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Die Erfindung betrifft eine Elektronikkomponente mit einer mediendichten Ummantelung, ein Kleidungsstück, insbesondere ein Sicherheitskleidungsstück, mit der erfindungsgemäßen ummantelten Elektronikkomponente und ein Ummantelungsverfahren zum Ummanteln einer Elektronikkomponente.
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Lichtelemente werden zunehmend in Kleidungsstücke integriert, um deren Funktion zu erweitern. Hierbei werden besondere Anforderungen an die Elektronikkomponenten gestellt, damit diese nicht durch die gewöhnliche Nutzung der Kleidungsstücke beschädigt werden. Insbesondere müssen die Elektronikkomponenten wasserdicht abgedichtet sein, damit diese vorzugsweise bei der Reinigung der Kleidungsstücke keinen Feuchtigkeitsschaden erleiden. Zudem können während der Reinigung der Kleidungsstücke Kabelbrüche bei den Elektronikkomponenten auftreten, so dass die gewohnte Handhabung zur Reinigung der Kleidungsstücke eingeschränkt ist.
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Um den hohen Anforderungen an die Dichtigkeit der Elektronikkomponenten zu genügen, werden Lichtelemente in der Regel durch eine einstückig ausgebildete Ummantelung geschützt. Bekannt ist die Umhüllung mittels des Co-Extrusion-Verfahrens, bei dem zu umhüllende Komponente und ein zähes Umhüllungsmaterial durch eine Matrize gepresst werden. Hierbei können durch die axiale Belastung im Matrizenbereich Kabelvorschädigungen eintreten, die zu einem frühen Ausfall der Funktionsfähigkeit des Lichtelements oder Heizelements führen können.
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Die
EP 2 418 417 beschreibt eine auf ein Textil zu integrierendes Lichtelement. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Elektronikkomponente mit einer Umhüllung anzugeben, die den hohen Reinigungsanforderungen von Kleidungsstücken gerecht wird, preiswert herstellbar ist und bei der die Gefahr von Vorschädigungen durch den Ummantelungsvorgang der Elektronikkomponente reduziert werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß ist eine Elektronikkomponente mit einer mediendichten Ummantelung vorgesehen, umfassend ein in einer Längsrichtung ausgebildetes Trägerelement, das in einer Richtung parallel zur Längsrichtung einen ersten Verbindungsabschnitt, einen zweiten Verbindungsabschnitt und einen zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt und dem zweiten Verbindungsabschnitt angeordneten Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt aufweist, eine auf dem Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt des Trägerelements angeordnete Elektronikkomponente, und ein Abdeckelement, das die auf dem Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt des Trägerelements angeordnete Elektronikkomponente abdeckt und mit dem ersten Verbindungsabschnitt und dem zweiten Verbindungsabschnitt des Trägerelements medienabdichtend verbunden ist.
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Es ist somit ein wesentlicher Aspekt der Erfindung, dass die Elektronikkomponente durch ein Trägerelement und ein Abdeckelement ummantelt ist und somit eine mehrteilige Ummantelung aufweist. Auf diese Weise ist die Elektronikkomponente sandwichartig zwischen dem Trägerelement und dem Abdeckelement eingebettet. Eine Belastung der Elektronikkomponente in Längsrichtung bzw. in axialer Richtung kann durch den sandwichartigen Aufbau minimiert werden, so dass die Gefahr von Vorschädigungen der Elektronikkomponente reduziert ist.
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Unter einer Anordnung der Elektronikkomponente auf dem Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt ist vorzugsweise eine unmittelbare Anordnung der Elektronikkomponente auf dem Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt zu verstehen. Besonders bevorzugt ist die Elektronikkomponente zumindest teilweise beabstandet zum Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt angeordnet.
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Unter einer Elektronikkomponente ist vorzugsweise ein Lichtelement und/oder ein Sensorelement und/oder ein Heizelement und/oder ein Kommunikationselement und/oder ein Energiespeicherelement zu verstehen. Das Lichtelement umfasst vorzugsweise eine LED oder eine Mehrzahl von in Reihe geschalteter LEDs. Vorzugsweise ist das Lichtelement eine Lichterkette. Das Sensorelement ist vorzugsweise ein Helligkeitssensor und/oder ein Bewegungssensor und/oder ein Temperatursensor.
