DE102009001792A1

DE102009001792A1 - Verfahren zur Herstellung von umspritzten Steckerkontakten

Info

Publication number: DE102009001792A1
Application number: DE102009001792A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Kessler; Matthias Benkert; Peter Pawlik
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-09-30

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von umspritzten Steckerkontakten, mit den nacheinander durchgeführten Schritten: Bereitstellen eines Metallbleches, welches einen Kontaktbereich zur Aufnahme eines Kontaktelementes, einen Trägerbereich zur Ausbildung eines elektrischen Verbindungsleiters und einen zwischen dem Kontaktbereich und dem Trägerbereich vorgesehenen Biegebereich aufweist, wobei der Biegebereich ein plastisch verformbares Material aufweist; Einlegen des gesamten Metallbleches in ein Spritzgusswerkzeug; Umspritzen lediglich des Kontaktbereiches zur Erzeugung einer Aufnahme für das Kontaktelement und des Trägerbereiches mit einem Kunststoffmaterial und Verbiegen des Biegebereiches, derart, dass der Kontaktbereich aus einer durch den Trägerbereich definierten Ebene herausragt. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Spritzgusswerkzeug zur Herstellung von umspritzten Steckerkontakten.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von umspritzten Steckerkontakten. Die Erfindung betrifft ferner ein Spritzgusswerkzeug.
Umspritzte Metallbleche finden als elektrische Verbindungsleiter beispielsweise in der Kraftfahrzeugelektronik Anwendung. Die Umspritzung aus einem Kunststoffmaterial dient dabei der elektrischen Isolierung der Verbindungsleiter, als Aufnahme- oder Trägereinrichtung oder dient der Stabilisierung.
Diese Metallbleche sind häufig als Stanzgitter ausgebildet. Je nach Anwendungsfall existieren vollständig oder nur teilweise mit Kunststoff umspritzte Stanzgitter. Bei einem teilweise umspritzten Stanzgitter werden Bereiche des Stanzgitters, die als Halterungen bzw. Kontaktstellen für Elemente, beispielsweise für Stecker vorgesehen sind, nicht mit Kunststoff umspritzt. Um eine Kontaktierung mit den Steckern zu ermöglichen, können die Kontaktstellen aus der Ebene des Stanzgitters herausgebogen werden. Ein derartiges Stanzgitter ist beispielsweise in der DE 44 30 798 A1 beschrieben.
Damit die Kontaktstellen bezüglich der Art des Materials und des Leitungsquerschnitts flexibel gestaltet werden können, werden die Kontaktstellen oftmals nicht als Teil des Stanzgitters ausgebildet, sondern als in das Stanzgitter einsteckbare Kontaktelemente. Diese Kontaktelemente werden in eigens dafür vorgesehene Aussparungen in dem Stanzgitter eingesetzt. Derartige Kontaktelemente werden beispielsweise in der DE 201 11 337 U1 beschrieben. Durch ein Verdrehen der Steckkontakte relativ zu dem Stanzgitter können diese im Stanzgitter fixiert und elektrisch kontaktiert werden. Anschließend wird das Stanzgitter zusammen mit den Steckkontakten mit Kunststoff umspritzt. Dabei ragen die Steckkontakte nach dem Umspritzen zumindest teilweise aus dem umspritzten Stanzgitter heraus.
Derartige Kontaktelemente können bei fertig umspritzten Stanzgittern von der den aufgesteckten Elementen abgewandten Seite des Stanzgitters eingesteckt werden. Problematisch daran ist, dass durch auftretenden Steckkräfte die Kontaktelemente wieder aus dem Stanzgitter herausgedrückt werden können. Alternativ können die Kontaktelemente auch von der Vorderseite des Stanzgitters eingesteckt werden. Das Kunststoffmaterial nimmt dann im Wesentlichen die in Steckrichtung wirkenden Steckkräfte auf. Bei allen zuvor beschriebenen Varianten sind jedoch die aus den Steckkräften resultierenden Kippkräfte auf die Kontaktelemente relativ hoch.
