WO2008080747A1 - Housing with metallic insert part - Google Patents

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Alexander Herrmann
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Robert Bosch Gmbh
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    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
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    • H01R13/521—Sealing between contact members and housing, e.g. sealing insert
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R2201/00—Connectors or connections adapted for particular applications
    • H01R2201/26—Connectors or connections adapted for particular applications for vehicles

Definitions

  • the invention relates to a housing with a metallic insert, wherein the metallic insert is at least partially enveloped by the housing.
  • Electrical and electronic components in automotive applications are packaged for application in the vehicle and for protection against environmental influences in plastic housings. These usually contain injected metallic inserts for electrical contacting and fastening.
  • acceleration sensors are used as peripheral devices in the front and side of vehicles to detect frontal and side crashes.
  • the application-specific mounting positions expose the sensors to extreme environmental conditions, such as moisture, often associated with salts, high and low temperatures.
  • the housings of the sensors in series are made of PBT (polybutylene terephthalate) plastics, which are characterized by low water absorption, high dimensional stability, acid resistance, laser marking and weldability.
  • a typical housing is for example a sensor housing for motor vehicles consisting of connector area,
  • the object of the invention is to improve the resistance of plastic housings, as used for example for peripheral acceleration sensors in airbag systems, against environmental influences, in particular the alkali resulting from the metallic corrosion.
  • the invention relates to a housing with a metallic insert, wherein the metallic insert is at least partially enveloped by the housing.
  • the essence of the invention is that an electrically non-conductive sheath is provided, which envelops the metallic insert directly and at least partially.
  • the resistance of such a housing is increased against environmental influences, in particular against electrolysis.
  • an advantageous embodiment of the invention provides that the envelope is a coating of the metallic insert.
  • Another advantageous embodiment of the invention provides that the envelope is a Umspritzling to the metallic insert. It is particularly advantageous that the Umspritzling at least one
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides that the envelope is resistant to alkali. This is particularly advantageous if the housing is acid resistant.
  • the acid resistance of the casing and the alkali resistance of the casing combine to an overall higher resistance to chemically attacking environmental influences.
  • the envelope is at least partially enveloped by the housing. It is particularly advantageous that the envelope is completely and hermetically enclosed by the housing. It is also advantageous that the housing has at least one interior, and the envelope protects this interior at least partially against leaks in the housing.
  • the envelope in the form of an encapsulation or coating of the metallic inserts, in particular of contacts and mounting sockets with a lägebe drivingn, electrically non-conductive material before the actual housing injection process. In the case of cracking in the housing by Laugenzer GmbH this forms
  • the geometry of the pre-injection can be designed so that the plastic of the pre-injection is enclosed hermetically to the outside or an interior of the housing, in particular for electronic components, is protected against leaks by an injected barrier layer.
  • Umspritzling is effected in a subsequent production of the housing that areas are filled with accumulation of material, for example, to save housing material or strengthened to avoid voids, weld lines of the housing, and a tendency to gap formation between Einlegteil and plastic due to shrinkage when cooling a injection-molded housing is reduced.
  • the advantages mentioned come especially with housings for electrical components to wear, which are exposed to strong environmental influences. These are in particular sensor housings in motor vehicles.
  • the resistance of plastic housings, as they are used, for example, for peripheral acceleration sensors in airbag systems of motor vehicles, against environmental influences, in particular resulting from the metallic corrosion liquor can be improved by the invention.
  • FIG. 1 the embodiment of a housing according to the invention is exemplified.
  • the illustration shows a housing 10 with an interior 15, in which electrical components 40 are arranged.
  • the housing 10 further comprises metallic inserts 20.
  • the metallic inserts 20 are in electrical connection with the electrical components 40 and also have an electrical contact region 25.
  • the metallic inserts 20 have a non-conductive sheath 30.
  • the nonconductive sheath 30 may be a coating, or, as shown here, a so-called overmold 30.
  • the encapsulation 30 here has indentations 35.
  • the formations 35 reduce the proportion of the actual wall of the housing 10 on the entire intended wall thickness in problematic areas and thus prevent the formation of voids or air pockets. This can also contribute to a special shaping of the formations 35.
  • the production of the housing according to the invention is largely possible without costly production changes.
  • the inserts 20 of the housing 10 are encapsulated or coated with an alkali-resistant electrically non-conductive material before the actual housing injection process in an additional process step.
  • This layer 30 acts as a barrier in the case of cracking by environmental influences such as Laugenzer GmbH.
  • the electrical inserts 20 are protected and prevents short circuits.
  • coating or injection molding processes are conceivable. If you use the
  • the material of the pre-extrusion coating 30 must be selected so as to be resistant to alkalis. After the housing injection process, there should be a firm, permanent connection to PBT. The geometry of the pre-injection 30 is to be changed only insignificantly by the second injection process, which produces the actual housing 10. Possible materials are, for example, PA (polyamide) variants.

