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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Steckersystem eines elektrischen
Antriebsmotors für eine Klappe oder ein Ventil zur Regelung
eines Fluidstroms auf dem Gebiet HLK, Brand- und Raumschutz, welches
Steckersystem eine Leiterplatte mit einer Steckzunge, ein gegen
Feuchtigkeit abdichtendes, eingelegtes Zwischenstück mit
abgedichteten Kontaktstiften, das mittels eines umlaufenden Flanschs
in einer Ringnut des Motorgehäuses gehaltert ist, umfasst.
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Elektrische
Antriebsmotoren von Stellgliedern zur Regelung eines Fluidstroms
in Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen, kurz HLK-Anlagen
genannt, sowie in Brand- und Raumschutzanlagen werden seit mehr
als dreissig Jahren hergestellt und eingesetzt. Kleine, verhältnismässig
leistungsschwache Elektromotoren mit starken Untersetzungsgetrieben gewährleisten
eine wirtschaftliche, exakte Volumenstromregelung von Gasen und
Flüssigkeiten, insbesondere von Luft und Wasser. Als kompakte
Einheit umfassen solche Stellantriebe in der Regel nicht nur den
Motor und das Untersetzungsgetriebe, sondern auch Druckfühler
und Regler, alles in einem Gerät vereint.
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Diese
Stellantriebe müssen problemlos auswechselbar sein. In
einem rauen, meist feuchten Betriebsklima muss der Innenraum des
Motorgehäuses weitestgehend von schädigenden atmosphärischen Einflüssen
geschützt sein, sowohl bei aufgesetztem als auch bei entferntem
Stecker oder bei entfernter Klemme des Stromkabels.
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Steckersysteme
der vorgenannten Art umfassen ein Gehäuse mit einer integrierten
Leiterplatte und einer auf der Leiterplatte befestigten Steckzunge. Über
eine Gehäuseöffnung kann entweder eine an der
Steckzunge kontaktierende und arretierte Klemme oder ein Stecker
mit Kabel und Litzen befestigt werden. Eingesetzte Klemmen haben
in der Regel einen Wasserschutzgrad X0, in Gehäuseöffnungen
eingesetzte Stecker sind in der Regel so konzipiert, dass mindestens
ein Schutzgrad X4 erreicht wird. Weiter sind die Gehäusegeometrie
und die Stecker so ausgebildet, dass mittels eines Formschlusses
eine eindeutige Zuordnung erfolgen kann. Mit zusätzlichen
Mitteln, die auch eine zusätzliche Zugentlastung beinhalten,
kann ein Kraftschluss hergestellt werden.
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In
der
US 6302747 B1 wird
ein Aktuatorgehäuse für das Gebiet HLK beschrieben,
welches für das Steckersystem ein modulares Zwischenstück einsetzt.
Im Verbindungsbereich der beiden Gehäusehälften
ist eine Öffnung ausgespart, an welche eine abkragende,
umlaufende Nut angeformt ist. In dieser Nut wird das Zwischenstück über
einen umlaufenden Flansch gehaltert. Das Nut-Flansch-System dient
gleichzeitig der Abdichtung des Gehäuseinnern.
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Der
Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein verbessertes elektrisches
Steckersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem
vorzugsweise auch die aus dem Zwischenstück nach aussen
abkragenden Kontaktstifte vor schädigenden atmosphärischen
Einflüssen geschützt sind. Weiter soll bei einem
Geräteaustausch eine einfache Demontage des Anschlusses
möglich sein.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,
dass dasselbe Einlegeteil die Schnittstelle für Stecker
und für Klemmen bildet. Spezielle und weiterführende
Ausführungsformen des Steckersystems sind Gegenstand von
abhängigen Patentansprüchen.
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Vorzugsweise
umfasst das Einlegeteil eine wannenförmige Steckdose mit
parallel zu den Kontaktstiften verlaufenden Innenwänden,
welche mit dem Aussenmantel des seitlichen Stirnbereichs des Steckers
oder der Klemme eine formschlüssige Dichtfläche
bilden. Die beiden Dichtflächen können eben ausgebildet
sein und in Richtung der Kontaktstifte vollflächig aufeinander
liegen. Weiter kann der Aussenmantel der Klemme oder des Steckers
umlaufend bombiert ausgebildet sein und eine ringförmige
Dichtfläche bilden.
