DE102013215369A1

DE102013215369A1 - Stecker und Verfahren zur Herstellung eines Steckers

Info

Publication number: DE102013215369A1
Application number: DE201310215369
Authority: DE
Inventors: Josef Loibl; Christoph Schikora
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2013-08-05
Filing date: 2013-08-05
Publication date: 2015-02-05

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stecker und ein Verfahren zur Herstellung eines Steckers, insbesondere für ein Steuergerät, mit mindestens einem elektrischen Leiter, wobei der elektrische Leiter (2) an einem ersten Ende (E1) von einer Gegensteckerkontur (3) aus einem ersten Kunststoff gehalten ist und die Gegensteckerkontur (3) ausgebildet ist zum Verbinden des Steckers (1) mit einer externen elektrischen Schaltung, wobei der elektrische Leiter (2) in einem an die Gegensteckerkontur (3) angrenzenden Abdichtungsbereich (5) von einem zweiten Kunststoff umspritzt ist und wobei ein zweites Ende (E2) des elektrischen Leiters (2) freiliegt und ausgebildet ist zum Anschluss an eine Leiterbahn (12, 13, 14).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stecker und ein Verfahren zum Herstellen eines Steckers gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 7.
Stecker sind im Stand der Technik in vielerlei Ausführungsformen bekannt. Üblicherweise werden die Kontakte eines Steckers mittels eines thermoplastischen Materials abgedichtet. Hierbei ergeben sich allerdings Probleme hinsichtlich der Herstellungskosten und der hohen Anforderungen an das Material, insbesondere hinsichtlich des Temperaturbereichs bei einer geforderten Dichtigkeit oberhalb von 150°C. In anderen Varianten werden zur Abdichtung speziell gedrehte Pins als Kontakte verwendet. Hierbei ergeben sich Probleme hinsichtlich der eingeschränkten Variationsmöglichkeit des Steckers aufgrund der eingeschränkten Form der Kontaktpins.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stecker anzugeben, welcher eine gute Dichtigkeit gegenüber fluidartigen Medien bei Temperaturen oberhalb von 150°C aufweist. Eine weitere Aufgabe besteht in der Angabe eines Herstellungsverfahrens.
Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Ansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Vorgeschlagen wird ein Stecker, insbesondere für ein Steuergerät, mit mindestens einem elektrischen Leiter, wobei der elektrische Leiter an einem ersten Ende von einer Gegensteckerkontur aus einem ersten Kunststoff gehalten ist und die Gegensteckerkontur ausgebildet ist zum Verbinden des Steckers mit einer externen elektrischen Schaltung, wobei der elektrische Leiter in einem an die Gegensteckerkontur angrenzenden Abdichtungsbereich von einem zweiten Kunststoff umspritzt ist und wobei ein zweites Ende des elektrischen Leiters freiliegt und ausgebildet ist zum Anschluss an eine Leiterbahn.
Im Weiteren wird unter einer Gegensteckerkontur eine Kontur verstanden, welche durch den Kunststoff – auch als Moldmasse bezeichnet – gebildet ist. Diese Kontur ist dazu geeignet, eine Schnittstelle zu einem mechanisch kontaktierenden Gegenstecker zu schaffen. Die Kontur kann dabei entweder als Buchse oder als Stecker ausgebildet sein. Ferner kann die Kontur jede im konkreten Anwendungsfall benötigte Kontur annehmen um den Stecker einer externen elektronischen Schaltung aufzunehmen oder um von einer Steckerbuchse einer externen elektronischen Schaltung aufgenommen zu werden.
