DE102020109059A1

DE102020109059A1 - Bauelement

Info

Publication number: DE102020109059A1
Application number: DE102020109059.5A
Authority: DE
Inventors: Bettina Milke; Andreas Breuer
Original assignee: TDK Electronics AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2021-10-07
Also published as: WO2021197965A1; CN114271039A; US20220252158A1; EP4127526A1

Abstract

Es wird ein Bauelement (100) angegeben das ein Gehäuse (1) mit zumindest einem ersten Gehäuseteil (11) und einem zweiten Gehäuseteil (12) und einem zumindest teilweise vom ersten und zweiten Gehäuseteil umgebenen Innenraum (10) und ein Dichtelement (2) aufweist, wobei der erste Gehäuseteil eine erste Dichtfläche (13) aufweist und der zweite Gehäuseteil eine zweite Dichtfläche (14) aufweist,wobei das Dichtelement an der ersten Dichtfläche und der zweiten Dichtfläche anliegt, wobei das Dichtelement eine Innenfläche (21) in Kontakt mit dem Innenraum und eine Außenfläche (22) in Kontakt mit einer das Gehäuse umgebenden Atmosphäre aufweist, wobei das Dichtelement ein Material aufweist, durch das ein Gasaustausch zwischen dem Innenraum und der umgebenden Atmosphäre stattfindet.

Description

Es wird ein Bauelement angegeben. Insbesondere kann das Bauelement ein Gehäuse mit einem Innenraum aufweisen, der gegen Feuchtigkeit und/oder Partikel geschützt werden soll.
Zum Schutz eines Gehäuseinnenraums gegen Feuchtigkeit und Partikel können hermetisch abgedichtete Gehäuse verwendet werden. Bei solchen Gehäusen können jedoch Druckdifferenzen zwischen dem Innenvolumen und dem außen anliegenden Atmosphärendruck auftreten. Diese entstehen beispielsweise durch Temperaturänderungen, Luftdruckschwankungen oder eine Änderung der Höhe innerhalb der Atmosphäre. Die Druckdifferenz kann zu einer Verformung des Gehäuses und zu einer Beschädigung seiner Abdichtung führen. Falls im Gehäuse ein druckmessender Sensor verbaut ist oder das Gehäuse Teil eines Relativdrucksensors ist, führt die Druckdifferenz zu einem Messfehler. Ebenso kann in einem geschlossenen Gehäuse mangels Belüftung Kondensation auftreten.
Zur Vermeidung dieser Probleme ist es im Stand der Technik üblich, mit Hilfe einer eigens eingebrachten Öffnung einen Kontakt zur Umgebungsatmosphäre außerhalb des Gehäuses herzustellen. Diese Öffnung muss jedoch vor dem Eindringen von Wasser und jedweder anderer Flüssigkeiten und Verunreinigungen geschützt werden. Dies erfolgt typischerweise durch ein so genanntes Druckausgleichselement, das eine semipermeable Membran enthält, die zwar luftdurchlässig ist, jedoch vor einem Eintritt von Flüssigkeiten oder Partikeln schützt. Das Druckausgleichselement erfordert ein anspruchsvolles Design, damit es beispielsweise bei Anwendungen in harschen Umgebungsbedingungen nicht mechanisch beschädigt oder verschmutzt wird. Ebenso muss das Druckausgleichselement beispielsweise vor einem direkten Wasserstrahl geschützt werden. Aus den Druckschriften DE 10 2017 128 460 A1 , DE 10 2015 214 923 A1 und KR 101305683 B1 sind Druckausgleichsöffnungen und Druckausgleichmembranen bekannt.