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Das
erfindungsgemässe Steckersystem weist vorzugsweise zusätzlich
zu der an sich bekannten Nut-Flansch-Halterung des Einlegeteils
und der Abdichtung der Kontaktstifte wenigstens eine Dichtlippe
auf, welche auch die Kontaktteile eines Steckers oder einer Klemme
vor Feuchtigkeit und anderen atmosphärischen Einflüssen
schützt. Wenigstens eine im Stirnbereich seitlich umlaufende,
angeformte oder angebrachte Dichtlippe hat weiter den Vorteil, dass
sie nicht nur in der Endposition des Steckers oder der Klemme, mit
oder ohne Kraftschluss, voll wirksam ist, sondern auch in gelockerter
Position, mit einem Abstand von der Endposition. Dieser seitliche Formschluss
gewährleistet überdies ein eindeutiges Einstecken
des zugeordneten Steckers.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der
Stecker oder die Klemme im seitlichen Bereich in Richtung der Stirnseite
stufenförmig verengt ausgebildet, wenigstens entlang einer Seitenfläche,
besonders vorteilhaft jedoch allseitig. Eine zugeordnete Steckdose
ist entsprechend ausgebildet. Die stufenförmig eingeengten
Mantelflächen des Steckers oder der Klemme beziehungsweise
die betreffende Dichtlippe bilden nun die Dichtflächen.
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Die
Abstufung in der Steckermantelfläche erfolgt zweckmässig
rechtwinklig oder leicht hinterschnitten. Ein vollständig
eingeführter Stecker oder eine Klemme liegt mit der Abstufung
und/oder mit der Stirnseite auf dem Einlegeteil auf. Dabei entsteht nach
einer ersten Variante mit aufliegender Stirnseite eine weitere,
im Wesentlichen ringförmige Dichtfläche, welche
jedoch bei gelockertem Stecker oder gelockerter Klemme keine Funktion
hat. Diese Dichtung wird bevorzugt durch Anformen oder Anbringen
einer weiteren, peripher auf der Stirnseite umlaufenden Dichtlippe
verbessert. Selbstverständlich kann die auf der Stirnseite
ausgebildete Dichtlippe auch ohne Abstufung aufgebracht sein, ohne
oder mit wenigstens einer seitlichen Dichtlippe. Nach einer zweiten Variante
besteht beim Aufliegen der Abstufung auf dem Einlegeteil stirnseitig
des Steckers oder der Klemme ein Freiraum, welcher eine Bewegung
in Steckrichtung ohne Dichtungsverlust erlaubt. Der Freiraum erleichtert
auch eine allfällige Verrastung.
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Eine
weitere Dichtwirkung an der Abstufung kann nur erfolgen, wenn die
Höhe der Innenwände der Steckdose mindestens wenig
grösser ist als der Abstand der Abstufung des Steckers
von dessen Stirnseite, eine allfällig an die Abstufung
angeformte oder angebrachte umlaufende Dichtlippe eingeschlossen.
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Vorzugsweise
wird das Einlegeteil in einer becherförmigen Vertiefung
zwischen den beiden Motorgehäuseteilen eingesetzt und das
Einlegeteil einen Öffnungsrand am Motorgehäuse
dicht abschliesst, indem der umlaufende Flansch des Einlegeteils
in einer Ringnut fixiert wird, wenn zwei Gehäuseteile zusammengeschweist,
-geschraubt oder -geklippt werden.
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Die
Kontaktstifte des Einlegeteils sind in der Regel fixiert, sie können
jedoch auch längsverschiebbar im Einlegeteil angeordnet
sein, wobei die Dichtfunktion in jeder Position aufrechterhalten
bleibt.
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Als
Klemmen sind beispielsweise Schraub-, Steck- oder Schneidklemmen
geeignet, welche im elektrischen Verbindungsbereich in üblicher
Weise ausgebildet sind.
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Ein
Stecker kann auch mit einer Zugentlastung gesichert sein, insbesondere
mit einer Verrastung. Die Zugentlastung kann gleichzeitig einen Kraftschluss
bewirken, welcher jedoch erfindungsgemäss nicht notwendig
ist, weil die Dichtfunktion bei einer geringfügigen Verschiebung
des Steckers in Steckrichtung erhalten bleibt. Dies erfolgt ausschliesslich
dank der vorerwähnten Ausbildung wenigstens einer flexiblen,
seitlich umlaufenden Dichtlippe auf der Abstufung im Aussenmantel
und/oder einer formschlüssigen Dichtfläche zwischen
dem Aussenmantel des Steckers oder der Klemme und den Innenwänden
des Einlegeteils.
