EP0727089B1 - Elektromechanisches bauelement, insbesondere relais, mit dichtem gehäuse - Google Patents

Elektromechanisches bauelement, insbesondere relais, mit dichtem gehäuse Download PDF

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EP0727089B1 EP95900056A EP95900056A EP0727089B1 EP 0727089 B1 EP0727089 B1 EP 0727089B1 EP 95900056 A EP95900056 A EP 95900056A EP 95900056 A EP95900056 A EP 95900056A EP 0727089 B1 EP0727089 B1 EP 0727089B1
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H50/00—Details of electromagnetic relays
    • H01H50/02—Bases; Casings; Covers
    • H01H50/023—Details concerning sealing, e.g. sealing casing with resin
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H11/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches
    • H01H2011/0081—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of electric switches using double shot moulding, e.g. for forming elastomeric sealing elements on form stable casing

Definitions

  • the invention relates to an electromechanical component, in particular a relay, with a housing formed from a base and a cap, the base consisting of plastic having openings in which connection elements are anchored and sealed by insertion.
  • DE 25 56 610 B2 describes a base body made of insulating material for hermetically sealable relays, a base body made of thermosetting plastic being overmolded with a jacket made of thermoplastic material.
  • the connection elements are embedded in the thermosetting base body there, which already requires a complex manufacturing process.
  • an additional operation is proposed there, with which the parts are to be glued or welded.
  • the aim of the present invention is to design a component of the type mentioned at the outset in such a way that sealing of the housing gaps and bushings, in particular on the connecting elements fastened by insertion, is achieved in a very simple and economical manner.
  • this goal is achieved in that the base consisting of a dimensionally stable plastic at least is coated in the wall areas of the openings with a layer of a thermoplastic elastomer and that the connection elements have a larger cross section than the remaining width of the respective opening in such a way that they are anchored in a sealing manner by insertion with a press fit.
  • two plastic materials with different properties are therefore used at least for the base body or base carrying the connecting parts.
  • the plastic with the higher strength for example a mineral or glass fiber reinforced thermoplastic, such as polyamide, gives the shape stability, while the second material, namely a thermoplastic elastomer, such as. B. polyurethane, the sealing function.
  • the dimensionally stable plastic could also be a thermoset, but because of the more economical processing, it is more economical to use two thermoplastics with different properties, since both materials can then be molded one after the other on one and the same machine in a two-component injection molding process. Since the sealing function is thus already integrated through the production of the base body or base with two plastic components, no additional assembly and sealing effort is required after the parts have been put together. The tolerance of the parts to be joined is compensated for by the elastomer, so that an interference fit is always guaranteed.
  • the inventive lining of the bushings for the connection elements results in a large-area sealing over the entire bushing length.
  • the seal is particularly advantageous and reliable when the elastomer layer encompasses both edges of the base openings in the manner of a spout.
  • the elastomer layer in the area of the edge of the respective Socket opening on the outside of the housing forms an additional circumferential sealing lip.
  • the two plastic components will more or less bond to each other at their interfaces. Since the sealing is done by a press fit, this is not even necessary. It is therefore possible to use two incompatible plastics which do not bond to one another when molded; this applies in particular if the elastomer is positively connected to the base or base body, for example in the manner of the grommet mentioned.
  • the base or the cap is also provided with a layer of the elastomer.
  • the cap can also be made of metal, in which case the sealing function between plastic and metal is effective in the same way as on the metallic connecting elements.
  • the cap will also consist of plastic, so that the second component formed from elastomer for sealing the edge gap can be attached either to the base or to the cap.
  • the seal becomes particularly reliable when the base forms a circumferential sealing edge which is covered with a U-shaped elastomer layer in profile and engages in a circumferential groove in the cap.
  • the elastomer layer can form one or more circumferential sealing ribs projecting into the edge gap.
  • the elastomer coating only needs to be provided in the area of the points to be sealed, so that the elastomer only needs to be injected in the form of an island at these points.
  • connections can be designed in the form of webs which either lie in recessed channels in the base or can run as raised webs on the surface thereof.
  • a relay base 1 which, together with a cap 2, forms a housing which accommodates a relay system 3, which is indicated schematically in FIG.
  • This relay system 3 can be designed, for example, according to DE 34 28 595 C2.
  • the base shown in Figures 1 to 3 alone has openings 4 for pins 11 (see Figure 5), which are designed in the present case as a flat connector; accordingly, the bushings are rectangular.
  • the base has a stepped, all-round sealing edge 5.
  • the base itself consists of a dimensionally stable plastic, for example a glass fiber reinforced polyamide.
  • the inner walls 4a of the openings 4 are each covered with a layer 6 covered with an elastomer; polyurethane or a thermoplastic with similar properties can be considered as the material.
  • the ends of the elastomer layer 6 each extend over the edge of the opening 4 with a widened edge 7 in the form of a grommet.
  • the elastomer layer additionally forms a circumferential sealing lip 8.
  • the sealing edge 5 of the base 1 is also covered with an elastomer layer 9 which surrounds the edge 5 in a U-shaped profile on three sides. Two circumferential sealing ribs 10 are also formed on this elastomer layer 9.
  • Figures 4 to 6 show the same views as Figures 1 to 3, but now with the relay fully assembled, that is, with the cap 2 attached and with the relay system 3.
  • the pins 11 are pressed into the openings 4, due to an excess in Cross section or the width 12 of the pins 11 is penetrated with the elastomer layer 6, which leads to a press fit and a corresponding sealing of the pins 11.
  • the outwardly deformed sealing lips 8 nestle closely against the connecting pins 11.
  • the sealing edge 5 engages in a circumferential groove 13 and also forms a press fit for sealing the circumferential edge gap 15.
  • the sealing is thereby improved by the sealing ribs 10 acting in two mutually perpendicular directions.
  • connecting webs 14 are also indicated, which arise through flow channels in the injection mold. It is therefore elastomer webs that connect the different elastomer layers 6 and 9 in the form of recessed or raised webs, so that the number of injections in the injection mold can be lower. These connecting webs 14 can run on the inside of the housing and / or on the outside of the housing of the base 1.

