Stand der Technik Module mit integrierten Leiterbahnen sind zum Beispiel Injektormodule zur Kraftstoffver- sorgung, die aus Kunststoff als Spritzgussteile gefertigt werden. In den Injektormodulen werden die Leiterbahnen zur Stromversorgung der Einspritzventile in Form eines Stanzgit- ters, das vor der Montage vorumspritzt wird, auf den Kraftstoffzuteiler montiert und fixiert.

Für die Fixierung sind dabei enge Maßtoleranzen nötig, damit die Anschlüsse an die Steu- ereinheit und zu den Einspritzventilen richtig positioniert sind. Als nächstes werden die Einspritzventile im Rohr montiert und mit dem Stanzgitter kontaktiert. Abschließend wird der Kraftstoffzuteiler mit einem Deckel verschlossen. Dafür ist ein separater Fügeprozess notwendig, zum Beispiel Laserschweißverfahren. Um eine dichte Schweißnaht und eine exalcte Deckelpositionierung zu erreichen, sind für den Deckel, das Stanzgitter und den Kraftstoffzuteiler enge Form-und Lagetoleranzen erforderlich.

Als nachteilig bei diesem Herstellungsverfahren ist anzusehen, dass neben dem Spritz- werkzeug für den Kraftstoffzuteiler und dem Spritzwerkzeug zur Herstellung des Deckels ein weiteres Werkzeug zur Vorumspritzung des Stanzgitters benötigt wird. Zudem ist eine teure Maschine für den Laserschweißprozess notwendig. Die Montage des Injelctormoduls aus mehreren Einzelteilen macht weiterhin einige zum Teil schwierige Verfahrensschritte notwendig. Hierzu gehört die Stanzgitterfixierung im Kraftstoffzuteiler und die anschlie- ßende Positionierung des Deckels über den Steckerpins. Insbesondere bei der Positionie- rung des Deckels müssen enge Toleranzen eingehalten werden, damit eine mediendichte Verbindung zur Steuereinheit gewährleistet werden kann.

DE 43 25 980 AI beschreibt eine Vorrichtung zur gemeinsamen elektrischen Kontalctie- rung mehrerer elektrisch erregbarer Aggregate von Brennkraftmaschinen. Die Kontakte-

rung erfolgt über Leiterbahnen, die auf einer flexiblen Leiterplatte fixiert sind. Die Leiter- platte wird auf einen Brennstoffzuteiler montiert und anschließend zumindest teilweise von einem U-förmigen Deckel abgeschlossen, der zumindest teilweise auf dem Kraftstoffzutei- ler aufliegt. Die Verbindung von Deckel zu Kraftstoffzuteiler kann z. B. durch Reibschwei- ßen, Rollennahtschweißen oder Ultraschallschweißen bzw. durch Vernieten, Verschrauben oder Bolzenverbindungen ausgeführt werden.

DE 101 03 825 Al bezieht sich auf ein Einspritzventil mit aufgesetzter Kraftstoffversor- gung. Hierin werden die Einspritzventile über Kontaktierungskabel angesteuert. Die Kabel werden jeweils durch einen am Kraftstoffzuteiler angebrachten Kabelkanal zu den Ein- spritzventilen geführt. Über eine Ausführung des Kraftstoffverteilers als Kunststoffspritz- gussbauteil kann eine Unterschale eines Kabelkanales zur Aufnahme der Kontaktierungs- kabel an den Kraftstoffverteiler angespritzt werden. Nach dem Einzug der Kontaktierungs- kabel wird die Unterschale durch eine Oberschale verschlossen, so dass die Kontaktie- rungskabel nach außen hin gekapselt sind.

Darstellung der Erfindung Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird das Kunststoffteil durch einen Zweikomponentenspritzgießprozess oder einen zweistufigen Spritzgießprozess hergestellt.

Hierzu wird zunächst das als Leiterbahnen dienende Stanzgitter in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt. Um die Stabilität der Leiterbahnen zu erhöhen beziehungsweise um nicht einzel- ne Leiterbahnen in das Spritzgießwerkzeug einlegen-zu müssen, kann das Stanzgitter in einem ersten Verfahrensschritt in Teilbereichen vorumspritzt werden. Auf ein Vorumsprit- zen der Leiterbahnen kann verzichtet werden, wenn die einzelnen Leiterbahnen in Teilbe- reichen über Haltestege miteinander verbunden sind. Das Stanzgitter wird durch Aufnall- mebohrungen im Werkzeug fixiert. Beim Schließen oder nach dem Schließen des Werk- zeuges werden die Verbindungsstege des Stanzgitters durch ein bewegliches Werkzeug- element getrennt. Die dabei entstandenen umgebogenen Gitterbereiche fungieren als zu- sätzliche Fixierung im Werkzeug.

