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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein abgedichtetes Gehäuseelement zur Aufnahme einer elektrischen Komponente, insbesondere für ein Fahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung ein Gehäuse für eine elektrische Leitungsanordnung mit einem solchen Gehäuseelement und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Gehäuselements.
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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Gehäuseelemente und Gehäuse für elektrische Leitungsanordnungen bekannt.
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So beschreibt beispielsweise die nachveröffentlichte
deutsche Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 102016107080.7 der Anmelderin ein Gehäuse, in dem eine als Flachleiterschiene ausgestaltete elektrische Leitung sowie ein die Flachleiterschiene kontaktierendes Kontaktelement aufgenommen werden können. Das Gehäuse verfügt über einen Gehäusedeckel und eine Gehäusebasis, die über ein Scharnier schwenkbar miteinander verbunden sind. Das Scharnier ist als Drehscharnier ausgebildet, das sich zwar durch eine vergleichsweise lange Haltbarkeit bei auch häufigeren Betätigungen auszeichnet, aber durch seine aufwändigere konstruktive Ausgestaltung und das dadurch aufwändigere Spritgießwerkzeug kostenintensiv ist. Es besteht daher der Wunsch nach einem mechanisch belastbaren Gehäuse, das kostengünstig herstellbar ist.
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Beschreibung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel ein kostengünstiges, mechanisch belastbares Gehäuse mit einem bruchsicher betätigbaren Scharnier zu schaffen.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
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Ein erfindungsgemäßes Gehäuseelement eignet sich zur Aufnahme von einer oder mehreren elektrischen Komponenten, wie etwa eines Kontaktelements, Kabelschuhs, Steckkontakts, einer elektrischen Leitung, einer Flachleiterschiene oder ähnlichem. Das Gehäuseelement, bei dem es sich um ein vollständiges, das heißt in sich geschlossenes, Gehäuse oder einen Teil davon handeln kann, weist wenigstens einen ersten Gehäuseelementteil, z.B. eine Gehäuseschale oder ähnliches, und einen zweiten Gehäuseelementteil, z.B. auch eine Gehäuseschale oder ähnliches, auf, die jeweils aus einem gemeinsamen oder aus zueinander unterschiedlichen Kunststoffen gefertigt sind. Der oder die verwendeten Kunststoffe sind aber zum Spritzgießen geeignet, z.B. handelt es sich um einen Thermoplast, beispielsweise Polypropylen (PP), Polyamid (PA) etc. Die beiden Gehäuseelementteile sind über ein Scharnier schwenkbar miteinander verbunden, das ebenfalls im Spritzgießverfahren ausgebildet wird.
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Erfindungsgemäß sind nur der erste Gehäuseelementteil, nur der zweite Gehäuseelementteil oder beide Gehäuseelementteile zumindest abschnittsweise aus einem faserverstärkten, z.B. glasfaserverstärkten, Kunststoff gefertigt. Um aber beim Verschwenken der beiden Gehäuseelementteile zueinander ein Brechen des faserverstärkten und damit unter Umständen je nach Faseranteil spröden Kunststoffs zu vermeiden, ist ein das Scharnier aufweisender Scharnierabschnitt aus einem unverstärkten Kunststoff, insbesondere in einem Mehr- oder Zwei-Komponenten-Spritzgießverfahren, gefertigt. Bei dem Kunststoff kann es sich um denselben Kunststoff wie bei den Gehäuseelementteilen oder um einen dazu unterschiedlichen Kunststoff handeln, der jedoch vorzugsweise keine oder nur sehr geringe Anteile von Fasern aufweist. Zusätzlich zu den oben erwähnten Thermoplasten eignen sich für den Scharnierabschnitt auch thermoplastische Elastomere (TPE) oder ein Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM).
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Die Erfindung bietet damit den Vorteil, dass die Gehäuseelementteile z.B. während der Vormontage bzw. Montage in einem Fahrzeug auch mehrfach zueinander verschwenkt werden können, ohne dass ein Bruch im Scharnierabschnitt auftritt, da der Kunststoff dort eine hohe Biegewechselfestigkeit aufweist und dadurch weniger bruchanfällig ist als ein faserverstärkter Kunststoff. Dennoch ist das übrige Gehäuseelement durch die Faserverstärkung hoch fest ausgeführt und schützt die darin aufgenommene elektrische Komponente gut vor mechanischen Beanspruchungen und Beschädigungen. Damit können faserverstärkte Kunststoffteile auch mit einem z.B. Filmscharnier ausgebildet werden.
