WO2013017376A2 - Durchführungsvorrichtung durch ein metallblech für mindestens ein elektroverbindungselement zu einer elektronischen schaltung - Google Patents

Durchführungsvorrichtung durch ein metallblech für mindestens ein elektroverbindungselement zu einer elektronischen schaltung Download PDF

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    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5202—Sealing means between parts of housing or between housing part and a wall, e.g. sealing rings

Definitions

  • the invention relates to a feedthrough device through a metal sheet for at least one electrical connection element to an electronic circuit.
  • the at least one electrical connection element may be a signal cable or a supply cable or a metallic conductor for the transmission of signals or power currents from or into a housing.
  • Sealing element is designed as an elastic plug-in sealing plug, which may have stuffing holes in which the electrical lines can be accommodated.
  • Plug-in sealing plug is plugged directly into the tank cap and can not solve independently.
  • the connection between the cover and the plug-in sealing plug is ensured by means of clamping or pressing.
  • the plug-in sealing plug has a cross-section, which provides circumferential sealing surfaces, which the sealing effect of
  • Wall bushing for a cable, a pipe or the like is a wall bushing for a cable, a pipe or the like.
  • the wall feedthrough comprises a sleeve and two cover flanges. At least one of the cover flanges is
  • Locking slot secures the wall duct to the divider wall, through which a cable, a pipeline or the like is performed.
  • the wall bushing ensures a good seal against fluids and sound waves.
  • a separate seal is used to provide a media-tight seal and to pass cables or pipes through a wall.
  • a feedthrough device is provided by a metal sheet for at least one electrical connection element to an electronic circuit.
  • the feedthrough device has a sealing region which has a disk-shaped
  • Feedthrough device is preferably made of a thermoplastic material having plastic material.
  • the central lead-in area surrounds the at least one electrical connection element in a media-tight manner.
  • An opening edge region of a passage opening in the metal sheet is the media-tight
  • Adjusted sealing edge area The opening edge region of the passage opening press-tightly encloses the electrical connection element, so that a media-tight passage is formed.
  • Sealing element edge region has an outer diameter which is larger than the
  • the cylindrical portion is engaged with the opening edge portion of the passage opening.
  • Electric connection elements are pressed or bounced into the passage opening in order to realize the press fit in the passage opening.
  • different wall thicknesses of the plastic material are provided.
  • the geometry of the metal sheet (Einprell Superior) and their compliant design ensures that the feedthrough device can be mounted relatively easily and quickly, without readjustment or readjustment or alignment of the at least one electrical connection element when pressing or bouncing the sealing element is required in the passage opening , Due to the higher thickness of the central lead-through area ensures that the position of the at least one lead-through element is stabilized at a distance from the opening edge area.
  • the metal sheet may be formed as a lid, which is insertable in a correspondingly provided area of a housing or a container.
  • Opening edge region is thus compliant and einpressbar, the feedthrough device with the at least one electrical connection element is relatively solid and stable to hold the electrical connection element in a predetermined position and orientation and fix.
  • the cylindrical portion of the sealing element has a positioning shoulder, which defines an axial position of the opening edge region with the passage opening on the cylindrical portion of the sealing element.
  • Edge region of a metal sheet such as a metal cover, for example, a housing allows.
  • Seal element bushings for metal sheets can be realized safely and media-tight.
  • the invention thus extends the utility and the use of bushings in the automotive construction, since cables of a wiring harness through sheet metal housing and
  • Tin cover can be carried out, what with previous
  • the inventive structure of the feedthrough device in the sealing element edge region has the advantage of a defined sealing area between the plastic of the Sealing element edge region and the opening edge region on the metal sheet, so that no additional annular seal is required, thus reducing the
  • connection element is partially embedded in the plastic material and on the other hand, only a single annular transition between the metal sheet of the passage opening and the sealing element edge region is provided.
  • the invention advantageously allows applications in the automotive sector, such as in the use of electronic circuits, for example in a control unit for vehicle fan. It can on the circuit board for such control devices the
  • Implementing device may be arranged by advantageously contact pins are arranged not only on the circuit board, but also by the
  • Fig. 1 is a schematic perspective plan view of a metal lid with a
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through the feedthrough device according to FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a schematic perspective top view of a metal cover 38 with a bushing device 1 according to an embodiment of the invention.
  • the metal lid 38 is formed from a metal sheet 4 and has a passage opening 18, in which a sealing element 10 with its sealing element edge region 12 in a
  • Opening edge portion 16 of the metal lid 38 is pressed or bounced.
  • An inner diameter Di of the passage opening 18 is to less than an outer diameter D A of the disc-shaped sealing element 10.