Nach dem Einlegen des Stanzgitters wird das Kunststoffteil spritzgegossen.

Das Stanzgitter liegt an einer beweglichen Werkzeugwand an, die nach dem Spritzen der ersten Komponente zurückweicht und dadurch die Leiterbahnen einseitig freilegt. In einem nächsten Schritt wird das einseitig freigelegte Stanzgitter mit einer zweiten Komponente eines thermoplastischen Kunststoffmaterials umspritzt. Hierbei ist es wichtig, dass der im ersten Schritt gespritzte Kraftstoffzuteiler noch nicht vollständig abgekühlt ist, damit sich die im ersten und zweiten Schritt gespritzten Komponenten stoffschlüssig miteinander ver-

binden und so eine dichte Verbindung entsteht. Die erste Komponente muss jedoch soweit erstarrt sein, dass beim Aufspritzen der zweiten Komponente die Leiterbahnen nicht ver- drückt oder verschoben werden.

Als Kunststoffe für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich alle amorphen und teil- kristallinen Thermoplaste, die chemisch miteinander verträglich sind. Hierbei können die Thermoplaste auch unterschiedliche Schmelzpunkte aufweisen. Wichtig ist dabei, dass der Schmelzpunkt der zweiten Komponente gleich oder höher als der Schmelzpunkt der ersten Komponente ist. In einer bevorzugten Ausfüllrungsform werden die erste und die zweite Komponente aus dem gleichen Material hergestellt. Der Vorteil hierbei ist, dass keine Zweikomponentenspritzgießmaschine notwendig ist, sondern dass eine herkömmliche Ma- schine mit nur einem Spritzaggregat eingesetzt werden kann. Diese Maschine ist deutlich günstiger in der Anschaffung als eine Zweikomponentenspritzgießmaschine.

Vorteilhaft an dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren zur HerstellurLg eines Kunststoffteils mit integrierten Leiterbahnen ist es, dass das Kunststoffteil mit weniger Montageschritten gefertigt werden kann. So ist zum Beispiel ein Vorumspritzen des Stanz- gitters und das sich daran anschließende Stanzen der Gitterstege nach dem Voruinspritzen des Stanzgitters nicht mehr erforderlich. Weiterhin entfällt das getrennte Spritzen eines Deckels. Daher sind keine getrennten Werkzeuge zum Spritzgießen von Deckel und Stanz- gitterumspritzung mehr notwendig, sondern ist nur noch ein Werkzeug für den mehrstufi- gen Spritzgießprozess des Kunststoffteils erforderlich. Da das Stanzgitter bei dem erfin- dungsgemäßen Verfahren direkt in das Spritzgießwerkzeug eingelegt wird, ist ein Positio- nieren und Schweißen des Stanzgitters auf ein weiteres Kunststoffteil nicht mehr erforder- lich. Aufgrund des mehrstufigen Spritzgießprozesses entfällt auch die Montage und das Laserschweißen des Deckels auf das Kunststoffteil. Durch die komplette Einbett-Unig der Leiterbahnen im Kunststoff entsteht auch eine bessere Isolierung der Leiterbahnen zuein- ander. Die Toleranzketten der Einzelteile-Stanzgitter und Deckel-beim Fügen müssen nicht mehr berücksichtigt werden.

Zeichnung Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Es zeigt : Figur 1 eine Explosionszeichnung eines Injektormoduls zur Kraftstoffversorgung nach dem Stand der Technik,

Figur 2 einen Querschnitt durch ein Injektormodul zur Kraftstoffversorgung nach dem Stand der Technik, Figur 3 einen Schnitt durch ein Spritzgießwerkzeug mit eingelegtem Stanzgitter, Figur 4 einen Schnitt durch ein Spritzgießwerkzeug beim Durchtrennen der Ver- bindungsstege des Stanzgitters, Figur 5 einen Schnitt durch ein Spritzgießwerkzeug mit eingefahrenem Werk- zeugkern und spritzgegossener erster Komponente, Figur 6 einen Schnitt durch ein Spritzgießwerkzeug, vorbereitet zum Spritzen der zweiten Komponente, Figur 7 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Injektormodul hergestellt nach dem Verfahren aus Figur 3 bis Figur 6.

