Titel

Montageelement, Montagesatz, Verfahren zum Montieren und Bauteil Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Montageelement, einen Montagesatz, ein Verfahren zum Montieren und ein Bauteil. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Montageelement, einen Montagesatz und ein Verfahren zur Montage eines Anschlusselements an ein Bauteilgehäuse eines Bauteilkörpers durch zumindest teilweises Umspritzen des Bauteilkörpers mit einem

Umspritzmaterial sowie ein Bauteil, welches unter Einsatz des Montageelements, des Montagesatzes und/oder des Verfahrens zur Montage ausgebildet ist. Bei der industriellen Fertigung von Bauteilen müssen häufig mehrere

Bauteilkomponenten miteinander verbunden und nachfolgend gemeinsam von einem einbettenden Umspritzmaterial umgeben werden. Dabei kommen

Montageelemente zum Einsatz, welche zwei Bauteilkomponenten aneinander haltern und in Bezug aufeinander positionieren, wobei beim Umspritzen die Positionierung beibehalten werden soll. So ist es zum Beispiel bei vielen Ventilen notwendig, elektrische Anschlüsse eines Grundkörpers des Ventils mit einem Stecker elektrisch zu kontaktieren und dann nachfolgend zumindest einen Teil des Grundkörpers und dessen Gehäuses, sowie der elektrischen Anschlüsse und des damit kontaktierten Steckers im Umspritzmaterial einzubetten. Zum Kontaktieren des Steckers, also für die Vormontage, werden dabei zum Haltern und Positionieren Montageclips als Montageelemente eingesetzt, die den zu kontaktierenden Stecker tragen und sich am Gehäuse des Grundkörpers des Ventils zur Vormontage über Kraftschluss und/oder Formschluss anbringen lassen. Beim Umspritzen wird der Montageclip als verlorenes Element mit im Umspritzmaterial eingebettet. Herkömmlicherweise können bestehende Montageelemente nicht in jedem Fall beim Vorgang des Umspritzens die einmal gewählte Positionierung zwischen den Bauteilkomponenten aufrechterhalten, wodurch sich ein größeres Maß an Produktionsabweichungen einstellt.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Montageelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass auch während eines Vorgangs des Umspritzens die einmal gewählte Positionierung zwischen Bauteilkomponenten, die aneinander gehaltert werden, beibehalten werden kann, wodurch sich eine höhere Zuverlässigkeit bei der Produktion einstellt. Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass ein Montageelement und insbesondere ein Halteelement oder ein Clip zur Montage eines

Anschlusselements an ein Bauteilgehäuse eines Bauteilkörpers durch zumindest teilweises Umspritzen des Bauteilkörpers mit einem Umspritzmaterial geschaffen werden, welche (i) zum Haltern und Positionieren eines Anschlusselements an einem Bauteilgehäuse eines Bauteilkörpers bei einem zumindest teilweisen Umspritzen des Bauteilkörpers mit einem Umspritzmaterial und (ii) zur zumindest teilweisen Aufnahme im Inneren eines Umspritzwerkzeugs während des

Umspritzens ausgebildet sind. Das erfindungsgemäße Montageelement weist mindestens zwei Abstützelemente auf, welche so ausgebildet sind, dass sie sich in einem am Bauteilgehäuse des Bauteilkörpers gehalterten Zustand des Montageelements bei Aufnahme des Bauteilkörpers und des Montageelements im Inneren des Umspritzwerkzeugs an einer Innenseite des Umspritzwerkzeugs abstützen.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Grundsätzlich sind alle Geometrien bei der Ausgestaltung der Abstützelemente denkbar, die die Funktion des Abstützens gewährleisten. Jedoch werden

Geometrien bevorzugt, welche die sonstige Handhabung des Montageelements nicht nachteilig beeinflussen. So soll zum Beispiel durch die Abstützelemente das Anbringen des Montageelements am Bauteilkörper und insbesondere am

Bauteilgehäuse nicht oder nicht nennenswert erschwert werden. Das bedeutet zum Beispiel bei der Verwendung eines Clips, dass die zum Anclippen zu überwindende Kraft durch das Vorsehen der Abstützelemente höchstens gering gesteigert werden soll.

Eine besonders einfache und geeignete Struktur ergibt sich beim

erfindungsgemäßen Montageelement dann, wenn gemäß einer bevorzugten

Weiterbildung ein jeweiliges Abstützelement als Abstütznoppe ausgebildet ist.

