DE19520629C2 - Verfahren zum Umformen eines elektrischen Elements mit Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umformen eines elektrischen Elements mit Kunststoff nach dem Pa­ tentanspruch 1.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Formungsverfahren und spezieller auf ein Verfahren zum Umformen eines emp­ findlichen Bauteils, wie z. B. eines elektrischen Elements, innerhalb eines einteiligen Kunststoffgehäuses zur Er­ leichterung einer Installation in einer gewünschten Vor­ richtung, wobei das elektrische Element vollständig von umgebender Atmosphäre abgeschirmt ist, um Verunreinigung und Qualitätsverlust des elektrischen Elements während des Gebrauchs zu verhindern.

Das Umformen von Kunststoffmaterialien ist zunehmend komplexer geworden, um Fertigkomponenten für den Gebrauch in einer breiten Vielfalt von Anwendungen zu schaffen. Be­ kannte Verfahren zum Formen schließen Einsatzformungs- und Vorformungs-/Überformungsprozesse ein.

Einsatz formen schließt typischerweise das Einlegen eines Typs von Einsatz, der gewöhnlich aus einem Nicht-Kunst­ stoffmaterial, wie z. B. Metall oder dergleichen, geformt ist, innerhalb einer Form einer Formungsmaschine ein. Da­ nach wird Kunststoffmaterial um den Einsatz oder gewünsch­ te Abschnitte von diesem herum eingespritzt, um die Kompo­ nente zu vervollständigen.

Bei dem Vorformungs-/Überformungsprozeß wird ein Vorform­ element typischerweise mit einer vorbestimmten Konfigura­ tion in einer ersten Form einer Formungsmaschine geschaf­ fen. Nach Entfernung des Vorformelements aus der ersten Form wird das Vorformelement in eine zweite Form einer Formungsmaschine eingesetzt, um das Vorformelement oder ausgewählte Bereiche von diesem mit Kunststoff zu "über­ formen".

Mit den Einsatzformen ist es nicht möglich, eine herme­ tische Dichtung zwischen den Komponenten zu erhalten. Je nach Umgebung und der gewünschten Fertigkomponente kann eine hermetische Abdichtung gewünscht sein.

Dies ist insbesondere zutreffend, wenn ein empfindlicher Einsatz, wie z. B. ein elektrisches Element, in einem Ein­ satzformungsprozeß umformt wird. Bei solch einem elektri­ schen Element ist es typischerweise wünschenswert, Schutz gegen Qualitätsverlust der elektrischen Komponente über die Zeit zu gewährleisten, der durch die umgebende Atmo­ sphäre oder durch Aussetzen gegenüber Materialien oder Fluiden während des Gebrauchs auftreten kann.

Es wäre daher wünschenswert, ein Verfahren zum Formen ei­ ner einteiligen elektrischen Komponente aus Kunststoff zur Verfügung zu haben, wobei das elektrische Element vollständig von umgebender Atmosphäre abgeschirmt ist.

Aus EP 0 361 195 A2 ist ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem elektronische Bauteile zunächst vollständig mit einer elastischen Kunststoffschicht umspritzt werden, wonach dann der Formling mit einer harten Außenhülle umspritzt wird. Die zweite Umhüllung dient in erster Linie dem Schutz gegen mechanische Beanspruchungen.

Aus DE 39 24 886 A1 ist bekanntgeworden, zur Realisierung komplizierter Formen mit Hinterschneidungen an ein Bauteil zunächst die Hinterschneidungsflächen anzuformen und in einem zweiten Arbeitsgang diese Hinterschneidungen dann zu umspritzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Umformen eines elektrischen Elements anzugeben, bei dem das elektrische Element gegenüber umgebender Atmo­ sphäre vollständig abgeschirmt ist, so daß Verschmutzungen und Qualitätseinbußen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Das Verfahren nach der Erfindung schließt das Einsatzfor­ men des elektrischen Elements innerhalb eines Vorformlings und ein anschließendes Überformen ausgewählter Abschnitte des Vorformlings und des elektrischen Elements mit einem Überformling ein.

Nach dem Formen werden nicht umformte Bereiche gegenüber umgebender Atmosphäre abgeschirmt, um die fertige eintei­ lige Komponente zu bilden, bei der das elektrische Element hermetisch verschlossen ist. Abschnitte des Vorformlings und des elektrischen Elements sind vorgesehen, um diese Elemente während des Formens des Überformlings zu halten.

Eine Vielzahl von Komponenten wird vorzugsweise gleichzei­ tig geformt, wobei ein Teil des elektrischen Elements je­ der Komponente dazu dient, benachbarte Komponenten zusam­ menzuhalten. Während des Formens oder nach dem Formen wer­ den ausgewählte Bereiche des elektrischen Elements zuge­ richtet, um den gewünschten Schaltkreis der Komponente zu bilden.

Im folgenden wird eine kurze Beschreibung der Zeichnungen gegeben.

