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Die
Erfindung betrifft ein elektronisches Schaltgerät, insbesondere einen Näherungsschalter, mit
einem vorzugsweise hülsenförmigen,
an einer Stirnseite geschlossenen Gehäuse und mit einem das Gehäuse an der
offenen Stirnseite verschließenden,
mit einer Kabeldurchführung
versehenen Stopfen (vgl.
DE
30 29 595 C1 ).
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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 Bauteileträger
verwirklicht, der vorzugsweise aus einem flexiblen Material besteht
(vgl. die DE-PS
31 23 372 und die
DE-OS 34 14 480 ).
Der Anwesenheitsindikator, beispielsweise also der Oszillator, befindet
sich in der Regel an der geschlossenen Stirnseite des Gehäuses.
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Wenn
es einleitend heißt,
daß zu
dem elektronischen Schaltgerät,
mit dem sich die Erfindung 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-OSen 38 18
499 und 41 35 876). Auch kann das – ein- oder mehrteilig ausgeführte – Gehäuse von
einer vorzugsweise metallischen Außenhülse umgeben sein (vgl. die
DE-OSen 38 18 499 und 41 35 876).
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Bei
elektronischen Schaltgeräten
der Art, von der die Erfindung ausgeht, ist die Realisierung des
das Gehäuse
an der offenen Stirnseite verschließenden, mit einer Kabeldurchführung versehenen Stopfens
und die Verbindung des Stopfens mit dem Gehäuse nicht unproblematisch.
Der Stopfen muß nämlich vor
allem eine einwandfreie Gehäuse-
und Kabelabdichtung gewährleisten,
so daß die VDE-Schutzart
IP 67 oder IP 68 ohne weiteres erreicht werden kann.
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Bei
elektronischen Schaltgeräten
der in Rede stehenden Art ist die elektrische Schaltung 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".
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Im übrigen führen – mit vertretbarem
Aufwand nicht vermeidbare – Maßschwankungen
des Gehäuses
und des Kabels zu Problemen, und zwar sowohl bei aus elastischem
Material bestehenden Stopfen als auch bei aus nicht elastischem
Material bestehenden Stopfen. In dem einen wie in dem anderen Fall
müssen
besondere Abdichtungen vorgesehen werden, beispielsweise Dichtlippen
oder O-Ringe (vgl. die
DE-OS
38 18 444 ).
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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 Fixierung des
Kabelmantels; in beiden Fällen trägt der Stopfen
zur Kabelzugentlastung wenig bei.
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Der
Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das zuvor erläuterte,
zum Stand der Technik gehörende
elektronische Schaltgerät
in Bezug 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 Kabelzugentlastung, zu verbessern.
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Das
erfindungsgemäße elektronische Schaltgerät, bei dem
die zuvor hergeleitete und dargestellte Aufgabe gelöst ist,
ist zunächst
und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß der Stopfen zumindest teilweise
aus einem Schmelzkleber besteht, das Gehäuse eine – die in dem Gehäuse vorgesehenen
elektrischen und elektronischen Bauteile umgebende – Füllung aufweist
und die Füllung
ebenfalls aus einem Schmelzkleber besteht.
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Schmelzkleber
sind lösungsmittelfreie,
thermoplastische Einkomponenten-Klebstoffe, die ihren Aggregatzustand
durch Erwärmung
von fest nach flüssig ändern und
z. B. von der Firma Henkel KGaA unter der Bezeichnung "Macromelt", von der Firma Heinrich
Bühnen
KG unter der Bezeichnung "HBB-Schmelzklebstoffe" bezogen werden können. Schmelzkleber
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 absolute Abdichtung gegen Feuchtigkeit, hohe
Wärmestandfestigkeit,
exzellentes Temperaturverhalten, sehr gute Haftung auf unterschiedlichen
Materialien, hohe Alterungsbeständigkeit,
hohe Chemikalienbeständigkeit,
Spannungsrißbeständigkeit,
Pilz- und Fäulnisbeständigkeit
sowie sehr gute Verarbeitungseigenschaften.
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Im
einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße elektronische Schaltgerät auszugestalten
und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch
nachgeordneten Patentansprüche,
andererseits auf Ausführungsbeispiele,
die in Verbindung mit der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt
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1 einen
Schnitt durch das stopfenseitige Ende eines ersten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen elektronischen
Schaltgeräts,
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2 einen
Schnitt durch das stopfenseitige Ende eines zweiten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen elektronischen
Schaltgeräts,
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3 einen
Schnitt durch das stopfenseitige Ende eines dritten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen elektronischen
Schaltgeräts,
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4 einen
Schnitt durch das stopfenseitige Ende eines vierten Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen elektronischen
Schaltgeräts,
jedoch ohne das Gehäuse,
und
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5 einen
Schnitt durch ein fünftes
Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen elektronischen
Schaltgeräts.
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Die
Figuren zeigen ein elektronisches Schaltgerät, insbesondere einen Näherungsschalter, mit
einem – nur
teilweise dargestellten – hülsenförmigen,
an der nicht dargestellten Stirnseite geschlossenen Gehäuse 1 und
mit einem das Gehäuse 1 an
der offenen Stirnseite verschließenden, mit einer Kabeldurchführung 2 versehenen
Stopfen 3. Nicht dargestellt ist der "wesentliche Inhalt" des Gehäuses 1, nämlich eine
aus elektrischen 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.
