WO2000039898A1

WO2000039898A1 - Dichtprüfbare elektrische kontaktanordnung

Info

Publication number: WO2000039898A1
Application number: PCT/DE1999/003710
Authority: WO
Inventors: Heiko Schumann; Stephan Ahlborn; Harald Blomerius
Original assignee: Ing. Walter Hengst Gmbh & Co. Kg
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2000-07-06
Also published as: EP1058953A1; DE29823046U1; US6599144B1; BR9908162A

Abstract

Bei einer elektrischen Kontaktanordnung, mit zwei Kontakten, zwischen denen eine elektrisch leitende Verbindung besteht, wobei die Kontaktanordnung wasserdicht und staubdicht ist, und wobei die Kontakte in einem abgedichteten Raum angeordnet sind, schlägt die Erfindung vor, daß zur Abdichtung des abgedichteten Raums zwei Dichtungselemente im Abstand zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den Dichtungselementen ein Prüfraum geschaffen ist, und wobei der Prüfraum eine von außen zugängliche Öffnung aufweist.

Description

"Dichtprüfbare elektrische Kontaktanordnung"

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kontaktanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Gattungsgemäße Kontaktierungen sind im Automobilbau bei- spielsweise aus dem Bereich der Zündanlagen bekannt. Die

Kontaktierungen beispielsweise zwischen Verteiler und Zündkabel oder zwischen Zündkabel und Zündkerze sind dabei leicht zugänglich und können auf einfache Weise auf ihre Dichtigkeit kontrolliert werden, beispielsweise vom Fahrzeugbenutzer oder einer Werkstatt. Die Dichtigkeit ist eine wesentliche Voraussetzung insbesondere im Hochspannungsbereich dafür, daß nicht durch eindringende Feuchtigkeit Kurzschlüsse und Spannungsüberschläge ermöglicht werden, die zu einer Fehlfunktion der betreffenden elektrischen Anlage führen können.

Die erwähnte Kontrolle der Dichtigkeit erfolgt allerdings dadurch, daß die beiden Kontakte voneinander getrennt werden,. Nachteilig ist daher, daß eine Überprüfung der Dichtigkeit nicht im Montagezustand der beiden Kontakte erfolgen kann. Nach der erwähnten Kontrolle, selbst wenn diese die bisherige Dichtigkeit der Kontaktanordnung ergeben haben sollte, kann bei der erneuten Montage der beiden die Kontakte aufweisenden Bauteile die Dichtigkeit der Verbindung dieser beiden Bauteile aufgrund von Verschmutzungen beeinträchtigt sein, so daß jede Dichtigkeitsprüfung das Risiko in sich birgt, ihrerseits eine Un- dichtigkeit zu erzeugen.

Die erwähnte Kontrolle der Dichtigkeit erfolgt üblicherweise im Rahmen einer Fehlersuche, wo die Aussage ausreicht, daß die Kontaktanordnung in der Vergangenheit z. B. dicht war und somit als Fehlerquelle ausscheidet. Für die Aussage z. B. eines

Herstellers, ob eine Kontaktanordnung innerhalb einer auszuliefernden Baugruppe die erforderliche Dichtigkeit aufweist, sind gattungsgemäße Kontaktierungen daher nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kontaktanordnung dahingehend zu verbessern, daß sie eine zuverlässige Prüfung der Kontaktanordnung auf Staub- und Wasserdichtigkeit ermöglicht, wobei eine Beschädigung der Dichtungsmittel sowie eine Öffnung des die Kontakte aufwei- senden abgedichteten Raumes durch die Prüfung ausgeschlossen sein soll.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Kontaktanordnung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, zwei Dichtungselemente vorzusehen, von denen eines die Kontaktanordnung gegenüber der Umwelt abdichtet. Zwischen diesen beiden Dichtungselementen, die voneinander beabstandet sind, wird ein Prüfraum geschaffen, der von außen zugänglich ist. Auf diese Weise kann in diesem Prüfraum ein gegenüber dem Umgebungsdruck unterschiedlicher Überdruck oder Unterdruck angelegt werden. Die Dichtungselemente müssen daher während der Prüfung nicht berührt werden, so daß die Gefahr einer Beschä- digung ausgeschlossen ist. Der abgedichtete Raum, in dem sich die Kontakte befinden, bleibt während der Prüfung geschlossen. Da sich die gesamte Baugruppe einschließlich der Dichtungselemente in ihrem zusammengebauten Zustand befindet, liegt ein aussagekraftiges Prufergebnis vor, denn Verschiebungen, Verformungen oder andere Einflüsse auf die Dichtungselemente finden anschließend an die Prüfung nicht mehr statt

