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TECHNISCHES GEBIET
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Die Erfindung betrifft eine modulare Steckereinheit zur Befestigung an einem Bauteil, umfassend ein Dichtelement, mindestens ein Kontaktelement und einen Kontaktstecker.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Behälter mit einer daran angeordneten modularen Steckereinheit sowie ein Verfahren zur Montage des Behälters.
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STAND DER TECHNIK
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Es ist eine Vielzahl von modularen Steckereinheiten zur Befestigung an verschiedensten Bauteilen bekannt, die ein Kontaktelement zur Feststellung eines Istzustands des Bauteils, bzw. darin enthaltene Inhalte, aufweisen, z.B. zur Füllstandsmessung. Hierbei ist in vielen Fällen eine Abdichtung zwischen Steckereinheit und Bauteil erforderlich, da die Elemente mit Fluiden in Kontakt stehen können.
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Dabei besteht das Problem, das bekannte Steckereinheiten aufwändig herzustellen sind, da die Herstellung viele Schritte, insbesondere mehrere Spritzgussschritte, umfasst, so dass die Herstellung aufwendig und kostenintensiv ist.
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Daneben ist die Produktion fehleranfällig, da beispielsweise das Kontaktelement und/ oder das Dichtelement, z.B. ein handelsüblicher Dichtring, keinen korrekten Sitz bzw. Positionierung hat und somit eine gesicherte Abdichtung der Steckereinheit und/oder des Bauteils und daneben ggf. eine genaue Messsung durch das Kontaktelement nicht gewährleistet ist. Zudem ist die Abdichtung der Steckereinheit mit dem Bauteil aufwändig in der Montage und zieht eine notwendige Prüfung nach sich, was einen erheblichen Aufwand und Kosten verursacht.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine modulare Steckereinheit zur Befestigung an einem Bauteil, z.B. einem Behälter, einen Behälter mit einer modularen Steckereinheit und ein Verfahren zur Montage eines Behälters bereit zu stellen, womit die Nachteile des Standes der Technik behoben werden. Dabei kann eine Steckereinheit an einem Bauteil angeordnet werden, bei dem eine sichere Abdichtung erzielt werden kann und die einzelnen Elemente der Steckereinheit genau definiert zum Bauteil positioniert werden können. Zudem sollen die Herstellung und der Zusammenbau der Steckereinheit mit geringem Aufwand und Kosten und mit einer geringen Fehlerquote verbunden sein.
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TECHNISCHE LÖSUNG
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Diese Aufgabe wird durch eine modulare Steckereinheit zur Befestigung an einem Bauteil nach Anspruch 1, einen Behälter mit einer daran angeordneten modularen Steckereinheit nach Anspruch 14 sowie ein Verfahren zur Montage eines Behälters nach Anspruch 18 gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der abhängigen Ansprüche.
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Eine erfindungsgemäße modulare Steckereinheit zur Befestigung an einem Bauteil umfasst ein Dichtelement, mindestens ein Kontaktelement und einen Kontaktstecker, wobei das Kontaktelement am Kontaktstecker angeordnet ist, und wobei das Dichtelement zur Anordnung zwischen dem Kontaktstecker und dem Bauteil zur Herstellung einer Dichtung zwischen dem Bauteil und/oder dem Kontaktelement und/oder dem Kontaktstecker ausgebildet ist.
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Die modulare Steckereinheit soll eine Verbindung zu einem beliebigen Bauteil schaffen. Das Kontaktelement ist geeignet, einen bestimmten Zustand des Bauteils, bzw. der darin enthaltenen Inhalte zu detektieren. Das Dichtelement bewirkt eine entsprechende Abdichtung zwischen dem Bauteil und/oder dem Kontaktelement und/oder dem Kontaktstecker, sofern diese Elemente in Kontakt mit Stoffen stehen, für die eine Abdichtung erforderlich ist.
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Es sind alle beliebigen Steckerpositionen, z.B. seitliche und/oder mehrfache Anordnung der modularen Steckereinheit an einem beliebigen Bauteil darstellbar.
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Zudem ist die modulare Steckereinheit in allen Bereichen einer Nass-Trocken -Abdichtung verwendbar.
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In einer bevorzugten Ausführung ist das mindestens eine Kontaktelement zur Messung der Füllstandshöhe eines Fluids in einem Behälter geeignet.
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Das Kontaktelement dient der Anordnung an oder in einem Bauteil in Form eines Behälters, welcher Fluide, z.B. Wasser, Öl, etc. enthält. Das Dichtelement bewirkt dabei eine Abdichtung von Teilen der Steckereinheit vor einen nicht beabsichtigten Kontakt mit dem Fluid.