Abstract

The invention is based on a housing (10) with a metallic insert part (20), with the metallic insert part (20) being sheathed by the housing (10), at least in places. The essence of the invention is to provide an electrically non-conductive sheath (30) which sheaths the metallic insert part (20) directly and at least in places.

Description

Beschreibung description
Titeltitle
Gehäuse mit metallischem EinlegeteilHousing with metal insert
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Gehäuse mit einem metallischen Einlegeteil, wobei das metallische Einlegeteil wenigstens teilweise von dem Gehäuse umhüllt ist. Elektrische und elektronische Komponenten in Kraftfahrzeuganwendungen werden zur Applikation im Fahrzeug und zum Schutz vor Umwelteinflüssen in Kunststoffgehäusen verpackt. Diese beinhalten meist eingespritzte metallische Einlegeteile zur elektrischen Kontaktierung und Befestigung. In Airbagsystemen werden Beschleunigungssensoren als periphere Geräte im Front- und Seitenbereich der Fahrzeuge zur Erkennung von Frontal- und Seitenunfällen eingesetzt. Durch die applikationsbedingten Einbaupositionen werden die Sensoren extremen Umweltbedingungen, wie zum Beispiel Feuchtigkeit, oft verbunden mit Salzen, hohen und tiefen Temperaturen, ausgesetzt. Die Gehäuse der in Serie befindlichen Sensoren werden aus PBT (Polybutylenterephthalat) Kunststoffen gefertigt, die sich durch geringe Wasseraufnahme, hohe Maßhaltigkeit, Säurebeständigkeit, Laserbeschrift- und Schweißbarkeit auszeichnen. Ein typisches Gehäuse ist beispielsweise ein Sensorgehäuse für Kfz bestehend aus Steckerbereich,The invention relates to a housing with a metallic insert, wherein the metallic insert is at least partially enveloped by the housing. Electrical and electronic components in automotive applications are packaged for application in the vehicle and for protection against environmental influences in plastic housings. These usually contain injected metallic inserts for electrical contacting and fastening. In airbag systems, acceleration sensors are used as peripheral devices in the front and side of vehicles to detect frontal and side crashes. The application-specific mounting positions expose the sensors to extreme environmental conditions, such as moisture, often associated with salts, high and low temperatures. The housings of the sensors in series are made of PBT (polybutylene terephthalate) plastics, which are characterized by low water absorption, high dimensional stability, acid resistance, laser marking and weldability. A typical housing is for example a sensor housing for motor vehicles consisting of connector area,
Platinenbereich und den in den Kunststoff eingespritzten metallischen Einlegeteilen zur elektrischen Kontaktierung und Befestigung. Die oben beschriebenen Anwendungsbedingungen begünstigen metallische Korrosion an den Befestigungselementen. Beiprodukte der Korrosion sind Laugen. Diese greifen das nicht laugenbeständige PBT an und führen zu einer Zersetzung der Polymerketten. Folge sindBoard area and injected into the plastic metal inserts for electrical contacting and attachment. The application conditions described above favor metallic corrosion on the fasteners. By-products of corrosion are alkalis. These attack the non-alkali-resistant PBT and lead to a decomposition of the polymer chains. Consequence are
Rißbildungen im Kunststoff, die bei Ausbreitung zu den Einlegeteilen und Eindringen von Salzwasser zu Kurzschlüssen und Ausfall des Sensors führen. Im Kurzschlußfall beschleunigt sich dieser Prozeß durch die nun auftretende Elektrolyse. Der Einsatz von laugenbeständigen Kunststoffen ist denkbar. Nachteile sind die fehlende Säurebeständigkeit, erhöhte Wasseraufhahme und die notwendige Entwicklung und Freigabe von Prozessen zur Laserbeschrift- und Schweißbarkeit.Cracks in the plastic, which lead to short-circuiting and failure of the sensor when spreading to the inserts and saltwater intrusion. In case of short circuit, this process accelerates by the now occurring electrolysis. The use of alkali-resistant plastics is conceivable. Disadvantages are the missing ones Acid resistance, increased water absorption and the necessary development and approval of processes for laser marking and weldability.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es die Widerstandsfähigkeit von Kunststoffgehäusen, wie sie zum Beispiel für periphere Beschleunigungssensoren in Airbagsystemen eingesetzt werden, gegen Umwelteinflüsse, ins besondere die aus der metallischen Korrosion entstehenden Lauge, zu verbessern.The object of the invention is to improve the resistance of plastic housings, as used for example for peripheral acceleration sensors in airbag systems, against environmental influences, in particular the alkali resulting from the metallic corrosion.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Erfindung geht aus von einem Gehäuse mit einem metallischen Einlegeteil, wobei das metallische Einlegeteil wenigstens teilweise von dem Gehäuse umhüllt ist. Der Kern der Erfindung besteht darin, daß eine elektrisch nichtleitende Umhüllung vorgesehen ist, welche das metallische Einlegeteil unmittelbar und wenigstens teilweise umhüllt. Vorteilhaft ist die Widerstandsfähigkeit eines solchen Gehäuses gegen Umwelteinflüsse, insbesondere gegen Elektrolyse erhöht.The invention relates to a housing with a metallic insert, wherein the metallic insert is at least partially enveloped by the housing. The essence of the invention is that an electrically non-conductive sheath is provided, which envelops the metallic insert directly and at least partially. Advantageously, the resistance of such a housing is increased against environmental influences, in particular against electrolysis.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Umhüllung eine Beschichtung des metallischen Einlegeteils ist. Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Umhüllung ein Umspritzling um das metallische Einlegeteil ist. Besonders vorteilhaft ist, daß der Umspritzling wenigstens eineAn advantageous embodiment of the invention provides that the envelope is a coating of the metallic insert. Another advantageous embodiment of the invention provides that the envelope is a Umspritzling to the metallic insert. It is particularly advantageous that the Umspritzling at least one
