DE19520629A1 - Verfahren zum Formen eines elektrischen Elements innerhalb eines einteiligen Gehäuses - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Formungsverfahren und spezieller auf ein Verfahren zum Formen eines empfind­ lichen Bauteils, wie z. B. eines elektrischen Elements, innerhalb eines einteiligen Kunststoffgehäuses zur Er­ leichterung einer Installation in einer gewünschten Vor­ richtung, wobei das elektrische Element vollständig von umgebender Atmosphäre abgeschirmt ist, um Verunreinigung und Qualitätsverlust des elektrischen Elements während des Gebrauchs zu verhindern.

Formen von Kunststoffmaterialien ist zunehmend komplexer geworden, um Fertigkomponenten für den Gebrauch in einer breiten Vielfalt von Anwendungen zu schaffen. Zwei fortge­ schrittene Verfahren zum Formen schließen Einsatzformungs- und Vorformungs-/Überformungsprozesse ein.

Einsatz formen schließt typischerweise ein Vorgeben eines Typs von Einsatz, der gewöhnlich aus einem Nicht-Kunst­ stoffmaterial, wie z. B. Metall oder dergleichen, geformt ist, innerhalb einer Form einer Formungsmaschine ein. Da­ nach wird Kunststoffmaterial um den Einsatz oder gewünsch­ te Abschnitte von diesem herum eingespritzt, um die Kompo­ nente zu vervollständigen.

In einem Vorformungs-/Überformungsprozeß wird ein Vorform­ element typischerweise mit einer vorbestimmten Konfigura­ tion in einer ersten Form einer Formungsmaschine geschaf­ fen. Nach Entfernung des Vorformelements aus der ersten Form wird das Vorformelement in eine zweite Form einer Formungsmaschine eingesetzt, um mehr Kunststoff um das Vorformelement oder ausgewählte Bereiche von diesem herum zu "überformen".

Während Einspritzformen ist es nicht möglich, eine herme­ tische Dichtung zwischen den Komponenten zu erhalten. In Abhängigkeit von der Umgebung und der gewünschten Fertig­ komponente kann eine hermetisch abgedichtete Komponente ein gewünschtes Merkmal sein.

Dies ist insbesondere zutreffend, wenn ein empfindlicher Einsatz, wie z. B. ein elektrisches Element, in einem Ein­ satzformungsprozeß geformt wird. Bei solch einem elektri­ schen Element ist es typischerweise wünschenswert, Schutz gegen Qualitätsverlust der elektrischen Komponente über die Zeit zu liefern, der durch die umgebende Atmosphäre oder durch Aussetzen gegenüber Materialien oder Fluiden während des Gebrauchs auftritt.

Es wäre daher wünschenswert, ein Verfahren zum Formen ei­ ner einteiligen elektrischen Komponente aus Kunststoff vorzusehen, in der ein empfindliches elektrisches Element geformt ist, wobei das elektrische Element vollständig von umgebender Atmosphäre abgeschirmt ist, um Verunreinigung oder Qualitätsverlust des elektrischen Elements während des Gebrauchs zu verhindern.

Die Erfindung sieht ein Verfahren zum Formen eines elek­ trischen Elements innerhalb eines zugehörigen Gehäuses vor, um eine einteilige Fertigkomponente zu schaffen, die Aussetzung des elektrischen Elements gegenüber umgebender Atmosphäre verhindert, wodurch Verunreinigung und Quali­ tätsverlust des elektrischen Elements eliminiert werden. Das Verfahren schließt Einsatz formen des elektrischen Ele­ ments innerhalb eines Vorformteils und anschließendes Überformen ausgewählter Abschnitte des Vorformteils und des elektrischen Elements mit einem Überformteil ein.

Nach dem Formen werden ungeformte Bereiche gegenüber umge­ bender Atmosphäre abgeschirmt, um die fertige einteilige Komponente zu bilden, bei der das elektrische Element her­ metisch verschlossen ist. Abschnitte des Vorformteils und des elektrischen Elements sind vorgesehen, um diese Ele­ mente während des Formens des Überformteils zu halten.

Eine Vielzahl von Komponenten wird vorzugsweise gleichzei­ tig geformt, wobei ein Teil des elektrischen Elements je­ der Komponente dazu dient, benachbarte Komponenten zusam­ menzuhalten. Während des Formens oder nach dem Formen wer­ den ausgewählte Bereiche des elektrischen Elements zuge­ richtet, um den gewünschten Kreis der Komponente zu bilden.

