DE19727477A1 - Gebäudeanordnung zum Umschließen elektrischer Bauteile - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gehäuseanordnung zum Umschließen elektrischer Bauteile gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und befaßt sich mit elektrischen/elektronischen Bauteilen zum Übertra­ gen elektrischer Energie.

Elektrische/elektronische Bauteil-Gehäuse, die zur Verwendung in der Automobilindustrie hergestellt wer­ den, unterliegen besonders rauhen Bedingungen ein­ schließlich Vibrationen, Temperaturschwankungen und Stößen. Unter solchen Bedingungen verwendete Gehäuse für elektrische/elektronische Bauteile müssen daher strenge Auslegungsanforderungen der Automobilindustrie erfüllen, insbesondere in solchen Fällen, in denen das Gehäuse zum Schützen elektrischer Schaltungseinrich­ tungen für Kraftfahrzeug-Betriebsgeräte vorgesehen ist. Elektrische Bauteile in Kraftfahrzeugen, die zur Verwendung bei solchen Gerätschaften gedacht sind, sollten generell einen von der Konstruktion her robusten und abgedichteten Körper aufweisen und derart ausgebildet sein, daß sie ihre elektrische Funktion so effizient wie möglich ausführen, z. B. durch Maximie­ rung der Energieübertragung zu dem Gerät, und ferner sollten sie mit den geringstmöglichen Herstellungs­ kosten herstellbar sein.

Die Spritzgießtechnologie, die den Vorteil niedriger Herstellungskosten hat, wird typischerweise in be­ grenzten Sektoren der elektrischen Verbinderindustrie im allgemeinen verwendet, um eine isolierende Hülle um ein jeweiliges elektrisches Kontaktsystem zu schaffen. Solche herkömmlichen, durch Formen gebildeten Kontakt­ umhüllungen erfüllen jedoch nicht die rigorosen Ausle­ gungsanforderungen der Automobilindustrie.

Ein typisches, durch Formen gebildetes Kontaktsystem ist in der US-A-4,274,697 offenbart, das einen Kunst­ stoff-Steckerkörper mit in diesen eingeformten elek­ trischen Kontakten aufweist. Die Außenflächen des Steckerkörpers sind für den Hauptzweck des Greifens des Steckers durch eine Bedienungsperson geformt. Fer­ ner sind die geometrischen Konfigurationen der elek­ trischen Kontakte sowie ihre Anordnungsstellen in dem Stecker zur Verwendung bei einem herkömmlichen Steck­ verbindungssystem ausgebildet.

Insgesamt ist der Steckerkörper konstruktionsmäßig nicht besonders ro­ bust, und er ist nicht so ausgebildet, daß er eine Dichtungsgrenzfläche aufweist; ferner sind die Kontak­ te nicht zur Maximierung der Energieübertragung ausge­ bildet. Der Stecker des Standes der Technik ist somit für weniger strenge Anforderungen im Hausgebrauch aus­ gebildet, und nicht zur Verwendung in der Automobil­ industrie, wo rigorose Ausbildungsanforderungen die Norm sind.

Zur Lösung der vorstehend genannten Probleme schafft die vorliegende Erfindung eine kostengünstige elektri­ sche Gehäuseanordnung mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse einen Bauteil-Aufnahmeabschnitt sowie ein in dem Bauteil-Aufnahmeabschnitt angeordnetes elektri­ sches Bauteil aufweist, wobei das elektrische Bauteil einen angeformten Körper aus dielektrischem Material aufweist, der allgemein um wenigstens einen elektri­ schen Kontakt herumgeformt ist, wobei der Körper ein integraler, jedoch separater Teil des Gehäuses ist und in dem Gehäuse durch einen Einsatz-Formgebungsvorgang, vorzugsweise einen Einsatzgießvorgang, angeordnet ist, so daß das Material des Bauteil-Aufnahmeabschnitts mit dem angeformten Körper zusammenwirkt und dadurch eine Dichtungsgrenzfläche zwischen diesen gebildet ist.

Genauer gesagt besitzt der angeformte Körper wenig­ stens eine Dichtungsaussparung, in der das Material des Bauteil-Aufnahmeabschnitts aufgenommen wird, wenn sich das Material während des Einspritzvorgangs in einem viskosen Zustand befindet. Beim Erstarren des Formmaterials schrumpft dieses, wodurch es in abdich­ tender Weise auf den angeformten Körper gedrückt wird. Ferner schaffen die Dichtungsgrenzflächen eine mecha­ nische Festlegung des Bauteils an dem Gehäuse, und sie verhindern das Eindringen schädlicher Verunreinigun­ gen, z. B. Feuchtigkeit, in das Gehäuse, wodurch die elektrischen Schaltungseinrichtungen in diesem ge­ schützt sind.

