JP2015510987A - 耐密オーバーモールド成形コンポーネント及びこのようなコンポーネントを製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、母材（２）、シールエレメント（３）、及び、少なくとも部分的に母材（２）を包囲し、少なくとも部分的にシールエレメント（３）を包囲するオーバーモールド材（５）を包含し、ここで、オーバーモールド材（５）がシールエレメント（３）を弾性変形状態に保つコンポーネントに関する。【選択図】図２

Description

本発明は、更なる材料を使ってオーバーモールド成形されたコンポーネントに関する。本発明は更に、オーバーモールド成形コンポーネントを製作する方法、ならびに、発明通りのオーバーモールド成形コンポーネントを包含する内燃機関用燃料噴射装置に関する。

先行技術から、プラスチックを使ってオーバーモールド成形される特に金属的な母材が知られている。しかしながら、母材の膨張係数とオーバーモールド材の膨張係数が異なることから、オーバーモールド材が母材に十分に定着しないケースが頻繁に起こる。その結果、ミクロ間隙が生じ、毛管作用に助長されて、そこに液相又は気相の媒質が入り込むことがあり得る。そこで、この漏れが望ましくない腐食現象につながることがあり得る。先行技術から更に、母材とオーバーモールド材の間の耐密性を改善しようと試みる苦労が知られている。そのために、例えばシールラビリンスを使用することができ、ここで、母材に１つ以上の凹部を設け、オーバーモールド成形の間にそこを材料のプラスチックで埋めるのである。しかしながら、この技術も、耐密性の十分でないことが判明した。

それでも、まさしく、頻繁な大きい温度変動の影響下にあるコンポーネントでは、オーバーモールド材が母材に密着していることが望ましい。

請求項１の特徴を有する発明通りのコンポーネントは、母材とシールエレメントを包含する。ここで、シールエレメントは母材の表面に施着されている。更に、コンポーネントは、少なくとも部分的に母材を包囲し、かつ、少なくとも部分的にシールエレメントを包囲するオーバーモールド材を包含する。母材とオーバーモールド材の間の耐密性は、オーバーモールド材がシールエレメントを弾性変形状態に保つことにより保証される。これで、シールエレメントは母材とオーバーモールド材の間に変形した状態で挟着され、これにより、オーバーモールド材と母材の間で高い耐密性が得られる。更に、発明通りのコンポーネントにより、母材とシールエレメントの間に相対運動又は温度変動がある場合でも耐密性は保証される。

従属請求項は、本発明の更に進んだ好ましい形態を示す。

本発明の好ましい一実施形態では、シールエレメントは母材と共に１つの閉空間を形作る。この空間の内部に、特に圧縮されたガスがある。圧縮されたガスの圧力は、ここで追加的にシールエレメントに作用し、このことも耐密性にプラスの影響を及ぼす。それゆえ、温度変動又はそれ以外の変化する周囲影響に対するシールの堅牢性はいっそう高められる。加えて、その空間は、引き続き耐密性を保証するために、温度変動又は周囲影響の変化の中でシールエレメントがそれに応じて弾性変形できるように形作られている。特に、この空間は、オーバーモールド材がこの空間に入り込まないように形作られている。

特に好ましくは、母材に凹部が設けられていて、これがシールエレメントで覆われている。こうして、シールエレメントと母材の間に閉空間が生まれる。この実施形態を作る手間は、凹部が簡単に作られるので、極僅かである。シールエレメントは、凹部を覆うのに十分なだけの大きさがあれば足りる。

あるいは代わりに好ましくは、シールエレメントがポット形又はシェル形の開口部を有することを見込んでいる。この開口部は母材で覆われる。空間が母材内部にあって、シールエレメントで覆われている先の実施形態と対照的に、ここでは空間がシールエレメント内部にあり、母材で覆われる。それゆえ、母材の形状に関する要求を引き下げることができる。母材表面は、ポット形又はシェル形の開口部を覆うのに十分なだけの大きさがあれば足りる。

