DE10104998A1 - Schaltvorrichtung - Google Patents
SchaltvorrichtungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung, insbesondere zum Betätigen von Ventilen, mit einem Gehäuse (18) und einem darin angeordneten Spulenkörper (10), in dem ein Schaltteil geführt und der mit einer Wicklung (14) eines Leiters (16) versehen ist, der mit Kontaktteilen (20) eines Anschlußsteckers (22) in Verbindung steht, wobei zumindest Teile des Gehäuses (18) und des Anschlußsteckers (22) mit einer Kunststoffmasse (24) umgeben sind und wobei Dichtmittel (40) das Innere (42) der Schaltvorrichtung gegenüber der Umgebung (44) abdichten. Dadurch, daß mindestens eines der Dichtmittel (40) aus einem Dichtsteg (48) gebildet ist, daß der Dichtsteg (48) aus einem schmelzbaren Material besteht, daß beim Aufbringen der Kunststoffmasse (24) diese eine Temperatur aufweist, daß der Dichtsteg (48) mit der Kunststoffmasse (24) fluiddicht verschmilzt, daß der Dichtsteg (48) auf der dem Gehäuse (18) zugewandten Unterseite (50) einer Steckerplatte (26) des Anschlußsteckers (22) angeordnet ist und daß der Dichtsteg (48) zumindest die Eingriffsteile des Anschlußsteckers (22), die mit dem Gehäuse (18) in Verbindung stehen, im geschmolzenen Verbindungszustand mit der Kunststoffmasse (24) gegenüber der Umgebung (44) fluiddicht abschließt, kann auf den Einsatz der üblichen, einem Versagen unterliegenden Gummidichtringe (O-Ringe) im Bereich des Anschlußsteckers vollständig verzichtet werden.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaftvorrichtung, insbesondere zum Betätigen
von Ventilen, mit einem Gehäuse und einem darin angeordneten Spulen
körper, in dem ein Schaltteil geführt und der mit einer Wicklung eines Lei
ters versehen ist, der mit Kontaktteilen eines Anschlußsteckers in Verbin
dung steht, wobei zumindest Teile des Gehäuses und des Anschlußsteckers
mit einer Kunststoffmasse umgeben sind und wobei Dichtmittel das Innere
der Schaltvorrichtung gegenüber der Umgebung abdichten.
Dahingehende Schaltvorrichtungen, die man in der Fachsprache auch als
Schaltmagnete bezeichnet, sind beispielsweise durch die DE 36 35 551 A1
und das DE-GM 83 17 753 bekannt und auf dem Markt frei erhältlich. Das
Schaltteil ist im wesentlichen aus einem rohrförmigen Bolzen gebildet, der
bei elektrischer Erregung der Spule über einen an die Steckerplatte eines
Anschlußsteckers anschließbaren Gerätestecker eine vorgebbare Wegstrec
ke zurücklegt und hierbei einen Schaltvorgang auslöst, beispielsweise bei
einem Ventil zum Absperren und Führen von Fluidströmen. Werden diese
bekannten Schaltvorrichtungen in Bereichen mit hoher Feuchtigkeit einge
setzt, wie sie sich unter anderem auch bei der Schwitzwasser- und Konden
satbildung ergibt, dringt die Feuchtigkeit ins Gehäuseinnere insbesondere
zu dem Spulenkörper mit der Wicklung vor und führt dort mit einsetzender
Korrosion zu einem Unbrauchbarwerden der Schaltvorrichtung. Es ist zwar
schon vorgeschlagen worden, zur Umgehung dieses Problems das Gehäuse
der Schaltvorrichtung vollständig mit einer die Feuchtigkeit abhaltenden
Kunststoff-Vergußmasse zu umgeben, was jedoch zu sehr groß aufbauenden
Schaltvorrichtungen führt, die für den Einsatz in der Fahrzeugtechnik (Mo
biltechnik), wo grundsätzlich nur wenig Einbauraum zur Verfügung steht,
nicht geeignet sind. Darüber hinaus führt ein Umgießen des gesamten
Schaltgehäuses mit der Steckerplatte zu einem unschönen Aussehen.
