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Die
Erfindung betrifft ein Gehäuse
für eine elektrische
Schaltung, insbesondere für
ein Steuergerät
für ein
Fahrzeug, wobei dem Gehäuse
ein Druckausgleichselement zugeordnet ist, das eine semipermeable
Membran kommunizierend mit dem Inneren des Gehäuses aufweist.
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Stand der Technik
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Abgedichtete
Gehäuse
für eine
elektrische Schaltung sind im Stand der Technik geläufig. Insbesondere
werden sie in Anwendungen für
elektronische Steuerungen in Fahrzeugen, beispielsweise für Steuergeräte, eingesetzt.
Bei vielen Anwendungen werden Gehäuse und elektrische Schaltung
großen Temperatur-
und Druckschwankungen ausgesetzt, die die Dichtungen und Verbindungsstellen
des abgedichteten Gehäuses
belasten. Um derartige Belastungen zu vermeiden, wird im Stand der
Technik ein Druckausgleich zwischen der Umgebungsluft und dem Innern
des Gehäuses
durch mindestens eine semipermeable Membran gewährleistet, die im Regelfall
direkt auf dem Gehäuse
befestigt ist. Die semipermeable Membran lässt zum Beispiel Luft und Wasserdampf
passieren, hält
jedoch Schmutz, Salz und Wasser vom Innern des Gehäuses fern.
Da die semipermeable Membran sehr empfindlich ist, bedarf sie grundsätzlich eines
mechanischen Schutzes, um eine Beschädigung der Membran und damit
eine Undichtigkeit des Gehäuses
zu vermeiden. Aufgrund der unterschiedlichen Einbausituationen und
Einbauanforderungen in den unterschiedlichen Applikationen ist der
mechanische Schutz jeweils konstruktiv auf die jeweilige Einbausituation
anzupassen, was erheblichen Aufwand verursacht.
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Offenbarung der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Gehäuse weist
zumindest einen Kunststoffbereich auf, an dem eine Haltevorrichtung
für eine
Schutzvorrichtung der Membran direkt mit angespritzt ist. Durch
das direkte Anspritzen der Haltevorrichtung weist das Gehäuse die
Haltevorrichtung direkt auf, sodass eine Montage einer Schutzvorrichtung
für die
Membran vorbereitet ist. Die Montage der Schutzvorrichtung kann
am Ende der Gehäusemontage
durchgeführt
werden, sodass der eigentliche Montage-Ablauf nur minimal geändert werden
muss, unabhängig
ob eine Schutzvorrichtung vorgesehen ist oder nicht. Der erfindungsgemäße Aufbau
zur Halterung der Schutzvorrichtung besitzt ein hohes Potential
zur Kostenersparnis und ermöglicht
eine geringe Baugröße. Mit Vorteil
ist vorgesehen, dass das gesamte Gehäuse von dem Kunststoffbereich
gebildet wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung von mindestens einem seitlich
benachbart der Membran angeordneten Vorsprung gebildet ist. Ist
die Haltevorrichtung benachbart zur Membran angeordnet, so wird eine
besonders kompakte Bauweise des Druckausgleichselements mit Haltevorrichtung
für eine Schutzvorrichtung
ermöglicht.
Gleichzeitig schützt bereits
die als Vorsprung ausgebildete Haltevorrichtung vor einem (großflächigen)
mechanischen Zugriff auf die Membran, da der Vorsprung aufgrund
seiner Bauhöhe
die Membran überragt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sind mehrere Vorsprünge
vorgesehen, die über
den Umfang der Membran verteilt angeordnet sind. Eine derartige Anordnung
der Vorsprünge
erhöht
den Schutz der Membran ohne montierte Schutzvorrichtung. Eine montierte
Schutzvorrichtung wird bei über
den Umfang der Membran verteilt angeordneten Vorsprüngen besonders
stabil gehalten.
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Mit
Vorteil ist vorgesehen, dass die Haltevorrichtung mindestens eine
Rastausbildung zum rastenden Halten der Schutzvorrichtung aufweist.
