DE9200916U1 - Mikroschalter - Google Patents

Description

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ZUGELASSENER VERTRETER BEIM EUROP. PATENTAMT EUROPEAN PATENT ATTORNEY

Eduard Hartmann KG Stuttgart, den 9.12.1991

ANWALTSAKTE: H7ß ??\)?

Olbergstraße 8 nin.w. &igr;

W-7927 Sontheim/Brenz

Mikroschaiter

Die Erfindung betrifft einen Mikroschalter mit einem mehrteiligen, also mindestens zweiteiligen, Gehäuse, zwischen dessen Teilen mindestens eine Klebeverbindung vorgesehen ist. Derartige Mikroschalter werden oft in Umgebungen verwendet, die feucht sind oder in denen aggressive Medien wirken, und ihre Gehäuse müssen deshalb so ausgebildet sein, daß keine Feuchtigkeit oder sonstige Medien eindringen können.

Ein Schalter, der in einem Transistorgehäuse angeordnet ist, ist aus US 4 355 291 bekannt. Zur Verklebung von Deckel und Basisteil dieses Gehäuses dient eine dort vorgesehene Nut, die nach der Montage mit Epoxiharz vergossen wird, wobei auch zusätzliche Teile im Schalter durch Kleben fixiert werden. Hierbei besteht aber immer die Gefahr, daß Epoxiharz in das Innere des Schalters läuft, wenn einmal zufällig durch entsprechende Toleranzen zu große Spalte entstehen. Dadurch kann es zu Fehlfunktionen des Schalters kommen, z.B. zu unsicherer Kontaktgabe.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Mikroschalter bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch den Gegenstand des Anspruchs 1, wobei man mit besonderem Vorteil so vorgeht, daß zwischen der umlaufenden Kante und dem sie übergreifenden Dichtrand mindestens bereichsweise ein Spalt vorgesehen ist, der eine Kapillarwirkung ermöglicht. Dadurch, daß der Spalt ein solcher mit Kapillarwirkung ist, steigt beim Verkleben der Klebstoff in ihm hoch, und man erhält dort eine großflächige Klebeverbindung,

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die zudem - bei auftretenden Querkräften - vorwiegend nur auf Druck und nicht auf Scherung belastet wird, so daß die Klebefuge sehr haltbar und dicht wird.

Eine andere Lösung der gestellten Aufgabe ist Gegenstand des Anspruchs So erhält man eine Trennfuge mit engen Spalten, die sich beim Verkleben durch ihre Kapillarwirkung von selbst mit dem Klebstoff füllen und dadurch eine dichte Verklebung bewirken.

Eine weitere Lösung der gestellten Aufgabe ist Gegenstand des Anspruchs 13. Diese Dichtlippen stellen auch dann die Abdichtung des Mikroschalters sicher, wenn in diesem durch rasche Abkühlung nach vorheriger Erwärmung ein Unterdruck entsteht.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten, in keiner Weise als Einschränkung der Erfindung zu verstehenden Ausführungsbeispiel, sowie aus den übrigen Unteransprüchen. Es zeigt:

Fig. 1 einen stark vergrößerten Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Mikroschalter, wobei die elektrischen Schaltelemente nur schematisch angedeutet sind,

Fig. 2 eine Einzeldarstellung des in Fig. 1 oberen Gehäuseteils, vor der Montage,

Fig. 3 eine raumbildliche, schematisierte Darstellung des in Fig. 1 mittleren Gehäuseteils,

Fig. 4 eine außerordentlich stark vergrößerte Darstellung der Klebefuge zwischen dem oberen und dem mittleren Gehäuseteil der Fig. 1,

Fig. 5 eine Schnittdarstellung einer elastischen Dichtkappe, wie sie bevorzugt zur Abdichtung des Stößels verwendet wird,

Fig. 6 eine stark vergrößerte Darstellung der Klebefuge zwischen dem mittleren und dem unterer: Gehäuseteil der Fig. 1, und

Fig. 7 eine raumbildliche Darstellung des unteren Gehäuseteils der Fig. 1.

Gleiche oder gleichwirkende Teile werden in den einzelnen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und gewöhnlich nur einmal beschrieben. Die Begriffe oben, unten, links, rechts beziehen sich auf die jeweilige Figur.

Fig. 1 zeigt, teilweise in schematischer Darstellung, einen Mikroschalter 10. Die Darstellung ist stark vergrößert, d.h. typische Maße für einen solchen Mikroschalter wären 20 mm Länge, 9 mm Höhe und 6 mm Tiefe. Die vergrößerte Darstellung ermöglicht ein besseres Verständnis der Erfindung, doch ist es nützlich, sich an die kleinen Dimensionen des tatsächlichen Geräts zu erinnern.

