DE10241507A1

DE10241507A1 - Vorrichtung zum Schutz elektrischer oder elektronischer Bauteile und Geräte

Info

Publication number: DE10241507A1
Application number: DE10241507A
Authority: DE
Inventors: Josef Haberer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2002-09-07
Filing date: 2002-09-07
Publication date: 2004-03-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine zeitweise von einer Flüssigkeit überflutbare Vorrichtung 1 zum Schutz elektrischer oder elektronischer Bauteile oder Geräte 2 gegen den Kontakt mit der Flüssigkeit. DOLLAR A Um elektrische oder elektronisches Bauteil und Geräte, die nur gegen die Einwirkungen von Flüssigkeitsspritzern geschützt sind, auch an solchen Orten einsetzen zu können, die gelegentlich von der Flüssigkeit überflutet werden, ist erfindungsgemäß vorgesehen, diese elektrischen oder elektronischen Bauteile und Geräte 2 in einem weitgehend geschlossenen Gehäuse 1 anzuordnen, dessen zu einer freien Flüssigkeitsoberfläche weisende Seite 7 über Öffnungen 13, 14, 15 zum freien Durchtritt der Flüssigkeit verfügt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz elektrischer oder elektronischer Bauteile und Geräte vor dem Kontakt mit einer Flüssigkeit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 41 12 022 A1 ist es bekannt, dass elektrische oder elektronische Bauteile insbesondere bei deren Betrieb in Kraftfahrzeugen starken Umweltbelastungen ausgesetzt sein können. Zu diesen Umweltbelastungen gehört auch Spritzwasser, das in Kontakt mit solchen Bauteilen oder Geräten kommen kann. Aus diesem Grund werden beispielsweise Fahrzeugsteuerungs- und Regelungsgeräte in einem Kunststoff- oder Metallgehäuse untergebracht, die durch entsprechende Dichtmittel zwischen den Gehäuseteilen und den elektrischen Steckverbindern gegen das Eindringen von Spritzwasser geschützt sind.

Darüber hinaus gibt es insbesondere bei Geländefahrzeugen Betriebssituationen, in denen das Fahrzeug durch eine geschlossene Wasserfläche fährt, so dass Teile des Fahrzeuges teilweise oder vollständig von Wasser überspült werden. Eine solche Betriebssituationen ist beispielsweise das Durchqueren eines Wasserlaufes oder das seitliche Befahren eines wasserführenden Grabens mit entsprechender Seitenneigung des Fahrzeuges. Für derartige Betriebsbedingungen sind die mit dem Wasser in Kontakt gelangenden elektrischen oder elektronischen Bauteile und Geräte durch entsprechende Gehäuse vollständig gegen ein Eindringen von Wasser zu kapseln, was diese technisch komplex und damit teuer macht. Ein solches Tauchgehäuse für ein elektrisches Gerät ist beispielsweise aus der DE 100 12 297 A1 bekannt, das zudem für einen temperaturbedingten Druckausgleich zwischen der in dem Gehäuse eingeschlossenen Luft und der Umgebungsluft mit einer Druckausgleichsvorrichtung ausgestattet ist.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe an die Erfindung darin, eine Vorrichtung zum Schutz elektrischer oder elektronischer Bauteile und Geräte vorzustellen, die einen vergleichsweise einfachen Aufbau aufweist und mit deren Hilfe auch nur gegen Flüssigkeitsspritzer geschützte und damit preisgünstige elektrische oder elektronische Bauteile und Geräte an den Einbauorten einsetzbar sind, die gelegentlich vollständig von einer Flüssigkeit überspült werden.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.

Demnach ist vorgesehen, dass die elektrischen oder elektronischen Bauteile oder Geräte in einem weitgehend geschlossenen Gehäuse angeordnet sind, bei dem in einer von den Bauteilen oder Geräten wegweisenden und zu einer freien Flüssigkeitsoberfläche im wesentlichen hinweisenden Gehäusewand Öffnungen zum freien Durchtritt der Flüssigkeit ausgebildet sind.

