导体电路从塑料体延伸至凸舌的表面，因此所述凸舌可以用作插接件，例如电缆束的对应插接件可以套装在其上。
在本发明的另外的技术方案中规定，所述电接触元件是接触插座，所述接触插座包含套筒状的支承件，其中，在套筒状的支承件的内壁上布置有导体电路的部段。套筒状的支承件优选是塑料体的集成的组成部分并且因此与其一体式地相连，并且从塑料体自由地伸出。套筒状支承件的内部空间的内壁至少部分地并且优选完全地被导电材料覆盖并且在支承件的内部空间中可以插入插接件、例如销状插接件。
套筒状支承件以一个端部支承在塑料体上并且从塑料体上突起。在此可以规定，在塑料体中在支承件的连接区域中构造有通孔，所述通孔将套筒状的支承件的内部空间与塑料体的背离支承件的侧面相连，其中，导体电路延伸穿过通孔。通过这种方式可以将在塑料体的背离支承件的侧面上的导体电路在塑料体上引导至支承件，然后在通孔处穿过塑料体并且过渡至导体电路的设置在支承件的内壁上的部段中。通过这种方式可以实现简单和良好的接触。
在本发明另一种技术方案中规定，至少一个预制成的接触铆钉集成在塑料体中，所述接触铆钉在制造塑料体时被注入或注塑包覆。所述接触铆钉与导体电路电连接。通过这种方式可以构成接触元件，接触元件的材料不是必须对应导体电路的材料，而是接触铆钉的材料可以与期望的框架条件相适配并且尤其接触铆钉由更硬的材料(作为导体电路)制成。
在本发明的可能的技术方案中可以规定，塑料体基本上是板状的。但是还可行的是，将塑料体以其他造型形式、例如壳体构成。
在所述方法方面，上述技术问题这样解决，使得所述塑料构件通过注塑方法和金属铸造方法相结合地制成，其中，所述塑料体通过注塑方法并且至少一个电气的导体电路通过金属铸造或金属喷涂方法相继地制造，其中，之后构造的部件被喷涂在之前构造的部件上。
优选规定，首先制造塑料体，并且接下来在塑料体上喷涂电气的导体电路。但是作为备选还可行的是，首先制造电气的导体电路，并且接下来塑料体被喷涂在导体电路上。
在本发明优选的技术方案中规定，之后构造的部件形状配合地固定在之前构造的部件上。这例如由此实现，即在之前构造的部件、例如塑料体中构造底切。
作为备选或补充可以规定，之后构造的部件材料接合地固定在之前构造的部件上。为此目的，材料属性和方法参数这样相互协调，使得两个部件相互焊接，也就是形成分子级键合。作为备选或补充，可以在两个部件之间设置至少一个表面粘结剂，这例如由此实现，即在之后构造的部件被喷涂时会出现之前构造的部件的材料的表面熔化。
作为用于塑料体的材料可以使用各种能够注塑的塑料、例如聚丙烯或者聚酰胺。作为金属部件可以使用金属合金，其在达到500摄氏度时能够流动并且例如在此指的是锡合金。
本发明其他的细节和特征以下由参照附图对实施例的说明得出。在附图中：
图1示出在铺设导体电路之前的塑料体的视图，
图2示出在铺设导体电路的按照图1的塑料体，
图3示出弹簧接片形式的电接触元件的放大的视图，
图4示出图3中的剖切面IV-IV，
图5示出图3中的剖切面V-V，
图6示出插接件形式的电接触元件的放大的视图，
图7示出图6中的剖切面VII-VII，
图8示出图6中的剖切面VIII-VIII，
图9示出接触套筒形式的电接触元件的放大的视图，
图10示出图9中的剖切面X-X，
图11示出底切的第一变形方案，
图12示出图11中的剖切面XII-XII，
图13示出底切的第二变形方案，
图14示出图13中的剖切面XIV-XIV，
图15示出底切的第三变形方案，
图16示出图15中的剖切面XVI-XVI。
图1示出板状塑料体15的俯视图，塑料体在第一方法步骤中通过塑料材料注塑并且在后续的方法步骤中配设导体电路17(参照图2)，所述导体电路通过喷射导电材料、尤其金属合金构成，从而构成塑料构件10。
在塑料体15中构成连续的通道状的槽11，所述槽由平行延伸的肋片31和32限定边界。为了准备形成电接触元件，在塑料体上构成侧面突出的凸舌22、多个自由突伸地构成的弹簧接片18和多个接触体33。所有描述的元件借助通道状的槽11相互连接。