Darüber hinaus werden derartige Stanzgitter oftmals mehrteilig parallel übereinander ausgeführt, damit die Kontaktelemente zur Aufnahme der Steckkräfte mehrere Anlagepunkte haben. Alternativ dazu kann das Stanzgitter zur Ausbildung mehrerer Stanzgitterebenen vor dem Umspritzen gebogen werden. In beiden Fällen sind aufwändige oder gar verschiedene Spritzguss- und/oder Stanzwerkzeuge erforderlich, was das gesamte Herstellungsverfahren sehr aufwändig gestaltet.
Vor diesem Hintergrund liegt der. vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von umspritzten Steckerkontakten vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und/oder durch ein Spritzgusswerkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18 gelöst.
Demgemäß ist vorgesehen:
Ein Verfahren zur Herstellung von umspritzten Steckerkontakten, mit den nacheinander durchgeführten Schritten: Bereitstellen eines Metallbleches, welches einen Kontaktbereich zur Aufnahme eines Kontaktelementes, einen Trägerbereich zur Ausbildung eines elektrischen Verbindungsleiters und einen zwischen dem Kontaktbereich und dem Trägerbereich vorgesehenen Biegebereich aufweist, wobei der Biegebereich ein plastisch verformbares Material aufweist; Einlegen des gesamten Metallbleches in ein Spritzgusswerkzeug; Umspritzen lediglich des Kontaktbereiches zur Erzeugung einer Aufnahme für das Kontaktelement und des Trägerbereiches mit einem Kunststoffmaterial; und Verbiegen des Biegebereiches derart, dass der Kontaktbereich aus einer durch den Trägerbereich definierten Ebene herausragt.
Ein Spritzgusswerkzeug zur Herstellung von umspritzten Steckerkontakten, wobei das Spritzgusswerkzeug eine Aufnahmeeinrichtung zur Fixierung des Metallbleches während des Umspritzens, Kavitäten zur Definition der Form des Kunststoff materials, und eine Biegevorrichtung zum Verbiegen des Biegebereiches während des Öffnens des Spritzgusswerkzeuges aufweist.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, die an den Kontaktbereich angespritzte Aufnahme für den Steckerkontakt mit demselben Spritzgusswerkzeug zu erzeugen, mit welchem auch das Metallblech umspritzt wird, und das Spritzen damit vorzugsweise auch in einem Schritt durchzuführen. Wesentlich dabei ist, dass ein zwischen dem Trägerbereich und dem umspritzen Kontaktbereich vorgesehener Biegebereich frei bleibt, also durch den Spritzvorgang nicht umspritzt wird.
Der Trägerbereich, der Kontaktbereich und der Biegebereich bilden ein einstückigiges Metallblech. Der Kontaktbereich dient der elektrischen Kontaktierung des Metallbleches mit dem Kontaktelement. Das Kontaktelement ist hier kein Bestand teil des Metallbleches und kann aus einem anderen Material wie das Metallblech bestehen oder etwa eine andere Dicke aufweisen. Neben der elektrischen Kontaktierung des Kontaktelementes mit dem Metallblech ist eine mechanische Positionierung des Kontaktelementes sowie eine Aufnahme der Steckkräfte durch ein Aufstecken beispielsweise eines Steckers auf das Kontaktelement erforderlich. Die mechanische Positionierung des Kontaktelementes geschieht durch die im Kontaktbereich des Metallbleches angespritzte Aufnahme Und die Anlagefläche zur Aufnahme der Steckkraft wird hier dadurch erzeugt, dass der Kontaktbereich mit der angespritzten Aufnahme nach dem Spritzprozess verbogen wird. Der Trägerbereich kann sowohl als elektrischer Verbindungsleiter als auch der mechanischen Stabilisierung des umspritzten Metallbleches dienen und als Konstruktionselement, beispielsweise durch die Ausbildung von Schnapphaken zur Verbindung des umspritzten Metallbleches mit weiteren Kunststoffbauteilen. Der Trägerbereich und der Biegebereich sind über den Biegebereich miteinander verbunden. Durch ein Verbiegen des Biegebereiches können der Kontaktbereich und der Trägerbereich zueinander bewegt werden.