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Erfindungsgemäß besteht
der Stopfen 3 zumindest teilweise aus einem Schmelzkleber,
weist das Gehäuse 1 eine – die in
dem Gehäuse 1 vorgesehenen
elektrischen und elektronischen Bauteile umgebende – Füllung 14 auf
und besteht die Füllung 14 ebenfalls
aus einem Schmelzkleber. Bei dem Schmelzkleber handelt es sich,
wie bereits ausgeführt,
um einen lösungsmittelfreien,
thermoplastischen Einkomponenten-Klebstoff,
der seinen Aggregatzustand durch Erwärmung von fest nach flüssig ändert, beim
Abkühlen
wieder fest wird und dann eine tragfähige Verbindung zum Gehäuse 1 ergibt.
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In
den in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen
besteht der Stopfen 3 vollständig aus einem Schmelzkleber.
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Denkbar
wäre, den – aus einem
Schmelzkleber bestehenden – Stopfen
an das Gehäuse
anzuspritzen. Vorteilhafter ist jedoch die in den 1 und 2 dargestellte
Ausführungsform,
bei der der – aus
einem Schmelzkleber bestehende – Stopfen 3 teilweise
in das Gehäuse 1 eingespritzt,
im übrigen an
das Gehäuse 1 angespritzt
ist.
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Bei
den in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen
erfindungsgemäßer 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 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele
erfindungsgemäßer elektronischer
Schaltgeräte
nur durch die Ausbildung der Leuchtdiode 7; im Ausführungsbeispiel nach 2 ist
die Leuchtdiode 7 domartig ausgeführt.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen elektronischen
Schaltgeräts,
das in 3 dargestellt 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
vorteilhaft sein kann.
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Während bei
den in den 1 bis 3 dargestellten
Ausführungsbeispielen
erfindungsgemäßer elektronischer
Schaltgeräte
der Stopfen 3 vollständig
aus einem Schmelzkleber besteht, gilt dagegen für das in 4 dargestellte
Ausführungsbeispiel,
daß der
Stopfen 3 aus einem 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,
ringförmige
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 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
Ausnehmungen 12 in die – als ringförmige Nut ausgebildete – Ausnehmung 11.
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Im übrigen zeigt
die 4, daß das
Ergänzungsteil 9 an
seinem dem nicht dargestellten Gehäuse zugewandten Ende das Metall-
oder Kunststoff-Formteil 8 übergreift. Nach dem Einführen des Stopfens 3 in
das Gehäuse
und dem Erwärmen
des – aus
einem Schmelzkleber bestehenden – Ergänzungsteils 9 des
Stopfens 3 besteht über
zwei Zylindermantelflächen
Haftkontakt zwischen dem Ergänzungsteil 9 des
Stopfens 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.
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Schließlich zeigen
die 1 bis 3 noch insoweit bevorzugte Ausführungsbeispiele
erfindungsgemäßer elektronischer
Schaltgeräte,
als das Gehäuse 1 im
Bereich des Stopfens 3 eine innenliegende, ringförmige Nut 13 aufweist
und der Stopfen 3 in der Nut 13 des Gehäuses 1 verankert
ist.
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Die
erfindungsgemäßen, in
den 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 Kabelzugentlastung,
wesentlich verbessert gegenüber
den elektronischen Schaltgeräten,
die zum Stand der Technik gehören
und von denen die Erfindung ausgeht.
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Dadurch,
daß der
Stopfen 3 erfindungsgemäß zumindest
teilweise aus einem Schmelzkleber 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 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 hohem Druck gearbeitet werden muß.
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Bei
dem erfindungsgemäßen 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.
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Von
erheblichem Vorteil ist des weiteren, daß – mit vertretbarem Aufwand
nicht vermeidbare – 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".
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Schließlich ist
von erheblicher Bedeutung, daß bei
dem erfindungsgemäßen 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 resultierende Zugkräfte aufzunehmen, kann noch
dadurch erhöht
werden, daß,
wie die 1 bis 3 zeigen,
auch Formschluß realisiert ist,
nämlich
zwischen dem Stopfen 3 und dem Gehäuse 1.
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Die 5 zeigt
nun im Detail, daß das
Gehäuse 1 eine – die in
dem Gehäuse 1 vorgesehenen elektrischen
und elektronischen Bauteile umgebende – Füllung 14 aufweist,
die aus einem Schmelzkleber besteht, – während im Stand der Technik
die Füllung 14 aus
einem Gießharz
besteht.
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Vorzugsweise
sind schließlich
bei dem erfindungsgemäßen elektronischen
Schaltgerät
der Stopfen 3 und die Füllung 14 monolithisch
ausgeführt.
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Das
erfindungsgemäße elektronische Schaltgerät 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
können
der Stopfen 3 und die Füllung 14 in
einem Arbeitsgang hergestellt werden. Außerdem kann eine Hohlraumbildung
zwischen dem Stopfen 3 und der Füllung 14 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.