Ausformung zur Verbindung mit dem Gehäuse aufweist. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Umhüllung laugenbeständig ist. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Gehäuse säurebeständig ist. Die Säurebeständigkeit des Gehäuses und die Laugenbeständigkeit der Umhüllung kombinieren sich zu einer insgesamt höheren Beständigkeit gegenüber chemisch angreifenden Umwelteinflüssen.Has molding for connection to the housing. A particularly advantageous embodiment of the invention provides that the envelope is resistant to alkali. This is particularly advantageous if the housing is acid resistant. The acid resistance of the casing and the alkali resistance of the casing combine to an overall higher resistance to chemically attacking environmental influences.
Vorteilhaft ist, daß die Umhüllung wenigstens teilweise von dem Gehäuse umhüllt ist. Besonders vorteilhaft ist, daß die Umhüllung vollständig und hermetisch von dem Gehäuse umhüllt ist. Vorteilhaft ist auch, daß das Gehäuse wenigstens einen Innenraum aufweist, und die Umhüllung diesen Innenraum wenigstens teilweise gegen Undichtigkeiten des Gehäuses schützt. Vorteilhaft ist die Umhüllung in Form einer Umspritzung oder Beschichtung der metallischen Einlegeteile, wie insbesondere von Kontakten und Befestigungsbuchsen mit einem laugebeständigen, elektrisch nicht leitfähigen Material vor dem eigentlichen Gehäusespritzprozeß. Im Fall der Rißbildung im Gehäuse durch Laugenzersetzung bildet dieseIt is advantageous that the envelope is at least partially enveloped by the housing. It is particularly advantageous that the envelope is completely and hermetically enclosed by the housing. It is also advantageous that the housing has at least one interior, and the envelope protects this interior at least partially against leaks in the housing. Advantageously, the envelope in the form of an encapsulation or coating of the metallic inserts, in particular of contacts and mounting sockets with a lägebeständigen, electrically non-conductive material before the actual housing injection process. In the case of cracking in the housing by Laugenzersetzung this forms
Umhüllung eine Barriere zu den elektrischen Einlegeteilen. Weiter kann bei einer Umhüllung in Form eines Umspritzlings die Geometrie der Vorumspritzung so ausgelegt werden, daß der Kunststoff der Vorumspritzung hermetisch nach außen eingeschlossen ist oder auch ein Innenraum des Gehäuses, insbesondere für elektronische Bauelemente, durch eine eingespritzte Barriereschicht gegen Undichtigkeiten geschützt wird. Durch geeignete Ausformungen amEnclosing a barrier to the electrical inserts. Furthermore, in the case of a coating in the form of an extrusion, the geometry of the pre-injection can be designed so that the plastic of the pre-injection is enclosed hermetically to the outside or an interior of the housing, in particular for electronic components, is protected against leaks by an injected barrier layer. By suitable formations on
Umspritzling wird bei einer anschließenden Fertigung des Gehäuses bewirkt, daß Bereiche mit Materialanhäufung ausgefüllt werden, beispielsweise um Gehäusematerial zu sparen oder auch zur Vermeidung von Lunkern, Bindenähte des Gehäuses gestärkt werden, sowie eine Neigung zur Spaltbildung zwischen Einlegteil und Kunststoff bedingt durch Schrumpfung beim Erkalten eines spritzgußgeformten Gehäuses verringert wird. Die genannten Vorteile kommen besonders bei Gehäusen für elektrische Bauelemente zum tragen, die starken Umwelteinflüssen ausgesetzt sind. Dies sind insbesondere Sensorgehäuse in Kraftfahrzeugen. Besonders die Widerstandsfähigkeit von Kunststoffgehäusen, wie sie zum Beispiel für periphere Beschleunigungssensoren in Airbagsystemen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, gegen Umwelteinflüsse, insbesondere die aus der metallischen Korrosion entstehenden Lauge, kann durch die Erfindung verbessert werden.Umspritzling is effected in a subsequent production of the housing that areas are filled with accumulation of material, for example, to save housing material or strengthened to avoid voids, weld lines of the housing, and a tendency to gap formation between Einlegteil and plastic due to shrinkage when cooling a injection-molded housing is reduced. The advantages mentioned come especially with housings for electrical components to wear, which are exposed to strong environmental influences. These are in particular sensor housings in motor vehicles. In particular, the resistance of plastic housings, as they are used, for example, for peripheral acceleration sensors in airbag systems of motor vehicles, against environmental influences, in particular resulting from the metallic corrosion liquor can be improved by the invention.