Bei einer Schaltvorrichtung nach der FR 1 348 792 ist zwar bereits vorge
schlagen worden, anstelle der Abdichtung über eine Kunststoff-Verguß
masse die möglichen Eindringstellen von Feuchtigkeit in das Gehäuse über
Gummi-Dichtringe (O-Ringe) abzudichten, die endseitig in Sitzen von Ge
häusedeckeln der Vorrichtung sowie zwischen dem Gehäuse und dem
Steckeinsatz der Steckerplatte angeordnet sind. Es hat sich jedoch auch hier
gezeigt, daß die Dichtwirkung insbesondere im Bereich des Steckeinsatzes
der Steckerplatte gegenüber eindringender Feuchtigkeit nicht zufriedenstel
lend ist und daß mit zunehmendem Alter der Schaltvorrichtung, die mit
einer Versprödung der Dichtringe einhergehen kann, die Abdichtung voll
ständig verloren geht.
Bei einer gattungsgemäßen Schaltvorrichtung nach der DE 43 41 087 C2
hat man versucht, dem vorstehend genannten Problem dadurch zu begeg
nen, daß der genannte Steckeinsatz für die Anlage eines ringförmigen
Dichtteils eine Anlagefläche aufweist, die mit einem vorgebbaren axialen
Überstand über die der Außenumfangsfläche des Gehäuses zugewandte
Unterseite der Steckerplatte derart vorsteht, daß im Einbauzustand durch
Verpressen des ringförmigen Gummidichtteils zumindest der in Richtung
des Spulenkörpers auftretende Spalt zwischen Steckerplatte und der Außen
umfangsfläche des Gehäuses dichtend verschlossen ist, so daß derart die
Feuchtigkeit an der Stelle des Aufsatzes der Steckerplatte nicht mehr in das
Gehäuseinnere und insbesondere nicht zu dem Spulenkörper mit der Wick
lung gelangen kann. Die dahingehende Lösung ist jedoch aufwendig zu
realisieren und die genannten Teile müssen paßgenau zusammenwirken
können, was den Herstellaufwand und mithin die Herstellkosten deutlich
erhöht. Da im übrigen wieder ein Gummidichtring eingesetzt ist, ist gleich
falls bei langer Einsatzdauer der Schaltvorrichtung ein Versagen durch Ver
sprödung oder Undichtwerden des genannten Dichtringes nicht ausge
schlossen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine klein aufbauende Schaltvorrichtung zu schaffen, die insbe
sondere für den Einsatz in der Fahrzeugtechnik geeignet ist und die den
noch auch bei hoher Feuchte einen funktionssicheren Betrieb auch über
eine längere Einsatzdauer hinweg erlaubt.
Diese Aufgabe löst eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspru
ches 1 in seiner Gesamtheit.
Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 minde
stens eines der Dichtmittel aus einem Dichtsteg gebildet ist, daß der Dicht
steg aus einem schmelzbaren Material besteht, daß beim Aufbringen der
Kunststoffmasse diese eine Temperatur aufweist, daß der jeweilige Dicht
steg mit der Kunststoffmasse fluiddicht verschmilzt, daß der Dichtsteg auf
der dem Gehäuse zugewandten Unterseite einer Steckerplatte des An
schlußsteckers angeordnet ist und daß der Dichtsteg zumindest die Eingriff
steile des Anschlußsteckers, die mit dem Gehäuse in Verbindung stehen, im
geschmolzenen Verbindungszustand mit der Kunststoffmasse gegenüber der
Umgebung fluiddicht abschließt, kann auf den Einsatz der üblichen, einem
Versagen unterliegenden Gummidichtringe (O-Ringe) im Bereich des An
schlußsteckers vollständig verzichtet werden. Durch das thermische Ver
schmelzen des Dichtsteges mit der Kunststoffvergußmasse findet ein homo
genes Verschmelzen von einander zugewandten Materialpartien statt, die
unter beliebigen Einsatzbedingungen auch bei sehr hoher Feuchte oder
Kondensateintrag eine sichere Abdichtung der Funktionsteile gegenüber der
Umgebung gewährleisten und mithin einen sicheren Betrieb der Schaltvor
richtung auch über eine sehr lange Einsatzdauer hinweg. Da im übrigen der
eingesetzte Dichtsteg konstruktiv ausgesprochen klein aufbaut, nehmen die
hergestellten Dichtstrecken selbst wiederum keinen oder nur einen gering
fügigen Bauraum ein, so daß sich insgesamt die Schaltvorrichtung oder der
Schaltmagnet konstruktiv klein aufbauend auslegen läßt. Da die Schaltvor
richtung ohnehin mit der Kunststoffvergußmasse umspritzt wird, läßt sich
das Abdichten der Vorrichtung mit dem eigentlichen Umspritzen oder Um
gießen mit der Kunststoffmasse in einem Arbeitsgang erledigen, was die
Herstellung deutlich vereinfacht und die Herstellkosten senkt. Auf das bis
herige aufwendige zusätzliche Einlegen von Dichtringen und deren genaue
Positionierung innerhalb der Schaltvorrichtung im Bereich des Anschluß
steckers kann daher verzichtet werden.
Der Dichtsteg ist auf der dem Gehäuse zugewandten Unterseite einer Stec
kerplatte des Anschlußsteckers angeordnet, wobei der Dichtsteg zumindest
die Eingriffsteile des Anschlußsteckers, die mit dem Gehäuse in Verbindung
stehen, im geschmolzenen Verbindungszustand mit der Kunststoffmasse
gegenüber der Umgebung fluiddicht abschließt. Vorzugsweise ist der Dicht
ring dabei einstückiger Bestandteil der Steckerplatte. Damit ist eine sichere
einfache Abdichtmöglichkeit gegeben, ohne daß man, wie im Stand der
Technik nach der DE 43 41 087 C2 beschrieben, erst genaue Anpaßschritte
für ein axiales Verpressen der bekannten Gummidichtringe an der Untersei
te der Steckerplatte vornehmen müßte.
Dadurch, daß zwischen dem Dichtsteg und dem Gehäuse oder zwischen
dem Gehäuse und dem Anschlußstecker derart ein freier Raum oder Spalt
besteht, daß beim Umspritzen mittels der heißen Kunststoffmasse diese un
gehindert zu dem Dichtsteg gelangt und diesen allseitig bis zu seinem Ab
schmelzen umfließt, ist auch für die Kunststoffmasse selbst ein verbessertes
Strömungsverhalten beim Ummanteln der Schaltvorrichtung bzw. ihrer we
sentlichen Teile erreicht, was wiederum fertigungstechnisch günstig ist. Auf
den Einsatz von zusätzlichen Dichtmitteln in Form von Gummidichtringen
od. dgl. kann durch die Verwendung des als Abschmelzsteg ausgebildeten
Dichtsteges in Verbindung mit dem Verschmelzungsprozess mit der heißen
Kunststoffmasse jedenfalls verzichtet werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der sonstigen Un
teransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung wird nun
im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Schaltvorrichtung ohne Polrohr
und ohne Schaltteil mit deutlich vergrößert dargestelltem Ab
schmelzsteg;
Fig. 2 eine Unteransicht auf ein Steckerteil des Anschlußsteckers
ohne eingesetzte Steckerteile.
Die Schaltvorrichtung weist einen Spulenkörper 10 aus Kunststoffmaterial
auf. Der Spulenkörper 10 hat endseitig zwei ringförmige Stirnflansche 12,
zwischen denen sich das Wicklungspaket 14 eines Leiters 16 erstreckt, wel
ches in der Fig. 1 nur schematisch wiedergegeben ist. In dem Spulenkörper
10 ist ein Schaltteil (nicht dargestellt) geführt, das von einem sog. Polrohr
(nicht dargestellt) umgeben ist. Die dahingehende Anordnung ist bekannt,
so daß an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen wird. Mit dem
Schaltteil lassen sich jedoch bei Betätigung der Schaltvorrichtung übliche
Ventile ansteuern und damit deren Schaltstellung bestimmen.