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Unter einer Verbindung ist vorzugsweise eine formschlüssige und/oder eine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Trägerelement und dem Abdeckelement zu verstehen. Unter einer stoffschlüssigen Verbindung ist vorzugsweise eine Klebeverbindung und/oder eine Schweißverbindung zu verstehen, die vorzugsweise unter Temperatureinfluss erfolgt. Eine formschlüssige Verbindung umfasst vorzugsweise eine Verbindung, bei der das Trägerelement und das Abdeckelement jeweils eine Profilierung aufweisen und die jeweilige Profilierung des Trägerelements und/oder des Abdeckelements ineinander greift, so dass ein Formschluss zwischen dem Trägerelement und dem Abdeckelement gegeben ist.
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Das Trägerelement und/oder das Abdeckelement weisen vorzugsweise ein nicht-leitendes Material auf. Besonders bevorzugt ist das nicht-leitende Material ein flexibles Material, vorzugsweise ein gummiartiges und/oder ein silikonartiges Material. Das flexible Material kann eine unterschiedliche Farbgebung aufweisen. Vorzugsweise ist das flexible Material teilweise transparent oder vollständig transparent. Ganz besonders bevorzugt weist das teilweise oder vollständig transparente, flexible Material eine Färbung auf.
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Vorteilhaft ist vorgesehen, dass an dem ersten Verbindungsabschnitt und/oder dem zweiten Verbindungsabschnitt des Trägerelements und/oder am Abdeckelement eine Annähkante ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Annähkante in einer Richtung parallel zur Längsrichtung des Trägerelements zumindest abschnittsweise, vorzugsweise über die gesamte Länge an dem ersten Verbindungsabschnitt und/oder dem zweiten Verbindungsabschnitt angeordnet. Über die Annähkante kann die Elektronikkomponente mit der Ummantelung an einem Kleidungsstück, vorzugsweise an einem Sicherheitskleidungsstück, befestigt werden.
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Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Trägerelement in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des Trägerelements ein U-Profil und/oder ein halbschalenförmiges Profil aufweist. Auf diese Weise kann die Elektronikkomponente in Längsrichtung in das U-Profil und/oder das halbschalenförmige Profil eingelegt werden. Das U-Profil dient dabei als verlorene Schalung und ist somit als Trägerelement Teil der Ummantelung.
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Weiter vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Trägerelement ein erstes Ende und ein in Längsrichtung beabstandetes zweites Ende aufweist und am ersten Ende und/oder am zweiten Ende eine Abschlusswandung ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Abschlusswand ein oder mehrere Öffnungen oder Einschnitte zum Durchführen von Kabeln der Elektronikkomponente auf. Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, dass zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende wenigsten eine Zwischenwandung ausgebildet ist, wobei die Zwischenwandung vorzugsweise Öffnungen zum Durchführen von Kabeln der Elektronikkomponente aufweist. Die Abschlusswandungen und/oder die Zwischenwandung ermöglichen eine partielle bzw. abschnittsweise Ummantelung der Elektronikkomponente.
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Alternativ und/oder in Ergänzung zu den Abschlusswandungen kann vorgesehen sein, dass am ersten Ende und/oder am zweiten Ende ein Vergusspfropfen ausgebildet ist, der das erste Ende und/oder das zweite Ende zwischen dem Trägerelement und dem Abdeckelement abdichtet. Auf diese Weise kann eine mediendichte Ummantelung am ersten Ende und zweiten Ende erzielt werden.
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Vorteilhaft ist vorgesehen, dass im Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt zumindest abschnittsweise mehrere zueinander beabstandete Aufnahmen ausgebildet sind. Die Aufnahmen sind vorzugsweise Materialvertiefungen oder Ausnehmungen, die vorzugsweise in Längsrichtung des Trägerelements und in regelmäßigen Abstanden ausgebildet sind. Auf diese Weise kann eine Elektronikkomponente lagesicher in dem Trägerelement positioniert werden. Somit können Vorschädigungen der Elektronikkomponente während des Ummantelungsvorgangs reduziert werden.
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Weiter vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Abdeckelement als Deckelelement und/oder Vergussmasse ausgebildet ist. Das Deckelelement ist vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das Trägerelement ausgebildet. Die Vergussmasse unterscheidet sich vorzugsweise von dem Material des Trägerelements.
