DE4225267C3 - 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 30 41 657 C2 und 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 Bauteilträger verwirklicht, der vorzugsweise aus einem flexiblen Material besteht. Der Anwesen­ heitsindikator, beispielsweise also der Oszillator, befindet sich in der Regel an der ge­ schlossenen Stirnseite des Gehäuses.

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

Die Abdichtung von Kabeldurchführungen ist auch aus der DE-OS 33 41 618 und der DE-PS 35 01 243 bekannt. Hier ist jeweils die Abdichtung einer Verbindungs­ stelle zwischen zwei Kabeln mit Hilfe einer schrumpfbaren Kabelmuffe offenbart, wo­ bei der Raum innerhalb der Kabelmuffe zumindest teilweise mit Schmelzkleber ausge­ füllt wird, um eine Abdichtung und Zugentlastung für die Kabelverbindung zu ge­ währleisten.

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 elektronisches 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.

Die erfindungsgemäße Abdichtungsvorrichtung, bei der die zuvor hergeleitete und dargestellte Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im wesentlichen dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stopfen aus einem Metall- oder Kunststoff-Formteil und aus einem aus einem Schmelzkleber bestehenden Ergänzungsteil besteht und daß das Metall- oder Kunststoff-Formteil mindestens eine das Ergänzungsteil zumindest teilweise aufneh­ mende Ausnehmung aufweist.

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.

Bei der erfindungsgemäßen Abdichtungsvorrichtung ist erreicht, daß der Stopfen, der aus einem Metall- oder Kunststoff-Formteil und aus einem aus einem Schmelzkleber bestehenden Ergänzungsteil besteht, vorgefertigt und dann bei Bedarf in die offene Stirnseite des Gehäuses des elektronischen Schaltgeräts eingeführt und mit dem Ge­ häuse fest verbunden werden kann. Dafür wird der in die offene Stirnseite des Ge­ häuses eingesteckte Stopfen erwärmt, wodurch sich der Aggregatzustand des Schmelzklebers von fest nach flüssig verändert, so daß der Schmelzkleber in die das Ergänzungsteil zumindest teilweise aufnehmende Ausnehmung hineinfließen kann, so daß nach dem Abkühlen und dem damit verbundenen Aushärten des Schmelzkle­ bers eine feste, dichte und verläßliche Verbindung des Stopfens mit dem Gehäuse des elektronischen Schaltgeräts gewährleistet ist.

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 Ausfüh­ rungsbeispiels eines elektronischen Schaltgeräts,

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

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

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.

Wie nun die Fig. 4 zeigt, besteht der Stopfen 3 aus einem Metall- oder Kunststoff- Formteil 8 und aus einem Schmelzkleber bestehenden Ergänzungsteil 9. Dabei weist das Metall- oder Kunststoff-Formteil 8 das Ergänzungsteil 9 aufnehmende Ausneh­ mungen 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, ringförmige Nut (Ausnehmung 11) und als die Ausnehmung 10 und die Ausnehmung 11 miteinander verbindende, radial verlau­ fende Bohrungen (Ausnehmungen 12) in dem Metall- oder Kunststoff-Formteil 8 ausgebildet. Das hat dann die Konsequenz, daß das - aus einem Schmelzkleber beste­ hende - Ergänzungsteil 9 zunächst nur in der Ausnehmung 10 vorhanden ist, die als innenliegende Erweiterung der Kabeldurchführung 2 ausgebildet ist. Erst nach dem Einführen des Stopfens 3 in das Gehäuse 1 und dem anschließenden Erwärmen des - aus einem Schmelzkleber bestehenden - Ergänzungsteils 9 erstreckt sich dieses auch in die - als radiale Bohrungen ausgeführten - Ausnehmungen 12 und über die Aus­ nehmungen 12 in die - als ringförmige Nut ausgebildete - Ausnehmung 11.

Im übrigen zeigt die Fig. 4, daß das Ergänzungsteil 9 an seinem dem nicht dargestell­ ten Gehäuse 1 zugewandten Ende das Metall- oder Kunststoff-Formteil 8 übergreift. Nach dem Einführen des Stopfens 3 in das Gehäuse 1 und dem Erwärmen des - aus einem Schmelzkleber bestehenden - Ergänzungsteils 9 des Stopfens 3 besteht über zwei Zylindermantelflächen Haftkontakt zwischen dem Ergänzungsteil 9 des Stop­ fens 3 und dem Gehäuse 1 und damit zwischen dem Stopfen 3 und dem Gehäuse 1. 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; der Stopfen 3 ist in der Nut 13 des Gehäuses 1 verankert.

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 Kabelzugentla­ stung, wesentlich verbessert gegenüber den elektronischen Schaltgeräten, die zum Stand der Technik gehören und von denen die Erfindung ausgeht.

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 Gehäuse- und 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 Gehäu­ se 1 angebracht wird, wenn das elektronische Schaltgerät im übrigen fertig ist, insbe­ sondere also bereits - ohne Stopfen 3 - problemlos mit Gießharz gefüllt worden ist. Soll bei elektronischen Schaltgeräten, bei denen die elektrische Schaltung von Gieß­ harz 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 ohne weiteres Stopfen reali­ siert, deren in das Gehäuse 1 hineinragende Enden sich entsprechend der Konfigura­ tion des Gießharzes 6 ausbilden.

Von erheblichem Vorteil ist des weiteren, daß - mit vertretbarem Aufwand nicht ver­ meidbare - Maßschwankungen des Gehäuses 1 und des Kabels 5 nicht zu Problemen führen, weil der einen Schmelzkleber aufweisende Stopfen 3 sich - im flüssigen Zu­ stand, 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.

Claims (6)

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) aus einem Metall- oder Kunstoff-Formteil (8) und aus einem aus einem Schmelzkleber bestehen­ den Ergänzungsteil (9) besteht und daß das Metall- oder Kunststoff-Formteil (8) min­ destens eine das Ergänzungsteil (9) zumindest teilweise aufnehmende Ausnehmung (10, 11, 12) aufweist.

2. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ergänzungsteil (9) zumindest teilweise aufnehmende Ausnehmung (10) als innenlie­ gende Erweiterung der Kabeldurchführung (2) ausgebildet ist.

3. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ergänzungsteil (9) zumindest teilweise aufnehmende Ausnehmung (11) als außenliegende, vorzugsweise ringförmige Nut ausgebildet ist.

4. Abdichtungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, 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.

5. Abdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ergänzungsteil (9) an seinem dem Gehäuse (1) zugewandten Ende das Metall- oder Kunststoff-Formteil (8) überragt, vorzugsweise übergreift.

6. Abdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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.