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Technisches Gebiet
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Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Anordnung zur Abdichtung einer Leitung gegenüber einem begrenzten Hohlraum einer Vorrichtung und insbesondere auf eine extern montierte mechanische Dichtungsanordnung.
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Technischer Hintergrund
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Verschiedene Versuche sind gemacht worden, um Leitungsdrähte oder -stifte abzudichten, die sich von einer Spule aus erstrecken, die mit einem Kunststoffmaterial umspritzt ist. Bei manchen dieser Versuche wird ein Hohlraum innerhalb des umspritzten Materials ausgebildet, und die Leitungsdrähte oder -stifte von der Spule erstrecken sich in den Hohlraum, und eine Gummidichtung ist innerhalb des Hohlraums angeordnet. Die Leitungsdrähte erstrecken sich durch Löcher innerhalb der Gummidichtung und werden darin abgedichtet. Oft ist es bei diesen Versuchen schwierig, das Plastikmaterial um die sich dahindurch erstreckenden Leitungen zu gießen. Viele andere Anordnungen sind bekannt, um Leitungen mit Spulen zu verbinden, bei denen umspritztes Material um die Spule herum angeordnet ist. Bei diesen anderen Anordnungen können die Leitungen, die sich von der Spule durch das umspritzte Material erstrecken, nicht vollständig gegenüber der Außenatmosphäre abgedichtet werden, wenn diese sich verändernden Temperaturen unterworfen sind.
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Es ist wohl bekannt, daß wenn eine Spule hergestellt wird, kleine Leerstellen vorhanden sind, nachdem die Wicklung auf dem Spulenkörper angeordnet ist und das umspritzte Material um die Spule herumgespritzt worden ist. Während einer Temperatursteigerung expandiert die Luft innerhalb dieser Leerstellen, wobei somit eine Drucksteigerung darin erzeugt wird, die, wenn die Leitungen nicht ordentlich abgedichtet sind, um die Leitungen herum entweicht, die durch das umspritzte Material verlaufen. Ebenso wird, wenn die Temperatur sinkt, innerhalb der Leerstellen ein geringerer Druck als der Atmosphärendruck erzeugt. Wenn folglich die Leitungen nicht ordnungsgemäß abgedichtet sind, wird Luft von der Außenatmosphäre her in die Leerstellen hereingezogen. Wenn die Spule in einer Umgebung verwendet wird, die Verunreinigungen enthält, werden die Verunreinigungen in die Leerstellen gezogen und verursachen ein vorzeitiges Versagen der Spule. Daher ist es wünschenswert, eine sichere Abdichtung um die Leitungen herum vorzusehen, so daß Verunreinigungen nicht in die Spule oder den abgedichteten Hohlraum gezogen werden können. Genauso ist es wünschenswert, eine derartige Dichtungsanordnung zum Abdichten um andere Arten von Leitungen herumvorzusehen, um empfindliche Komponenten vor äußeren Verunreinigungen zu schützen, die in einem im übrigen abgedichteten Hohlraum angeordnet sind.
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DE 42 13 306 C1 offenbart eine wasserdichte Kabeldurchführung in ein Gehäuse, insbesondere in das Gehäuse eines Tauchpumpenaggregats, mit einem elastischen Dichtungskörper zwischen Kabel und Gehäuse, wobei der Dichtungskörper mindestens teilweise innerhalb einer etwa zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Ausnehmung des Gehäuses sitzt, und zwischen zwei Formkörpern zum Erhalt radialer Dichtkräfte zwischen Gehäuseausnehmung und Kabel axial verspannt ist, wobei ein gehäuseinnerer Formkörper die Ausnehmung mit dem eingesetzten Dichtungskörper formschlüssig hintergreift und wobei ein außerhalb des Gehäuses liegender Formkörper die Ausnehmung mit dem eingesetzten Dichtungskörper übergreift.
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DE 195 07 328 A1 offenbart eine Stopfbuchse, umfassend ein Gehäuse, das mit einem Deckel versehen ist, der insbesondere durch Aufschrauben mit diesem Gehäuse zusammenwirkt, wobei das Ende des Gehäuses eine Auflagefläche für eine Ringdichtung enthält, die plastisch verformbar und axialsymmetrisch ist, wobei die Außenzone der Dichtung gegen einen kegelförmigen Teil des Deckels während dessen Aufschraubens auf das Gehäuse gepresst wird, wodurch sich der Innendurchmesser dieser Dichtung verkleinert.
