DE202013007756U1

DE202013007756U1 - Sensor und Abdeckelement für einen Sensor

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Publication number: DE202013007756U1
Application number: DE202013007756U
Authority: DE
Original assignee: Balluff GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2023-09-04

Abstract

Sensor (100) mit wenigstens einer in einem Gehäuse (101) angeordneten Leiterplatte (201), auf der wenigstens ein Sensorelement und wenigstens eine elektronische Schaltung (200) angeordnet sind, und mit wenigstens einem, auf der Leiterplatte (201) angeordneten, von außen betätigbaren Schaltelement (230), wobei das wenigstens eine Sensorelement (300), die wenigstens eine elektronische Schaltung (200) und das wenigstens eine von außen betätigbare Schaltelement (230) in eine das Innere des Gehäuses (101) wenigstens teilweise ausfüllende Füllung (500) eingebettet sind, gekennzeichnet durch wenigstens ein, das wenigstens eine von außen einstellbare Schaltelement (230) überdeckendes Abdeckelement (400), welches auf seiner der Leiterplatte (201) zugewandten Seite Befestigungselemente (420, 421) zur Befestigung auf/an der Leiterplatte (201) und welches auf seiner einer Gehäuseöffnung (103) zugewandten Seite wenigstens ein Abdichtelement (470) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor nach der Gattung des Anspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Abdeckelement nach der Gattung des Anspruchs 10.
Heutige Sensoren und insbesondere Miniatursensoren weisen sehr häufig eine elektronische Schaltung auf, die der Auswertung der Sensorsignale, der Einstellung der Sensorparameter und dergleichen dient. Die elektronische Schaltung sowie das eigentliche Sensorelement sind dabei sehr oft in kleinen, meistens zylindrischen Gehäusen angeordnet. Diese Gehäuse weisen nicht selten Außengewinde auf, um ähnlich einer Schraube in einem Maschinenteil, einem Gehäuse oder dergleichen montiert werden zu können.
In vielen Fällen weist die elektronische Schaltung auch ein von außen einstellbares Schaltelement auf, beispielsweise ein Potentiometer, welches mit beispielsweise einem Schraubendreher von außerhalb des Gehäuses verstellt werden kann. Im Inneren des Gehäuses ist eine Füllung, beispielsweise eine Vergussmasse angeordnet, in die der Sensor und die elektronische Schaltung und die auf ihr angeordneten Bauteile zumindest teilweise eingebettet sind. Beim Vergießen kann es nun vorkommen, dass Vergussmasse in die Potentiometerbaugruppen eindringt und diese irreversibel beschädigt.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Sensor hat demgegenüber den Vorteil, dass ein Eindringen von beispielsweise Vergussmasse durch das Abdeckelement, welches das von außen einstellbare Schaltelement überdeckt, wirkungsvoll verhindert wird. Das Abdeckelement ist aufgrund der Befestigungselemente leicht zu montieren und es weist ein Dichtelement auf, welches in Zusammenwirkung mit diesen Befestigungselementen eine sehr wirkungsvolle Abdichtung des bereits auf der Leiterplatte montierten elektrischen Schaltelements gegenüber beispielsweise eindringender Vergussmasse sicherstellt.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Sensors und des Abdeckelements möglich.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Befestigungselemente einstückig mit dem Abdeckelement verbunden sind.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Befestigungselemente an einer Abdeckhaube des Abdeckelements angeformt sind.
Die Befestigungselemente weisen vorteilhafterweise Rastelemente zur Verrastung mit der Leiterplatte auf.
Diese Rastelemente sind bevorzugt in dafür vorgesehenen Rastöffnungen in der Leiterplatte oder an den Rändern der Leiterplatte, die Leiterplatte jeweils hintergreifend, verrastbar. Diese Ausbildung weist den Vorteil auf, dass das Abdeckelement einfach in/an der Leiterplatte einclipsbar ist, wobei es im eingeclipsten Zustand das Schaltelement überdeckt und zusätzlich auch mechanisch sichert.
Das Abdeckelement weist an seiner der Gehäuseöffnung zugewandten Seite wenigstens ein Abdichtelement in Form bevorzugt eines O-Rings oder einer Flachdichtung auf, der/die in dem Abdeckelement so angeordnet ist, dass er/sie das Abdeckelement gegenüber dem Gehäuse abdichtet.
