DE4337505C1 - Elektromechanisches Bauelement, insbesondere Relais, mit dichtem Gehäuse - Google Patents
Elektromechanisches Bauelement, insbesondere Relais, mit dichtem GehäuseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Bauelement,
insbesondere ein Relais, mit einem aus einem Sockel und einer
Kappe gebildeten Gehäuse, wobei der aus Kunststoff bestehende
Sockel Durchbrüche aufweist, in welchen Anschlußelemente, die
einen gegenüber der verbleibenden Weite des
jeweiligen Durchbruchs größeren Querschnitt derart aufweisen,
daß sie durch das Einstecken mit Preßsitz abdichtend veran
kert sind.
Um ein elektromechanisches Bauelement, beispielsweise ein Re
lais gemäß DE 34 28 595 C2, in einem Kunststoffgehäuse gegen
Feuchtigkeit und andere Umwelteinflüsse abzudichten, werden
bereits verschiedene Verfahren angewandt, um einerseits die
Kappe mit dem Sockel im Randbereich zu verkleben oder zu ver
schweißen und andererseits die Durchführungen der Anschluß
elemente mit Vergußmasse abzudichten. Diese herkömmlichen
Verfahren sind jedoch verhältnismäßig aufwendig und unwirt
schaftlich.
Aus der DE 26 17 633 A1 ist eine Anordnung für ein elektrome
chanisches Bauteil der eingangs genannten Art bekannt, bei
der die Öffnungen im Boden des Bauteiles mit am Sockel ange
spritzten Dichtlippen versehen sind, welche sich an die An
schlußstifte eng anschmiegen sollen. Da diese Dichtlippen je
doch materialeinheitlich mit dem Sockel ausgebildet sind, ist
der Erfolg der Abdichtung zweifelhaft. Denn entweder handelt
es sich um ein weiches Sockelmaterial, so daß der Sockel den
Kontaktelementen im Gehäuseinneren keine ausreichende Stabi
lität zu gelben vermag, oder es handelt sich um einen formsta
bilen Kunststoff, der wiederum den Nachteil hat, daß die aus
dem gleichen Material gebildeten Dichtlippen sich nicht weich
genug an die Anschlußelemente anschmiegen, um zuverlässig ab
zudichten. Außerdem ergeben solche Dichtlippen für sich al
lein nur eine mehr oder weniger linienförmige Abdichtung, die
insbesondere bei Anschlußelementen mit rechteckigem Quer
schnitt, beispielsweise Flachsteckern, keine sichere Abdich
tung ermöglichen.
Dichtlippen im Randspalt zwischen Grundkörper und Kappe sind
andererseits bereits in der DE-OS 23 20 617 vorgeschlagen;
allerdings geht es dort nur um eine Vorabdichtung, mit der
erreicht werden soll, daß die später einzubringende Verguß
masse nicht in das Gehäuse läuft.
Aus der DE 33 19 329 A1 ist ein Relais mit waschdichter Bo
denplatte bekannt, bei dem Vergußmasse in dem Zwischenraum
zwischen Schlitzen der Bodenplatte und eingesteckten An
schlußstiften eingegossen wird. Damit ist der eingangs ange
deutete Nachteil verbunden, daß die zusätzliche Vergußmasse
mit aufwendigen Arbeitsgängen verteilt und später ausgehärtet
werden muß.
In der DE 25 56 610 B2 ist schließlich ein aus Isolierstoff
bestehender Grundkörper für hermetisch abdichtbare Relais be
schrieben, wobei ein Grundkörper aus Duroplast mit einem Man
tel aus thermoplastischem Material umspritzt wird. Die An
schlußelemente sind allerdings dort in den duroplastischen
Grundkörper eingebettet, was bereits einen aufwendigen Her
stellungsvorgang bedingt. Zur Abdichtung zwischen dem ther
moplastischen Mantel und der Kappe wird dort ein zusätzlicher
Arbeitsgang vorgeschlagen, mit dem die Teile verklebt oder
verschweißt werden sollen.