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Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Scharnier als Filmscharnier ausgeführt. Das Scharnier ist also vorzugsweise einstückig mit den beiden zu verbindenden Gehäuseelementteilen ausgebildet. Das Filmscharnier lässt sich besonders kostengünstig fertigen, wobei sich als Kunststoff insbesondere PP anbietet, da dieses kostengünstig ist und einen guten Widerstand gegen Ermüdung bietet.
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Um ein nur lokal im Scharnierabschnitt bruchstabiles Gehäuseelement bereitzustellen, kann hauptsächlich eine das Filmscharnier ausbildende Gelenkrille, die zum Verschwenken flexibel und dünnwandig ist, aus dem unverstärkten Kunststoff gefertigt sein. Die durch den unverstärkten Kunststoff erhöhte Biegewechselfestigkeit ist damit auf einen Mindestbereich beschränkt.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Gehäuse zur Aufnahme von einer oder mehreren elektrischen Komponenten. Das Gehäuse weist ein erstes Gehäuseelement und ein damit z.B. verrastend oder verschraubend zusammenfügbares, zweites Gehäuseelement auf. Die Gehäuseelemente wirken zusammen bzw. sind komplementär ausgeführt und bilden zwischen sich wenigstens einen Aufnahmeraum aus, in dem die elektrische Komponente aufnehmbar ist. Wenigstens eines der beiden Gehäuseelemente ist gemäß einer oder mehreren der vorstehend erläuterten Ausführungsvarianten ausgeführt, so dass eines oder beide der Gehäuseelemente faserverstärkt ist, die Faserverstärkung jedoch in einem Scharnierabschnitt ausgespart ist. Auch das zweite Gehäuseelement kann aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt sein, um die elektrische Komponente vor mechanischer Beanspruchung zu schützen. Wenn das zweite Gehäuseelement auch einen Scharnierabschnitt aufweist, kann dieser auch aus einem unverstärkten Kunststoff gefertigt sein.
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Vorzugsweise ist das erste Gehäuseelement ein Gehäusedeckel und das zweite Gehäuseelement eine Gehäusebasis. Gemeinsam bilden der Gehäusedeckel mit seinen beiden Gehäuseelementteilen und die Gehäusebasis das Gehäuse aus. Das Gehäuse ist durch ein oder mehrere Dichtungselemente zumindest tropfwasserdicht oder idealerweise zumindest weitestgehend fluiddicht ausgestaltet. Das Gehäuse ist dazu eingerichtet, einen oder mehrere elektrischen Leiter, die durch ein oder mehrere elektrische Kontaktelemente bzw. Kontaktteile, z.B. in Form eines Kabelschuhs oder ähnlichem, kontaktiert werden, aufzunehmen.
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Für eine einfache Montage der Gehäuseelemente aneinander ist es von Vorteil, wenn das erste Gehäuseelement über ein Scharnier an dem zweiten Gehäuseelement angelenkt ist. Das Scharnier kann z.B. ein Drehscharnier sein, bei dem die Gehäuseelemente über einen Clipsverbindung miteinander verbunden sind. Neben dem Scharnier können die Gehäuseelemente über eine oder mehrere Rastverbindungen aneinander befestigt sein.
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Um die Gehäuseelemente auf eine leicht zu montierende Weise aneinander zu befestigen, können das erste und zweite Gehäuseelement miteinander verrastbar sein. Hierzu kann das eine Gehäuseelement ein oder mehrere Rastelemente aufweisen, wie etwa Rastnasen oder ähnliches. Das andere Gehäuseelement kann ein oder mehrere Gegenrastelemente aufweisen, wie etwa eine Rastlasche oder ähnliches.
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Das Gehäuse bzw. das erste und zweite Gehäuseelement können dazu eingerichtet sein, zwischen sich wenigstens eine Stromschiene, z.B. auch eine im Wesentlichen formstabile Flachleiterschiene, als elektrische Komponente aufzunehmen, die quer zu einer Schwenkrichtung der Gehäuseelemente durch diese hindurchgeführt ist. Die Stromschiene kann z.B. als zentrale Stromversorgung, z.B. in Form einer mehrlagigen Multischiene, des Fahrzeugs vorgesehen sein, also als ein Teil eines Kabelbaums des Fahrzeugs.