Im erfindungsgemäßen Spritzgusswerkzeug wird das Metallblech durch eine eigens dafür vorgesehene Aufnahmeeinrichtungfixiert. Anschließend kann unter Druck das Einspritzen des geschmolzenen Kunststoffes erfolgen. Die Aufnahmeeinrichtung kann dabei ein Verrutschen des Metallbleches verhindern. Um die Bereiche des eingelegten Metallbleches herum, welche umspritzt werden sollen, können in dem Spritzgusswerkzeug Hohlräume vorgesehen sein. Diese Hohlräume können mit Kunststoff gefüllt werden, welcher dann die Umspritzung des Kontaktbereiches und des Trägerbereiches bilden kann. Nach dem Erkalten des Kunststoffmaterials kann das umspritzte Metallblech aus dem Spritzgusswerkzeug entnommen werden. Dadurch, dass das Spritzgusswerkzeug eine Biegevorrichtung aufweist, kann der Biegebereich des Metallbleches beim Öffnen des Spritzgusswerkzeuges z. B. gleichzeitig mit dem Öffnen verbogen wer den. Dadurch ist es möglich einen weiteren Verarbeitungsschritt, das Verbiegen des Biegebereiches, einzusparen.
Durch die vorliegende Erfindung können somit der umspritze Trägerbereich mit einer Anlagefläche für das Kontaktelement und der Kontaktbereich mit der erforderlichen Aufnahme für das Kontaktelement mit einem einzigen Spritzgusswerkzeug mit Kunststoff umspritzt werden. Dies bringt den Vorteil, dass es durch das erfindungsgemäße Verfahren weder erforderlich ist, mehrere voneinander getrennte Stanzgitter zur Bildung einer Aufnahme für das Kontaktelement übereinander anzuordnen und zu umspritzen, noch ist der Einsatz mehrerer Spritzgusswerkzeuge zur Ausbildung der Aufnahme im Kontaktbereich erforderlich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen und aus der Beschreibung in Zusammenschau mit den Figuren der Zeichnung.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Kontaktbereich zur Aufnahme des Kontaktelementes einen Durchbruch auf. In diesen Durchbruch kann das Kontaktelement eingesteckt werden, um dadurch an dessen Seitenflächen einen elektrischen Kontakt zwischen dem Metallblech und dem Kontaktelement herzustellen. Dadurch, dass der Durchbruch das Kontaktelement umschließt und fixiert, ist damit eine sehr gute, vibrationssichere elektrische Kontaktierung gewährleistet, die zudem montagetechnisch ohne Löten, Schweißen, Schrauben und dgl. sehr einfach herstellbar ist.
In einer typischen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird das Spritzgusswerkzeug nach dem Umspritzen geöffnet und das Metallblech aus dem geöffneten Spritzgusswerkzeug entnommen. Der Entnahmevorgang kann damit automatisiert werden. Durch eine weitere Vorrichtung, wie beispielsweise einen Roboter, kann das Metallblech herausgeworfen werden oder einer nachfolgenden Bearbeitungsstation automatisiert zugeführt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird in den Kontaktbereich vor dem Verbiegen das Kontaktelement eingesetzt, wobei die Positionierung des Kontaktelementes mittels der Aufnahme erfolgt und wobei eine elektrische Kontaktierung des Kontaktelementes mit dem Kontaktbereich an den Seitenflächen des Durchbruches erfolgt. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass beispielsweise bei einer sehr engen Anordnung mehrerer Kontaktelemente auf dem Stanzgitter die Kontaktelemente zunächst in die sich noch in der Ebene des Trägerbereiches befindlichen und damit platzunkritischen Aufnahmen gesteckt werden können und erst in einem weiteren Schritt in die gewünschte Endposition gebogen werden. Die elektrische Kontaktierung der Kontaktelemente erfolgt vorzugsweise an den Kontaktbereichen und die mechanische Positionierung erfolgt vorzugsweise mittels der angespritzten Aufnahmen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird in den Kontaktbereich nach dem Verbiegen das Kontaktelement eingesetzt, wobei die Positionierung des Kontaktelementes mittels der Aufnahme erfolgt und wobei eine elektrische Kontaktierung des Kontaktelementes mit dem Kontaktbereich an den Seitenflächen des Durchbruches erfolgt. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass beispielsweise das Bestücken der umspritzten Stanzgitter mit den Kontaktelementen gleichzeitig mit dem Bestücken mit den gewünschten Bauteilen wie beispielsweise Steckern erfolgen kann, wodurch zumindest ein dafür erforderlicher Arbeitsschritt eingespart werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Aufnahme als Buchse ausgebildet. Je nach Gestaltung des Kontaktelementes kann die Buchse derart ausgestaltet sein, dass diese einen Abschnitt aufweist, welcher sich bei spielsweise über eine Schnappverbindung mit dem Kontaktelement verbinden lässt. Weiterhin können auch Führungsschienen in der Buchse vorgesehen sein, welche ein komfortables und schnelles und vor allem geführtes, sicheres Einführen des Kontaktelementes in die Buchse entlang der Führungsschienen gewährleisten.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird der Kontaktbereich so lange gebogen, dass der Kontaktbereich nach dem Verbiegen parallel und beabstandet zu dem Trägerbereich angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, das Verbiegen des Biegebereiches in die erforderliche Endposition mit nur einer Biegeoperation durchzuführen. Die Anlagefläche für das Kontaktelement auf dem Trägerbereich kann dadurch parallel zu dem Kontaktbereich ausgebildet sein und die Steckkräfte können direkt in den Trägerbereich einleitbar sein.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt ein gleichzeitiges Umspritzen des Kontaktbereiches und des Trägerbereiches. Durch ein gleichzeitiges Umspritzen des Kontaktbereiches und des Trägerbereiches kann das erforderliche Spritzgusswerkzeug im Vergleich zu einem aufeinanderfolgenden Umspritzen des Kontaktbereiches und des Trägerbereiches einfacher aufgebaut werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden der Kontaktbereich und der Trägerbereich jeweils mit verschiedenen Kunststoffmaterialien umspritzt. So kann im Kontaktbereich ein Material mit der dort gewünschten Eigenschaften, wie beispielsweise ein flexibles Material eingesetzt werden, welches das Kontaktelement wasserdicht um schließt. Für den Trägerbereich kann ein Material, welches die genannten Anforderungen am besten erfüllt, wie beispielsweise ein steifes Material, welches die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Isolierung des Trägerbereiches und mechanischer Festigkeit aufweist, eingesetzt werden.
In einer dazu alternativen, jedoch ebenso bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden der Kontaktbereich und der Trägerbereich jeweils mit demselben Kunststoffmaterial umspritzt, was Kostenvorteile mit sich bringt, da nur ein Kunststoffmaterial zur Verfügung gestellt und bevorratet werden muss. Weiterhin lässt sich das Spritzgusswerkzeug dadurch im Aufbau einfacher gestalten.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Metallblech als Stanzteil ausgebildet. Stanzteile sind mittels entsprechender Stanzwerkzeuge und Pressen einfach und in großer Stückzahl und damit sehr kostenoptimiert herstellbar. Vorzugsweise wird eine derartige Stanzpresse einer Spritzgussmaschine vorgeschaltet, was eine noch effektivere Automatisierung mit sich bringt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Biegebereich im Vergleich mit dem Kontaktbereich und dem Trägerbereich eine geringere laterale Ausdehnung auf. Hierdurch ist ein einfacheres Verbiegen des Biegebereichs, d. h. ein Verbiegen mit reduziertem Kraftaufwand, möglich. Die erforderliche Biegevorrichtung kann dadurch auch kleiner dimensioniert sein.
In einer dazu alternativen, jedoch ebenso bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Metallblech im Biegebereich dünner als im Kontaktbereich und/oder im Trägerbereich. Auch hier ist der Kraftaufwand für das Verbiegen des Biegebereiches reduziert, was den Einsatz einer kleineren und auch kostengünstigeren Biegevorrichtung ermöglicht.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung erfolgt das Verbiegen des Biegebereiches in eine Endposition durch eine einstufige Biegeoperation, wodurch ein höherer Durchsatz an Teilen pro Zeiteinheit erreicht werden kann.
