DE4237546C2 - Elektrisches Schaltgerät - Google Patents
Elektrisches SchaltgerätInfo
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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.
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