DE102004018488A1

DE102004018488A1 - Leiterdurchführung in Kunststoffgehäusen

Info

Publication number: DE102004018488A1
Application number: DE200410018488
Authority: DE
Inventors: Johannes Hackl; Joachim Strobel
Original assignee: Gebr Swoboda GmbH; Swoboda Geb GmbH
Current assignee: Swoboda Wiggensbach Kg De
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2005-11-03
Anticipated expiration: 2024-04-15
Also published as: DE102004018488B4; AT501010A1; AT501010B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine gas- und flüssigkeitsdichte elektrische Durchführung (1) mindestens eines Leiters (2) durch eine Wand (3) eines Kunststoffgehäuses (4). Um eine Leiterdurchführung zu schaffen, die den Anforderungen des Automobilbaus gewachsen ist und einen derartig einfachen Aufbau besitzt, dass sie mit den Verfahren der Massenfertigung hergestellt werden kann, wird vorgeschlagen, dass das Kunststoffgehäuse (4) mindestens im Bereich des Leiters (2) doppelwandig, bestehend aus einer Innen- (6) und einer Außenwand (7), ausgebildet ist, und vorzugsweise zwischen Innen- (6) und Außenwand (7) ein dauerelastisches Material (8) angeordnet ist, das den Leiter zwischen Innen- und Außenwand mindestens zur Innenwand vollständig umgibt.

