WO2015154996A1 - Druckausgleichselement mit federelement, gehäuse und elektronisches steuergerät - Google Patents

Druckausgleichselement mit federelement, gehäuse und elektronisches steuergerät Download PDF

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WO2015154996A1
WO2015154996A1 PCT/EP2015/056314 EP2015056314W WO2015154996A1 WO 2015154996 A1 WO2015154996 A1 WO 2015154996A1 EP 2015056314 W EP2015056314 W EP 2015056314W WO 2015154996 A1 WO2015154996 A1 WO 2015154996A1
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WO
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membrane
pressure compensation
opening
compensation element
housing
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/056314
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English (en)
French (fr)
Inventor
Edward Kotowicz
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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Priority to US15/302,906 priority patent/US10477714B2/en
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/02Details
    • H05K5/0213Venting apertures; Constructional details thereof
    • H05K5/0216Venting plugs comprising semi-permeable membranes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/06Hermetically-sealed casings
    • H05K5/068Hermetically-sealed casings having a pressure compensation device, e.g. membrane
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K5/00Casings, cabinets or drawers for electric apparatus
    • H05K5/02Details
    • H05K5/0213Venting apertures; Constructional details thereof

Definitions

  • the invention relates to a pressure compensation element according to Pa ⁇ tent she. 1
  • the moisture does not simply escape, it can precipitate on the housing if there is a difference in temperature between the inside of the housing and the environment, possibly accumulating on its bottom. Repeated temperature changes may increase the amount of water over time and may damage the installation, resulting in corrosion and short circuits. Depending on the application, failure of installed components and devices can cause major damage.
  • Pressure compensation elements are used for ventilation of electrical equipment in such tightly sealed housings, as used, inter alia, in motor vehicles. Such pressure compensation elements largely prevent the penetration of conditions of water in the housing interior, but allow a compensation of, for example, based on temperature changes pressure differences between the indoor air and the environment.
  • pressure compensation elements which have base bodies with a membrane welded or glued directly to the base body.
  • Such Druckaus GmbHsele ⁇ elements are attached to the housing with separate sealing elements.
  • sealing elements can be forgotten during assembly and / or the entire pressure compensation element can be incorrectly installed.
  • the assembly of the Druckaus ⁇ same element, or replacement of the membrane is thus costly and a source of possible assembly errors, which in turn can lead to interference and failure of the electrical equipment.
  • WO 2008/077667 A2 proposes a pressure compensation element which, environmentally summarizes a pot-shaped cover member having a bottom surface and a wall, and a recessed ⁇ translated in the cover member adapter having a bore therethrough.
  • the opening of the bore is of a diaphragm ask ⁇ which covers mounted on the upper end side of the adapter is.
  • An air passage is formed between the inner wall of the Abde ⁇ ckungsijns and the outer wall of the adapter and between the bottom surface of the cover member and the bore of the adapter.
  • the membrane is supported by webs which are cross-shaped in the bore and prevent Fal ⁇ tion of the membrane.
  • This object is achieved by means of a pressure compensation element ge ⁇ Gurss claim. 1
  • a pressure compensation element for housing is specified.
  • a housing with the pressure compensation element is ⁇ be attached.
  • the pressure compensation element comprises a hollow body as-trained connecting body, a diaphragm seat having a bearing surface for a gas-permeable membrane and egg ⁇ NEN impact protection.
  • the membrane is arranged on the bearing surface between the impact protection and the membrane seat.
  • the membrane seat is arranged on the connecting body.
  • the membrane seat is formed by a portion of the connecting body.
  • the impact protection is coupled to the connecting body.
  • the impact protection is coupled to the connecting body by means of a hinge, for example by means of a film hinge.
  • the connecting body and the impact protection can be formed integrally.
  • the impact protection is in one embodiment, a lid, the support surface of the
  • the connecting body has a first opening which is arranged at a free end and a first opening in the bearing surface
  • the two gene ⁇ ffnun ⁇ represent a particular end portions of the hollow body penetrating the cavity.
  • the pressure compensation element is particularly suitable for gas exchange between the housing interior and the surroundings of the housing through the cavity passing out ⁇ forms.
  • a spring element adjoining the support surface is arranged, by means of which a support contour for the membrane is formed.
  • the membrane completely covers the second opening and is preferably located on the support contour.
  • the spring element is in particular elastically deflectable by the membrane.
  • a negative pressure the diaphragm is pressed into the second opening, whereby a force on the Fe ⁇ derelement exerted.
  • the membrane is curved into the cavity with elastic deformation of the spring element when the pressure in the cavity is lower than the pressure at the side of the membrane facing away from the cavity.
  • a lower pressure in the cavity than the pressure on the side of the membrane facing away from the cavity corresponds to a negative pressure in the cavity, based on the pressure on the side of the membrane facing away from the cavity.
  • Such a negative pressure can be caused or enhanced, for example, if the gas exchange through the membrane is hindered due to dirt particles on the membrane.
  • the spring element thus enables on the one hand a good Aufla ⁇ ge Design for the membrane and on the other hand, the Federele ⁇ ment ensures that the membrane is pushed back by a dirt particles on the membrane caused negative pressure inside the housing in its initial state, so that the particles fixed on the membrane are in motion and embrittle. This promotes the detachment of the dirt particles from the membrane. In this way, the membrane can not permanently clogged with dirt particles and is longer lasting, so that a durable and cost-effective pressure equalization between the housing interior and the circulating air can be ensured.
