DE102011016685A1

DE102011016685A1 - Umspritzen eines Stanzgitters mit einem Kunststoff mit hoher Schwindungsrate

Info

Publication number: DE102011016685A1
Application number: DE201110016685
Authority: DE
Inventors: Jürgen Häfele
Original assignee: Hirschmann Automotive GmbH
Current assignee: Hirschmann Automotive GmbH
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2012-05-10
Also published as: EP2378612A1; ES2574928T3; EP2378612B1

Abstract

Längswasserdichte Schrittstelle, aufweisend einen Steckverbinder mit in einem Gehäuse angeordneten Kontaktpartnern, wobei ein jeder Kontaktpartner am Ende eines von einem Isoliermantel aus Kunststoff umgebenen elektrischen Leiters einer Leitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse von einem Kunststoff mit hoher Schwindungsrate gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine längswasserdichte Schnittstelle zwischen einem ersten Raum, in dem raue Umgebungsbedingungen insbesondere mit Feuchtigkeit, Wasser oder dergleichen, herrschen und einem zweiten, weitestgehend trockenen Raum, gemäß den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes der unabhängigen Patentansprüche. Insbesondere betrifft die Erfindung eine längswasserdichte Schnittstelle zwischen einer Ölwanne und einem Motorraum eines Fahrzeuges, insbesondere eines Personenkraftwagens.
Es ist bekannt, dass Steckverbindergehäuse aus einem Kunststoff zu spritzen, wobei die Kontaktpartner und 1 oder das zumindest eine Stanzgitter von dem Kunststoff umspritzt werden. Gleichzeitig wird auch das Ende der elektrischen Leitung beziehungsweise der mehreren elektrischen Leitungen mit dem Kunststoff des Steckverbindergehäuses umspritzt, um auf diese Weise Längswasserdichtheit zu erzielen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte längswasserdichte Schnittstelle sowie ein Verfahren zu deren herstellung bereitzustellen.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Diese Aufgabe ist vorrichtungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse von einem Kunststoff mit hoher Schwindungsrate gebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass das Gehäuse nach seiner Herstellung (und ggf. auch schon während seiner Herstellung) sich sehr fest in dem Bereich, in dem es an dem Isoliermantel der Leitung zur Anlage kommt, dort anschmiegt, um eine innige Verbindung herzustellen, damit die erforderliche Längswasserdichtheit erzielt wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist in vorteilhafter Weise das Gehäuse ein Spritzgussteil. Dadurch lässt sich das Gehäuse gerade bei einer Serienproduktion in hohen Stückzahlen schnell, einfach, kostengünstig und mit der erforderlichen Genauigkeit reproduzierbar herstellen. Dazu werden die Elements der Schnittstelle, die von dem Gehäuse umgeben werden sollen, in eine entsprechend gestaltete Werkzeugform (meistens mehrteilig) eingelegt und der Kunststoff mit hoher Schwindungsrate in das Werkzeug eingeführt, insbesondere unter Druck eingespritzt. Dabei ist selbstverständlicherweise darauf zu achten, dass diejenigen Bereiche, die mit dem Kunststoff hoher Schwindungsrate verbunden werden sollen, auch mit diesem eingespritzten Kunststoff in Verbindung kommen. Bereiche, die nicht von diesem Kunststoff umgeben werden sollen, wie zum Beispiel die Kontaktpartner, sind so innerhalb des Werkzeuges oder auch außerhalb des Werkzeuges anzuordnen, dass verhindert wird, dass sie mit dem eingespritzten Kunststoff in Verbindung kommen.
In besonders vorteilhafter Weise wird eine Materialpaarung eingesetzt, bei der der Kunststoff des Isoliermantels der Leitung ein ETFE-Kunststoff (Ethylen-Tetrafluorethylen) und der Kunststoff des Gehäuses ein PBT-Kunststoff (Polybutylenterephthalat) ist. Diese Materialpaarung hat den besonderen Vorteil, dass sie die Längswasserdichtheit auch in großen Temperaturbereichen, insbesondere von minus 40 Grad Celsius bis plus 150 Grad Celsius sicherstellt, wie sie insbesondere bei der Anwendung in Fahrzeugen sichergestellt werden muss. Gleichzeitig hat diese Materialpaarung bzw. jeder einzelne verwendete Kunststoff den Vorteil, dass er rauen Umgebungsbedingungen widersteht. Hierbei sind beispielsweise Feuchtigkeit, Vibrationen, mechanische Beanspruchungen wie Zug und Druck, sowie bei der Anwendung bei Fahrzeugen zum Beispiel Salzwasser und Ölnebel und vergleichbare Umgebungsbedingungen zu nennen.
Zur Steigerung der gewünschten Längswasserdichtheit weist der Bereich, an dem der Kontaktpartner an dem Ende des elektrischen Leiters angeordnet ist, eine Prägung auf. Als Beispiel wird hier genannt, dass der elektrische Leiter der Leitung an deren Ende von dem Isoliermantel befreit (freigelegt) wird, so dass dieser isolierte Bereich mit einer Kontaktierungszone des Kontaktpartners in Verbindung gebracht werden kann. Im Bereich der Kontaktierungszone wird das Ende des elektrischen Leiters mit dem Kontaktpartner zumindest elektrisch, vorzugsweise aber mechanisch und elektrisch, verbunden. Die elektrische Verbindung erfolgt beispielsweise durch Verlöten, Verschweißen, Verkleben oder dergleichen. Eine mechanische Festlegung erfolgt beispielsweise durch ein Verkrimpen, bei dem das Ende des elektrischen Leiters von Krimpflügeln einer Krimpverbindung festgelegt wird. Gegebenenfalls kann auch hier daran gedacht werden, nach oder vor erfolgter Verkrimpung den elektrischen Leiter in der Kontaktierungszone an dem Kontaktpartner anzulöten, anzuschweißen oder dergleichen. Dieser derart wie vorstehend beschrieben vorbereitete Kontaktierungsbereich wird mit einer Prägung versehen, die beispielsweise als eine flache Prägung, eine Einstanzung, in Form von Nuten und/oder Stegen oder dergleichen ausgebildet ist. Auch dieser Bereich der Prägung wird mit dem Kunststoff hoher Schwindungsrate, der das Gehäuse bildet, umgeben, so dass aufgrund dieser Formgebung die zur Verfügung stehende Oberfläche im Kontaktierungsbereich (Kontaktierungszone) vergrößert ist, um aufgrund dieser vergrößerten Oberfläche die Längswasserdichtheit zu verbessern.