Weiterhin ist es beispielsweise im Automobilbereich bekannt, bei Drucksensoren eine Belüftung des Sensorgehäuses durch den elektrischen Stecker in das angeschlossene Kabel oder den angeschlossenen Kabelbaum vorzunehmen, was jedoch problematisch sein kann, da im Kabel undefinierte Druckverhältnisse herrschen. Außerdem besteht die Gefahr, dass ein Feuchtigkeitseintritt durch den Stecker erfolgt.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Bauelement, insbesondere ein Bauelement mit einem Gehäuse, anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Bauelement ein Gehäuse mit einem Innenraum auf. Im Innenraum kann das Bauelement zumindest ein Bauteil aufweisen, das beispielsweise vor Feuchtigkeit und/oder Partikeln und/oder anderen Verunreinigungen geschützt werden soll. Beispielsweise kann das Bauelement ein elektrisches Bauelement sein und zumindest ein elektrisches oder elektronisches Bauteil aufweisen, also ein Bauteil mit einer elektrischen oder elektronischen Funktionalität. Das zumindest eine elektrische oder elektronische Bauteil kann insbesondere im Innenraum angeordnet und elektrisch angeschlossen sein. Weiterhin kann das Bauelement beispielsweise zusätzlich oder alternativ ein chemisches und/oder magnetisches Bauelement sein und zumindest ein Bauteil mit einer chemischen und/oder magnetischen Funktionalität im Innenraum aufweisen. Weiterhin sind auch andere Funktionalitäten möglich. Das Bauelement kann auch eine Kombinationen aus mehreren Bauteilen mit unterschiedlichen Funktionalitäten und/oder zumindest ein Bauteil mit mehreren Funktionalitäten aufweisen.
Beispielsweise kann das zumindest eine elektrische oder elektronische Bauteil zumindest ein Sensorelement aufweisen oder sein. Eine vom Sensorelement zu messende Eigenschaft kann besonders bevorzugt ein Druck sein, so dass das Bauelement beispielsweise als Drucksensor ausgebildet sein kann. Das Sensorelement kann in diesem Fall beispielsweise einen Drucksensorchip aufweisen oder ein solcher sein. Weiterhin kann eine vom Sensorelement zu messende Eigenschaft beispielsweise auch eine Temperatur sein, so dass das Bauelement zusätzlich oder alternativ auch als Temperatursensor ausgebildet sein kann. Das Sensorelement kann in diesem Fall beispielsweise einen Thermistor aufweisen oder ein solcher sein. Weiterhin kann das Sensorelement beispielsweise auch als optischer Sensor ausgebildet sein. Das Bauelement kann auch eine Mehrzahl von Sensorelementen aufweisen, die beispielsweise aus den beschriebenen Sensorelementen ausgewählt sein können, so dass das elektrische Bauelement zur Messung mehrerer Parameter verwendet werden kann.
Weiterhin kann es auch möglich sein, dass das Bauelement alternativ oder zusätzlich zumindest ein elektrisches oder elektronisches Bauteil im Innenraum aufweist, das keine Sensorfunktion aufweist. Beispielsweise kann das zumindest eine elektronische Bauteil eine oder mehrere elektronische Komponenten wie beispielsweise ein ASIC (application-specific integrated circuit, anwendungsspezifische integrierte Schaltung) aufweisen oder sein. Ein ASIC kann beispielsweise dazu eingerichtet und vorgesehen sein, ein anderes elektronisches Bauteil wie beispielsweise ein Sensorelement anzusteuern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Gehäuse zumindest einen ersten Gehäuseteil und einen zweiten Gehäuseteil auf. Die Gehäuseteile, die ein oder mehrteilig ausgebildet sein können, können insbesondere zumindest teilweise den Innenraum des Gehäuses umgeben. Besonders bevorzugt können der erste und zweite Gehäuseteil zur Fertigung des Gehäuses zusammengefügt werden und dadurch den Innenraum bilden und umschließen. Darüber hinaus können noch mehr Gehäuseteile vorhanden sein, die am ersten und/oder zweiten Gehäuseteil angeordnet und/oder befestigt sind. Weiterhin kann es auch sein, dass ein im Innenraum angeordnetes Bauteil einen Teil einer Gehäusewand zwischen dem Innenraum und der umgebenden Atmosphäre bildet. Dies kann beispielsweise im Falle eines als Drucksensor ausgebildeten Bauelements ein Sensorelement beispielsweise in Form eines Drucksensorchips sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Bauelement ein Dichtelement auf, das zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil angeordnet ist. Besonders bevorzugt weisen der erste Gehäuseteil eine erste Dichtfläche und der zweite Gehäuseteil eine zweite Dichtfläche auf, wobei das Dichtelement an der ersten Dichtfläche und an der zweiten Dichtfläche jeweils anliegt. Insbesondere ist das Dichtelement zwischen der ersten und zweiten Dichtfläche angeordnet und steht besonders bevorzugt in direktem mechanischem Kontakt mit der ersten Dichtfläche und mit der zweiten Dichtfläche. Besonders bevorzugt sind die erste und zweite Dichtfläche vom Dichtelement ausgesehen einander gegenüberliegend angeordnet. Das Dichtelement ist insbesondere in einem für das Dichtelement vorgesehenen Dichtbereich angeordnet, der durch die erste und zweite Dichtfläche bevorzugt an zwei Seiten begrenzt wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Dichtelement eine Innenfläche auf, die in Kontakt mit dem Innenraum steht. Weiterhin weist das Dichtelement eine Außenfläche auf, die in Kontakt mit einer das Gehäuse umgebenden Atmosphäre steht. Mit anderen Worten grenzt eine Gasatmosphäre, die im Innenraum des Gehäuses vorhanden ist, an die Innenfläche des Dichtelements an, während die das Gehäuse umgebende Atmosphäre an die Außenfläche des Dichtelements angrenzt. Denkt man sich das Dichtelement weg, so ergibt sich insbesondere ein durchgehender Weg vom Innenraum zur umgebenden Atmosphäre und umgekehrt. Der Innenraum ist somit durch das Dichtelement von der umgebenden Atmosphäre räumlich getrennt.