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Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Vergussmasse ein erstes Vergussmaterial und ein vom ersten Vergussmaterial verschiedenes zweites Vergussmaterial umfasst. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass sich das erste Vergussmaterial und das zweite Vergussmaterial in deren Festigkeitseigenschaften voneinander unterscheiden. Vorzugsweise härtet das zweite Vergussmaterial im Vergleich zum ersten Vergussmaterial schneller aus und/oder weist eine höhere Endfestigkeit auf. Auf diese Weise kann die vorzugsweise in einem U-Profil-förmig ausgebildeten Trägerelement angeordnete Elektronikkomponente in einem ersten Schritt mit dem Vergussmaterial zumindest teilweise vergossen und somit umhüllt werden. Im Anschluss wird auf das erste Vergussmaterial das zweite Vergussmaterial aufgetragen, dass vorzugsweise eine Klebeverbindung mit dem ersten Verbindungsabschnitt und dem zweiten Verbindungsabschnitt eingeht.
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In diesem Zusammenhang ist vorteilhaft vorgesehen, dass das erste Vergussmaterial ein transparentes Material umfasst und das zweite Vergussmaterial ein phosphoreszierendes oder spiegelndes Material umfasst. Vorzugsweise ist das erste Vergussmaterial weicher als das zweite Vergussmaterial.
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Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der erste Verbindungsabschnitt in Längsrichtung des Trägerelements eine erste Außenkante und der zweite Verbindungsabschnitt in Längsrichtung des Trägerelements eine zweite Außenkante aufweist, und das Deckelelement mit der ersten Außenkante und der zweiten Außenkante verschweißt und/oder verklebt ist. Auf diese kann das Deckelelement stoffschlüssig mit dem Trägerelement verbunden werden.
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Weiterhin ist vorteilhaft vorgesehen, dass der erste Verbindungsabschnitt und der zweite Verbindungsabschnitt jeweils in Längsrichtung des Trägerelements auf einer der Elektronikkomponente zugwandten Seite eine Hinterschneidung aufweisen und das Deckelelement parallel zur Längsachse eine entsprechende Profilierung aufweist und die Profilierung in die Hinterschneidung eingreift. Auf diese Weise kann das Deckelelement mit dem Trägerelement formschlüssig verbunden werden.
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Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Deckelelement zumindest abschnittsweise optische Elemente, vorzugsweise konvexe und/oder konkave Ausgestaltungen, aufweist. Auf diese Weise kann das Deckelelement Eigenschaften der Elektronikkomponente unterstützen. Ist die Elektronikkomponente als Lichterkette mit einer oder mehreren LEDs ausgebildet, kann die von den LEDs ausgestrahlte Lichtmenge durch die optischen Elemente entsprechend dem Anwendungszweck beeinflusst werden.
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Erfindungsgemäß ist ein Kleidungsstück vorgesehen, insbesondere ein Sicherheitskleidungsstück, umfassend die erfindungsgemäße Elektronikkomponente mit mediendichter Ummantelung.
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Unter einem Sicherheitskleidungsstück ist vorzugsweise eine persönliche Schutzausrüstung (PSA) zu verstehen, die einen Träger der PSA vor mechanischen und/oder elektrischen Belastungen schützt. Vorzugsweise ist ein Sicherheitskleidungsstück eine Arbeitsjacke und/oder eine Arbeitsweste, insbesondere eine Warnweste, und/oder eine Arbeitshose, und/oder ein Arbeitshandschuh, und/oder ein Arbeitsgürtel, und/oder ein Arbeitsschuh, und/oder ein Sicherheitshelm.
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Weiter ist erfindungsgemäß ein Ummantelungsverfahren einer elektronischen Komponente vorgesehen, umfassend die Schritte:
- – Bereitstellen eines in einer Längsrichtung ausgebildeten Trägerelements, das parallel zur Längsrichtung einen ersten Verbindungsabschnitt, einen zweiten Verbindungsabschnitt und einen zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt und dem zweiten Verbindungsabschnitt angeordneten Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt aufweist;
- – Aufbringen einer Elektronikkomponente auf den Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt des Trägerelements;
- – Aufbringen eines Abdeckelements, das die auf dem Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt des Trägerelements angeordnete Elektronikkomponente abdeckt;
- – Verbinden des Abdeckelements mit dem ersten Verbindungsabschnitt und dem zweiten Verbindungsabschnitt.