特に好ましい第３の代替形態では、母材が互いに角度を付けた２つの表面を有する。ここでは、角度を付けた表面の間をシールエレメントが延び、これにより、母材とシールエレメントの間に空間が生まれる。このバリエーションがとりわけ有意義であるは、互いに角度を付けた表面を持つ箇所がすでに母材に存在する時である。この場合は、手間をかけずにシールエレメントをそのような箇所に簡単に施着することができる。

本発明の有利な一実施形態では、母材及び／又はシールエレメントがオーバーモールド材により全面包囲されている。オーバーモールド材がシールエレメントを全面包囲することは、最大限の弾性変形を可能にし、その結果、オーバーモールド材と母材の間で極めて高い耐密性が得られる。オーバーモールド材が母材を全面包囲することは、例えば母材の防食性を高める効果をもたらす。

本発明の好ましい代替の一実施形態として、シールエレメントは、母材の互いに角度を付けた２つの表面に施着される。ここで、この施着は切れ目なく行われるので、シールエレメントと母材の間に空間が生まれない。この場合、耐密効果は、オーバーモールド材にも母材にも作用するシールエレメントの弾性変形の復原力だけに依拠する。それでも、こうして得られる母材とオーバーモールド材の間の耐密性は、先に挙げた実施形態における耐密性とほぼ同等である。

シールエレメントは、好ましくは環状であり、特に、変形していない状態で矩形横断面を呈する。好ましくは、母材は金属材料からなり、オーバーモールド材の方はプラスチックからなる。

本発明は更に、下記ステップを包含するオーバーモールド成形コンポーネントの製造方法に関する。先ず、母材とシールエレメントを準備し、続いて、シールエレメントを母材に施着する。最後に、母材とシールエレメントを少なくとも部分的に更なる材料でオーバーモールド成形する。加えて、このオーバーモールド成形によりシールエレメントは弾性変形させられ、オーバーモールド材により変形状態に保たれる。こうして、母材とオーバーモールド材の間の高い耐密性を呈するオーバーモールド成形コンポーネントが製造される。その高い耐密性は、弾性変形したことで引き締められ、それで、オーバーモールド材にも母材にも圧縮力を加えるシールエレメントにより保証されることになる。

本方法は、好ましくは、母材とシールエレメントの間に閉空間が生まれるようにシールエレメントを母材に施着する仕方で実行する。この空間に閉じ込められるガスが、オーバーモールド成形の間にシールエレメントの弾性変形により圧縮される。こうして圧縮されたガスはその追加的な力をシールエレメントに及ぼし、これが、母材とオーバーモールド材の間の耐密性を更に高める。更に空間は、ここで、オーバーモールド成形の間に液相の材料が閉空間に入り込まないように形作られている。これで、母材とオーバーモールド材の間の耐密性は、温度変動又は周囲影響の変化がある場合でも保証される。

あるいは代わりに、本発明による方法は、好ましくは、シールエレメントを、母材の互いに角度を付けた２つの表面に施着する仕方で実行される。ここで、この施着は切れ目なく行われるので、母材とシールエレメントの間に空間が作られない。オーバーモールド成形の間、使用される射出成形工具の中空部にシールエレメントが圧入される。こうして弾性変形させられたシールエレメントは、最終的にオーバーモールド材によりこの状態に保たれる。本方法では、圧縮ガスで満たされた空間を作る工程を省略するので、母材とオーバーモールド材の間の耐密性は、弾性変形から生まれるシールエレメントの復原力だけで作り出される。この方法は、実行の仕方が極めて簡単で手間がかからない。

