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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Spritzgusswerkzeug mit einem zur
Aufnahme von Spritzgussmasse vorgesehenen Gießkanal. Sie betrifft weiter
ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Einbauteil, insbesondere
einem Sensorelement, versehenen Spritzgussbauteils, insbesondere
unter Verwendung eines derartigen Spritzgusswerkzeugs.
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In
Kraftfahrzeugen eingesetzte Sensoren, insbesondere Raddrehzahlsensoren,
können
als Spritzgussbauteil ausgeführt
sein, in das das jeweilige Sensorelement als Einbauteil eingelegt
ist. Ein derartig aufgebauter Sensor wird üblicherweise erzeugt, in dem
das Sensorelement in ein Spritzgusswerkzeug oder eine Spritzgießform eingelegt
und mit Spritzgussmasse umspritzt wird. Damit eine derartige Konstruktion
im alltäglichen
Gebrauch einsetzbar ist und insbesondere wasserdicht bleibt, wird
das Sensorelement dabei üblicherweise
vorab in einen Kunststoffhalter eingelegt. Dieser Halter weist eingespritzte
Crimpkrallen auf, mit denen das Sensorelement fixiert wird, und über die
eine Verbindung mit externen elektrischen Anschlüssen möglich ist. Der Kunststoffhalter
weist dabei üblicherweise
weiterhin ein Halterelement zum Festhalten und Positionieren in
der Spritz gießform
auf. Material und Formgebung des Kunststoffhalters sind dabei derart
gewählt,
dass sich beim Umspritzen mit der Spritzgussmasse eine auf Dauer
wasserdichte Verbindung mit der Spritzgussmasse bildet. Das zum
Positionieren in der Spritzgießform
vorgesehene Halteelement kann nach dem Spritz-gussvorgang bei Bedarf
abgetrennt werden.
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Die
Verwendung des Kunststoffhalters zur vorübergehenden Fixierung des Sensorelements
bedingt jedoch zusätzliche
Arbeitsschritte und damit Mehraufwand bei der Herstellung des Spritzgussbauteils.
Es ist daher wünschenswert,
den Spritzgussvorgang derart zu modifizieren, dass der Kunststoffhalter
eingespart werden kann. Für
eine dazu erforderliche direkte Positionierung und Fixierung des Sensorelements
im Spritzgusswerkzeug besteht die Möglichkeit, Haltenadeln (Pins)
als zusätzliche
Werkzeugteile in der Spritzgussform anzuordnen. Diese Haltenadeln
fixieren das Sensorelement oder im allgemeinen das Einbauteil, während es
von der Spritzgussmasse umflossen wird. Infolge der beim Fließvorgang
auftretenden Kräfte,
insbesondere durch die Fließfront
der Spritzgussmasse, haben sich derartige Haltenadeln als ungenügend beim
Fixieren der Einbauteile erwiesen, wobei insbesondere an denjenigen
Stellen im Spritzgussbauteil, an denen die Haltenadeln angeordnet
waren, Kaltschweißstellen
beobachtet wurden, die bereits nach wenigen Temperaturwechseln Undichtigkeiten
aufweisen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Spritzgusswerkzeug
der oben genannten Art anzugeben, mit dem auf besonders einfache
Weise die Herstellung eines mit einem Einbauteil, insbesondere einem
Sensorelement, versehenen Spritzgussbauteils möglich ist. Des Weiteren soll
ein Ver fahren zur Herstellung eines derartigen Spritzgussbauteils
angegeben werden.
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Bezüglich des
Spritzgusswerkzeugs wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass
im Gießkanal
eine Anzahl von in dessen Längsrichtung
beweglichen Schieberelementen angeordnet ist, wobei zumindest ein
Schieberelement mit zumindest einer Aufnahmeöffnung für Einbauten versehen ist.