Ferner weist der elektrische Kontakt einen allgemein bogenförmigen Querschnitt zum Maximieren der Energie­ übertragung durch das elektrische Bauteil auf. Zur Schaffung einer maximalen Energieübertragung ist vor­ zugsweise eine Mehrzahl von Kontakten in den angeform­ ten Körper eingeformt.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Gehäuseanord­ nung zum Umschließen elektrischer Bauteile, mit einem Gehäuse, das einen Bauteil-Aufnahmeabschnitt aufweist. Ein elektrisches Bauteil ist in dem Bauteil-Aufnahme­ abschnitt angeordnet. Das elektrische Bauteil weist einen angeformten Körper aus dielektrischem Material auf, der allgemein um wenigstens einen elektrischen Kontakt herumgeformt ist. Der Körper ist durch die Wirkung eines Einsatz-Formgebungsvorgangs bzw. Ein­ satzgießvorgangs integraler Teil des Gehäuses, so daß das Material des Bauteil-Aufnahmeabschnitts mit dem angeformten Körper zusammenwirkt und dadurch eine Dichtungsgrenzfläche zwischen dem elektrischen Bauteil und dem Körper gebildet ist.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht des Gehäuses für elektrische/elektronische Bauteile gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines elektrischen Bauteils zur Verwendung bei dem Gehäuse der Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer mit Naht verse­ henen Abstandshülse zur Verwendung bei dem Verbindergehäuse der Fig. 2;

Fig. 4 + 5 eine Frontansicht bzw. eine Seitenansicht des elektrischen Bauteils der Fig. 2;

Fig. 6 + 7 eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht auf den elektrischen Kontakt, der bei dem elektrischen Bauteil der Fig. 2 verwendet wird;

Fig. 8 eine Schnittansicht des elektrischen Kon­ takts der Fig. 6 entlang der Linie 8-8;

Fig. 9 eine Bodenansicht des Gehäuses der Fig. 1, an der sich elektrische/elektronische Grenzflächen befinden;

Fig. 10 eine Detailansicht eines Randbereichab­ schnitts des Gehäuses der Fig. 9;

Fig. 11 eine Draufsicht auf den Randbereichab­ schnitt der Fig. 10, in den ein Abdeckwandabschnitt eingesetzt sowie dicht damit verbunden ist;

Fig. 12 eine Seitenansicht des Details der Fig. 9 entlang der Linie 12-12;

Fig. 13 eine Seitenansicht der Fig. 11 entlang der Linie 13-13;

Fig. 14 eine isometrische Ansicht einer Abdeckung, die die Abdeckwandung der Fig. 11 auf­ weist; und

Fig. 15-17 Ansichten unter Darstellung verschiedener Konfigurationen der Abstandshülse der Fig. 3.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 9 und 14 wird nun die Gehäuseanordnung 5 gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Gehäuseanordnung 5 beinhaltet ein Gehäuse 10 mit einem Hohlraum 6, Abstandshülsen 20, die an verschiedenen Stellen an dem Rand des Hohlraums 6 angeordnet sind, wenigstens ein in dem Hohlraum 6 angeordnetes elektrisches oder elektronisches Bauteil 40 sowie eine Abdeckung 60 zum dichten Abschließen einer elektrischen Grenzfläche 15 des Gehäuses 10 (siehe Fig. 9 und 10).

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 bis 7 wird das elektrische Bauteil 14 zur Verwendung bei der Gehäuse­ anordnung 5 beschrieben. Das elektrische Bauteil 40 beinhaltet einen Kunststoffkörper 41 sowie elektrische Kontakte 46. Der Kunststoffkörper 41 ist aus einem dielektrischen Material gebildet, das um die elektri­ schen Kontakte 46 herumgeformt ist, und ferner bein­ haltet der Kunststoffkörper 41 eine ringförmige Aus­ sparung 42 zum Aufnehmen einer nicht gezeigten Dich­ tung in dieser sowie ringförmige Aussparungen 44 zum Aufnehmen des Materials des Gehäuses 10 in diesen. Wie am besten in den Fig. 5 bis 7 zu sehen ist, besitzen die im wesentlichen miteinander identischen elektri­ schen Kontakte 46 jeweils einen mittleren Abschnitt 47, einen gegabelten Abschnitt 48 sowie einen flach­ steckerartigen oder spatelartigen Abschnitt 49.