  • the sealing element 10 can with the contact pins and a not visible here
  • Sealing element 10 has a chamfer 36.
  • the chamfer 36 facilitates the bouncing or the pressing of the metal cover 38 in the disc-shaped sealing element 10 in
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through the feedthrough device 1 according to FIG. 1.
  • contact pins are guided as electrical connection elements 6 from a circuit board 22 through the feedthrough region 14 of the disk-shaped sealing element 10 to an upper side 50 of the lead-through region 14 of the sealing element 10, wherein the electrical connection elements 6 are partially embedded in the plastic mass 52 of the feedthrough area 14.
  • Electrical connection elements 6 are electrically connected as contact pins to circuit elements 54 of an electronic circuit 8 on the circuit board 22.
  • the sealing element 10 next to the central lead-through region 14 has a sealing element edge portion 12 which is designed as a cup-shaped sealing element portion 40, wherein the cup-shaped sealing element portion 40 has a thickness d R , which is significantly smaller than the thickness d z of the central
  • This pot-shaped sealing element area 40 consists essentially of the disk-shaped sealing element 10 and a cylindrical in the sealing element edge region 12 subsequent
  • Section 20 with an outer jacket 28.
  • this outer shell 28 of the cup-shaped sealing element portion 40 is attached, in which the opening edge portion 16 of
  • the opening edge region 16 has a curvature profile 30, which acts in a ring-shaped manner with an inner diameter Di, which is slightly smaller than the outer diameter D A of the cylindrical portion 20 in the area sealing element region 40, media-tight together.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Durchführungsvorrichtung (1) durch ein Metallblech (4) für mindestens ein Elektroverbindungselement (6) zu einer elektronischen Schaltung (8). Dazu weist die Durchführungsvorrichtung (1) ein Dichtelement (10) auf, das einen scheibenförmigen Dichtelementrandbereich (12) und einen zentralen Durchführungsbereich (14) hat. Der zentrale Durchführungsbereich (14) umschließt das mindestens eine Elektroverbindungselement (6) mediendicht. Ein Öffnungsrandbereich (16) einer Durchführungsöffnung (18) in dem Metallblech (4) ist mediendicht dem Dichtelementrandbereich (12) angepasst. Ein zylinderförmiger Abschnitt (20) des Dichtelements (10) in dem Dichtelementrandbereich (12) weist einen Außendurchmesser (DA) auf, der größer als ein Innendurchmesser (Di) der Durchführungsöffnung (18) ist, so dass der zylinderförmige Abschnitt (20) in der Durchführungsöffnung (18) einen Presssitz bildet. Der zylinderförmige Abschnitt (20) weist einen topfförmigen Dichtelementbereich (40) auf, der in dem Öffnungsrandbereich (16) mit der Durchführungsöffnung (18) in Eingriff steht.

Description

Beschreibung Titel
Durchführungsvorrichtung durch ein Metall blech für mindestens ein Elektroverbindungs- element zu einer elektronischen Schaltung Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Durchführungsvorrichtung durch ein Metallblech für mindestens ein Elektroverbindungselement zu einer elektronischen Schaltung. Dabei kann das mindestens eine Elektroverbindungselement ein Signalkabel oder ein Versorgungskabel oder ein metallischer Leiter zur Übertragung von Signalen oder Leistungsströmen aus oder in ein Gehäuse sein.
Aus der Druckschrift DE 10 2007 022 585 A1 ist dazu eine Leitungsdurchführung durch einen Deckel eines Tanks bekannt. Durch den Tankdeckel werden Edelstahllitzen oder elektrische Leitungen durch ein separates Dichtelement hindurchgeführt. Das separate
Dichtelement ist als elastischer Steckdichtstopfen ausgebildet, der Stopföffnungen aufweisen kann, in denen die elektrischen Leitungen aufgenommen werden können. Der
Steckdichtstopfen ist unmittelbar in den Tankdeckel eingesteckt und kann sich nicht selbständig lösen. Die Verbindung zwischen dem Deckel und dem Steckdichtstopfen wird mittels Klemmen oder Pressen gewährleistet. Der Steckdichtstopfen weist einen Querschnitt auf, der umlaufende Dichtflächen bereitstellt, welche die Dichtwirkung des
Steckdichtstopfens in einer Durchführungsöffnung des Tankdeckels gewährleisten.