Bevorzugt ist das Gehäuse des Sensors zylindrisch ausgebildet und die Befestigungselemente sind auf ihrer dem Abdichtelement abgewandten Seite so ausgebildet, dass sie im montierten Zustand an der zylindrischen Gehäusewand zum Zwecke der Positionierung der Leiterplatte in dem Gehäuse, insbesondere unter Ausbildung einer geringen Vorspannung, anliegen. Auf diese Weise wird nicht nur die Leiterplatte in dem Gehäuse gehalten und positioniert, es wird auch ein Druck auf das Dichtelement in Richtung der Gehäusewand ausgeübt, um so die Abdichtwirkung zu erzielen oder zumindest zu verbessern.
Im Falle des zylindrischen Gehäuses weisen das Abdeckelement und das in ihm angeordnete Abdichtelement auf ihrer jeweils dem Gehäuse zugewandten Seite eine an das Innere des Gehäuses angepasste zylindrische Gestalt auf.
Rein prinzipiell kann auf diese Weise ein beliebiges von außen zugängliches und von außen einstellbares Schaltelement durch das Abdeckelement gegenüber dem Eindringen einer Füllung, beispielsweise einer Vergussmasse, geschützt werden. Besonders bevorzugt kann ein solches Abdeckelement bei einem Drehpotentiometer zum Einsatz kommen. Gerade bei einem Drehpotentiometer ist es unbedingt erforderlich, dass ein Eindringen von beispielsweise einer Füllung, beispielsweise einer Vergussmasse, wirkungsvoll verhindert wird, um die mechanische Funktion des Drehpotentiometers nicht zu beeinträchtigen. Im Falle eines solchen Drehpotentiometers ist darüber hinaus bevorzugt vorgesehen, ein drehbares Verbindungsteil in dem Abdeckelement drehbeweglich zu lagern. Dieses Verbindungsteil greift zum einen in eine Schraubenöffnung des Drehpotentiometers ein und weist zum anderen auf seiner der Gehäuseöffnung zugewandten Seite ein Profil auf, welches wiederum den Eingriff eines eine Drehbewegung hervorrufenden Werkzeugs, beispielsweise eines Schraubendrehers, ermöglicht. Das Verbindungsteil weist beidseitig eine Drehbegrenzung auf, um das Potentiometer vor Überdrehung zu schützen. Auf diese Weise wird die volle Funktion eines Drehpotentiometers bei gleichzeitig maximaler Abdichtung gegenüber der Umgebung realisiert.
Das erfindungsgemäße Abdeckelement für ein auf einer Leiterplatte verbautes Schaltelement weist eine Abdeckhaube auf. In dieser Abdeckhaube ist ein Dichtelement angeordnet, beispielsweise ein O-Dichtring oder eine Flachdichtung, der/die eine Abdichtung gegenüber beispielsweise einem Gehäuse ermöglicht. Die Abdeckhaube ist einstückig mit Befestigungselementen verbunden. Diese Befestigungselemente sind insbesondere an die Abdeckhaube angeformt. Sie sind bevorzugt Rastelemente, die in entsprechende Rastöffnungen in der Leiterplatte oder an den Leiterplattenrändern selbst einrasten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1a–c verschiedene Ansichten eines erfindungsgemäßen Sensors;
2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1b;
3 eine isometrische Darstellung der elektronischen Schaltung und des Sensorelements von schräg oben;
4 eine isometrische Darstellung der elektronischen Schaltung sowie des Sensorelements von schräg unten;
5 eine Seitenansicht der in 3 und 4 dargestellten elektronischen Schaltung des Sensorelements;
6 eine Draufsicht der in 3 bis 5 dargestellten elektronischen Schaltung des Sensorelements;
7 eine Schnittdarstellung entlang der Linie VII-VII in 6 und
8 eine entlang der Linie VIII-VIII in 5 geschnittene Schnittdarstellung.
Ausführungsformen der Erfindung
Der erfindungsgemäße Sensor 100 weist ein Gehäuse 101 auf, welches beispielsweise an seiner Außenseite ein Gewinde 102 trägt, um es in einem Maschinenteil oder einem Gehäuse oder dergleichen zu verschrauben. An der Stirnseite des Gehäuses 101 sind Sensorelemente 300 angeordnet. In der Zylinderfläche des zylindrischen Gehäuses ist eine Öffnung 105 vorgesehen, die beispielsweise der Einstellung eines Schaltelements von außerhalb auf nachfolgend noch näher zu beschreibende Weise dient.
