DE69627274T2

DE69627274T2 - Verfahren zur Abdichtung eines Gehäuses für elektromagnetische Bauteile und so abgedichtetes Gehäuse

Info

Publication number: DE69627274T2
Application number: DE69627274T
Authority: DE
Inventors: Mauro Portoso; Floriano Todesco; Claudio Lando
Original assignee: Automotive Lighting Italia SpA
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Italy SpA
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2016-11-27
Also published as: EP0777407B1; IT1280489B1; EP0777407A1; ITTO950950A0; DE69627274D1; ITTO950950A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, bei dem durch die Montage zweier Elemente ein Behälter für elektromechanische Komponenten erhalten wird, der hermetisch abgedichtet ist und Ladungen aufnehmen kann, wobei die beiden Elemente, die den Behälter selbst bilden, getrennt werden können, und auf den in dieser Weise erhaltenen abgedichteten Behälter, und insbesondere auf ein Verfahren, bei dem zwei Polymerharz-Halbschalen auf eine leckdichte und unumkehrbare Weise zusammengefügt werden, um elektromechanische Komponenten einzukapseln und vor äußeren verunreinigten Flüssigkeiten und Wirkstoffen zu schützen, wobei als Klebekomponente Elastomerharz verwendet wird, das chemisch mit dem Harz der beiden Halbschalen verträglich ist und einen kontinuierlichen Dichtungswulst bilden kann, der innig an den beiden Halbschalen haftet.
In dem bekannten Stand der Technik bezüglich Verfahren zum hermetischen Zusammenfügen zweier Halbschalen zum Ausbilden eines einzelnen leckdichten Behälter gibt es verschiedene Lösungen, von denen jene erwähnt werden kann, die ein Dichtungswulstelement an der Kante jeder Halbschale anordnet und die zwei Halbschalen mit mechanischen Befestigungsmitteln zusammenfügt; ein anderes bekanntes Verfahren sieht vor, ein Dichtungswulstelement zu verwenden, das an der ersten Halbschale durch mechanisches Säumen befestigt ist, und die erste Halbschale mittels einer Druckknopfvorrichtung mit der zweiten Halbschale zusammenzufügen; ein nochmals anderes bekanntes Verfahren zum leckdichten Zusammenfügen zweier Halbschalen umfaßt das Zusammenschweißen der beiden Halbschalen durch Ultraschall oder durch das sogenannte "Heißplatten-Verfahren.
Dem Fachmann ist ohne weiteres klar, daß die Verfahren, die derzeit im Stand der Technik bekannt sind und an die oben erinnert wurde, sowie das aus GB975059 bekannte Verfahren vorsehen, mechanische Mittel zum gegenseitigen Festklemmen der Halbschalen, oder alternativ, Verfahren zum Anschweißen einer Halbschale direkt an die andere zu verwenden, was jedoch hinsichtlich der Montage komplex ist und eine sorgfältig ausgearbeitete und folglich teurere Gußform erfordert, um die Halbschalen zu gießen, die mit den notwendigen strukturellen Elementen ausgestattet sind, die die verschiedenen mechanischen Verschlußmittel unterbringen können.
Ferner gewährleisten solche Verfahren zum Zusammenfügen zweier Halbschalen a priori keine perfekte Dichtheit gegenüber dem Eindringen von äußeren verschmutzten Flüssigkeiten und/oder Partikeln, vor allem gewährleisten sie nicht die Beständigkeit der Leckdichtheit über die Zeit, wenn die Vorrichtung in Gebrauch ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum hermetischen Abdichten zweier Halbschalen vorzuschlagen, die einen leckdichten Behälter für elektromechanische Komponenten bilden und gleichzeitig die strukturelle Kontinuität zwischen den Teilen sicherstellen, und das die Nachteile, die sich bei den gegenwärtig im Gebiet im Einsatz befindlichen Verfahren zeigen, überwindet.
Folglich wird ein Verfahren nach Anspruch 1 vorgeschlagen.