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Um die Stromschiene oder z.B. auch Flachleiterschiene elektrisch zu kontaktieren, kann zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseelement ein die Stromschiene kontaktierendes, elektrisches Kontaktelement aufgenommen sein. Das Kontaktelement kann z.B. ein seitlicher Abgriff der Stromschiene sein, der sich also senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung der Stromschiene von dieser weg erstreckt. Das Kontaktelement kann aber auch ein Kabelschuh oder ähnliches sein, der mit einem solchen seitlichen Abgriff oder direkt mit der Stromschiene verbunden ist. Die Verbindung zwischen Kontaktelement und Stromschiene kann form- und/oder formschlüssig oder auch stoffschlüssig sein.
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Für eine gute Vormontage sowie Montierbarkeit kann ein erster Gehäuseelementteil des ersten Gehäuseelements gegenüber dem zweiten Gehäuseelement verschwenkbar sein, nämlich z.B. über ein Scharnier und insbesondere ein Filmscharnier. Und ein zweiter Gehäuseelementteil des ersten Gehäuseelements kann sowohl gegenüber dem ersten Gehäuseelementteil als auch dem zweiten Gehäuseelement verschwenkbar sein. Damit kann zwischen dem ersten Gehäuseelementteil des ersten Gehäuseelements und dem zweiten Gehäuseelement zunächst eine erste elektrische Komponente, z.B. die Stromschiene, eingehaust werden. Dann kann zwischen dem zweiten Gehäuseelementteil und dem zweiten Gehäuseelement auch eine zweite elektrische Komponente, z.B. ein Kontaktelement, eingehaust werden.
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Insbesondere können also die Stromschiene von dem ersten Gehäuseelementteil und das Kontaktelement von dem zweiten Gehäuseelementteil abgedeckt sein. Dabei können aber beide elektrischen Komponenten jeweils innerhalb des zweiten Gehäuseelements aufgenommen sein.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines Gehäuseelements zur Aufnahme einer elektrischen Komponente. Bei dem Verfahren wird das Gehäuseelement mit wenigstens einem ersten Gehäuseelementteil sowie einem über ein Scharnier daran angelenkten, zweiten Gehäuseelementteil zumindest abschnittsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff, wie etwa PP oder PA, gefertigt. Dier Fertigung erfolgt in einem Spritzgießverfahren oder Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren. Erfindungsgemäß wird ein das Scharnier aufweisender Scharnierabschnitt aus einem unverstärkten Kunststoff in einem Spritzgießverfahren oder Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren gefertigt.
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Damit weist der Scharnierabschnitt eine hohe Biegewechselfestigkeit auf, durch die das Scharnier auch mehrfach betätigt werden kann, ohne dass das faserverstärkte Gehäuseelement an dieser Stelle bei Betätigung bricht.
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Kurze Figurenbeschreibung
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Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
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1 in einer Draufsicht ein erfindungsgemäßes Gehäuse mit zwei Gehäuseelementen, wobei ein Gehäuseelement zwei Gehäuseelementteile aufweist, die über ein Filmscharnier miteinander verbunden sind,
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2 in einer perspektivischen Ansicht das Gehäuse aus 1 in einer teilweisen Offenstellung, und
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3 ein Gehäuse in einer Offenstellung mit einer darin aufgenommenen Stromschiene und einem diese kontaktierenden Kontaktelement, das mit einer elektrischen Leitung verbunden ist, in einer perspektivischen Ansicht.
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Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Gehäuse 1 zur Aufnahme von wenigstens einer elektrischen Komponente in einer Draufsicht gezeigt. Ein solches Gehäuse 1 kann z.B. als Kontaktteilgehäuse in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Leitungssatz eines Fahrzeugs eingesetzt werden.
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Das Gehäuse 1 umfasst ein erstes Gehäuseelement 2 und ein damit zusammenwirkendes, zweites Gehäuseelement 3, die in der gezeigten Schließstellung des ersten Gehäuseelements ein in sich abgeschlossenes Gehäuse 1 bewirken. Das erste Gehäuseelement ist 2 als Gehäusedeckel, das zweite Gehäuseelement 3 als Gehäusebasis ausgeführt. Das erste und zweite Gehäuseelement 2, 3 sind über hier insgesamt zwei als Drehscharniere ausgebildete Scharniere 4 miteinander verbunden und bilden zwischen sich einen (nicht näher bezeichneten) Aufnahmeraum aus. In dem Aufnahmeraum sind als eine erste elektrische Komponente eine Stromschiene 5 und als zweite elektrische Komponente ein (hier durch das zweite Gehäuseelement 3 verdecktes) elektrisches Kontaktelement 6 (siehe z.B. 3) aufgenommen. Bei der Stromschiene 5 handelt es sich hier um eine im Wesentlichen massive Flachleiterschiene mit rechteckigem Querschnitt, die mit einer Isolationsschicht ummantelt ist. Das Kontaktelement 6 ist hier exemplarisch als Kabelschuh ausgeführt (siehe z.B. 3).