本発明は更に、内燃機関のための燃料噴射装置に関する。この燃料噴射装置は、先の段落で述べた発明通りのコンポーネントを包含する。

以下、本発明の実施例を添付図面に則して詳細に説明する。ここで、同等ないしは同様の機能を果たすコンポーネントが同じ参照符号で表されている。

本発明の第１の実施形態によるオーバーモールド成形前のコンポーネントの断面図である。 本発明の第２の実施形態によるオーバーモールド成形後のコンポーネントの断面図である。 本発明の第２の実施形態によるオーバーモールド成形前のコンポーネントの断面図である。 本発明の第２の実施形態によるオーバーモールド成形後のコンポーネントの断面図である。 本発明の第３の実施形態によるオーバーモールド成形前のコンポーネントの断面図である。 本発明の第３の実施形態によるオーバーモールド成形後のコンポーネントの断面図である。 本発明の第４の実施形態によるオーバーモールド成形プロセスの間のコンポーネントの断面図とそのために使用される工具を示す。 本発明の第４の実施形態によるオーバーモールド成形後のコンポーネントの断面図である。 好ましい一実施形態による発明通りのコンポーネントを包含する噴射弁の概略図である。

図１及び２は、第１の実施形態による発明通りのコンポーネント１の断面図である。図１は、オーバーモールド材５を施着する前のコンポーネント１を示し、図２は、オーバーモールド材５を施着した後のコンポーネント１を示す。図１から、環状の閉空間４が、第１の部分２１と第２の部分２２を包含するツーピース形の母材２の中の凹部２３により作られることが分かる。この凹部２３の上に、空間４を周囲から密閉するシールエレメント３が載置される。これで、このシールエレメント３により、オーバーモールド成形の間に溶融材が空間４に入り込むことはできなくなる。図２は、オーバーモールド材５を施着した後のコンポーネント１を示す。シールエレメント３がオーバーモールド材５により弾性変形させられたことが分かる。シールエレメント３がここで空間４に入り込むので、その中にあるガスは圧縮される。こうして、シールエレメント３は更に引き締められ、その結果、母材２とオーバーモールド材５の間に堅牢なシーリングが作られる。しかしながら、シールエレメント３は完全に空間４に入り込まないので、例えば温度変動の中で、残っている隙間にシールエレメント３の弾性変形が生じることもあり得る。

図３及び４は、第２の実施形態による発明通りのコンポーネント１の断面図である。図３は、オーバーモールド成形前のコンポーネント１を示し、図４は、オーバーモールド材５を施着した後のコンポーネント１を示す。図３から、コンポーネント１は互いに角度を付けた２つの表面を有することが分かる。第１の表面１１が第２の表面１２の上に垂直に立っている。シールエレメント３は、第１の表面１１から第２の表面１２に向かって延びる。これで、シールエレメント３と母材２の間に環状閉空間４が作られる。ここでも、シールエレメント３が空間４を閉め切るので、空間４は周囲に対して密閉されている。特に、オーバーモールド成形の間に溶融材がこの空間に入り込むことはできない。また、ガスが空間４から出ていくこともできない。図４は、オーバーモールド材５を施着した後のコンポーネント１を示す。第１の実施形態と同様、オーバーモールド材５によりコンポーネント３は弾性変形させられており、その結果、空間４の中にあるガスは圧縮されている。従って、ここでも、シールエレメントは、自らの弾性変形と空間４内部の圧縮ガスの圧力の両方の作用により引き締められ、これで、母材２とオーバーモールド材５の間の耐密性が保証されている。この実施形態では、母材２をこれ以上加工する必要がなく、特に、角度を付けた既存の表面１１及び１２が用いられるので、凹部を設ける必要がない。

図５及び６は、第３の実施形態による発明通りのコンポーネント１の断面図である。図５は、オーバーモールド成形前のコンポーネント１を示し、図６は、オーバーモールド材５を施着した後のコンポーネント１を示す。図５から、この実施例では、環状のシールエレメント３がポット形の断面を有し、その開口部が母材２で覆われることが分かる。開口部は、シールエレメント３の内周面に設けられている。これで、シールエレメント３の内部に空間４が作られ、このことが母材２に関する構造上の要求をいっそう引き下げる。ここでも、シールエレメント３により、オーバーモールド成形の間に溶融材が空間４に入り込むことはできなくなり、ガスが空間４から出ていくこともできない。図６は、オーバーモールド材５を施着した後のコンポーネント１を示す。ここでも、シールエレメント３は弾性変形させられており、その結果、空間４の中にあるガスは圧縮されている。従って、先の両方の実施例におけると同等の機能性が得られるが、ここでは、オーバーモールド材５はよりコンパクトに施着できることが分かる。また、この実施形態では、母材に関する唯一の条件として、シールエレメント３の開口部を覆うのに十分な大きさの表面を有することが要求される。