Eine jeweilige Noppe kann zum Beispiel im Wesentlichen ausgebildet sein in der Form eines Zylinders, eines Kegels oder Kegelstumpfs, einer Pyramide oder eines Pyramidenstumpfs, eines Prismas oder eines Prismenstumpfs, einer Kugel oder eines Teils einer Kugel, eines Ellipsoids oder eines Teils eines Ellipsoids.

Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung werden alternativ oder zusätzlich die Anzahl und/oder die gegenseitige geometrische Anordnung und/oder Orientierung relativ zueinander und/oder relativ zur Geometrie eines zu Grunde liegenden Körpers des Montageelements und/oder eines zu Grunde liegenden Umspritzwerkzeugs ausgebildet.

Dabei können die Anzahl, die Positionierung und/oder die Orientierung der Abstützelemente so gewählt werden, dass sie sich beim Vorgang des

Umspritzens zum Beispiel gegen die Strömungsrichtung des Umspritzmaterials abstützen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen

Montageelements ist eine Mehrzahl von Abstützelementen paarweise am

Montageelement ausgebildet.

Alternativ oder zusätzlich können Elemente eines jeweiligen Paares von

Abstützelementen in Bezug auf das Montageelement im Wesentlichen einander - insbesondere diametral - gegenüberstehend am Montageelement angebracht sein, insbesondere in Bezug auf einen Schwerpunkt, eine Figurenachse, eine Symmetrieachse und/oder eine Symmetrieebene des Montageelements, um bei Aufnahme im Inneren eines Umspritzwerkzeugs beim Abstützen an der

Innenseite ein Paar aus Lager und Wderlager zu bilden. Bei einer anderen vorteilhaften zusätzlichen oder alternativen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Montageelements ist dieses in materialeinstückiger Form ausgebildet.

Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße Montageelement mit einem federnden und/oder vorgespannten Clipbereich ausgebildet sein, welcher eingerichtet ist, einen Bereich eines Bauteilgehäuses federvorgespannt, formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit Lager und Wderlager zum Haltern und Positionieren am Bauteilgehäuse zu umfassen.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das erfindungsgemäße Montageelement mit einem Verbindungselement zur Aufnahme und zum Haltern des Anschlusselements und/oder mit oder aus einem Material ausgebildet, welches sich von einem vorgesehenen Umspritzmaterial der Auszubildenden Umspritzung unterscheidet.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung auch einen Montagesatz zur Montage eines Anschlusselements an ein Bauteilgehäuse eines Bauteilkörpers durch zumindest teilweises Umspritzen des Bauteilkörpers mit einem Umspritzmaterial.

Der erfindungsgemäße Montagesatz weist ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Montageelement sowie ein Umspritzwerkzeug auf, wobei letzteres nach Art einer Spritzform oder Gussform ausgestaltet sein kann. Beim erfindungsgemäßen Montagesatz ist das Umspritzwerkzeug dazu eingerichtet, das ein Anschlusselement haltende und positionierende

Montageelement derart in seinem Inneren aufzunehmen, dass sich im

aufgenommenen Zustand Abstützelemente des Montageelements an einer Innenseite des Umspritzwerkzeugs abstützen, insbesondere nach Art von Lagern und Widerlagern.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montagesatzes weist dieser ein Umspritzmaterial in flüssiger oder pastöser Form auf, welches insbesondere zu einem dem Montageelement zu Grunde liegenden Material unterschiedlich ist, insbesondere in seiner Zusammensetzung. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird auch ein

Verfahren zum Montieren eines Anschlusselements an einen Bauteilkörper oder an ein Bauteilgehäuse eines Bauteilkörpers geschaffen.

Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zum Montieren eines Anschlusselements wird zumindest ein Montageelement gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet und insbesondere der erfindungsgemäße Montagesatz, wobei dabei das Anschlusselement an einem Bauteilkörpers oder an einem Bauteilgehäuse eines Bauteilkörpers mittels des Montageelements gehaltert und positioniert wird.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im gehalterten Zustand das das Anschlusselement haltende und positionierende Montageelement gemeinsam mit zumindest einem Teil des Bauteilkörpers oder des Bauteilgehäuses des Bauteilkörpers derart im Inneren eines

Umspritzwerkzeugs und insbesondere des Umspritzwerkzeugs des

Montagesatzes aufgenommen, dass sich Abstützelemente auf einer Innenseite des Umspritzwerkzeugs abstützen.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem Zustand, bei welchem das das Anschlusselement halternde und positionierende Montageelement im Inneren des

Umspritzwerkzeugs aufgenommen ist und bei welchem sich Abstützelemente des Montageelements an einer Innenseite des Umspritzwerkzeugs abstützen, ein Umspritzmaterial und insbesondere das Umspritzmaterial des Montagesatzes in das Umspritzwerkzeug eingefüllt und insbesondere ausgehärtet.

Bevorzugt wird dann nachfolgend das Umspritzwerkzeug unter Freigabe des Montageelements zur Fertigstellung des Bauteils mit Bauteilkörper,

Anschlusselement und Montageelement entfernt.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Bauteilkörper ein Ventil, Einspritzventil oder Hochdruckventil oder ein Grundkörper eines Ventils, Einspritzventils oder Hochdruckventils verwendet.

Zusätzlich oder alternativ kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Anschlusselement ein Steckerelement oder ein Flachstecker aus einem elektrisch leitfähigen Material und insbesondere aus Metall verwendet werden, wobei insbesondere vor einem Umspritzen das Steckerelement als

Anschlusselement mit Versorgungs- und/oder Steueranschlüssen des Ventils oder des Grundkörpers des Ventils elektrisch verbunden wird, zum Beispiel durch Schweißen oder Löten.

Bei bevorzugten Ausgestaltungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Montieren wird also ein Ventil, Einspritzventil oder Hochdruckventil hergestellt. Schließlich ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung die Schaffung eines Bauteils, insbesondere eines elektrischen Bauteils, eines Ventils, eines Hochdruckventils oder eines Einspritzventils.

Das erfindungsgemäße Bauteil weist eine Umspritzung auf, in welcher ein erfindungsgemäßes Montageelement zum Teil eingebettet ist.

Insbesondere ist das erfindungsgemäße Bauteil auf der Grundlage einer

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Montieren hergestellt. Kurzbeschreibung der Figuren

Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben. Figur 1 zeigt in geschnittener Draufsicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montagesatzes mit einem erfindungsgemäßen Montageelement im Inneren eines

Umspritzwerkzeugs. Figuren 2 und 3 zeigen in perspektivischer Seitenansicht eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montageelements, welches an einem Bauteilgehäuse vormontiert ist und ein Anschlusselement haltert, und zwar vor und nach Umspritzung mit einem

Umspritzmaterial. Figuren 4 bis 6 zeigen in verschiedenen Ansichten eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montageelements, welches ein

Anschlusselement zur Vormontage haltert.

Figur 7 zeigt analog zur Figur 1 ein herkömmliches Montageelement in einem Umspritzwerkzeug.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 7

Ausführungsbeispiele der Erfindung und der technische Hintergrund im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und Komponenten wiedergegeben.

Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form voneinander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen.

Bevor auf die Erfindung im Detail eingegangen wird, sollen zunächst unter Bezugnahme auf Figur 7 ein herkömmlicher Montagesatz 100' und insbesondere ein herkömmliches Montageelement 2' in einem Umspritzwerkzeug 20 erläutert werden.

In Figur 7 ist also in geschnittener Draufsicht ein herkömmlicher Montagesatz 100' dargestellt. Dieser besteht aus einem Umspritzwerkzeug 20, bestehend aus einem ersten Formteil 21 und einem zweiten Formteil 22, die in

zusammengefügter Anordnung gemäß Figur 7 eine geschlossene Spritzform mit einem Inneren 23 bilden.

Im Inneren 23 des Umspritzwerkzeugs 20 ist in der in Figur 7 dargestellten Situation ein herkömmliches Montageelement 2', welches auch als Clip bezeichnet werden kann, gezeigt. Das herkömmliche Montageelement ist im Schnitt spiegelsymmetrisch zur Achse X ausgebildet, das heißt das

Montageelement 2' als Ganzes ist zu einer Ebene spiegelsymmetrisch aufgebaut, die senkrecht zur Zeichenebene steht und die Achse X enthält. Das herkömmliche Montageelement 2' gemäß der Ausführungsform aus Figur 7 weist einen Clipbereich 8 auf, mit welchem das herkömmliche Montageelement 2' an einem Grundkörper eines Bauteils, welcher hier nicht dargestellt ist, angebracht werden kann, und zwar mittels Formschluss und/oder Kraftschluss.

