DE102012202004A1

DE102012202004A1 - Längswasserdichtes Umspritzen von Metallteilen, insbesondere Stanzgittern

Info

Publication number: DE102012202004A1
Application number: DE102012202004A
Authority: DE
Inventors: Günter Jäger; Andreas Metzler
Original assignee: Hirschmann Automotive GmbH
Current assignee: Hirschmann Automotive GmbH
Priority date: 2011-02-11
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2012-08-16
Also published as: WO2012107545A1; EP2673850A1

Abstract

Metallteil (1) und Verfahren zur Herstellung eines Metallteils (1), das mit einer Umspritzung (2) aus einem Kunststoffmaterial bereichsweise umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (1) im Laufe seiner axialen Erstreckung mit zumindest einer quer zu der axialen Erstreckung ausgerichteten Prägung (3) versehen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine nach diesem Verfahren hergestellte Vorrichtung zum längswasserdichten Umspritzen von Metallteilen, insbesondere Stanzgittern, gemäß den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes der unabhängigen Patentansprüche.
Es ist bekannt, dass Stanzgitter mit einem Kunststoff in einem an sich bekannten Kunststoffspritzgussverfahren umspritzt werden.
Hierbei hat sich herausgestellt, dass aufgrund der Tatsache, dass es sich in den angrenzenden Bereichen um unterschiedliche Materialien handelt, diese keine ausreichende innige Verbindung eingehen können, um eine Längswasserdichtheit zu erzielen. Eine solche Längswasserdichtheit ist aber bei Metallteilen, die als elektrische Leiter in Form zum Beispiel von Rundkabeln, Stanzgittern oder dergleichen ausgebildet sind, besonders wichtig, insbesondere dann, wenn sie in der Fahrzeugtechnik angewandt werden. Denn hierbei gibt es sehr große Temperaturunterschiede, die bewirken, dass sich die beiden beteiligten Materialien (Metall und Kunststoff) unterschiedlich ausdehnen bzw. zusammenziehen und somit sich die Gefahr ergibt, dass in den angrenzenden Bereichen ein Spalt, wenn auch nur ein sehr kleiner Spalt, entsteht, in dem sich in Längsrichtung (also in axialer Richtung des Metallteiles) in nachteiliger Weise Feuchtigkeit bewegen kann. Diese Feuchtigkeit führt zum Beispiel zu Korrosionen an Kontaktpartnern, die am Ende des Metallteiles (hier ein Kabel) angeordnet sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Metallteiles sowie ein Metallteil, das mit einer Umspritzung aus einem Kunststoffmaterial bereichsweise umgeben ist, bereitzustellen, bei dem Maßnahmen getroffen sind, um die Längswasserdichtheit in axialer Erstreckung des Metalles in dem Bereich, in dem es von der Umspritzung umgeben ist, zu verbessern.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Um die Längswasserdichtheit des Metallteils mit dem umgebenden Kunststoff nach der Durchführung des Kunststoffspritzgussverfahrens sicher zu stellen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Metallteil im Laufe seiner axialen Erstreckung zumindest eine Prägung, vorzugsweise mehrere Prägungen, aufweist. Diese Prägung oder die mehreren Prägungen können je nach geometrischer Gestaltung des Metallteiles umlaufend sein. Zur optimalen Realisierung der Längswasserdichtheit ist die zumindest eine Prägung quer zur Längserstreckung einmal um das Metallteil herum ausgebildet So ist beispielsweise bei einem Draht vorgesehen, dass dieser als eine Prägung zumindest eine eingeprägte Nut oder zumindest einen umlaufenden Wulst aufweist, wobei dieser Bereich übergreifend mit Kunststoff umspritzt ist. Es ist auch denkbar, dass sich eine Nut an einen Wulst anschließt oder sich mehrere Nuten und mehrere Wülste in axialer Richtung aneinander anreihen. Gleiches gilt auch für Metallteilen, die keinen runden, sondern einen anderen Querschnitt (zum Beispiel quadratisch, rechteckig, dreieckig, oval oder dergleichen) aufweisen. Außerdem ist es je nach Material und geometrischer Gestaltung des Metallteils denkbar, die Prägung in Form einer Vertiefung nicht durch einen Umformvorgang ohne Materialwegnahme, sondern durch Materialwegnahme, beispielsweise durch Fräsen, Sägen, Drehen, Schleifen oder dergleichen, zu realisieren. Eine Wulst, Erhebung oder dergleichen kann auch anstelle eines Umformvorganges ohne Materialwegnahme durch einen Materialauftrag (Hinzugabe von Material) auf dem Metallteil aus gleichem oder unterschiedlichem Material erfolgen. Hier kann beispielsweise daran gedacht werden, auf einem Draht oder einem Stanzgitter eine Erhebung (umlaufend) durch zusätzliches (gleiches oder unterschiedliches) Drahtmaterial, Material des Stanzgitters oder dergleichen zu realisieren.
Nachdem die zumindest eine Prägung, vorzugsweise zumindest eine Vertiefung und/oder eine Erhöhung hergestellt worden ist, wird dieser Bereich und übergreifend angrenzende Bereiche des Metallteiles in einem an sich bekannten Kunststoffspritzgussverfahren mit Kunststoff umspritzt. Zur weiteren Verbesserung der Längswasserdichtheit ist weiterhin vorgesehen, dass ein Kunststoffmaterial eingesetzt wird, welches sich während und/oder nach dem Umspritzen, gegebenenfalls unter Ergänzung weiterer Verfahrensschritte, zusammenzieht, um die Anlage des umspritzten Bereichs an den geprägten Bereichen und angrenzenden Bereichen des Metallteiles zu verbessern. Hierbei kommen Kunststoffmaterialien in Betracht, die entweder schon während des Umspritzvorgangs sich zusammenziehen oder ein Zusammenziehen nach dem eigentlichen Umspritzvorgang ausüben. Alternativ dazu sind auch Materialien denkbar, die sich währen oder nach dem Umspritzvorgang nicht zusammenziehen, jedoch unter Zuhilfenahme eines weiteren Verfahrensschrittes (wie z. B. erneute Erwärmung) kontrahieren, um die Verbindung zwischen dem Metallteil und dem umspritzten Kunststoff zur Realisierung der gewünschten Längswasserdichtheit zu erhöhen.