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In vorteilhafter Weise weist das Dichtelement mindestens eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme des Kontaktelements auf.
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Die Größe der Durchgangsöffnung entspricht in etwa dem Umfang des Kontaktelements. Im Idealfall ist die Durchgangsöffnung etwas größer als der Umfang des Kontaktelements, um ein Ein- und Durchführen des Kontaktelements zu erleichtern.
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Bevorzugt ist das Dichtelement komprimierbar.
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Durch die Komprimierbarkeit kann sich das Dichtelement an die anliegenden Flächen, wie z.B. das Kontaktelement und/oder die Öffnungen des Kontaktsteckers und/oder des Bauteils anpassen und auf diese Weise eine Abdichtung schaffen.
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In vorteilhafter Weise ist das komprimierbare Dichtelement so ausgebildet, dass bei Kompression die Durchgangsöffnung verkleinert wird, bzw. der Umfang des Rands der Durchgangsöffnung verringert wird.
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Die Kompression des Dichtelements wird durch Zusammenfügen des Kontaktsteckers mit dem Bauteil erzeugt. Im komprimierten Zustand wird die Durchgangsöffnung des Dichtelements verkleinert, so dass diese bündig und somit abdichtend an dem Kontaktelement anliegt, bzw. dieses umschließt und daneben ggf. die Öffnungen des Kontaktsteckers und/oder des Bauteils abdichtet.
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In einer besonderen Ausführung der Erfindung ist das Dichtelement in Form einer Platte ausgebildet.
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Die Größe der Platte entspricht dabei dem abzudichtenden Bereich des anliegenden Kontaktsteckers und des Bauteils.
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Daneben besteht das Dichtelement aus einem thermoelastischen Elastomer (TPE) bzw. umfasst ein thermoelastisches Elastomer (TPE). Hierbei bevorzugt TPS/ TPE-S als thermoplastische Styrol-Blockcopolymere (SBS, SEBS, SEPS, SEEPS und MBS) oder TPV/ TPE-V als thermoplastische Vulkanisate oder vernetzte thermoplastische Elastomere auf Olefinbasis, vorwiegend PP/EPDM.
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Thermoplastische Elastomere zeigen gummielastische Eigenschaften, die eine ideale Haftung bzw. Abdichtung ermöglichen.
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Diese thermoplastischen Elastomere (TPE, z.B. TPA-Thermoplastische Polyamidelastomere, TPC - Thermoplastische Copolyesterelastomere etc.) sind Kunststoffe, die sich bei Raumtemperatur mit klassischen Elastomeren vergleichen lassen, lassen, sich jedoch unter Wärmezufuhr plastisch verformen und somit ein thermoplastisches Verhalten zeigen.
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Thermoplastische Elastomere sind Werkstoffe, bei denen elastische Polymerketten in thermoplastisches Material eingebunden sind. Sie lassen sich in einem rein physikalischen Prozess in Kombination von hohen Scherkräften, Wärmeeinwirkung und anschließender Abkühlung verarbeiten. Obwohl keine chemische Vernetzung durch eine zeit- und temperaturaufwendige Vulkanisation wie bei den Elastomeren notwendig ist, haben die hergestellten Teile aufgrund ihrer besonderen Molekularstruktur doch gummielastische Eigenschaften. Eine erneute Wärme- und Scherkrafteinwirkung führt wieder zur Aufschmelzung und Verformung des Materials.
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Die Dichtplatte kann auch aus EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk oder EPTM (Ethylen-Propylen-Terpolymer-Kautschuk) bestehen.
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Denkbar ist, dass das Dichtelement einen mehrschichtigen Aufbau aus wenigstens zwei Schichten hat, wobei die Bereiche, die in Kontakt mit dem Kontaktstecker kommen und/oder die Bereiche, die in Kontakt mit dem Kontaktstecker und/oder dem Bauteil kommen, komprimierbar sind.
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Bevorzugt weist der Kontaktstecker einen Haltebereich zur Aufnahme und/oder Arretierung des Kontaktelements auf.
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Der Haltebereich kann eine geeignete Form (z.B. in Form einer Hülse, eines Lochs, etc.) aufweisen, so dass das Kontaktelement mit dem Kontaktstecker, z.B. durch Verkleben, Verschweißen, Vercrimpen, Verklemmen etc., verbunden werden kann.