  • the pressure compensation element is also suitable for use in heavily polluted environments.
  • the support contour of the spring element and the bearing surface of the diaphragm seat lie in egg ⁇ ner surface.
  • the support contour and the contact surface can be ge ⁇ jointly in a plane.
  • the support contour of the spring element and the bearing surface of the diaphragm seat may be curved, so that they are common ⁇ sam contained in a curved surface.
  • the initial state corresponds in particular to a pressure-balanced configuration, ie the same pressure on the two opposing main surfaces of the membrane.
  • a pressure-balanced configuration ie the same pressure on the two opposing main surfaces of the membrane.
  • one-way and also multi-directional curved embodiments of the support contour of the spring element, the bearing surface of the diaphragm seat and the membrane are conceivable, wherein under a uni-directional curvature, for example, a cylindrical curvature and under a multi-directional curvature, for example, a spherical Krüm ⁇ tion can be understood.
  • the surface is free of hyperbolic points, that is, each point of the surface is an elliptic point (both major curves have the same sign), a parabolic point (exactly one of the main curves is zero), or a flat point (both main curves are zero).
  • the surface is convex.
  • the impact protection is at least partially on the membrane and thus provides a position assurance of the membrane. Furthermore, in this way the gas-permeable membrane is largely protected from dirt ⁇ particles. By securing the position of the membrane can reliably and safely between the diaphragm seat and the
  • Impact protection may be arranged without welding or gluing the membrane is necessary. In this way, the membrane can be easily, quickly and inexpensively replaced.
  • the hollow body between the first opening and the diaphragm seat has at least one sealing element, wherein the sealing element is designed such that it seals the connecting body of the pressure compensation element relative to the housing. It is particularly advantageous if the first opening on the hollow body has at least one Rastele ⁇ ment for fixing the pressure compensation element with the Ge ⁇ housing, which in a simple way the seat of the
  • Pressure compensation element can be secured to the housing.
  • the sealing element is in particular formed integrally with the hollow body.
  • both the membrane seat and the membrane and the impact protection each have a rectangular outer contour, whereby a particularly simple, inexpensive and ef ⁇ fective production of the membrane can be ensured.
  • a particularly large proportion of the Membrane material used in production Compared with a round membrane shape, greater elasticity can be achieved by means of the rectangular surface.
  • the spring element between two opposing areas of the second opening is formed such that the spring elements in a - especially caused by dirt particles on the membrane or amplified - negative pressure inside the housing is forced through the membrane into the second opening, wherein the spring element at a decreasing negative pressure in the
  • the spring element has in one embodiment in plan view of the second opening an s-shape or at least one s-shaped portion.
  • first opening and the second opening at the two ends of the hollow body located opposite one another, so that a particularly we ⁇ nig disturbed pressure equalization between the interior of the housing and the circulating air can be achieved.
  • Fig. 1 is a schematic exploded perspective view of a pressure compensation element according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic perspective detail view of the connecting body of the pressure compensation element of Figure 1
  • Fig. 3 is a schematic perspective view of the pressure compensation ⁇ element of Figure 1 in the assembled state.
  • Fig. 1 shows a pressure compensation element 100 in perspektivi ⁇ shear exploded view.
  • the pressure compensation element 100 illustrated in Figure 1 is suitable for use in a non-illustrated frame for electrical apparatus and comprises a connector body 110, a diaphragm 130 and a formed as a lid impact protection 140 , which is coupled by means of snap connection elements with the connecting body 110.
  • the connecting body 110 is formed as a hollow ⁇ body 150 and connectable to the housing.
  • the hollow body 150 has a free end disposed at a first opening 160 and an opening into a diaphragm seat 120 second opening 170, the end portions a are the Hohlkör ⁇ per 150 penetrating in the longitudinal direction of the cavity.
  • the pressure equalization member 100 to the housing verbun ⁇ 160 opens the first opening in the housing interior of the housing.
  • the first opening 160 is opposite to the second opening 170 is arranged ⁇ , in principle, the two openings 160, 170 may also be arranged elsewhere.
  • the membrane seat 120 has a support surface 125 into which the second opening 170 opens. Within the second opening 170, a spring element 180 adjoining the support surface 125 is formed. A laterally merge into the supporting surface ⁇ surface 125 of the spring member 180 bil ⁇ det a supporting contour 185 for the membrane 130.
  • the support contour 185 and the bearing surface 125 of the diaphragm seat 120 are together in a surface which in the illustrated embodiment eininnig curved - that is formed as a portion of a cylinder jacket surface - is formed.
  • the spring element 180 is formed between two mutually opposite regions of the second opening 170 such that it is elastically deformed into the second opening 170 by the membrane 130 after a negative pressure caused by dirt particles on the membrane 130 inside the housing and that at a decreasing negative pressure in
  • the spring element 180 has in plan view of the second opening 170 a s-shaped Ge ⁇ Stalt.
  • the diaphragm 130 is curved in a breather capillary ge Colouren initial state is formed and follows the surface which contains the support contour 185 of the spring member 180 and the bearing surface 125 of the diaphragm seat 120 such that the membrane 130 form-fitting manner on the plant ⁇ surface 125 as well as the Supporting contour 185 rests.