Dieser Aufbau ermöglicht es, dass bei einer entsprechenden Überflutung dieses Gehäuses die Flüssigkeit in einem bestimmten Umfang in das Gehäuse eindringen und an schließend auch sofort vollständig wieder abfließen kann. Das freie Luftvolumen in dem Innenraum des Gehäuses ist dabei derart bemessen, dass bei einem schrägen Eintauchen in eine Flüssigkeitsoberfläche vorzugsweise bis zu einem Eintauchwinkel von 45 Grad sowie bei einer anschließenden Verringerung des freien Luftvolumens im Gehäuse aufgrund eines Temperaturausgleichs es zu keinem direkten Kontakt der eingedrungenen Flüssigkeit mit den elektrischen oder elektronischen Bauteile oder Geräten kommt.

Vorzugsweise ist das Gehäuse dazu in zwei Innenräume aufgeteilt, die durch eine flüssigkeitsdurchlässige Wand voneinander getrennt sind. In dem oberen Gehäuseinnenraum sind die elektrischen oder elektronischen Bauteile oder Geräte angeordnet, während im unteren Innenraum ein Volumen zur Aufnahme und Abgabe der Flüssigkeit bereitgestellt ist.

Die die beiden Innenräume des Gehäuses voneinander trennende Wand ist vorzugsweise als Montageplatte für die elektrischen oder elektronischen Bauteile ausgebildet und verfügt zudem über Öffnungen, durch die Flüssigkeit unter bestimmten Randbedingungen auch in den oberen Innenraum ein- und austreten kann.

Damit die elektrischen oder elektronischen Komponenten oder Geräte in das Gehäuse eingebaut und ggf. ausgetauscht werden können, verfügt das Gehäuse in einer anderen Ausbildung der Erfindung über einen Deckel. Damit die Flüssigkeit in das Gehäuse gelangen kann, sind in diesem Deckel die genannten Öffnungen ausgebildet, durch die die Flüssigkeit frei hindurchströmen kann.

Zudem ist in einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Deckel und die Trennwand im Gehäuse jeweils wenigstens eine Öffnung zur Durchführung von elektrischen Kabeln aufweist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in dem unteren Gehäuseraum zwischen der Trennwand und dem Deckel Beruhigungsflächen angeordnet sind, die ein Hin- und Herschwappen der in das Gehäuse eingedrungenen Flüssigkeit reduzieren. Diese Beruhigungsflächen können sowohl an der Trennwand als auch an der Deckelinnenseite ausgebildet sein.

Das Gehäuse selbst ist mit seiner von einer Flüssigkeitsoberfläche wegweisenden Oberseite an einer zeitweise überflutbaren Struktur, vorzugsweise an eine Fahrzeugstruktur befestigbar. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse integraler Bestandteil einer Fahrzeugkarosserie oder eines Aggregatgehäuses, beispielsweise eines Getriebegehäuses ist.