Darüber hinaus wird ein Behälter für elektromechanische Komponenten, der leckdicht abgedichtet ist, gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung und Anspruch 6 vorgeschlagen.
Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden deutlicher anhand der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Verwirklichung des vorgeschlagenen Verfahrens und des daraus sich ergebenden abgedichteten Behälters, die anhand eines nicht beschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung gegeben wird, worin:
1 einen teilweise geschnittenen Aufriß eines Behälters für elektromechanische Komponenten zeigt, der mit struktureller Kontinuität zwischen den Halbschalen gemäß dem durch die Erfindung vorgeschlagenen Verfahrenabgedichtet und zusammengefügt ist;
2 im Querschnitt ein vergrößertes Detail des Verbindungsbereichs des Behälters der 1 zeigt;
3 im Querschnitt dasselbe Detail wie in 2 zeigt, in dem die Halbschalen zur größeren Klarheit in einer beabstandeten Position dargestellt sind.
Wie in den Figuren gezeigt ist, bezeichnet 1 einen Behälter mit leckdichten Verschluß, der elektromechanische Komponenten aufnehmen kann, die zur Vereinfachung als ein Block 2 bezeichnet sind, welche von Natur aus eine Umgebung erfordern, die gänzlich von verunreinigten Wirkstoffen, ob Flüssigkeiten oder Festkörpern, geschützt sind. Solche Komponenten können in einem nicht beschränkenden Beispiel Elektromotoren, elektronische Schaltungen zum Steuern von Motoren, Steuerungs- und Regelungskomponenten, wie z. B. Potentiometer und/oder Relais, usw. sein.
Insbesondere soll der Behälter 1 in einer bevorzugten Ausführungsform eine elektromechanische Vorrichtung zum Überwachen und Korrigieren der richtigen Stellung der Scheinwerfer eines Kraftfahrzeuges aufnehmen, die wenigstens eine elektronische Schaltung C1 zum Überwachen eines Elektromotors ML umfaßt, der die richtige Stellung der Scheinwerfer in bekannter Weise mittels axialer Bewegung einer Verbindungsstange AT, die von dem Motor ME bewegt wird und von einer Wand des Behälters durch ein abgedichtetes Lagerfutter BT austritt, ändern kann; wobei ein Verbinder CN, der die elektrischen Anschlüsse aufnehmen kann, die für den Betrieb der eingeschlossenen Komponenten notwendig sind, dem Behälter einteilig zugeordnet sein kann.
Der Behälter 1 besteht im wesentlichen aus zwei Halbschalen 3 und 4, die aus Polymerharz, z. B. Polypropylen oder Polyamid, hergestellt sind. Die beiden Halbschalen 3 und 4 können spiegelbildlich völlig gleich sein und bestehen aus einer Stirnwand 5 und vier Seitenwänden 6, die in einer Kante 7 mit zunehmender Stärke in bezug auf die Seitenwände 6 enden; als eine nicht beschränkende Alternative, wie in 1 gezeigt, kann eine der Halbschalen, z. B. die Halbschale 3, die Form eines Deckels besitzen, der mit einer Kante 8 mit zunehmender Stärke ähnlich der Kante 7 der anderen Halbschale und mit einer komplementären Form zum Überlagern und exakten Anschmiegen versehen ist.
Die Kanten 7, 8 der Halbschalen sind maschinell in der Weise hergestellt, daß jede von ihnen einen offenen ringförmigen Nutsitz 9 bzw. 10 besitzt; die beiden Nutsitze 9, 10 dehnen sich kontinuierlich längs der gesamten Rinne der Kanten 7 und 8 aus und sind in einer im wesentlichen mittleren Position in bezug auf die diagonale Ausdehnung jeder Kante einander zugewandt angeordnet, so daß sie dann, wenn die beiden Halbschalen 3 und 4 verbunden sind, einen einzigen geschlossenen Nutsitz 11 bilden, der den Kanten 7 und 8 der Halbschalen gemeinsam und in diesen enthalten ist.