Darüber hinaus offenbart die Druckschrift DE 23 21 154 eine abdichtende
Wanddurchführung für ein Kabel, eine Rohrleitung oder dgl., die unter anderem für die
Spritzwände von Kraftfahrzeugen vorgesehen sind. Die Wanddurchführung umfasst dabei eine Hülse und zwei Abdeckflansche. Mindestens einer der Abdeckflansche ist
hinterschnitten ausgeführt. An einem Ende der Hülse ist eine Öffnung mit einem
kegelstumpfförmigen Ansatz und einem Verriegelungsschlitz ausgebildet. Der
Verriegelungsschlitz befestigt die Wanddurchführung an der Trennwand, durch die ein Kabel, eine Rohrleitung oder dgl. durchgeführt wird. Die Wanddurchführung gewährleistet eine gute Abdichtung gegen Fluide und Schallwellen. Auch in diesem zweiten Dokument wird eine separate Dichtung eingesetzt, um ein mediendichtes Abdichten zu gewährleisten und um Kabel oder Rohrleitungen durch eine Wand hindurchzuführen.
Offenbarung der Erfindung
Mit der Erfindung wird eine Durchführungsvorrichtung durch ein Metallblech für mindestens ein Elektroverbindungselement zu einer elektronischen Schaltung geschaffen. Dabei weist die Durchführungsvorrichtung einen Dichtbereich auf, der einen scheibenförmigen
Dichtelementrandbereich und einen zentralen Durchführungsbereich hat. Die
Durchführungsvorrichtung ist bevorzugt aus einem thermoplastische Eigenschaften aufweisenden Kunststoffmaterial gefertigt. Der zentrale Durchführungsbereich umschließt das mindestens eine Elektroverbindungselement mediendicht. Ein Öffnungsrandbereich einer Durchführungsöffnung in dem Metallblech ist mediendicht dem
Dichtelementrandbereich angepasst. Der Öffnungsrandbereich der Durchführungsöffnung umschließt mit Presssitz das Elektroverbindungselement, so dass eine mediendichte Durchführung entsteht. Ein zylinderförmiger Abschnitt des Dichtelements in dem
Dichtelementrandbereich weist einen Außendurchmesser auf, der größer als der
Innendurchmesser der Durchführungsöffnung ist, so dass der zylinderförmige Abschnitt in der Durchführungsöffnung einen Presssitz bildet.
Der zylinderförmige Abschnitt steht mit dem Öffnungsrandbereich der Durchführungsöffnung im Eingriff. Dazu ist die Durchführungsvorrichtung mit eingebetteten
Elektroverbindungselementen in die Durchführungsöffnung eingepresst oder eingeprellt, um den Presssitz in der Durchführungsöffnung zu realisieren. Um den fertigungstechnischen Gegebenheiten bei der Herstellung aus Kunststoffmaterial Rechnung zu tragen, sind unterschiedliche Wanddicken des Kunststoffmaterials vorgesehen. Durch die Geometrie des Metallbleches (Einprellbereich) und deren nachgiebige Ausführung wird erreicht, dass die Durchführungsvorrichtung relativ einfach und zeitsparend montiert werden kann, ohne dass eine Nachstellung oder Nachjustierung oder eine Ausrichtung des mindestens einen Elektroverbindungselements beim Einpressen oder Einprellen des Dichtelements in die Durchführungsöffnung erforderlich wird. Durch die höhere Dicke des zentralen Durchführungsbereichs wird gewährleistet, dass die Position des mindestens einen Durchführungselements beabstandet von dem Öffnungsrandbereich stabilisiert ist.
Das Metallblech kann als Deckel geformt sein, der in einem entsprechend vorgesehenen Bereich eines Gehäuses oder eines Behälters einsetzbar ist. Während der
Öffnungsrandbereich somit nachgiebig und einpressbar ist, ist die Durchführungsvorrichtung mit dem mindestens einen Elektroverbindungselement relativ massiv und stabil, um das Elektroverbindungselement in einer vorgegebenen Position und Ausrichtung zu halten und zu fixieren.
Außerdem ist es vorgesehen, dass der zylinderförmige Abschnitt des Dichtelements einen Positionierungsabsatz aufweist, der eine axiale Position des Öffnungsrandbereichs mit der Durchführungsöffnung auf dem zylinderförmigen Abschnitt des Dichtelements definiert. Vorteile der Erfindung
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Durchführungsvorrichtung ein einfaches Einpressen oder Einprellen in eine Durchführungsöffnung in einen nachgiebigen
Randbereich eines Metallblechs, wie eines Blechdeckels beispielsweise eines Gehäuses, ermöglicht.
Mittels der Erfindung können ohne Vorjustage und Ausrichtung von Kabeln oder
Signalleitungen oder von Kontaktstiften in einem Dichtungskörper oder einem
Dichtungselement Durchführungen für Metallbleche sicher und mediendicht realisiert werden.