Durch ein Verrasten der Schutzvorrichtung an der Haltevorrichtung
wird eine schnelle und einfache Montage, sowie ein stabiler Halt
der Schutzvorrichtung gewährleistet.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass die Rastausbildung für ein lösbares rastendes Halten der
Schutzvorrichtung ausgebildet ist. Eine lösbare Verbindung zwischen Haltevorrichtung
und Schutzvorrichtung – also
ein lösbares
Halten der Schutzvorrichtung – ermöglicht einen
schnellen und einfachen Ein- und Ausbau der Schutzvorrichtung.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, dass die Vorsprünge
als Rastausbildungen Rastnasen für
ein hintergreifendes Halten der Schutzvorrichtung aufweisen. Dazu
sind die Vorsprünge
zum Beispiel über
den Umfang der Membran verteilt angeordnet und weisen radial aufeinanderzugerichtete
Rastnasen auf, sodass eine die Membran überdeckende Schutzvorrichtung
zwischen den Vorsprüngen
montiert werden kann und dabei von den Rastnasen hintergreifend
gehalten wird.
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Mit
Vorteil ist vorgesehen, dass das Druckausgleichselement die Schutzvorrichtung
aufweist. Ohne Montage der Schutzvorrichtung dienen die Vorsprünge der
Haltevorrichtung als Berührungsschutz der
Membran. Ist die Schutzvorrichtung montiert, weist das Druckausgleichselement
die Schutzvorrichtung auf und es ergibt sich ein erhöhter mechanischer
Schutz der Membran.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist vorgesehen, dass sich die Schutzvorrichtung einerseits an dem
Kunststoffbereich oder einem Stützelement
und andererseits der Rastnasen abstützt. Das rastende Halten der
Stützvorrichtung
wird somit durch ein beidseitiges Abstützen der Schutzvorrichtung
an dem Kunststoffbereich oder einem Stützelement einerseits und der
Rastnase andererseits realisiert.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass das Stützelement
der Halteeinrichtung oder dem Kunststoffbereich zugeordnet oder
als Einlegeteil ausgebildet ist. Dazu können die Vorsprünge ein
zum Beispiel als Stufe ausgebildetes Stützelement aufweisen oder ein separates
Stützelement
an dem Kunststoffbereich angespritzt sein. Alternativ kann das Stützelement als
separates Einlegeteil ausgebildet sein. Wird die Haltevorrichtung
von über
den Umfang der Membran verteilten Vorsprüngen gebildet, so kann das
Stützelement
zum Beispiel als Einlegering ausgebildet sein, der zwischen die
Membran und die Haltevorrichtung eingelegt wird.
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Mit
Vorteil ist vorgesehen, dass die Schutzvorrichtung als eine die
Membran überdeckende Schutzplatte
oder Schutzkappe ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung der
Schutzvorrichtung verhindert einen direkten Zugriff auf die Membran „von oben".
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Ein
weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung ist, dass die Haltevorrichtung
die Schutzvorrichtung mit einem einen Zwischenraum definierenden Abstand
zur Membran hält.
Der Zwischenraum wirkt als Kammer, die die Druckvermittlung zwischen
der Umgebung und dem Gehäuseinnenraum
bewirkt. Er erlaubt der Membran, sich in geringem Umfang aus ihrer
Ruhelage zu bewegen.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass der Zwischenraum mit der Umgebungsluft kommunizierend verbunden
ist. Dies kann durch Öffnungen
realisiert sein, die vorzugsweise seitlich – also nicht in unmittelbarer
Gegenüberlage
der Membran – an
dem Schutzelement angebracht sind.
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Insbesondere
ist vorgesehen, dass der Kunststoffbereich einer dem Gehäuse zugehörigen, elektrischen
Anschlussvorrichtung für
die elektrische Schaltung angehört.
Die elektrische Schaltung weist elektrische Anschlüsse auf,
die über
die elektrische Anschlussvorrichtung aus dem Gehäuse herausgeführt werden.
Weist die elektrische Anschlussvorrichtung des Gehäuses den
Kunststoffbereich – zumindest
teilweise – auf,
so kann die Haltervorrichtung und das Druckausgleichselement an
der elektrischen Anschlussvorrichtung angeordnet sein. Ist das Gehäuse der
elektrischen Schaltung ein Steuergerät eines Fahrzeugs, so ist die
Anschlussvorrichtung der elektrischen Schaltung zum Beispiel eine
Messerleiste.