Die große Querschnittsfläche des mittleren Abschnitts 47, wie sie in Fig. 8 zu sehen ist, ist vorteilhafter­ weise zum Übertragen einer großen Menge elektrischen Stroms durch diesen hindurch ausgebildet, um ein Be­ triebsgerät mit elektrischer Energie zu versorgen. Der mittlere Abschnitt 47 weist eine allgemein bogenförmi­ ge Formgebung auf, um die Querschnittsfläche des Kon­ takts 46 sowie die Stromleitfähigkeit des Kontakts 46 zu maximieren. Die bogenförmige Gestalt des mittleren Abschnitts 47 ist komplementär zu der gerundeten Form­ gebung des Körpers 41, so daß der mittlere Abschnitt nicht durch das dielektrische Material des Kunststoff­ körpers 41 hindurchragt. Der Kunststoffkörper 41 ist vorteilhafterweise um die Kontakte 46 herumgeformt, um den die Kontakte durchlaufenden Strom elektrisch zu isolieren, wodurch der Kunststoffkörper 41 die elek­ trischen Kontakte gegeneinander sowie gegenüber ande­ ren elektrischen/elektronischen Bauteilen innerhalb des Hohlraums 6 isoliert. Ferner verstärkt der geboge­ ne Querschnitt den mittleren Abschnitt 47, so daß beim Spritzgießvorgang auftretende Drücke die Kontakte 46 nicht außer Ausrichtung mit der Form biegen.

Gemäß einem weiteren Vorteil der vorliegenden Erfin­ dung nehmen die Aussparungen 44 das Kunststoffmaterial 14 des Gehäuses 10 auf (siehe Fig. 2), wenn das Bau­ teil 40 durch Spritzgießen in das Gehäuse 10 einge­ formt wird. Das Material 14 erstarrt dann und schrumpft leicht, und zwar im allgemeinen entlang einer Axialrichtung des Bauteils 40. Das Schrumpfen bewirkt ein Einklemmen des Bauteils 40 axial zwischen den Aussparungen 44, wodurch eine Verblockungsstruktur gebildet wird, so daß eine hermetische Dichtung zwi­ schen dem Gehäuse 10 und dem Bauteil 40 gebildet ist. Ferner kann auch ins Auge gefaßt werden, daß sich durch Variieren der Distanz zwischen den Aussparungen 44 möglicherweise die axiale Kompression des Bauteils 40 steigern lassen könnte.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 3 und 13 bis 15 wird nun die Abstandshülse 20 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, weist die Abstandshülse einen zylindrischen Mantel mit externen ringförmigen Aussparungen 21 auf. Ein oberer Rand 23 ist allgemein bündig mit einer oberen Oberflä­ che des Gehäuses 10, und ein unterer Rand 24 erstreckt sich unten über die elektrische Grenzfläche 15 des Gehäuses 10 hinaus. Die Hülse 20 besitzt eine axiale Naht 25 entlang ihrer Länge, die während des Stanz- und Formvorgangs entsteht. Die Hülsen 20 werden beim Spritzgießen in das Gehäuse 10 eingeformt, wobei das Material 12 des Gehäuses 10 in die ringförmigen Aus­ sparungen 21 hineinfließt und erstarrt, wodurch die Abstandshülse beim Schrumpfen des Materials in dem Gehäuse 10 dicht gegriffen wird.

Bei der Abstandshülse 20 handelt es sich um ein kostengünstiges, durch Stanzen und Formen gebildetes, allgemein zylindrisches Mantelelement. Der Hauptzweck der mit Naht versehenen Abstandshülse 20 besteht in dem Aufnehmen eines Befestigungselements 22 durch dieses hindurch (siehe Fig. 3), das entlang der Rich­ tung des Pfeils A eingeführt wird, wodurch die Hülse Kompressionskräften ausgesetzt wird, die durch das Befestigungselement erzeugt werden. Auf diese Weise werden die durch das Befestigungselement erzeugten Kompressionskräfte nicht auf das Gehäuse 10 übertra­ gen, wodurch eine Rißbildung oder ein Brechen des Ge­ häuses vermieden wird.