Der Spulenkörper 10 ist von einem im wesentlichen zylindrisch ausgebilde
ten Gehäuse 18 aus metallischem Werkstoff umgeben. Der Leiter 16 der
Wicklung 14 steht mit Kontaktteilen 20 in Form dreier Steckerfahnen eines
Anschlußsteckers 22 elektrisch leitend in Verbindung. Die Einzelheiten der
dahingehenden Anschlußtechnik zwischen dem Leiter 16, der Wicklung 14
und den elektrisch leitenden Teilen des Anschlußsteckers 22 lassen sich
insbesondere aus der Fig. 2 der DE 43 41 087 C2 ersehen, so daß an dieser
Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird.
Zur elektrischen Isolierung der leitenden Materialpartien, insbesondere zwi
schen Teilen des Gehäuses 18, der Wicklung 14 und leitenden Teilen des
Anschlußsteckes 22, dient eine Kunststoffmasse 24, insbesondere in Form
einer Kunststoffvergußmasse. Diese ist in Spalte zwischen den genannten
Teilen mit erhöhter Temperatur einspritzbar und härtet dort aus. Für das
dahingehende Umspritzen der eigentlichen Schaltvorrichtung mit der
Kunststoffmasse 24 dient eine Umgieß- oder Umspritzform (nicht näher
dargestellt), in die die Teile der Schaltvorrichtung eingelegt werden können.
Die Kontaktteile 20 in Form der drei Steckerfahnen lassen sich aus einer
ebenen Platine ausschneiden oder ausstanzen und werden anschließend
mit dem Kunststoffmaterial des Anschlußsteckers 22 in Form der Stecker
platte 26 umgossen. Die dahingehende Steckerplatte 26 ist gemäß der Dar
stellung nach der Fig. 2 von unten her gesehen dargestellt, wobei der einfa
cheren Darstellung wegen die Steckerfahnen weggelassen wurden und nur
die drei Ausnehmungen 28 in der Steckerplatte 26 zu sehen sind, durch die
die Kontaktteile 20 in Form der Steckerfahnen hindurchgeführt werden. Die
Steckerplatte 26 weist im wesentlichen mittig einen Steckeinsatz 30 auf, der
in der Art einer Buchse ausgebildet ist. Mittels dieses Steckeinsatzes 30 läßt
sich die Steckerplatte 26 unter Beibehalten eines Abstandes auf der Außen
umfangsfläche 32 des Gehäuses 18 aufsetzen. Ferner weist der Steckeinsatz
30 ein Innengewinde 34 und zwei voneinander in axialer Richtung getrenn
te Schneideinsätze 36 auf, die jeweils mit einer Längsverzahnung versehen
sind. Die dahingehenden Schneideinsätze 36 garantieren einen festen Halt
des Steckeinsatzes 30 sowohl im Metallgehäuse 18 als auch in der Stecker
platte 26 mit ihrem Kunststoffmaterial.