Die Erfindung erweitert somit den Nutzen und den Gebrauch von Durchführungen in der Kraftfahrzeugkonstruktion, da Kabel eines Kabelbaums durch Blechgehäuse und
Blechdeckel hin durchgeführt werden können, was mit bisherigen
Durchführungsvorrichtungen, die keine teilweise Einbettung der durchzuführenden Leitungen und Kabel bzw. Kontaktstifte in eine elastische Dichtungsmasse vorsehen, mit erheblichem Montageaufwand und Montagekosten verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Struktur der Durchführungsvorrichtung im Dichtelementrandbereich hat den Vorteil eines definierten Dichtungsbereichs zwischen dem Kunststoff des Dichtelementrandbereichs und dem Öffnungsrandbereich am Metallblech, so dass keine zusätzliche ringförmige Dichtung erforderlich ist und somit eine Reduzierung der
eingesetzten Materialien und eine Reduktion von kritischen Schnittstellen von mediendichten Verbindungen möglich wird. Auch die Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen der Schnittstellenpartner ist deutlich verringert, da einerseits das mindestens eine
Elektroverbindungselement teilweise in die Kunststoffmasse eingebettet ist und andererseits nur ein einziger ringförmiger Übergang zwischen dem Metallblech der Durchführungsöffnung und dem Dichtelementrandbereich vorgesehen ist. Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise Anwendungen im Kraftfahrzeugbereich, wie bei dem Einsatz für elektronische Schaltungen beispielsweise in einem Steuergerät für Fahrzeuglüfter. Dabei kann auf der Schaltungsplatine für derartige Steuergeräte die
Durchführungsvorrichtung angeordnet sein, indem in vorteilhafter Weise Kontaktpins nicht nur auf der Schaltungsplatine angeordnet sind, sondern auch durch die
Durchführungsvorrichtung, eingebettet in dem Durchführungsbereich des Dichtelements hindurchragen, wie es die nachfolgenden Figuren zeigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden nunmehr anhand der beigefügten Figuren eingehender beschrieben. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Draufsicht auf einen Metalldeckel mit einer
Durchführungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch die Durchführungsvorrichtung gemäß Figur 1.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine schematische perspektivische Draufsicht auf einen Metalldeckel 38 mit einer Durchführungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Metalldeckel 38 ist aus einem Metallblech 4 geformt und weist eine Durchführungsöffnung 18 auf, in welche ein Dichtelement 10 mit seinem Dichtelementrandbereich 12 in einen
Öffnungsrandbereich 16 des Metalldeckels 38 eingepresst bzw. eingeprellt ist. Ein Innendurchmesser Di der Durchführungsöffnung 18 ist dazu geringer als ein Außendurchmesser DA des scheibenförmigen Dichtelements 10. In einem zentralen
Durchführungsbereich 14 des Dichtelements 10, dessen Grenze hier mit einer gestrichelten Linie 42 markiert ist, sind drei Elektroverbindungselemente 6 in Form von Kontaktstiften angeordnet, die teilweise in dem Dichtelement 10 eingebettet und ausgerichtet sind.
Das Dichtelement 10 kann mit den Kontaktstiften und einer hier nicht sichtbaren
angeschlossenen Schaltungsplatine von der Unterseite 44 des Metalldeckels 38 aus in die Durchführungsöffnung 18 eingeführt werden, wozu der ringförmige Rand 46 des
Dichtelements 10 eine Fase 36 aufweist. Die Fase 36 erleichtert das Einprellen oder das Einpressen des Metalldeckels 38 in das scheibenförmige Dichtelement 10 im
Öffnungsrandbereich 10. Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Durchführungsvorrichtung 1 gemäß Figur 1. In dieser Ausführungsform werden Kontaktstifte als Elektroverbindungselemente 6 von einer Schaltungsplatine 22 ausgehend durch den Durchführungsbereich 14 des scheibenförmigen Dichtelements 10 zu einer Oberseite 50 des Durchführungsbereichs 14 des Dichtelements 10 geführt, wobei die Elektroverbindungselemente 6 teilweise in die Kunststoffmasse 52 des Durchführungsbereichs 14 eingebettet sind. Die
Elektroverbindungselemente 6 stehen als Kontaktstifte mit Schaltungselementen 54 einer elektronischen Schaltung 8 auf der Schaltungsplatine 22 elektrisch in Verbindung.