Das Dichtelement kann beispielsweise ausgewählt sein aus einem O-Ring, einer Schnurdichtung, einer Flachdichtung und einer gespritzten Dichtung. Insbesondere kann das Dichtelement anstelle einer üblichen Dichtung verwendet werden. Die erste und zweite Dichtfläche des ersten und zweiten Gehäuseteils können Teile eines beispielsweise ringförmigen Dichtbereichs sein, in dem das Dichtelement angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Dichtelement ein Material auf, durch das ein Gasaustausch zwischen dem Innenraum und der umgebenden Atmosphäre stattfindet. Das kann insbesondere bedeuten, dass zumindest eine Gasspezies unter normalen Betriebsbedingungen des Bauelements das Dichtelement durchdringen kann und von der umgebenden Atmosphäre in den Innenraum gelangen kann und umgekehrt. Die zumindest eine Gasspezies kann bevorzugt eine oder mehrere Bestandteile von Luft aufweisen oder sein. Durch den Gasaustausch kann es insbesondere möglich sein, dass ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum und der umgebenden Atmosphäre stattfinden kann, so dass sich der Druck im Innenraum an einen sich verändernden Druck der umgebenden Atmosphäre anpassen kann. Das Dichtelement kann weiterhin besonders bevorzugt abweisend für Feuchtigkeit und Partikel sein. Das kann insbesondere bedeuten, dass Feuchtigkeit und Partikel aus der umgebenden Atmosphäre zumindest am Eindringen in den Innenraum gehindert sind. Besonders bevorzugt ist das Dichtelement undurchlässig für Feuchtigkeit und Partikel. Durch das Dichtelement wird es somit ermöglicht, einen Druckausgleich zwischen der umgebenden Atmosphäre und dem Innenraum zu erreichen, während der Innenraum vor Feuchtigkeit und Verschmutzung durch Partikel aus der umgebenden Atmosphäre geschützt ist. Ein hierfür geeignetes Material für das Dichtelement sowie das Dichtelement selbst können hier und im Folgenden entsprechend auch als semipermeabel bezeichnet werden. Das Dichtelement kann somit insbesondere eine semipermeable Gehäusedichtung zum Druckausgleich des Drucks im Innenraum des Gehäuses bilden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Dichtelement ein poröses Material auf oder ist daraus. Das poröse Material kann insbesondere so ausgebildet sein, dass es zumindest teilweise durchlässig für Gase und undurchlässig für Feuchtigkeit und Partikel ist. Insbesondere kann das Dichtelement einen Kunststoff aufweisen oder daraus sein. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem porösen Material um einen porösen Kautschuk oder poröses Polytetrafluorethylen (PTFE) handeln, so dass das Dichtelement einen porösen Kautschuk und/oder poröses PTFE aufweisen kann oder daraus sein kann. Beispielsweise kann es sich bei dem Kautschuk um einen Silikonkautschuk, einen Fluorkautschuk oder einen Nitrilkautschuk handeln. Die Porosität des Dichtelements kann insbesondere so eingestellt sein, dass eine nachfolgend beschriebene Gasdurchflussrate erreicht wird. Weiterhin kann das Dichtelement ein nicht-poröses gasdurchlässiges Polymer aufweisen, beispielsweise wie in der Druckschrift DE 198 82 417 T1 beschrieben ist, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird.