Aus der DE 42 12 068 C1 ist ein Gehäuse zur Aufnahme von
elektrischen, elektronischen oder elektromechanischen Bautei
len bekannt, bei dem eine Grundplatte aus Schmelzkleberwerk
stoff verwendet ist, welche nach dem Aufsetzen auf den Rand
der Gehäusekappe durch Erwärmung mit letzterer verschmolzen
wird. Zusätzlich können auch die Bereiche um die Anschluß
stifte durch Erhitzen aufgeschmolzen werden. Da aber eine
solche Grundplatte nicht die Stabilität besitzt, um bei
spielsweise Kontaktelemente oder auch nur Anschlußstifte la
gestabil zu halten, kann sie nur zusätzlich zu einem Sockel
Verwendung finden, so daß sie also auch zusätzlichen Platz
und Herstellungsaufwand erfordert.
Aus einem Aufsatz von Hans J. Blaha, "Kunststoffgehäuse mit
PUR-Dichtungen", Technische Rundschau, Heft 24 vom 18. Juni
1993, Seiten 48 und 49, ist es auch allgemein bekannt, Kunst
stoffgehäuse mit PUR-Dichtungen abzudichten, die direkt auf
den ebenen Dichtungsträger aufgetragen werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bauelement der
eingangs genannten Art so zu gestalten, daß eine Abdichtung
der Gehäusespalte und -durchführungen, insbesondere an den
durch Einstecken befestigten Anschlußelementen, auf sehr ein
fache und wirtschaftliche Weise erreicht wird.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß der
aus einem formstabilen Kunststoff bestehende Sockel zumindest
in den Wandbereichen der Durchbrüche mit einer Schicht eines
thermoplastischen Elastomers überzogen ist,
und daß im Bereich eines Randspaltes zwischen dem
Sockel und der Kappe jeweils der Sockel oder die Kappe eben
falls mit einer Schicht des Elastomers versehen ist.
Bei der Erfindung werden also zumindest für den die Anschluß
teile tragenden Grundkörper oder Sockel zwei Kunststoffmate
rialien mit unterschiedlichen Eigenschaften eingesetzt. Der
Kunststoff mit der höheren Festigkeit, beispielsweise ein mi
neral- oder glasfaserverstärkter Thermoplast, wie Polyamid,
gibt die Formstabilität, während das zweite Material, nämlich
ein thermoplastisches Elastomer, wie z. B. Polyurethan, die
Dichtfunktion übernimmt. Grundsätzlich könnte zwar der form
stabile Kunststoff auch ein Duroplast sein, doch ist es wegen
der wirtschaftlicheren Verarbeitung günstiger, wenn zwei
Thermoplaste mit unterschiedlichen Eigenschaften eingesetzt
werden, da dann beide Materialien auf ein und derselben Ma
schine im Zweikomponenten-Spritzgießverfahren nacheinander
ausgeformt werden können. Da somit bereits durch die Herstel
lung des Grundkörpers bzw. Sockels mit zwei Kunststoffkompo
nenten die Dichtfunktion integriert ist, bedarf es nach dem
Zusammenstecken der Teile keines zusätzlichen Montage- und
Abdichtaufwandes. Die Toleranz der Fügeteile wird durch das
Elastomer ausgeglichen, so daß immer ein Preßsitz gewährlei
stet ist.
Im Gegensatz zu der zweifelhaften Abdichtung von dünnen
Dichtlippen ergibt die erfindungsgemäße Auskleidung der
Durchführungen für die Anschlußelemente eine großflächige Ab
dichtung über die gesamte Durchführungslänge. Besonders vor
teilhaft und zuverlässig ist die Abdichtung dann, wenn die
Elastomerschicht jeweils beide Ränder der Sockeldurchbrüche
nach Art einer Tülle umgreift. Zusätzlich kann es von Vorteil
sein, wenn die Elastomerschicht im Bereich des Randes des je
weiligen Sockeldurchbruches an der Gehäuseaußenseite eine zu
sätzliche, umlaufende Dichtlippe bildet.
In der Regel werden sich die beiden Kunststoffkomponenten an
ihren Grenzflächen mehr oder weniger miteinander verbinden.