Unter dem Abdichtungsbereich ist ein Abschnitt des elektrischen Leiters zu verstehen, welcher den elektrischen Leiter in diesem Abschnitt umhüllt. Der Abdichtungsbereich ist dabei derart ausgebildet, dass von außerhalb des Abdichtungsbereichs eindringendes Fluid nicht innerhalb des Abdichtungsbereichs entlang des elektrischen Leiters fließen kann. Der Abdichtungsbereich bildet zudem mit der Gegensteckerkontur eine Berührungsfläche (Grenzfläche) aus, d.h. der Abdichtungsbereich grenzt direkt an die Gegensteckerkontur an.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Stecker derart ausgebildet, dass zwischen dem zweiten Ende des elektrischen Leiters und dem Abdichtungsbereich ein an den Abdichtungsbereich direkt angrenzender, den mindestens einen elektrischen Leiter fluiddicht umschließender Vorabdichtungsbereich aus dem ersten Kunststoff ausgebildet ist.
Der Vorabdichtungsbereich ist somit bezüglich des Abdichtungsbereichs der Gegensteckerkontur gegenüber an dem elektrischen Leiter angeordnet. Der Vorabdichtungsbereich umhüllt in einem vorgegebenen Abschnitt den mindestens einen elektrischen Leiter. Darüber hinaus bildet er mit dem Abdichtungsbereich eine Grenzfläche. Der Vorabdichtungsbereich ist zweckmäßig mit dem gleichen Material gefertigt wie die Gegensteckerkontur. Beim Herstellungsverfahren des Steckers ergeben sich bei der zusätzlichen Ausbildung des Abdichtungsbereichs Vorteil bei der Durchführung des Herstellprozesses.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der elektrische Leiter ein Stanzgitter. Es ist aber auch möglich, dass der elektrische Leiter eine Litze oder ein leitender Draht ist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der erste Kunststoff eine höhere Viskosität aufweist als der zweite Kunststoff, insbesondere ist der erste Kunststoff ein Thermoplast und der zweite Kunststoff ein Duroplast. Der Duroplast, welcher den Abdichtungsbereich bildet, dichtet den elektrischen Leiter hermetisch gegen eindringendes Fluid ab. Das eindringende Fluid kann zwar die Grenzfläche zwischen der Gegensteckerkontur aus Thermoplast und dem Abdichtungsbereich aus Duroplast durchdringen, kann sich aber aufgrund des dichten Abschlusses des elektrischen Leiters durch den Duroplasten nicht weiter entlang des elektrischen Leiters bewegen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Abdichtungsbereich eine umlaufende Nut zur Aufnahme einer Dichtung auf, welche eine Abdichtung des Steckers in einem Gehäuse bildet. Diese Nut kann entweder axial oder radial im Abdichtungsbereich verlaufen und bildet zweckmäßig eine geschlossene Kurve. Die in der Nut einlegbare umlaufende Dichtung dient der Abdichtung des Gehäuses, in welches der Stecker eingebracht wird.
Das freie Ende des elektrischen Leiters ist zweckmäßig derart ausgebildet, dass es in eine entsprechend vorgesehene Leiterplatte eingesteckt werden kann oder dass Stanzgitter oder Litzen anschweißbar oder anlötbar sind.
Es ist ferner ein Steuergerät mit einem erfindungsgemäßen Stecker vorgeschlagen.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Steckers vorgeschlagen, welches folgende Schritte umfasst:

a) Bereitstellen von mindestens einem elektrischen Leiter und Einbringung des mindestens einen elektrischen Leiters in ein erstes Umspritzwerkzeug,
b) Herstellen eines Vorumspritzlings, wobei in dem ersten Umspritzwerkzeug an einem ersten Endabschnitt des elektrischen Leiters eine Gegensteckerkontur aus einem ersten Kunststoff angespritzt wird, welche das erste Ende des elektrischen Leiters hält,
c) Einbringung des Vorumspritzlings in ein zweites Umspritzwerkzeug und Umhüllung des elektrischen Leiters in einem an die Gegensteckerkontur angrenzenden Abdichtungsbereich mit einem zweiten Kunststoff.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird im ersten Umspritzwerkzeug während des Schritts b) zusätzlich ein Vorabdichtungsbereich aus dem ersten Kunststoff hergestellt, wobei ein, zwischen dem zweiten Ende des elektrischen Leiters und der Gegensteckerkontur befindliche, nicht direkt an die Gegensteckerkontur angrenzende Bereich umspritzt wird. Bei der Einbringung des Vorumspritzlings in das zweite Umspritzwerkzeug dienen die Gegensteckerkontur und der Vorabdichtungsbereich als Abdichtung des Vorumspritzlings, d.h. der Bereich des elektrischen Leiters zwischen dem Vorabdichtungsbereich und der Gegensteckerkontur kann ohne weitere Abdichtungsmaßnahmen mit dem zweiten Kunststoff umspritzt werden.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßen Stecker in einer ersten Variante,
2 ein erfindungsgemäßen Stecker in einer zweiten Variante,
3 ein erfindungsgemäßen Stecker, eingebracht in ein Gehäuse,
4 ein erfindungsgemäßen Stecker mit drei Anschlussmöglichkeiten.
1 zeigt den erfindungsgemäßen Stecker in einer ersten Variante. Der Stecker 1 umschließt beispielhaft 3 elektrische Leiter 2. Diese elektrische Leiter können z.B. Stanzgitter aus z.B, Messing sein. Die elektrischen Leiter 2 sind an einem ersten Ende E1 von einer Gegensteckerkontur 3 aus einem ersten Kunststoff, z.B. Thermoplast umschlossen. Die jeweiligen Enden der Leiter 2 sind selbstverständlich derart ausgebildet, dass ein elektrischer Kontakt von außerhalb, z.B. einem Stecker herstellbar ist.
In einem an die Gegensteckerkontur 3 angrenzenden Abschnitt weist der Stecker 1 ein Abdichtungsbereich 4 aus einem zweiten Kunststoff, z.B. Duroplast auf. Die Gegensteckerkontur 3 und der Abdichtungsbereich 4 weisen eine Grenzfläche 6 auf. Diese Grenzfläche 6 kann plan sein, es ist aber auch denkbar, dass die Grenzfläche 6 eine beliebige Oberfläche aufweist. Insbesondere ist es möglich, dass der Abdichtungsbereich 4 zumindest teilweise die Gegensteckerkontur 3 umschließt. Dieser Bereich, in welchem der Abdichtungsbereich 4 die Gegensteckerkontur 3 zumindest teilweise umschließt, ist durch das Bezugszeichen 6 angedeutet.
Ein Vorabdichtungsbereich 5 umhüllt einen Abschnitt zwischen dem zweiten Ende E2 des Leiters 2 und dem Abdichtungsbereichs 4 und zwar derart, dass das zweite Ende E2 des Leiters 2 frei zugänglich ist, d.h. es ist von außerhalb eine elektrische Verbindung herstellbar. Der Vorabdichtungsbereich 5 und der Abdichtungsbereichs 4 bilden eine weitere Grenzfläche 7 aus. Diese weitere Grenzfläche 7 kann ebenfalls eine beliebige Oberfläche aufweisen.
2 zeigt eine zweite Variante des Steckers, bei welcher der elektrische Leiter 2 sich über eine vorgegebene Geometrie hin erstreckt, wodurch der Abdichtungsbereich 4 derart ausgebildet ist, dass er dem Verlauf des elektrischen Leiters 2 folgt. Diese Variante zeichnet sich dadurch aus, dass von der Gegensteckerkontur 3 aus gesehen, ein an die Gegensteckerkontur 3 angrenzender erster Abdichtungsbereichs 4 vorhanden ist, an welchen ein erster Vorabdichtungsbereich 5 anschließt. An diesen ersten Vorabdichtungsbereich 5 grenzt ein weiterer Abdichtungsbereich 4 an. An diesen weiteren Abdichtungsbereich 4 schließt sich ein weiterer Vorabdichtungsbereich 5 an. Das zweite Ende E2 des Leiters 2 ist frei zugänglich.
3 zeigt einen erfindungsgemäßen Stecker, eingebracht in ein Gehäuse. Das Gehäuse 10 weist hierzu eine Durchbrechung 11 auf. Der Abdichtungsbereich 4 weist eine Nut 8 auf. In dieser Nut 8 ist eine Dichtung 9 eingelegt, welche an einem Gehäuse 10, in welches der Stecker 1 eingebracht ist, anliegt und den Innenbereich I vom Außenbereich A trennt.
In der linken Darstellung von 3 ist dargestellt, dass der Abdichtungsbereich 4 derart ausgebildet, dass er an einer Hauptoberfläche H des Gehäuses 10 und an der Oberfläche der Durchbrechung 11 anliegt. Die Nut 8 ist dabei derart ausgeführt, dass die eingelegte Dichtung 9 ebenfalls an dieser Hauptoberfläche H des Gehäuses anliegt. In der rechten Darstellung von 3 ist dargestellt, dass die Dichtung 9 innerhalb der Durchbrechung 11 angeordnet ist.
4 zeigt mehrere Anschlussmöglichkeiten des Steckers 1. Es ist gezeigt, dass das freie zweite Ende E2 des Leiters 2 entweder in eine Leiterplatte 12 (linke Darstellung) einsteckbar ist. In der mittleren Darstellung ist gezeigt, dass an den Leiter 2 eine Litze 13 anschweißbar oder anlötbar ist. In der rechten Darstellung ist gezeigt, dass an den Leiter 2 ein Stanzgitter 14 anschweißbar oder anlötbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Stecker
2: elektrischer Leiter
3: Gegensteckerkontur
4: Abdichtungsbereich
4a: weiterer Abdichtungsbereich
5: Vorabdichtungsbereich
5a: weiterer Vorabdichtungsbereich
6: Grenzfläche
7: weitere Grenzfläche
8: Nut
9: Dichtung
10: Gehäuse
11: Durchbrechung im Gehäuse
12: Leiterplatte
13: Litze
14: Stanzgitter
E1: erste Ende
E2: zweite Ende
H: Hauptoberfläche der Leiterplatte

