-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
-
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Aktennummer 61/241,190, die am 10. September 2010 eingereicht wurde und deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme mit aufgenommen sind.
-
TECHNISCHES GEBIET
-
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung richten sich auf ein Bauteil für eine Fahrzeugschlossbaugruppe und ein Verfahren zu deren Herstellung.
-
HINTERGRUND
-
Die meisten Fahrzeuge verfügen über eine Türschlossbaugruppe, bei der es sich um eine Kombination aus einem mechanischen System und einem elektrischen System handelt. Die primäre Funktion des mechanischen Systems besteht darin, die Fahrzeugtür geschlossen und verriegelt zu halten, während gleichzeitig auch eine Einrichtung zum Öffnen bzw. Entriegeln der Tür vorgesehen ist. Die primäre Funktion des elektrischen Systems im Schloss besteht darin, einer Steuereinheit oder Steuerung ein Signal oder Signale bereitzustellen, wobei die Signale für irgendein Element aus einer Anzahl von verschiedenen Positionselementen des Schlosssystems stehen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf die Türposition des Fahrzeugs sowie den Verriegelungs- und Schließstatus des mechanischen Systems. Diese Signale werden von Sensoren oder Schaltern bereitgestellt, die typischerweise diversen Umweltbedingungen ausgesetzt sind, und das Langzeitbetriebsverhalten solcher Systeme hat einen deutlichen Bedarf dahingehend aufgezeigt, in nassen Umgebungen fehlerlos zu arbeiten.
-
Dementsprechend ist es wünschenswert, eine Türschlossbaugruppe mit mehreren Sensoren oder Schaltern bereitzustellen, die gegenüber der schädlichen Auswirkung einer nassen Umgebung nicht empfindlich sind.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
In einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Bauteil für eine Fahrzeugschlossbaugruppe bereitgestellt, wobei das Bauteil umfasst: ein elektrisches Teilsystem mit mehreren Schaltungspfaden, die jeweils an eine gemeinsame Masse elektrisch angeschlossen sind, wobei das elektrische Teilsystem durch einen ersten Formprozess zu einem Vorformteil ausgeformt wird, wobei das Vorformteil eine Verkapselungsschicht, die um die gemeinsame Masse herum geformt ist, und mindestens ein Strukturelement umfasst, das an der Verkapselungsschicht und an mindestens einem der mehreren Schaltungspfade befestigt ist, wobei das Strukturelement dem Vorformteil Steifigkeit verleiht; und mehrere Positionsfestlegungseinrichtungen, die von der Verkapselungsschicht und/oder dem Strukturelement abstehen.
-
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist ein Bauteil für eine Fahrzeugschlossbaugruppe bereitgestellt wobei das Bauteil ein elektrisches Teilsystem mit mehreren Schaltungspfaden umfasst, die jeweils an eine gemeinsame Masse elektrisch angeschlossen sind, wobei das elektrische Teilsystem durch einen ersten Formprozess, bei dem die gemeinsame Masse durch eine Isolierschicht verkapselt wird, zu einem Vorformteil ausgeformt wird; und ein Gehäusebauteil, das in einem zweiten Formprozess über dem Vorformteil ausgeformt wird.
-
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist ein Verfahren zur Bildung eines Bauteils einer Fahrzeugschlossbaugruppe bereitgestellt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Einlegen eines elektrischen Teilsystems mit mehreren Schaltungspfaden, die jeweils an eine gemeinsame Masse elektrisch angeschlossen sind, in eine Form; Ausformen des elektrischen Teilsystems zu einem Vorformteil durch einen ersten Formprozess, bei dem durch eine Isolierschicht nur die gemeinsame Masse verkapselt wird; und Ausformen eines Gehäusebauteils über dem Vorformteil durch einen zweiten Formprozess.
-
Die vorstehend beschriebenen sowie weitere Merkmale werden durch die folgenden Figuren und die ausführliche Beschreibung beispielhaft dargestellt.
-
ZEICHNUNGEN
-
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sind beispielhafte Ausführungsformen dargestellt und gleiche Elemente mit gleichen Bezugszahlen versehen.
