DE4225267C2 - Abdichtungsvorrichtung für ein elektronisches Schaltgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtungsvorrichtung für ein elektronisches Schaltge­ rät, insbesondere einen Näherungsschalter, mit einem an einer Stirnseite geschlosse­ nen Gehäuse und mit einem das Gehäuse an der offenen Stirnseite verschließenden, mit einer Kabeldurchführung versehenen Stopfen (vgl. z. B. die DE-OS 38 18 499).

Elektrische Schaltgeräte der in Rede stehenden Art weisen eine aus elektrischen und elektronischen Bauteilen bestehende elektrische Schaltung auf, zu der in der Regel ein Anwesenheitsindikator gehört, z. B. ein von außen beeinflußbarer Oszillator. Die elektrische Schaltung ist dabei ganz oder zumindest teilweise auf einem Bauteileträ­ ger verwirklicht, der vorzugsweise aus einem flexiblen Material besteht. Der Anwe­ senheitsindikator, beispielsweise also der Oszillator, befindet sich in der Regel an der geschlossenen Stirnseite des Gehäuses.

Wenn es einleitend heißt, daß zu dem elektronischen Schaltgerät, mit dem sich die Er­ findung befaßt, ein vorzugsweise hülsenförmiges, an einer Stirnseite geschlossenes Gehäuse gehört, so muß dieses Gehäuse nicht einstückig ausgeführt sein. Vielmehr sind auch solche Gehäuse gemeint, die aus einem Hülsenteil und einem separaten Deckelteil bestehen (vgl. die DE-OS 38 18 499). Auch kann das - ein- oder mehrteilig ausgeführte - Gehäuse von einer vorzugsweise metallischen Außenhülse umgeben sein (vgl. die DE-OS 38 18 499).

Bei elektronischen Schaltgeräten der Art, von der die Erfindung ausgeht, ist die Re­ alisierung des das Gehäuse an der offenen Stirnseite verschließenden, mit einer Ka­ beldurchführung versehenen Stopfens und die Verbindung des Stopfens mit dem Gehäuse nicht unproblematisch. Der Stopfen muß nämlich vor allem eine einwand­ freie Gehäuse- und Kabelabdichtung gewährleisten, so daß die VDE-Schutzart IP 67 oder IP 68 ohne weiteres erreicht werden kann.

Bei elektronischen Schaltgeräten der in Rede stehenden Art ist die elektrische Schal­ tung häufig von Gießharz umgeben. Auch daraus entstehen besondere Probleme in bezug auf den Stopfen. In der Regel sind vollständig vergossene Schaltgeräte nur durch einen erheblichen zusätzlichen Aufwand möglich, beispielsweise durch einen sogenannten "Kanülenverguß mit Steiger".

Im übrigen führen - mit vertretbarem Aufwand nicht vermeidbare - Maßschwankun­ gen des Gehäuses und des Kabels zu Problemen, und zwar sowohl bei aus elasti­ schem Material bestehenden Stopfen als auch bei aus nicht elastischem Material be­ stehenden Stopfen. In dem einen wie in dem anderen Fall müssen besondere Abdich­ tungen vorgesehen werden, beispielsweise Dichtlippen oder O-Ringe (vgl. die DE-OS 38 18 499).

Schließlich muß bei den elektronischen Schaltgeräten, mit denen sich die Erfindung befaßt, eine sogenannte Kabelzugentlastung verwirklicht werden. Das geschieht in der Regel einerseits durch eine Fixierung der Kabeladern, andererseits durch eine Fi­ xierung des Kabelmantels; in beiden Fällen trägt der Stopfen zur Kabelzugentlastung wenig bei.

Aus der DE-OS 40 17 077 ist als nächstkommender Stand der Technik eine Abdich­ tungsvorrichtung für ein elektronisches Schaltgerät bekannt, bei der ein die Stirnseite eines Gehäuses verschließender Stopfen aus einem Thermoplast besteht, der um ein teilweise abisoliertes Kabel gespritzt wird, wobei das Kabel im Bereich des vollstän­ dig abisolierten, bereits verzinnten Leiters mit einer Schmelzkleberschicht umgeben ist. Beim Umspritzen des Kabels mit dem Thermoplasten entsteht eine innige Verbin­ dung zwischen der Schmelzkleberschicht und dem Thermoplasten. Problematisch ist bei dieser bekannten Abdichtungsvorrichtung für ein elektronisches Schaltgerät, daß einerseits die Herstellung relativ aufwendig ist und andererseits lediglich eine gute Abdichtung für die Kabeldurchführung nicht jedoch für die Verbindung des Stopfens mit dem Gehäuse gewährleistet ist.