Fig. 1 ist eine perspektivische, in Längsrichtung ausge­ richtete Querschnittsansicht einer einteiligen Kom­ ponente, die nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt ist und zeigt das elektrische Element, den Vorformling und den Überformling der Komponente;

Fig. 2 ist eine Draufsicht des elektrischen Elements nach Fig. 1;

Fig. 3 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des elektrischen Elements, das mit dem Vorformling um­ geformt ist;

Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht der Komponente entlang der Linie 4-4 der Fig. 1 in der angezeigten Rich­ tung;

Fig. 5 ist eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Kompo­ nente; und

Fig. 6 ist eine in Einzelteile aufgelöste Seitenansicht einer elektrischen Komponente nach dem Stand der Technik.

Die Figuren zeigen eine bevorzugte Ausführungsform. Gemäß Fig. 1 ist eine Komponente generell durch die Bezugsziffer 10 bezeichnet. Sie besteht aus einem Stück und weist im wesentlichen ein elektrisches Element 12 mit einem Zulei­ tungsrahmen, einen Vorformling 14 und einen Überformling 16 auf.

In dieser Beschreibung und den Zeichnungen ist die Kompo­ nente 10 als ein Treibstoffleitungsdampfsensor darge­ stellt, der in Fahrzeugtreibstoffsystemen verwendet wird.

Um die Komponente 10 zu formen, wird das elektrische Ele­ ment 12 in einer Form einer Formungsmaschine (nicht ge­ zeigt) positioniert, und der Vorformling 14 wird um es herum geformt. Bei Entfernung aus der Formungsmaschine liegt ein einsatzgeformter Überformling 16, im Detail dar­ gestellt in Fig. 3, vor, der sowohl das elektrische Ele­ ment 12 als auch den Vorformling 14 aufweist.

Der Überformling 16 wird dann in einer anderen Form einer Formungsmaschine (nicht gezeigt) positioniert, und der Überformling 16 wird um die ausgewählten Bereiche sowohl des elektrischen Elements 12 als auch des Vorformlings 14 herum geformt. Bei Entfernung aus der Form liegt die Kom­ ponente 10 wie in den Fig. 1, 4 und 5 gezeigt vor.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist das elektrische Element 12 aus einem gewünschten leitenden Metall gestanzt und weist u. a. einen zentralen Bereich 20, drei elektrische Kontakte 22 und einen äußeren Rahmen 24 auf. Das spezielle Material und die Form des elektrischen Elements 12 können variieren.

Der zentrale Bereich 20 stellt typischerweise den ge­ wünschten Stromkreis dar, kann aber variieren. Vorzugs­ weise wird ein elektronisches Treibstoffsensorelement (nicht gezeigt) an dem zentralen Abschnitt 20 nach dem Formen befestigt.

Wie Fig. 1 zeigt, erstrecken sich die elektrischen Kon­ takte 22 nach außen sowohl von dem Vorformling 14 als auch von dem Überformling 16 zum Anschluß an eine gewünschte elektrische Zuleitung oder eine andere Komponente (nicht gezeigt). Der äußere Rahmen 24 dient primär dazu, den zen­ tralen Bereich während des Vorformens und des Überformens in Position zu halten, und ist vorzugsweise mit dem zen­ tralen Bereich 20 über sieben Verbindungsbeine 26a bis 26g verbunden. Jedes Bein 26a bis 26g wird zugeschnitten oder zugerichtet während oder nach dem endgültigen Formen des Überformlings 16.

Wie Fig. 3 zeigt, ist der Vorformling 14 um vorbestimmte Abschnitte des zentralen Bereichs 20 des elektrischen Ele­ ments 12 herum geformt. Wie unten im Detail beschrieben wird, ist der Vorformling 14 in solch einer Weise kon­ struiert, daß Nähte zwischen dem Vorformling 14 und dem Überformling 16 in vorbestimmten Bereichen liegen, die durch nachfolgende Bearbeitung abgeschirmt werden können.

Der Vorformling 14 weist im wesentlichen eine Oberfläche 28, eine Bodenfläche 30 und eine erste und eine zweite Tasche 32 und 34 auf. Die Taschen 32 und 34 werden verwen­ det, um den Vorformling 14 innerhalb von Kernen oder Hohl­ räumen (nicht gezeigt) während des Formens des Überform­ lings 16 zu halten, um ein Gleiten in die x- oder y-Rich­ tung zu verhindern, wenn Kunststoff innerhalb der Form­ hohlräume eingespritzt wird. Um ein Gleiten des Vorform­ lings 14 in der z-Richtung zu verhindern, wird der äußere Rahmen 24 des elektrischen Elements 12 verwendet, um den Vorformling 14 innerhalb der Hohlräume zu halten.

Wie die Fig. 1 und 4 zeigen, wird die Bodenfläche 30 des Vorformlings 14 durch den Überformling 16 eingekapselt. Die Oberfläche 28 und die Taschen 32 und 34 bleiben jedoch im wesentlichen nach außen freiliegend.

Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, weist der Vorformling 14 eine Umfangsschulter 36 auf, die um das Element 12 herum ge­ formt ist. Die Schulter 36 weist einen nach außen konisch geformten Rand 38 mit einer oberen Linie 40 auf, die die Naht zwischen der Peripherie des Vorformlings 14 und des Überformlings 16 bildet.