Neben den effektiven Korrosionsschutz sind weitere Vorteile der Erfindung die mögliche Beibehaltung des bisherigen Gehäusegrundmaterials PBT mit den zugehörigen Fertigungsprozessen bei erhöhter Laugenbeständigkeit, sowie die leichte Umsetzbarkeit derIn addition to the effective corrosion protection are further advantages of the invention, the possible retention of the previous housing base material PBT with the associated manufacturing processes with increased alkali resistance, and the ease of implementation of
Erfindung für bestehende Gehäusegeometrien.Invention for existing housing geometries.
Zeichnung und AusführungsbeispielDrawing and embodiment
In der Figur 1 ist beispielhaft die Ausführung eines erfindungsgemäßen Gehäuses dargestellt. Die Darstellung zeigt ein Gehäuse 10 mit einem Innenraum 15, in dem elektrische Bauelemente 40 angeordnet sind. Das Gehäuse 10 weist weiter metallische Einlegeteile 20 auf. In diesem Ausführungsbeispiel stehen die metallischen Einlegeteile 20 in elektrischer Verbindung mit den elektrischen Bauelementen 40 und weisen außerdem einen elektrischen Kontaktbereich 25 auf. - A -In the figure 1 the embodiment of a housing according to the invention is exemplified. The illustration shows a housing 10 with an interior 15, in which electrical components 40 are arranged. The housing 10 further comprises metallic inserts 20. In this exemplary embodiment, the metallic inserts 20 are in electrical connection with the electrical components 40 and also have an electrical contact region 25. - A -
Erfindungsgemäß weisen die metallischen Einlegeteile 20 eine nichtleitende Umhüllung 30 auf. Die nichtleitende Umhüllung 30 kann eine Beschichtung sein, oder wie hier dargestellt ein sogenannter Umspritzling 30. Der Umspritzling 30 weist hier Ausformungen 35 auf. Die Ausformungen 35 verringern den Anteil der eigentlichen Wandung des Gehäuses 10 an der gesamten vorgesehenen Wandstärke in problematischen Bereichen und beugen so der Bildung von Lunkern bzw. Lufteinschlüssen vor. Dazu kann auch eine spezielle Formgebung der Ausformungen 35 beitragen.According to the invention, the metallic inserts 20 have a non-conductive sheath 30. The nonconductive sheath 30 may be a coating, or, as shown here, a so-called overmold 30. The encapsulation 30 here has indentations 35. The formations 35 reduce the proportion of the actual wall of the housing 10 on the entire intended wall thickness in problematic areas and thus prevent the formation of voids or air pockets. This can also contribute to a special shaping of the formations 35.
Die Fertigung des erfindungsgemäßen Gehäuses ist weitgehend ohne aufwendige Produktionsumstellungen möglich. Die Einlegeteile 20 des Gehäuses 10 werden vor dem eigentlichen Gehäusespritzprozeß in einem zusätzlichen Prozeß-Schritt mit einem laugenbeständigen elektrisch nicht leitfähigen Material umspritzt oder beschichtet. Diese Schicht 30 wirkt im Fall der Rißbildung durch Umwelteinflüsse wie Laugenzersetzung als Barriere. Die elektrischen Einlegeteile 20 werden geschützt und Kurzschlüsse verhindert. Als Prozesse sind zum Beispiel Beschichtungs- oder Spritzgießprozesse denkbar. Nutzt man dieThe production of the housing according to the invention is largely possible without costly production changes. The inserts 20 of the housing 10 are encapsulated or coated with an alkali-resistant electrically non-conductive material before the actual housing injection process in an additional process step. This layer 30 acts as a barrier in the case of cracking by environmental influences such as Laugenzersetzung. The electrical inserts 20 are protected and prevents short circuits. As processes, for example, coating or injection molding processes are conceivable. If you use the
Technik des Vorumspritzens werden die Einlegeteile 20 mit einem Vorumspritzling 30 umgeben. Die Geometrie wird so ausgelegt das möglichst die gesamten gefährdeten Bereiche der Einlegeteile 20 mit Ausnahme von Kontaktbereichen 25 mit dem Vorumspritzling 30 umgeben werden. Weiter besteht die Möglichkeit Strukturen zur Vermeidung von Lunkern, Stärkung von Bindenähten sowie Verminderung der Spaltbildung zwischen Einlegeteil undTechnology of Vorumspritzens the inserts 20 are surrounded with a Vorumspritzling 30. The geometry is designed so that as far as possible the entire endangered areas of the inserts 20 with the exception of contact areas 25 are surrounded by the pre-molded part 30. There is also the possibility structures to avoid voids, strengthening of weld lines and reduce the gap between insert and
Kunststoff des Gehäuses 10 zu integrieren. Für den Fall des Korrosionsschutzes ist das Material der Vorumspritzung 30 laugenbeständig auszuwählen. Nach dem Gehäusespritzprozeß soll eine feste, dauerhafte Verbindung zu PBT bestehen. Die Geometrie der Vorumspritzung 30 soll durch den zweiten Spritzprozeß, der das eigentliche Gehäuse 10 fertigt, nur unwesentlich verändert werden. Mögliche Materialien sind beispielsweise PA (Polyamid) Varianten. To integrate plastic of the housing 10. In the case of corrosion protection, the material of the pre-extrusion coating 30 must be selected so as to be resistant to alkalis. After the housing injection process, there should be a firm, permanent connection to PBT. The geometry of the pre-injection 30 is to be changed only insignificantly by the second injection process, which produces the actual housing 10. Possible materials are, for example, PA (polyamide) variants.