Zur mediendichten Abdichtung der Schaltungsplatine 22 weist das Dichtelement 10 neben dem zentralen Durchführungsbereich 14 einen Dichtelementrandbereich 12 auf, der als topfförmiger Dichtelementbereich 40 gestaltet ist, wobei der topfförmige Dichtelementbereich 40 eine Dicke dR aufweist, die deutlich geringer ist als die Dicke dz des zentralen
Durchführungsbereichs 14 für die Elektroverbindungselemente 6. Dieser topfförmige Dichtelementbereich 40 besteht im Wesentlichen aus dem scheibenförmigen Dichtelement 10 und einem im Dichtelementrandbereich 12 sich anschließenden zylinderförmigen
Abschnitt 20 mit einem Außenmantel 28. In diesen Außenmantel 28 ist der topfförmige Dichtelementbereich 40 angebracht, in welchem der Öffnungsrandbereich 16 des
Metalldeckels 38 aus Metallblech 4 montiert ist. Der Öffnungsrandbereich 16 weist ein Krümmungsprofil 30 auf, das ringförmig mit einem Innendurchmesser Di, welcher geringfügig kleiner als der Außendurchmesser DA des zylinderförmigen Abschnitts 20 im Bereich Dichtelementbereich 40 ist, mediendicht zusammen wirkt. Durch die Fase 36 an einem ringförmigen Außenrand 46 des
scheibenförmigen Dichtelements 10 wird das Fügen des Öffnungsrandbereiches 16 in die hier gezeigte Arretierungsposition der Durchführungsvorrichtung 1 erleichtert.
Die Erfindung ist nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt; vielmehr sind innerhalb des durch die anhängenden Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche 1 . Durchführungsvorrichtung durch ein Metallblech (4) für mindestens ein
Elektroverbindungselement (6) zu einer elektronischen Schaltung (8) mit
- einem Dichtelement (10), das einen scheibenförmigen Dichtelementrandbereich (12) aufweist und einen zentralen Durchführungsbereich (14) hat, der das mindestens eine Elektroverbindungselement (6) mediendicht umschließt,
- einem Öffnungsrandbereich (16) einer Durchführungsöffnung (18) in dem Metallblech (4), die mediendicht dem Dichtelementrandbereich (12) angepasst ist,
- einem zylinderförmigen Abschnitt (20) des Dichtelements (10) in dem
Dichtelementrandbereich (12), dessen Außendurchmesser (DA) größer als ein
Innendurchmesser (Di) der Durchführungsöffnung (18) ist, und wobei der zylinderförmige Abschnitt (20) in der Durchführungsöffnung (18) einen Presssitz aufweist, und wobei der zylinderförmige Abschnitt (20) einen topfförmigen Dichtelementbereich (40) aufweist, die in dem Öffnungsrandbereich (16) mit der Durchführungsöffnung (18) in Eingriff steht.
2. Durchführungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei eine Dicke (dR) des Dichtelements (10) in dem Dichtelementrandbereich (12) und in dem zylinderförmigen Abschnitt (20) geringer ist als eine Dicke (dz) des Dichtelements (10) in dem zentralen
Durchführungsbereich (14), in dem das mindestens eine Elektroverbindungselement (6) angeordnet ist.
3. Durchführungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Dichtelement (10) in dem zentralen Durchführungsbereich (14) einen massiven Pfropfen bildet, in dem das mindestens eine Elektroverbindungselement (6) mindestens teilweise eingebettet ist, und wobei das Dichtelement (10) in dem Dichtelementrandbereich (12) mit dem zylinderförmige Abschnitt (20) derart ausgebildet ist, dass der Dichtelementrandbereich (12) einen im
Querschnitt topfförmigen Dichtelementrandbereich (12) aufweist.
4. Durchführungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei die Dicke (dz) des Dichtelements (10) in dem zentralen Durchführungsbereich (14) mindestens ein Dreifaches einer Dicke (dR) des Dichtelements (10) in dem Dichtelementrandbereich (12) und in dem zylinderförmigen Abschnitt (20) aufweist.
5. Durchführungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Öffnungsrandbereich (16) der Durchführungsöffnung (18) ein Krümmungsprofil (30) aufweist, das mit dem zylinderförmige Abschnitt (20) mediendicht zusammenwirkt.
6. Durchführungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Durchführungsöffnung (18) in dem Öffnungsrandbereich (16) einen gebördelten, kreisrunden Rand aufweist.
7. Durchführungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zylinderförmige Abschnitt (20) des Dichtelements (10) einen Positionierungsabsatz (32) aufweist, der eine axiale Position des Öffnungsrandbereichs (16) mit der
Durchführungsöffnung (18) auf dem zylinderförmigen Abschnitt (20) definiert.
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