Das Innengewinde 34 ist dabei Teil einer Schraubverbindung, die die Stec
kerplatte 26 zwecks Stromanschluß mit einem Gerätestecker (nicht darge
stellt) mit diesem eingeht. Der Steckeinsatz 30 ist dabei mit dem als Masse
anschluß 38 dienenden Kontaktteil 20 der Steckerplatte 26 verbunden und
durchgreift insbesondere den angesprochenen Masseanschluß 38 in leiten
der Form. Zum Herstellen der Verbindung von Steckerplatte 26 mit dem
Gehäuse 18 ist vorzugsweise der Steckeinsatz 30 bereits in die Steckerplatte
26 eingebracht und wird anschließend zusammen mit dieser gegen das Ge
häuse 18 zumindest so lange verpreßt, bis ein sicherer Halt des unteren
Teils des Schneideinsatzes 36 in dem Gehäuse 18 gewährleistet ist. Das
Gehäuse 18, der Spulenkörper 10 sowie die Wicklung 14 sind im wesentlichen
rotationssymmetrisch ausgebildete Bauteile und die Kunststoffverguß
masse 24 ist in der Fig. 1 entsprechend schraffiert dargestellt und zeigt die
ausgegossenen Räume und Spalte der Schaltvorrichtung. Die Kunststoffma
sse 24 soll neben der elektrischen Isolierung im wesentlichen auch sicher
stellen, daß Feuchtigkeit, beispielsweise in Form von Kondensat od. dgl.,
nicht in die Schaltvorrichtung eindringen kann, wobei jedoch nicht ausge
schlossen werden kann, daß aufgrund der Kapillarwirkung dennoch Feuch
tigkeit in die Schaltvorrichtung gelangt, wobei die Kapillarwirkung insbe
sondere zwischen der Verbindungsfläche der Kunststoffmasse 24 und den
sonstigen Teilen der Schaltvorrichtung, wie Gehäuse 18 oder den Teilen
der Steckerplatte 26 entsteht. Um der dahingehenden Kapillarwirkung ent
gegenzutreten, sind zusätzliche Dichtmittel 40 vorgesehen, die das Innere
42 der Schaltvorrichtung gegenüber der Umgebung 44 (vgl. Fig. 1) abdich
ten.
Das jeweilige Dichtmittel 40 ist aus einem Dichtsteg 48 gebildet, wobei der
Dichtsteg 48 aus einem schmelzbaren Material besteht und wobei beim
Aufbringen der Kunststoffmasse 24 diese eine Temperatur aufweist, daß der
jeweilige Dichtsteg 48 mit der Kunststoffmasse 24 fluiddicht verschmilzt.
Um die Anordnung des Dichtsteges 48 zeigen zu können, ist dieser bildlich
in der Fig. 1 dargestellt, obwohl dort bereits die Kunststoffmasse 24 in die
eigentliche Schaltvorrichtung eingebracht worden ist. Demgemäß bildet der
Dichtsteg 48 vor dem Verschmelzen mit der eigentlichen Kunststoffmasse
24 einen geschlossenen Dichtring aus.
Der Dichtsteg 48 ist auf der dem Gehäuse 18 zugewandten Unterseite 50
der Steckerplatte 26 des Anschlußsteckers 22 angeordnet. Dieser Dichtsteg
48 schließt zumindest die Eingriffsteile des Anschlußsteckers 22 in Form
des buchsenartigen Steckereinsatzes 30, die mit dem Gehäuse 18 in Verbindung
stehen, im geschmolzenen Verbindungszustand mit der Kunst
stoffmasse 24 gegenüber der Umgebung 44 fluiddicht ab. Wie insbesondere
die Fig. 2 zeigt, ist der Dichtsteg 48 einstückiger Bestandteil der Steckerplat
te 26 und steht auf ihrer sonstigen Unterseite 50 um einen vorgebbaren
Überstand hervor. Wie insbesondere die Fig. 2 zeigt, bildet also der Dicht
steg 48 eine Art umlaufende Dichtkante aus, wobei der Dichtsteg 48 in sich
geschlossen ist und zwischen seinen Dichtkanten die Bohrung 52 umfaßt,
die später im zusammengebauten Zustand der Schaltvorrichtung den Steck
einsatz 30 aufnimmt. Ferner grenzt der Dichtsteg 48 den dahingehenden
Steckeinsatz 30 von den beiden stromführenden Steckerfahnen als Kontakt
teile 20 ab, wohingegen der Masseanschluß 38 innerhalb des Dichtsteges
48 liegt und dort die zugeordnete Ausnehmung 28 durchgreift. Auch inso
weit ist über die umlaufende Dichtkante in Form des Dichtsteges 48 eine
Abgrenzung von Masseanschluß 38 mit den sonstigen beiden stromführen
den Kontaktteilen 20 erreicht. Der dahingehende Dichtsteg 48 ist als Ab
schmelzring oder Abschmelzsteg ausgebildet, der, sobald er in Kontakt mit
der heißen Umspritzmasse kommt, schmilzt und eine einstückige Verbin
dung mit der Kunststoffmasse 24 eingeht. Der Dichtsteg 48 ist also vor
zugsweise gleichfalls aus einem thermoplastischen Material ähnlich dem
der Kunststoffmasse 24 gebildet und besteht vorzugsweise aus einem Po
lyamidwerkstoff.