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Die
Erfindung geht dabei von der Überlegung aus,
dass das Spritzgusswerkzeug für
einen besonders einfachen Herstellungsvorgang für die Fixierung und Positionierung
des Einbauteils im Gießkanal
unter Verzicht auf den Kunststoffhalter der oben genannten Art ausgelegt
sein sollte. Um einerseits eine exakte Positionierung des Einbauteils,
insbesondere des Sensorelements, zu gewährleisten, andererseits aber
auch eine besonders homogene und störungsfreie Ausbreitung und
Verteilung der Spritzgussmasse im Gießkanal sicherzustellen, sollte
die Fixierung des Einbauteils aber ohne signifikante Störstellen
für das
Ausbreiten der Spritzgussmasse erfolgen. Dazu sind im Gießkanal in
dessen Längsrichtung
bewegliche Schieberelemente angeordnet, die über entsprechende Aufnahmeöffnungen
eine zeitweilige Fixierung des jeweiligen Einbauteils oder Sensorelements ermöglichen,
andererseits aber beim Eintreffen der Fließfront der Spritzgussmasse
vor dieser ausweichen können
und sie somit nicht behindern.
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Für eine besonders
zuverlässige
Einhaltung einer vorgegebenen Positionierung ist das oder jedes Schieberelement
vorteilhafterweise über
ein zugeordnetes Federelement an einem Gehäuseteil abgestützt. Damit
kann sichergestellt werden, dass die in der Vorbereitungsphase des
Spritzgussvorgangs vorgenommene Positionierung des Einbauteils oder Sensorelements
im Gießkanal
zuverlässig
eingehalten bleibt, bis die Gießmasse
am Ort des Einbauteils eintrifft.
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In
zusätzlicher
oder weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind die Elemente des
Spritzgusswerkzeugs, also insbesondere die Schieberelemente in Relation
zum Gießkanal
und bedarfsweise die zugeordneten Federelemente derart gewählt und
dimensioniert, dass die bei einem Gießvorgang auf das oder jedes
Schieberelement auftreffende Fließfront der Spritzgussmasse
das Schieberelement im Gießkanal
zuverlässig
bewegen und somit verdrängen kann.
Damit ist sichergestellt, dass die Ausbreitung der Spritzgussmasse
auch im Bereich der Positionierung des Einbauteils oder Sensorelements
durch die Schieberelemente nicht nennenswert behindert wird.
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In
alternativer vorteilhafter Ausgestaltung umfasst dass Spritzgusswerkzeug
zwei Schieberelemente, wobei ein in einen zugeordneten Zwischenraum
eines äußeren Schieberelementes
eingreifendes inneres Schieberelement eine Raststufe aufweist, die
für eine
Mitbewegung des inneren Schieberelementes durch das äußere Schieberelement
bei einer eine Mindestauslenkung überschreitenden Auslenkung
des äußeren Schieberelementes
aus der Ruhelage (d. h. bei entspanntem Federelement) ausgelegt
ist. Aufgrund dieser zweistufigen, teleskopartigen Ausführung des
Schiebers ist eine besonders zuverlässige Fixierung des anfänglich im
Zwischenraum des äußeren Schieberelements
positionierten Einbauteils durch das innere Schieberelement erreicht.
Sie ist insbesondere auch dann noch wirksam, wenn die Fließfront beim
Gießvorgang
das äußere Schieberelement
zu verdrängen
und das Einbauteil zu umhüllen
beginnt.
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Erst
bei Erreichen einer durch die Anordnung der Raststufe festgelegten
Mindestauslenkung des äußeren Schieberelementes
wird auch das innere Schieberelement mitbewegt und gibt dadurch
den Gießkanal
für die
allseitige Ummantelung des Einbauteils mit Spritzgussmasse frei.
Aufgrund der Raststufe geschieht dies zuverlässig auch dann, falls die zum
Inneren des Gießkanals
gewandte Stirnseite des inneren Schieberelementes anfänglich vom
daran anlehnenden Einbauteil teilweise oder sogar vollständig bedeckt
ist.