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US 5,557,073 A offenbart eine Manschettenverbindung, bei der eine ringförmige Manschette auf konische Flansche zweier zu verbindender Teile wirkt, um die zu verbindenden Teile abdichtend miteinander zu verbinden. Die Manschettenverbindung besteht aus zwei halbkreisförmigen Teilen, die mittels Schraubverbindungen aneinander befestigt und festgezogen werden.
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US 5,226,220 A offenbart eine gekapselte Spule, wobei Leitungsdrähte durch ein Elastomermaterial hindurch aus dem gekapselten Gehäuse herausgeführt sind.
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Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden und einen optimierten Dichtungsmechanismus vorzusehen.
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Offenbarung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Dichtungsmechanismus mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgesehen. Der erfindungsgemäße Dichtungsmechanismus der ist geeignet, um eine Leitung mit einer vorbestimmten Querschnittsform und Größe abzudichten, die sich aus einem geschlossenen Hohlraum einer Vorrichtung erstreckt.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine diagrammartige Darstellung einer Spulenanordnung, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verkörpert;
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2 ist eine teilweise geschnittene Ansicht, die einen Teil der Spulenanordnung veranschaulicht, bevor ein Bund darin angeordnet wird;
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3 ist eine Ansicht der Spulenanordnung der 1; und
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4 ist eine diagrammartige Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Spulenanordnung, die die vorliegende Erfindung verkörpert.
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Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
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Mit Bezug auf die Zeichnungen und insbesondere auf 1–3 ist eine Vorrichtung 10 wie beispielsweise eine Spulenanordnung 12 veranschaulicht. Die Spulenanordnung 12 weist eine Spule 14 auf, die durch ein übergossenes bzw. umformtes, d. h. umspritztes Material 15 umschlossen wird, um die Spule vor Verunreinigungen zu schützen. Die Spule 14 ist aus einem Spulenkörper 16 und Wicklungen 18 in wohl bekannter Weise aufgebaut. Eine Leitung 20 ist mit den Wicklungen 18 verbunden und erstreckt sich von dort durch das umspritzte Material. Der Teil der Leitung 20, der sich von dem umspritzten Material 15 her erstreckt und im allgemeinen benachbart dazu liegt, hat eine vorbestimmte Querschnittsform und -größe.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Leitung 20 erste und zweite flexible Drähte 22, 24 auf, wobei ein Isoliermaterial um die Drähte in wohlbekannter Weise angeordnet ist. Es ist auch bekannt, irgendeinen Raum zwischen dem Draht und dem Isoliermaterial mit einer Substanz wie beispielsweise Silikon zu füllen, um sicherzustellen, daß keine Luft dort hindurch strömen kann. Die Spule 14 ist in einem geschlossenen Hohlraum 26 gelegen, der durch das umspritzte Material 15 und den Spulenkörper 16 geformt wird.
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Es sei bemerkt, daß die Vorrichtung 10 etwas Anderes sein könnte als eine Spulenanordnung 12. Beispielsweise könnte die Vorrichtung 10 ein Getriebegehäuse, ein Sensorgehäuse oder irgend eine andere Art von Struktur sein, die einen geschlossenen Hohlraum 26 besitzen, wobei sich eine Leitung 20 davon durch die Wand der Vorrichtung 10 erstreckt.
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Ein Dichtungsmechanismus 30 ist integral mit der Vorrichtung 10 verbunden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Dichtungsmechanismus 30 einen Montageteil 32, ein Kappenglied 34, eine Elastomerummantelung 36 und einen Bundmechanismus 38 auf. Der Montageteil 32 ist in abdichtender Weise mit der Vorrichtung 10 verbunden und weist einen Stirnseitenteil 40 auf. Der Stirnseitenteil 40 besitzt eine Erweiterung 42 von vorbestimmter Querschnittsform und -größe und einen größeren Schulterteil 44 mit einer Anordnungsstirnseite 46. Eine erste Schmelzflanschanordnung 48 ist auf dem Stirnseitenteil 40 benachbart zur Anordnungsstirnseite 46 angeordnet. Die erste Schmelzflanschanordnung 48 besitzt eine Vielzahl von Schmelzflanschen 50, die benachbart zueinander gelegen sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt es zwei Schmelzflansche 50.
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Das Kappenglied 34 besitzt einen geschlossenen Endteil 52 mit einem dahindurch definierten Durchlaß 54. Ein offener Endteil 56 ist auch ein Teil des Kappengliedes 34 und besitzt eine Stirnseitenfläche 58 mit einer darin definierten Ausnehmung 60, die sich von der Stirnseitenoberfläche 58 nach innen zum geschlossenen Endteil 52 hin erstreckt. Das Kappenglied 34 ist in abdichtender Weise mit dem Montageteil 32 verbunden.