Insbesondere kann das Dichtelement ein poröses Material und/oder ein nicht-poröses gasdurchlässiges Material mit einer Gasdurchflussrate F für Luft von größer oder gleich 0,1 1/(h×cm³) oder von größer oder gleich 0,3 1/(h×cm³) oder von größer oder gleich 1 1/(h×cm³) aufweisen. Die Gasdurchflussrate F ist die Gleichgewichtsgasdurchflussrate und kann durch ein Objekt wie eine Membran mit einer Fläche A und einer Dicke d bei einer Partialdruckdifferenz pl-p2 beispielsweise mittels der Formel F = K×[A×(p1-p2)/d] berechnet werden, wie in der Druckschrift P. Sturm et al., „Permeation of atmospheric gases through polymer O-rings used in flasks for air sampling“, J. Geophys. Res., 109, D04309 (2004) beschrieben ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform findet ausschließlich durch das Dichtelement ein Gasaustausch zwischen dem Innenraum und der umgebenden Atmosphäre statt. Das kann insbesondere bedeuten, dass das Gehäuse frei von einer Belüftungsöffnung zur Belüftung des Innenraums ist, wie sie üblicherweise im Stand der Technik eingesetzt wird. Weiterhin kann das bedeuten, dass der Innenraum für den Fall, dass anstelle des Dichtelements ein anderes, gasdichtes Material verwendet wird, das Gehäuse und damit der Innenraum hermetisch verschlossen wäre.
Bei dem hier beschriebenen Bauelement wird das Problem einer zusätzlich notwendigen Belüftungsöffnung und deren Schutz durch ein aufwändiges Druckausgleichselement somit dadurch vermieden, dass eine Abdichtung des Gehäuses durch das hier beschriebene Dichtelement erfolgt, das vorzugsweise ein semipermeables Material aufweisen oder daraus sein kann, das ähnlich der Funktionsweise eines Druckausgleichselements gasdurchlässig ist, aber Flüssigkeiten und Partikel abweist. Besonders bevorzugt kann eine konstruktionsbedingt erforderliche Gehäusedichtung durch das Dichtelement, insbesondere in Form eines O-Ring, einer Schnurdichtung, einer Flachdichtung oder einer gespritzten Dichtung, realisiert werden. Beispielsweise kann das Dichtelement gemäß der Norm ISO 3601 ausgebildet sein. Besonders bevorzugt kann ein semipermeables Material verwendet werden wie etwa ein poröser Kautschuk oder poröses PTFE und für den Druckausgleich zwischen dem Innenraum des abgedichteten Gehäuses und der umgebenden Atmosphäre sorgen. Eine zusätzlich notwendige Druckausgleichsöffnung und das dafür notwendige Druckausgleichselement sind dadurch überflüssig. Das Dichtelement gewährleistet einerseits den Schutz vor Flüssigkeiten und Partikeln und weist andererseits bevorzugt eine ausreichende Durchlässigkeit für Gase, insbesondere Luft, auch, so dass das Dichtelement die Funktion eines Druckausgleichselements übernimmt. Die Porosität und damit der Gasdurchfluss können je nach Anwendung gezielt durch die Ausbildung des Dichtelements gesteuert werden.
Wird das Dichtelement anstelle einer gewöhnlichen Dichtung verwendet, kann es möglich sein, dass insbesondere kein zusätzlicher Spritzschutz gegen Wasser notwendig ist, da Dichtungen in der Regel so verbaut sind, dass bereits ein Spritzschutz besteht. Weiterhin sind keine Klebung oder Schweißung für eine Membran, die ansonsten als Druckausgleichselement vorzusehen wäre, notwendig. Weiterhin kann es konstruktionsbedingt möglich sein, dass das Dichtelement im Gegensatz zu einer Membran nicht verloren werden kann sowie sicher gegen Druckstöße und austauschbar ist, wodurch eine bessere Wartbarkeit gegeben sein kann. Im Gegensatz dazu wäre eine Membran, wie sie für Druckausgleichselemente verwendet wird, verklebt oder verschweißt und damit nicht austauschbar.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:

1A und 1B schematische Darstellungen eines Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel und
2A und 2B schematische Darstellungen von Ausschnitten eines Bauelements gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In den 1A und 1B ist Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 gezeigt, wobei in 1B ein Ausschnitt der Ansicht in 1A dargestellt ist. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich gleichermaßen auf die 1A und 1B.