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 durch Einstecken verankert und abgedichtet sind.
  • Um ein elektromechanisches Bauelement, beispielsweise ein Relais 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 verschweißen und andererseits die Durchführungen der Anschlußelemente mit Vergußmasse abzudichten. Diese herkömmlichen Verfahren sind jedoch verhältnismäßig aufwendig und unwirtschaftiich.
  • Aus der DE 26 17 633 Al ist eine Anordnung für ein elektromechanisches Bauteil der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Öffnungen im Boden des Bauteiles mit am Sockel angespritzten Dichtlippen versehen sind, welche sich an die Anschlußstifte eng anschmiegen sollen. Da diese Dichtlippen jedoch 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 Stabilitat zu geben vermag, oder es handelt sich um einen formstabilen Kunststoff, der wiederum den Nachteil hat, daß die aus dem gleichen Material gebildeten Dichtlippen sich nicht weich genug an die Anschlußelemente anschmiegen, um zuverlässig abzudichten. Außerdem ergeben solche Dichtlippen für sich allein nur eine mehr oder weniger linienförmige Abdichtung, die insbesondere bei Anschlußelementen mit rechteckigem Querschnitt, beispielsweise Flachsteckern, keine sichere Abdichtung 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 Vergußmasse nicht in das Gehäuse läuft.
  • Aus der DE 33 19 329 Al ist ein Relais mit waschdichter Bodenplatte bekannt, bei dem Vergußmasse in dem Zwischenraum zwischen Schlitzen der Bodenplatte und eingesteckten Anschlußstiften eingegossen wird. Damit ist der eingangs angedeutete 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 beschrieben, wobei ein Grundkörper aus Duroplast mit einem Mantel aus thermoplastischem Material umspritzt wird. Die Anschlußelemente sind allerdings dort in den duroplastischen Grundkörper eingebettet, was bereits einen aufwendigen Herstellungsvorgang bedingt. Zur Abdichtung zwischen dem thermoplastischen Mantel und der Kappe wird dort ein zusätzlicher Arbeitsgang vorgeschlagen, mit dem die Teile verklebt oder verschweißt werden sollen.
  • 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 einfache 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 die Anschlußelemente einen gegenüber der verbleibenden Weite des jeweiligen Durchbruchs größeren Querschnitt derart aufweisen, daß sie durch das Einstecken mit Preßsitz abdichtend verankert werden.
  • Bei der Erfindung werden also zumindest für den die Anschlußteile tragenden Grundkörper oder Sockel zwei Kunststoffmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften eingesetzt. Der Kunststoff mit der höheren Festigkeit, beispielsweise ein mineral- 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 formstabile 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 Maschine im Zweikomponenten-Spritzgießverfahren nacheinander ausgeformt werden können. Da somit bereits durch die Herstellung des Grundkörpers bzw. Sockels mit zwei Kunststoffkomponenten 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 gewährleistet ist.
  • Im Gegensatz zu der zweifelhaften Abdichtung von dünnen Dichtlippen ergibt die erfindungsgemäße Auskleidung der Durchführungen für die Anschlußelemente eine großflächige Abdichtung über die gesamte Durchführungslänge. Besonders vorteilhaft 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 jeweiligen Sockeldurchbruches an der Gehäuseaußenseite eine zusätzliche, 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 verbunden ist, etwa nach Art der erwähnten Tülle.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung ist weiterhin vorgesehen, daß im Bereich eines Randspaltes zwischen dem Sockel und der Kappe jeweils der Sockel oder die Kappe ebenfalls mit einer Schicht des Elastomers versehen ist. Grundsätzlich kann die Kappe auch aus Metall bestehen, wobei dann die Abdichtfunktion 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 Abdichtung des Randspaltes wahlweise am Sockel oder an der Kappe angebracht sein kann. Besonders zuverlässig wird die Abdichtung dann, wenn der Sockel einen umlaufenden Dichtungsrand bildet, der mit einer im Profil U-förmigen Elastomerschicht überzogen ist und in eine umlaufende Nut der Kappe eingreift. Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Gestaltung der Teile mit der gleichen Wirkung ausführbar. Weiterhin kann die Elastomerschicht eine oder mehrere in den Randspalt vorstehende, umlaufende Dichtrippen bilden.
  • Grundsätzlich braucht der Elastomerüberzug lediglich im Bereich 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 können.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
    • Figur 1 einen Relaissockel in einer Ansicht von unten,
    • Figur 2 einen Schnitt II-II des Sockels von Figur 1,
    • Figur 3 ein vergrößertes Detail III aus Figur 2,
    • Figur 4 ein Relais mit einem Sockel gemäß Figur 1, der mit Anschlußelementen bestückt und mit einer Kappe versehen ist,
    • Figur 5 einen Schnitt V-V aus Figur 4,
    • Figur 6 ein vergrößertes Detail VI aus Figur 5.
  • In den Figuren ist ein Relaissockel 1 gezeigt, der zusammen mit einer Kappe 2 ein Gehäuse bildet, das ein in Figur 5 mit schematisch angedeutetes Relaissystem 3 aufnimmt. Dieses Relaissystem 3 kann beispielsweise gemäß DE 34 28 595 C2 ausgebildet sein.
  • Der in den Figuren 1 bis 3 allein gezeigte Sockel besitzt Durchbrüche 4 für Anschlußstifte 11 (siehe Figur 5), welche im vorliegenden Fall als Flachstecker ausgebildet sind; dementsprechend sind die Durchführungen rechteckig. Außerdem besitzt der Sockel einen abgesetzten, umlaufenden Dichtungsrand 5. Der Sockel selbst besteht aus einem formstabilen Kunststoff, beispielsweise einem glasfaserverstärkten Polyamid.
  • Wie in Figur 3 in der Vergrößerung zu sehen ist, sind die Innenwände 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 weisenden Ende des Durchbruchs 4 bildet die Elastomerschicht zusätzlich 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 Figuren 4 bis 6 zeigen die gleichen Ansichten wie die Figuren 1 bis 3, jedoch nunmehr mit vollständig montiertem Relais, also mit aufgesetzter Kappe 2 und mit eingesetztem Relaissystem 3. Dabei sind die Anschlußstifte 11 in die Durchbrüche 4 eingepreßt, wobei aufgrund eines Übermaßes im Querschnitt bzw. der Breite 12 der Anschlußstifte 11 eine Durchdringung mit der Elastomerschicht 6 erfolgt, die zu einem Preßsitz und zu einer entsprechenden Abdichtung der Anschlußstifte 11 führt. Wie Figur 6 zeigt, schmiegen sich die nach außen verformten Dichtlippen 8 eng an die Anschlußstifte 11 an. Durch das Aufschnappen der Kappe 2 greift der Dichtungsrand 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 Figuren 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 erhabenen 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 Gehäuseaußenseite des Sockels 1 verlaufen.

