DE4237546C2 - Elektrisches Schaltgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Schaltgerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten Schaltgerät mir wenigstens einem Schaltelement, das ein Halbleiter mit temperaturabhängigem Widerstand ist, ist ein flüs­ sigkeitsdichtes Gehäuse vorgesehen, aus welchem Kontaktfahnen des Schaltelementes herausragen. Das Schaltgerät besitzt ein Gehäuse aus einer Metallkappe und ein Verschlusselement aus Kunststoff. Das Ver­ schlusselement ist mit Aussparungen versehen, in welche die Kontakt­ fahnen und die Kontakte des Halbleiterelementes eingesteckt sind. Das Verschlusselement, das aus elastischem Kunststoff besteht, ist in die Metallkappe eingepresst. Dadurch sollen die Kontaktfahnen und die Kontakte des Halbleiterelementes elektrisch leitend miteinander verbun­ den werden.

Es ist bekannt (DE 37 03 465 A1), einen Montagekörper vorzusehen, der elektrische Kontakte mit dazwischen angeordnetem Halbleiter hält und der zusammen mit den Kontakten und dem Halbleiter mit Kunststoff umgegossen wird. Der Kunststoff bildet dann das Gehäuse einschließ­ lich einer Steckeraufnahme.

Es ist auch bekannt (DE-G 66 10 339.7), einen mit Elektroden versehe­ nen Halbleiter mit einer dünnen, wärmebeständigen Kunststoffschicht zu überziehen, auf welcher mittels stromloser Metallabscheidung und an­ schließender galvanischen Metallabscheidung ein Metallüberzug aufge­ bracht wird. Der Halbleiter mit den Elektroden wird mittels Anschluss­ drähten in einem Keramik-Isolierkörper gehalten, der teilweise von der Kunststoffschicht und dem Metallüberzug mit abgedeckt wird.

Es ist ferner ein Temperatursensor bekannt (US 4318073), bei welchem ein als Halbleiter ausgebildeter Widerstand zwischen einer Kontaktzun­ ge und einer Metallplatte angeordnet ist. Die Kontaktzunge, die in eine Aussparung eines Kunststoffteils eingesteckt ist, hat einen sich feder­ elastisch an den Widerstand anlegenden Abschnitt. Die Metallplatte hat einen den Widerstand abstützenden zylindrischen Vorsprung, der in das Kunststoffteil eingesteckt ist. Von der Metallplatte ragen Kontakte ab, die sich in dem Umfang des Kunststoffteils befinden, das mit einem Außen­ gewinde versehen ist. Diese Kontakte sind aus einem weicheren Metall hergestellt, als es ein Gewinde des Motorblockes ist, in welchen der Temperatursensor eingeschraubt werden soll. Das Gewinde des Motor­ blockes soll sich beim Einschrauben in die Kontakte einschneiden und auf diese Weise die Metallplatte sichern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das einfach und preiswert herzustellen ist und das einen guten Wärmeübergang zu dem oder den Halbleitern ges­ tattet. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Metallkappe und das Verschlusselement mittels eines außen angegossenen Verbindungs­ elementes aus Kunststoff miteinander verbunden sind, das den Rand der Metallkappe und wenigstens teilweise das Verschlusselement um­ hüllt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Gehäuse aus einer Metallkappe und aus einem Verschlußelement aus Kunststoff zu­ sammengefügt ist, daß die Kontaktfahnen in Aussparungen des Verschlußelementes eingesteckt sind, und daß die Metallkappe und das Verschlußelement mittels eines außen angegossenen Ver­ bindungselementes aus Kunststoff miteinander verbunden sind, das den Rand der Metallkappe und wenigstens teilweise das Ver­ schlußelement umhüllt.