In einer dazu alternativen, jedoch ebenso bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Biegebereich in mindestens zwei Biegeabschnitte aufgeteilt und das Verbiegen des Biegebereiches in eine Endposition erfolgt in mindestens zwei, nacheinander durchgeführten Biegeoperationen. Die Biegevorrichtung kann auf den Biegeabschnitten umgreifen und so schrittweise den Biegebereich in die gewünschte Endposition biegen. Es ist somit möglich, den Biegebereich in jede gewünschte Form zu bringen. Außerdem wird hier ein Überbiegen eines Abschnitts des Biegebereiches und dadurch gegebenenfalls ein Reißen oder Brechen verhindert. Damit wird eine Beschädigung bzw. sogar ein Defekt des Steckerkontakts verhindert.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Kontaktelement mit der Buchse über eine nicht-lösbare Verbindung, insbesondere eine selbstschneidende Verbindung, verbunden. Das Kontaktelement ist somit in der Buchse sehr sicher gegen Herausfallen fixiert.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Kontaktelement mit der Buchse über eine Schnappverbindung verbunden. Die Schnappverbindung bedingt eine sehr sichere Fixierung des Kontaktelementes in der Buchse. Je nach Ausführung der Schnappverbindung ist diese lösbar oder nicht lösbar gestaltet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Buchse Führungsleisten zum Einführen des Kontaktelementes auf. Dadurch ist es möglich das Kontaktelement ohne Hilfsmittel komfortabel in die Buchse einzuführen.
Die oben beschriebenen Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind – sofern nichts Anderes ausgeführt ist – frei miteinander kombinierbar.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
1A–F anhand, von Draufsichten und Querschnittsdarstellungen eine Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2 eine Teilansicht einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform des umspritzten Metallbleches; und
3 eine Teilansicht einer weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines umspritzten Metallbleches.
In den Figuren der Zeichnung bezeichnen – sofern nichts anderes ausgeführt ist – gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile, Elemente und Merkmale.
Die 1A–F zeigt schematisch die nacheinander durchgeführten Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1A zeigt zunächst ein Metallblech 1 mit einem rechteckigen Kontaktbereich 2, einem rechteckigen Trägerbereich 4 und einem zwischen dem Kontaktbereich 2 und dem Trägerbereich 4 angeordneten, langgestreckten Biegebereich 5. Dieses Metallblech dient als Ausgangselement für das erfindungsgemäße Verfahren. Der Biegebereich 5 ist hier gegenüber dem Kontaktbereich 2 und dem Trägerbereich 4 lateral verjüngt.
Der Trägerbereich 4, der Kontaktbereich 2 und der Biegebereich 5 können im Gegensatz zu den dargestellten rechteckigen Formen auch jede andere zweidimensionale Geometrie aufweisen. Beispielsweise kann der Trägerbereich 4 auch über eine Vielzahl von Biegebereichen 5 mit einer Vielzahl von Kontaktbereichen 2 verbunden sein.
Das Metallblech 1 ist bevorzugt als Stanzteil, beispielsweise als Stanzgitter ausgebildet. Der Kontaktbereich 2 weist eine rechteckige Ausnehmung 6 auf, welche zur Aufnahme eines später noch beschriebenen Kontaktelementes dient. Je nach der Querschnittsform des Kontaktelementes kann die Ausnehmung 6 auch eine andere Geometrie aufweisen. Die Form der Ausnehmung 6 ist an die Querschnittsform des Kontaktelementes angepasst. Weiterhin ist es nicht zwingend erforderlich, dass die Ausnehmung 6 an all ihren Seiten von dem Kontaktelement 2 umschlossen ist. Beispielsweise kann die Ausnehmung 6 auch lediglich als nach einer Seite offener Einschnitt in das Kontaktelement 2 ausgebildet sein.
Im nächsten Schritt (1B) wird das Metallblech 1 in ein hier nur schematisch dargestelltes Spritzgusswerkzeug 7 eingelegt. Das Metallblech 1 wird durch eine in 1B nicht dargestellte Aufnahmeeinrichtung fixiert. Die Aufnahmeeinrichtung-verhindert ein Verrutschen des Metallbleches 1 während des Spritzgussvorgangs. Die Aufnahmeeinrichtung ist beispielsweise als Magnethalterung ausgebildet. Das SpritzgussWerkzeug 7 ist derart ausgestaltet, dass es einen Hohlraum für das Metallblech 1 und weitere Hohlräume 8, 9 für das einzuspritzende Kunststoffmaterial aufweist. Nach dem Einlegen des Metallbleches 1 in das Spritzgusswerkzeug 7 wird dieses geschlossen.