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Dadurch kann eine Kontaktsteckereinheit (Kontaktstecker mit dem verbundenen Kontaktelement) in Modulbauweise entstehen und eine Vorabfertigung mit bestückten Kontaktelementen erfolgen, was einen Vorteil zu der alternativen Montage bietet, bei der das Kontaktelement erst mit Zusammenbau des Kontaktsteckers und des jeweiligen Bauteils mit dem Kontaktstecker montiert wird.
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In vorteilhafter Weise weist der Kontaktstecker einen Aufnahmebereich zur Aufnahme des Dichtelements auf.
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Der Aufnahmebereich ist derart gestaltet, dass das Dichtelement sicher und passgenau angeordnet wird, um ein Verrutschen des Dichtelements vor dem Zusammenfügen mit dem jeweiligen Bauteil zu verhindern und eine sichere Dichtung zu erlangen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung weist der Kontaktstecker mindestens eine hervorstehende erste Dichtkante auf, die zum Dichtelement hin ausgerichtet ist und geeignet ist, in das Dichtelement eingedrückt zu werden.
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Die erste Dichtkante stellt ein starres Barriereelement dar, das durch das komprimierbare, d.h. anpassbare Dichtelement elastisch abgedichtet wird. Die erste Dichtkante ist an einer Seite des Kontaktsteckers angeordnet, in der Regel an der Seite, an der die Dichtung erforderlich ist, also die zum Bauteil ausgerichtete Seite. Im Falle des Zusammenfügens des Kontaktsteckers mit dem Bauteil wird die Dichtkante in das Dichtelement eingedrückt und dadurch abgedichtet. Vorzugsweise umschließt die Dichtkante den Bereich des bzw. der Kontaktelemente.
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Bevorzugt umfasst der Kontaktstecker eine modulare Führung, die geeignet ist, das Kontaktelement relativ zu dem Bauteil anzuordnen.
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Die modulare Führung ist insbesondere erforderlich, wenn der Kontaktstecker und/oder das Bauteil keine oder keine geeignete Aufnahme bzw. Führung für das Kontaktelement aufweist.
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Die modulare Führung weist einen Aufnahmebereich für das Dichtelement auf.
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Der Aufnahmebereich kann anstelle oder zusätzlich zu dem Aufnahmebereich des Kontaktsteckers vorgesehen sein.
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Der Aufnahmebereich der modularen Führung ist derart gestaltet, dass das Dichtelement sicher und passgenau zum Kontaktstecker und oder zum Bauteil angeordnet werden kann, um das Dichtelement vor dem Zusammenfügen mit dem Kontaktstecker und dem jeweiligen Bauteil vor einem Verrutschen zu schützen.
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Die Erfindung hat außerdem einen Behälter mit einer daran angeordneten modularen Steckereinheit zum Gegenstand, wobei der Behälter zur Aufnahme von Fluiden geeignet ist, und wobei das Dichtelement zwischen dem Kontaktstecker und dem Behälter zur Herstellung einer Dichtung zwischen Behälter und/oder dem Kontaktelement und/oder dem Kontaktstecker angeordnet ist.
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Der Behälter ist zur Aufnahme einer Vielzahl von möglichen Fluiden geeignet, deren Füllstand über die Kontaktelemente detektiert und/oder überprüft werden soll, z.B. die Betriebsflüssigkeiten bei einer Maschine, wie einem KFZ-Motor, wie z.B. Motoröl, Kühlflüssigkeit, Scheibenwischflüssigkeit etc..
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Das Dichtelement schafft eine Abdichtung zwischen Behälter und/oder dem Kontaktelement und/oder dem Kontaktstecker, damit das Fluid nicht nach außen dringen kann.
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In vorteilhafter Weise weist der Behälter wenigstens eine Öffnung zur Aufnahme des Kontaktelements auf.
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Die Öffnung kann eine beliebige Form und Größe aufweisen, um das Kontaktelement aufzunehmen. Die Öffnung wird durch das komprimierbare Dichtelement abgedichtet.
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In einer besonderen Form weist der Behälter eine in Richtung des Dichtelements hervorstehende zweite Dichtkante auf, die zum Dichtelement hin ausgerichtet ist, und geeignet ist, in das Dichtelement eingedrückt zu werden.