  • the impactor 140 is at least partially so on the
  • Membrane 130 that he - in addition to the protection of the membrane 130 from the impact of foreign bodies or liquids - the function of a position securing the membrane 130 takes over.
  • the membrane 130 is fixed non-positively by means of the impact protection 140 and the membrane seat 120.
  • the membrane is preferably not attached otherwise - into ⁇ particular the membrane 130 is not held by a welded or adhesive connection.
  • it is non-destructively detachable from the membrane seat 120 and the impact protection 140.
  • the membrane 130 can be comparatively easily changed from ⁇ .
  • This embodiment is also for others Embodiments of the pressure compensation element 100 appro ⁇ net.
  • the second opening 170 opens into the curved membrane seat 120.
  • the second opening 170 is correspondingly curved in plan view onto the second opening 170 of an S-contour ⁇ formed spring element 180. It also forms a s-shaped support contours 185 such that, a gas permeable membrane 130 also curved formed directly on the diaphragm seat 120 and the support contour of the spring element 185 can rest 180th
  • the impact protection 140 is arranged, so that a direct spraying of the membrane 130 by a liquid can be largely prevented.
  • the impact protection 140 has latching elements 145 and can be connected to the connection body 110 via these, as shown in FIG. 3, on the one hand a positional securing of the membrane 130 and on the other hand a simple assembly and disassembly of the impact protection 140 and thus also an exchange of the Memb ⁇ ran 130 can be ensured.
  • both the diaphragm seat 120 and the diaphragm may be designed differently 130, wherein the membrane seat described in the illustrated embodiment 120 and the diaphragm 130 in a plan view have rectangular outer contour and are configured ⁇ curved. Due to the right ⁇ angular outer contour, an optimal utilization of the
  • Membrane material can be ensured in an automatic production of the membrane 130. Furthermore, the rectangular membrane 130 in relation to, for example, round
  • the connecting body 110 has adjacent the first Publ ⁇ voltage 160 on the hollow body 150 locking elements 200, the detent elements 200 secure the seat of the connecting body 110 at the Ge ⁇ housing when the pressure equalization member 100 is mounted to the housing, not shown.
  • the connecting body 110 in the illustrated embodiment, two sealing elements 190, wherein the number of sealing ⁇ elements 190 is variable and can be made flexible depending on the production process and field of application.
  • the sealing elements 190 can either be additionally attached to the hollow body 150 or produced directly in a production process with the hollow body 150. It is advantageous if the entire connecting body 110 and thus both the hollow body 150, and the sealing elements 190 and the membrane seat 120 are produced in one piece by injection molding.
  • the connecting body 110 also includes the impact protection 140 and this is mounted folded over the hollow body 140.
  • a common manufacturing process would be injected in which both the connector body 110 with the sealing members 190 and the impact protector 140 possible, which could, inter alia, save manufacturing costs.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Druckausgleichselement (100) für Gehäuse mit einem als Hohlkörper (150) ausgebildeten Verbindungskörper (110), mit einem Membransitz (120), der eine Auflagefläche (125) für eine Membran (130) aufweist und mit einem Prallschutz (140). Der Membransitz (130) ist an dem Verbindungskörper (110) angeordnet, wobei der Prallschutz (140) an den Verbindungskörper (110) gekoppelt ist. Die Membran (130) ist auf der Auflagefläche (125) zwischen dem Prallschutz (140) und dem Membransitz (120) angeordnet. Der Verbindungskörper (110) weist eine an einem freien Ende angeordnete erste Öffnung (160) und eine in die Auflagefläche (125) des Membransitzes (120) mündende zweite Öffnung (170) auf, wobei innerhalb der zweiten Öffnung (170) ein an die Auflagefläche (125) angrenzendes Federelement (180) angeordnet ist, mittels welchem eine Stützkontur (185) für die Membran (130) ausgebildet ist. Zudem werden ein Gehäuse und ein elektronisches Steuergerät offenbart.

Description

Beschreibung
Druckausgleichselement mit Federelement, Gehäuse und elektro¬ nisches Steuergerät
Die Erfindung betrifft ein Druckausgleichselement gemäß Pa¬ tentanspruch 1.
Elektrische Geräte in dicht verschlossenen Gehäusen, wie bei- spielsweise eine Motorsteuerung, sind Umwelteinflüssen frei ausgesetzt. Im aktiven Zustand erhitzen diese Geräte die In¬ nenluft des Gehäuses. Diese dehnt sich aus und lässt einen Überdruck im Gehäuseinneren entstehen. Werden die elektrischen Geräte dann abgeschaltet, kühlen sie ab und der Innen- druck fällt. Grundsätzlich kann sich die Außentemperatur deutlich schneller verändern als im gut abgedichteten Gehäuse, zum Beispiel bei einem plötzlichen starken Sommergewit¬ ter. Derartige Temperaturschwankungen führen bei luftdichten elektrischen Gehäusen einerseits zu Kondensation andererseits werden durch den Über- und Unterdruck die Dichtungen belastet, so dass der Dichtungsschutz auf die Dauer geschwächt wird. Problematisch ist ferner, dass bei einem Unterdruck im Gehäuseinneren zusätzlich Feuchtigkeit ins Innere gesogen werden kann. Da die Feuchtigkeit nicht einfach wieder ent- weicht, kann sie sich bei Temperaturunterschieden zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung am Gehäuse niederschlagen und sich ggf. an dessen Boden sammeln. Bei wiederholten Temperaturschwankungen nimmt evtl. die Wassermenge mit der Zeit zu und kann die Installation schädigen und zu Korrosion und Kurzschlüssen führen. Je nach Anwendung kann ein Ausfall der installierten Komponenten und Geräte große Schäden verursachen .