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Das erste Gehäuseelement 2 ist aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt, bei dem es sich um einen Thermoplast, wie z.B. PA oder PP, handelt, gefertigt und weist einen ersten Gehäuseelementteil 7 und einen zweiten Gehäuseelementteil 8 auf. Der verwendete Kunststoff ist aufgrund der zu erwartenden mechanischen Belastung des Gehäuses 1 in dem Fahrzeug zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit als faserverstärkter Kunststoff ausgeführt, wobei hier exemplarisch ein PA 6 GF30 eingesetzt wird, also ein Polyamid 6 mit einem 30-prozentigen Anteil von Glasfasern. Auch das zweite Gehäuseelement 3 ist aus diesem Kunststoff gefertigt. Aus 1 geht zudem hervor, dass die Stromschiene 4 zwischen dem ersten Gehäuseelementteil 7 und dem zweiten Gehäuseelement 3 aufgenommen sowie gehalten ist.
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Das Kontaktelement 6 ist zwischen dem zweiten Gehäuseelementteil 8 und dem zweiten Gehäuseelement 3 aufgenommen sowie gehalten. Beide elektrische Komponenten 5, 6 sind also zwischen faserverstärkten Abschnitten des Gehäuses 1 aufgenommen und dadurch vor mechanischer Beanspruchung sowie Beschädigungen geschützt.
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Das erste und zweite Gehäuseelement 2, 3 sind über ein weiteres Scharnier 9 miteinander verbunden, das hier als Filmscharnier mit einer gegenüber den übrigen Wandungen des ersten Gehäuseelements 2 dünnwandigen Gelenkrille 10 ausgebildet ist, wodurch die Gehäuseelementteile 7, 8 sowie das Scharnier 9 einstückig ausgeführt sind. In einem das Scharnier 8 aufweisenden (hier durch eine gestrichelte Linie gekennzeichneten) Scharnierabschnitt 11 ist das erste Gehäuseelement 2 aus einem unverstärkten, das heißt einem nicht-faserverstärkten, Kunststoff gefertigt, um damit die Biegewechselfestigkeit des Scharniers 9 bzw. des Scharnierabschnitts 11 zu erhöhen und insbesondere Brüchen an dieser Stelle vorzubeugen. Der verwendete Grundkunststoff ist hier derselbe wie für das übrige Gehäuseelement 2, außer dass er für den Scharnierabschnitt 11 nicht faserverstärkt ist, also keine oder deutlich weniger Fasern, wie etwa Glasfasern, aufweist. Hier ist der Kunststoff des Scharnierabschnitts ein PA 6 ohne Glasfaseranteil. Anhand der gestrichelten Kennzeichnung des Scharnierabschnitts 11 ist erkennbar, dass der unverstärkte Kunststoff insbesondere für die Gelenkrille 10 und, zusätzlich, für dazu unmittelbar benachbarte Bereiche mit einer Erstreckungsweite von wenigen Millimetern verwendet wird.
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In der in 1 gezeigten Schließstellung des Gehäuses 1 ist zu erkennen, dass das erste und zweite Gehäuseelement 2, 3 form- und/oder kraftschlüssig sowie lösbar aneinander befestigt sind. Dazu weisen z.B. das erste Gehäuseelement 2 eine Anzahl von Rastelementen 12 und das zweite Gehäuseelement 3 eine Anzahl von Gegenrastelementen 13 auf.
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Die Rastelemente 12 und die Gegenrastelemente 13 sind aber so angeordnet, dass das Gehäuse 1 zweistufig geschlossen werden kann. In einer ersten Stufe wird zunächst der erste Gehäuseelementteil 7 mit dem zweiten Gehäuseelement 3 verrastet, so dass die Stromschiene 5 bereits dadurch eingehaust wird. In einer zweiten Stufe wird dann der zweite Gehäuseelementteil 8 mit dem zweiten Gehäuseelement 4 verrastet, so dass dann auch das Kontaktelement 6 eingehaust wird. Anhand der 1 ist auch nachvollziehbar, dass der zweite Gehäuseelementteil 8 über das Scharnier 4 und das weitere Scharnier 9 sowohl gegenüber dem ersten Gehäuseelementteil 7 als auch gegenüber dem zweiten Gehäuseelement 3 verschwenkbar ist, wohingegen der erste Gehäuseelementteil 7 über das Scharnier 4 gegenüber dem zweiten Gehäuseelement 3 verschwenkbar ist.