Verfahrensgemäß ist zur Herstellung einer längswasserdichten Schnittstelle vorgesehen, dass das Gehäuse von einem Kunststoff mit hoher Schwindungsrate in einem Spritzgussverfahren gebildet wird. Hierdurch ergeben sich die gleichen Vorteile, wie sie weitervorstehend schon geschildert worden sind. Das Spritzgussverfahren hat den Vorteil, dass das Gehäuse gerade bei einer Serienproduktion mit hohen Stückzahlen sehr einfach, schnell, kostengünstig und mit der erforderlichen Genauigkeit reproduzierbar hergestellt werden kann. Außerdem ist eine Vielzahl von Geometrien des Gehäuses möglich, da je nach Geometrie des Gehäuses lediglich andere Werkzeuge (Formen) in einen Spritzgussautomaten eingebaut werden müssen. Die Verwendung des Kunststoffes mit hoher Schwindungsrate hat hier ebenso den Vorteil, dass der während des Spritzgussvorganges und/oder nach der Herstellung des fertigen Gehäuses die gewünschte innige Verbindung mit dem Isoliermantel aus Kunststoff zur Erzielung der gewünschten Längswasserdichtheit erzielt.
Eine besonders vorteilhafte Anwendung der erfindungsgemäßen längswasserdichten Schnittstelle wird in der Anwendung bei Fahrzeugen gesehen. Hierbei ist von besonderem Vorteil die Anwendung der längswasserdichten Schnittstelle mit dem Gehäuse, das von einem Kunststoff mit hoher Schwindungsrate gebildet ist, zwischen einer Ölwanne und einem Motorraum eines Fahrzeuges zu sehen. Bei dieser Anwendung liegen sowohl hohe Temperaturen (Öltemperatur in Betrieb des Fahrzeuges etwa 90 Grad Celsius oder ggf. auch darüber) sowie raue Umgebungsbedingungen (wie Feuchtigkeit, Schmutz- und Salzwasser im Motorraum und vor allen Dingen auch eine hohe Temperaturdifferenz zwischen der Ölwanne und dem Motorraum, vor.
Eränzend wird die Erfindung noch wie folgt beschrieben.
Die längswasserdichte Schnittstelle wird durch einen Steckverbinder gebildet, der mit einem entsprechenden Gegensteckverbinder zusammengesteckt werden kann. Der Steckverbinder (und auch der Gegensteckverbinder) weisen Kontaktpartner auf, die am Ende einer Leitung angeordnet sind. Entsprechend der Erfordernisse der Übertragung von Signalen, Spannungen oder dergleichen mit dem Steckverbinder ist in entsprechender Anzahl entweder eine Leitung oder es sind in entsprechender Anzahl mehrere Leitungen vorhanden. Die Leitungen weisen einen elektrisch leitfähigen Innenleiter auf, der vor äußeren Einflüssen und zum Schutz vor Kurzschlüssen mit einem Isoliermantel versehen ist. Am Ende der elektrischen Leitung ist in geeigneter Weise ein Kontaktpartner, wie ein Stecker, eine Buchse oder dergleichen, angeschlossen. Der Kontaktpartner kann auch alternativ in Form eines Stanzgitters ausgestaltet sein, wobei es denkbar ist, dass mit zwei oder mehreren Stanzgittern elektrische oder elektronische Bauteile untereinander verbunden werden.
Der Steckverbinder weist seinerseits ein Gehäuse auf, wobei in dem Gehäuse Kontaktkammern für die Kontaktpartner oder das zumindest eine Stanzgitter angeordnet ist.
Das Steckverbindergehäuse ist von seinen äußeren Konturen derart ausgebildet, dass es einerseits mit dem Gegensteckverbinder zusammengebracht werden kann und andererseits kann es dazu ausgebildet und geeignet sein, in oder an einem Bauteil des Fahrzeuges befestigt zu werden. Insbesondere bei dem Anwendungsbeispiel Ölwanne/Motorraum weist der Steckverbinder eine integrierte Verrastung im Gehäuse der Ölwanne (Bedplate) auf.
Erfindungsgemäß ist zur verbesserten Längswasserdichtheit vorgesehen, dass die Dichtigkeit durch Umspritzen des Kontaktpartners oder des zumindest einen Stanzgitters mit geprägtem Bereich mit einem Kunststoff mit hoher Schwindungsrate erreicht wird. Dadurch lässt sich gegenüber Kunststoffen mit geringer Schwindungsrate eine deutlich verbesserte Längswasserdichtheit erzielen, wobei der hier vorgeschlagene Kunststoff mit hoher Schwindungsrate in vorteilhafter Weise auch zusätzliche Anforderungen an die Temperatur, an die Medienbeständigkeit und dergleichen aufweist.
Insbesondere für die Anwendung in Fahrzeugen soll ein Temperaturbereich von minus 40 Grad Celsius bis plus 130 Grad Celsius (oder auch darüber hinaus) für den Kunststoff mit hoher Schwindungsrate darstellbar sein. Die Medienbeständigkeit bezieht sich insbesondere auf die Resistenz gegen aggressive Medien wie Kraftstoff, Öl, Ölnebel, Salzwasser, Reinigungsmittel und dergleichen. Außerdem soll der Kunststoff mit hoher Schwindungsrate auch einer hohen Vibrationsbeanspruchung genügen.
In besonders vorteilhafter Weise besteht der Außenmantel der zumindest einen elektrischen Leitung aus ETFE-Material (Ethylen-Tetrafluxethylen), wobei der Kunststoff mit hoher Schwindungsrate ein PBT-Kunststoff (Polybutylenterephtalat) ist.

