EP1989761B1 - Elektrischer stecker mit abgedichteten metalleinlegeteilen - Google Patents

Elektrischer stecker mit abgedichteten metalleinlegeteilen Download PDF

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EP1989761B1
EP1989761B1 EP07703827A EP07703827A EP1989761B1 EP 1989761 B1 EP1989761 B1 EP 1989761B1 EP 07703827 A EP07703827 A EP 07703827A EP 07703827 A EP07703827 A EP 07703827A EP 1989761 B1 EP1989761 B1 EP 1989761B1
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plug
housing
metal insert
plastic
sealing
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Heinz Eisenschmid
Thorsten-Kai Janitza
Ralf Kaiser
Hans-Peter Didra
Stefan Warth
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Robert Bosch GmbH
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    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/521—Sealing between contact members and housing, e.g. sealing insert
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    • H01R43/20—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for assembling or disassembling contact members with insulating base, case or sleeve
    • H01R43/24—Assembling by moulding on contact members
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
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    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49204—Contact or terminal manufacturing
    • Y10T29/49208—Contact or terminal manufacturing by assembling plural parts

Definitions

  • the invention relates to a plug of an electrical connector according to the preamble of claim 1.
  • the plug according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the critical connection between the metal inserts and the overmolded plastic is sealed reliably and effectively by simple means.
  • the sealant or adhesive is a curable gel, in particular a perfluoropolyether gel (eg. Etsu SIFEL 8070 ®, components a and B of the company. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tokyo, Japan) or a silicone gel (such as SEMICOSIL ® 9242 Fa.
  • a silicone adhesive eg DOW CORNING ® 866 adhesive of Messrs. Dow Corning GmbH, Wiesbaden.
  • gelling is an established standard methods, which is characterized by low cost and easy handling. It ensures a good connection both to the plastic and to the metal of the insert, which connection is still given under high vibration loads.
  • the plug according to the invention can be used, for example, as an electrical feedthrough in the oil region of a vehicle engine, in particular as an electrical feedthrough from the oil-free interior of a high-pressure sensor with environmental electronics sensitive to seal the oil region.
  • the plug is part of a rail pressure detecting the pressure sensor whose electrical leads are led out through the plug according to the invention to the outside.
  • plug 1 of an electrical connector comprises a connector housing 2 made of plastic and plastic injection-molded metal inserts, namely three electrical contacts (pins) 3 and a circumferential mounting flange 4.
  • the annular or sleeve-shaped mounting flange 4 is a deep-drawn part, the plastic-molded end 4a is bent inwards and its outwardly projecting flange end 4b defines an interior 5 .
  • the electrical contacts 3 enter at the side facing away from the interior 5 housing side 2a in the connector housing 2 and at the interior 5 facing the housing side 2b from the connector housing 2 in the interior 5 from.
  • the plug 1 is made by injection molding of plastic and with the contacts 3 and the mounting flange 4 as metal insert parts and then cooled.
  • the connection between the plug housing 2 and the metal insert parts 3, 4 is not tight due to the very different coefficients of thermal expansion of plastic and metal, so that e.g. Water from the outside along a gap between the connector housing 2 and the electrical contacts 3 and the mounting flange 4 in the interior 5 can pass.
  • Fig. 1 the connector housing 2 and the plastic-coated mounting flange 4 by a hardened sealant or adhesive 6 sealed against each other, which on the inside of the interior 5 facing the housing side 2b around the mounting flange 4, that is applied to the exposed inside plastic / metal interface.
  • sealant or adhesive 6 can also be applied outside the inner space 5 at the exposed outside plastic / metal interface around the attachment flange 4.
  • connector 1 Unlike in Fig. 1 are at the in Fig. 2 shown connector 1, the connector housing 2 and the plastic-coated electrical contacts 3 by the cured sealant or adhesive 6 sealed against each other, which is applied to the interior 5 facing away from the housing side 2a each around the contacts 3.
  • an inner-side sealing of the contacts 3 and a double sealing of the contacts 3, ie on both sides of the housing 2a, 2b, are also possible.