Die Abdichtung von Kabeldurchführungen ist beispielsweise auch aus der DE-OS 33 41 618 und der DE-PS 35 01 243 bekannt. Hier ist jeweils die Abdichtung einer Ver­ bindungsstelle zwischen zwei Kabeln mit Hilfe einer schrumpfbaren Kabelmuffe of­ fenbart, wobei der Raum innerhalb der Kabelmuffe zumindest teilweise mit Schmelz­ kleber ausgefüllt wird, um eine Abdichtung und Zugentlastung für die Kabelverbin­ dung zu gewährleisten.

Schließlich ist aus der DE-OS 39 36 956 ein Verfahren zum Umschließen einer Ver­ bindungsstelle elektrisch leitender Elemente mit einem Schmelzkleber bekannt. Die hier beschriebene Umhüllung dient jedoch lediglich der elektrischen Isolation der elektrisch leitenden Elemente.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die zuvor erläuterte, zum Stand der Technik gehörende Abdichtungsvorrichtung für ein elektronische Schaltgerät in be­ zug auf den Stopfen, in bezug auf die "Verbindung" des Stopfens mit dem Gehäuse und in bezug auf den Anschluß des Kabels, insbesondere in bezug auf die Kabelzug­ entlastung, zu verbessern.

Das erfindungsgemäße elektronische Schaltgerät, bei dem die zuvor hergeleitete und dargestellte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im wesentlichen dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stopfen zumindest teilweise aus einem Schmelzkleber besteht. Schmelzkleber sind lösungsmittelfreie, thermoplastische Einkomponenten-Klebstoffe, die ihren Aggregatzustand durch Erwärmung von fest nach flüssig ändern. Schmelz­ kleber gibt es vor allem auf der Basis von EVA = Ethylenvinylacetat-Copolymer, PA = Polyamid, aPO = Amorphe Poly-Alpha-Olefine, TK = Thermoplastischer Kautschuk und PU = Prepolymer aus Polyesterurethan. Sie zeichnen sich aus durch eine abso­ lute Abdichtung gegen Feuchtigkeit, hohe Wärmestandfestigkeit, exzellentes Tempe­ raturverhalten, sehr gute Haftung auf unterschiedlichen Materialien, hohe Alterungs­ beständigkeit, hohe Chemikalienbeständigkeit, Spannungsrißbeständigkeit, Pilz- und Fäulnisbeständigkeit sowie sehr gute Verarbeitungseigenschaften.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre der Erfindung ergeben sich aus den dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüchen. Im übrigen wird die Erfin­ dung im folgenden anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeich­ nung nochmals - und ergänzend - erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch das stopfenseitige Ende eines ersten Ausführungs­ beispiels eines elektronischen Schaltgeräts,

Fig. 2 einen Schnitt durch das stopfenseitige Ende eines zweiten Ausführungs­ beispiels eines elektronischen Schaltgeräts,

Fig. 3 einen Schnitt durch das stopfenseitige Ende eines dritten Ausführungs­ beispiels eines elektronischen Schaltgeräts,

Fig. 4 einen Schnitt durch das stopfenseitige Ende eines vierten Ausführungs­ beispiels eines elektronischen Schaltgeräts, jedoch ohne das Gehäuse, und

Fig. 5 einen Schnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines elektroni­ schen Schaltgeräts.

Die Figuren zeigen ein elektronisches Schaltgerät, insbesondere einen Näherungs­ schalter, mit einem - nur teilweise dargestellten - hülsenförmigen, an der nicht darge­ stellten Stirnseite geschlossenen Gehäuse 1 und mit einem das Gehäuse 1 an der offe­ nen Stirnseite verschließenden, mit einer Kabeldurchführung 2 versehenen Stopfen 3. Nicht dargestellt ist der "wesentliche Inhalt" des Gehäuses 1, nämlich eine aus elektri­ schen und elektronischen Bauteilen bestehende elektrische Schaltung, die zumindest teilweise auf einem Bauteileträger 4 verwirklicht ist. Durch die Kabeldurchführung 2 des Stopfens 3 ist ein Kabel 5 bis an den Bauteileträger 4 herangeführt.

Erfindungsgemäß besteht der Stopfen 3 zumindest teilweise aus einem Schmelzkle­ ber, also einem lösungsmittelfreien, thermoplastischen Einkomponenten-Klebstoff, der seinen Aggregatzustand durch Erwärmung von fest nach flüssig ändert, beim Abküh­ len wieder fest wird und dann eine tragfähige Verbindung zum Gehäuse 1 ergibt.