-
1 und 2 sind eine Drauf- bzw. Unteransicht eines Vorformteils einer elektrischen Teilbaugruppe;
-
3 und 4 zeigen ein Gehäusebauteil, das über eine vorgeformte elektrische Teilbaugruppe bzw. ein vorgeformtes elektrisches System geformt ist; und
-
5 bis 7 stellen eine vorgeformte elektrische Teilbaugruppe bzw. ein vorgeformtes elektrisches System gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
In einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Bauteil für eine Fahrzeugschlossbaugruppe bereitgestellt, wobei das Bauteil ein elektrisches Teilsystem mit mehreren Schaltungspfaden umfasst, die jeweils an eine gemeinsame Masse elektrisch angeschlossen sind, wobei das elektrische Teilsystem durch einen ersten Formprozess zu einem Vorformteil ausgeformt wird, wobei das Vorformteil eine Verkapselungsschicht, die um die gemeinsame Masse herum geformt ist, und mindestens ein Strukturelement umfasst, das an der Verkapselungsschicht und an mindestens einem der mehreren Schaltungspfade befestigt ist, wobei das Strukturelement dem Vorformteil Steifigkeit verleiht; und mehrere Positionsfestlegungseinrichtungen, die von der Verkapselungsschicht und/oder dem Strukturelement abstehen.
-
Das Ziel von beispielhaften Ausführungsformen dieser Erfindung besteht in der Verbesserung des Funktionsverhaltens und der Zuverlässigkeit dieses elektrischen Teilsystems.
-
Die Schlossbaugruppe besteht aus vielen Bauteilen, einschließlich solchen, die die Sensoren haltern, welche einen Eingang in das elektrische System liefern.
-
Dabei kann es sich um die Schlossbaugruppe, eine Deckelbaugruppe und/oder eine Gehäusebauteilbaugruppe handeln (siehe 1–4). Das elektrische Teilsystem besteht aus Schaltungspfaden, die Leitungen zu Schaltern, Motoren und dem Anschlussverbindungskörper enthalten. Es ist unerlässlich, dass die einzelnen Schaltungen isoliert sind, um einen Kurzschluss zu vermeiden, wenn sie den Umweltbedingungen ausgesetzt sind, die das Fahrzeug erfährt, in welchem die Schlossbaugruppe eingebaut ist. Die Schlossbaugruppe muss die Produktanforderungen in der Dauerhaltbarkeitsprüfung und natürlich auch draußen im Einsatz erfüllen. Ein Fehler in Bezug auf eine saubere Isolierung der Schaltungen führt zu falschen Signalen an das Fahrzeug, was zur Unzufriedenheit des Fahrers und möglicherweise erhöhten Garantiekosten führt.
-
Diese Bauteile sind typischerweise aus einem Thermoplast gebildet, der in einem Spritzprozess wie zum Beispiel einem Kunststoffspritzprozess oder hierzu äquivalenten Lösungen verwendet werden kann. Natürlich sind auch andere äquivalente Materialien und Formprozesse angedacht. In einer beispielhaften Ausführungsform dieser Erfindung ist für die Isolation von kritischen Leitungen des elektrischen Teilsystems ein Verkapselungsprozess in dem einsetzbaren Bauteil vorgesehen, einschließlich der Montage des Deckels, aber nicht darauf beschränkt, und während des Formprozesses realisiert. Die Absicht dieses Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Leitungen durch ein Kunststoffmaterial während eines ersten Einspritzprozesses gegenüber den Elementen abzudichten. Wie vorstehend erläutert, tritt ein Fehler auf, wenn Feuchtigkeit eintritt und einen Abstand zwischen den verschiedenen elektrischen Leitungen oder Schaltungspfaden überbrückt, die zur Ausführung der vielen erforderlichen Funktionen nötig sind. Dieser überbrückbare Abstand wird durch beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aus der Welt geschafft.