Der Mikroschalter 10 hat ein oberes Gehäuseteil 11, das auch als Deckel bezeichnet werden kann und das in Fig. 2 vor der Montage dargestellt ist. Er hat ferner ein mittleres Gehäuseteil 12, das in Fig. 3 - schematisiert - raumbildlich dargestellt ist, und er hat schließlich ein unteres Gehäuseteil 13, das in Fig. 7 raumbildlich dargestellt ist. Zumindest die Gehäuseteile 11 und 12 müssen flüssigkeitsdicht miteinander verbunden werden, damit keine unerwünschten Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe in das Innere des Mikroschalters 10 eindringen und dort die Funktion der elektrischen Kontakte beeinträchtigen oder verfälschen können.

Der Deckel 11 hat eine Oberseite 16 mit relativ dünner Wandstärke, in der sich eine Ausnehmung 17 (Fig. 2) für einen Stößel 18 (Fig. 1) befindet, der z.B. zum Betätigen eines nur durch das Schaltsymbol angedeuteten Umschalters 20 dient, der gewöhnlich ein Schnappkontakt ist. Die drei Kontakte dieses Umschalters 20 sind in der dargestellten Weise an drei elektrische Leiter 21, 22 und 23 angeschlossen, welche den Boden 24 des mittleren Gehäuseteils 12 durchdringen. An ihnen werden nach der Montage

flexible elektrische Kabel (nicht dargestellt) befestigt, und anschließend wird das untere Gehäuseteil 13, das an beiden Enden offen ist, mit einer Vergußmasse 80 (Fig. 6) vergossen.

Um die Ausnehmung 17 herum ist die Oberseite 16 des Deckels 11 in Form eines Ringes 26 verstärkt, und an der Oberseite dieses verstärkten Ringes 26 befindet sich eine Ringnut 27 (Fig. 2), in der der äußere Rand 30 einer Dichtkappe 32 aus elastischem Material dadurch eingebördelt ist, daß der außerhalb der Ringnut 27 befindliche Ringbereich 34 (Fig. 2) radial nach innen umgebördelt ist, vgl. Fig. 1.

Die Dichtkappe 32 hat im Querschnitt etwa die Form eines auf dem Kopf stehenden Kochtopfes, und in ihrem oberen, waagerechten Abschnitt 36 sind, wie in Fig. 5 dargestellt, um eine Öffnung herum zwei Dichtlippen 38 und 39 vorgesehen, welche im montierten Zustand gegen einen dünnen, zylindrischen Abschnitt 42 des Stößels 18 dichtend anliegen. Wie dargestellt, schließen beide Dichtlippen 38, 39 mit der Längsachse 44 des Stößels 17 einen spitzen Winkel ein, wobei die Dichtlippe 38, die nach oben ragt, verhindert, daß bei Unterdruck im Mikroschalter 10 Flüssigkeit von außen angesaugt wird, während umgekehrt die nach unten ragende Dichtkante 39 verhindert, daß bei zeitweiligem Überdruck im Mikroschalter 10 ein Druckausgleich nach außen stattfindet.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Dichtkappe 32 in der Praxis einen Durchmesser in der Größenordnung von 0,5 cm hat, also sehr klein ist.

Der Stößel 18 ist an seiner Oberseite mit einer Ringnut 46 versehen, um eine Beschädigung der unteren Dichtlippe 39 zu vermeiden. In sein oberes Ende ist ein pilzförmiges Teil 47 eingesetzt, gegen das der längere Abschnitt 48 eines sogenannten Zusatzbetätigers 49 üblicher Bauart anliegt, dessen kürzerer Abschnitt 50 in einer Seitenwand 53 des Deckels 11 gelagert ist. Diese Seitenwand 53 und die ihr gegenüberliegende Seitenwand

54 ist deshalb etwas dicker ausgebildet als die beiden anderen Seitenwände, von denen in Fig. 1 und 2 nur die hintere Seitenwand 95 sichtbar ist. Die Dicke dieser beiden anderen Seitenwände entspricht etwa derjenigen der Oberseite 16.

Alle Seitenwände 53, 54, 55 haben einen durchgehenden, nach

unten ragenden Dichtrand 57, dessen nach unten ragende Seite -

wie dargestellt - ein halbkreisförmiges oder auf jeden Fall ein gekrümmtes Profil hat.

Wie Fig. 4 zeigt, liegt diesem Dichtrand 57 gegenüber ein im wesentlichen ebener Randbereich 58 des mittleren Gehäuseteils 12, wobei sich in diesem Randbereich 58 eine flache, umlaufende Nut 60 befindet, in welche also - wie dargestellt - der unterste Teil des Dichtrands 57 hineinragt.