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Sämtliche vorteilhaften Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Elektronikkomponente mit Ummantelung beziehen sich ebenfalls auf das erfindungsgemäße Kleidungsstück und das erfindungsgemäße Ummantelungsverfahren.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Es zeigen:
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1 eine dreidimensionale Ansicht einer Elektronikkomponente mit einer Ummantelung, gemäß einer Ausführungsform;
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2 eine dreidimensionale Ansicht eines Trägerelements, gemäß einer Ausführungsform;
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3 eine dreidimensionale Ansicht des Trägerelements mit Abschlusswandungen, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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4 eine Aufsicht des Trägerelements mit mehreren zueinander beabstandeten Aufnahmen in Längsrichtung des Trägerelements, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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5 ein Querschnitt durch die Elektronikkomponente mit Ummantelung, wobei das Abdeckelement als Vergussmasse ausgebildet ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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6 ein Querschnitt durch die Elektronikkomponente mit Ummantelung, wobei das Abdeckelement als Deckelelement ausgebildet ist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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7 ein Querschnitt durch die Elektronikkomponente mit Ummantelung, mit einer formschlüssigen Verbindung des Deckelelement und des Trägerelements, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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8 ein Querschnitt durch die Elektronikkomponente mit Ummantelung, wobei das Deckelelement ein konvexes optisches Element aufweist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
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9 ein Querschnitt durch die Elektronikkomponente mit Ummantelung, wobei das Deckelelement ein konkaves optisches Element aufweist, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform.
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1 zeigt eine Elektronikkomponente 2 mit einer Ummantelung 4, wobei die Ummantelung 4 ein Trägerelement 6 und ein Abdeckelement 8 umfasst.
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Das Trägerelement 6 ist in einer Längsrichtung 10 ausgebildet. Parallel zu dieser Längsrichtung 10 weist das Trägerelement einen ersten Verbindungsabschnitt 12 und einen zweiten Verbindungsabschnitt 14 und einen zwischen dem ersten Verbindungsabschnitt 12 und dem zweiten Verbindungsabschnitt 14 angeordneten Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt 16 auf.
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Die Elektronikkomponente 2, die eine Lichterkette mit mehreren in Reihe angeordneter LEDs ist, ist auf dem Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt 16 des Trägerelements 6 angeordnet.
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Das Abdeckelement 8 deckt die auf dem Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt 16 angeordnete Elektronikkomponente 2 ab und ist mit dem ersten Verbindungsabschnitt 12 und dem zweiten Verbindungsabschnitt 14 des Trägerelements 6 verklebt, so dass das Abdeckelement 8 mit dem Trägerelement 6 verbunden ist. Auf diese Weise ist die Elektronikkomponente über einen mehrschichtigen Aufbau der Ummantelung entlang der Längsrichtung medienabdichtend abgeschlossen. Durch den sandwichartigen Aufbau können Beschädigung der Elektronikkomponente, insbesondere von Kabeln der Elektronikkomponente in axialer Richtung, reduziert werden.
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2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht des Trägerelements 6. Das Trägerelement 6 weist in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung 10 einen U-profilförmigen Verlauf auf. Der erste Verbindungsabschnitt 12 weist in Längsrichtung 10 des Trägerelements 6 eine erste Außenkante 18 auf und der zweite Verbindungsabschnitt 14 weist in Längsrichtung des Trägerelements 6 eine zweite Außenkante 20 auf, wobei an der zweiten Außenkante 20 eine Annähkante 22 in Längsrichtung 10 des Trägerelements 6 angeformt ist. Über die Annähkante 22 kann die Elektronikkomponente mit der Ummantelung an ein Kleidungsstück angenäht werden.
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3 zeigt das aus 2 bekannte Trägerelement in einer U-Profilform. Das Trägerelement 6 weist in Längsrichtung 10 ein erstes Ende 24 und ein in Längsrichtung zum ersten Ende 24 beabstandetes zweites Ende 26 auf, wobei am ersten Ende 24 eine erste Abschlusswandung 28 und am zweiten Ende 26 eine zweite Abschlusswandung 30 angeformt bzw. ausgebildet sind. Die erste Abschlusswandung 28 und die zweite Abschlusswandung 30 weisen Ausnehmungen 32 auf, durch die elektrische Leiter der Elektronikkomponente (nicht dargestellt) hindurchführbar sind. Auf diese Weise wird ein Trägerelement 6 bereitgestellt, das eine partielle Ummantelung der Elektronikkomponente (nicht dargestellt) ermöglicht.