-
Eine geformte Deckelbaugruppe bzw. jedes andere geformte Bauteil mit einem elektrischen Teilsystem, das ein erstes Vorformteil gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst, wird in einem zweistufigen Prozess hergestellt. Zuerst werden die elektrischen Leitungen in eine erste Form eingelegt, um über einen Kunststoffspritzprozess oder eine hierzu äquivalente Lösung ein Vorformteil zu erzeugen. In 1 und 2 sowie in 5 bis 7 sind Vorformteile der elektrischen Leitungen dargestellt. Das Vorformteil fasst die Leitungen an strategischen Stellen zusammen, um die Handhabung der Leitungen für den nachfolgenden Arbeitsvorgang zu erleichtern. Die Leitungen sind darüber hinaus zur Verwendung in der Schlossbaugruppe konfiguriert. Dieses Vorformteil wird dann in eine zweite Form eingelegt, wobei es sich in einer Ausführungsform um ein Bauteil einer Schlossbaugruppe handelt, obwohl auch andere Bauteile als vom Umfang diverser Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst angesehen werden.
-
Kunststoff wird dann in die zweite Form eingespritzt und umfließt das Vorformteil, und die endgültige Form der Abdeckplatte oder des Bauteils ist realisiert. Zumindest 3 und 4 stellen eine Abdeckplatte oder eine Komponente dar, die mittels der zweiten Form gebildet wurde. Natürlich werden auch andere alternative Gestaltungen der Abdeckplatte sowie auch andere Bauteile als in dem Umfang der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung liegend erachtet, und diese soll nicht auf die spezifischen, in den beigefügten Figuren dargestellten Gestaltungen beschränkt sein.
-
Wie vorstehend erläutert, kann eine Fehlfunktion einer der elektrischen Leitungen oder Schaltungen auftreten, wenn Feuchtigkeit durch die Verkapselung der Abdeckplatte dringt, die durch die zweite Form gebildet wird, und einen Abstand zwischen zwei Leitungen überbrückt, wodurch ein Kurzschluss entsteht. Ein inhärentes Merkmal bei dem zweistufigen Verfahren des Formens ist die Entstehung von Grenzflächen zwischen dem Vorformteil und dem Überformteil. Diese Grenzflächen oder Nahtstellen zwischen dem ersten Vorformteil und dem zweiten Formteil sind potenzielle „Leckstellen” für Feuchtigkeit, die in die Verkapselung eindringen und daraufhin einen Kurzschluss erzeugen kann.
-
Eine weitere potenzielle Leckstelle befindet sich an der Nahtstelle, die durch die separaten, nicht einstückig gebildeten Positionsfestlegungseinrichtungen erzeugt wird, die erforderlich sind, um das Vorformteil an der Überform oder zweiten Form richtig zu positionieren und auch, um es während des Einspritzens von Kunststoff in die Überform festzuhalten. Einige dieser potenziellen Leckstellen sind durch die gestrichelten Linien in 4 dargestellt, wobei gezeigt ist, dass aufgrund von Temperaturgradienten und thermischer Ausdehnung Feuchtigkeit in die Verkapselung und in Grenzflächenbereiche eingedrungen ist.
-
Es bestehen zwar alternative Optionen, um die vorstehend erwähnten Kurzschlüsse zu verhindern; diese Optionen, die isolierte Drähte, flexible Schaltungen und äußere Ummantelungen umfassen, sind aber keine kostengünstigen Lösungen.
-
Dementsprechend ist es wünschenswert, ein elektrisches System bereitzustellen, das ohne den Einsatz der vorstehend erwähnten, viel zu kostenträchtigen Prozesse und/oder Gegenstände in harscheren Umgebungen arbeiten kann.
-
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden einen Lösungsansatz zum Schutze der Schaltung gegenüber dem Eintritt von Feuchtigkeit, der ganz anders ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird eine Masseschaltung des elektrischen Teilsystems des Vorformteils in einem spezifischen Vorformprozess verkapselt, bei dem möglicherweise mehrschüssige Werkzeuge beteiligt sind (siehe 5–7), wobei über eine Überform eine ergänzende Schutzschicht hinzukommt. Die Theorie hinter beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die, dass, wenn die Masse (gemeinsame Masse) auf diese Weise vollständig isoliert ist, ein Kurzschluss nicht auftreten kann, und zwar ungeachtet der Menge an in die Schlossbaugruppe eintretender Feuchtigkeit.