Verändert sich der angelegte Prufdruck, ohne sich jedoch dem Umgebungsdruck anzugleichen, so kann davon ausgegangen werden, daß die innere Dichtung beschädigt ist, d h das Dich- tungselement, welches dem Raum, in dem die beiden Kontakte angeordnet sind, benachbart ist Die Veränderung des Prufdruk- kes ergibt sich durch den Druckausgleich zwischen dem Pruf- raum einerseits und dem Raum andererseits, in dem die beiden Kontakte angeordnet sind

Um eine zuverlässige Dichtigkeit der ausgelieferten Baugruppen sicherzustellen, kann daher diese festgestellte Undichtigkeit zum Ausschuß der geprüften Baugruppe fuhren

Bei einer derartigen Undichtigkeit ist das Prufergebnis allerdings ein Anzeichen dafür, daß zumindest die äußere Dichtung eine ausreichende Dichtigkeit aufweist, denn der Druckausgleich fand nur zwischen dem Prufraum und dem abgedichteten Raum statt Wird nun die von außen zugängliche Öffnung des Pruf- raums abgedichtet, beispielsweise durch Verfullen mit Klebstoff oder durch Einsetzen eines Dichtungsstopfens, so ist eine Leckage durch diese Prufoffnung mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen und die gesamte Kontaktanordnung kann als eine mit dieser Wahrscheinlichkeit dichte Bau- gruppe ausgeliefert werden

Findet hingegen eine Druckanderung beim Anlegen des Pruf- druckes statt, bei der sich der Prufdruck dem Umgebungsdruck angleicht, so kann davon ausgegangen werden, daß die äußere Dichtung, die der äußeren Umgebung benachbart vorgesehen ist, undicht ist Eine Aussage über die Dichtigkeit der inneren Dichtung kann in diesem Fall nicht getroffen werden. Vorsichtshalber ist die gesamte Kontaktanordnung als undicht anzusehen und nachzubessern, bevor sie einer erneuten Prüfung unterzogen und dann ggf. aussortiert oder ausgeliefert werden kann.

Vorteilhaft können die beiden Kontakte jeweils in einem eigenen Bauteil vorgesehen sein, wobei die beiden Bauteile ineinander- gesteckt werden können. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise einfache und preisgünstige sowie zuverlässige Ausgestal- tung der Dichtungen möglich.

Insbesondere ist dabei vorteilhaft, wenn der Zapfen des einen Bauteiles und die korrespondierende Aufnahmeöffnung des anderen Bauteiles jeweils eine runde Kontur aufweisen, da dann ggf. preisgünstige handelsübliche Dichtringe Verwendung finden können und zudem eine zuverlässige Dichtigkeit leichter erzielbar ist als mit polygonalen Dichtungskonturen.

Dabei können insbesondere vorteilhaft handelsübliche O-Ringe Verwendung finden, die bewährte und zuverlässige Dichtungselemente darstellen und die preisgünstig und handelsüblich sind.

Eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen den beiden Kontakten kann auf einfache und preisgünstige Weise durch eine Feder, beispielsweise eine Druckfeder, gesichert werden, die zwischen den beiden Kontakten angeordnet ist und ein Axialspiel zwischen den beiden Bauteilen bzw. zwischen den beiden Kontakten kompensiert. Eine als Wendel- bzw. Schraubenfeder ausgestaltete Feder kann durch ihre Verformung unmittelbar einen Längenausgleich zwischen den beiden Kontakten bewirken, wobei sie den Kontakten an stets denselben Stellen anliegt. Eine mit dem einen Kontakt elektrisch verbundene und an dem anderen Kontakt seitlich anliegende Blattfeder kann auch ohne Verformung das Axialspiel der Kontakte ausgleichen, indem sie dem anderen Kontakt an unterschiedlichen Stellen anliegt. Unabhängig von Fertigungstoleranzen oder Bewegungen während des Betriebes des Bauteiles, beispielsweise aufgrund von Schwingungsanregungen, ist so eine zuverlässige Verbindung der beiden Kontakte durch die Feder gewährt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert.