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Die zweite Dichtkante entspricht in ihrer Form und Funktion weitgehend der ersten Dichtkante und stellt ebenfalls eine stationäre Barriere dar, die durch das komprimierbare, d.h. anpassbare Dichtelement elastisch abgedichtet wird. Die zweite Dichtkante ist an einer Seite des Behälters angeordnet, in der Regel an der Seite, an der die Dichtung erforderlich ist, also die Seite, die zum Kontaktstecker ausgerichtet ist. Im Falle des Zusammenfügens des Behälters mit dem Kontaktstecker wird die zweite Dichtkante in das Dichtelement eingedrückt und dadurch abgedichtet. Vorzugsweise umschließt die Dichtkante den Bereich, in dem das bzw. die Kontaktelemente angeordnet sind.
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In vorteilhafter Weise ist der Kontaktstecker mit dem Behälter dauerhaft verbunden, insbesondere verschweißt oder verklebt.
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Außerdem hat die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines vorgenannten Behälters zum Gegenstand, bestehend aus den folgenden Schritten:
- a) Anordnung und/oder Verbindung des Kontaktelements mit dem Kontaktstecker
- b) Anordnung des Dichtelements zwischen dem Kontaktstecker und dem Behälter und Anordnung des Kontaktelements in der Durchgangsöffnung des Dichtelements
- c) Komprimierung des Dichtelements zwischen dem Behälter und dem Kontaktstecker zur Verkleinerung der Durchgangsöffnung um das Kontaktelement; und
- d) Verbindung des Kontaktsteckers mit dem Behälter.
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Der Schritt a) erfolgt durch Verbindung des Kontaktelements mit dem Kontaktstecker, z.B. durch Verkleben, Verschweißen, Vercrimpen, Verklemmen etc.. Dadurch wird eine Kontaktsteckereinheit in Modulbauweise gebildet und es erfolgt eine Vorabfertigung mit bestückten Kontaktelementen, was einen Vorteil zu der üblichen Montage bietet, bei der das Kontaktelement erst mit Zusammenbau des Kontaktsteckers und des jeweiligen Bauteils mit dem Kontaktstecker montiert wird.
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Im Schritt b) wird das Dichtelement ggf. in einer entsprechenden Aufnahme des Kontaktsteckers angeordnet und das Kontaktelement in die Durchgangsöffnungen des Dichtelements ein-, bzw. durchgeführt.
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Mit Schritt c) wird durch Zusammenfügen des Kontaktsteckers und des Bauteils das Dichtelement komprimiert, so dass die Öffnungen um das Kontaktelement abgedichtet werden.
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Im Anschluss werden mit Schritt d) der Kontaktstecker und das Bauteil z.B. durch Verschweißen verbunden.
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Figurenliste
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- 1 Querschnitt einer modularen Steckereinheit;
- 2 Darstellung eines Dichtelements in Form einer Dichtplatte;
- 3 Querschnitt des Dichtelements gemäß 2;
- 4 Detailansicht der Anordnung des Dichtelements im Bereich der ersten Dichtkante des Kontaktsteckers und der zweiten Dichtkante des Behälters;
- 5 Zweite Ausführungsform mit einer modularen Führung der Kontaktelemente.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Die 1 bis 5 zeigen zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Verwendung einer modularen Steckereinheit mit einem Kontaktelement, das einen Fluidstand in einem Behälter misst.
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Aus der 1 ist ein Querschnitt der Anordnung einer zusammengebauten modularen Steckereinheit 1 erkennbar.
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Die modulare Steckereinheit 1 umfasst ein Dichtelement 2, zwei Kontaktelemente 3 in Form von Kontaktstiften und einen Kontaktstecker 4. Der Kontaktstecker 4 hat zwei Aufnahmebereiche 43 in Form von hülsenförmigen Aufnahmen, die der Aufnahme der beiden Kontaktstifte 3 dient, welche in der Regel fest mit den Aufnahmebereichen 43 verbunden sind (z.B. durch Verkleben, Verschweißen, Vercrimpen, Verklemmen etc.).
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Die Kontaktstifte 3 ragen in einen Behälter 5, der eine Flüssigkeit beinhaltet (z.B. Betriebsflüssigkeiten eines KFZ wie beispielsweise Scheibenwischwasser, Motoröl, etc.). Die Kontaktstifte 3 weisen entsprechende Sensoren (nicht dargestellt) auf, die geeignet sind, die Füllstandshöhe der jeweiligen Flüssigkeit zu messen.
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Das Dichtelement 2 liegt zwischen dem Kontaktstecker 4 und dem Behälter 5 und ist hierzu in einem entsprechenden Aufnahmebereich 42 angeordnet. Dieser Aufnahmebereich 42 wird von der Außenwand 45 des Kontaktsteckers 4 bzw. deren Fortführung begrenzt und verhindert ein Verrutschen des Dichtelements 2.