Im folgenden wird eine kurze Beschreibung der Zeichnungen gegeben.

Fig. 1 ist eine perspektivische, in Längsrichtung ausge­ richtete Querschnittsansicht einer einteiligen Kom­ ponente der Erfindung und zeigt das elektrische Element, das Vorformelement und das Überformelement der Komponente;

Fig. 2 ist eine Draufsicht des elektrischen Elements der Erfindung;

Fig. 3 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des elektrischen Elements, das mit dem Vorformelement vorgeformt ist;

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht der Komponente entlang der Linie 4-4 der Fig. 1 in der angezeigten Rich­ tung;

Fig. 5 ist eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Kompo­ nente; und

Fig. 6 ist eine in Einzelteile aufgelöste Seitenansicht einer elektrischen Komponente des Standes der Tech­ nik.

Im folgenden wird eine Beschreibung der bevorzugten Aus­ führungsform gegeben. Gemäß Fig. 1 ist eine durch das Ver­ fahren der Erfindung geschaffene Komponente generell durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet. Das Verfahren sieht eine Komponente 10 vor, die als ein Teil aus einem Stück ge­ formt ist, und weist im wesentlichen ein elektrisches Element oder einen Zuleitungsrahmen 12, ein erstes Vor­ formelement 14 und ein zweites Überformelement 16 auf.

In dieser Beschreibung und den Zeichnungen ist die Kompo­ nente 10 als ein Treibstoffleitungsdampfsensor darge­ stellt, der in Fahrzeugtreibstoffsystemen verwendet wird. Es soll jedoch davon ausgegangen werden, daß das erfin­ dungsgemäße Verfahren eine Komponente 10 zum Gebrauch in einer Vielzahl von Anwendungen liefern kann, ohne daß von den Lehren der Erfindung abgewichen wird.

Um die Fertigkomponente 10 zu formen, wird das elektrische Element 12 in einer Form einer Formungsmaschine (nicht ge­ zeigt) positioniert, und das erste Vorformelement 14 wird um es herum geformt. Bei Entfernung aus der Formungsma­ schine liegt ein einsatzgeformtes Zwischenelement 18, im Detail dargestellt in Fig. 3, vor, das sowohl das elektri­ sche Element 12 als auch das erste Vorformelement 14 auf­ weist.

Das einsatzgeformte Element 18 wird dann in einer anderen Form einer Formungsmaschine (nicht gezeigt) positioniert, und das zweite Überformelement 16 wird um die ausgewählten Bereiche sowohl des elektrischen Elements 12 als auch des ersten Vorformelements 14 herum geformt. Bei Entfernung aus der Form liegt die Fertigkomponente 10 wie in den Fig. 1, 4 und 5 gezeigt vor. Einzelheiten der Komponente 10 und ihres Formen- werden nun gegeben.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wird das elektrische Element 12 vorzugsweise aus einem gewünschten leitenden Metall ge­ stanzt und weist u. a. einen zentralen Bereich 20, drei elektrische Kontakte 22 und einen äußeren Rahmen oder ein "Halo"-Teil 24 auf. Das spezielle Material und die Form des elektrischen Elements 12 können jedoch variieren.

Der zentrale Bereich 20 stellt typischerweise den ge­ wünschten Stromkreis dar, kann aber variieren. Vorzugs­ weise wird ein elektronisches Treibstoffsensorelement (nicht gezeigt) an dem zentralen Abschnitt 20 nach dem Formen befestigt.

Wie Fig. 1 zeigt, erstrecken sich die elektrischen Kontak­ te 22 nach außen sowohl von dem Vorformelement 14 als auch von dem Überformelement 16 zum Anschluß an eine gewünschte elektrische Zuleitung oder eine andere Komponente (nicht gezeigt). Der äußere Rahmen 24 dient primär dazu, den zen­ tralen Bereich während des Vorformens und des Überfor­ mens in Position zu halten, und ist vorzugsweise mit dem zentralen Bereich 20 über sieben Verbindungsbeine 26a bis 26g verbunden. Jedes Bein 26a bis 26g wird zugeschnitten oder zugerichtet während oder nach dem endgültigen Formen des Überformelements 16.