Druckausgleichselemente dienen der Belüftung von elektrischen Geräten in derart dicht verschlossenen Gehäusen, wie sie unter anderem im Kraftfahrzeugbau Verwendung finden. Derartige Druckausgleichselemente verhindern weitestgehend das Eindrin- gen von Wasser in das Gehäuseinnere, lassen aber einen Ausgleich von beispielsweise auf Temperaturänderungen beruhenden Druckunterschieden zwischen Innenluft und Umgebung zu.
Aus dem Stand der Technik sind Druckausgleichselemente be¬ kannt, wobei eine gasdurchlässige Membran unmittelbar auf ei¬ ne am Gehäuse des elektrischen Gerätes befindliche Bohrung geklebt oder versschweißt wird. Zum Schutz der Membran wird zusätzlich ein Abdecklabel oder eine Abdeckkappe direkt auf die Membran geklebt oder verklemmt. Hierbei erweist es sich als nachteilig, dass die Membran ihre Durchlässigkeit durch diverse Feststoffpartikel , wie beispielsweise Schmutz und Staub, verlieren kann, wodurch es zu Störungen und Ausfällen der elektrischen Geräte kommen kann. Ein Austausch der Membran ist entweder gar nicht möglich oder kompliziert, kostenintensiv und langwierig.
Ferner sind Druckausgleichselemente bekannt, die Grundkörper mit einer unmittelbar mit dem Grundkörper verschweißten oder verklebten Membran aufweisen. Derartige Druckausgleichsele¬ mente werden mit separaten Dichtelementen an dem Gehäuse angebracht. Zusätzlich zu dem oben genannten Problem der verschweißten oder verklebten Membran, erweist es sich als problematisch, dass beispielsweise Dichtelemente während der Mon¬ tage vergessen und/oder das gesamte Druckausgleichselement fehlerhaft eingebaut werden kann. Die Montage des Druckaus¬ gleichselementes, bzw. ein Austausch der Membran ist somit kostenintensiv und eine Quelle für mögliche Montagefehler, wodurch es wiederum zu Störungen und Ausfällen der elektrischen Geräte kommen kann.
Die WO 2008/077667 A2 schlägt ein Druckausgleichselement vor, das ein topfförmiges Abdeckungselement mit einer Bodenfläche und einer Wandung sowie einen in das Abdeckungselement einge¬ setzten Adapter, der eine durchgehende Bohrung aufweist, um- fasst. Die Öffnung der Bohrung ist von einer Membrane abge¬ deckt welche auf der oberen Stirnseite des Adapters befestigt ist. Ein Luftdurchlass ist zwischen der Innenwand des Abde¬ ckungselementes und der Außenwand des Adapters sowie zwischen der Bodenfläche des Abdeckungselementes und der Bohrung des Adapters ausgebildet. Die Membrane ist durch Stege gestützt, die in der Bohrung kreuzförmig angebracht sind und eine Fal¬ tung der Membrane verhindern.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Druck- luftausgleichselement für Gehäuse, insbesondere für Gehäuse mit elektrischen Geräten, bereitzustellen, welches insbesondere die oben genannten Nachteile vermeidet, einen zuverläs¬ sigen Druckausgleich gewährleistet und/oder kostengünstig und einfach herstellbar ist. Diese Aufgabe wird mittels eines Druckausgleichselementes ge¬ mäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß einem Aspekt ein Druck- ausgleichselement für Gehäuse angegeben. Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Gehäuse mit dem Druckausgleichselement ange¬ geben .
Das Druckausgleichselement weist einen als Hohlkörper ausge- bildeten Verbindungskörper, einen Membransitz, der eine Auflagefläche für eine gasdurchlässige Membran aufweist und ei¬ nen Prallschutz auf. Die Membran ist auf der Auflagefläche zwischen dem Prallschutz und dem Membransitz angeordnet. Der Membransitz ist an dem Verbindungskörper angeordnet. Beispielsweise ist der Membransitz von einem Teilstück des Verbindungskörpers gebildet.
Der Prallschutz ist an den Verbindungskörper gekoppelt. Bei- spielsweise ist der Prallschutz mittels eines Scharniers, z.B. mittels eines Filmscharniers, an den Verbindungskörper gekoppelt. Der Verbindungskörper und der Prallschutz können einstückig ausgebildet sein. Der Prallschutz ist bei einer Ausgestaltung ein Deckel, der die Auflagefläche des
Membransitzes und die Membran zumindest stellenweise über¬ deckt .