Das Bauelement 100 weist ein Gehäuse 1 auf, das einen Innenraum 10 umschließt. Im Innenraum 10 kann, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, zumindest ein Bauteil 3 angeordnet und je nach Funktionalität elektrisch angeschlossen sein. Das Bauelement 100 ist rein beispielhaft als elektrisches Bauelement ausgebildet und weist als Bauteil 3 ein elektrisches oder elektronisches Bauteil auf, das im Innenraum 10 angeordnet und elektrisch angeschlossen ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Bauelement 100 auch chemische und/oder magnetische und/oder andere Funktionalitäten aufweisen und eines oder mehrere entsprechende Bauteile aufweisen. Rein beispielhaft kann es sich bei dem Bauelement 100 um einen Drucksensor wie etwa einen Hochdrucksensor und/oder einen Differenzdrucksensor handeln. Hierzu kann das Bauelement 100, also beispielsweise das Gehäuse 1, insbesondere eine oder mehrere Druckzuführungen und elektrische Anschlüsse sowie weitere Komponenten enthalten, die der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt sind. Das angedeutete Bauteil 3 in Form eines elektronischen Bauteils kann ein Sensorelement aufweisen oder sein, insbesondere ein Drucksensorelement in Form eines Drucksensorchips, der beispielsweise als siliziumbasierter Drucksensorchip wie etwa ein piezoresistiver Silizium-Drucksensorchip ausgebildet sein kann. Weiterhin kann das Sensorelement auch als kapazitiver Keramik-Drucksensorchip, piezoresistiver dick- oder dünnschichtbasierter Drucksensorchip auf Basis metallischer oder keramischer Biegeplatten oder als induktiver Drucksensorchip ausgebildet sein.
Darüber hinaus können im Innenraum 10 des Gehäuses 1 ein oder mehrere weitere elektronische Bauteile wie etwa ein ASIC (application-specific integrated circuit, anwendungsspezifische integrierte Schaltung) angeordnet und elektrisch angeschlossen sein, der beispielsweise dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das Sensorelement anzusteuern.
Das Bauelement 100 ist wie vorab erwähnt nicht auf Drucksensoren beschränkt. Alternativ oder zur beschriebenen Drucksensoranwendung kann das Bauelement 100 auch eine andere Funktion erfüllen und entsprechend zumindest ein anderes Bauteil 3 aufweisen.
Wie in 1A gezeigt ist, weist das Gehäuse 1 insbesondere zumindest einen ersten Gehäuseteil 11 und einen zweiten Gehäuseteil 12 auf, die zusammengefügt sind zur Bildung des Gehäuses 1 oder zumindest eines Teils davon und die den Innenraum 10 umgeben. Jeder der Gehäuseteile 11, 12 kann ein oder mehrteilig ausgebildet sein. Darüber hinaus können noch mehr Gehäuseteile vorhanden sein, die am ersten und/oder zweiten Gehäuseteil angeordnet und/oder befestigt sind. Weiterhin kann es auch sein, dass das Bauteil 3 einen Teil einer Gehäusewand bildet, die den Innenraum 10 von der umgebenden Atmosphäre trennt.
Zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil 11, 12 ist ein Dichtelement 2 in einem Dichtbereich 20 angeordnet. Hierzu weisen, wie in 1B zu erkennen ist, der erste Gehäuseteil 11 eine erste Dichtfläche 13 und der zweite Gehäuseteil 12 eine zweite Dichtfläche 14 auf, wobei das Dichtelement 2 an der ersten Dichtfläche 13 und an der zweiten Dichtfläche 14 jeweils anliegt. Das Dichtelement 2 ist zwischen der ersten und zweiten Dichtfläche 13, 14 angeordnet und steht besonders bevorzugt in direktem mechanischem Kontakt mit der ersten Dichtfläche 13 und mit der zweiten Dichtfläche 14, wobei die erste und zweite Dichtfläche 13, 14 vom Dichtelement 2 ausgesehen besonders bevorzugt einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der Dichtbereich 20 kann somit durch die erste und zweite Dichtfläche 13, 14 an zwei Seiten begrenzt sein.