Die Erfindung lässt sich gut anhand eines Ausführungsbeispiels erläutern, das in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht wird. Die dort in einem schematischen Querschnitt dargestellte Schutzvorrichtung besteht aus einem Gehäuse 1, das mit seiner Oberseite 17 über eine Löt- oder Schweißverbindung 19 mit einem Bauteil 18 einer Fahrzeugkarosserie fest verbunden ist, das in bestimmten Betriebsphasen des Fahrzeugs zeitweilig von Wasser überflutet wird. Die Verbindung des Gehäuses 1 mit dem Fahrzeugbauteil 18 kann aber auch lösbar, beispielsweise mittels Schraubverbindungen ausgebildet sein.
Zu dem in der Zeichnung dargestellten Gehäuse 1 gehört auch ein Deckel 7, der durch Schrauben 9, 10 in einem Befestigungsbereich 8 an der Gehäuseunterseite befestigbar ist. An der Innenseite des Deckels 7 sind Tragstege 6 ausgebildet oder befestigt, die an ihrem von dem Deckel 7 wegweisenden Ende mit einer Trennwand 5 verbunden sind. Die Trennwand 5 teilt den Innenraum des Gehäuses 1 in zwei Teilräume 3, 4 auf, die über Durchtrittsöffnungen 21 für den ungehinderten Durchtritt von Wasser strömungstechnisch miteinander verbunden sind.
Die Trennwand 5 dient zudem als Montageplatte für elektrische oder elektronische Bauteile und Geräte. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Trennwand 5 ein Sockel 20 angeordnet, auf dem ein elektronisches Steuergerät 2 befestigt ist. Der Sockel 20 erfüllt hier zwar nur die Funktion eines Abstandshalters, es liegt aber auch im Bereich der Erfindung, in dem Sockel 20 elektrische oder elektronische Bauteile unterzubringen und im oberen Abschnitt des Innenraumes 3 lediglich den oder die Buchsen für Stecker 11 einer elektrischen Leitung 12 anzuordnen. Diese Leitung 12 wird durch eine Öffnung 22 in der Trennwand 5 und einer Öffnung 15 in dem Deckel 7 aus dem Gehäuse 1 geführt.
Wie der Abbildung auch entnehmbar ist, sind in dem Deckel 7 neben der Durchführöffnung 15 für die elektrische Leitung 12 weitere Öffnungen 13, 14 für den freien Durchtritt von Wasser ausgebildet, so dass dieses Wasser bei einer zeitweilig vollständigen oder teilweisen Überflutung des Gehäuses 1 zunächst in den Innenraum 4 zwischen der Deckelinnenseite und der Trennwand 5 eindringen kann. Bei einem weitgehend horizontalen Eintritt des Gehäuses 1 in eine außerhalb des Gehäuses 1 befindliche Wasseroberfläche wird dabei zunächst die in den Gehäuseinnenräumen 3, 4 befindliche Luft unter weiterem Wassereintritt komprimiert, bis ein statisches Gleichgewicht zwischen dem Wasserdruck und dem Luftdruck in dem Gehäuse eingetreten ist.
Das Gehäuse 1 ist nun hinsichtlich seiner Abmessungen so ausgelegt, dass bei der maximal zu erwartenden Eintauchtiefe und einer horizontalen Eintauchlage des Gehäuses, beispielsweise bei der Fahrt eines Geländefahrzeugs durch einen seichten Fluss, das Wasser nur den Innenraum 4 zwischen der Deckelinnenseite und der Trennwand 5 auffüllt.
Damit in einer solchen Betriebssituation stark hin- und herschwappendes Wasser nicht auch weit in den oberen Innenraum 3 gelangt, sind in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung an der Deckelinnenseite und/oder an der zu dem Deckel 7 weisenden Seite der Trennwand 5 im wesentlichen horizontal ausgerichtete Beruhigungsflächen 16 ausgebildet, die dem in dem unteren Innenraum 4 befindlichen Wasser einen erhöhten Strömungswiderstand entgegensetzen.
Sofern das Fahrzeug in einer anderen Betriebssituation unter einem bestimmten Neigungswinkel durch eine Wasserfläche fährt, gelangt bei einer Überspülung des Gehäuses 1 Wasser durch die Öffnungen 21 in der Trennwand 5 von dem unteren Innenraum 4 auch in den oberen Innenraum 3. Zur Vermeidung der Beschädigung des auf dem Sockel 20 montierten elektronischen Steuerungsgerätes 2 ist das Gehäuse 1 und der Sockel 20 hinsichtlich ihrer Abmessungen nun so ausgelegt, dass das in den oberen Innenraum 3 eindringende Wasser auch unter einem Neigungswinkel von maximal 45 Grad keine kurzschlussgefährdeten Teile, wie etwa den Stecker 11 des Kabels 12 erreicht.
Sobald das Fahrzeug die Wasserfläche verlassen hat und die Überflutung des Gehäuses 1 beendet ist, kann das in dem Gehäuse 1 befindliche Wasser durch die Öffnungen 21 in der Trennwand und 13, 14, 15 in dem Deckel 7 wieder abfließen. Die Öffnungen 13, 14, 15, 21 sind dabei so bemessen, dass das Wasser vollständig abfließen kann und dass eine ausreichende Belüftung zum Abtrocknen der Gehäuseinnenräume 3, 4 gewährleistet ist.
Die vorstehenden Erläuterungen machen deutlich, dass mit der erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung auch elektrische oder elektronische Bauteile und Geräte in überflutungsgefährdeten Bereichen einsetzbar sind, die an sich nur gegen Flüssigkeitsspritzer geschützt hergestellt sind. Dies ermöglicht eine kostengünstigere Herstellung beispielsweise von Kraftfahrzeugen. Selbstverständlich ist die Nutzung einer solchen Schutzvorrichtung nicht auf das Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik begrenzt, sondern überall dort möglich, wo nur eine zeitweilige Überflutung eines elektrischen oder elektronischen Bauteils oder Geräts erfolgt.