Radial innerhalb des Randbereichs 58 befindet sich am mittleren Gehäuseteil 12 eine umlaufende Kante 63, die auf einem Großteil ihrer Längserstreckung mit dem Dichtrand 57 einen engen Spalt 64 bildet, dessen Breite d so bemessen ist, daß in ihm eine Kapillarwirkung auftritt. Wird also bei der Montage dünnflüssiger Klebstoff 66 in diese flache Nut 60 eingebracht und dann der Deckel 11 aufgesetzt, so dringt dieser Klebstoff durch die Kapillarwirkung in den Spalt 64 ein und füllt diesen teilweise oder vollständig aus, wie in Fig. 4 dargestellt. Man erhält so eine flächige Verklebung und dadurch eine ausgezeichnete Dichtigkeit.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den Deckel 11, und man erkennt dabei, daß die Seitenwände 53 und 54 dick sind. Würde man durch den Deckel 11 einen Schnitt in einer Ebene legen, die zu der Ebene aer Figur 2 senkrecht verläuft, so würde man die vordere und die hintere Seitenwand schneiden; letztere ist in Fig. 2 mit 55 bezeichnet. Diese beiden Seitenwände sind wesentlich dünner als die seitlichen Seitenwände 53 und

54, und deshalb kann im Bereich der vorderen Seitenwand und der hinteren Seitenwand 55 die umlaufende Kante 63 hoher sein, wie in Fig. 3 bei 68 mit gestrichelten Linien angedeutet. Dagegen überdecken bei diesem Ausführungsbeispiel die seitlichen Seitenwände 53 und 54 die Kante 63, wie in Fig. 4 dargestellt und begrenzen dadurch ihre Höhe an den überdeckten Stellen.

Zur Führung und zur Befestigung nach dem Kleben sind an der Unterseite des Deckels 11 vier Zapfen 70 dargestellt, von denen in Fig. 2 nur zwei Stück sichtbar sind. Diese haben auf ihren Außenseiten verformbare Längsrippen 71. Diesen vier Zapfen 70 entsprechend vier zu ihnen komplementäre zylindrische Ausnehmungen 73 an den Ecken des mittleren Gehäuseteils 12, welche Ausnehmungen die gesamte Dicke dieses Gehäuseteils 12 durchdringen, also unten und oben offen sind. Sie befinden sich bei diesem Ausführungsbeispiel außerhalb der durchlaufenden Kante 63, vgl. Fig. 3. Um die Dichtigkeit zu verbessern, können alle Ausnehmungen 73 auch, z.b. in ihrer Mitte, durch Trennwände unterteilt sein in eine obere Ausnehmung (für die Zapfen 70) und eine untere Ausnehmung (für die Zapfen 83). Die oberen und die unteren Ausnehmungen stehen in diesem Fall nicht miteinander in Verbindung.

Bei der Montage wird also zuerst Klebstoff in die flache Nut 60 gegeben, und dann wird der Deckel 11 von oben aufgesetzt, und seine Zapfen 70 werden in die Ausnehmung 73 eingepreßt und bilden dort einen Preßsitz, so daß der Klebstoff in der Klebefuge 75 (Fig. 1 und 4) aushärten kann. Danach sind der Deckel 11 und das mittlere Gehäuseteil 12 flüssigkeitsdicht miteinander verbunden.

Das untere Gehäuseteil 13 hat, wie in Fig. 6 dargestellt, an seiner Oberseite 77 ebenfalls eine umlaufende flache Nut 78, und das untere Ende des mittleren Gehäuseteils 12 ist mit einer Dichtschräge 79 versehen, welche in diese Dichtnut

78 eintaucht. Außerdem ist auch das untere Gehäuseteil 13

mit vier nach oben ragenden Zapfen 83 versehen, die im montierten Zustand mit Preßsitz in die Ausnehmungen 73 ragen.

Wie eingangs bereits beschrieben, wird das untere Gehäuseteil 13 nach dem Anschließen der (nicht dargestellten) flexiblen elektrischen Kabel mit einer Vergußmasse 80 ausgegossen, z.B. aus einem Epoxiharz mit Härter. Diese Vergußmasse dringt durch Kapillarwirkung auch in den engen Spalt zwischen der Dichtschräge

79 und der flachen Nut 78 ein und füllt diesen aus, so daß

hier nach dem Aushärten ebenfalls eine dichtende Klebstoffschicht 81 entsteht.