In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest eine Prägung in ihrem Verlauf um das Metallteil herum den gleichen Querschnitt und/oder in ihrem Verlauf um das Metallteil herum einen sich verändernden Querschnitt aufweist. Diese beiden entweder sich ergänzenden oder alternativ vorzusehenden Maßnahmen haben den Vorteil, dass die Prägung (zum Beispiel in Form der Vertiefung und/oder der Erhebung gegenüber der äußeren Kontur des Metallteiles) eben dieser Kontur des Metallteiles angepasst werden können, um durch Vergrößerung der Oberfläche der anliegenden Bereiche zwischen Kunststoffumspritzung und Metallteil die Längswasserdichtheit zu verbessern.
Eine besonders vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Metallteiles bzw. des Verfahrens zur Herstellung eines solchen Metallteiles mit einer Umspritzung ist darin zu sehen, dass das Metallteil ein Stanzgitter oder Kabel eines Steckverbinders ist und die Umspritzung zumindest teilweise ein Gehäuse des Steckverbinders bildet. Dadurch kann ein an sich bekanntes Bauteil, nämlich ein Steckverbinder, insbesondere ein Steckverbinder zur Anwendung in der Fahrzeugtechnik, auf diesem Gebiet weiter bezüglich der Längswasserdichtheit verbessert werden. So ist in an sich bekannter Weise innerhalb eines Steckverbinders ein Stanzgitter angeordnet, welches einerseits zumindest einen Kontaktpartner, oftmals mehrere Kontaktpartner, in Richtung eines Gegensteckverbinders bildet. Dieses Stanzgitter ist am Ende eines Kabels angeordnet. Alternativ zu dem am Ende des Kabels, genauer dessen elektrischen Leiters, angeordneten Stanzgitters, kann auch ein an sich bekannter Kontaktpartner, wie zum Beispiel ein Kontaktstift oder eine Kontaktbuchse, angeordnet sein. In diesem Fall handelt es sich bei dem Metallteil um diesen Kontaktstift, diese Kontaktbuchse oder dergleichen, die im Laufe ihrer axialen Erstreckung eine Prägung oder mehrere Prägungen aufweist. Alternativ oder ergänzend dazu ist es denkbar, dass auch der elektrische Leiter, bei dem es sich um das Metallteil handelt, die zumindest eine Prägung aufweist. Solche Prägungen können zum Beispiel bei elektrischen Leitern aus Vollmaterial bzw. Rundmaterial sehr einfach eingebracht werden. Handelt es sich beispielsweise bei dem elektrischen Leiter um einen Leiter aus Litzenmaterial, könnte zum Beispiel daran gedacht werden, diesen in dem Bereich, in dem er mit Kunststoff umspritzt werden soll, mittels Lötzinn starr auszubilden und dann in diesem Bereich die zumindest eine Prägung einzubringen. Ebenso könnte daran gedacht werden, dass der Verbindungsbereich zwischen dem elektrischen Leiter und dem Kontaktpartner mit der zumindest einen Prägung versehen wird. Hierbei ist der Vollständigkeit halber zu ergänzen, dass dieser Verbindungsbereich, zum Beispiel ein Krimpbereich, zwischen dem Ende des elektrischen Leiters und dem Kontaktpartner zielgerichtet mit der zumindest einen Prägung versehen wird.
Besonders wichtig ist bezüglich der verschiedenen Varianten des Metallteiles noch zu erwähnen, dass die zumindest eine Prägung in besonders bevorzugter Weise quer zu der axialen Ausrichtung des Metalles ausgerichtet ist. In diesem Fall wird die verbesserte Längswasserdichtheit besonders gut erzielt.
In der Figur ist ein Beispiel gezeigt, bei dem es sich in der linken Darstellung um den Ausschnitt eines Stanzgitters (einmal von oben und einmal von der Seite) handelt, bevor dieser Teil des Stanzgitters mit Kunststoff umspritzt worden ist. Hierbei ist erkennbar, dass das an sich im Querschnitt rechteckförmige Stanzgitter zumindest eine Prägung aufweist. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind vier Prägungen in Form von Rillen und angrenzenden Materialüberständen realisiert. Wie in den beiden linken Ansichten der Figur erkennbar ist, kann allgemein in Abhängigkeit der Form des Metallteils, hier das Stanzgitter, die Form der Prägung (Vertiefung/Überstand) frei gewählt werden, wodurch gewährleistet ist, dass in dem umspritzten Bereich und benachbart angrenzenden Bereichen die Oberfläche, mit der die Umspritzung an dem Metallteil anliegt, durch die Prägungen deutlich erhöht wird, um die Längswasserdichtheit zu gewährleisten und ggfs. gleichzeitig auch eine Zugentlastung zu bewirken.
In der Figur ist in der rechten Darstellung das Metallteil gezeigt, nachdem es mit einem Kunststoff (schraffierter Bereich, ausschnittsweise) umgeben worden ist. Hierbei legt sich nach dem Kunststoff-Spritzgussvorgang das Spritzmaterial auf der Oberfläche des Metallteiles und selbstverständlich auch in den Zwischenbereichen zwischen den Materialüberständen an, um somit die Längswasserdichtheit zu realisieren.
In der Figur nicht gezeigt, bei der Realisierung der Umspritzung aber ein wesentlicher Aspekt der Erfindung, ist darin zu sehen, dass ein Kunststoffmaterial verwendet wird, das sich gegebenenfalls während des Spritzvorganges, auf jeden Fall aber nach Durchführung des Spritzvorganges, zusammenzieht, um so die Anlagekräfte der Umspritzung auf der Oberfläche des Metallteiles deutlich zu erhöhen.
Die Maße in der Figur sind nur beispielhaft.
Bezugszeichenliste