1: Gehäuse
2: Steuergerät
3: Innenraum
4: Innenraum
5: Montageplatte; Trennwand
6: Tragsteg
7: Deckel
8: Befestigungsbereich
9: Schraube
10: Schraube
11: Stecker
12: Kabel
13: Öffnung
14: Öffnung
15: Öffnung
16: Beruhigungsfläche
17: Gehäuseoberseite
18: Bauteil
19: Schweißnaht
20: Sockel
21: Öffnung in der Trennwand

Claims

Vorrichtung zum Schutz elektrischer oder elektronischer Bauteile und Geräte vor dem Kontakt mit einer Flüssigkeit, mit einem die Bauteile oder Geräte aufnehmenden geschlossenen Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) in einer von den Bauteilen oder Geräten (2) wegweisenden und zu einer außerhalb des Gehäuses (1) befindlichen Flüssigkeitsoberfläche im wesentlichen hinweisenden Seite (7) über Öffnungen (13, 14, 15, 21) zum freien Durchtritt von der Flüssigkeit verfügt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) zwei Innenräume (3, 4) aufweist, die durch eine flüssigkeitsdurchlässige Trennwand (5) voneinander getrennt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (5) als Montageplatte für die elektrischen oder elektronischen Bauteile und Geräte (2) dient.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (5) Öffnungen (21) zum Durchtritt von einer Flüssigkeit aufweist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (13, 14, 15) zum freien Durchtritt von einer Flüssigkeit in einem Deckel (7) des Gehäuses (1) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (7) und die Trennwand (5) jeweils wenigstens eine Öffnung (15, 22) zur Durchführung elektrischer Kabel (12) aufweist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (5) über Tragstege (6) mit der Innenseite des Deckels (7) verbunden ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trennwand (5) ein Sockel (20) angeordnet ist, auf dem die elektrischen oder elektronischen Bauteile bzw. Geräte (2) befestigbar sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Trennwand (5) und/oder an dem Deckel (7) in den Gehäuseinnenraum (4) ragende Beruhigungsflächen (16) angeordnet sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mit seiner von einer Flüssigkeitsoberfläche wegweisenden Oberseite (17) an einer zeitweise überflutbaren Struktur (18) befestigbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gehäuse (1) integraler Bestandteil eines Strukturbauteils einer Fahrzeugkarosserie oder eines Aggregatgehäuses, vorzugsweise eines Getriebegehäuses ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Luftvolumen in den Innenräumen (3, 4) des Gehäuses (1) derart bemessen ist, dass es bei einem schrägen Eintauchen des Gehäuses (1) in eine Flüssigkeitsoberfläche bis zu einem Eintauchwinkel von 45 Grad sowie bei einer anschließenden Verringerung des freien Luftvolumens in dem Gehäuse (1) aufgrund eines Temperaturausgleichs zu keinem direkten Kontakt der eingedrungenen Flüssigkeit mit den elektrischen oder elektronischen Bauteilen oder Geräten (2, 11) kommt .