In den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen besteht der Stopfen 3 vollständig aus einem Schmelzkleber.

Denkbar wäre, den - aus einem Schmelzkleber bestehenden - Stopfen an das Gehäuse anzuspritzen. Vorteilhafter ist jedoch die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausfüh­ rungsform, bei der der - aus einem Schmelzkleber bestehende - Stopfen 3 teilweise in das Gehäuse 1 eingespritzt, im übrigen an das Gehäuse 1 angespritzt ist. Dabei reicht der Stopfen 3 im Gehäuse 1 bis an die Bauteile und den Bauteileträger 4 umgebendes Gießharz 6, ohne daß die Trennstelle zwischen dem Gießharz 6 und dem Stopfen 3, d. h. deren Lage und Ausbildung, kritisch wäre.

Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen elektronischer Schalter gehört zu der im übrigen nicht dargestellten elektrischen Schaltung eine Leuchtdiode 7, die im Stopfen 3 realisiert ist; der Stopfen 3 besteht also aus einem transparenten Schmelzkleber. Im übrigen unterscheiden sich die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer elektronischer Schaltgeräte nur durch die Ausbildung der Leuchtdiode 7; im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Leuchtdiode 7 domartig ausgeführt.

Bei dem Ausführungsbeispiel eines elektronischen Schaltgeräts, das in Fig. 3 darge­ stellt ist, ist der Stopfen 3 als Formteil vorgefertigt und durch Erwärmung mit dem Gehäuse 1 und dem Kabel 5 verbunden, - wobei eine nur partielle Erwärmung des aus einem Schmelzkleber bestehenden Stopfens 3 ausreicht, unter Umständen auch vor­ teilhaft sein kann.

Während bei den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen elektroni­ scher Schaltgeräte der Stopfen 3 vollständig aus einem Schmelzkleber besteht, gilt dagegen für das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel, daß der Stopfen 3 aus ei­ nem Metall- oder Kunststoff Formteil 8 und aus einem Schmelzkleber bestehenden Ergänzungsteil 9 besteht. Dabei weist dann das Metall- oder Kunststoff-Formteil 8 das Ergänzungsteil 9 aufnehmende Ausnehmungen 10, 11, 12 auf. Im einzelnen sind die das Ergänzungsteil 9 aufnehmenden Ausnehmungen 10, 11, 12 als innenliegende Erweiterung der Kabeldurchführung 2 (Ausnehmung 10), als außenliegende, ring­ förmige Nut (Ausnehmung 11) und als die Ausnehmung 10 und die Ausnehmung 11 miteinander verbindende, radial verlaufende Bohrungen (Ausnehmungen 12) in dem Metall- oder Kunststoff-Formteil 8 ausgebildet. Das hat dann die Konsequenz, daß das - aus einem Schmelzkleber bestehende - Ergänzungsteil 9 zunächst nur in der Ausnehmung 10 vorhanden ist, die als innenliegende Erweiterung der Kabeldurch­ führung 2 ausgebildet ist. Erst nach dem Einführen des Stopfens 3 in das Gehäuse 1 und dem anschließenden Erwärmen des - aus einem Schmelzkleber bestehenden - Er­ gänzungsteils 9 erstreckt sich dieses auch in die - als radiale Bohrungen ausgeführten - Ausnehmungen 12 und über die Ausnehmungen 12 in die - als ringförmige Nut aus­ gebildete - Ausnehmung 11.

Im übrigen zeigt die Fig. 4, daß das Ergänzungsteil 9 an seinem dem nicht dargestell­ ten Gehäuse zugewandten Ende das Metall- oder Kunststoff-Formteil 8 übergreift. Nach dem Einführen des Stopfens 3 in das Gehäuse und dem Erwärmen des - aus ei­ nem Schmelzkleber bestehenden - Ergänzungsteils 9 des Stopfens 3 besteht über zwei Zylindermantelflächen Haftkontakt zwischen dem Ergänzungsteil 9 des Stop­ fens 3 und dem Gehäuse und damit zwischen dem Stopfen 3 und dem Gehäuse. Im übrigen besteht Haftkontakt zwischen dem Ergänzungsteil 9 des Stopfens 3 und dem Kabel 5 und damit zwischen dem Stopfen 3 und dem Kabel 5.