Bei diesem Schaltgerät bilden die Metallkappe und das Ver­ schlußelement aus Kunststoff mit dem oder den Halbleitern und den Kontaktfahnen eine vormontierbare Baueinheit, die an­ schließend durch das Anformen des Verbindungselementes zu dem fertigen Schaltgerät vervollständigt wird. Das Verbindungsele­ ment hält die einzelnen Elemente der Baugruppe sicher zusammen und sorgt für eine flüssigkeitsdichte Verbindung. Die Metall­ kappe, in deren Bereich sich der oder die Halbleiter befinden, ermöglicht einen guten Wärmeübergang, so daß ein schnelles Ansprechen auf die jeweiligen Temperaturen gewährleistet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß die Kontaktfahnen in dem Verbindungselement fixiert sind. Die Kontaktfahnen, die zunächst nur relativ lose in das Verschluß­ element eingesteckt sind, werden mittels des angegossenen Ver­ bindungselementes sicher gehalten, so daß insbesondere steck­ bare Anschlußverbindungen möglich sind.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Verbindungselement die Bereiche der Kontaktfahnen mittels eines umlaufenden Steges umgibt, der als ein Steckergehäuse ausgebildet ist. Bei dieser Ausgestaltung wird somit mittels des Anformens des Verbindungselementes gleichzeitig ein Stec­ kergehäuse geschaffen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß das Verbindungselement einen als Halterung für das Schaltgerät dienenden Ringbund aufweist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Innenraum zwischen der Metallkappe und dem Verschlußelement wenigstens in dem das oder die Schaltelemente aufnehmenden Be­ reich mit einem Medium ausgefüllt ist, das eine höhere Wärme­ leitfähigkeit als Luft aufweist. Damit wird die Ansprechge­ schwindigkeit des Schaltgerätes weiter verbessert. Vorteilhaft wird dabei vorgesehen, daß der Innenraum wenigstens teilweise mit einem aushärtenden Harz ausgefüllt ist. Damit wird sicher­ gestellt, daß die Schaltelemente in dem Innenraum sicher fi­ xiert sind, so daß das Schaltgerät auch bei Erschütterungen oder Vibrationen nicht beschädigt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels und den Unteransprüchen.

Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt entlang der Linie I-I der Fig. 3 durch ein erfindungsgemäßes Schaltgerät,

Fig. 2 einen axialen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 3, der gegenüber Fig. 1 um 90° gedreht ist, und

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Schaltgerät der Fig. 1 und 2.

Das dargestellte elektrische Schaltgerät dient insbesondere als Temperaturfühler zum Erfassen der Kühlmitteltemperatur eines Kraftfahrzeugmotors. Es enthält als Schaltelemente zwei Halb­ leiter (10, 11), die einen sich temperaturabhängig ändernden elektrischen Widerstand aufweisen. Mittels geeigneter Werk­ stoffzusammensetzung können die Halbleiterelemente (10, 11) so ausgebildet werden, daß sie bis zu einer bestimmten Temperatur einen hohen, praktisch jeden Stromfluß unterbindenden elektri­ schen Widerstand aufweisen, und bei Erreichen dieser Temperatur ihren Widerstand so ändern, daß bei den in einem Kraftfahrzeug zur Verfügung stehenden Spannungen ein Strom fließt. Es handelt sich dann um Halbleiterelemente (10, 11) mit negativem Tempera­ turkoeffizienten (NTC). Ebenso ist es jedoch möglich, Halblei­ terelemente (10, 11) mit einem positiven Temperaturkoeffizien­ ten zu verwenden, die bei Erreichen einer bestimmten Temperatur ihren elektrischen Wider stand derart erhöhen, daß dann bei den angelegten Spannungen praktisch kein Strom mehr fließt. Das Schaltgerät kann so ausgelegt werden, daß eines der Schaltele­ mente bei Erreichen der Betriebstemperatur des Kühlmittels eine Schaltung auslöst, während das andere bei einer wesentlichen Überschreitung der Betriebstemperatur eine Schaltung auslöst.

Die Schaltelement (10, 11) sind in einem flüssigkeitsdichten Gehäuse angeordnet, das aus einer Metallkappe (12) und einem Verschlußelement (13) aus Kunststoff besteht. Die Metallkappe (12) besitzt eine napfartige Vertiefung in deren Bereich die Schaltelemente (10, 11) angeordnet sind. An diese napfartige Vertiefung schließt sich eine Ringschulter (15) an, die von einem im wesentlichen zylindrischen Rand (16) umgeben ist.