Die Nutsitze 9 und 10 sind durch zwei Paar seitliche Wände (3) begrenzt; 9a, 9b zeigen die Seitenwände auf der Innenseite in bezug auf die Nutsitze; 10a bzw. 10b zeigen jene, die außen angebracht sind; die Seitenwandpaare 9a, 9b und 10a, 10b enden in Paaren streifenähnlicher ebener innerer Stirnflächen 12a, 12b bzw. äußerer Stirnflächen 14a, 14b, die sich über ihren gesamten Verlauf erstrecken, und können einander paarweise zugewandt sein, wenn die beiden Halbschalen 3 und 4 zusammengefügt sind. Die Ausladung der beiden inneren Stirnflächen 12a und 12b ist so bemessen, daß die Halbschalen 3 und 4 nur aneinander angrenzen, wenn die Schalen verbunden sind.
Die ebenen äußeren Stirnflächen 14a und 14b, außerhalb der Sitze 9, 10, sind mit einer kleineren Ausladung hergestellt als diejenigen der gegenüberliegen den Innenflächen, so daß bei verbundenen Halbschalen die obenerwähnten ebenen Oberflächen 14a und 14b räumlich ein wenig voneinander beabstandet sind, um einen Kanal zu erzeugen, der aus einem ununterbrochenen Spalt 16 besteht, der sich längs des Verbindungsbereichs 17 der Halbschalen ausdehnt und einerseits mit der äußeren Umgebung und andererseits mit dem geschlossenen Nutsitz 11 in Verbindung steht.
Es ist daher möglich, durch den Spalt 16 ein Elastomerharz in den Nutsitz 11 einzuspritzen, das mit dem Harz der Halbschalen chemisch kompatibel ist, um den Dichtungswulst 18 (2) auszubilden, der nach dem Verfahren, das unten beschrieben ist, die Halbschalen hermetisch abschließt, um dessen strukturelle Kontinuität sicherzustellen.
Eine der beiden Kanten, z. B. die Kante 8, ist zur Unterstützung mit einer plastischen Rippe 19 ausgestattet, die angrenzend an die innere Stirnfläche 12b angeordnet ist und sich kontinuierlich über die gesamte Rinne der Kante 8 erstreckt; in ähnlicher Weise ist an der Kante 7 der anderen Halbschale 4 eine Nut 20 vorhanden, die an die Oberfläche 12a angrenzt und die Rippe 19 aufnehmen kann, wenn die Halbschalen zusammengefügt sind, um eine Positionsreferenz und eine Sperre gegen mögliches Eindringen von Fremdstoffen in die gekoppelten Halbschalen zu schaffen.
Folglich geht das Verfahren gemäß der Erfindung zum hermetischen und strukturellen Verschließen der beiden Halbschalen 3 und 4 wie folgt vonstatten.
Nach dem Einsetzen der zu schützenden elektromechanischen Komponenten werden die beiden Halbschalen durch das Einfügen der Rippe 19 in die entsprechende Nut 20 zusammengefügt, so daß die Oberflächen 12a und 12b aneinander angrenzen; der auf diese Weise geschlossene Behälter wird in eine nicht gezeigte Druckgußform eingesetzt, und woraufhin ein Elastomerharz, das dem Harz des Behälters 1 chemisch gleich ist, in die Gußform eingespritzt wird; das eingespritzte Harz dringt durch den Spalt 16 in den geschlossenen Nutsitz 11 ein, um einen Dichtungswulst 18 aus Harz zu bilden, der während der folgenden Phase des Härtens durch Polymerisation und/oder Aushärten eine stabile molekulare Bindung zwischen dem Polymerharz des Behälters 1 und dem Elastomerharz des Wulstes 18 erzeugt.