Im folgenden Schritt wird das Kunststoffmaterial eingespritzt. Die 1C stellt das Spritzgusswerkzeug 7 mit dem eingelegten Metallblech 1 nach dem Spritzvorgang dar. Ein Kunststoffmaterial 10 füllt hierbei die Hohlräume 8, 9 aus. Die Betrachtungsebene liegt hierbei, wie zuvor, auf der Oberfläche des Metallbleches 1, d. h. das Kunststoffmaterial 10 ist im Schnitt dargestellt. Entscheidend bei diesem Verfahrensschritt ist, dass der Biegebereich 5 und die Ausnehmung 6 von dem Kunststoff 10 frei bleiben.
Das Umspritzen des Trägerbereiches 4 und des Kontaktbereiches 2 erfolgt beispielsweise gleichzeitig. Hierdurch ist es möglich das Material durch eine Einspritzdüse in das Spritzgusswerkzeug 7 einzuspritzen. Das Spritzgusswerkzeug 7 kann hierdurch sehr einfach gestaltet werden. Nach dem Erkalten des Kunststoffs 10 im Spritzgusswerkzeug 7 wird das Spritzgusswerkzeug 7 geöffnet und das mit Kunststoff 10 umspritzte Metallblech 1 aus dem Spritzgusswerkzeug 7 entnommen oder ausgestoßen. Das Ausstoßen oder Entnehmen kann beispielsweise über so genannte Auswerferstifte oder durch Druckluft erfolgen.
Über ein Transportmittel wie z. B. ein Robotersystem kann das umspritzte Metallblech 1 beispielsweise weiteren Bearbeitungsschritten zugeführt werden. Beispielsweise kann das Bestücken des umspritzten Metallbleches 1 mit Kontaktelementen und das Verbiegen des Biegebereiches 5 in einer direkt an die Spritzgussmaschine angeschlossenen Fertigungsstrasse erfolgen.
Die 1D zeigt das umspritzte Metallblech 1 nach dem Schritt des Entnehmens aus dem Spritzgusswerkzeug 7 in der in 1C dargestellten Ebene A-A. Der Biegebereich 5 und die Ausnehmung 6 sind dabei frei von Kunststoff 10. Um den Kontaktbereich ist der Kunststoff 10 als Aufnahme 15 für das Kontaktelement ausgebildet.
1E zeigt den Beginn des Verformens des Biegebereiches 5. Hierbei wird der Kontaktbereich 2 aus einer durch den Trägerbereich 4 definierten Ebene 11 herausgebogen. Das Material des Biegebereiches 5 ist dabei plastisch verformbar. Die Biegung erfolgt dabei nur in dem nicht umspritzten Biegebereich 5. Dadurch, dass der Biegebereich 5 gegenüber dem Kontaktbereich 2 und dem Trägerbereich 4 z. B. eine geringere laterale Ausdehnung aufweist, stellt er einen Bereich des Metallbleches 1 mit einer geringeren Biegesteifigkeit dar, wodurch das Verbiegen vorzugsweise dort erfolgt. Um eine geringere Biege steifigkeit des Biegebereiches 5 zu erreichen, kann dieser beispielsweise auch mit einer geringeren Blechdicke ausgestaltet sein.
Die 1F stellt das umspritzte Metallblech 1 nach dem Verbiegen des Biegebereiches 5 in die gewünschte Endposition dar. Der Kontaktbereich 2 liegt hierbei parallel und beabstandet zu dem Trägerbereich 4. Je nach Anwendungsfall kann alternativ zu der dargestellten 180°-Biegung Beispielsweise eine 45°, eine 90°-Biegung oder eine beliebig andere Verbiegung vorgesehen sein. Das Verbiegen des Biegebereiches 5 in die gewünschte Endposition erfolgt hier durch eine einstufige Biegeoperation.