在第二方法步骤中、在槽11中注入或喷涂导电的材料、尤其是金属合金，因此槽11可以完全被填充并且所有描述的构件在构成连续的导体电路17的情况下相互连接。
各个的电接触元件的结构设计以下进一步描述。
图3至5示出弹簧接片触头12形式的电接触元件。弹簧接片触头12具有弹簧接片18，其自由突伸地在塑料体15上构成并且与其一体式地构成。弹簧接片18具有长形延伸的形状并且在其窄端上与塑料体15相连，并且从该连接区域自由地伸出，也就是在所有其他侧面上弹簧接片18被贯穿塑料体15的缺口34围绕。
在弹簧接片18的上侧构成通道状的槽11的部段，所述部段在弹簧接片18的连接区域上延伸。所述槽21被导电的材料填充，因此构成导体电路17。在弹簧接片18的背离连接区域的前部端部的区域中设计有通孔19，其在横截面中朝背离导体电路17的侧面扩宽，因此构成底切20，所述底切被导电的材料填充，因此导体电路17被形状配合地保持。
在弹簧接片18的背离连接区域的前部自由端部上构成山丘状或销钉状的凸起21，所述凸起被导体电路17覆盖，因此构成从导体电路17的表面突起的触点24。
弹簧接片18由于其几何形状垂直于塑料体15的板平面地弹性变形，因此构成可调节的开关元件，其中通过弹簧接片18的几何形状和其材料确定变形属性和复位属性，而导体电路17仅用于电连接并且因此仅承受很小的机械载荷。
图6至8示出插接件13形式的电接触元件的技术方案。插接件13具有从塑料体15突出的自稳定的凸舌22，其是塑料体15的集成的组件并且在其上侧具有通道状的槽11的部段。在从塑料体15突出的、凸舌22的区域中，槽在其横截面中扩大，因此被置入槽11中的导电材料在该区域中构成具有增大的尺寸的接触板23，由此电接触的可靠性被提高。此外，在导体电路17的表面区域上、在接触板23的区域中构成山丘状的凸起35，其构成定义的接触点。
在图6至8所示的插接件上例如可以插套电缆束的对应插接件，用于建立电接触。山丘状的凸起35在此还可以用作紧固插塞连接的卡锁元件。
图9和10示出接触插座14形式的电接触元件，插接件、例如销状插接件可以插入其中。接触插座14具有套筒状支承件25，其在塑料体上成型并且与其一体式地构成，并且从塑料体15自由突伸式地向上突起。在塑料体的背离套筒状的支承件25的侧面上构成槽11，其通过设置在塑料体15中的通孔30与套筒状支承件25的内部空间27相连。导体电路17在塑料体15的槽11中延伸，在通孔30处穿过塑料体，并且作为涂层26设置在套筒状支承件25的内壁上。通过这种方式形成一个插接件，其嵌入支承件25的内部空间27中通过穿过通孔的涂层26与位于槽11中的导体电路17相连。
为了将导体电路17可靠地保持在槽中，则两个元件应该形状配合地啮合。用于实现相应的形状配合的横截面形状的可能的结构造型在以下附图中描述。
按照图11，通道状的槽11具有局部的横截面扩展36，因此构成底切28，其引起在槽11的纵向上的紧固。作为对此的补充按照图12规定，槽11至少在横截面扩展36的区域中具有沿着高度、在宽度方面变化的横截面，其中，在所示实施例中提供双曲面形的横截面，其即在底切20的上侧、也在其下侧上构成。
形状配合的另外的可能性在图13和14中示出。在此，通道状的槽11在局部限定的区域中具有横截面扩展29，该扩展位于高度上居中的部段的区域中，因此导体电路17具有侧面突出的凸起37，其与包围的塑料体15啮合。
相同形式的形状配合的效果借助按照图15和16的技术方案实现，其中，通道状的槽11具有I形横截面，其完全地被导体电路的导电材料填充。通过这种方式可以可靠的防止导体电路从槽11中松开或掀起。

Claims (20)

