JP2015510988A - 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）、インサート材（４）、及び、少なくとも部分的にインサート材（４）を包囲し、少なくとも部分的に母材（２）を包囲するオーバーモールド材（６）を包含し、ここで、インサート材（４）がオーバーモールド材（６）とシールエレメント（３）の間に配置されているコンポーネントに関する。【選択図】図１

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に記載の発明通りのコンポーネントは、表面にインサート材が施着される母材を包含する。母材とインサート材の間にシールエレメントが挿入されている。コンポーネントは更に、少なくとも部分的にインサート材を包囲し、かつ、少なくとも部分的に母材を包囲するオーバーモールド材を包含する。シールエレメントは、ここで好ましくは、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にも拘らず、温度変動の中で常に母材及びインサート材と接触し続けるように設計されている。こうして、オーバーモールド材と母材の間で先行技術におけるより高い耐密性が達成可能となる。それゆえ、発明通りのコンポーネントは耐密のオーバーモールド成形を可能にし、そこで、変化する周囲影響のもとでも耐密性は保証され続ける。

従属請求項は、本発明の更に進んだ好ましい形態を示す。

好ましくは、シールエレメントが、オーバーモールド材と向き合って密閉された１つの空間の内部に施着されており、ここで、その空間が好ましくはリング空間である。これで、オーバーモールド材はシールエレメントに到達し得ず、これを損傷し得ない。更に、シールエレメントは、変化する周囲影響のもとで自在に弾性変形できるように確保される。これにより、十分なシールを確保することが可能となる。空間は、好ましくはリング空間である。

特に好ましくは、シールエレメントのための空間がインサート材と母材により作られる。これは、例えばポット形又はほぼ円筒形のインサート材を使って実現でき、これを母材の上に施着し、それで、インサート材の表面が母材を覆うようにする。同じく、空間は、母材の互いに角度を付けた２つの表面と、インサート材の互いに角度を付けた２つの表面により作ることもできる。これら可能な方法はすべて、母材もインサート材も極めて容易に低コストで製作できる利点を持つ。

あるいは代わりに、インサート材はツーピース構造を有し、第１の部分と第２の部分を包含する。従って、シールエレメントのための空間は、好ましくは少なくとも１つの母材表面とインサート材の第１の部分及び第２の部分により作られる。ここでは、インサート材の第１の部分も第２の部分も母材表面と接触している。インサート材のツーピース形状により、母材は、最初の代替例におけるより多様な形を取ることができる。

同じく代わりに、母材は、好ましくはインサート材で覆われる凹部を有する。従って、ここでもシールエレメントのための空間は生まれる。このバリエーションでは、シールエレメントのための空間が手間をかけずに製作できる上、周囲に対して確実に密閉することができる。

本発明の有利な一実施形態では、インサート材及び／又は母材が全面オーバーモールド成形されている。インサート材の全面オーバーモールド成形は、シールエレメントのための空間を確実に密閉する上で有利である。母材を全面オーバーモールド成形することにより、母材を外部影響から包括的に守ることができる。

好ましくは、インサート材が、オーバーモールド材と融着された溶融領域を有する。この溶融領域は、インサート材の部分領域を包含してもインサート材全体を包含してもよい。融着により、オーバーモールド材とインサート材は固定的かつ確実に相互結合でき、もはや分離できなくなる。これにより、シールエレメントのための空間の密閉を確実にすることができる。

更に好ましくは、母材が金属材料からなり、及び／又はインサート材がプラスチックからなり、及び／又はオーバーモールド材がプラスチックからなることを見込んでいる。特に好ましくは、インサート材とオーバーモールド材が同じ金属からなる。こうして、オーバーモールド材とインサート材の異なる膨張挙動が排除される。

また、本発明は、下記ステップを包含する請求項９に記載の方法に関する。先ず、母材とシールエレメントとインサート材を準備する。続いて、シールエレメントとインサート材を母材表面に当て、シールエレメントが母材とインサート材の間の空間の内部に嵌まり込むように施着する。好ましくは、シールエレメントは、母材とインサート材の間で周囲に対して密閉された空間の内部に位置する。これで、インサート材と母材を少なくとも部分的に閉め切るオーバーモールド成形の間に溶融材がシールエレメントの空間に入り込むことはできなくなる。こうして、シールエレメントは、変化する温度影響のもとでも自らの耐密効果を維持するのに十分なほど弾性変形することができる。