Wie in den Figuren dargestellt, kann der Dichtsteg 48 im Querschnitt recht
eckförmig sein; es ist aber auch eine dreieckförmige Querschnittsform oder
sonstige Querschnittsformen (nicht dargestellt) möglich, ohne daß dies die
Dichtwirkung beeinträchtigt. Ferner kann der Dichtstege 48 sehr klein auf
bauend gewählt sein, beispielsweise eine Breite von 0,2 bis 0,3 mm auf
weisen, und eine Höhe von 0,3 bis 0,4 mm.
Insbesondere sind die Materialien derart zu wählen, daß beispielsweise der
Kunststoff des Spulenkörpers 10 eine geringere Schmelztemperatur hat als
die Kunststoffmasse 24, so daß auf jeden Fall durch die Umspritzmasse ein
Anschmelzen an dem Dichtsteg 48 gewährleistet ist. Vergleichbares gilt
auch für die Wahl des Kunststoffes für den Anschlußstecker 22.
Claims (7)
1. Schaltvorrichtung, insbesondere zum Betätigen von Ventilen, mit einem
Gehäuse (18) und einem darin angeordneten Spulenkörper (10), in dem
ein Schaltteil geführt und der mit einer Wicklung (14) eines Leiters (16)
versehen ist, der mit Kontaktteilen (20) eines Anschlußsteckers (22) in
Verbindung steht, wobei zumindest Teile des Gehäuses (18) und des
Anschlußsteckers (22) mit einer Kunststoffmasse (24) umgeben sind und
wobei Dichtmittel (40) das innere (42) der Schaltvorrichtung gegenüber
der Umgebung (44) abdichten, dadurch gekennzeichnet, daß minde
stens eines der Dichtmittel (40) aus einem Dichtsteg (48) gebildet ist,
daß der Dichtsteg (48) aus einem schmelzbaren Material besteht, daß
beim Aufbringen der Kunststoffmasse (24) diese eine Temperatur auf
weist, daß der Dichtsteg (48) mit der Kunststoffmasse (24) fluiddicht ver
schmilzt, daß der Dichtsteg (48) auf der dem Gehäuse (18) zugewandten
Unterseite (50) einer Steckerplatte (26) des Anschlußsteckers (22) ange
ordnet ist und daß der Dichtsteg (48) zumindest die Eingriffsteile des
Anschlußsteckers (22), die mit dem Gehäuse (18) in Verbindung stehen,
im geschmolzenen Verbindungszustand mit der Kunststoffmasse (24)
gegenüber der Umgebung (44) fluiddicht abschließt.
2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Dichtsteg (48) vor dem Verschmelzen mit der Kunststoffmasse (24) ei
nen geschlossenen Ring ausbildet.
3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Dichtsteg (48) einstückiger Bestandteil der Steckerplatte (26) ist.
4. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Dichtsteg (48) in der Art eines Abschmelzringes insbe
sondere aus thermoplastischem Material gebildet ist.
5. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Dichtsteg (48) im Querschnitt rechteckförmig oder
dreieckförmig ausgebildet ist.
6. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kunststoffmasse (24) durch Umspritzen auftragbar ist
und insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, bei
spielsweise aus einem Polyamidwerkstoff, besteht.
7. Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen dem Dichtsteg (48) und dem Gehäuse (18) oder
zwischen diesem und dem Anschlußstecker (22) derart ein freier Raum
oder Spalt besteht, daß beim Umspritzen mittels der heißen Kunststoff
masse (24) diese ungehindert zu dem Dichtsteg (48) gelangt und diesen
allseitig bis zu seinem Abschmelzen umfließt.
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