Das Verschlußelement (13), das als ein Kunststoffformteil her­ gestellt ist, besitzt einen Flansch (17), mit welchem es auf der Ringschulter (15) der Metallkappe (12) abgestützt ist. Wie aus Fig. 1 und 2 zu ersehen ist, ragt der Rand (16) der Metall­ kappe (12) in axialer Richtung des Schaltgerätes über den Flansch (17) hinaus.

Das Verschlußelement (13) besitzt eine im wesentlichen zylin­ drische Gestalt und ist im Bereich seiner Oberseite geschlos­ sen.

Der geschlossene Bereich des Verschlußelementes (13) ist mit Aussparungen (18, 19) versehen, in die von der Innenseite her Kontaktfahnen (20, 21) eingesteckt sind. Die Kontaktfahnen (20, 21) sind mit verbreiterten Absätzen (22) versehen, die sich beim Einstecken gegen entsprechende Absätze der Aussparungen (18, 19) abstützen und somit eine definierte Montageposition bilden. Die Kontaktfahnen (20, 21) sind mit ausgestanzten und ausgedrückten Laschen (23) versehen, in die Anschlußdrähte (24) eingesteckt und verlötet sind, die die Kontaktfahnen (20, 21) mit den Schaltelementen (10, 11) verbinden. Von dem geschlos­ senen Ende des Verschlußelementes (13) ragt nach innen ein Trennsteg (25) ab, der sich jeweils zwischen zwei zu einem Schaltelement (10, 11) führenden Anschlußdrähten (24) befindet.

Bei der Montage werden zunächst die Anschlußdrähte (24) der Schaltelemente (10, 11) mit den Kontaktfahnen (20, 21) verbun­ den. Sie werden in die von den Laschen (23) gebildeten Ösen eingesteckt und mit diesen verlötet. Danach werden die Kontakt­ fahnen (20, 21) von innen in das Verschlußelement (13) einge­ steckt, bis sie mit ihren Absätzen (22) an entsprechenden Ab­ sätzen der Aussparungen (18, 19) anliegen.

Vor dem weiteren Zusammenbau wird das Verschlußelement (13), das mit den Schaltelementen (10, 11) und den Kontaktfahnen (20, 21) vormontiert ist, in eine gegenüber der Zeichnung nach Fig. 1 und 2 um 180° gedrehte Lage gebracht, so daß die Schaltelemente (10, 11) nach oben ragen und das Verschlußelement (13) nach oben offen ist. In dieser Position wird in den Innenraum des Verschlußelementes (13) ein Wärmeleitmittel eingefüllt. Dieses Wärmeleitmittel besteht aus einem aushärtenden Harz, in das ein Metallpulver eingemengt ist. Anschließend wird an dem Ver­ schlußelement (13) die Metallkappe (12) angebracht. Bevor noch das Harz aushärten kann, wird diese vormontierte Baueinheit wieder um 180° gedreht, d. h. in die in Fig. 1 und 2 darge­ stellte Position gebracht. In dieser Position fließt das Wär­ meleitmittel nach unten in den Bereich der napfartigen Ausspa­ rung (14) und umgibt die Schaltelemente (10 und 11).

Die vorgefertigte Baueinheit aus den bereits erwähnten Elemen­ ten wird anschließend in eine Form eingesetzt, in welcher sie mit einem Verbindungselement (26) umspritzt wird. Wenn das Wärmeleitmittel bereits ausgehärtet ist, ist die während des Umspritzens eingenommene Position der vorgefertigten Baueinheit ohne Bedeutung. Falls jedoch das aushärtende Wärmeleitmittel so eingestellt ist, daß sein Aushärten erst während des Umsprit­ zens erfolgt, so wird zweckmäßig die vormontierte Baueinheit so in die Spritzform eingesetzt, daß die Metallkappe (12) sich un­ ten befindet, d. h. in der in Fig. 1 und 2 dargestellten Posi­ tion.