好ましくは、本方法は、母材とインサート材をオーバーモールド成形するステップの間にインサート材の溶融領域をオーバーモールド材と融着する仕方で実行される。あるいはその代わりに又はそれに加えて、オーバーモールド成形のステップの後、オーバーモールド材が硬化した時にインサート材とオーバーモールド材を融着してよい。そのために、特にプラスチック溶接の方法を使用することができる。このステップは、オーバーモールド材とインサート材が１つのユニットを作り、これで、両方がもはや分離できなくなるという利点を持つ。これで、インサート材とオーバーモールド材の間の耐密性は保証されている。

更に、本発明は、請求項１１に記載の内燃機関用燃料噴射装置に関する。ここで、燃料噴射装置は、上で述べたような発明通りのコンポーネントを包含する。発明通りのコンポーネントは、有利なことに燃料噴射装置において燃料を通す領域で使用される。そこでは、常に母材に密着していなければならないオーバーモールド材を包含するコンポーネントが必要とされるからである。コンポーネントはそこで大きい温度変動にさらされるが、母材とオーバーモールド材の間の耐密性を損なってはならない。

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。

本発明の第１の実施例によるコンポーネントの断面図である。 本発明の第２の好ましい実施例によるコンポーネントの断面図である。 本発明の第３の好ましい実施例によるコンポーネントの断面図である。 本発明の好ましい一実施例によるコンポーネントを包含する噴射弁の概略図である。

図１は、第１の実施形態による発明通りのコンポーネント１を断面図で示す。コンポーネント１は、好ましくは、図４に描かれた通りの噴射弁において使用される。このコンポーネントは、オーバーモールド材６が施された母材２を包含する。母材は、第１の部分域２１と第２の部分域２２を持つツーピース構造である。オーバーモールド材６と母材２の間の耐密性を保証するために、シールエレメント３が使用される。ここで、シールエレメント３は空間５の内部に配置されており、ここで、空間５は母材２の表面とインサート材４の表面により作られる。

この実施形態では、母材２は互いに垂直に立つ２つの表面２３、２４を有し、これが一方で空間５の境界を作り、他方で両表面にインサート材４が当たっている。こうして、空間５は周囲から完全に密閉される。それゆえ、シールエレメント３は、周囲条件に応じて空間５の中で自在に弾性変形することができる。この実施例では、シールエレメント３がＯリングであり、円形横断面を持つ。空間４は、矩形横断面を持つリング空間である。特に、シールエレメント３は空間４を完全に満たさないので、シールエレメント３は、空間４の内部で引き続き弾性変形することができる。

インサート材４は、ここで、母材２を部分的に覆うオーバーモールド材６により全面包囲されている。シールエレメント３は、インサート材４と結合して、母材２の第１の部分域２１と第２の部分域２２の間に継ぎ目２５を周囲に対して封止する。

インサート材４へのオーバーモールド材６の十分な付着を保証するため、また、オーバーモールド材６とインサート材４の間の耐密性を確保するため、インサート材４は、ラビリンスの形の溶融領域７を有する。この溶融領域７はオーバーモールド材６と融着されており、これで、オーバーモールド材６とインサート材４は少なくとも領域ごとに１つのユニットを作る。全体として、この実施形態をもってすれば、変化する周囲影響のもとでも、オーバーモールド材６と母材２の間でより高い耐密性が確保される。

図２は、本発明の第２の実施形態によるコンポーネント１を断面図で示す。第１の実施形態と同様、第２の実施形態のコンポーネント１も、噴射弁１００において使用できる（図４を参照）。同等ないしは機能上同等のエレメントに、先行の実施例におけると同じ参照符号を付けた。第１の実施形態と対照的に、第２の実施形態では、インサート材４が二分割されており、第１の部分４１と第２の部分４２からなる。それゆえ、内部にシールエレメント３がある空間５も、第１の実施形態におけるのと別の表面により作られる。空間５は、母材２の表面と、インサート材の第１の部分４１の１つの表面と、インサート材の第２の部分４２の２つの表面とにより境界が限定される。加えて、第１の部分４１も第２の部分４２も、空間５の境界を限定する母材２の表面上にある。また、第２の部分４２は、第１の部分４１の凹部４３に食い込む。オーバーモールド材６は、インサート材４の第２の部分４２の全部を覆い、インサート材４の第１の部分４１の一部だけを覆う。