Die 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines umspritzten Metallbleches 1 gemäß der vorliegenden Erfindung vor dem Verbiegen des Biegebereiches 5. Der Trägerbereich 4 ist als Stanzgitter ausgebildet an dem der Kontaktbereich 2 über den Biegebereich 5 elektrisch kontaktiert ist. Ein Kunststoffmaterial 14 dient der Isolierung des Trägerbereiches 4 und ist gleichzeitig ein Strukturbauteil, d. h. es ist beispielsweise als Teil eines Gehäuses mit Schnapphaken und Verbindungselementen ausgebildet. Als Kunststoffmaterial 14 kommt beispielsweise ein vergleichsweise steifes Material wie Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polycarbonat (PC) zum Einsatz. Das als Aufnahme 15 ausgebildete Kunststoffmaterial 13 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als flexibles Material, wie beispielsweise thermoplastisches Polyurethan (TPU), ausgebildet. Hierdurch ist es möglich, ein nicht dargestelltes Kontaktelement spritzwasserdicht zu umschließen. Eine Kontaktkorrosion zwischen dem Kontaktbereich 2 und dem Kontaktelement wird dadurch effektiv verhindert.
Die 3 stellt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines umspritzten Metallbleches 1 gemäß der vorliegenden Erfindung nach dem Verbiegen des Biegebereiches 5 dar. Der Kontaktbereich 2 ist hier um 180° zu dem Trägerbereich 4 verbogen und liegt parallel und beabstandet zu diesem. Die Umspritzung des Kontaktbereiches ist hierbei als Buchse 16 für ein Kontaktelement 3 ausgebildet. Das Kontaktelement 3 wird über die Buchse 16 mechanisch positioniert, die elektrische Kontaktierung mit dem Trägerbereich 4 erfolgt über den Kontaktbereich 2. Das Kontaktelement 3 kann vor oder nach dem Verbiegen des Biegebereiches 5 in die Buchse 6 eingesteckt werden. Die auf das Kontaktelement 3 wirkende Steckkraft 17 wird von der als Anlagefläche fungierenden Umspritzung des Trägerbereiches 4 aufgenommen.
Als Kunststoffmaterial 10 für den umspritzten Kontaktbereich 2 und den umspritzten Trägerbereich 4 ist jeweils das gleiche Material vorgesehen. Es kann beispielsweise ein Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polycarbonat (PC) eingesetzt werden. Die Verwendung eines Materials für beide zu Umspritzenden Bereiche ermöglicht, dass das Spritzgusswerkzeug 7 im Vergleich zu zwei verwendeten Materialien einfacher und damit kostengünstiger gestaltet werden kann. Weiterhin ist auch nur die Bevorratung eines Materials erforderlich. Das Kontaktelement 3 kann bei entsprechender Gestaltung des Spritzgusswerkzeuges 7 auch bereits vor dem Umspritzen des Metallbleches 1 in dieses eingesteckt werden. Dadurch wird eine innige und damit wasserdichte Verbindung zwischen dem Kunststoffmaterial 10 und dem Kontaktelement 3 ermöglicht. Das Kontaktelement 3 kann dann allerdings, beispielsweise bei Verschleiß, nicht ausgetauscht werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere können Merkmale der einzelnen oben aufgeführten Ausführungsbeispiele beliebig miteinander kombiniert werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann durch eine entsprechende, in das Spritzgusswerkzeug 7 integrierte Biegevorrichtung sichergestellt werden, dass das Verbiegen des Biegebereiches 5 bereits bei dem Öffnen des Spritzgusswerkzeuges 7 erfolgt.
In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann das Umbiegen des Biegebereiches 5 beispielsweise in mindestens zwei Biegeschritten erfolgen. Der Biegebereich 5 würde bei einem mehrstufigen Biegeprozess in mindestens zwei, hier nicht dargestellte Biegeabschnitte aufgeteilt werden. Eine Biegevorrichtung greift dann beim Verbiegen des Biegebereiches 5 auf den jeweiligen Biegeabschnitten um. Der Biegebereich kann dann in jede gewünschte Form gebogen werden, beispielsweise bei einer 180°-Biegung über eine 3 × 60° Biegeoperation.
Die aufgeführten Materialien, Zahlenangaben und Dimensionen sind beispielhaft zu verstehen und dienen lediglich der Erläuterung der Ausführungsformen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.