Der Verbindungskörper weist eine an einem freien Ende angeordnete erste Öffnung und eine in die Auflagefläche des
Membransitzes mündende zweite Öffnung auf. Die beiden Öffnun¬ gen stellen insbesondere Endabschnitte einer den Hohlkörper durchdringenden Kavität dar. Das Druckausgleichselement ist insbesondere zum Gasaustausch zwischen dem Gehäuseinneren und der Umgebung des Gehäuses durch die Kavität hindurch ausge¬ bildet . Innerhalb der zweiten Öffnung ist ein an die Auflagefläche angrenzendes Federelement angeordnet, mittels welchem eine Stützkontur für die Membran ausgebildet ist. Insbesondere überdeckt die Membran die zweite Öffnung vollständig und liegt vorzugsweise auf der Stützkontur auf. Das Federelement ist insbesondere von der Membran elastisch auslenkbar.
Entsteht im Gehäuseinneren ein Unterdruck wird die Membran in die zweite Öffnung gedrückt, wodurch eine Kraft auf das Fe¬ derelement ausgeübt wird. Mit anderen Worten wird die Membran unter elastischer Verformung des Federelements in die Kavität hinein gewölbt, wenn der Druck in der Kavität geringer ist als der Druck an der von der Kavität abgewandten Seite der Membran. Ein geringerer Druck in der Kavität als der Druck an der von der Kavität abgewandten Seite der Membran entspricht einem Unterdruck in der Kavität, bezogen auf den Druck an der von der Kavität abgewandten Seite der Membran. Ein solcher Unterdruck kann beispielsweise hervorgerufen oder verstärkt werden, wenn der Gasaustausch durch die Membran hindurch aufgrund von Schmutzpartikel auf der Membran behindert ist.
Lässt der Unterdruck in der Kavität nach - beispielsweise durch eine Lufterwärmung im Gehäuseinneren - wird die Membran aufgrund der Federkraft des Federelementes in ihren Ausgangs¬ zustand zurückgedrückt.
Das Federelement ermöglicht somit einerseits eine gute Aufla¬ gefläche für die Membran und andererseits sorgt das Federele¬ ment dafür, dass die Membran nach einem durch Schmutzpartikel auf der Membran verursachten Unterdruck im Gehäuseinneren in ihren Ausgangszustand zurückgedrückt wird, so dass die auf der Membran festgesetzten Partikel in Bewegung sind und verspröden. Dies begünstigt die Ablösung der Schmutzpartikel von der Membran. Auf diese Weise kann sich die Membran nicht dauerhaft mit Schmutzpartikeln zusetzten und ist langlebiger, so dass ein dauerhafter und kostengünstiger Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinneren und der Umluft gewährleistet werden kann. Vorteilhafterweise ist das Druckausgleichselement auch zum Einsatz in schwer verschmutzten Umgebungen geeignet.
In einer weiteren Ausführungsform liegen die Stützkontur des Federelementes und die Auflagefläche des Membransitzes in ei¬ ner Fläche. Die Stützkontur und die Auflagefläche können ge¬ meinsam in einer Ebene enthalten sein. Alternativ können die Stützkontur des Federelementes und die Auflagefläche des Membransitzes gekrümmt ausgebildet sein, so dass sie gemein¬ sam in einer gekrümmten Fläche enthalten sind. Zweckmäßigerweise kann die Membran in einem Ausgangszustand der Fläche entsprechend - d.h. der Stützkontur des Federelementes und der Auflagefläche des Membransitzes entsprechend - gekrümmt sein, so dass sie formschlüssig auf der Stützkontur des Fe¬ derelementes und der Auflagefläche des Membransitzes aufliegt und durch diese gestützt wird. Der Ausgangszustand entspricht dabei insbesondere einer druckausgeglichenen Konfiguration, d.h. gleichem Druck auf den beiden gegenüberliegenden Hauptflächen der Membran. Dabei sind grundsätzlich einsinnig und auch mehrsinnig gekrümmte Ausführungsformen der Stützkontur des Federelementes, der Auflagefläche des Membransitzes und der Membran denkbar, wobei unter einer einsinnigen Krümmung beispielsweise eine zylindrische Krümmung und unter einer mehrsinnigen Krümmung, beispielsweise eine kugelförmige Krüm¬ mung verstanden werden kann. Vorzugsweise ist die Fläche frei von hyperbolischen Punkten, d.h. jeder Punkt der Fläche ist ein elliptischer Punkt (beide Hauptkrümmungen haben das gleiche Vorzeichen) , ein parabolischer Punkt (genau eine der Hauptkrümmungen ist gleich Null) oder ein Flachpunkt (beide Hauptkrümmungen sind gleich Null) . Beispielsweise ist die Fläche konvex.
In einer weiteren Ausführungsform liegt der Prallschutz zumindest abschnittsweise auf der Membran auf und stellt somit eine Lagesicherung der Membran dar. Ferner wird auf diese Weise die gasdurchlässige Membran weitestgehend vor Schmutz¬ partikeln geschützt. Durch die Lagesicherung kann die Membran zuverlässig und sicher zwischen dem Membransitz und dem
Prallschutz angeordnet sein, ohne dass ein Verschweißen, bzw. ein Verkleben der Membran notwendig ist. Auf diese Weise kann die Membran einfach, schnell und kostengünstig ausgetauscht werden .
Vorteilhafterweise hat der Hohlkörper zwischen der ersten Öffnung und dem Membransitz wenigstens ein Dichtungselement, wobei das Dichtungselement derart ausgebildet ist, dass es den Verbindungskörper des Druckausgleichselementes gegenüber dem Gehäuse abdichtet. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste Öffnung am Hohlkörper wenigstens ein Rastele¬ ment zur Befestigung des Druckausgleichselements mit dem Ge¬ häuse aufweist, wodurch auf einfache Weise der Sitz des
Druckausgleichselementes am Gehäuse gesichert werden kann. Das Dichtungselement ist insbesondere einstückig mit dem Hohlkörper ausgebildet.