二分割されたインサート材４の使用により、母材２において空間５の境界を限定する第２の表面が省略できるので、母材２の造形に関する要求は引き下げられる。ここでも、インサート材４は、オーバーモールド材６と融着された溶融領域７を有する。それゆえ、本発明の第２の実施形態でも、オーバーモールド材６とインサート材４は少なくとも領域ごとに１つのユニットを作る。

図３は、図４に描かれた通り噴射弁１００において使用できる、本発明の第３の実施形態によるコンポーネント１を断面図で示す。同等ないしは機能上同等の部材が、先行の実施例におけると同じ参照符号で表されている。この実施形態では、シールエレメント３のための空間５は、主に母材２の凹部により作られる。ここで好ましくは、凹部は、シールエレメント３を完全に受容するのに十分な大きさを持つ。更に、空間５は、この母材２の凹部を覆うインサート材４により作られる。この実施形態では、空間５を十分確実に密閉できるようにするために必要なオーバーモールド成形は、インサート材４の一部に施すだけで足りる。それゆえ、オーバーモールド材６はインサート材４の一部を包含するだけである。先に挙げた実施形態と同様、インサート材４は、オーバーモールド材６と融着された溶融領域を有する。この実施形態の利点は、構造上の制約から溶融材が空間５に侵入できないことにある。従って、空間５の密閉は、極めて手間のかからない仕方で達成できる。

１ コンポーネント
２ 母材
３ シールエレメント
４ インサート材
５ 空間
６ オーバーモールド材
７ 溶融領域
２１ 母材の第１の部分域
２２ 母材の第２の部分域
２５ 第１／第２の部分域の間の継ぎ目
４１ インサート材の第１の部分
４２ インサート材の第２の部分
４３ 第１の部分の凹部

Claims (11)

1. 母材（２）、
   シールエレメント（３）、
   インサート材（４）、及び、
   少なくとも部分的に前記インサート材（４）を包囲し、少なくとも部分的に前記母材（２）を包囲するオーバーモールド材（６）
   を包含し、ここで、前記インサート材（４）がオーバーモールド材（６）とシールエレメント（３）の間に配置されているコンポーネント。
2. 前記シールエレメント（３）が、前記オーバーモールド材（６）に対して密閉された空間（５）の内部に施着されている請求項１に記載のコンポーネント。
3. 前記シールエレメント（３）のための前記空間（５）が、前記インサート材（４）と前記母材（２）により作られている請求項２に記載のコンポーネント。
4. 前記インサート材（４）が第１の部分（４１）と第２の部分（４２）を包含し、前記シールエレメント（３）のための前記空間（５）が、前記インサート材（４）の前記第１の部分（４１）と前記第２の部分（４２）及び前記母材（２）により作られている請求項２に記載のコンポーネント。
5. 前記シールエレメント（３）のための前記空間（５）が、前記インサート材（４）で覆われた前記母材（２）の凹部により作られる請求項２に記載のコンポーネント。
6. 前記インサート材（４）及び／又は前記母材（２）が完全にオーバーモールド成形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. 前記インサート材（４）が、前記オーバーモールド材（６）と融着された溶融領域（７）を有する先行請求項の１項に記載のコンポーネント。
8. 前記母材が金属材料からなり、及び／又は前記インサート材がプラスチックからなり、及び／又は前記オーバーモールド材がプラスチックからなる先行請求項の１項に記載のコンポーネント。
9. 母材（２）をオーバーモールド成形する方法であって、
   母材（２）とシールエレメント（３）とインサート材（４）を準備するステップ、
   前記シールエレメント（３）を母材（２）とインサート材（４）の間の空間（５）内に配置するステップ、及び、
   前記インサート材（４）と前記母材（２）を少なくとも部分的にオーバーモールド成形するステップを包含する方法。
10. 前記オーバーモールド成形の間に前記インサート材（４）の溶融領域（７）とオーバーモールド材を融着し、及び／又は、前記インサート材（４）と前記オーバーモールド材（６）をオーバーモールド成形ステップの後、特にプラスチック溶接により融着する請求項９に記載の方法。
11. 請求項１〜８の１項に記載のコンポーネント（１）を包含する内燃機関用燃料噴射装置。

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