1: Metallblech
2: Kontaktbereich
3: Kontaktelement
4: Trägerbereich
5: Biegebereich
6: Durchbruch
7: Spritzgusswerkzeug
8: Kavität
9: Kavität
10: Kunststoffmaterial
11: Ebene
12: Biegerichtung
13: Kunststoffmaterial
14: Kunststoffmaterial
15: Aufnahme
16: Buchse
17: Steckkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4430798 A1 [0003]
- DE 20111337 U1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung von umspritzten Stanzgittern mit Anschlusskontakten, mit den nacheinander durchgeführten Schritten: – Bereitstellen eines Metallbleches (1), welches einen Kontaktbereich (2) zur Aufnahme eines Kontaktelementes (3), einen Trägerbereich (4) zur Ausbildung eines elektrischen Verbindungsleiters und einen zwischen dem Kontaktbereich (2) und dem Trägerbereich (4) vorgesehenen Biegebereich (5) aufweist, wobei der Biegebereich (5) ein plastisch verformbares Material aufweist; – Einlegen des Metallbleches (1) in ein Spritzgusswerkzeug (7); – Umspritzen lediglich des Kontaktbereiches (2) zur Erzeugung einer Aufnahme (15) für das Kontaktelement (3) und des Trägerbereiches (4) mit einem Kunststoffmaterial (10, 13, 14); und – Verbiegen (12) des Biegebereiches (5) derart, dass der Kontaktbereich (2) aus einer durch den Trägerbereich (4) definierten Ebene (11) herausragt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (2) zur Aufnahme des Kontaktelementes (3) einen Durchbruch (6) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgusswerkzeug (7) nach dem Umspritzen geöffnet wird und dass das Metallblech (1) aus dem geöffneten Spritzgusswerkzeug (7) entnommen wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kontaktbereich (2) vor oder nach dem Verbiegen (12) das Kontaktelement (3) eingesetzt wird, wobei die Positionierung des Kontaktelementes (3) mittels der Aufnahme (15) erfolgt und wobei eine elektrische Kontaktierung des Kontaktelementes (3) mit dem Kontaktbereich (2) an den Seitenflächen des Durchbruches (6) erfolgt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (15) als Buchse (16) ausgebildet ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (2) so lange gebogen wird, dass der Kontaktbereich (2) nach dem Verbiegen (12) parallel und beabstandet zu dem Trägerbereich (4) angeordnet ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein gleichzeitiges Umspritzendes Kontaktbereiches (2) und des Trägerbereiches (4) erfolgt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (2) und der Trägerbereich (4) jeweils mit verschiedenen Kunststoffmaterialien (13, 14) umspritzt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktbereich (2) und der Trägerbereich (4) jeweils mit demselben Kunststoffmaterial (10) umspritzt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech (1) als Stanzteil ausgebildet ist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegebereich (5) im Vergleich mit dem Kontaktbereich (2) und dem Trägerbereich (4) eine geringere laterale Ausdehnung aufweist.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallblech (1) im Biegebereich (5) dünner ist als im Kontaktbereich (2) und/oder im Trägerbereich (4).
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbiegen (12) des Biegebereiches (5) in eine Endposition durch eine einstufige Biegeoperation erfolgt.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Biegebereich (5) in mindestens zwei Biegeabschnitte aufgeteilt ist und dass das Verbiegen (12) des Biegebereiches (5) in eine Endposition in mindestens zwei nacheinander durchgeführten Biegeoperationen erfolgt.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (3) mit der Buchse (16) über eine nicht lösbare Verbindung, insbesondere eine selbstschneidende Verbindung verbunden ist.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (3) mit der Buchse (16) über eine Schnappverbindung verbunden ist.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (16) Führungsleisten zum Einführen des Kontaktelementes (3) aufweist.
Spritzgusswerkzeug (7) zur Herstellung von umspritzten Steckerkontakten nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 17, wobei das Spritzgusswerkzeug (7) eine Aufnahmeeinrichtung zur Fixierung des Metallbleches (1) während des Umspritzens, Kavitäten (8, 9) zur Definition der Form des Kunststoffmaterials, und eine Biegevorrichtung zum Verbiegen (12) des Biegebereiches (5) während des Öffnens des Spritzgusswerkzeuges (7) aufweist.