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Das Dichtelement 2 weist entsprechende Durchgänge 21 bzw. Löcher auf, durch die die Kontaktstifte 3 durchgeführt werden können (vgl. hierzu auch 2).
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Im dargestellten zusammengefügten Zustand ist der Kontaktstecker 4 fest mit dem Behälter 5, z.B. durch Verschweißen im gesamten Umfang oder auch nur partiell verbunden. Die Außenwand 45 des Kontaktsteckers 4 umschließt neben dem Dichtelement 2 auch teilweise die Oberseite 51 des Behälters 5.
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Die 2 und 3 zeigen das Dichtelement 2 in Form einer Dichtplatte.
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Gemäß 2 hat die Dichtplatte 2 zwei Löcher 21, die zur Aufnahme und zur Durchführung der beiden Kontaktstifte 3 (nicht dargestellt) geeignet sind und besteht aus einem elastischen, dehnfähigen, komprimierbaren Material. So kann die Dichtplatte z.B. aus EPDM, EPTM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk bzw. Terpolymer-Kautschuk ; EPDM 50 -70 Shore) oder TPE-S/V bestehen. Die Abdichtung über ein EPDM Dichtelement ist montagefreundlicher und im Dauereinsatz dichter als die Abdichtung mittels herkömmlicher O-Ringe.
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Der Durchmesser der Löcher 21 ist vorzugsweise gleich groß oder etwas größer als der äußere Umfang der Kontaktelemente 3. Im komprimierten Zustand werden die Löcher 21 verkleinert, so dass sie bündig und somit abdichtend an den Kontaktelementen 3 anliegen.
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Die 3 zeigt den Querschnitt des Dichtelements 2. Es ist erkennbar, dass das Dichtelement 2 an den Löchern 21 abgerundete Ränder aufweist, wodurch das Ein- und Durchführen der Kontaktelemente 3 (nicht dargestellt) erleichtert wird. Im komprimierten Zustand werden diese Bereiche so komprimiert, dass sie an den Kontaktelementen 3 anliegen.
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4 zeigt eine Detailansicht der Anordnung des (komprimierten) Dichtelements 2 an der Unterseite 41 des Kontaktsteckers 4 und der Oberseite 51 des Behälters 5. Der Kontaktstecker 4 weist an seiner Unterseite 41 mindestens eine erste Dichtkante 42 in Form einer Dichtlippe auf. Der Behälter 5 weist an seiner Oberseite 51 mindestens eine entsprechende zweite Dichtkante 52 auf. Die erste Dichtkante 42 und die zweite Dichtkante 52 in Form von Dichtlippen sind komplett umlaufend in bzw. an der Kontaktsteckereinheit 4 und dem Behälter 5.
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Sofern der Kontaktstecker 4 und der Behälter 5 miteinander verbunden werden, wird das zwischen den beiden Bauteilen angeordnete komprimierbare Dichtelement 2 zusammengepresst und die beiden Dichtkannten 42 und 52 werden in das Dichtelement 2 gedrückt und durch das Dichtelement 2 abgedichtet.
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Eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigt 5 mit einer modularen Führung 6 der Kontaktelemente 3. Die modulare Führung 6 ist notwendig, wenn der Kontaktstecker 4 über keine Aufnahmebereiche 43 verfügt, bzw. das Kontaktelement 3 nicht mit dem Kontaktstecker 4 verbunden wird und/oder eine Führung oder Ausrichtung des Kontaktelements 3 relativ zum Behälter 5 erforderlich ist.
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Von daher weist die modulare Führung 6 Aufnahmebereiche 62 (entsprechend der Aufnahmebereiche 43 des Kontaktsteckers 4) auf, in denen die Kontaktelemente 3 in Form von Kontaktstiften angeordnet werden. Die modulare Führung 6 liegt zwischen dem Kontaktstecker 4 und dem Behälter 5 und ist in wenigstens einer Ausnehmung 44 des Kontaktsteckers 4 angeordnet. Das Dichtelement 2 liegt zwischen der modularen Führung 6 und dem Kontaktstecker 4 und ist in Aufnahmebereichen 61 der modularen Führung 6 angeordnet. Der Behälter 5 ist nicht mit einzelnen Öffnungen für die Kontsaktelemente 3 versehen, sondern mit einem großen Durchbruch 54 zum Einführen mehrerer Kontaktelemente 3. Die Anordnung und Ausrichtung der Kontaktelemente 3 relativ zum Behälter erfolgt durch die modulare Führung 6.