Claims (8)

  1. Elektromechanisches Bauelement, insbesondere Relais, mit einem aus einem Sockel (1) und einer Kappe (2) gebildeten Gehäuse, wobei der aus Kunststoff bestehende Sockel Durchbrüche (4) aufweist, in welchen Anschlußelemente (11) durch Einstecken verankert und abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der aus einem formstabilen Kunststoff bestehende Sockel (1) zumindest in den Wandbereichen (4a) der Durchbrüche (4) mit einer Schicht (6) eines thermoplastischen Elastomers überzogen ist und daß die Anschlußelemente (11) eine gegenüber der verbleibenden Weite des jeweiligen Durchbruchs größeren Querschnitt (12) derart aufweisen, daß sie durch das Einstecken mit Preßsitz abdichtend verankert sind.
  2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerschicht (6) nach Art einer Tülle mit verbreitertem 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 jeweiligen Sockeldurchbruchs (4) an der Gehäuseaußenseite eine umlaufende Dichtlippe (8) bildet.
  4. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, 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.
  5. Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (1) einen umlaufenden Dichtungsrand (5) bildet, der mit einer im Profil U-förmigen Elastomerschicht (9) überzogen ist und in eine umlaufende Nut (13) der Kappe (2) eingreift oder umgekehrt.
  6. Bauelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerschicht (9) eine oder mehrere in den Randspalt vorstehende, umlaufende Dichtrippen (10) bildet.
  7. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sockel (1) mit der Elastomerbeschichtung (6, 9) im Spritzgießverfahren durch Mehrkomponentenumspritzung gewonnen ist.
  8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerbeschichtungen (6, 9) von mehreren Durchbrüchen (4) bzw. am Dichtungsrand (5) untereinander über Verbindungsstege (14) aus dem Elastomermaterial verbunden sind.
EP95900056A 1993-11-03 1994-11-02 Elektromechanisches bauelement, insbesondere relais, mit dichtem gehäuse Expired - Lifetime EP0727089B1 (de)

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