Dabei ist mit 1 ein erstes Bauteil bezeichnet, welches aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht, beispielsweise aus

Kunststoff. Innerhalb des ersten Bauteiles 1 ist ein erster Kontakt 2 angeordnet, der als Hülse mit zwei Abschnitten ausgestaltet ist: Ein unterer Abschnitt 3 mit geringerem Durchmesser dient zur Aufnahme und Führung einer Druckfeder 4, die als Wendelfeder ausgestaltet ist. Ein oberer Abschnitt 5 mit größerem Durchmesser dient zur Aufnahme eines zweiten Kontaktes 6.

Dieser zweite Kontakt 6 ist in einem zweiten Bauteil 7 angeord- net, welches ebenfalls elektrisch isolierende Eigenschaften aufweist. Der zweite Kontakt ist im wesentlichen stiftartig ausgebildet und erstreckt sich mit einem Abschnitt geringeren Durchmessers in den Innenraum des hülsenförmigen ersten Kontaktes 2, wobei die eigentliche elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten 2 und 6 durch die Druckfeder 4 hergestellt wird.

Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist selbstverständlich eine abweichende Kontaktierung dahinge- hend möglich, daß die dargestellte Feder 4 als Zugfeder ausgebildet sein kann, wobei dann alerdings eine erschwerte Montage die Folge ist, da diese Feder an den beiden Kontakten befestigt werden müßte. Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann jedoch auch beispielsweise eine seitliche Blattfeder innerhalb des hülsenförmigen ersten Kontaktes 2 vorgesehen sein, die unabhängig von der axialen Stellung des zweiten Kontaktes 6 diesen Kontakt berührt und die Verbindung zwischen den beiden Kontakten 2 und 6 herstellt. Andere, an sich bekannte Arten der Kontaktausbildung sind hier ebenfalls anstelle des dargestellten Ausführungsbeispieles denkbar.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel betrifft die Kontaktierung zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die Sprühelektrode eines Elektrofilters, wie er beispielsweise zur Ölabscheidung in der Kurbelgehäuseentlüftung von Verbrennungsmotoren, bei- spielsweise im Bereich des Automobilbaues, eingesetzt werden kann. Dabei kann der erste Kontakt 2 mit einem Kabel verbunden sein, und an den zweiten Kontakt 6 kann sich ein Haltearm anschließen, der beispielsweise aus der dargestellten Zeichnung nicht sichtbar nach hinten aus dem zweiten Bauteil 7 her- ausgeführt ist und die eigentliche Sprühelektrode trägt.

Für die dargestellte Kontaktanordnung ist es wichtig, daß die Kontakte 2 und 6 frei von Verschmutzungen und insbesondere von Feuchtigkeit bleiben. Zu diesem Zweck bildet das zweite Bauteil 7 einen Zapfen 8 mit kreisförmigem Querschnitt aus, wobei das erste Bauteil 1 eine korrespondierende Aufnahmeöffnung 9 mit ebenfalls kreisförmigem Querschnitt zur Aufnahme des Zapfens 8 aufweist. Die Durchmesser von Zapfen 8 und Aufnahmeöffnung 9 sind aufeinander derart abgestimmt, daß ein Ringspalt 10 verbleibt. In diesem Ringspalt 10 sind voneinander beabstandet zwei übereinander angeordnete Dichtelemente 11 und 12 in Form von O-Ringen vorgesehen. Eine Beweglichkeit der beiden Bauteile 1 und 7 in der Ebene, in der sich eines der Dichtelemente 11 und 12 befinden, ist durch einen mittleren Stutzen verhindert, der am Bauteil 1 vorgesehen ist, den Kontakt

2 umgibt und der Innenfläche des Zapfens 8 anliegt. Quetschungen der Dichtelemente 11 und 12 einerseits oder ein ungenügender Kontakt der Dichtelemente 11 und 12 an entweder dem Zapfen 8 oder der Aufnahmeöffnung 9 sind auf diese Wei- se ausgeschlossen. Durch den Abstand zwischen den beiden Dichtungselementen 1 1 und 12 wird ein ringförmiger Prüfraum 14 geschaffen, der eine von außen zugängliche Öffnung 15 aufweist, wobei diese Öffnung 15 an eine Prüfbohrung 16 anschließt, die in der Außenseite des ersten Bauteiles 1 ihre Mündungsöffnung aufweist.