Zur Aufnahme einer vorzumontierenden Komponente, zum Beispiel eines Anschlusselements, eines Steckers oder dergleichen, weist das herkömmliche Montageelement 2' ein Verbindungselements 7 auf, welches auch als

Verbindungsstück bezeichnet werden kann und welches eingerichtet ist, die vorzumontierende Komponente zu Haltern.

Entlang dieser Symmetrieebene lassen sich auch das erste und das zweite Formteil 21 , 22 des Umspritzwerkzeugs 20 voneinander trennen.

Die in Figur 7 dargestellte Situation verdeutlicht, dass das herkömmliche

Montageelement 2' zwar vollständig im Inneren 23 des Umspritzwerkzeugs 20 enthalten ist, aber tatsächlich vollkommen beabstandet ist von der Innenseite 20- 1 der ersten und zweiten Formteile 21 und 22. Das bedeutet, dass zwischen der Innenseite 20-1 und dem herkömmlichen Montageelement 2' mit Clipbereich 8 und Verbindungselement 7 eine Lücke 50 ausgebildet ist.

Im Betrieb ergibt sich aus der in Figur 7 gezeigten Anordnung, dass beim

Vorgang des Umspritzens das herkömmliche Montageelement 2' vollständig vom Umspritzmaterial umspült wird. Bei entsprechender Zähigkeit und/oder bei entsprechendem Druck können die auf das herkömmliche Montageelement 2' aufgeprägten Kräfte nicht durch entsprechende Gegenlager kompensiert werden, so dass bei entsprechender Stärke der Kräfte sich das vormontierte

herkömmliche Montageelement 2' mit der gehalterten vorzumontierenden Komponente hinsichtlich Position und/oder Orientierung verschieben kann.

Dies führt herkömmlicherweise zu Qualitätseinbußen bei der Produktion.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch das Vorsehen entsprechender Abstützelemente 5 am erfindungsgemäßen Montageelement 2 und insbesondere mit Anordnung an dessen Außenumfang vermieden. Im Vergleich zu Figur 7 zeigt Figur 1 in geschnittener Draufsicht eine

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montagesatzes 100 mit einem erfindungsgemäßen Montageelement 2, welches im Inneren 23 eines

Umspritzwerkzeugs 20 angeordnet ist.

Im Unterschied zur Anordnung gemäß Figur 7 ist deutlich zu erkennen, dass der Clipbereich 8 und das Verbindungselement 7 jeweils mit einem Paar von Abstützelementen 5 in Form von Noppen ausgebildet sind. Eine jeweilige Noppe ist hier im Wesentlichen von kreiszylindrischer Gestalt. Diese Form ist jedoch nicht zwingend.

Deutlich zu erkennen ist, dass eine jeweilige Noppe als Abstützelement 5 sich an der Innenseite 20-1 , die auch als Innenfläche bezeichnet werden kann, an einem jeweiligen Formteil 21 , 22 vom Inneren 23 her abstützt. Beim Zuführen von Umspritzmaterial V zur Ausbildung einer Umspritzung 1 werden entsprechende

Kräfte, die beim Umströmen des erfindungsgemäßen Montageelements 2 auf das Montageelement 2 ausgeübt werden, durch Abstützen an der Innenseite 20- 1 aufgefangen und kompensiert. Dadurch wird verhindert, dass die Kräfte zu einer Änderung der Position und/oder der Orientierung des an einem

Bauteilkörper 11 vormontierten Montageelements 2 führen.

Beim Vorgang des Umspritzens bleibt somit erfindungsgemäß das

Montageelement 2 an der vorbestimmten Position und in der vorbestimmten Orientierung, so dass auch das vom Montageelement 2 gehalterte

Anschlusselement 4 fixiert in der vorgewählten Position und Orientierung verbleibt.

Die Figuren 2 und 3 zeigen in perspektivischer Seitenansicht eine

Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montageelements 2, welches über den Clipbereich 8 an einem Bauteilgehäuse 3 vormontiert ist und über das

Verbindungselement 7 ein Anschlusselement 4 haltert, und zwar vor bzw. nach Ausbildung der Umspritzung 1 mit einem Umspritzmaterial 1 '.