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4 zeigt eine Aufsicht eines Trägerelements 6, bei dem im Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt 16, in Längsrichtung 10 des Trägerelements 6 Ausnehmungen 34 zueinander beabstandet ausgebildet sind. Die Ausnehmungen 34 sind Materialausnehmungen bzw. Vertiefungen. Auf diese Weise kann die Elektronikkomponente 2, die eine Lichtkette mit mehreren in Reihe angeordneter LEDs ist, in dem Trägerelement bzw. in den Ausnehmungen 34 vorpositioniert werden. Somit können etwaige Vorschädigungen durch eine ordnungsgemäße Positionierung des Elektronikelements in dem Trägerelement reduziert werden.
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5 zeigt einen Querschnitt durch die Elektronikkomponente 2 mit Ummantelung, wobei das Abdeckelement 8 als Vergussmasse ausgebildet ist und die Vergussmasse ein erstes Vergussmaterial 36 und ein vom ersten Vergussmaterial 36 verschiedenes zweites Vergussmaterial 38 umfasst. Die Elektronikkomponente 2 ist auf dem Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt 16 des Trägerelements 6 angeordnet. Eine Anordnung auf dem Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt 16 bedeutet auch, dass die Elektronikkomponente 2 zumindest abschnittsweise einen Abstand zum Elektronikkomponentenaufnahmeabschnitt 16 aufweisen kann. Das erste Vergussmaterial 36 wird in das U-profilförmige Trägerelement 6 gegossen und umschließt zumindest teilweise die Elektronikkomponente 2. Das Trägerelement 6 dient dabei als verlorenes Schalungselement. Auf das erste Vergussmaterial 36 wird ein zweites Vergussmaterial 38 gegossen, das mit dem ersten Verbindungsabschnitt 12 und dem zweiten Verbindungsabschnitt 104 verklebt. Auf diese Weise kann das Abdeckelement 8 mehrere Eigenschaften aufweisen.
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6 zeigt einen Querschnitt durch die Elektronikkomponente 2 mit Ummantelung bei der erste Verbindungsabschnitt 12 in Längsrichtung des Trägerelements 6 eine erste Außenkante 40 und der zweite Verbindungsabschnitt 14 in Längsrichtung des Trägerelements 6 eine zweite Außenkante 42 aufweist und das Deckelelement 8 zumindest teilweise mit der ersten Außenkante 40 und der zweiten Außenkante 42 verschweißt und/oder verklebt ist. Auf diese kann das Deckelelement 8 stoffschlüssig mit dem Trägerelement 6 verbunden werden.
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7 zeigt einen Querschnitt durch die Elektronikkomponente 2 mit Ummantelung, bei der der erste Verbindungsabschnitt 12 und der zweite Verbindungsabschnitt 14 jeweils in Längsrichtung des Trägerelements 6 auf einer der Elektronikkomponente 2 zugwandten Seite eine Hinterschneidung 44 aufweisen und das Deckelelement 8 parallel zur Längsachse eine entsprechende Profilierung 46 aufweist und die Profilierung 46 in die Hinterschneidung 44 eingreift. Auf diese Weise kann das Deckelelement 8 mit dem Trägerelement 6 formschlüssig verbunden werden.
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8 zeigt einen Querschnitt durch die Elektronikkomponente 2 mit Ummantelung, bei der das Deckelelement 8 zumindest abschnittsweise eine konvexe Ausgestaltung aufweist. In 9 weist das Deckelelement 8 eine konkave Ausgestaltung auf. Somit kann das Deckelelement 8 Eigenschaften der Elektronikkomponente 2 unterstützen. Ist die Elektronikkomponente 8 als Lichterkette mit einer oder mehreren LEDs ausgebildet, kann die von den LEDs ausgestrahlte Lichtmenge durch die optischen Elemente entsprechend dem Anwendungszweck gebündelt bzw. gestreut werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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