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Schließlich ist
vorgesehen, dass die semipermeable Membran durch eine Schweißung, eine Klebung
und/oder eine Kunststoffumspritzung am Kunststoffbereich oder einer
Halteeinrichtung des Druckausgleichselements gehalten wird. Umgibt
der Kunststoffbereich das Druckausgleichselement und bildet dies
zum Teil, so kann die semipermeable Membran direkt auf eine Öffnung des
Kunststoffbereichs geklebt, geschweißt oder durch Kunststoffumspritzung
befestigt werden. Dabei ermöglicht
die Öffnung
im Kunststoffbereich die kommunizierende Verbindung zwischen dem
Inneren des Gehäuses
mit der Umgebung des Gehäuses über die
semipermeable Membran.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird anhand der zugehörigen Zeichnungen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1A und 1B ein
Druckausgleichselement mit und ohne Schutzvorrichtung nach einem ersten
Ausführungsbeispiel,
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2A bis 2C eine
Schutzvorrichtung des Druckausgleichselements der 1A,
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3A bis 3C verschiedene
Befestigungsmöglichkeiten
einer semipermeablen Membran auf einem Kunststoffbereich des Gehäuses und
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4 ein
zweites Ausführungsbeispiel
eines Druckausgleichselements mit Schutzvorrichtung.
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Ausführungsform(en)
der Erfindung
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Die 1 zeigt einen Teil eines Gehäuses 1, das
im dargestellten Teilbereich einen Kunststoffbereich 2 aufweist.
Der Kunststoffbereich 2 ist mit einer Öffnung 3 versehen,
die das Innere des Gehäuses 1 mit
der Außenseite 4 des
Gehäuses 1 verbindet.
Auf der Außenseite 4 des
Gehäuses 1 ist über der Öffnung 3 des
Kunststoffbereichs 2 eine semipermeable Membran 5 befestigt,
die die Öffnung 3 vollständig überdeckt. Über den
Umfang der Membran 5 verteilt sind mehrere Vorsprünge 6 angeordnet,
die zusammen eine Haltevorrichtung 7 für eine Schutzvorrichtung 8 bilden.
Die Haltevorrichtung 7 ist am Kunststoffbereich 2 direkt
mit angespritzt. Im oberen Bereich der Vorsprünge 6 befindet sich
jeweils eine als Rastnase 9 ausgebildete Rastausbildung 10 für ein hintergreifendes
Halten der Schutzvorrichtung 8. Die Schutzvorrichtung 8 ist
als Schutzkappe 11 ausgebildet, die einen Deckelbereich 12 und
einen mit Belüftungsöffnungen 13 versehenen
Seitenbereich 14 aufweist. Die als Schutzkappe 11 ausgebildete
Schutzvorrichtung 8 stützt
sich zu ihrer Befestigung einerseits am Kunststoffbereich 2 und
andererseits an den Rastnasen 9 ab, wobei die Schutzvorrichtung
durch die über
den Umfang der Membran 5 verteilt angeordneten Vorsprünge 6 seitlich
fixiert ist. Zwischen dem Deckelbereich 12 der Schutzkappe 11 und
der semipermeablen Membran 5 bildet sich ein Zwischenraum 15 aus,
der durch den Abstand A des Deckelbereichs 12 zur Membran 5 definiert
wird. Über den
Zwischenraum 15 und die Belüftungsöffnung 13 ist die
Membran 5 mit der Umgebungsluft kommunizierenden verbunden.
Die gezeigte Anordnung der 1A ist
ein Druckausgleichselement 16 des Gehäuses 1, das die Schutzvorrichtung 8 aufweist.
Die 1B zeigt das Druckausgleichselement 16 der 1A ohne
die Schutzvorrichtung 8. In beiden Ausführungen gehört der gezeigte Kunststoffbereich 2 insbesondere
einer elektrischen Anschlussvorrichtung 21 für die elektrische
Schaltung an.
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Es
ergibt sich folgende Funktion des Druckausgleichselements 16:
Die semipermeable Membran 5 sorgt für einen Druckausgleich zwischen
der Umgebungsluft und dem Innern des Gehäuses 1. Dazu ist die
Membran 5 über
den Zwischenraum 15 und die Belüftungsöffnungen 13 mit der
Umgebung des Gehäuses 1 verbunden.
Ist – wie
in 1 gezeigt – die Schutzvorrichtung 8 des
Druckausgleichselements 16 montiert, so übergreift
diese die Membran 5 und sorgt somit für einen weitgehenden mechanischen
Schutz der Membran 5. Das Rastenhalten der Schutzvorrichtung 8 durch
die als Rastnasen 9 ausgebildeten Rastausbildungen 10 ist
ein lösbares rastendes
Halten. Dazu sind die am Kunststoffbereich 2 angespritzten
Vorsprünge 6 elastisch
ausgebildet und ermöglichen
durch ein Auseinanderdrücken
selbiger ein Lösen
der Schutzvorrichtung 8 aus der Einrastung. Auch ohne die
Schutzvorrichtung 8 ergibt sich durch die Verstecklage
der Membran 5 gegenüber
den Vorsprüngen 6 ein
Berührungsschutz der
semipermeablen Membran 5.