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Sowohl
das Einlegeteil mit den metallischen Kontaktstiften als auch der
Stecker und die Klemme mit den metallischen Einsätzen bestehen
zweckmässig aus einem thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise
aus einem Polyamid (PA) oder aus Polyethylen (PE). Diese Spritzgiessteile
sind einerseits hinreichend mechanisch fest, weisen jedoch andererseits
die notwendige Elastizität zur Bildung von flexiblen Dichtflächen
auf. Eine Dichtlippe besteht aus einem weichen Thermoplasten.
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Mit
der vorliegenden Erfindung können mehrere Vorteile erzielt
werden:
- – Am gleichen Einlegeteil
kann eine Schnittstelle für Stecker und Klemmen gebildet
werden. Dank der immer gleichen Schnittstelle nach aussen resultiert
eine Teile- und Variantenreduktion mit wesentlich geringeren Kosten.
Es kann ein Stecker oder eine Klemme gesteckt werden, ohne die vorhergehenden
Prozesse zu beeinflussen, beispielsweise den Zusammenbau, die Elektronikeinstellungen,
Programmierung und die Prüfschnittstelle.
- – Bei einer Lockerung der Klemme oder des Steckers
in Steckrichtung bleibt die Dichtungsfunktion erhalten.
- – Die Kontaktstifte des Einlegeteils überstehen
die Gehäusekonturen nicht, wodurch sie auch gegen unerwünschte
mechanische Einwirkungen geschützt sind.
- – Nicht nur das Motorgehäuse, auch die Kontaktteile
sind bei aufgesetztem Stecker gegen atmosphärische Einflüsse
geschützt.
- – Die Kontaktstifte sind dichtend, auch in Längsrichtung
verschiebbar, im Einlegeteil angeordnet.
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Die
Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele,
welche auch Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen
sind, näher erläutert. Es zeigen in schematischer
perspektivischer Ansicht:
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1 eine
Hälfte eines Motorgehäuses für einen
Stellantrieb mit einem Einlegeteil,
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2 eine
Schraubklemme,
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3 ein
Motorgehäuse gemäss 1 mit aufgesetzter
Schraubklemme gemäss 2,
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4 eine
Hälfte eines Motorgehäuses gemäss 1,
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5 einen
Stecker,
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6 ein
Motorgehäuse gemäss 4 mit aufgesetztem
Stecker gemäss 5,
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7 eine
vergrösserte Darstellung des getrennten Steckersystems
gemäss 4 und 5, und
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8 ein
Steckersystem gemäss 7 aus einem
anderen Blickwinkel.
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Die
von innen betrachtete Hälfte eines Motorgehäuses 10 gemäss 1 weist
eine becherförmige Vertiefung 12 mit einer sichtbaren Öffnung
in Steckrichtung x in das Gehäuseinnere auf und ist mit einem
auswechselbaren Einlegeteil 14 dicht verschlossen, wobei
ein umlaufender Flansch 16 in eine entsprechende Ringnut 18 des
Motorgehäuses 10 dichtend eingelegt ist. Das Einlegeteil 14 ist
von in Längsrichtung verschiebbaren Kontaktstiften 22 durchgriffen,
vorliegend von Flachstiften. Das Einlegeteil 14 ist derart
angeordnet, dass die Kontaktstifte 22 die Aussenkontur
des Motorgehäuses 10 bei weitem nicht erreichen
und so vor mechanischen Eingriffen geschützt angeordnet
sind. Die Innenwände 24 der becherförmigen
Vertiefung 12 verlaufen parallel zu den Kontaktstiften 22.
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Ein
im Motorgehäuse 10 angeordneter Elektromotor 11 ist
teilweise von einer Platte 26 verdeckt. Ein von diesem
Elektromotor angetriebenes, starkes Untersetzungsgetriebe 28 ist
teilweise erkennbar.
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2 zeigt
eine Klemme 30, vorliegend eine Schraubklemme, welche in
Steckrichtung x auf die Kontaktstifte 22 des Einlegeteils 14 gesteckt
werden kann.
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Die
in 3 nicht sichtbaren Kontaktstifte 22 sind
in Kontakt mit den Metallteilen 34 der aufgesetzten Klemme 30.
Die nicht dargestellten elektrischen Leiter für die Stromversorgung
werden mit Schrauben 32 fixiert. Ein leerer Pol 36 der
Klemme 30 ist abgedeckt.