Claims

Ansprüche claims
1. Gehäuse (10) mit einem metallischen Einlegeteil (20), wobei das metallische Einlegeteil (20) wenigstens teilweise von dem Gehäuse (10) umhüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch nichtleitende Umhüllung (30) vorgesehen ist, welche das metallische1. Housing (10) with a metallic insert (20), wherein the metallic insert part (20) is at least partially enveloped by the housing (10), characterized in that an electrically non-conductive sheath (30) is provided which the metallic
Einlegeteil (20) unmittelbar und wenigstens teilweise umhüllt.Insert (20) directly and at least partially enveloped.
2. Gehäuse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (30) eine Beschichtung des metallischen Einlegeteils (20) ist.2. Housing (10) according to claim 1, characterized in that the sheath (30) is a coating of the metallic insert part (20).
3. Gehäuse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (30) ein Umspritzling um das metallische Einlegeteil (20) ist.3. Housing (10) according to claim 1, characterized in that the sheath (30) is a Umspritzling to the metallic insert (20).
4. Gehäuse (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umspritzling wenigstens eine Ausformung zur Verbindung mit dem Gehäuse (10) aufweist.4. Housing (10) according to claim 3, characterized in that the Umspritzling has at least one molding for connection to the housing (10).
5. Gehäuse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (30) laugenbeständig ist.5. Housing (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the sheath (30) is alkali-resistant.
6. Gehäuse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (30) wenigstens teilweise von dem Gehäuse (10) umhüllt ist.6. Housing (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the sheath (30) is at least partially enveloped by the housing (10).
7. Gehäuse (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung (30) vollständig und hermetisch von dem Gehäuse (10) umhüllt ist.7. Housing (10) according to claim 6, characterized in that the sheath (30) is completely and hermetically enclosed by the housing (10).
8. Gehäuse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse wenigstens einen Innenraum (15) aufweist, und die Umhüllung (30) diesen Innenraum (15) wenigstens teilweise gegen Undichtigkeiten des Gehäuses (10) schützt. 8. Housing (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the housing has at least one interior space (15), and the sheath (30) at least partially protects this interior space (15) against leaks in the housing (10).
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