図７及び８は、第４の実施形態による発明通りのコンポーネント１の断面図である。図７は、オーバーモールド成形の間のコンポーネント１を示し、図８は、オーバーモールド成形後のコンポーネント１を示す。図７から、母材２をオーバーモールド材５でオーバーモールド成形する間に射出成形工具７を使用することが分かる。射出成形工具７は、ここでシールエレメント３の上に載っているので、シールエレメントは部分的にしかオーバーモールド成形されない。シールエレメント３は、これもまた母材２の第１の表面１１と第２の表面１２に当たっているが、シールエレメントと母材の間に空間を作りはしない。シールエレメント３がそれでもオーバーモールド成形の間に弾性変形できるよう、射出成形工具７は、オーバーモールド材５を施着する間にシールエレメント３が圧し込まれる中空部６を有する。その結果は図８で見ることができる。同図から分かる通り、シールエレメント３は、オーバーモールド成形中に加えられた力Ｆにより軸方向Ｘ−Ｘでオーバーモールド材５と母材２の間に張着されている。これで、シールエレメント３の弾性変形から生じる復原力が、母材２にもオーバーモールド材５にも作用する圧縮力を生み出す。こうして、オーバーモールド材５が母材２を確実に封止するシーリングが作られる。

この実施形態ではシールエレメント３が軸方向Ｘ−Ｘで部分的にしかオーバーモールド成形されていないので、オーバーモールド材５を施着した後でも更に、弾性変形を加えることが可能である。それゆえ、この実施形態も、変化する温度影響のもとで高い耐密性を提供する。しかしながら、他の実施形態におけるような空間が見込まれていないので、オーバーモールド成形の間、かかる空間に溶融材が入り込まないように注意する必要がない。それゆえ、オーバーモールド成形プロセスを実行するための手間は簡略化される。

図９は、噴射弁１００を示す。ここで、この噴射弁１００は、先述の実施形態の１つによるコンポーネント１を包含する。

１ コンポーネント
２ 母材
３ シールエレメント
４ 閉空間
５ オーバーモールド材
６ 射出成形工具の中空部
７ 射出成形工具
１１ コンポーネント／母材の第１の表面
１２ コンポーネント／母材の第２の表面
２１ 母材の第１の部分
２２ 母材の第２の部分
１００ 噴射弁

本発明の第１の実施形態によるオーバーモールド成形前のコンポーネントの断面図である。 本発明の第１の実施形態によるオーバーモールド成形後のコンポーネントの断面図である。 本発明の第２の実施形態によるオーバーモールド成形前のコンポーネントの断面図である。 本発明の第２の実施形態によるオーバーモールド成形後のコンポーネントの断面図である。 本発明の第３の実施形態によるオーバーモールド成形前のコンポーネントの断面図である。 本発明の第３の実施形態によるオーバーモールド成形後のコンポーネントの断面図である。 本発明の第４の実施形態によるオーバーモールド成形プロセスの間のコンポーネントの断面図とそのために使用される工具を示す。 本発明の第４の実施形態によるオーバーモールド成形後のコンポーネントの断面図である。 好ましい一実施形態による発明通りのコンポーネントを包含する噴射弁の概略図である。