Die Prüfbohrung 16 kann nach Montage der gesamten Kontaktanordnung mit einem Stutzen verschlossen werden, wobei dafür vorgesehene Anschlußmittel wie z. B. ein nicht dargestellter Gewindeflansch oder eine um das Bauteil 1 führende Manschette vorgesehen sein können, um eine dichte Anlage des Stutzens an der Prüfbohrung 16 sicherzustellen. Anschließend kann der Prüfraum 14 einem speziellen Druck als Prüfdruck ausgesetzt werden, beispielsweise einem Über- oder einem

Unterdruck, der durch den Stutzen in die Prüfbohrung 16 eingeleitet wird.

Insbesondere kann ein standardisiertes Prüfverfahren durchge- führt werden, bei dem im Prüfraum 14 ein Überdruck dadurch erzeugt wird, daß an die Prüföffnung 16 ein Raum mit definiertem Volumen dicht angelegt wird und das Volumen dieses angelegten Raumes anschließend um ein definiertes Maß verringert wird, beispielsweise um die Hälfte. Bei Dichtigkeit der Kon- taktanordnung muß sich dann ein vorgegebener Druck im

Prüfraum 14 und in der Prüföffnung 16 einstellen, der als Prüfdruck bezeichnet ist.

Verändert sich der Prüfdruck nicht, so ist sichergestellt, daß beide Dichtelemente 11 und 12 die vorgeschriebene Dichtigkeit aufweisen. Die dargestellte Baugruppe, die Teil des Elektro- Abscheiders darstellt, kann daher als „i.O. "-Baugruppe vom Zulieferer an einen Automobilhersteller bzw. Motorenhersteller ausgeliefert werden. Verändert sich der Prüfdruck, ohne sich jedoch dem Umgebungsdruck anzugleichen, so deutet dies auf eine Leckage im Bereich des unteren Dichtelementes 12 hin, so daß sich der im Prüfraum 14 herrschende Druck mit dem Druck ausgleicht, der im abgedichteten Raum herrscht, welcher die beiden Kontakte 2 und 6 aufnimmt und welcher vom unteren Dichtelement 12 eingeschlossen ist. Weiterhin stellt ein derartiges Prüfergebnis die korrekte Dichtigkeit des oberen Dichtelementes 11 dar, weil sich andernfalls der Prüfdruck dem Umgebungsdruck angleichen würde.

Die Baugruppe kann also nicht als „i.O." ausgeliefert werden, sondern muß aussortiert werden oder, falls eine minimale Restwahrscheinlichkeit an Undichtigkeit akzeptabel ist, muß der Prüfraum 14 gegenüber der Umgebung abgedichtet werden.

Dies kann beispielsweise durch Einspritzen von Klebstoff in die Prüfbohrung 16 erfolgen, so daß sich dieser Klebstoff mit dem Kunststoffmaterial des ersten Bauteiles mit einer sehr großen Wahrescheinlichkeit ausreichend dicht verbindet. Alternativ kann evtl. ein Gewinde in der Prüfbohrung 16 vorgesehen sein, so daß eine Dichtungsschraube in die Prüfbohrung 16 eingeschraubt werden kann und diese Prüfbohrung 16 bzw. den dahinter liegenden Prüfraum 14 gegenüber der Umgebung abdichten kann.