Dementsprechend ist die Kontaktfläche zwischen der Ober­ fläche 28 des Vorformlings 14 und dem Überformling 16 ent­ lang dem konischen Rand 38 gegeben, wobei ein Aussetzen der dazwischen geformten Naht gegenüber umgebender Atmo­ sphäre entlang der oberen Linie 40 beschränkt ist. Daher muß, um eine hermetische Dichtung zwischen dem Vorformling 14 und dem Überformling 16 zu bilden, nur die Linie 40 ab­ gedichtet oder abgeschirmt werden.

Vorzugsweise ist ein Abdeckteil (nicht gezeigt) vorgese­ hen, das einen nach unten gebogenen Rand zum Eingriff in einen Kanal oder eine Klebstoffspur 42 aufweist, der oder die um den Vorformling 14 zwischen diesem 14 und dem Über­ formling 16 gebildet ist. Das Abdeckteil ist entlang der oberen Linie 40 mit Klebstoff oder dergleichen befestigt.

Das Abdeckteil dichtet auf diese Weise den zentralen Be­ reich des elektrischen Elements 12 und die Taschen 32 und 34 des Vorformlings 14 gegenüber umgebender Atmosphäre ab. Wie Fig. 5 zeigt, sind nach der Entfernung des äußeren Rahmens 24 die einzigen Abschnitte des elektrischen Ele­ ments 12, die der Atmosphäre ausgesetzt sind, die Ab­ schnitte 44 und 46. Nach dem Formen der Komponente 10 wer­ den die Abschnitte 44 und 46 jedoch mit einer Vergußmasse oder dergleichen gefüllt, wodurch sie gegen die Atmosphäre abgedichtet sind.

Wie Fig. 1 zeigt, kann wenn gewünscht ein Knopf 48, vor­ zugsweise aus Glas und mit einer durchgehenden Öffnung 50, innerhalb der Tasche 34 angeordnet werden, um den Treib­ stoffsensor (nicht gezeigt) darauf zu befestigen. Die Öff­ nung 50 ist kommunizierend mit einem hohlen Schaft 52 ver­ bunden, der mit dem Zwischenformling 16 zum Leiten von Treibstoffdämpfen an den Sensor geformt ist.

Fig. 6 zeigt eine Komponente 110 des Standes der Technik, die aus einem Gehäuse 112, einem Abdeckteil 114 und einer Gegenplatte 116 zusammengesetzt ist. Ein elektrischer Sen­ sor oder ein elektrisches Element (nicht gezeigt) ist an der Gegenplatte 116 befestigt, zur Verbindung mit dem elektrischen Element oder dem Zuleitungsrahmen und den Ab­ schlüssen (nicht gezeigt) innerhalb des Gehäuses 112.

Entsprechend sind die Komponenten 110 des Standes der Technik einzeln zusammengesetzt. Die Gegenplatte 116 mit befestigtem elektrischem Sensor wird auf das Gehäuse 112 geklebt, wobei der Sensor elektrisch mit den Anschlüssen durch Drahtverbindung verbunden wird. Die Abdeckung 114 wird dann auf das Gehäuse 112 geklebt.

Claims (6)

1. Verfahren zum Umformen eines elektrischen Elements mit Kunststoff zur Bildung einer einteiligen Komponente, wobei das elektrische Element, vor umgebender Atmosphäre geschützt ist, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

• a) Formen eines Vorformlings in einer bestimmten Konfiguration, der vorgegebene Abschnitte des elektrischen Elements umhüllt, wobei we­ nigstens eine Zuleitung des elektrischen Elements sich vom Vorform­ ling nach außen erstreckt;
• b) Formen eines Überformlings, der vorgegebene Abschnitte des elektri­ schen Elements und des Vorformlings umhüllt, wobei die Zuleitung des elektrischen Elements sich auch von dem Überformling nach außen er­ streckt, und wobei wenigstens eine Fläche des Vorformlings vom Über­ formling nicht überformt ist, wodurch eine Naht zwischen Vorformling und Überformling entlang der Fläche gebildet ist und wobei die Naht so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie gegenüber der umgebenden At­ mosphäre nachfolgend abschirmbar ist und
• c) Anbringung einer Abschirmung für die Naht sowie nicht umformter Abschnitte des elektrischen Elements gegenüber umgebender Atmo­ sphäre.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel zum Abschir­ men eine Schutzabdeckung, eine Klebstoffbedeckung, eine Vergußmasse oder eine Schutzmanschette verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling mit ei­ nem Abschnitt geformt wird, über den der Vorformling während des Überformens des Überformlings gehalten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt auf der zumindest einen Fläche des Vorformlings geformt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das elektrische Element einen zentralen Be­ reich und einen äußeren, mit dem zentralen Bereich verbundenen Rahmen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling während des Überformens des Über­ formlings durch den Rahmen gehalten wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichzeitigem For­ men eine Vielzahl von Komponenten benachbarte Komponenten miteinander durch die Rahmen verbunden werden.