-
Wie in 5–7 dargestellt, ist ein Bauteil 10 für eine Fahrzeugschlossbaugruppe bereitgestellt. Das Bauteil umfasst ein elektrisches Teilsystem 12, das mehrere Schaltungspfade oder Leiter 14 aufweist, die jeweils an eine gemeinsame Masse 16 angeschlossen sind. Das elektrische Teilsystem wird durch einen ersten Formprozess zu einem in 5–7 dargestellten Vorformteil ausgeformt. Bei dem ersten Formprozess wird eine Verkapselungsschicht 18 bereitgestellt, die vollständig um die gemeinsame Masse 16 herum geformt ist, mit Ausnahme eines Endabschnitts 17, der zum Anschluss an ein elektrisches Bauteil erforderlich sein kann, das mit dem Teilsystem 12 außerhalb des Teilsystems oder der Schlossbaugruppe verbunden ist. Alternativ dazu wird die gemeinsame Masse einschließlich des Endabschnitts bzw. der Endabschnitte 17 im ersten Formprozess vollständig gekapselt. Des Weiteren wird durch den ersten Formprozess die gemeinsame Masse gegenüber den anderen Schaltungen oder Leitern 14 auf kostengünstige Art und Weise isoliert.
-
Der erste Formprozess sieht auch mindestens ein Strukturelement 20 vor, um dem System Steifigkeit zu verleihen. Natürlich sind auch mehrere Strukturelemente 20 angedacht, die einzeln angeordnet sind. In einer Ausführungsform ist das Strukturelement auch an der Verkapselungsschicht und an mindestens einem der mehreren Schaltungspfade befestigt. Noch weiter darüber hinausgehend können mehrere Strukturelemente an verschiedenen einzelnen Stellen um das Teilsystem herum angeordnet sein.
-
In einer beispielhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem thermoplastischen Material, das für den ersten Formprozess des Vorformteils verwendet wird, um glasgefülltes Polypropylen. Natürlich sind für den Einsatz in beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung andere geeignete Materialien angedacht. Sobald es durch den ersten Formprozesses gebildet ist, verleiht das Strukturelement dem vorgeformten Bauteil Steifigkeit.
-
Beispielsweise und wie in den beigefügten Figuren dargestellt, ist das mindestens eine Strukturelement 20 an jedem der Schaltungspfade oder Leiter befestigt, wobei aber nicht der gesamte Pfad ausschließlich der gemeinsamen Masse verkapselt ist. Es sind auch verschiedene Konfigurationen in Betracht gezogen, bei denen das Strukturelement den betreffenden Abschnitt der Schaltungspfade oder Leiter 14 umgibt oder einfach nur an oberen und unteren Abschnitten des Schaltungspfades oder der Leiter 14 befestigt sein kann.
-
Noch weiter darüber hinausgehend und in einer alternativen beispielhaften Ausführungsform sind mehrere Positionsfestlegungseinrichtungen 22 einstückig an dem mindestens einen Strukturelement 20 oder Strukturelementen 20 angeformt, und in einigen Ausführungsformen an der Verkapselungsschicht 18, die durch den ersten Formprozess gebildet wird, wobei die mehreren Positionsfestlegungseinrichtungen von der Verkapselungsschicht und dem Strukturelement abstehen.