図３及び４は、第２の実施形態による発明通りのコンポーネント１の断面図である。図３は、オーバーモールド成形前のコンポーネント１を示し、図４は、オーバーモールド材５を施着した後のコンポーネント１を示す。図３から、コンポーネント１は互いに角度を付けた２つの表面を有することが分かる。第１の表面１１が第２の表面１２の上に垂直に立っている。シールエレメント３は、第１の表面１１から第２の表面１２に向かって延びる。これで、シールエレメント３と母材２の間に環状閉空間４が作られる。ここでも、シールエレメント３が空間４を閉め切るので、空間４は周囲に対して密閉されている。特に、オーバーモールド成形の間に溶融材がこの空間に入り込むことはできない。また、ガスが空間４から出ていくこともできない。図４は、オーバーモールド材５を施着した後のコンポーネント１を示す。第１の実施形態と同様、オーバーモールド材５によりシールエレメント３は弾性変形させられており、その結果、空間４の中にあるガスは圧縮されている。従って、ここでも、シールエレメントは、自らの弾性変形と空間４内部の圧縮ガスの圧力の両方の作用により引き締められ、これで、母材２とオーバーモールド材５の間の耐密性が保証されている。この実施形態では、母材２をこれ以上加工する必要がなく、特に、角度を付けた既存の表面１１及び１２が用いられるので、凹部を設ける必要がない。

Claims (11)

1. 母材（２）、
   シールエレメント（３）及び
   少なくとも部分的に前記母材（２）を包囲し、少なくとも部分的に前記シールエレメント（３）を包囲するオーバーモールド材（５）
   を包含し、ここで、前記オーバーモールド材（５）が前記シールエレメント（３）を弾性変形状態に保つコンポーネント。
2. 前記シールエレメント（３）と前記母材（２）が相互間に１つの閉空間（４）を限定し、その中にガス、特に圧縮ガスが存在する請求項１に記載のコンポーネント。
3. 前記母材（２）が、前記シールエレメント（３）で覆われた凹部（２３）を有し、これにより、前記空間（４）が母材（２）とシールエレメント（３）の間に作られている請求項２に記載のコンポーネント。
4. 前記シールエレメント（３）がポット形又はシェル形の開口部を有し、その開口部が前記母材（２）で覆われており、これにより、母材（２）とシールエレメント（３）の間に前記空間（４）が作られている請求項２に記載のコンポーネント。
5. 前記母材（２）が互いに角度を付けた２つの表面（１１、１２）を有し、この角度を付けた表面（１１、１２）の間を前記シールエレメント（３）が延び、これにより、母材（２）とシールエレメント（３）の間に前記空間（４）が作られている請求項２に記載のコンポーネント。
6. 前記母材（２）及び／又は前記シールエレメント（３）が前記オーバーモールド材（５）により全面包囲されている先行請求項の１項に記載のコンポーネント。
7. 前記シールエレメント（３）が、前記母材（２）の互いに角度を付けた２つの表面（１１、１２）に切れ目なく当たっている請求項１に記載のコンポーネント。
8. オーバーモールド成形コンポーネント（１）を製作する方法であって、
   母材（２）とシールエレメント（３）を準備するステップ、
   前記シールエレメント（３）を前記母材（２）に施着するステップ、及び、
   母材（２）とシールエレメント（３）を更なる材料で少なくとも部分的にオーバーモールド成形し、ここで、前記シールエレメント（３）を弾性変形させるステップを包含する方法。
9. 前記母材（２）に前記シールエレメント（３）を施着することにより、母材（２）とシールエレメント（３）の間に閉空間（４）が作られ、この空間（４）に閉じ込められたガスが、オーバーモールド成形の間に前記シールエレメント（３）の弾性変形により圧縮される請求項８に記載の方法。
10. 前記シールエレメント（３）を前記母材（２）の互いに角度を付けた２つの表面に切れ目なく当て、前記シールエレメント（３）が、オーバーモールド成形の間の弾性変形により射出成形工具（７）の中空部（６）に圧入されるようにする請求項８に記載の方法。
11. 請求項１〜７の１項に記載のコンポーネントを包含する内燃機関用燃料噴射装置。

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