Eine Innenfläche 21 des Dichtelements 2 steht in Kontakt mit dem Innenraum 10, während eine Außenfläche 22 in Kontakt mit einer das Gehäuse 1 umgebenden Atmosphäre steht. Der Innenraum 10 ist somit durch das Dichtelement 2 von der umgebenden Atmosphäre räumlich getrennt.
Das Dichtelement 2 weist ein Material auf, durch das ein Gasaustausch 90 zwischen dem Innenraum 10 und der umgebenden Atmosphäre stattfindet, wie durch den Doppelpfeil angedeutet ist. Entsprechend kann zumindest eine Gasspezies, insbesondere Gase aus der Luft, unter normalen Betriebsbedingungen des Bauelements 100 das Dichtelement 2 durchdringen und von der umgebenden Atmosphäre in den Innenraum 10 gelangen und umgekehrt. Somit ist ein Druckausgleich zwischen dem Innenraum 10 und der umgebenden Atmosphäre möglich, so dass sich der Druck im Innenraum 10 an einen sich verändernden Druck der umgebenden Atmosphäre, beispielsweise durch eine Temperaturänderung, anpassen kann.
Das Dichtelement 2 ist weiterhin dazu eingerichtet und vorgesehen, Feuchtigkeit und Partikel abzuweisen. Das kann insbesondere bedeuten, dass das Dichtelement 2 bevorzugt zumindest teilweise oder besonders bevorzugt im Wesentlichen oder sogar vollständig undurchlässig für Feuchtigkeit und Partikel ist und ein entsprechendes Abweiseverhalten 91 aufweist, wie durch den entsprechend gekennzeichneten Pfeil angedeutet ist. Dadurch ist ein Druckausgleich zwischen der umgebenden Atmosphäre und dem Innenraum 10 möglich, während der Innenraum 10 vor Feuchtigkeit und Verschmutzung durch Partikel aus der umgebenden Atmosphäre geschützt wird. Das Dichtelement 2 bildet entsprechend eine semipermeable Gehäusedichtung zum Druckausgleich des Drucks im Innenraum 10 des Gehäuses 1 und zum gleichzeitigen Schutz vor Feuchtigkeit und Verschmutzung.
Wie in den 1A und 1B gezeigt ist, kann das Dichtelement 2 beispielsweise als O-Ring oder als Schnurdichtung ausgebildet sein. Der Dichtbereich 20 bildet somit im gezeigten Ausführungsbeispiel einen zusammenhängenden, den Innenraum 10 radial umgebenden ringförmigen Bereich. Alternativ zur gezeigten Geometrie der Gehäuseteile 11, 12 und des Dichtbereichs 20 sind auch andere Anordnungen und Geometrien möglich.
Das Dichtelement 2 weist ein poröses Material auf oder ist daraus, das durchlässig ist für zumindest eine Gasspezies und abweisend, also besonders bevorzugt undurchlässig, ist für Feuchtigkeit und Partikel. Insbesondere kann das Dichtelement 2 einen Kunststoff aufweisen oder daraus sein. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem porösen Material um einen porösen Kautschuk wie etwa einen Silikonkautschuk, einen Fluorkautschuk oder einen Nitrilkautschuk oder um poröses Polytetrafluorethylen (PTFE) handeln, so dass das Dichtelement 2 einen porösen Kautschuk und/oder poröses PTFE aufweisen kann oder daraus sein kann. Weiterhin kann das Dichtelement 2 auch ein gasdurchlässiges nicht-poröses Material aufweisen, wie oben im allgemeinen Teil beschrieben ist.
Beim Bauelement 100 findet bevorzugt nur durch das Dichtelement 2 ein Gasaustausch zwischen dem Innenraum 10 und der umgebenden Atmosphäre statt, so dass das Gehäuse 1 frei von einer anderweitigen Belüftungsöffnung zur Belüftung des Innenraums 10 ist. Der durch die Gasdurchlässigkeit hervorgerufene Gasaustausch 90 und das Abweiseverhalten 91 in Bezug auf Feuchtigkeit und Partikel können je nach Anwendung und Umgebungsbedingungen durch eine geeignete Materialwahl für das Dichtelement 2 eingestellt werden, um einen ausreichend schnellen Druckausgleich bei gleichzeitigem Schutz des Innenraums 10 zu erreichen. Ein Druckausgleich kann beispielsweise bei Temperaturänderungen der Umgebung erforderlich sein. Beispielsweise erfährt ein Luftvolumen von etwa 7 cm³ bei einer Temperaturänderung von 20°C auf 80°C eine Volumenänderung von etwa 0,14 cm³, wodurch eine entsprechende Druckänderung in einem hermetisch geschlossenen Innenraum hervorgerufen würde. Es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Dichtelement 2 eine Gasdurchflussrate von größer oder gleich 0,1 1/(h×cm³) oder von größer oder gleich 0,3 1/(h×cm³) oder von größer oder gleich 1 1/(h×cm³) aufweist.