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Die Ausnehmung 60 besitzt eine vorbestimmte Querschnittsform und -größe. Die vorbestimmte Form des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist kreisförmig. Nach dem Zusammenbau ist die Stirnseitenfläche 58 in engem Kontakt mit der Anordnungsstirnseite 46 des Schulterteils 44. Die vorbestimmte Form der Ausnehmung 60 ist die gleiche wie die vorbestimmte Form der Erweiterung 42 des Stirnseitenteils 40, und die vorbestimmte Größe der Ausnehmung 60 ist geringfügig größer als die vorbestimmte Größe der Erweiterung 42, so daß das Kappenglied 34 über die Erweiterung 42 paßt.
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Das Kappenglied 34 besitzt auch eine zweite Schmelzflanschanordnung 61, die um den offenen Endteil 56 benachbart zur Stirnseitenfläche 58 angeordnet ist. Die zweite Schmelzflanschanordnung 61 besitzt eine Vielzahl von Schmelzflanschen 62, die benachbart zueinander angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt die zweite Schmelzflanschanordnung 61 zwei Schmelzflansche 62.
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Die Elastomerummantelung 36 besitzt einen dahindurch definierten Durchlaßweg 63. Der Durchlaßweg 63 besitzt eine vorbestimmte Querschnittsform und -größe. Die vorbestimmte Form ist die gleiche wie die vorbestimmte Form der Leitung 20, und die vorbestimmte Größe ist die gleiche oder kleiner als die Größe der Leitung 20. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Durchlaßweg 63 in der Form von zwei Durchlässen 64, 66. Jeder der Durchlässe 64, 66 besitzt eine vorbestimmte Querschnittsform, die genauso ist wie die Form der flexiblen Drähte 22, 24, und jeder hat eine Größe, die genauso groß oder kleiner ist wie die Größe der flexiblen Drähte 22, 24. Die Elastomerummantelung 36 besitzt eine Dicke, die geringer ist als der Raum zwischen dem Boden der Ausnehmung 60 des zusammengebauten Kappengliedes 34 und dem Stirnseitenteil 40 des Montageteils 32.
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Der Bundmechanismus 38 ist um die ersten und zweiten Schmelzflanschanordnungen 48, 61 herum angeordnet und umgibt diese, um in abdichtender Weise das Kappenglied 34 am Montageteil 32 zu sichern. Der Bundmechanismus 38 wird an Ort und Stelle durch irgend einen bekannten Heißgußprozeß vergossen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Bundmechanismus 38 an Ort und Stelle durch einen Spritzgußprozeß vergossen. Während des Gußprozesses schmilzt die beim Gußprozeß verwendete Hitze die Enden der Schmelzflansche 50, 62, was zur Folge hat, daß sich das Material des Bundmechanismus' 38 mit dem Material der jeweiligen Schmelzflanschanordnungen 48, 61 verbindet, um eine luftdichte Abdichtung dazwischen zu bilden.
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Mit besonderer Bezugnahme auf 2 veranschaulicht ein vergrößerter Teilabschnitt besser die jeweiligen Schmelzflansche 50, 62, bevor der Bundmechanismus 38 darüber gegossen wird.
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Mit Bezug auf 4 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 veranschaulicht. Im Ausführungsbeispiel der 4 haben gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen. Der einzige Unterschied bei 4 im Vergleich zu den 1–3 ist, daß sich nur eine Leitung 20 von dem geschlossenen Hohlraum 26 durch das umspritzte Material 15 erstreckt. Im Ausführungsbeispiel der 4 werden zwei unterschiedliche Drähte 22, 24 durch die eine Leitung 20 geleitet, und irgendwelche Freiräume werden mit Silikon gefüllt. Es sei bemerkt, daß die Leitung ein Rohr oder eine andere Vorrichtung sein könnte, die einen Luftdruck oder einen Strömungsmitteldruck vom geschlossenen Hohlraum zu einem Steuermodul übermittelt.
