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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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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 erfülllen, 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 vorteilhhafterweise 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.
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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
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2008/099009
A1 [0004, 0005]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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