Im Inneren des Gehäuses 101 ist eine elektronische Schaltung 200 angeordnet. Die elektronische Schaltung 200 weist eine Leiterplatte 201 auf, auf deren Ober- und Unterseite elektronische Bauelemente 210 auf an sich bekannte Weise angeordnet sind. An einem Ende der Leiterplatte 201 sind Anschlusskontaktelemente 250, beispielsweise für einen Stecker, vorgesehen. Diese Anschlusskontaktelemente 250 sind auf an sich bekannte Weise mit entsprechenden Leiterbahnen der Leiterplatte 201 elektrisch verbunden.
Auf der Leiterplatte 201 ist ferner ein elektrisches Schaltelement, beispielsweise ein Drehpotentiometer 230, angeordnet. Dieses Drehpotentiometer 230 ist mit einem Abdeckelement 400 überdeckt. Das Abdeckelement 400 weist hierzu ein Haubenelement 410 auf und an diesem Haubenelement 410 angeordnete Befestigungselemente 420. Diese Befestigungselemente 420 können beispielsweise als Rastelemente ausgebildet sein mit Rastnasen 421, die die Leiterplatte 201 im montierten, d. h. eingerasteten Zustand hintergreifen, wie es in 2, 3 und 4 dargestellt ist. Die Rastelemente 420 sind bevorzugt einstückig mit dem Haubenelement 410 ausgebildet, insbesondere sind sie an das Haubenelement 410 angeformt.
Das Haubenelement 410 weist auf seiner der Gehäuseöffnung 105 zugewandten Seite ferner einen Dichtring 470 in Form eines O-Rings oder einer Flachdichtung auf. Wie insbesondere den 3, 4 und 5 zu entnehmen ist, sind die äußere Gestalt des Haubenelements 410 wie auch die Gestalt des Dichtrings 470 an die innere Gestalt des Gehäuses 101 angepasst, also zylinderförmig ausgebildet, sodass der Dichtring 470 vollständig an der Innenwand des Gehäuses 101 anliegt und so das Potentiometer 230 durch das Abdeckelement 400 gegenüber einem Eintritt beispielsweise einer Füllung, beispielsweise einer Vergussmasse, abgedichtet wird. Diese Füllung ist in 5 schematisch dargestellt und mit Bezugszeichen 500 bezeichnet. Die Füllung 500 hüllt die elektronische Schaltung und damit alle Bauelemente 210 zusammen mit der Leiterplatte 201 vollständig ein. Der Dichtring 470 verhindert jedoch ein Eindringen der Füllung in eine Öffnung (411) des Haubenelements 410 und in die Öffnung (105) des Gehäuses 101. Die Öffnung 411 des Haubenelements 410 muss von außen zugänglich sein.
Wie insbesondere in 2, in 3 sowie in 6 und in 7 dargestellt, ist in der Abdeckhaube 410 ein Verbindungsteil 450 angeordnet, welches an seiner Unterseite einen der Klinge eines Schraubendrehers ähnlichen Steg 451 aufweist, mit dem es in einen Schraubenschlitz des Drehpotentiometers 230 eingreift. An seiner Oberseite, d. h. an seiner der Gehäuseöffnung 101 und der Öffnung 411 zugewandten Seite, weist es ein Profil auf, welches den Eingriff eines eine Drehbewegung hervorrufenden Werkzeugs ermöglicht, beispielsweise – wie in den Figuren dargestellt – einen Schlitz 455, der dem Eingriff der Klinge eines Schraubendrehers dient, um so das Potentiometer über das Verbindungsteil 450 einzustellen. Das Verbindungsteil 450 ist in der Abdeckhaube 410 drehbeweglich und abgedichtet gelagert und weist beidseitig eine Drehbegrenzung auf, um das Potentiometer vor Überdrehung zu schützen Diese Drehbegrenzung ist in 8 dargestellt. Die Drehbegrenzung wird durch einen Vorsprung 411 in der Abdeckhaube 410 gebildet, der mit einem entsprechenden Vorsprung 451, der im Verbindungsteil ausgebildet ist, derart zusammenwirkt, dass der Vorsprung 451 bei einer Drehung des Verbindungsteils in der Abdeckhaube 410 jeweils zu beiden Seiten des Vorsprungs 411 anschlägt und so eine Drehung des Verbindungsteils 450 und damit des Potentiometers 230 begrenzt.