Wird beim Anlegen des Prüfdruckes im Prüfraum 14 festgestellt, daß dieser Prüfdruck sehr starken Veränderungen unterliegt und sich an den Umgebungsdruck angleicht, so ist damit eine Undichtigkeit des oberen Dichtungselementes 11 festgestellt, da offensichtlich ein Druckausgleich zur Umgebungsatmosphäre erfolgt. Eine Aussage über das Maß der Dichtigkeit des unteren Dichtungselementes 12, also darüber, ob der abzudichtende Raum mit den Kontakten 2 und 6 geöffnet ist oder nicht, kann bei einem derartigen Prüfverhalten nicht getroffen werden. Vor- sichtshalber wird daher die gesamte Baugruppe nicht als „i.O." ausgeliefert, sondern vielmehr aussortiert. Gegebenenfalls können die Dichtungselemente 11 und 12 überprüft und zumindest das undichte Dichtungselement 11 ausgetauscht werden, so daß die gesamte Baugruppe einer erneuten Überprüfung unterzogen werden kann.

Da die Kontakte 2 und 6 innerhalb ihrer jeweiligen Bauteile 1 bzw. 7 abgedichtet angeordnet sind, besteht grundsätzlich die Möglichkeit für Undichtigkeiten nur im Grenzbereich zwischen diesen Bauteilen 1 und 7. Durch das untere Dichtungselement 12 wird der Raum, in dem die beiden Kontakte 2 und 6 angeordnet sind, abgedichtet. Das obere Dichtungselement 11 stellt eine zusätzliche Sicherheit gegenüber Undichtigkeiten dar, sobald der Prüfraum 14 dicht verschlossen ist.

Die dargestellte Kontaktanordnung weist den Vorteil auf, daß - ohne die Dichtigkeit der Dichtelemente 11 bzw. 12 zu gefährden und ohne den abzudichtenden Raum zu öffnen - eine Prüfung der fertig montierten Baugruppe auf Dichtigkeit erfolgen kann. Dies ist insbesondere auch für Qualitätskontrollen beim Kunden vorteilhaft, z. B. wenn die Baugruppen über längere Transportwege verschickt werden und der Abnehmer zumindest stichprobenweise eine Überprüfung der Baugruppen auf Dichtigkeit durchführen möchte. Im konstruktiv vorgesehenen Normalfall, der eine Dichtigkeit beider Dichtungselemente 11 und 12 vor- sieht, ist die vorgeschlagene Konstruktion zudem aufgrund der doppelten Abdichtung besonders zuverlässig und betriebssicher, sofern die Prüföffnung 16 bzw. der Prüfraum 14 dicht verschlossen ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Kontaktanordnung, mit zwei Kontakten, zwischen denen eine elektrisch leiten- de Verbindung besteht, wobei die Kontaktanordnung wasserdicht und staubdicht ist, und wobei die Kontakte in einem abgedichteten Raum angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung des abgedichteten Raums zwei Dichtungseiemente (11 , 12) im Abstand zueinander angeordnet sind, wobei zwischen den Dichtungselementen (11 , 12) ein Prüfraum (14) geschaffen ist, und wobei der Prüfraum (14) eine von außen zugängliche

Öffnung (16) aufweist.

2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bauteile (1 , 7) vorgesehen sind, wobei jedes Bauteil (1 , 7) einen der beiden Kontakte (2, 6) aufweist und wobei ein Bauteil (7) einen Zapfen (8) aufweist und das andere Bauteil (1 ) eine Aufnahmeöffnung (9) für den Zapfen (8), wobei zwischen der Außenfläche des Zapfens (8) und der Innenfläche der Aufnahmeöffnung (9) ein Ringspalt (10) gebildet ist, in welchem die beiden

Dichtungselemente (11 , 12) angeordnet sind.

3. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (8) und die Aufnahmeöffnung (9) eine runde Kontur aufweisen.

4. Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Kontakten (2, 6) eine ein Axialspiel zwischen den beiden Kontakten (2, 6) aus- gleichende elastische Feder (4) angeordnet ist.

5. Kontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselemente (11 , 12) als O-Ringe ausgebildet sind.

6. Kontaktanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Bauteile (1 , 7) vorgesehen sind, wobei jedes Bauteil (1 , 7) einen der beiden Kontakte (2, 6) aufweist, und daß die beiden Bauteile (1 , 7) fixiert sind gegen Relativbewegungen zueinander in der Ebene, in der eines der beiden Dichtungselemente (11 ,

12) angeordnet ist.