Ausführungsvari anten Im Folgenden wird die Erfindung am Beispiel eines Injektormoduls zur Kraftstoffversor- gung näher beschrieben. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauteile.

Figur 1 ist ein Inj ektormodul zur Kraftstoffversorgung, wie es nach dem Stand der Technik gefertigt wird, zu entnehmen. Ein Injektormodul umfasst einen Kraftstoffzuteiler 1, auf dessen Oberseite ein als Leiterbahnen dienendes Stanzgitter 2 vormontiert wird. Abgedeckt wird das offenliegende Stanzgitter 2 durch einen Deckel 3, an dem eine Steckerummante- lung 4 angebracht ist. Im Bereich der Steckerummantelung 4 sind die einzelnen Leiterbah- nen des Stanzgitters 2 nach oben gebogen und bilden so Steckerpins 5 für den Anschluss des Injektormoduls an eine Steuereinheit. Am anderen Ende der Leiterbahnen befinden sich Anschlüsse 6, die mit Einspritzventilen 8 verbunden werden. Zur Aufnahme der Einspritz- ventile 8 sind am Kraftstoffzuteiler 1 Aufnahmen 7 angebracht. Die Einspritzventile 8 werden mit Hülsen 10 an den jeweiligen Aufnahmen 7 befestigt. Zur Schalldämpfung der mit hohen Frequenzen öffnenden und schließenden Einspritzventile 8 wird zwischen das Einspritzventil 8 und die Hülse 10 ein O-Ring 9 aus einem Elastomermaterial eingesetzt.

Der unter hohem Druck stehende Kraftstoff wird über einen Anschluss 16 dem Kraftstoffzuteiler 1 zugeführt. Um einen konstanten Kraftstoffdruck zu gewährleisten, ist der Kraftstoffzuteiler 1 an einem Ende durch ein Überdruckventil 27 abgeschlossen. Das in

Figur 1 ebenfalls zerlegt dargestellte Überdruckventil 27 umfasst einen O-Ring einen Hal- tering 15 und eine Ventilnadel 13. Verschlossen wird der Kraftstoffzuteiler 1 durch einen Reibschweißdeckel 12, der mit einem Reibschweißverfahren auf den Kraftstoffzuteiler 1 aufgeschweißt wird. Zentriert im Reibschweißdeckel 12 befindet sich die Ventilnadel 13.

Zum Schutz der Ventilnadel 13 gegen äußere Einflüsse wird die Ventilnadel 13 durch eine Schutzkappe 14 abgedeckt. Die Montage des Injektormoduls an der Verbrennungskraftma- schine erfolgt über Verbindungsstücke 21.

In Figur 2 ist ein Schnitt durch ein Injektormodul, das gemäß dem Stand der Technik aus- gebildet ist, dargestellt Im Kraftstoffzuteiler 1 befindet sich ein Kraftstoffversorgungsrohr 18, in dem sich der unter hohem Druck stehende Kraftstoff befindet. Die mit der Hülse 10 in der Aufnahme 7 fixierten Einspritzventile 8 sind durch einen O-Ring 19 gegen den Kraftstoff im Kraftstoffversorgungsrohr 18 abgedichtet. In der hier dargestellten Ausfüh- rungsvariante sind die Einspritzventile 8 mit einem Federkontakt 20 mit dem als Leiterplat- te dienenden Stanzgitter 2 über die Anschlüsse 6 kontaktiert. Um die Leiterbahn gegen äußere Einflüsse zu schützen, ist sie durch einen Deckel 3 abgedeckt. Das Einspritzventil 8 wird mit der Hülse 10 in einen Zylinderkopf montiert. Die Abdichtung gegen die Umge- bung erfolgt über ein Dichtelement 17.

Figur 3 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Spritzgießwerkzeug mit eingelegtem Stanzgitter.