In den 2A und 2B sind Ausschnitte von weiteren Ausführungsbeispielen für das Bauelement 100 gezeigt, die dem Ausschnitt in 1B entsprechen. Wie in 1B gezeigt ist, kann das Dichtelement 2 alternativ zum vorherigen Ausführungsbeispiel auch als Flachdichtung ausgebildet sein. Weiterhin kann das Dichtelement 2, wie in 2B gezeigt ist, auch als gespritzte Dichtung ausgebildet sein. Hierzu kann es vorteilhaft sein, wenn zumindest eine der Dichtflächen 13, 14 eine Rinne 15 aufweist, in die das Dichtelement 2 eingespritzt werden kann. Alternativ zum gezeigten Ausführungsbeispiel können auch beide Gehäuseteile 11, 12 in der entsprechenden Dichtfläche 13, 14 eine Rinne 15 aufweisen. Darüber hinaus kann eine Rinne in einer oder beiden Dichtflächen 13, 14 auch in Verbindung mit einem als O-Ring, Schnurdichtung oder Flachdichtung ausgebildeten Dichtelement 2 vorteilhaft sein.
Die in den in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Dichtelement
3: Bauteil
10: Innenraum
11, 12: Gehäuseteil
13, 14: Dichtfläche
15: Rinne
20: Dichtbereich
21: Innenfläche
22: Außenfläche
90: Gasaustausch
91: Abweiseverhalten
100: Bauelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017128460 A1 [0003]
DE 102015214923 A1 [0003]
KR 101305683 B1 [0003]
DE 19882417 T1 [0015]

Claims

Bauelement (100), aufweisend ein Gehäuse (1) mit zumindest einem ersten Gehäuseteil (11) und einem zweiten Gehäuseteil (12) und einem zumindest teilweise vom ersten und zweiten Gehäuseteil umgebenen Innenraum (10), ein Dichtelement (2), wobei der erste Gehäuseteil eine erste Dichtfläche (13) aufweist und der zweite Gehäuseteil eine zweite Dichtfläche (14) aufweist, wobei das Dichtelement an der ersten Dichtfläche und der zweiten Dichtfläche anliegt, wobei das Dichtelement eine Innenfläche (21) in Kontakt mit dem Innenraum und eine Außenfläche (22) in Kontakt mit einer das Gehäuse umgebenden Atmosphäre aufweist, wobei das Dichtelement ein Material aufweist, durch das ein Gasaustausch zwischen dem Innenraum und der umgebenden Atmosphäre stattfindet.
Bauelement nach Anspruch 1, wobei das Dichtelement undurchlässig für Feuchtigkeit und Partikel ist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Dichtelement einen Kunststoff aufweist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Dichtelement ein poröses Material aufweist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche; wobei das Dichtelement einen porösen Kautschuk und/oder poröses Polytetrafluorethylen aufweist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Dichtelement ausgewählt ist aus einem O-Ring, einer Schnurdichtung, einer Flachdichtung, einer gespritzten Dichtung.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ausschließlich durch das Dichtelement ein Gasaustausch zwischen dem Innenraum und der umgebenden Atmosphäre stattfindet.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Gehäuse frei von einer Belüftungsöffnung zur Belüftung des Innenraums ist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste und zweite Dichtfläche Teile eines ringförmigen Dichtbereichs (20) sind, in dem das Dichtelement angeordnet ist.
Bauelement nach einem der vorherigen Ansprüche, weiterhin aufweisend ein elektronisches Bauteil (3) im Innenraum.
Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei das elektronische Bauteil ein Sensorelement aufweist.
Bauelement nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Sensorelement ein Drucksensorelement ist.