Das Verbindungselement (26), das aus dem gleichen Kunststoff wie das Verschlußelement (13) besteht, oder aus einem sich mit diesem verbindenden Kunststoff, stellt eine feste Verbindung zwischen der Metallkappe (12) und dem Verschlußelemente (13) her. Das Verbindungselement (26) umhüllt das Verschlußelement (13), so weit dessen Außenseite freiliegt. Außerdem umhüllt es den Rand (16) der Metallkappe (12). Der Rand (16) ist nach außen abgewinkelt, so daß eine formschlüssige Verbindung zwi­ schen der Metallkappe (12) und dem Verbindungselement (26) entsteht.

Das Verbindungselement (26) erhält eine solche Form, daß es weitere Funktionen erfüllt. Zunächst dient es dazu, die Kon­ taktfahnen (20, 21) sicher zu befestigen. Hierzu sind die Kon­ taktfahnen (20, 21) mit außerhalb des Verschlußelementes (13) liegenden Aussparungen (27) versehen, in die das Material des Verbindungselementes (26) eindringt, und somit die Kontakt­ fahnen nicht nur durch Kraftschluß, sondern auch durch Form­ schluß fixiert. Darüber hinaus bildet das Verbindungselement (26) in dem Bereich, in welchem es den Rand (16) der Metall­ kappe (12) aufnimmt, einen umlaufenden Ringbund (28), der als Befestigungsmittel dient, mit welchem das Schaltgerät an einem Motorblock o. dgl. befestigt wird. Darüber hinaus bildet das Verbindungselement (26) ein die nach außen herausragenden Be­ reiche der Kontaktfahnen (20, 21) umgebendes Steckergehäuse (29). Dieses Steckergehäuse besteht im wesentlichen aus einem umlaufenden, etwa ein Quadrat umschließenden Steg, der mit den für ein Steckergehäuse notwendigen Ansätzen versehen ist.

Claims (11)

1. Elektrisches Schaltgerät mit wenigstens einem Schaltelement, das ein Halbleiter mit temperaturabhängigem Widerstand ist, und das in einem flüssigkeitsdichten Gehäuse angeordnet ist, aus wel­ chem Kontaktfahnen des Schaltelementes herausragen, wobei das Gehäuse aus einer Metallkappe (12) und einem Verschlussele- ment (13) aus Kunststoff zusammengefügt ist und die Kontaktfahnen in Aussparungen des Verschlusselementes (13) eingesteckt sind, da­ durch gekennzeichnet, dass die Metallkappe (12) und das Ver­ schlusselement (13) mittels eines außen angegossenen Verbin­ dungselementes (26) aus Kunststoff miteinander verbunden sind, das den Rand (16) der Metallkappe (12) und wenigstens teilweise das Verschlusselement (13) umhüllt.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfahnen (20, 21) in dem Verbindungselement (26) fixiert sind.

3. Schaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verbindungselement (26) den Bereich der Kon­ taktfahnen (20, 21) mittels eines umlaufenden Steges umgibt, der als ein Steckergehäuse (29) ausgebildet ist.

4. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (26) einen als Hal­ terung für das Schaltgerät dienenden Ringbund (28) aufweist.

5. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum zwischen der Metallkappe (12) und dem Verschlußelement (13) wenigstens in dem das oder die Schaltelemente (10, 11) aufnehmendem Bereich mit einem Medium ausgefüllt ist, das eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft aufweist.

6. Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum wenigstens teilweise mit einem aushärtenden Harz ausgefüllt ist.

7. Schaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in das Harz Metallelemente vorzugsweise in Pulverform ein­ gebettet sind.

8. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (13) auf eine Ring­ schulter (15) der Metallkappe (12) abgestützt ist.

9. Schaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußelement (13) mit einem sich auf der Ring­ schulter (15) abstützenden Flansch (17) versehen ist, den der Rand (16) der Metallkappe überragt, der von dem Verbindungs­ element (26) eingefaßt ist.

10. Schaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rand (16) der Metallkappe (12) und dem angegossenen Verbindungselement (26) eine formschlüssi­ ge Verbindung besteht.

11. Schaltgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (16) der Metallkappe (12) abgewinkelt ist.