Wie Fig. 3 zeigt, ist das Vorformelement 14 um vorbestimm­ te Abschnitte des zentralen Bereichs 20 des elektrischen Elements 12 herum geformt. Wie unten im Detail beschrieben wird, ist das Vorformelement 14 in solch einer Weise kon­ struiert, daß jegliche Nähte zwischen dem Vorformelement 14 und dem Überformelement 16 in vorbestimmten Bereichen liegen, die durch nachfolgende Bearbeitung abgeschirmt werden können.

Das Vorformelement 14 weist im wesentlichen eine Ober­ fläche 28, eine Bodenfläche 30 und eine erste und eine zweite Tasche 32 und 34 auf. Die Taschen 32 und 34 werden verwendet, um das Vorformelement 14 innerhalb von Kernen oder Hohlräumen (nicht gezeigt) während des Überformens des Überformelements 16 zu halten, um ein Gleiten in die x- oder y-Richtung zu verhindern, wenn Kunststoff inner­ halb der Überformhohlräume eingespritzt wird. Um ein Glei­ ten des Vorformelements 14 in der z-Richtung zu verhin­ dern, wird der äußere Rahmen 24 des elektrischen Elements 12 verwendet, um das Vorformelement 14 innerhalb der Hohl­ räume zu halten.

Wie die Fig. 1 und 4 zeigen, wird die Bodenfläche 30 des Vorformelements 14 durch das Überformelement 14 eingekap­ selt. Die Oberfläche 28 und die Taschen 32 und 34 bleiben jedoch im wesentlichen nach außen von der fertigen Kompo­ nente 10 freiliegend.

Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, weist das Vorformelement 14 eine Umfangsschulter 36 auf, die um das Element herum ge­ formt ist. Die Schulter 36 weist einen nach außen konisch geformten Rand 38 mit einer oberen Linie 40 auf, die die Naht zwischen der Peripherie des Vorformelements 14 und des Überformelements 16 bildet.

Dementsprechend ist die Kontaktfläche zwischen der Ober­ fläche 28 des Vorformelements 14 und dem Überformelement 16 entlang dem konischen Rand 38 gegeben, wobei eine Aus­ setzung der dazwischen geformten Naht gegenüber umgebender Atmosphäre entlang der oberen Linie 40 beschränkt ist. Da­ her muß, um eine hermetische Dichtung zwischen dem Vor­ formelement 14 und dem Überformelement 16 zu bilden, nur die obere Linie 40 abgedichtet oder abgeschirmt werden.

Vorzugsweise ist ein Abdeckteil (nicht gezeigt) vorgese­ hen, das einen nach unten gebogenen Rand zum Eingriff in einen Kanal oder eine Klebstoffspur 42 aufweist, der oder die um das Vorformelement 14 zwischen dem Vorformelement 14 und dem Überformelement 16 gebildet ist. Das Abdeck­ teil ist entlang der oberen Linie 40 mit einem Klebstoff oder dergleichen befestigt.

Das Abdeckteil dichtet auf diese Weise den zentralen Be­ reich des elektrischen Elements 12 und die Taschen 32 und 34 des Vorformelements 14 gegenüber umgebender Atmosphäre ab. Wie Fig. 5 zeigt, sind nach der Entfernung des äußeren Rahmens 24 die einzigen Abschnitte des elektrischen Ele­ ments 12, die der Atmosphäre ausgesetzt sind, die Ab­ schnitte 44 und 46. Nach dem Formen der Komponente 10 wer­ den die Abschnitte 44 und 46 jedoch mit einer Vergußmasse oder dergleichen gefüllt, wodurch sie in bezug auf eine Aussetzung gegenüber umgebender Atmosphäre abgedichtet werden.

Wie Fig. 1 zeigt, kann wenn gewünscht ein Knopf 48, vor­ zugsweise aus Glas und mit einer durchgehenden Öffnung 50, innerhalb der Tasche 34 angeordnet werden, um den Treib­ stoffsensor (nicht gezeigt) darauf zu befestigen. Die Öff­ nung 50 ist kommunizierend mit einem hohlen Schaft 52 ver­ bunden, der mit dem Überformteil 16 zum Leiten von Treib­ stoffdämpfen an den Sensor geformt ist.