Schließlich zeigen die Fig. 1 bis 3 noch insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiele elektronischer Schaltgeräte, als das Gehäuse 1 im Bereich des Stopfens 3 eine innen­ liegende, ringförmige Nut 13 aufweist und der Stopfen 3 in der Nut 13 des Gehäuses 1 verankert ist.

Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten elektronischen Schaltgeräte sind in bezug auf den Stopfen 3, in bezug auf die "Verbindung" des Stopfens 3 mit dem Gehäuse 1 und in bezug auf den Anschluß des Kabels 5, insbesondere in bezug auf die Kabelzugent­ lastung, wesentlich verbessert gegenüber den elektronischen Schaltgeräten, die zum Stand der Technik gehören und von denen die Erfindung ausgeht.

Dadurch, daß der Stopfen 3 erfindungsgemäß zumindest teilweise aus einem Schmelz­ kleber besteht, ist zunächst die Realisierung des Stopfens 3 selbst besonders einfach. Der Stopfen 3 kann, der sehr guten Verarbeitungseigenschaften der Schmelzkleber wegen, in einfacher Weise gespritzt werden, insbesondere auch, wie dies in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, in das Gehäuse 1 eingespritzt und an das Gehäuse 1 angespritzt werden. Von erheblichem Vorteil ist dabei, daß der niedrigen Viskosität wegen der Schmelzkleber im flüssigen Zustand mit geringem Druck verarbeitet werden kann. Dadurch werden angrenzende Teile geschont. Es kann z. B. nicht passieren, daß der Schmelzkleber in das Kabel 5 wandert, wie das passieren kann, wenn mit relativ ho­ hem Druck gearbeitet werden muß.

Bei dem elektronischen Schaltgerät ist des Weiteren die "Verbindung" des Stopfens 3 mit dem Gehäuse 1 ausgesprochen einfach zu realisieren. Weil diese "Verbindung" dauerhaft ist und eine absolute Abdichtung gegen Feuchtigkeit gewährleistet ist, liegt eine einwandfreie Gehäuseund Kabeldichtung vor, so daß die VDE-Schutzart IP 67 oder IP 68 problemlos erreicht wird.

Auch dann, wenn, wie bei elektronischen Schaltgeräten der in Rede stehenden Art üblich, die elektrische Schaltung von Gießharz umgeben ist, entstehen keine beson­ deren Probleme, weil der erfindungsgemäß zumindest teilweise aus einem Schmelz­ kleber bestehende Stopfen 3 dann in das Gehäuse 1 eingebracht bzw. an das Ge­ häuse 1 angebracht wird, wenn das elektronische Schaltgerät im übrigen fertig ist, insbesondere also bereits - ohne Stopfen 3 - problemlos mit Gießharz gefüllt worden ist. Soll bei elektronischen Schaltgeräten, bei denen die elektrische Schaltung von Gießharz umgeben ist, innerhalb des Schaltgerätes ein durch Luft ausgefüllter Freiraum nicht bleiben, so ist es ohne weiteres möglich, den Schmelzkleber in das im übrigen "gefüllte" Gehäuse 1 einzubringen, wobei die dem Stopfen 3 zugewandte endseitige Ausbildung des Gießharzes 6, d. h. die Trennstelle zwischen dem Gießharz 6 und dem Stopfen 3, unproblematisch ist, und zwar sowohl in bezug auf deren Lage als auch in bezug auf deren Ausbildung. Dabei werden also dann Stopfen realisiert, deren in das Gehäuse 1 hineinragende Enden sich entsprechend der Konfiguration des Gießharzes 6 ausbilden.

Von erheblichem Vorteil ist desweiteren, daß - mit vertretbarem Aufwand nicht ver­ meidbare - Maßschwankungen des Gehäuses 1 und des Kabels 5 nicht zu Problemen führen, weil der aus einem Schmelzkleber bestehende Stopfen 3 sich - im flüssigen Zustand, also nach dem Erwärmen - den vorgegebenen Maßen "anpaßt".

Schließlich ist von erheblicher Bedeutung, daß bei dem elektronischen Schaltgerät unmittelbar durch den Stopfen 3 die Kabelzugentlastung realisiert werden kann. Zwischen dem Kabel 5 und dem Stopfen 3 einerseits, zwischen dem Stopfen 3 und dem Gehäuse 1 andererseits wird eine dauerhafte Verbindung realisiert, die in der Lage ist, erhebliche Zugkräfte aufzunehmen. Das Vermögen, vom Kabel 5 resultie­ rende Zugkräfte aufzunehmen, kann noch dadurch erhöht werden, daß, wie die Fig. 1 bis 3 zeigen, auch Formschluß realisiert ist, nämlich zwischen dem Stopfen 3 und dem Gehäuse 1.