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Die 2A bis 2C zeigen
verschiedene Darstellungen (Draufsicht, Seitenansicht und Schnittdarstellung)
der als Schutzkappe 11 ausgebildeten Schutzvorrichtung 8 der 1A.
Die 2A zeigt eine Ansicht der Schutzvorrichtung 8 „von unten", bei der der Deckelbereich 12 und
der Seitenbereich 14 mit den Belüftungsöffnungen 13 sichtbar
ist. Zur Verrastung der Schutzkappe 11 befinden sich im
Seitenbereich 14 umfänglich
zwischen den Belüftungsöffnungen 13 Rastaussparungen 17,
die sich bis in den Deckelbereich 12 erstrecken und die
eine laterale Führung
der Schutzkappe 11 durch die Vorsprünge 6 des Druckausgleichselements 16 ermöglichen.
Die 2B zeigt eine entsprechende Seitenansicht, bei der
der Deckelbereich 12, der Seitenbereich 14, die Belüftungsöffnungen 13 und
die Rastaussparungen 17 der Schutzvorrichtung 8 sichtbar
sind. Die 2C zeigt einen Schnitt durch
die Schutzvorrichtung 8 der 2A auf
Höhe der
Belüftungsöffnungen 13.
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Die 3A bis 3C zeigen
verschiedene Befestigungsmöglichkeiten
der semipermeablen Membran 5 auf dem Kunststoffbereich 2 des
Gehäuses 1.
Die 3A zeigt eine mittels eines zwischen Membran 5 und
Kunststoffbereich 2 angeordneten, doppelseitig klebenden
Träger 18 auf
das Gehäuse 1 geklebte
semipermeable Membran 5. Die 3B zeigt
eine direkt auf den Kunststoffbereich 2 geschweißte semipermeable
Membran 5, wobei sich zwischen Membran 5 und Kunststoffbereich 2 eine Schweißnaht 19 ausbildet.
Die 3C zeigt eine semipermeable Membran 5,
die auf dem Kunststoffbereich 2 des Gehäuses 1 durch eine
Kunststoffumspritzung 20 befestigt ist. Bei allen drei
Ausführungsbeispielen
kann der Kunststoffbereich 2 einer dem Gehäuse 1 zugehörigen elektrischen
Anschlussvorrichtung 21 für die elektrische Schaltung
angehören. Handelt
es sich bei dem Gehäuse 1 um
ein Gehäuse für ein Steuergerät eines
Fahrzeugs, so ist die dem Gehäuse 1 zugehörige elektrische
Anschlussvorrichtung 20 zum Beispiel eine Messerleiste.
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Die 4 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Druckausgleichselements 16 eines erfindungsgemäßen Gehäuses, das
im Wesentlichen dem Druckausgleichselement 16 der 1A entspricht.
Die als Schutzkappe 11 ausgebildete Schutzvorrichtung 8 des
Ausführungsbeispiels
der 4 ist im Seitenbereich 14 zu einem unteren
Randbereich 21 breiter werdend angeschrägt, sodass die Schutzkappe 11 nicht über ihre
gesamte Bauhöhe
von der Rastausbildung 10 der Haltevorrichtung 7 übergriffen wird.
Lediglich der untere Randbereich 21 des Seitenbereichs 14 stützt sich
zwischen der Rastnase 9 und dem Kunststoffbereich 2 ab.
Somit ist bei diesem Ausführungsbeispiel
die Bauhöhe
der Schutzvorrichtung 8 mit Haltevorrichtung 7 von
der Schutzvorrichtung 8 selbst vorgegeben.
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Die
in den Figuren dargestellte semipermeable Membran 5 lässt zum
Beispiel Luft und Wasserdampf passieren, hält jedoch Schmutz, Salz und Wasser/Flüssigkeiten
vom Inneren des Gehäuses 1 fern.
Die Haltevorrichtung 7 sorgt zum Beispiel mit den Vorsprüngen 6 für einen
begrenzten Schutz der Membran 5 gegenüber großflächigen mechanischen Einwirkungen.
Wird die Schutzvorrichtung 8 montiert, so schützt diese
die semipermeable Membran vor weiteren äußeren mechanischen Einflüssen.