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4 entspricht
im Wesentlichen 1. Anstelle einer Klemme 30 gemäss 2 wird
ein Stecker 38 gemäss 5 in Steckrichtung
x in die becherförmige Vertiefung 12 eingeführt.
In Richtung der Stirnseite 42 weist der Aussenmantel 40 des
Steckers 38 eine allseitige stufenförmige Verengung 44 mit
einer parallelen Mantelfläche 40' auf. Im Stirnbereich 42 des
Steckers 38 ist eine seitlich umlaufende, flexible Dichtlippe 48 ausgebildet,
welche in 7 erkennbar ist.
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Bei
einem aufgesetzten Stecker 38 gemäss 5 liegt
die Abstufung 46 auf dem Öffnungsrand 50 der
Steckdose 20 Einlegeteils 14 auf und bildet bei sattem
Sitz eine zusätzliche Dichtung. Bei lockerem Sitz des Steckers 38 auf
dem Einlegeteil 14 sind die Kontaktstifte 22 noch
vollständig geschützt durch den auf den Innenwänden 24 der
becherförmigen Vertiefung 12 dichtend aufliegenden
Aussenmantel 40' der allseitigen stufenförmigen
Verengung 44 des Steckers 38 mit der Dichtlippe 48.
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In
den 7 und 8 werden Details des Steckersystems 52 dargestellt:
- – Die allseitige stufenförmige
Verengung 44 des Aussenmantels 40 des Steckers 38 im
Bereich der Stirnseite 42. Die Abstufung 46 verläuft
senkrecht zu den Aussenmänteln 40 und 40'.
- – Die Abstufung 46 hat vom Stirnbereich 42 des Steckers 38 einen
Abstand a, welcher kleiner ist als die innenseitige Höhe
h der Steckdose 20 des Einlegeteils 14, vorliegend
ist h etwa 1 mm grösser als a, damit Freiraum geschaffen
wird.
- – Im Stirnbereich 42 des Aussenmantels 40' ist eine
zusätzliche ringförmige Dichtlippe 54 angeordnet,
welche vorliegend etwa 0,2 mm hoch und etwa 1 mm breit ist.
- – In von der Steckrichtung x wegweisender Richtung
kragen Profile 56 vom Einlegeteil 14 ab, welche
die flachen Kontaktstifte 22 führen.
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Aus 7 und 8 sind
insbesondere auch die mehrfachen Dichtbereiche des Multisteckersystems
erkennbar:
- – Dichtungspartie I: Einlegeteil 14/Motorgehäuse 10 (Flansch 16/Nut 18)
- – Dichtungspartie II: Kontaktstifte 22/Einlegeteil 14
- – Dichtungspartie III: Einlegeteil 14/Stecker 38 seitlich
(Dichtlippe 48)
- – Dichtungspartie IV: Einlegeteil 14/Stecker 38 stirnseitig
(Dichtlippe 54).
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Die
Dichtungspartien III und IV sind wesentlich, sie können
einzeln oder gemeinsam ausgebildet sein, jedoch nur mit Dichtpartie
III dichtet auch ein nicht satt sitzender Stecker
38 oder
eine Klemme (
30) perfekt. Die Dichtungspartien I und II
sind an sich bekannt.
| Pos | Benennung |
| 10 | Motorgehäuse |
| 11 | Elektromotor |
| 12 | Becherförmige
Vertiefung |
| 14 | Einlegeteil |
| 16 | Flansch |
| 18 | Ringnut |
| 20 | Steckdose |
| 22 | Kontaktstiften |
| 24 | Innenwände
von 12 |
| 26 | Platte |
| 28 | Untersetzungsgetriebe |
| 30 | Klemme |
| 32 | Schrauben |
| 34 | Metallteile
von 30 |
| 36 | Leerer
Pol |
| 38 | Stecker |
| 39 | Kabel |
| 40 | Aussenmantel
von 38 |
| 40' | Aussenmantel
von 44 |
| 42 | Stirnseite |
| 44 | Allseitige
stufenförmige Verengung |
| 46 | Abstufung |
| 48 | Dichtlippe |
| 50 | Oeffnungsrand
von 20 |
| 52 | Steckersystem |
| 54 | Dichtlippe |
| 56 | Abkragende
Profile |
| | |
| | Sonderpositionen |
| X | Steckrichtung |
| h | Innenseitige Höhe
von 20 |
| a | Abstand 42–46 bzw. 48 |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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