Da die Abdichtung über Preßsitz erfolgt, ist dies jedoch
nicht einmal notwendig. Es können also zwei inkompatible
Kunststoffe verwendet werden, die sich beim Ausformen nicht
miteinander verbinden; dies gilt besonders dann, wenn das
Elastomer formschlüssig mit dem Sockel bzw. Grundkörper ver
bunden ist, etwa nach Art der erwähnten Tülle.
Grundsätzlich kann die
Kappe auch aus Metall bestehen, wobei dann die Abdichtfunk
tion zwischen Kunststoff und Metall in der gleichen Weise
wirksam wird wie an den metallischen Anschlußelementen. In
der Regel wird die Kappe jedoch auch aus Kunststoff bestehen,
so daß die aus Elastomer gebildete zweite Komponente zur Ab
dichtung des Randspaltes wahlweise am Sockel oder an der
Kappe angebracht sein kann. Besonders zuverlässig wird die
Abdichtung dann, wenn der Sockel einen umlaufenden Dichtungs
rand bildet, der mit einer im Profil U-förmigen Elastomer
schicht überzogen ist und in eine umlaufende Nut der Kappe
eingreift. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Ge
staltung der Teile mit der gleichen Wirkung ausführbar. Wei
terhin kann die Elastomerschicht eine oder mehrere in den
Randspalt vorstehende, umlaufende Dichtrippen bilden.
Grundsätzlich braucht der Elastomerüberzug lediglich im Be
reich der abzudichtenden Stellen vorgesehen zu werden, so daß
das Elastomer inselförmig nur an diesen Stellen eingespritzt
zu werden braucht. Es kann jedoch von Vorteil sein, mehrere
dieser Stellen untereinander über Stege zu verbinden, um die
Zahl der Anspritzungen in der Spritzgießform zu vermindern.
Diese Verbindungen können in Form von Stegen ausgebildet
sein, die entweder in vertieften Kanälen des Sockels liegen
oder als erhabene Stege auf dessen Oberfläche verlaufen kön
nen.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Relaissockel in einer Ansicht von unten,
Fig. 2 einen Schnitt II-II des Sockels von Fig. 1,
Fig. 3 ein vergrößertes Detail III aus Fig. 2,
Fig. 4 ein Relais mit einem Sockel gemäß Fig. 1, der mit
Anschlußelementen bestückt und mit einer Kappe versehen ist,
Fig. 5 einen Schnitt V-V aus Fig. 4,
Fig. 6 ein vergrößertes Detail VI aus Fig. 5.
In den Figuren ist ein Relaissockel 1 gezeigt, der zusammen
mit einer Kappe 2 ein Gehäuse bildet, das ein in Fig. 5 mit
schematisch angedeutetes Relaissystem 3 aufnimmt. Dieses Re
laissystem 3 kann beispielsweise gemäß DE 34 28 595 C2 ausge
bildet sein.
Der in den Fig. 1 bis 3 allein gezeigte Sockel besitzt
Durchbrüche 4 für Anschlußstifte 11 (siehe Fig. 5), welche
im vorliegenden Fall als Flachstecker ausgebildet sind; dem
entsprechend sind die Durchführungen rechteckig. Außerdem be
sitzt der Sockel einen abgesetzten, umlaufenden Dichtungsrand
5. Der Sockel selbst besteht aus einem formstabilen Kunst
stoff, beispielsweise einem glasfaserverstärkten Polyamid.
Wie in Fig. 3 in der Vergrößerung zu sehen ist, sind die In
nenwände 4a der Durchbrüche 4 jeweils mit einer Schicht 6 aus
einem Elastomer überzogen; als Material kommt Polyurethan
oder ein Thermoplast mit ähnlichen Eigenschaften in Betracht.
Die Elastomerschicht 6 übergreift an ihren Enden jeweils mit
einem verbreiterten Rand 7 in Form einer Tülle jeweils den
Rand des Durchbruches 4. An dem zur Gehäuseaußenseite weisen
den Ende des Durchbruchs 4 bildet die Elastomerschicht zu
sätzlich eine umlaufende Dichtlippe 8.