Description

Die Erfindung betrifft eine gas- und flüssigkeitsdichte elektrische Durchführung mindestens eines Leiters durch eine Wand eines Kunststoffgehäuses.
Aus der CH 375407 ist eine gas- und flüssigkeitsdichte elektrische Leiterdurchführung für nach außen abgeschlossene elektrische Maschinen bekannt, die mit einem unter hohem Druck und hoher Temperatur stehenden Medium, wie Flüssigkeit oder Gas, angefüllt ist. Bei der bekannten Ausführung wird eine gas- und flüssigkeitsdichte elektrische Leiterdurchführung erreicht, indem der durch das Maschinengehäuse geführte Leiter von Isolierhülsen umgeben ist, wobei im mittleren Bereich der Leiterdurchführung ein aus einem verformbaren Isolierstoff bestehender Abdichtungskörper angeordnet ist, der einerseits von dem aus einem nicht verformbaren Isolierwerkstoff hergestellten Isolierhülsen und andererseits von der Wand der Gehäusebohrung sowie dem Leiter vollkommen eingeschlossen und begrenzt ist. Die zwischen Leiter und Abdichtkörper einerseits und zwischen Dichtungskörper und Wand der Gehäusebohrung andererseits erforderliche Abdichtkraft wird von einer der Isolierhülsen übertragen.
Diese bekannte elektrische Leiterdurchführung weist den Nachteil auf, dass sie aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt ist, die eine entsprechend aufwendige Montage erfordern.
Für die Massenfertigung, insbesondere im Bereich der Automobilindustrie, werden bei Gehäusen vorzugsweise Kunststoffmaterialien eingesetzt, die sich in der Massenfertigung, z.B. beim Spritzgießen, bewährt haben. Da die verwendeten Kunststoffe selbst isolierend wirken, können nach der Insert-Methode Kunststoffgehäuse mit integrierten Leiterdurchführungen gespritzt werden. Diese Durchführungen weisen auch eine ausreichende Dichtigkeit auf, solange sie in trockener Umgebung im Niedervoltbereich, wie bei Automobilen üblich, benutzt werden.
Im Getriebebau werden jedoch Gehäuse benötigt, die beispielsweise für die Steuerung automatischer Getriebe geeignet sind. Derartige Gehäuse, die für verschiedene Sensoren Leiterdurchführungen benötigen, werden teilweise direkt im Getriebe angeordnet. Sie müssen somit den wechselnden Öltemperaturen zwischen beispielsweise -40 bis +150°C bei unterschiedlichen Drücken in öliger Umgebung standhalten. Die bekannten Durchführungen sind für derartig rauhe Umgebungsbedingungen ungeeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Leiterdurchführung zu schaffen, die den genannten Anforderungen des Automobilbaus gewachsen ist und einen derartig einfachen Aufbau besitzt, dass sie mit den Verfahren der Massenfertigung hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird bei einer gas- und flüssigkeitsdichten elektrischen Durchführung mindestens eines Leiters durch eine Wand eines Kunststoffgehäuses dadurch gelöst, dass das Kunststoffgehäuse mindestens im Bereich des Leiters doppelwandig, bestehend aus einer Innen- und einer Außenwand, ausgebildet ist und vorzugsweise zwischen Innen- und Außenwand ein dauerelastisches Material angeordnet ist, das den Leiter zwischen Innen- und Außenwand mindestes zur Innenwand vollständig umgibt.
Durch die doppelwandige Ausführung wird die Anfälligkeit für Lekagen wesentlich verringert. Da sich die Wahrscheinlichkeiten eines Versagens multiplizieren, ist das Risiko des Ausfalls entsprechend stark verringert. Die Ausfallwahrscheinlichkeit wird weiterhin positiv dadurch reduziert, dass ein dauerelastisches Material den Leiter über seinen gesamten Umfang an der Kante, wo er durch die Innenwand hindurch tritt, vollständig umhüllt. Deshalb werden auch Haarrisse, die sich infolge unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten bei den auftretenden hohen Temperaturwechseln ergeben können, sicher abgedichtet.
Die Leiterdurchführungen werden auch mechanisch entlastet, da der Leiter infolge der doppelwandigen Ausführung an zwei Stellen eingespannt ist. Mechanische Spannungen infolge von Vibrationen werden somit ebenfalls von der kritischen Kontaktzone zwischen Leitermaterial und Gehäusematerial ferngehalten.
Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung bewährt, bei der das dauerelastische Material ein Silikonkautschuk ist, vorzugsweise ein Zwei-Komponenten-Silikonkautschuk. Dieser Kautschuk lässt sich spritzgießen und weist eine hervorragende Haltekraft, sowohl zum Leitermaterial als auch zu den gängigen Gehäusematerialen, auf.
Den besonders aggressiven Umgebungsbedingungen im Automobilbau wird jedoch eine Ausgestaltung besonders gerecht, bei der das Gehäuse aus einem Polybutylenterephthalat (PBT), vorzugsweise glasfaserverstärkt, geformt ist. Überaschenderweise haftet der Silikonkautschuk auch an diesem Werkstoff, so dass er die Leiterdurchführung sicher abdichtet.
In Weiterbildung des Gehäuses ist vorgesehen, dass das Gehäuse teilweise von einer metallischen Grundplatte gebildet ist, die vorzugsweise den Bereich zwischen Innen- und Außenwand einseitig verschließend angeordnet ist. Die metallische Grundplatte erlaubt es mit Vorteil, die notwendigen hydraulischen Durchführungen vorzusehen, um das Getriebe schalten zu können. Wenn die Grundplatte auch den Bereich zwischen Innen- und Außenwand verschließt, kann das dauerelastische Material bzw. der Silikonkautschuk gleichzeitig als Dichtung zwischen der Grundplatte des Gehäuses und dem Kunststoffteil des Gehäuses dienen. Nach dem Fügen der Grundplatte und des Kunststoffteils des Gehäuses wird dann erst der Silikonkautschuk in den doppelwandigen Bereich gespritzt. Durch die besonders gute Haftung von Silikonkautschuk sowohl auf der metallischen Grundplatte als auch am Kunststoff des Gehäuses wird nicht nur eine sichere Abdichtung, sondern auch mit Vorteil eine hohe mechanische Festigkeit erreicht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Bereich zwischen Außen- und Innenwand einseitig von einer Brücke aus dem Gehäusewerkstoff geschlossen ausgebildet ist. Auch diese Maßnahme erhöht die Standzeit der Leiterdurchführung.
Bei einer alternative Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Bereich zwischen Außen- und Innenwand allseitig von Brücken vorzugsweise von dem Gehäusewerkstoff umschlossen ausgebildet ist.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand einer Zeichnung beschrieben, bei der funktional gleiche Teile mit denselben Bezugsziffern versehen sind.
Die Figuren der Zeichnung zeigen im Einzelnen:
1 eine schematische Aufsicht auf die erfindungsgemäße Durchführung als Teil einer Gehäusewand,
2 einen Schnitt durch die Gehäusewand gemäß 1 entlang Schnittlinie II-II,
3 einen Schnitt durch eine alternative Ausführungsform der Durchführung und
4 einen Schnitt durch ein Detail eines Gehäuses mit erfindungsgemäßer Leiterdurchführung.
In 1 bezeichnet 1 die erfindungsgemäße Durchführung in einer Aufsicht. Die Wand 3 eines Kunststoffgehäuses 4, von dem nur der Bereich der Leiterdruchführung gezeigt ist, besteht aus einer Innenwand 6 und einer Außenwand 7. Dadurch ist die Wand 3 doppelwandig aufgebaut. Ein Bereich 5 zwischen Innenwand 6 und Außenwand 7 ist mit dauerelastischem Material, vorzugsweise Silikonkautschuk 8, ausgefüllt. Das Gehäusematerial ist vorzugsweise Glasfaser-verstärktes PBT. Die Leiter 2 sind beim Spritzen des Kunststoffgehäuses 4 nach der bekannten Insert-Methode mit eingespritzt, so dass sie fest zwischen der Innenwand 6 und der Außenwand 7 brückenartig eingespannt sind. Der Silikonkautschuk 8 wird dann später in den Bereich 5 eingespritzt, wobei die Leiter 2 allseitig von dem Silikonkautschuk umhüllt werden.
2 stellt einen Schnitt durch das Wanddetail gemäß 1 entlang der Schnittlinie 2 II-II dar.
3 zeigt einen Schnitt durch die Durchführung, bei der der mit Silikonkautschuk 8 gefüllte Bereich 5 allseitig hermetisch verschlossen ist. Unten verbindet eine Brücke 10 die Innenwand 6 mit der Außenwand 7. Auch oben ist der Silikonkautschuk 8 im Bereich 5 durch eine weitere Brücke 11 verschlossen, so dass nach außen nur der Gehäusewerkstoff sichtbar ist.
4 zeigt den Schnitt durch ein Detail eines praktisch ausgeführten Gehäuses. Das Kunststoffgehäuse 4 weist eine metallische Grundplatte 9 auf. Diese Grundplatte ist üblicherweise aus Aluminium gefertigt. Die Gehäusewand 3 stößt an diese Grundplatte 9 an und ist auf der der Grundplatte gegenüberliegenden Seite mittels eines Deckels 12 verschlossen. Im Bereich 5 der Durchführung des Leiters 2 ist der Zwischenraum zwischen Innenwand 6 und Außenwand 7 durch Silikonkautschuk 8 ausgefüllt. Der Silikonkautschuk dient nicht nur der sicheren Durchführung des Leiters 2, sondern stellt auch eine dichte und mechanisch feste, gut gedämpfte Verbindung zwischen der Gehäusewand 3 und der Grundplatte 9 dar.
Auf diese Weise ist eine Leiterdurchführung geschaffen, die für die Massenfertigung geeignet ist und selbst extremen Umweltbedingungen, wie sie beispielsweise innerhalb eines Automobilgetriebes vorliegen, standhält.