  • the cured sealant or adhesive 6 is liquid-tight and made by gelling or bonding by a moldable and curable sealant or adhesive applied to the respective housing side 2a and 2b around the contacts 3 and around the mounting flange 4 and cured , By appropriate measures in the preparation, processing and curing bubble freedom of the cured sealant or adhesive 6 is achieved. Instead, as shown, the housing side 2a, 2b cover only selectively in the region of the metal inserts 3, 4 with the sealant or adhesive 6, the housing side 2a, 2b of course also large or full surface covered with the sealant or adhesive 6 with preferably uniform layer thickness be.
  • Fig. 3 shows a rail pressure sensor 10 with a connector 1 formed as above.
  • the rail pressure sensor 10 closes with a threaded connector 11 an opening in the fuel pressure accumulator (common rail), wherein a hex nut 12 is used for screwing.
  • the plug 1 is fastened with its mounting flange 4 close to the hex nut 12, for example, welded.
  • a pressure sensor (not shown) is attached, which is connected via a measuring line 13 of the threaded connector 11 to the fuel pressure accumulator.
  • the plug 1 thus serves as a liquid-tight passage of the electrical lines of the pressure sensor from the protected against environmental influences interior 5 of the rail pressure sensor 10.
  • plug 1 are both the electrical contacts 3, as in Fig. 2 shown as well as the mounting flange 4, as in Fig. 1 shown sealed by the sealant or adhesive 6.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Stecker einer elektrischen Steckverbindung nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
  • Durch die DE 296 22 860 U1 und die US 2005/250371 A1 ist jeweils ein elektrischer Stecker mit einem Steckergehäuse aus Kunststoff und mit mindestens einem darin vorgesehenen kunststoffumspritzten Metalleinlegeteil bekannt, das an mindestens einer Gehäuseseite freiliegt, wobei das Steckergehäuse und das Metalleinlegeteil durch eine ausgehärtete Dichtungs- uoder Klebemasse gegeneinander abgedichtet sind, welche an der mindestens einen Gehäuseseite rings um das freiliegende Metalleinlegeteil vorgesehen ist.
  • Das Umspritzen von Metalleinlegeteilen mit Kunststoff zur Herstellung von elektrischen Steckern ist weit verbreitet. Das Problem dabei ist die Dichtheit der Stecker an der Grenzfläche Metall zum Kunststoff, da die stoffschlüssige Verbindung zwischen Kunststoff und Metall auf Grund der sehr unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Stoffpaares sehr schlecht ist. Um dennoch die Dichtheit des Steckers zu erreichen, sind oft aufwändige Maßnahmen, wie z.B. Vorumspritzung oder zusätzliche Dichtelemente, notwendig.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Stecker mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die kritische Verbindung zwischen den Metalleinlegeteilen und dem umspritzten Kunststoff mit einfachen Mitteln zuverlässig und wirkungsvoll abgedichtet ist. Erfindungsgemäß wird im Anschluss an den Standardprozess "Umspritzen von Metalleinlegeteilen mittels Kunststoff' durch die Dichtungs- oder Klebemasse die Dichtheit an der Kunststoff/Metall Grenzfläche erzielt. Vorzugsweise ist die Dichtungs- oder Klebemasse ein aushärtbares Gel, insbesondere ein Perfluorpolyether-Gel (z.B. Shin-Etsu SIFEL® 8070, Komponenten A und B der Fa. Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Tokio, Japan) oder ein Silikon-Gel (z.B. SEMICOSIL® 9242 der Fa. Wacker-Chemie, Burghausen), oder ein Klebstoff, insbesondere ein Silikon-Klebstoff (z.B. DOW CORNING® 866 Adhesive der Fa. Dow Corning GmbH, Wiesbaden). Vergelen ist ein bewährtes Standardverfahren, das sich durch geringe Kosten und einfache Handhabung auszeichnet. Es garantiert eine gute Anbindung sowohl an den Kunststoff als auch an das Metall des Einlegeteils, wobei diese Anbindung auch unter hohen Vibrationsbelastungen noch gegeben ist.