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Bezüglich des
Verfahrens zur Herstellung des Spritzgussbauteils wird die genannte
Aufgabe gelöst,
indem das Einbauteil im Gießkanal
eines Spritzgusswerkzeugs der oben genannten Art in eine Aufnahmeöffnung des
oder der Schieberelemente gehaltert und der Gießkanal anschließend mit
Spritzgussmasse befüllt
wird. Bei der Befüllung
des Gießkanals
mit Spritzgussmasse verdrängt
diese das oder die Schieberelemente aus ihrer Position im Gießkanal,
wobei das Einbauteil oder Sensorelement zunehmend von der Spritzgussmasse
umhüllt
und dabei in seiner Position fixiert wird. Auf zusätzliche Positionierhilfen,
etwa in der Art von Haltenadeln, kann verzichtet werden. Da vorzugsweise
alleine die durch die Fließfront
ausgeübte
Kraft zur Verdrängung der
Schieberelemente ausreicht, entfällt
auch die Notwendigkeit eines externen Antriebs durch Stellmotoren
oder dergleichen.
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Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass durch die Verwendung der im Gießkanal beweglichen Schieberelemente
zur vorübergehenden
Positionierung des Einbauteils oder Sensorelements das normale Fortschreiten
der Fließfront
beim Einfüllen
der Spritzgussmasse nicht von Positionierhilfen gestört wird, da
diese mit der Fließfront
mitbewegt werden können.
Dadurch wird insbesondere das Einschließen von Kaltschweißstellen
im entstehenden Formkörper vermieden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 ein Spritzgusswerkzeug zu verschiedenen
Zeitpunkten während
der Befüllung
mit Spritzgussmasse, und
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2 eine alternative Ausführungsform
des Spritzgusswerkzeugs nach 1.
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Gleiche
Teile sind in beiden Figuren mit den selben Bezugszeichen versehen.
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Das
Spritzgusswerkzeug 1 gemäß 1 umfasst
ein Gehäuseteil 2,
das einen zur Aufnahme von Spritzgussmasse 4, in der Figur
durch die Schraffur angedeutet, vorgesehenen, im Hinblick auf das
herzustellende Spritzgussbauteil geeignet konturierten Gießkanal 6 aufweist.
Das Spritzgusswerkzeug 1 ist insbesondere zur Herstellung
eines mit einem Einbauteil, insbesondere einem Sensorelement 8,
versehenen Spritzgussbauteils ausgestaltet. Dabei soll insbesondere
bei der Herstellung des Spritzgussbauteils eine vergleichsweise
exakte Positionierung des Sensorelements 8 eingehalten
werden, ohne dass die Homogenität
und Verteilung der Spritzgussmasse 4 nennenswert beeinträchtigt wird.
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Dazu
sind im Gießkanal 6 eine
Anzahl von Schieberelementen 10 angeordnet. Im Ausführungsbeispiel
gemäß 1 ist lediglich ein Schieberelement 10 vorgesehen,
so dass der da durch gebildete Schieber einstückig ausgeführt ist. In den Figuren sind
das Gehäuseteil 2 und
das Schieberelement 10 ohne Formtrennung dargestellt; diese
Bauteile könnten
aber auch mit Formtrennung ausgeführt sein. Das Schieberelement 10 ist
in der durch den Pfeil x angedeuteten Längsrichtung des Gießkanals 6 beweglich und
verschiebbar ausgebildet. Zur Aufrechterhaltung einer vorgegebenen
Positionierung ist das Schieberelement 10 über eine
Anzahl zugeordneter Federelemente 12 am Gehäuseteil 2 des
Spritzgusswerkzeugs 1 abgestützt. In seinem Grundkörper 14 weist das
Schieberelement 10 eine Aufnahmeöffnung 16 zur vorübergehenden
Aufnahme des Sensorelements 8 auf.
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Bei
der Herstellung des mit dem Sensorelement 8 als Einbauteil
versehenen Spritzgusskörpers wird
zunächst
das Sensorelement 8 in die Aufnahmeöffnung 16 des Schieberelements 10 eingebracht und
damit an einer vorgegebenen Position im Gießkanal 6 fixiert.
Sodann wird, wie dies in 1a dargestellt
ist, der Gießkanal 6 mit
Spritzgussmasse 4 befüllt.