Auf diese Weise wird der Behälter 1 hermetisch abgedichtet und die darin enthaltenen Komponenten bleiben vor äußeren verschmutzten Wirkstoffen geschützt, zugleich wird eine unumkehrbare (gegen das Brechen der Komponenten sichere) stabile mechanische Verbindung zwischen den Halbschalen hergestellt, die mit einer geklebten Verbindung vergleichbar ist.
Mit dem Ziel, die Einspritzung des Materials, um den Dichtungswulst 18 zu bilden, und/oder die Fixierung des abgedichteten Behälters, wenn er sich im Betrieb an einer Unterstützungsstruktur eines Kraftfahrzeugs befindet, zu erleichtern, kann die Gußform z. B. in der Weise geformt sein, daß sich an der äußeren Umgebung 22 des Behälters 1 ein Streifen 21 des Elastomerharzes mit einer Stärke im Bereich von 0.5 bis 1 mm ablegt, der symmetrisch längs des Verbindungsbereichs 17 der Halbschalen angeordnet und mit dem im Spalt 16 enthaltenen Dichtungswulst 18 mit Materialkontinuität verbunden ist. Ferner können weitere Ablagerungen des Elastomerharzes auf den anderen Bereichen der äußeren Umgebung 22 des Behälters 1 abgelagert sein, um Lagen oder Wülste des Harzes auszubilden, die als Dichtungswülste und nicht starre Auflager dienen, z. B. um den Dichtungsring 23 rund um die Ausgangsmuffe 24 des Stabes AT des Motors ME zu erzeugen; eine solche Muffe 24 kann kraft des Streifens 21 durch eine einzige Einspritzung zusammen mit dem Dichtungswulst 18 erzeugt werden.

Claims

Verfahren für die Herstellung eines hermetisch abgedichteten Behälters (1), der zwei Polymerharz-Halbschalen (3, 4) umfaßt, wovon jede durch eine entsprechende Kante (7; 8) begrenzt ist, die die strukturelle Kontinuität zwischen den Halbschalen (3, 4) sicherstellt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: (a) Erzeugen komplementärer offener Nutsitze (9, 10) in einander zugewandten Stirnflächen (12a, 14a; 12b, 14b) der entsprechenden Kanten (7; 8) der ersten und der zweiten Halbschale (3, 4), wobei die Sitze (9, 10) mit wenigstens einem Kanal versehen sind, die mit der äußeren Umgebung in Verbindung steht; (b) Vereinigen der Halbschalen (3, 4), wobei die offenen Nutsitze (9, 10) einander zugewandt angeordnet sind, um einen einzigen geschlossenen Nutsitz (11) zu bilden, der beiden vereinigten Kanten (7, 8) der Halbschalen (3, 4) gemeinsam ist und mit der äußeren Umgebung durch den wenigstens einen Kanal in Verbindung steht; (c) Einspritzen eines Elastomerharzes, das stabile molekulare Bindungen mit dem Polymerharz der Halbschalen (3, 4) erzeugen kann, in den geschlossenen Nutsitz (11); (d) Härtenlassen des eingespritzten Harzes durch Polymerisation und/oder Aushärten während einer Dauer, die ausreicht, um in dem geschlossenen Nutsitz (11) einen Dichtungswulst (18) zu bilden; dadurch gekennzeichnet, daß (i) – der wenigstens eine Kanal aus einem ununterbrochenen Spalt (16) besteht, der sich längs eines gesamten Verbindungsbereichs (17) der Halbschalen (3, 4) erstreckt und zwischen dem geschlossenen Nutsitz (11) und der äußeren Umgebung angeordnet ist; (ii) – das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfaßt: (e) Einsetzen der vereinigten Halbschalen (3, 4) in eine Druckgußform;s (iii) – der Einspritzschritt (c) in der Druckgußform und durch den Spalt (16) ausgeführt wird, so daß der Dichtungswulst (18) gleichzeitig die Halbschalen (3, 4) leckdicht abdichtet und sie mittels der stabilen molekularen Bindungen zwischen dem den Wulst (18) bildenden Elastomerharz und dem Polymerharz der Halbschalen (3, 4) strukturell miteinander in unumkehrbarer Weise verbindet, um den Behälter (1) zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Halbschalen (3, 4) elektromechanische Komponenten (2) für Kraftfahrzeuge aufnehmen können.