-
In einer Ausführungsform stehen die mehreren Positionsfestlegungseinrichtungen sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite der Strukturelemente und/oder der Verkapselungsschicht der gemeinsamen Masse ab. Die Positionsfestlegungseinrichtungen sind dazu ausgelegt, das Bauteil oder Vorformteil in einem Werkzeug oder einer zweiten Form 23 in der Position festzulegen, in dem bzw. in der das Bauteil durch einen zweiten Formprozess verkapselt wird, bei dem ein Gehäusebauteil 24 wie zum Beispiel eine Abdeckplatte eines Gehäuses oder irgendein anderer Abschnitt eines Gehäuses um das Bauteil 10 herum gebildet wird. Durch die Verwendung der einstückig angeformten Positionsfestlegungseinrichtungen werden separate Positionsfestlegungsmittel überflüssig, wie vorstehend beschrieben wurde, die notwendig waren, um das Vorformteil in der zweiten Form richtig zu positionieren und es während des Einspritzens von Kunststoff in die zweite Form festzuhalten, was wie vorstehend erwähnt zu potenziellen Leckstellen an der Nahtstelle führen kann, die während des Einspritzprozesses entsteht. So wie hier bezeichnet, sind der erste Formprozess und der zweite Formprozess ein Kunststoffspritzprozess oder eine hierzu äquivalente Lösung. Es werden natürlich auch andere geeignete Formprozesse als innerhalb des Umfangs von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung legend betrachtet.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Positionsfestlegungseinrichtungen einstückig an beliebigen der Strukturelemente 20 angeformt sein, wobei die Verkapselungsschicht 18 deren Oberseiten oder Unterseiten oder sowohl deren Ober- als auch Unterseiten umfasst.
-
In 3 und 4 ist ein Beispiel eines Gehäusebauteils 24 dargestellt. In anderen Worten, die Positionsfestlegungseinrichtungen positionieren das Vorformteil in einem Formhohlraum vor der Anwendung des zweiten Formprozesses.
-
In anderen Alternativen ist angedacht, dass sich die mehreren Positionsfestlegungseinrichtungen nur von der Ober- oder Unterseite des Strukturelements bzw. der Strukturelemente und/oder der Verkapselungsschicht oder irgendwelcher Kombinationen hiervon erstrecken. Noch werter darüber hinausgehend können die mehreren Positionsfestlegungseinrichtungen Noppen oder Vorsprünge oder irgendein anderes äquivalentes Merkmal umfassen, das von einer Oberfläche des Strukturelements bzw. der Strukturelemente und/oder Verkapselungsschicht absteht, um die Position des Vorformteils in der für den zweiten Formprozess verwendeten Form festzulegen.
-
Nach dem zweiten Formprozess erstrecken sich Anschlüsse 26, die elektrisch an mindestens einen der mehreren Schaltungspfade angeschlossen sind, aus dem Gehäusebauteil. Die Anschlüsse 26 werden dann elektrisch mit irgendeinem Bauteil einer Mehrzahl von Bauteilen 27 (z. B. Schaltern, Sensoren, elektrischen Kabelbäumen etc.) verbunden, die an dem elektrischen Teilsystem befestigt sind.
-
Obwohl hier ein Bauteil 10 für eine Fahrzeugschlossbaugruppe dargestellt ist, sollte natürlich klar sein, dass beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung als auf jedes Bauteil anwendbar erachtet werden, welches über ein elektrisches Teilsystem 12 verfügt, das mehrere Schaltungspfade oder Leiter 14 aufweist, die jeweils an eine gemeinsame Masse 16 angeschlossen sind, wobei die gemeinsame Masse durch einen ersten Formprozess zur Bildung eines Vorformteils verkapselt wird, und wobei das Vorformteil dann in eine zweite Form eingelegt wird, um das Bauteil im Rahmen eines zweiten Formprozesses zu bilden. Darüber hinausgehend und in alternativen Ausführungsformen werden in dem ersten Formprozess einstückig angeformte Positionsfestlegungseinrichtungen am ersten Vorformteil gebildet, um es bezüglich der Form oder des Werkzeugs des zweiten Formprozesses, in welchem das Bauteil gebildet wird, in der Position festzulegen, welches Bauteil wieder eine beliebige Gestaltung haben kann und nicht speziell auf Gehäuse für Fahrzeugschlösser beschränkt sein muss, obwohl ein Gehäusebauteil eines Fahrzeugschlosses eine betrachtete Ausführungsform darstellt.
-
Während die Erfindung in Bezug auf eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, sollte Fachleuten klar sein, dass viele Veränderungen vorgenommen und äquivalente Lösungen für deren Elemente eingesetzt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zusätzlich können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Von daher soll die Erfindung nicht auf die bestimmte Ausführungsform beschränkt sein, die als die beste Art und Weise offenbart ist, die zur Ausführung dieser Erfindung betrachtet wurde; vielmehr soll die Erfindung alle Ausführungsformen einschließen, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