Für eine gesteigerte Festhaltewirkung in dem Gehäuse 10 kann die mit Naht versehene Abstandshülse 20 ver­ schiedene Außenflächen zur Herstellung einer Grenzflä­ che mit dem Gehäusematerial aufweisen. Die Abstands­ hülsen-Ausführungsformen 120, 220 und 320 der Fig. 13 bis 15 besitzen jeweils eine Naht 125, 225, 325. Die Abstandshülse 120 besitzt eine Serie von Kreisringen 121, die einen Scheitelabschnitt zum Hineinragen in das Gehäusematerial aufweisen. Die Abstandshülse 220 beinhaltet Vertiefungen 221 zum Aufnehmen des Gehäuse­ materials in diesen während des Spritzgießvorgangs bzw. Einsatz-Formvorgangs. Jede der vorstehend genannten Abstandshülsen wird während des Einsatz- Formvorgangs starr an dem Gehäuse 10 angebracht und ist dazu ausgelegt, den Kompressionskräften stand­ zuhalten, die durch die jeweiligen durch diese hin­ durchgeführten Befestigungselemente erzeugt werden, wodurch die Übertragung der Kompressionskräfte auf das Gehäuse sowie ein Brechen und eine Rißbildung des Ge­ häusematerials vermieden werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 bis 13 wird nun die dichte Anbringung der Abdeckung 60 an dem Gehäuse 10 beschrieben. Wie in Fig. 9 zu sehen ist, beinhaltet das Gehäuse 10 ein doppelwandiges Profil 16 zum Auf­ nehmen eines Wandabschnitts 66 der Abdeckung 60. Das doppelwandige Profil 16 beinhaltet Vorsprünge 17 und einen Basisabschnitt 16 zum Aufnehmen einer Dichtungs­ wand 66 der Abdeckung 60, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist. Die Anbringung eines beispielsweise auf Silikon basierenden Dichtungsmaterials 19 in dem doppelwandi­ gen Profil 16 vor dem Einführen des Wandabschnitts 66 in diesem stellt sicher, daß der Bereich 15 der elek­ tronischen Bauteile an dem Boden des Gehäuses 10 gegen Verunreinigungen abgedichtet ist, die ansonsten die Leistung der elektrischen Schaltungseinrichtungen ne­ gativ beeinflussen würden. Die Vorsprünge 17 ermögli­ chen dem Dichtungsmaterial 19 vorteilhafterweise ein Fließen in die Zwischenräume zwischen der Wandung 66 der Abdeckung 60 und der Doppelwand 16 des Gehäuses. Ferner ermöglichen die Basisabschnitte 18 ebenfalls dem Dichtungsmaterial 19 ein Fließen in den Raum unter der Wand 66 der Abdeckung 60, um dadurch eine Dich­ tungsgrenzfläche entlang der Stirnfläche der Wand 66 zu schaffen (siehe Fig. 12).

Claims (9)

1. Gehäuseanordnung zum Umschließen elektrischer teile, mit einem Gehäuse (10), das einen Bauten Aufnahmeabschnitt (6) mit einem darin angeordnete elektrischen Bauteil (40) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Bau­ teil (40) einen angeformten Körper (41) aus di­ elektrischem Material aufweist, der um wenigstens einen elektrischen Kontakt (46) herumgeformt ist, wobei der Körper (41) durch die Wirkung eines Ein­ satz-Formgebungsvorgangs integraler Teil des Ge­ häuses ist, so daß das Material des Bauteil-Auf­ nahmeabschnitts (6) mit dem angeformten Körper (41) zusammenwirkt und dadurch eine Dichtungs­ grenzfläche zwischen dem elektrischen Bauteil (40) und dem Körper (41) gebildet ist.

2. Gehäuseanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der angeformte Körper (41) wenigstens eine Dichtungsaussparung (44) auf­ weist, in der das Material des Bauteil-Aufnahmeab­ schnitts aufgenommen ist.

3. Gehäuseanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsausspa­ rung (44) eine ringförmige Aussparung in dem Kör­ per ist.

4. Gehäuseanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine Mehr­ zahl von Dichtungsaussparungen (44) aufweist.

5. Gehäuseanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (46) zur Maximierung der Leistungsübertragung in dem elek­ trischen Bauteil (40) einen allgemein bogenförmi­ gen Querschnitt aufweist.

6. Gehäuseanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsgrenz­ fläche eine Verblockungskonfiguration mit dem Bau­ teilkörper (41) aufweist, wodurch das Bauteil in dem Gehäuse (10) mechanisch festgelegt ist.

7. Gehäuseanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verblockungskonfi­ guration ein Erstarren und Schrumpfen des Materi­ als des Gehäuses (10) im allgemeinen entlang einer Axialrichtung des Bauteils (40) beinhaltet, wo­ durch das Material das Bauteil (40) in dem Gehäuse (10) unter Bildung der Verblockungskonfiguration festklemmt.

8. Gehäuseanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt (46) einen gegabelten Abschnitt (48), einen flachsteckerarti­ gen Abschnitt (49) und einen zwischen dem gegabel­ ten und dem flachsteckerartigen Abschnitt angeord­ neten mittleren Abschnitt (47) aufweist, wobei der mittlere Abschnitt (47) einen allgemein bogenför­ migen Querschnitt zum Verstärken des mittleren Abschnitts (47) sowie zur Maximierung der Energie­ übertragung aufweist.

9. Gehäuseanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Abschnitt (47) ohne Öffnungen ausgebildet ist.