Das gesamte Abdeckteil 400 umfassend die Abdeckhaube 410, den in ihr angeordneten O-Ring oder die in ihr angeordnete Flachdichtung 470, das Verbindungsteil 450, das in ihr drehbeweglich und abgedichtet gelagert ist mit Drehbegrenzung, und die an der Abdeckhaube 410 angeformten Befestigungselemente 420 mit Rastelementen 421 zum Einrasten an Leiterplattenrändern, wie in 3 und 4 dargestellt, oder in entsprechenden Öffnungen in der Leiterplatte (nicht dargestellt), ermöglicht die einfache und schnelle und insbesondere abgedichtete Montage des Potentiometers 230 auf einer Leiterplatte 201 – auch bei einem miniaturisierten Sensor. Durch das Abdeckelement 400 wird wirkungsvoll der Eintritt der Füllung 500, beispielsweise einer (Verguss-)Masse oder eines Schaumes in das Innere des Potentiometers 230 und während des Betriebs der Eintritt von Schmutz in das Innere des Potentiometers 230 verhindert.

Claims

Sensor (100) mit wenigstens einer in einem Gehäuse (101) angeordneten Leiterplatte (201), auf der wenigstens ein Sensorelement und wenigstens eine elektronische Schaltung (200) angeordnet sind, und mit wenigstens einem, auf der Leiterplatte (201) angeordneten, von außen betätigbaren Schaltelement (230), wobei das wenigstens eine Sensorelement (300), die wenigstens eine elektronische Schaltung (200) und das wenigstens eine von außen betätigbare Schaltelement (230) in eine das Innere des Gehäuses (101) wenigstens teilweise ausfüllende Füllung (500) eingebettet sind, gekennzeichnet durch wenigstens ein, das wenigstens eine von außen einstellbare Schaltelement (230) überdeckendes Abdeckelement (400), welches auf seiner der Leiterplatte (201) zugewandten Seite Befestigungselemente (420, 421) zur Befestigung auf/an der Leiterplatte (201) und welches auf seiner einer Gehäuseöffnung (103) zugewandten Seite wenigstens ein Abdichtelement (470) aufweist.
Sensor (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (420, 421) einstückig mit dem Abdeckelement (400) verbunden sind.
Sensor (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (420) Rastelemente (421) zur Verrastung mit der Leiterplatte (201) aufweisen.
Sensor (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (421) in dafür vorgesehenen Rastöffnungen in der Leiterplatte (201) oder an den Rändern der Leiterplatte (201), die Leiterplatte (201) jeweils hintergreifend, verrastbar sind.
Sensor (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Abdichtelement (470) ein O-Ring oder eine Flachdichtung ist, der/die in dem Abdeckelement (400) auf dessen der Gehäuseöffnung (105) zugewandten Seite derart angeordnet ist, dass er/sie das Abdeckelement (400) gegenüber dem Gehäuse (101) abdichtet.
Sensor (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (101) zylindrisch ausgebildet ist und dass die Befestigungselemente (420) auf ihrer dem Abdichtelement (470) abgewandten Seite so ausgebildet sind, dass sie im montierten Zustand an der zylindrischen Gehäusewand zum Zwecke der Positionierung der Leiterplatte (201) in dem Gehäuse unter Ausübung einer Vorspannung anliegen.
Sensor (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (400) und das in ihm angeordnete Abdichtelement (470) auf ihrer jeweils dem Gehäuse (101) zugewandten Seite eine an das Innere des Gehäuses angepasste zylindrische Gestalt aufweisen.
Sensor (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine von außen betätigbare Schaltelement ein Drehpotentiometer (230) ist.
Sensor (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abdeckelement (400) ein drehbares Verbindungsteil (450) aufweist, welches in eine Schraubenöffnung des Drehpotentiometers (230) eingreift und auf seiner der Gehäuseöffnung (101) zugewandten Seite ein Profil aufweist, welches den Eingriff eines eine Drehbewegung hervorrufenden Werkzeugs ermöglicht, und dass das Verbindungsteil (450) drehbar und dicht in dem Abdeckelement (400) gelagert ist.
Sensor (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (450) einer Drehbegrenzung für das Potentiometer (230) aufweist.
Abdeckelement (400) für ein auf einer Leiterplatte (201) verbautes Schaltelement (230), gekennzeichnet durch eine Abdeckhaube (410), an deren Oberseite wenigstens ein Abdichtelement (470) angeordnet ist und an deren dem Schaltelement (230) zugewandten Unterseite Befestigungselemente (420, 421) angeordnet sind.
Abdeckelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abdeckhaube (410) drehbeweglich und abgedichtet ein Verbindungsteil (450) gelagert ist, durch welches ein drehbar einstellbares Schaltelement (230) befestigbar ist.
Abdeckelement nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (450) eine Drehbegrenzung für das Potentiometer (230) aufweist.