In der hier dargestellten Ausführungsvariante umfasst ein Spritzgießwerkzeug zur Herstel- lung von Kraftstoffverteilern mit integrierten Leiterbahnen 2.1 ein erstes Werkzeugteil 32, ein zweites Werkzeugteil 33 und ein drittes Werkzeugteil 34. Die Werkzeugteile 32,33, 34 umschließen eine Formhöhlung 35, welche die Negativform für die Außenwand des Kraftstoffzuteilers 1 bildet. Im zweiten Werkzeugteil 33 ist ein bewegliches Werkzeugele- ment 30 aufgenommen.

Zur besseren Handhabung sind die Leiterbahnen 2.1 durch Verbindungsstege 2-2 zu einem Stanzgitter 2 verbunden. Die Verbindungsstege 2.2 müssen vor dem Spritzen der ersten Komponente durchtrennt werden. Hierzu sind an der die Formhöhlung 35 begrenzenden Fläche des Werkzeugelementes 30 im Bereich der Verbindungsstege des Stanzgitters 2 Nuten 31 ausgebildet. Zur Durchtrennung der Verbindungsstege 2.2 des Stanzgitters 2 ist im ersten Werkzeugteil 32 ein Stempel 28 aufgenommen. In den Stempel 28 sind in Rich- tung der Formhöhlung 35 verschiebbare Stifte 29 integriert. Um eine Durchtrennung der Verbindungsstege 2.2 des Stanzgitters 2 zu ermöglichen, sind die Stifte 29 an der Spitze vorzugsweise scharfkantig ausgebildet. In der in Figur 3 dargestellten Ausfülarungsvariante

wird eine Durchtrennung der Verbindungsstege 2. 2 des Stanzgitters 2 durch die scharfkan- tige Gestaltung der Stifte 29 gewährleistet.

In dem in Figur 3 dargestellten ersten Schritt zur Herstellung des Kraftstoffzuteilers wird das Stanzgitter 2 arn Werkzeugelement 30 im Werkzeug positioniert. Anschließend werden die Werkzeugteile 32,33 und 34 verschlossen und bilden so die Formhöhlung 35 aus. Die Positionierung und Fixierung des Stanzgitters 2 erfolgt durch Aufnahmebohrungen im Werkzeug. Bei der hier dargestellten Ausführungsvariante, bei der die Leiterbahnen 2.1 des Stanzgitters 2 durch Verbindungsstege 2.2 gehalten werden, ist eine Vorumspritzung des Stanzgitters nicht erforderlich.

Figur 4 ist ein Schnitt durch das Spritzgießwerkzeug beim Durchtrennen der Verbindungs- stege des Stanzgitters entnehmbar.

Zum Durchtrennen der Verbindungsstege 2.2 des Stanzgitters 2 wird der Stempel 28 in Richtung des Stanzgitters 2 bewegt. Im Bereich der Nuten 31 des Werkzeugelementes 30 durchtrennen die Stifte 29 des Stempels 28 die Verbindungsstege 2.2. Hierbei werden die durchtrennten Verbindungsstege 2.3 entlang der vorzugsweise angeschrägten Oberseite der Stifte 29 in die Nuten 31 gebogen. Die umgebogenen Gitterbereiche dienen als zusätzliche Fixierung des Stan 7gitters 2 im Werkzeug. Nach dem Durchtrennen der Verbindungsstege 2.2 des Stanzgitters 2 bewegt sich der Stempel 28 mit den Stiften 29 wieder in seine Aus- gangsposition.

In Figur 5 ist ein Schnitt durch ein Spritzgießwerkzeug mit bereits eingespritzter erster Komponente dargestellt.

Da es sich bei dem Kraftstoffzuteiler 1 um einen Hohlkörper handelt, fährt vor dem Ein- spritzen der ersten Komponente ein Werkzeugkern 36 in die Formhöhlung 35. Nach-dem so in der Formhöhlung 35 nur noch die Bereiche freigelassen sind, die im Spritzgießpro- zess mit Kunststoff ausgefüllt werden, erfolgt das Spritzgießen des Kraftstoffzuteilers 1 mitsamt dem Steckergehäuse über ein erstes Spritzaggregat oder mindestens eine erste Dü- se eines Heißkanalsystems, welches hier nicht dargestellt ist. Als Kunststoffe für den Kraftstoffzuteiler 1 eignen sich alle amorphen oder teilkristallinen Thermoplaste, die öl- und kraftstoffbestädig, sowie temperaturstabil in einem Bereich von mindestens-40°C bis + 140°C sind. Hierunter fällt zum Beispiel das Polyamid PA 6.6 GF 35-Um die beim Ab- kühlen des Kunststoffs auftretende Schwindung auszugleichen, wird nach dem Befüllen der Formhöhlung 3 5 bei einem niedrigeren Druck weiter Kunststoffschrnelze in die Form- höhlung 35 nachgedrückt.