  • Der erfindungsgemäße Stecker kann beispielsweise als elektrische Durchführung im Ölbereich eines Fahrzeugmotors, insbesondere als elektrische Durchführung aus dem ölfreien Innenraum eines Hochdrucksensors mit gegenüber Umwelteinflüssen sensibler Elektronik eingesetzt werden, um den Ölbereich abzudichten. Vorzugsweise ist der Stecker Teil eines den Raildruck erfassenden Drucksensors, dessen elektrische Leitungen durch den erfindungsgemäßen Stecker nach außen herausgeführt sind.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
    • Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Steckers sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    den erfindungsgemäßen Stecker mit abgedichtetem Befestigungsflansch;
    Fig. 2
    den erfindungsgemäßen Stecker mit abgedichteten elektrischen Kontakten; und
    Fig. 3
    einen Drucksensor mit dem erfindungsgemäßen Stecker, bei dem die elektrischen Kontakten und der Befestigungsflansch abgedichtet sind.
    Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Der in Fig. 1 gezeigte Stecker 1 einer elektrischen Steckverbindung umfasst ein Steckergehäuse 2 aus Kunststoff und darin kunststoffumspritzte Metalleinlegeteile, nämlich drei elektrische Kontakte (Pins) 3 und einen umlaufenden Befestigungsflansch 4. Der ring- oder hülsenförmige Befestigungsflansch 4 ist ein Tiefziehteil, dessen kunststoffumspritztes Ende 4a nach innen umgebogen ist und dessen nach außen vorstehendes Flanschende 4b einen Innenraum 5 definiert. Die elektrischen Kontakte 3 treten an der dem Innenraum 5 abgewandten Gehäuseseite 2a in das Steckergehäuse 2 ein und an der dem Innenraum 5 zugewandten Gehäuseseite 2b aus dem Steckergehäuse 2 in den Innenraum 5 aus.
  • Der Stecker 1 ist im Spritzgussverfahren aus Kunststoff und mit den Kontakten 3 und dem Befestigungsflansch 4 als Metalleinlegeteilen hergestellt und anschließend abgekühlt. Allerdings ist die Verbindung zwischen dem Steckergehäuse 2 und den Metalleinlegeteilen 3, 4 auf Grund der sehr unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Kunststoff und Metall nicht dicht, so dass z.B. Wasser von außen entlang eines Spaltes zwischen dem Steckergehäuse 2 und den elektrischen Kontakten 3 bzw. dem Befestigungsflansch 4 in den Innenraum 5 gelangen kann.
  • Um dennoch die Dichtheit des Steckers 1 zu erreichen, sind in Fig. 1 das Steckergehäuse 2 und der kunststoffumspritzte Befestigungsflansch 4 durch eine ausgehärtete Dichtungs- oder Klebemasse 6 gegeneinander abgedichtet, welche innenraumseitig auf der dem Innenraum 5 zugewandten Gehäuseseite 2b rings um den Befestigungsflansch 4, d.h. an der freiliegenden innenseitigen Kunststoff/Metall-Grenzfläche, aufgebracht ist. Obwohl nicht gezeigt, kann selbstverständlich die Dichtungs- oder Klebemasse 6 auch außerhalb des Innenraums 5 an der freiliegenden außenseitigen Kunststoff/Metall-Grenzfläche rings um den Befestigungsflansch 4 aufgebracht sein.
  • Anders als in Fig. 1 sind bei dem in Fig. 2 gezeigten Stecker 1 das Steckergehäuse 2 und die kunststoffumspritzten elektrischen Kontakten 3 durch die ausgehärtete Dichtungs- oder Klebemasse 6 gegeneinander abgedichtet, welche auf der dem Innenraum 5 abgewandten Gehäuseseite 2a jeweils rings um die Kontakte 3 aufgebracht ist. Obwohl nicht gezeigt, sind selbstverständlich auch eine innenraumseitige Abdichtung der Kontakte 3 sowie eine zweifache Abdichtung der Kontakte 3, d.h. an beiden Gehäuseseiten 2a, 2b, möglich.