1.一种具有至少一个电接触元件(12、13、14、16)的塑料构件(10)，其中，所述塑料构件(10)具有塑料体(15)和至少一个电气的导体电路(17)，借助所述导体电路(17)能够电气连接所述电接触元件(12、13、14、16)，其特征在于，所述塑料构件(10)通过注塑方法和金属铸造方法相结合地制成，其中，所述塑料体(15)通过注塑方法并且至少一个电气的导体电路(17)通过金属铸造或金属喷涂方法相继地制造，其中，之后构造的部件被喷涂在之前构造的部件上。
2.按照权利要求1所述的塑料构件，其特征在于，所述塑料体(15)具有通道状的槽(11)，在槽(11)中布置导体电路(17)。
3.按照权利要求2所述的塑料构件，其特征在于，所述导体电路(17)在所述槽(11)中至少在部分区域中被形状配合地保持。
4.按照权利要求3所述的塑料构件，其特征在于，在槽(11)中或者在槽(11)上设计有底切(20、28、29)，所述导体电路(17)至少部分嵌入所述底切(20、28、29)中。
5.按照权利要求1至4之一所述的塑料构件，其特征在于，所述电接触元件是弹簧接片触头(12)，其包含塑料体(15)的弹簧接片(18)，在所述弹簧接片(18)上布置有导体电路(17)的部段。
6.按照权利要求5所述的塑料构件，其特征在于，所述弹簧接片(18)设计为自由突伸的。
7.按照权利要求5或6所述的塑料构件，其特征在于，所述弹簧接片(18)在其自由端部的区域中具有凸起(21)，所述凸起(21)被导体电路(17)覆盖。
8.按照权利要求7所述的塑料构件，其特征在于，所述凸起(21)设计为山丘状或销钉状。
9.按照权利要求1至4之一所述的塑料构件，其特征在于，所述电接触元件是插接件(13)，所述插接件(13)包含从塑料体(15)突出的凸舌(22)，在所述凸舌(22)上布置有导体电路(17)的部段。
10.按照权利要求1至4之一所述的塑料构件，其特征在于，所述电接触元件是接触插座(14)，所述接触插座(14)包含套筒状的支承件(25)，其中，在套筒状的支承件(25)的内壁上布置有导体电路(17)的部段。
11.按照权利要求10所述的塑料构件，其特征在于，套筒状的支承件(25)自由突伸地在塑料体(15)上构成并且与塑料体一体式地设计，其中，在塑料体(15)中构造有通孔(30)，所述通孔(30)将套筒状支承件(25)的内部空间(27)与塑料体(15)的背离支承件(25)的侧面相连，并且其中，所述导体电路(17)延伸穿过所述通孔(30)。
12.按照权利要求1至11之一所述的塑料构件，其特征在于，至少一个接触铆钉集成在所述塑料体(15)中，所述接触铆钉与所述导体电路(17)电连接。
13.按照权利要求1至12之一所述的塑料构件，其特征在于，所述塑料体(15)设计为板状。
14.一种用于制造具有至少一个电接触元件(12、13、14、16)的塑料构件(10)的方法，所述塑料构件尤其是按照权利要求1至13之一所述的塑料构件，其特征在于，所述塑料构件(10)通过注塑方法和金属铸造方法相结合地制成，其中，所述塑料体(15)通过注塑方法并且至少一个电气的导体电路(17)通过金属铸造或金属喷涂方法相继地制造，其中，之后构造的部件被喷涂在之前构造的部件上。
15.按照权利要求14所述的方法，其特征在于，首先制造塑料体(15)，并且接下来在塑料体上喷涂电气的导体电路(17)。
16.按照权利要求14所述的方法，其特征在于，首先制造电气的导体电路(17)，并且接下来塑料体(15)被喷涂在导体电路(17)上。
17.按照权利要求14至16之一所述的方法，其特征在于，之后构造的部件形状配合地固定在之前构造的部件上。
18.按照权利要求14至17之一所述的方法，其特征在于，之后构造的部件材料接合地固定在之前构造的部件上。
19.按照权利要求14至18之一所述的方法，其特征在于，之后构造的部件与之前构造的部件相焊接。
20.按照权利要求14至18之一所述的方法，其特征在于，两个相继制造的部件在表面上相互粘接。
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