1: Durchführung
2: Leiter
3: Wand
4: Kunststoffgehäuse
5: Bereich
6: Innenwand
7: Außenwand
8: Dauerelastisches Material
9: Grundplatte
10: Brücke
11: Brücke
12: Deckel

Claims

Gas- und flüssigkeitsdichte elektrische Durchführung (1) mindestens eines Leiters (2) durch eine Wand (3) eines Kunststoffgehäuses (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffgehäuse (4) mindestens im Bereich des Leiters (2) doppelwandig, bestehend aus einer Innen-(6) und einer Außenwand (7), ausgebildet ist, und vorzugsweise zwischen Innen-(6) und Außenwand (7) ein dauerelastisches Material (8) angeordnet ist, das den Leiter zwischen Innen- und Außenwand mindestes zur Innenwand vollständig umgibt.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dauerelastische Material ein Silikonkautschuk ist, vorzugsweise ein Zwei-Komponenten-Silikonkautschauk.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse aus einem Polybutylenterephthalat (PBT), vorzugsweise glasfaserverstärkt, geformt ist.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) teilweise von einer metallischen Grundplatte (9) gebildet ist, die vorzugsweise den Bereich (5) zwischen Innen-(6) und Außenwand (7) einseitig verschließend angeordnet ist.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich zwischen Außen-(6) und Innenwand (7) einseitig von einer Brücke (10), vorzugsweise aus dem Gehäusewerkstoff, geschlossen ausgebildet ist.
Elektrische Durchführung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich zwischen Außen- und Innenwand allseitig von Brücken (10, 11), vorzugsweise von dem Gehäusewerkstoff umschlossen, ausgebildet ist.