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In 2 ist das Gehäuse 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt, bei dem sich das erste Gehäuseelement 2 in einer teilweisen Offenstellung befindet. In der gezeigten teilweisen Offenstellung ist der zweite Gehäuseelementteil 8 über das weitere Scharnier 9 gegenüber dem ersten Gehäuseelementteil 7 in seine Offenstellung verschwenkt, so dass der Aufnahmeraum an dem das Kontaktelement 6 aufnehmenden Abschnitt offengelegt ist. Es ist erkennbar, dass das Kontaktelement 6 (noch) nicht in das Gehäuse 1 eingebracht ist, so dass ein als seitlicher Abgriff ausgeführtes Anschlussstück 14 der Stromschiene 5 zu erkennen ist. Das Anschlussstück 14 erstreckt sich in Längserstreckungsrichtung der Stromschiene 5 in seitlicher Richtung senkrecht von dieser weg und ist von einem Befestigungsbolzen 15 des zweiten Gehäuseelements 3 durch eine (nicht näher bezeichnete) Durchgangsöffnung durchdrungen. Über den Befestigungsbolzen 15 lassen sich das Anschlussstück 14 und das Kontaktelement 6 aneinander schraubend befestigen.
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In 3, die eine perspektivische Ansicht des Gehäuses 1 zeigt, ist das Kontaktelement 6 nun mit dem Befestigungsbolzen 15 verschraubt und kontaktiert das Anschlussstück 14. Es ist erkennbar, dass das Kontaktelement 6 mit einer biegeschlaffen Leitung 16 verbunden ist, um darüber Strom der Stromschiene 5 zu einem Verbraucher des Fahrzeugs zu leiten.
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Anhand der 2 und 3 soll nun ein beispielhaftes Verfahren zur Vormontage und Montage des Gehäuses 1 erläutert werden. Zunächst werden bei einem Leitungskonfektionär das erste Gehäuseelement 2 als Gehäusedeckel und das zweite Gehäuseelement 3 als Gehäusebasis auf die Stromschiene 5 montiert. Hierzu werden die beiden Gehäuseelemente 2, 3 um die Stromschiene 5 herum angeordnet und zumindest über das Scharnier 4 miteinander verbunden. Auch der erste Gehäuseelementteil 7 des ersten Gehäuseelements 2 wird über wenigstens ein Rastelement 12 mit wenigstens einem Gegenrastelement 13 verrastet. Wie in 2 erkennbar, ist damit das Anschlussstück 14 noch über den in die Offenstellung verschwenkten, zweiten Gehäuseelementteil 8 zugänglich bzw. offengelegt. Dieses vormontierte Gehäuse 1 mitsamt Stromschiene 5 wird dann z.B. bei einem Fahrzeughersteller mit dem Kontaktelement 6 sowie der daran angebrachten elektrischen Leitung 16 oder ähnlichem verbunden, z.B. auch verschraubt, und der zweite Gehäuseelementteil 8 dann geschlossen und über die übrigen Rastelelemente 12 sowie die Gegenrastelemente 13 verrastet.
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Schließlich soll anhand der 1 ein Herstellungsverfahren für das erste Gehäuseelement 2 erläutert werden. Das Gehäuseelement 2 wird zunächst in einem Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren aus dem faserverstärkten Kunststoff spritzgegossen, wobei der Scharnierabschnitt 11 ausgespart wird. Dann wird im Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren aus dem unverstärkten Kunststoff der Scharnierabschnitt 11 aus- und angeformt, so dass das Gehäuseelement 2 abschnittsweise aus dem verstärkten und abschnittsweise aus dem unverstärkten Kunststoff besteht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- erstes Gehäuseelement
- 3
- zweites Gehäuseelement
- 4
- Scharnier (z.B. Drehscharnier)
- 5
- elektrische Komponente (z.B. Stromschiene)
- 6
- elektrische Komponente (z.B. Kontaktelement)
- 7
- erster Gehäuseelementteil
- 8
- zweiter Gehäuseelementteil
- 9
- weiteres Scharnier (z.B. Filmscharnier)
- 10
- Gelenkrille
- 11
- Scharnierabschnitt
- 12
- Rastelement(e)
- 13
- Gegenrastelement(e)
- 14
- Anschlussstück
- 15
- Befestigungsbolzen
- 16
- elektrische Leitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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