Die Figuren 4 bis 6 zeigen in verschiedenen Ansichten einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Montageelements 2, welches zur Vormontage am

Gehäuseelement 3 eines Bauteils 10 mittels eines Clipbereichs 8 über ein Verbindungselement 7 ein Anschlusselement 4 zur Vormontage haltert. Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert:

Bei einem Einspritzventil als Bauteil 10 wird der Flachstecker 4 mit einem

Halteclip als Montageelements 2 bei der Montage an die Anschlusshülse als Gehäuseelement 3 geclipt und anschließend auf die vorgesehene Position geschoben. Anschließend wir der Flachstecker 4 mit den Kontakten 13 der Magnetspule verbunden. In diesem Fall werden die elektrischen Leiter durch Widerstandschweißen verbunden.

Ein Clip 2, 2' wird benötigt, da ein gleichzeitiges Vormontieren und Schweißen in einem Arbeitsgang nicht ausgeführt werden kann.

Bei der Ausbildung der Umspritzung 1 des Einspritzventils 10 wird ein

herkömmlicher Clip 2' - wie dies in Figur 7 dargestellt ist - durch die

Umspritzungsmasse V so verformt oder verschoben, dass der herkömmliche Clip 2' auf die Wandung der Umspritzung 1 aufgeschwemmt wird und auf der Oberfläche der Umspritzung zu sehen ist. Durch das Verformen und Verschieben der Position des herkömmlichen Clips 2' werden auch die mit dem

herkömmlichen Clip 2' verbundenen stromführenden Flachstecker 4 verschoben und können so auch auf die Oberfläche der Umspritzung 1 geschwemmt werden.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit möglichst einfachen und kostengünstigen Mitteln das Aufschwimmen des herkömmlichen Clips 2' und die daraus folgende Verschiebung der stromführenden Flachstecker 4 zu vermeiden.

Ein Verstärken des herkömmlichen Clips 2', um die Verformung zu verhindern, hätte zur Folge, dass sich die zu überwindende Clipkraft erhöht.

Eine andere Möglichkeit wäre die Veränderung der Anströmung oder anderer Einstellparameter der Maschine beim Ausbilden der Umspritzung 1. Dies ist jedoch in vielen Fällen technisch oder aus Kostengründen nicht möglich.

Die erfindungsgemäß vorgesehenen Abstütznoppen als Abstützelemente 5 können direkt bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Clips 2 kostengünstig hergestellt werden. Es sind keine zusätzlichen Teile oder Arbeitsgänge notwendig.

Unter anderem zeigt Figur 3 ein Hochdruckeinspritzventil als erfindungsgemäßes Bauteil 10 mit der Umspritzung 1 - hier halbtransparent dargestellt - aus einem Umspritzmaterial 1 ' und dem erfindungsgemäßen Clip 2, der auf die

Anschlusshülse 3 des Gehäuses 12 des Bauteilkörpers 1 1 aufgeclipt wird. Der erfindungsgemäße Clip 2 ist mit dem Flachstecker 4 fest verbunden.

In dem beschriebenen Fall wird der erfindungsgemäße Clip 2 mit vier

Abstütznoppen 5 in dem Umspritzungswerkzeug 20 so positioniert, dass der Clip 2 und der mit ihm verbundene Flachstecker 4 sich beim Ausbilden der

Umspritzung nicht verschieben können.

Die Abstütznoppen 5 werden so positioniert, dass sie sich beim Umspritzen im Werkzeug 20 an der Werkzeuginnenwand 20-1 abstützen. Die Position kann dabei so gewählt werden, dass sie sich gegen die Strömungsrichtung der eingespritzten Masse des Umspritzmaterials V abstützen.

Unter anderem zeigen die Figur 4 bis 6 einen Zustand, bei welchem die

Flachsteckerbaugruppe 6 vor der Montage auf oder an der Anschlusshülse 3 gemäß Figur 3 angebracht ist.

Am erfindungsgemäßen Clip 2 und am Verbindungsstück 7 zum Flachstecker 4 sind in dem beschriebenen Fall vier Abstütznoppen 5 symmetrisch angebracht.

Es können erfindungsgemäß auch mehr oder weniger Abstütznoppen 5 angebracht werden.

Auch die Formen der Abstütznoppen können je nach Art der Abstützung und Bedingungen entsprechend gewählt werden.