Im mittleren Gehäuseteil 12 sind zwei durchgehende Ausnehmungen 87, 88 vorgesehen, die zum Befestigen des Mikroschalters 10 mittels entsprechender Schrauben dienen. Die Gehäuseteile 11, 12 und 13 sind aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt.

Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich, ohne diesen Rahmen zu verlassen.

Claims (14)

Schutzansprüche

1. Mikroschalter mit einem mehrteiligen Gehäuse, zwischen dessen Teilen mindestens eine Klebeverbindung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuseteil (12) im Bereich der Trennfuge (75) zwischen zwei Gehäuseteilen (11, 12) und innerhalb dieser Trennfuge mit einer mindestens nahezu durchgehenden, umlaufenden Kante (63) versehen ist, und daß der Dichtrand (57) des hiermit verklebten anderen Gehäuseteils (11) diese umlaufende Kante (63) mindestens bereichsweise übergreift.

2. Mikroschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen der umlaufenden Kante (63) und dem sie übergreifenden Dichtrand (57) mindestens bereichsweise ein Spalt (64) vorgesehen ist, der eine Kapillarwirkung ermöglicht.

3. Mikroschalter mit einem mehrteiligen Gehäuse, zwischen dessen Teilen mindestens eine Klebeverbindung vorgesehen ist, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Trennfuge zwischen zwei Gehäuseteilen (11, 12, 13) der Dichtrand (57; 79) eines Gehäuseteils verjüngt ausgebildet ist, und daß der Dichtrand (58; 77) des anderen Gehäuseteils eine Dichtnut (60; 78) aufweist, in welche der verjüngte Dichtrand (57; 79) unter Bildung einer Klebeverbindung (66; 81) eintaucht.

4. Mikroschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verjüngte Dichtrand (57) im Querschnitt gesehen abgerundet ausgebildet ist (Fig. 4).

5. Mikroschalter nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtnut (60) außerhalb der umlaufenden Kante

(63) angeordnet ist.

6. Mikroschalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der Klebeverbindung (75, 85) zwischen Gehäuseteilen eine durch Zapfen (70, 83) am einen und hierzu komplementäre Ausnehmungen (73) im anderen Gehäuseteil gebildete kraftschlüssige Verbindung vorgesehen ist.

7. Mikroschalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Zapfen (70) mit Rippen (71) oder dergleichen versehen sind, welche sich beim Einpressen in die Ausnehmungen (73) verformen.

8. Mikroschalter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (73) in dem mit der umlaufenden Kante (63) versehenen Gehäuseteil (12) und mindestens teilweise außerhalb der umlaufenden Kante (63) angeordnet sind.

9. Mikroschalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an derjenigen Seite des Mikroschalters, an der seine elektrischen Anschlüsse (21, 22, 23) herausgeführt sind, ein an zwei gegenüberliegenden Seiten offenes Teil (13) befestigt ist, das mit einer geeigneten Füllmasse (80) ausgegossen ist.

10. Mikroschalter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

daß das offene Teil (13) an seiner dem Mikroschalter zugewandten Seite eine Dichtnut (78) aufweist, in welche eine an der entsprechenden Gegenseite des Mikroschalters ausgebildete Dichtschräge (79) eintaucht.

11. Mikroschalter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtnut durch in das offene Teil (13) eingegossene Vergußmasse (80) abgedichtet ist.

12. Mikroschalter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der dem Mikroschalter zugewandten Seite des offenen Teils (13) Zapfen (83) ausgebildet sind, welche mit entsprechenden Ausnehmungen (73) des Mikroschaltergehäuses (12) eine kraftschlüssige Verbindung bilden.

13. Mikroschalter mit einem mehrteiligen Gehäuse, zwischen dessen Teilen mindestens eine Klebeverbindung vorgesehen ist, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (11, 12, 13) ein Stößel (18) vorgesehen ist, der in einer vorgegebenen Richtung (44) relativ zum Gehäuse (11, 12, 13) verschiebbar ist und zur Betätigung eines im Gehäuse angeordneten Schalters (20) dient, daß zwischen Stößel (18) und Gehäuse eine Dichtkappe (32) aus elastischem Material vorgesehen ist, und daß die Dichtkappe (32) zwei in entgegengesetzte Richtungen ragende Dichtlippen (38, 39) aufweist, welche gegen die Außenseite des Stößels (42) anliegen und jeweils mit der Längsachse (44) des Stößels (42) einen spitzen Winkel einschließen (Fig. 5).

14. Mikroschalter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (18) mit einer Ringnut (46) versehen ist, um eine Beschädigung der dieser Ringnut (46) zugewandten Dichtlippe (39) zu vermeiden.