Claims

Stecker, insbesondere für ein Steuergerät, mit mindestens einem elektrischen Leiter, w obei der elektrische Leiter (2) an einem ersten Ende (E1) von einer Gegensteckerkontur (3) aus einem ersten Kunststoff gehalten ist und die Gegensteckerkontur (3) ausgebildet ist zum Verbinden des Steckers (1) mit einer externen elektrischen Schaltung, wobei der elektrische Leiter (2) in einem an die Gegensteckerkontur (3) angrenzenden Abdichtungsbereich (5) von einem zweiten Kunststoff umspritzt ist und wobei ein zweites Ende (E2) des elektrischen Leiters (2) freiliegt und ausgebildet ist zum Anschluss an eine Leiterbahn (12, 13, 14).
Stecker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Ende (E2) des elektrischen Leiters (2) und dem Abdichtungsbereich (4) ein an den Abdichtungsbereich (4) direkt angrenzender, den mindestens einen elektrischen Leiter (2) fluiddicht umschließender Vorabdichtungsbereich (5) aus dem ersten Kunststoff ausgebildet ist.
Stecker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrische Leiter (2) ein Stanzgitter ist.
Stecker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kunststoff eine höhere Viskosität aufweist als der zweite Kunststoff, insbesondere der erste Kunststoff ein Thermoplast und der zweite Kunststoff ein Duroplast ist.
Stecker nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abdichtungsbereich (4) eine umlaufende Nut (8) zur Aufnahme einer Dichtung (9) aufweist, welche eine Abdichtung des Steckers (1) in einem Gehäuse (10) bildet.
Steuergerät mit einem Stecker gemäß einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren zur Herstellung eines Steckers nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassend die Schritte: a) Bereitstellen von mindestens einem elektrischen Leiter (2) und Einbringung des mindestens einen elektrischen Leiters (2) in ein erstes Umspritzwerkzeug, b) Herstellen eines Vorumspritzlings, wobei in dem ersten Umspritzwerkzeug an einem ersten Endabschnitt des elektrischen Leiters (2) eine Gegensteckerkontur (3) aus einem ersten Kunststoff angespritzt wird, welche das erste Ende (E1) des elektrischen Leiters (2) hält, c) Einbringung des Vorumspritzlings in ein zweites Umspritzwerkzeug und Umhüllung des elektrischen Leiters in einem an die Gegensteckerkontur (3) angrenzenden Abdichtungsbereich (4) mit einem zweiten Kunststoff.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Umspritzwerkzeug während des Schritts b) zusätzlich ein Vorabdichtungsbereich (5) aus dem ersten Kunststoff hergestellt wird, wobei ein, zwischen dem zweiten Ende (E2) des elektrischen Leiters (2) und der Gegensteckerkontur (3) befindliche, nicht direkt an die Gegensteckerkontur (3) angrenzende Bereich umspritzt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt c) der Bereich (4) des mindestens einen elektrischen Leiters zwischen der Gegensteckerkontur (3) und dem Vorabdichtungsbereich (5) mit dem zweiten Kunststoff umhüllt wird.