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Es sei bemerkt, daß verschiedene Ausführungsbeispiele verwendet werden könnten, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise könnte der Bundmechanismus 38 weggelassen werden, und das Kappenglied 34 könnte gegen den Montageteil 32 mit einer Elastomerdichtung dazwischen gedrückt werden, wie beispielsweise einem O-Ring, der zwischen dem Kappenglied 34 und dem Außenumfang des Montageteils 32 angeordnet ist. Zusätzlich könnte irgendeine der jeweiligen Schmelzflanschanordnungen 48, 61 aus einem oder mehreren Schmelzflanschen 50, 62 bestehen. Genauso könnten andere Materialarten verwendet werden, auch wenn im bevorzugten Ausführungsbeispiel das umspritzte Material 15, der Montageteil 32 und das Kappenglied 34 aus einem thermoplastischen Material hergestellt sind. Beispielsweise könnten die erwähnten Elemente aus einem Metall, einem thermoplastischen Material, einem wärmeaushärtenden Material oder irgendeiner Kombination davon hergestellt werden.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Der Dichtungsmechanismus 30 der vorliegenden Erfindung ist wirksam, um eine luftdichte Abdichtung für die Leitung 20 vorzusehen, die sich von dem geschlossenen Hohlraum 26 der Vorrichtung 10 erstreckt. Da der Montageteil 32 integral mit der Vorrichtung 10 ausgebildet ist, wird der Montageteil 32 mit Bezug auf die Vorrichtung 10 abgedichtet. Genauso wird außer der Leitung 20, die sich durch den geschlossenen Hohlraum 26 erstreckt, der geschlossene Hohlraum vor der Umgebung geschützt.
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Während der Montage werden die jeweiligen Drähte 22, 24 durch die jeweiligen ersten und zweiten Durchlässe 64, 66 der Elastomerummantelung 36 geleitet. Die Drähte 22, 24 werden dann durch den Durchlaß 54 in dem Kappenglied 34 geführt, und das Kappenglied 34 wird über die Elastomerummantelung 36 gedrückt. Wenn die Elastomerummantelung 36 in die Ausnehmung 60 des Kappengliedes 34 eintritt, wird das Material der Elastomerummantelung 36 zusammengedrückt, und zwar aufgrund dessen, daß die Größe der Ausnehmung kleiner ist als die Größe der Elastomerummantelung 36. Das Zusammendrücken des Materials in der Elastomerummantelung 36 hat zur Folge, daß eine Druckkraft auf jeden der flexiblen Drähte 22, 24 aufgebracht wird. Die Druckkraft, die auf die Drähte 22, 24 aufgebracht wird, sieht eine effektive Abdichtung vor, so daß Verunreinigungen den abgedichteten Teil der Drähte 22, 24 nicht passieren können.
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Sobald die Stirnseitenfläche 58 des Kappengliedes 34 die Anordnungsstirnseite 46 des Schulterteils 44 berührt, kann der Bundmechanismus 38 an Ort und Stelle spritzvergossen werden. Wie oben bemerkt, schmelzen während der Spritzformgebung des Bundmechanismus' 38 die Enden der jeweiligen Schmelzflansche 50, 62 und verbinden sich mit dem Material des Bundmechanismus' 38, um eine Dichtung dazwischen vorzusehen.
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Der Außendurchmesser der jeweiligen Drähte 22, 24 wird durch die Druckkräfte von dem Material der Elastomerummantelung 36 abgedichtet. Der Außenumfang der Elastomerummantelung 36 wird durch Druckkontakt mit der Ausnehmung 60 des Kappengliedes 34 abgedichtet. Der Pfad zwischen dem Stirnseitenteil 40 des Montageteils 32 und der einen Seite der Elastomerummantelung 36 wird durch den Bundmechanismus 38 abgedichtet, der an Ort und Stelle vergossen oder verschmolzen wird. Die Drähte 22, 24, die zur Spule 14 führen, sind nun effektiv gegenüber der Atmosphäre abgedichtet, und es wird verhindert, daß Verunreinigungen in den abgeschlossenen Hohlraum 26 eintreten, wo die Spule 14 gelegen ist.
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Während des Betriebs der Spulenanordnung 12 bewirkt die erzeugte Wärme, daß die Luft in den Leerstellen der Windungen 18 sich ausdehnt. Diese Drucksteigerung wird effektiv abgedichtet, so daß die Luft nicht entweichen kann. Wenn der Druck innerhalb der Leerstellen der Wicklungen 18 unter den atmosphärischen Druck abnimmt, ist die Dichtungsanordnung 30 wirksam, um das Hindurchströmen von Luft in den geschlossenen Hohlraum 26 zu verhindern. Folglich wird nicht gestattet, daß Verunreinigungen in den geschlossenen Hohlraum 26 eintreten und ein vorzeitiges Versagen der Spule 14 bewirken.
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Im Hinblick auf das Vorangegangene ist es leicht offensichtlich, daß der vorliegende Dichtungsmechanismus 30 eine Abdichtung um die Leitung 20 herum vorsieht, um zu verhindern, daß Verunreinigungen den geschlossenen Hohlraum einer Vorrichtung, wie beispielsweise der Spulenanordnung, erreichen. Durch Stoppen des Eintretens von Verunreinigungen wird die Lebensdauer der Spulenanordnung vergrößert.