Die Fig. 5 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen Schaltgerätes, dem besondere und erhebliche Bedeutung zukommt. Bei diesem Schaltgerät weist das Gehäuse 1, wie im Stand der Technik üblich, eine - die in dem Gehäuse 1 vorgese­ henen elektrischen und elektronischen Bauteile umgebende - Füllung 14 auf, die nicht, wie im Stand der Technik üblich, aus einem Gießharz besteht, die vielmehr, wie erfindungsgemäß auch der Stopfen 3, aus einem Schmelzkleber besteht. Vorzugs­ weise sind die Füllung 14 und der Stopfen 3 monolithisch ausgeführt.

Das zuletzt beschriebene Ausführungsbeispiel eines elektronischen Schaltgeräts ist zwar in bezug auf das eingesetzte Material Schmelzkleber teurer als ein Schaltgerät, bei dem die Füllung 14 aus einem Gießharz besteht. Dieser Nachteil wird jedoch durch verschiedene Vorteile überkompensiert. Zunächst kann die Füllung 14 und der Stopfen 3 in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Außerdem kann eine Hohlraum­ bildung zwischen der Füllung 14 und dem Stopfen 3 verhindert werden. Schließlich ist bei dem zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiel, bei dem der Stopfen 3 und die Füllung 14 monolithisch ausgeführt sind, der Stopfen 3 verdrehsicher.

Claims (14)

1. Abdichtungsvorrichtung für ein elektronisches Schaltgerät, insbesondere einen Näherungsschalter, mit einem an einer Stirnseite geschlossenen Gehäuse und mit ei­ nem das Gehäuse an der offenen Stirnseite verschließenden, mit einer Kabeldurchfüh­ rung versehenen Stopfen, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen (3) zumindest teilweise aus einem Schmelzkleber besteht.

2. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen vollständig aus einem Schmelzkleber besteht und an das Gehäuse ange­ spritzt ist.

3. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stop­ fen (3) vollständig aus einem Schmelzkleber besteht und teilweise in das Gehäuse (1) eingespritzt, im übrigen an das Gehäuse (1) angespritzt ist,

4. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stop­ fen (3) vollständig aus einem Schmelzkleber besteht, als Formteil vorgefertigt ist und durch Erwärmung mit dem Gehäuse (1) und dem Kabel (5) verbunden ist.

5. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stop­ fen (3) durch partielle Erwärmung mit dem Gehäuse (1) und dem Kabel (5) verbunden ist.

6. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stop­ fen (3) aus einem Metall- oder Kunststoff-Formteil (8) und aus einem aus einem Schmelzkleber bestehenden Ergänzungsteil (9) besteht.

7. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Me­ tall- oder Kunststoff-Formteil (8) mindestens eine das Ergänzungsteil (9) zumindest teilweise aufnehmende Ausnehmung (10, 11, 12) aufweist.

8. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ergänzungsteil (9) zumindest teilweise aufnehmende Ausnehmung (10) als innenlie­ gende Erweiterung der Kabeldurchführung (2) ausgebildet ist.

9. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ergänzungsteil (9) zumindest teilweise aufnehmende Ausnehmung (11) als außenliegende, vorzugsweise ringförmige Nut ausgebildet ist.

10. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ergänzungsteil (9) teilweise aufnehmende, als innenliegende Erweiterung der Kabeldurchführung (2) ausgebildete Ausnehmung (10) und die das Ergänzungsteil (9) teilweise aufnehmende, als außenliegende Nut ausgebildete Ausnehmung (11) durch mindestens eine, vorzugsweise radial verlaufende Bohrung als weitere Aus­ nehmung (12) für die Aufnahme des Ergänzungsteils (9) miteinander verbunden sind.

11. Abdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ergänzungsteil (9) an seinem dem Gehäuse (1) zugewandten Ende das Metall- oder Kunststoff Formteil (8) überragt, vorzugsweise übergreift.

12. Abdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (1) im Bereich des Stopfens (3) eine innenliegende, vor­ zugsweise ringförmige Nut (13) aufweist und der Stopfen (3) in der Nut (13) des Ge­ häuses (1) verankert ist.

13. Abdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Gehäuse eine - die in dem Gehäuse vorgesehenen elektrischen und elektronischen Bauteile umgebende - Füllung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (14) aus ei­ nem Schmelzkleber besteht.

14. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung (14) und der Stopfen (3) monolithisch ausgeführt sind.