  • Die ausgehärtete Dichtungs- oder Klebemasse 6 ist flüssigkeitsdicht und durch Vergelen oder Verkleben hergestellt, indem eine form- und aushärtbare Dichtungs-oder Klebemasse auf die jeweilige Gehäuseseite 2a bzw. 2b rings um die Kontakte 3 bzw. rings um den Befestigungsflansch 4 aufgetragen und ausgehärtet wird. Durch geeignete Maßnahmen bei der Präparation, Verarbeitung und Aushärtung wird Blasenfreiheit der ausgehärteten Dichtungs- oder Klebemasse 6 erreicht. Statt wie gezeigt die Gehäuseseite 2a, 2b nur punktuell im Bereich der Metalleinlegeteile 3, 4 mit der Dichtungs- oder Klebemasse 6 abzudecken, kann die Gehäuseseite 2a, 2b selbstverständlich auch groß- oder vollflächig mit der Dichtungs- oder Klebemasse 6 mit bevorzugt gleichmäßiger Schichtdicke abgedeckt sein.
  • Fig. 3 zeigt einen Raildrucksensor 10 mit einem wie oben ausgebildeten Stecker 1. Der Raildrucksensor 10 verschließt mit einem Gewindestutzen 11 eine Öffnung im Kraftstoffdruckspeicher (Common Rail), wobei eine Sechskantmutter 12 zum Einschrauben dient. Der Stecker 1 ist mit seinem Befestigungsflansch 4 dicht an der Sechskantmutter 12 befestigt, z.B. angeschweißt. Im Innenraum 5 ist ein Druckaufnehmer (nicht gezeigt) angebracht, der über eine Messleitung 13 des Gewindestutzens 11 an den Kraftstoffdruckspeicher angeschlossen ist. Der Stecker 1 dient somit als flüssigkeitsdichte Durchführung der elektrischen Leitungen des Druckaufnehmers aus dem gegen Umwelteinflüsse geschützten Innenraum 5 des Raildrucksensors 10. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Stecker 1 sind sowohl die elektrischen Kontakte 3, wie in Fig. 2 gezeigt, als auch der Befestigungsflansch 4, wie in Fig. 1 gezeigt, durch die Dichtungs- oder Klebemasse 6 abgedichtet.

Claims (7)

  1. Elektrischer Stecker (1) mit einem Steckergehäuse (2) aus Kunststoff und mit mindestens einem darin vorgesehenen kunststoffumspritzten Metalleinlegeteil (3, 4), das an mindestens einer Gehäuseseite (2a, 2b) freiliegt, wobei das Steckergehäuse (2) und das Metalleinlegeteil (3, 4) durch eine ausgehärtete Dichtungs- oder Klebemasse (6) gegeneinander abgedichtet sind, welche an der mindestens einen Gehäuseseite (2a, 2b) rings um das freiliegende Metalleinlegeteil (3, 4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungs- oder Klebemasse (6) ein aushärtbares Gel, insbesondere ein Perfluorpolyether-Gel oder ein Silikon-Gel, ist.
  2. Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalleinlegeteil (3) an zwei Gehäuseseiten (2a, 2b) freiliegt.
  3. Stecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metalleinlegeteil ein elektrischer Kontakt (3) oder ein Befestigungsflansch (4) des Steckers (1) ist.
  4. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ausgehärtete Dichtungs- oder Klebemasse (6) flüssigkeitsdicht und vorzugsweise auch gasdicht ist.
  5. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Gehäuseseite (2a, 2b) vollflächig mit der Dichtungs- oder Klebemasse (6) abgedeckt ist.
  6. Raildrucksensor (10) mit einem Stecker (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  7. Verfahren zum Abdichten eines elektrischen Steckers (1) mit einem Steckergehäuse (2) aus Kunststoff und mit mindestens einem darin vorgesehenen kunststoffumspritzten Metalleinlegeteil (3), das an mindestens einer Gehäuseseite (2a, 2b) freiliegt, wobei eine aushärtbare Dichtungs- oder Klebemasse (6) an der mindestens einen Gehäuseseite (2a, 2b) rings um das freiliegende Metalleinlegeteil (3) angebracht und ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungs-oder Klebemasse (6) ein aushärtbares Gel, insbesondere ein Perfludrpolyether-Gel oder ein Silikon-Gel, ist.
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