Zum in 1a dargestellten Zeitpunkt dringt die
Spritzgussmasse 4 fortschreitend in den Gießkanal 6 ein,
wobei sich die Fließfront 18 zunehmend
ins Kanalinnere hineinbewegt. Zum in 1b gezeigten Zeitpunkt
hat die Fließfront 18 der
Spritzgussmasse 4 den Raumbereich des Sensorelements 8 erreicht und
beginnt dieses zu umhüllen
und dabei ihrerseits zu fixieren. Beim weiteren Fortschreiten der
Fließfront 18 wirkt
diese auf das Schieberelement 10 ein und beginnt, dieses
in Längsrichtung
des Gießkanals 6 zu
verschieben oder zu verdrängen.
Dabei bleibt das Sensorelement 8 aufgrund der bereits erreichten Fixierung
durch die Spritzgussmasse 4 unverändert in seiner Position. Zum
in 1c gezeigten Zeitpunkt ist das Schieberelement 10 durch
die Fließfront 18 vollständig aus
seiner anfänglichen
Position in seine Endlage gedrückt
worden, wobei die zugeordneten Federelemente 12 komprimiert
wurden. Zu diesem Zeitpunkt umgibt die Spritzgussmasse 4 das
Sensorelement 8 vollständig
und ermöglicht
somit ein vollständiges
Umschließen,
ohne dass sich Kaltschweißstellen
bilden könnten.
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Um
diesen Ablauf bei der Herstellung des Spritzgussbauteils zu ermöglichen,
sind der Gießkanal 6,
das Schieberelement 10 und die Federelemente 12 derart
dimensioniert und konzipiert, dass die durch die Fließfront 18 auf
das Schieberelement 10 ausgeübte Kraft ausreicht, um dieses
in Längsrichtung
des Gießkanals 6 zu
bewegen. Damit ist trotz der zunächst
vorgenommenen zwischenzeitlichen Positionierung des Sensorelements 8 mit
Hilfe des Schieberelements 10 ein ungehindertes Vordringen der
Fließfront 18 und
somit eine störungsfreie
Ausbildung des entstehenden Gießkörpers gewährleistet.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 2 umfasst das Spritzgusswerkzeug 1' anstelle des
einstückigen
Schiebers einen zweikomponentig ausgeführten Schieber, der aus einem
inneren Schieberelement 10' und
einem äußeren Schieberelement 10'' gebildet ist. Dabei greift das
innere Schieberelement 10' in
einen Zwischenraum 20 des äußeren Schieberelementes 10'' ein, der im verbleibenden Bereich auch
eine Aufnahmeöffnung 16 für ein Einbauteil
umfasst. In diesem Ausführungsbeispiel
erfolgt somit beim Befüllen
des Gießkanals 6 mit
Spritzgussmasse 4 eine zweiphasige oder zweistufige Verdrängung der
Schieberelemente 10', 10'' . Die in 2a gezeigte
Konfiguration der Schieberelemente 10', 10'' dient
zur anfänglichen
Fixierung des Sensorelements 8 im Gießkanal 6. Nach Eintreffen
der Fließfront 18 im
Raumbereich des Sensorelements 8 wird zunächst das äußere Schieberelement 10'' von der Fließfront 18 verdrängt, bis
sich die in 2b gezeigte Konfiguration einstellt.
Zu diesem Zeitpunkt trifft das äußere Schieberelement 10'' auf entsprechende Raststufen 22
im inneren Schieberelement 10'. Bei weiterem Fortschreiten der
Fließfront 18 werden
sodann in der zweiten Phase beide Schieberelemente 10', 10'' gemeinsam von der Spritzgussmasse 4 verdrängt, bis
sich die in 2c gezeigte Endposition einstellt.
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- 1,
1'
- Spritzgusswerkzeug
- 2
- Gehäuseteil
- 4
- Spritzgussmasse
- 6
- Gießkanal
- 8
- Sensorelement
- 10
- Schieberelement
- 10'
- inneres
Schieberelement
- 10''
- äußeres Schieberelement
- 12
- Federelement
- 14
- Grundkörper
- 16
- Aufnahmeöffnung
- 18
- Fließfront
- 20
- Zwischenraum
- 22
- Raststufe