Claims

Längswasserdichte Schnittstelle, aufweisend einen Steckverbinder mit in einem Gehäuse angeordneten Kontaktpartnern, wobei ein jeder Kontaktpartner am Ende eines von einem Isoliermantel aus Kunststoff umgebenen elektrischen Leiters einer Leitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse von einem Kunststoff mit hoher Schwindungsrate gebildet ist.
Längswasserdichte Schnittstelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpartner in einem Kontaktkammern für jeweils einen Kontaktpartner aufweisenden Kontaktträger angeordnet sind und der Kontaktträger in dem Gehäuse angeordnet ist.
Längswasserdichte Schnittstelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktpartner zumindest teilweise von dem Gehäuse direkt umgeben sind.
Längswasserdichte Schnittstelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Spritzgussteil ist.
Längswasserdichte Schnittstelle nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff des Isoliermantels der Leitung ein ETFE-Kunststoff (Ethylen-Tetrafluxethylen) und der Kunststoff des Gehäuses ein PBT-Kunststoff (Polybutylenterephtalat) ist.
Längswasserdichte Schnittstelle nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich, an dem der Kontaktpartner an dem Ende des elektrischen Leiters angeordnet ist, eine Prägung aufweist.
Verfahren zur Herstellung einer längswasserdichten Schnittstelle, aufweisend einen Steckverbinder mit in einem Gehäuse angeordneten Kontaktpartnern, wobei ein jeder Kontaktpartner am Ende eines von einem Isoliermantel aus Kunststoff umgebenen elektrischen Leiters einer Leitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse von einem Kunststoff mit hoher Schwindungsrate in einem Spritzgussverfahren gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Kunststoff des Isoliermantels der Leitung ein ETFE-Kunststoff (Ethylen-Tetrafluxethylen) und als Kunststoff des Gehäuses ein PBT-Kunststoff (Polybutylenterephtalat) verwendet wird.
Anwendung einer längswasserdichten Schnittstelle, aufweisend einen Steckverbinder mit in einem Gehäuse angeordneten Kontaktpartnern, wobei ein jeder Kontaktpartner am Ende eines von einem Isoliermantel aus Kunststoff umgebenen elektrischen Leiters einer Leitung angeordnet ist und das Gehäuse von einem Kunststoff mit hoher Schwindungsrate gebildet ist, zwischen einer Ölwanne und einem Motorraum eines Fahrzeuges.