Der Dichtungsrand 5 des Sockels 1 ist ebenfalls mit einer
Elastomerschicht 9 überzogen, die im Profil U-förmig den Rand
5 auf drei Seiten umgibt. Auf dieser Elastomerschicht 9 sind
außerdem zwei umlaufende Dichtrippen 10 ausgebildet.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen die gleichen Ansichten wie die Fig.
1 bis 3, jedoch nunmehr mit vollständig montiertem Re
lais, also mit aufgesetzter Kappe 2 und mit eingesetztem Re
laissystem 3. Dabei sind die Anschlußstifte 11 in die Durch
brüche 4 eingepreßt, wobei aufgrund eines Übermaßes im Quer
schnitt bzw. der Breite 12 der Anschlußstifte 11 eine Durch
dringung mit der Elastomerschicht 6 erfolgt, die zu einem
Preßsitz und zu einer entsprechenden Abdichtung der Anschluß
stifte 11 führt. Wie Fig. 6 zeigt, schmiegen sich die nach
außen verformten Dichtlippen 8 eng an die Anschlußstifte 11
an. Durch das Aufschnappen der Kappe 2 greift der Dichtungs
rand 5 in eine umlaufende Nut 13 und bildet hierbei ebenfalls
einen Preßsitz zur Abdichtung des umlaufenden Randspaltes 15.
Die Abdichtung wird dadurch durch die nach zwei zueinander
senkrechten Richtungen wirkenden Dichtrippen 10 verbessert.
In den Fig. 1 und 4 sind außerdem noch Verbindungsstege 14
angedeutet, welche durch Fließkanäle in der Spritzgießform
entstehen. Es sind also Elastomerstege, die die verschiedenen
Elastomerschichten 6 und 9 in Form von vertieften oder erha
benen Stegen verbinden, so daß die Zahl der Anspritzungen in
der Spritzgießform geringer sein kann. Diese Verbindungsstege
14 können an der Gehäuseinnenseite und/oder an der Gehäuseau
ßenseite des Sockels 1 verlaufen.
Claims (6)
1. Elektromechanisches Bauelement, insbesondere Relais, mit
einem aus einem Sockel (1) und einer Kappe (2) gebildeten Ge
häuse, wobei der aus Kunststoff bestehende Sockel Durchbrüche
(4) aufweist, in welchen Anschlußelemente (11), die einen ge
genüber der verbleibenden Weite des jeweiligen Durchbruchs
größeren Querschnitt (12) derart aufweisen, daß sie durch das
Einstecken mit Preßsitz abdichtend verankert sind,
dadurch gekennzeich
net, daß der aus einem formstabilen Kunststoff bestehende
Sockel (1) zumindest in den Wandbereichen (4a) der Durchbrü
che (4) mit einer Schicht (6) eines thermoplastischen Elasto
mers überzogen ist, und daß im
Bereich eines Randspaltes (15) zwischen dem Sockel und der
Kappe jeweils der Sockel oder die Kappe ebenfalls mit einer
Schicht (9) des Elastomers versehen ist.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Elastomerschicht (6) nach Art einer Tülle mit verbreiter
tem Rand (7) die Ränder der Sockeldurchbrüche (4) umgreift.
3. Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elastomerschicht (6) im Bereich des Randes des jewei
ligen Sockeldurchbruchs (4) an der Gehäuseaußenseite eine um
laufende Dichtlippe (8) bildet.
4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Sockel (1) einen umlaufenden Dichtungs
rand (5) bildet, der mit einer im Profil U-förmigen Elasto
merschicht (9) überzogen ist und in eine umlaufende Nut (13)
der Kappe (2) eingreift oder umgekehrt.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Elastomerschicht (9) eine oder mehrere
in den Randspalt vorstehende, umlaufende Dichtrippen (10)
bildet.
6. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Elastomerbeschichtungen (6, 9) von meh
reren Durchbrüchen (4) bzw. am Dichtungsrand (5) untereinan
der über Verbindungsstege (14) aus dem Elastomermaterial ver
bunden sind.
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