Vorzugsweise weisen sowohl der Membransitz als auch die Membran und der Prallschutz jeweils eine rechteckige Außenkontur auf, wodurch eine besonders einfache, kostengünstige und ef¬ fektive Herstellung der Membran gewährleistet werden kann. Insbesondere ist ein besonders großer Anteil des Membranmaterials bei der Fertigung nutzbar. Gegenüber einer runden Membranform ist mittels der rechteckigen Fläche eine größere Elastizität erzielbar.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Federelement zwischen zwei einander gegenüberliegenden Bereichen der zweiten Öffnung derart ausgebildet, dass das Federelemente bei einem - insbesondere durch Schmutzpartikel auf der Membran verursachten oder verstärkten - Unterdruck im Gehäuseinneren durch die Membran in die zweite Öffnung gedrückt wird, wobei das Federelement bei einem nachlassenden Unterdruck im
Gehäuseinneren - beispielsweise aufgrund einer Erwärmung der Luft im Gehäuse - die Membran mittels Federkraft in ihren Ausgangszustand zurückdrückt. Auf diese Weise werden die auf der Membran festgesetzten Schmutzpartikel bewegt und derart versprödet, dass die Durchlässigkeit der Membran wiederherge¬ stellt ist.
Das Federelement hat bei einer Ausgestaltung in Draufsicht auf die zweite Öffnung eine s-Form oder mindestens einen s- förmigen Abschnitt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liegen sich die erste Öffnung und die zweite Öffnung an den beiden Enden des Hohlkörpers einander gegenüber, so dass ein besonders we¬ nig gestörter Druckausgleich zwischen dem Gehäuseinneren und der Umluft erzielbar ist.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Erfindung in Zusammenhang mit den Figuren .
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisch perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Druckausgleichselementes; Fig. 2 eine schematisch perspektivische Detailansicht des Verbindungskörpers des Druckausgleichselementes aus Figur 1, und
Fig. 3 eine schematisch perspektivische Ansicht des Druck¬ ausgleichselementes aus Figur 1 im zusammengebauten Zustand .
Fig. 1 stellt ein Druckausgleichselement 100 in perspektivi¬ scher Explosionsansicht dar. Das in Figur 1 dargestellte Druckausgleichselement 100 ist geeignet für einen Einsatz in einem nicht dargestellten Gehäuse für elektrische Geräte und umfasst einen Verbindungskörper 110, eine Membran 130 und einen als Deckel ausgebildeten Prallschutz 140, welcher mittels Schnappverbindungselementen mit dem Verbindungskörper 110 gekoppelt ist. Der Verbindungskörper 110 ist als Hohl¬ körper 150 ausgebildet und mit dem Gehäuse verbindbar. Der Hohlkörper 150 weist eine an einem freien Ende angeordnete erste Öffnung 160 und eine in einen Membransitz 120 mündende zweite Öffnung 170 auf, die Endabschnitte einer den Hohlkör¬ per 150 in Längsrichtung durchdringenden Kavität sind. Ist das Druckausgleichselement 100 mit dem Gehäuse verbun¬ den, mündet die erste Öffnung 160 in das Gehäuseinnere des Gehäuses. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Öffnung 160 gegenüberliegend zur zweiten Öffnung 170 ange¬ ordnet, wobei grundsätzlich die beiden Öffnungen 160, 170 auch anderweitig angeordnet sein können.
Der Membransitz 120 weist eine Auflagefläche 125 auf, in welche die zweite Öffnung 170 mündet. Innerhalb der zweiten Öffnung 170 ist ein an die Auflagefläche 125 angrenzendes Federelement 180 ausgebildet. Eine seitlich in die Auflage¬ fläche 125 übergehende Oberfläche des Federelements 180 bil¬ det eine Stützkontur 185 für die Membran 130 aus. Die Stütz- kontur 185 und die Auflagefläche 125 des Membransitzes 120 liegen gemeinsam in einer Fläche, die im dargestellten Ausführungsbeispiel einsinnig gekrümmt - nämlich als Abschnitt einer Zylindermantelfläche geformt - ausgebildet ist. Das Federelement 180 ist zwischen zwei einander gegenüberliegenden Bereichen der zweiten Öffnung 170 derart ausgebildet, dass es nach einem durch Schmutzpartikel auf der Membran 130 verursachten Unterdruck im Gehäuseinneren durch die Membran 130 elastisch in die zweite Öffnung 170 hinein verformt wird und dass bei einem nachlassenden Unterdruck im
Gehäuseinneren die Membran 130 durch das Federelement 180 in ihren Ausgangszustand zurückgedrückt wird, so dass die auf der Membran 130 festgesetzten Schmutzpartikel in Bewegung sind und verspröden, wodurch die Durchlässigkeit der Membran 130 wiederhergestellt wird. Das Federelement 180 hat in Draufsicht auf die zweite Öffnung 170 eine s-förmige Ge¬ stalt .