Während des Spritzens der ersten Komponente-werden die in den Nuten 31 liegenden durchtrennten Verbindungsstege 2.3 in der Kunststoffschmelze, die auch die Nuten 31 aus- füllt, eingebettet. Hierdurch wird eine zusätzliche Fixierung und gegenseitige elektrische Isolierung der Leiterbahnen 2.1 zueinander während des Spritzgussprozesses erreicht.

Nach Abschluss des ersten Spritzprozesses, sobald der Kunststoff ausreichend erstarrt ist, damit beim Aufspritzen der zweiten Komponente die Leiterbahnen 2.1 des Stanzgitters 2 nicht verdrückt oder verschoben werden, weicht das Werkzeugelement 30-wie in Figur 6 dargestellt-soweit zurück, dass sich eine Deckelformhöhlung 37 öffnet. Bei dem in Figur 6 dargestellten Kraftstoffzuteiler 1 liegt die Dicke d der Deckelformhöhlung 37 im Bereich von ca. 0,5 bis 5 mm, vorzugsweise 1,5 bis 3 mm. Das Einspritzen der zweiten Komponen- te ist deshalb erforderlich, weil nach dem Spritzen der ersten Komponente die Leiterbahnen 2.1, die beim Spritzen der ersten Komponente an der Werkzeugwand anliegen, noch offen- liegen. Durch das Spritzen der zweiten Komponente und dem damit verbundenen Einbetten der Leiterbahnen 2.1 in den Kraftstoffzuteiler 1 werden die Leiterbahnen 2.1 zusätzlich geschützt. In einem letzten Schritt vor dem Öffnen des Spritzgießwerkzeugs und der Ent- nahme des Kraftstoffzuteilers wird die zweite Komponente in die Deckelformhöhlung 37 gespritzt. Das Einspritzen und Nachdrücken erfolgt dabei über ein zweites Spritzaggregat oder durch mindestens eine zweite Düse eines hier nicht dargestellten Heißkanalsystems.

Der Kunststoff, der dabei eingesetzt wird, ist entweder der gleiche wie der Kunststoff der ersten Komponente oder alternativ ein höher sclunelzender Thermoplast mit gleicher oder einer geringeren Schwindung, der mit dem Kunststoff der ersten Komponente chemisch verträglich ist. Die Abkühlung des Kraftstoffzuteilers 1 erfolgt im Spritzgießwerkzeug bis ein ausreichend formstabiler Zustand erreicht ist, der eine Entnahme aus dem Spritzgieß- werkzeug erlaubt.

Figur 7 ist ein Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Injektormodul mit ge- schweißter Kontaktierung für die Einspritzventile 8 entnehmbar, das entsprechend dem in den Figuren 3 bis 6 dargestellten erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde. Nach dem Abkühlen des Kraftstoffzuteilers 1 mit aufgegossenem Deckel 3 und darin eingegos- senem Stanzgitter 2 werden in die Aufnahme 7 Einspritzventile 8 eingesetzt und dabei kon- taktiert.

Bezugszeichenliste 1 Kraftstoffzuteiler 2 Stanzgitter 2.1 Leiterbahnen 2.2 Verbindungssteg 2.3 durchtrennter Verbindungssteg 3 Deckel 4 Steckerummantelung 5 Steckerpins 6 Anschlüsse 7 Aufnahme 8 Einspritzventil 9 O-Ring 10 Hülse 11 O-Ring 12 Reibschweißdeckel 13 Ventilnadel 14 Schutzkappe 15 Haltering 16 Anschlussstutzen 17 Dichtelement 18 Kraftstoffversorgungsrohr 19 O-Ring 20 Federkontakt 21 Verbindungsstück 27 Überdruckventil 28 Stempel 29 Stift 30 Werkzeugelement 31 Nut 32 Erstes Werkzeugteil 33 Zweites Werkzeugteil 34 Drittes Werkzeugteil 35 Formhöhlung 36 Werkzeugkern 37 Deckelformhöhlung