WO2012107545A1 - Längswasserdichtes umspritzen von metallteilen, insbesondere stanzgittern - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method and a device produced by this method for longitudinally watertight encapsulation of metal parts, in particular stamped gratings, according to the features of the respective preamble of the independent claims.
  • stamped grid are encapsulated with a plastic in a known plastic injection molding process.
  • the invention is therefore based on the object, a method for producing a metal part and a metal part, which is surrounded by an encapsulation of a plastic material partially provide in which measures are taken to the longitudinal water tightness in the axial extent of the metal in the area in which it is surrounded by the encapsulation to improve.
  • the metal part in the course of its axial extent at least one embossing, preferably a plurality of embossments.
  • This embossing or the multiple embossings can be circumferential depending on the geometric design of the metal part.
  • the at least one embossing is formed once around the metal part, transversely to the longitudinal extent.
  • it is provided in the case of a wire that it has at least one embossed groove or at least one peripheral bead as an embossing, this area being encapsulated with plastic over the entire area.
  • a groove adjoins a bead or a plurality of grooves and a plurality of beads in the axial direction adjacent to each other.
  • metal parts that have no round but another cross-section (for example, square, rectangular, triangular, oval or the like).
  • the embossing in the form of a depression not by a forming without material removal, but by material removal, for example by milling, sawing, turning, grinding or the like to realize.
  • a bead, survey or the like can also instead of a forming process without material removal by a material order (addition of material) on the metal part of the same or different material respectively.
  • a material order additional of material
  • this area and overlapping areas of the metal part are encapsulated in a plastic injection molding process known per se with plastic.
  • a plastic material is used which contracts during and / or after the encapsulation, optionally with the addition of further process steps, in order to improve the contact of the overmolded region on the embossed regions and adjacent regions of the metal part .
  • plastic materials into consideration either contract during the Umspritzvorgangs or exert a contraction after the actual Umspritzvorgang.
  • materials may be conceivable which last or do not contract after the overmolding process, but contract with the aid of a further process step (such as reheating) to increase the bond between the metal part and the overmolded plastic to achieve the desired longitudinal water tightness.
  • the at least one embossing in its course around the metal part has the same cross section and / or in its course around the metal part a changing cross section.
  • the metal part is a stamped grid or cable of a connector and the encapsulation at least partially forms a housing of the connector.
  • a component known per se namely a plug connector, in particular a plug connector for use in vehicle technology, can be further improved in this field with respect to the longitudinal water tightness.
  • a stamped grid is arranged in a conventional manner within a connector, which forms on the one hand at least one contact partner, often several contact partners, in the direction of a mating connector. This punched grid is arranged at the end of a cable.
  • a contact partner known per se such as a contact pin or a contact socket
  • the metal part is this contact pin, this contact socket or the like, which has one or more embossments in the course of its axial extent.
  • the electrical conductor, which is the metal part has at least one embossment. Such embossments can be very easily introduced, for example, in electrical conductors made of solid material or round material.
  • the electrical conductor is a conductor made of stranded material
  • it could, for example, be thought of rigidly forming it by means of solder in the area in which it is to be encapsulated with plastic and then introducing the at least one embossment in this area.
  • the connection region between the electrical conductor and the contact partner is provided with the at least one embossing. This is for the sake of completeness supplement that this connection region, for example, a Krimp Scheme, is provided between the end of the electrical conductor and the contact partner targeted with the at least one embossing.
  • the at least one embossment is aligned in a particularly preferred manner transverse to the axial orientation of the metal. In this case, the improved longitudinal water tightness is achieved particularly well.
  • the left-hand illustration is the section of a stamped grid (once from above and once from the side), before this part of the stamped grid has been overmoulded with plastic.
  • the punched grid which is rectangular in cross-section, has at least one embossment.
  • four embossments in the form of grooves and adjacent protrusions of material are realized.
  • the shape of the embossment can be freely selected, thereby ensuring that in the overmolded area and adjacent adjacent areas the surface, with which the encapsulation rests against the metal part, is markedly increased by the imprints in order to ensure the longitudinal water tightness and, if necessary, at the same time also to effect a strain relief.
  • the metal part is shown in the right illustration after it has been surrounded with a plastic (hatched area, partial).
  • a plastic hatchched area, partial
  • the spray material settles on the surface of the metal part and of course also in the intermediate regions between the material overhangs, in order to realize the longitudinal water tightness.
  • a plastic material is used, which optionally contracts during the injection process, but in any case after carrying out the injection process, so as to To significantly increase investment forces of the encapsulation on the surface of the metal part.

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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

Längswasserdichtes Umspritzen von Metallteilen, insbesondere Stanzgittern
Beschreibung
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 Metaliteil 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 Metailteiles 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 Metaliteiles 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 Metal!teil 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

Längswasserdichtes Umspritzen von Metallteilen, insbesondere Stanzgittern Patentansprüche
1. 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.
2. Metallteil (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Metallteil (1) im Laufe seiner axialen Erstreckung mehrere hintereinander angeordnete Prägungen (3) aufweist.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. Metallteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umspritzung (2) ein sich während und/oder nach dem Umspritzen zusammenziehender Kunststoff ist.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. 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.
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