Fig. 6 zeigt eine Komponente 110 des Standes der Technik, die aus einem Gehäuse 112, einem Abdeckteil 114 und einer Gegenplatte 116 zusammengesetzt ist. Ein elektrischer Sen­ sor oder ein elektrisches Element (nicht gezeigt) ist an der Gegenplatte 116 befestigt, zur Verbindung mit dem elektrischen Element oder dem Zuleitungsrahmen und den Ab­ schlüssen (nicht gezeigt) innerhalb des Gehäuses 112.

Entsprechend wurden die Komponenten 110 des Standes der Technik einzeln zusammengesetzt. Die Gegenplatte 116 mit befestigtem elektrischem Sensor wurde auf das Gehäuse 112 geklebt, wobei der Sensor elektrisch mit den Anschlüssen durch Drahtverbindung verbunden wurde. Die Abdeckung 114 wurde dann auf das Gehäuse 112 geklebt.

Das Verfahren zum Formen der Komponente 10 der Erfindung löst die mit der komplexen Komponente 110 des Standes der Technik verbundenen Probleme, indem es eine abgedichtete einteilige Komponente 10 zum einfachen Zusammensetzen und vollständigen Schutz des elektrischen Elements 12 liefert. Auf diese Weise werden deutliche Kosteneinsparungen in Material und Arbeitsaufwand realisiert.

Modifikationen und Variationen der Erfindung sind im Lich­ te der obigen Lehren möglich. Es soll davon ausgegangen werden, daß innerhalb des Umfangs der Ansprüche die Erfin­ dung anders als speziell beschrieben in die Praxis umge­ setzt werden kann.

Claims (6)

1. Verfahren zum Formen eines elektrischen Elements inner­ halb eines zugehörigen Kunststoffgehäuses, um eine ein­ teilige Fertigkomponente zu schaffen, wobei das elektrische Element, Verbindungsstellen zwischen dem elektrischen Element und dem Gehäuse und Nähte zwischen verschiedenen Abschnitten des Gehäuses abschirmen, um das elektrische Element vor umgebender Atmosphäre zu schützen; das die Schritte aufweist:

• a) Vorgeben eines elektrischen Elements;
• b) Einsatzformen ausgewählter Abschnitte des elektri­ schen Elements innerhalb eines Vorformteils mit ei­ ner vorbestimmten Konfiguration, wobei wenigstens eine Zuleitung des elektrischen Elements sich nach außen von dem Vorformteil zum Anschluß an einen ge­ wünschten Stromkreis erstreckt;
• c) Formen ausgewählter Abschnitte des elektrischen Ele­ ments und des Vorformteils innerhalb eines Überform­ teils, wobei die wenigstens eine Zuleitung des elek­ trischen Elements sich nach außen von dem Überform­ teil zum Anschluß an den Stromkreis erstreckt, wenigstens eine Fläche des Vorformteils, die nicht durch das Überformteil geformt ist, eine Naht zwischen diesen entlang der wenigstens einen Fläche bildet und die Nähte zum nachfolgenden Abschirmen gegenüber umgebender Atmosphäre konstruiert und an­ geordnet sind; und
• d) Schaffen von Mitteln zum Abschirmen der Nähte sowie jeglicher ungeformten Abschnitte des elektrischen Elements gegenüber umgebender Atmosphäre, um eine einteilige Fertigkomponente zu schaffen, deren elek­ trisches Element hermetisch gegen umgebende Atmos­ phäre verschlossen ist, um Verunreinigung oder Qua­ litätsverlust des elektrischen Elements zu verhin­ dern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt d) ein­ schließt, Mittel zu schaffen zum Abschirmen, gewählt als zumindest eines unter einer Schutzabdeckung, einem Klebstoff, einer Vergußmasse und einem Schutzmanschet­ tenteil.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt b) Formen eines Abschnitts des Vorformteils zum Halten des Vor­ formteils während des Formens des Überformteils ein­ schließt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, das Formen des Abschnittes zum Halten des Vorformteils auf der zumindest einen Fläche des Teils einschließt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, das Schaffen des elektri­ schen Elements mit einem zentralen Bereich und einem äußeren, mit dem zentralen Bereich verbundenen Rahmen­ abschnitt einschließt und ferner Halten des Vorform­ teils während des Formens des Überformteils durch den äußeren Rahmenabschnitt einschließt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, das gleichzeitiges Formen einer Vielzahl von Komponenten und Verbinden benachbar­ ter Komponenten miteinander durch die äußeren Rahmenab­ schnitte einschließt.