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (c) den Vorgang des Einspritzens des Elastomerharzes gleichzeitig wenigstens über einen Teil der äußeren Oberfläche (22) wenigstens einer der Halbschalen (3, 4) umfaßt, um einen Streifen (21) mit vorgegebener Dicke zu bilden, der an dem Dichtungswulst (18) sicher verankert ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche (22) längs des Verbindungsbereichs (17) der Halbschalen (3, 4) symmetrisch angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die offenen Nutsitze (9; 10) durch zwei Paare von Seitenwänden (9a, 9b; 10a, 10b) begrenzt sind, wobei die Wände eines ersten Paars (9a, 9b), die sich in Bezug auf den Nutsitz innen befinden, so bemessen sind, daß sie im Schritt (b) in einen gegenseitigen stirnseitigen Kontakt gelangen, um jeweilige Stirnflächen (12a; 12b) der Halbschalen (3; 4) in gegenseitigen Anschlag zu bringen; wobei die Wände eines zweiten Paars (10a, 10b), die sich außerhalb des offenen Nutsitzes (9, 10) befinden, stirnseitig voneinander beabstandet sind, um den Spalt (16) zu bilden.
Hermetisch dichter Behälter (1), insbesondere für die Unterbringung hermetischer elektromechanischer Komponenten (2) für Kraftfahrzeuge, der gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche erhalten wird und umfaßt: zwei Polymerharz-Halbschalen (3, 4), wovon jede durch eine entsprechende Kante (7; 8) begrenzt ist, die die strukturelle Kontinuität zwischen den Halbschalen (3, 4) sicherstellt; komplementäre offene Nutsitze (9, 10), die auf einander zugewandten Stirnflächen (12a, 14a; 12b, 14b) der entsprechenden Kanten (7; 8) der ersten und der zweiten Halbschale (3, 4) erzeugt worden sind, wobei die Sitze (9, 10) mit wenigstens einem Kanal versehen sind, der eine Verbindung mit der äußeren Umgebung herstellt, und die Kanten (7, 8) mit den offenen Nutsitzen (9, 10), die einander zugewandt sind, vereinigt sind, um einen einzigen geschlossenen Nutsitz (11) zu bilden, der beiden vereinigten Kanten (7, 8) der Halbschalen (3, 4) gemeinsam ist und mit der äußeren Umgebung durch den wenigstens einen Kanal in Verbindung steht; wobei in dem geschlossenen Nutsitz (11) ein Dichtungswulst (18) vorgesehen ist; dadurch gekennzeichnet, daß (i) – der wenigstens eine Kanal aus einem ununterbrochenen Spalt (16) besteht, der sich längs des gesamten Verbindungsbereichs (17) der Halbschalen (3, 4) erstreckt und zwischen dem geschlossenen Nutsitz (11) und der äußeren Umgebung angeordnet ist; (ii) – der Dichtungswulst (18) erhalten wird durch Einspritzen eines Elastomerharzes, das mit dem Polymerharz der Halbschalen (3, 4) stabile molekulare Bindungen erzeugen kann, in den geschlossenen Nutsitz (11) und durch den Spalt (16) sowie durch Härtenlassen des eingespritzten Harzes durch Polymerisation und/oder Aushärten in einer Gießform; (iii) – der Dichtungswulst (18) die Halbschalen (3, 4) leckdicht abdichtet und gleichzeitig die Halbschalen (3, 4) mittels der stabilen molekularen Bindungen zwischen dem den Wulst (18) bildenden Elastomerharz und dem Polymerharz der Halbschalen (3, 4) strukturell verbindet, um den Behälter (1) zu bilden.