Entsprechend ist auch die Membran 130 ist in einem druckaus- geglichenen Ausgangszustand gekrümmt ausgebildet und folgt der Fläche, welche die Stützkontur 185 des Federelementes 180 und die Auflagefläche 125 des Membransitzes 120 enthält derart, dass die Membran 130 formschlüssig auf der Anlage¬ fläche 125 sowie der Stützkontur 185 aufliegt. Der Prall- schütz 140 liegt zumindest abschnittsweise derart auf der
Membran 130 auf, dass er - zusätzlich zum Schutz der Membran 130 vor dem Aufprall von Fremdkörpern oder Flüssigkeiten - die Funktion einer Lagesicherung der Membran 130 übernimmt. Insbesondere ist die Membran 130 mittels des Prallschutzes 140 und des Membransitzes 120 kraftschlüssig fixiert. Die Membran ist vorzugsweise nicht anderweitig befestigt - ins¬ besondere ist die Membran 130 nicht mit einer Schweiß- oder Klebeverbindung gehalten. Mit Vorteil ist sie in diesem Fall zerstörungsfrei vom Membransitz 120 und vom Prallschutz 140 lösbar. So kann die Membran 130 vergleichsweise einfach aus¬ gewechselt werden. Diese Ausgestaltung ist auch für andere Ausführungsbeispiele des Druckausgleichselements 100 geeig¬ net .
Wie insbesondere in Figur 2, einer Detailansicht des Verbin- dungskörpers 110, zu erkennen ist, mündet die zweite Öffnung 170 in den gekrümmten Membransitz 120. In der zweiten Öffnung 170 befindet sich das in Draufsicht auf die zweite Öffnung 170 einer S-Kontur entsprechend gekrümmt ausgebildete Feder¬ element 180., Es bildet eine ebenfalls s-förmige Stützkontur 185 derart aus, dass eine gasdurchlässige ebenfalls gekrümmt ausgebildete Membran 130 unmittelbar auf dem Membransitz 120 und der Stützkontur 185 des Federelements 180 aufliegen kann. Oberhalb der Membrane 130 ist der Prallschutz 140 angeordnet, so dass ein direktes Bespritzen der Membran 130 durch eine Flüssigkeit weitestgehend verhindert werden kann.
Der Prallschutz 140 weist Rastelemente 145 auf und ist über diese, wie in Figur 3 dargestellt, mit dem Verbindungskörper 110 verbindbar, dass, einerseits eine Lagesicherung der Memb- ran 130 und andererseits eine einfache Montage und Demontage des Prallschutzes 140 und damit auch ein Austausch der Memb¬ ran 130 gewährleistet werden kann.
Falls sich die Membran 130 trotz dem vorgelagerten Prall- schütz 140 mit diversen Feststoffpartikelablagerungen zusetzt, wird sich im Geräteinneren während einer Temperaturab¬ senkphase ein Luftunterdruck bilden, wodurch die Membrane 130 gegen das vorgespannte Federelement 180 in die zweite Öffnung 170 gesogen wird. Bei einer Lufterwärmung im Gehäuseinneren, zum Beispiel durch den Betrieb eines elektrischen Gerätes, wird der entstandene Luftunterdruck nachlassen. Die Vorspannung des Federelementes 180 gewährleistet, dass das Federele¬ ment 180 und damit die Membran 130 in ihre ursprüngliche Po¬ sition zurückgeführt werden. Die
Feststoffpartikelablagerungen auf der Membran 130 verspröden durch den Bewegungsablauf der Membran 130, so dass die Luft¬ durchlässigkeit der Membran 130 wieder hergestellt wird. Grundsätzlich kann sowohl der Membransitz 120 als auch die Membran 130 unterschiedlich ausgestaltet sein, wobei der im dargestellten Ausführungsbeispiel beschriebene Membransitz 120 und die Membran 130 eine in Draufsicht rechteckige Außen¬ kontur haben und gewölbt ausgeführt sind. Durch die recht¬ eckige Außenkontur kann eine optimale Ausnutzung des
Membranmaterials bei einer automatischen Fertigung der Membran 130 gewährleistet werden. Ferner weist die rechteckige Membran 130 im Verhältnis zu beispielsweise runden
Membranquerschnitten durch ihre größere Fläche auch eine höhere Elastizität auf, wodurch die Nutzungsdauer der Membran 130 verlängert und somit die Gesamtkosten für das Druckaus¬ gleichselement 100 gesenkt werden können.
Der Verbindungskörper 110 weist angrenzend an die erste Öff¬ nung 160 am Hohlkörper 150 Rastelemente 200 auf, wobei die Rastelemente 200 den Sitz des Verbindungskörpers 110 am Ge¬ häuse sichern, wenn das Druckausgleichselement 100 an dem nicht dargestellten Gehäuse montiert ist. Ferner weist der Verbindungskörper 110 im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Dichtungselemente 190 auf, wobei die Anzahl der Dich¬ tungselemente 190 variabel ist und in Abhängigkeit vom Pro- duktionsprozess und Einsatzbereich flexibel gestaltet werden kann. Die Dichtungselemente 190 können entweder zusätzlich am Hohlkörper 150 angebracht oder unmittelbar in einem Ferti- gungsprozess mit dem Hohlkörper 150 hergestellt werden. Dabei ist es von Vorteil, wenn der gesamte Verbindungskörper 110 und somit sowohl der Hohlkörper 150, als auch die Dichtungs- elemente 190 und der Membransitz 120 im Spritzgussverfahren einstückig hergestellt werden. Grundsätzlich denkbar ist es auch, dass der Verbindungskörper 110 auch den Prallschutz 140 umfasst und dieser umklappbar an dem Hohlkörper 140 angebracht ist. In diesem Fall, wäre ein gemeinsamer Fertigungs- prozess in dem sowohl der Verbindungskörper 110 mit den Dichtungselementen 190 als auch der Prallschutz 140 gespritzt werden, möglich, wodurch unter anderem Herstellungskosten eingespart werden könnten.