1: Metallteil
2: Umspritzung
3: Prägung

Claims

Metallteil (1), das mit einer Umspritzung (2) aus einem Kunststoffmaterial bereichsweise umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (1) im Laufe seiner axialen Erstreckung zumindest eine quer zu der axialen Erstreckung ausgerichtete Prägung (3) aufweist.
Metallteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (1) im Laufe seiner axialen Erstreckung mehrere hintereinander angeordnete Prägungen (3) aufweist.
Metallteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Prägung (3) in ihrem Verlauf um das Metallteil (1) herum den gleichen Querschnitt aufweist.
Metallteil (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Prägung (3) in ihrem Verlauf um das Metallteil (1) herum einen sich verändernden Querschnitt aufweist.
Metallteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (1) ein Stanzgitter oder Kabel eines Steckverbinders ist und die Umspritzung (2) zumindest teilweise ein Gehäuse des Steckverbinders bildet.
Metallteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umspritzung (2) ein sich während und/oder nach dem Umspritzen zusammenziehender Kunststoff ist.
Verfahren zur Herstellung eines Metallteils (1), das mit einer Umspritzung (2) aus einem Kunststoffmaterial bereichsweise umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (1) im Laufe seiner axialen Erstreckung mit zumindest einer quer zu der axialen Erstreckung ausgerichteten Prägung (3) versehen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Metallteils (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (1) im Laufe seiner axialen Erstreckung mit mehreren hintereinander angeordneten Prägungen (3) versehen wird.
Verfahren zur Herstellung eines Metallteils (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Prägung (3) in ihrem Verlauf um das Metallteil (1) herum mit dem gleichen Querschnitt eingebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines Metallteils (1) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Prägung (3) in ihrem Verlauf um das Metallteil (1) herum mit einen sich verändernden Querschnitt eingebracht wird.