Neben der beschriebenen und abgebildeten Ausführungsform sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen sowie Kombinationen von Merkmalen umfassen können. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Er¬ findung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkma- len, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ausführungsbeispielen und Patentansprüchen beinhaltet.

Claims

Patentansprüche
1. Druckausgleichselement (100) für Gehäuse mit einem als Hohlkörper (150) ausgebildeten Verbindungskörper (110), mit einem Membransitz (120), der eine Auflagefläche (125) für ei¬ ne Membran (130) aufweist und mit einem Prallschutz (140), wobei der Membransitz (130) an dem Verbindungskörper (110) angeordnet ist und der Prallschutz (140) an den Verbin- dungskörper (110) gekoppelt ist;
wobei die Membran (130) auf der Auflagefläche (125) zwi¬ schen dem Prallschutz (140) und dem Membransitz (120) angeordnet ist;
wobei der Verbindungskörper (110) eine an einem freien Ende angeordnete erste Öffnung (160) und eine in die Auflage¬ fläche (125) des Membransitzes (120) mündende zweite Öffnung (170) aufweist; und
wobei innerhalb der zweiten Öffnung (170) ein an die Auflagefläche (125) angrenzendes, von der Membran (130) elas- tisch auslenkbares Federelement (180) angeordnet ist, mittels welchem eine Stützkontur (185) für die Membran (130) ausgebildet ist.
2. Druckausgleichselement (100) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei
- die beiden Öffnungen (160, 170) Endabschnitte einer den Hohlkörper (150) durchdringenden Kavität darstellen,
- die Membran (130) unter elastischer Verformung des Federelements (180) in die Kavität hinein gewölbt wird, wenn in der Kavität bezogen auf eine von der Kavität abgewandte Seite der Membran (130) ein Unterdruck herrscht, und
- die Membran (130) aufgrund der Federkraft des Federelemen¬ tes (180) in ihren Ausgangszustand zurückgedrückt wird, wenn der Unterdruck in der Kavität nachlässt.
3. Druckausgleichselement (100) gemäß einem der vorherge¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkon- tur (185) des Federelementes (180) und die Auflagefläche (125) des Membransitzes (120) in einer Fläche liegen.
4. Druckausgleichselement (100) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkontur (185) des Federelementes (180) und die Auflagefläche (125) des Membransitzes (120) ge¬ krümmt ausgebildet sind.
5. Druckausgleichselement (100) gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (130) derart ausgebildet ist, dass die Membran in einem Ausgangszustand formschlüssig auf der Fläche aufliegt.
6. Druckausgleichselement (100) gemäß einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prall¬ schutz (140) zumindest abschnittsweise auf der Membran (130) aufliegt und eine Lagesicherung der Membran (130) darstellt.
7. Druckausgleichselement (100) gemäß einem der vorherge- henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper
(150) zwischen der ersten Öffnung (160) und dem Membransitz (120) wenigstens ein Dichtungselement (190) aufesit, wobei das Dichtungselement (190) zur Abdichtung des Verbindungskörpers (110) gegenüber dem Gehäuse ausgebildet ist.
8. Druckausgleichselement (100) gemäß einem der vorherge¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass angrenzend an die erste Öffnung (160) am Hohlkörper (150) wenigstens ein Rastelement (200) ausgebildet ist, wobei das Rastelement (200) den Sitz des Verbindungskörpers (110) am Gehäuse si¬ chert .
9. Druckausgleichselement (100) gemäß einem der vorherge¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der
Membransitz (120), die Membran (130) und der Prallschutz (140) jeweils eine rechteckige Außenkontur aufweisen.
10. Druckausgleichselement (100) gemäß einem der vorherge¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federele¬ ment (180) derart zwischen zwei einander gegenüberliegenden Bereichen der zweiten Öffnung (170) ausgebildet ist, dass bei einem Unterdruck im Gehäuseinneren das Federelement (180) durch die Membran (130) in die zweite Öffnung (170) gedrückt wird, und dass bei einem nachlassenden Unterdruck im
Gehäuseinneren die Membran (130) durch das Federelement (180) in ihren Ausgangszustand zurückgedrückt wird.
11. Druckausgleichselement (100) gemäß einem der vorherge¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federele¬ ment (180) eine S-Form aufweist.
12. Druckausgleichselement (100) gemäß einem der vorherge¬ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Öff¬ nung (160) und die zweite Öffnung (170) an den beiden Enden des Hohlkörpers (150) einander gegenüberliegen.
13. Gehäuse mit einem Druckausgleichselement (100) gemäß ei¬ nem der vorhergehenden Ansprüche.
14. Elektronisches Steuergerät mit einem Gehäuse gemäß dem vorhergehenden Anspruch.
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