DE9115939U1

DE9115939U1 - Schaltgeräteaufnahme und Deckel für ein Druckausgleichselement

Info

Publication number: DE9115939U1
Application number: DE9115939U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH; Siemens AG; Volkswagen AG
Current assignee: Robert Bosch GmbH; Siemens AG; Volkswagen AG
Priority date: 1991-12-21
Filing date: 1991-12-21
Publication date: 1992-02-13
Anticipated expiration: 2001-12-22

Description

R. 24963
19.12.1991 Gf/Kl

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 10

VOLKSWAGEN AG, 3180 Wolfsburg 1

KEN Kraftfahrzeug-Elektronik Nürnberg GmbH,. 8500 Nürnberg 70

Schaltgeräteaufnahme und Deckel für ein Druckausgleichselement Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Schaltgerät nach der Gattung des Anspruchs 1.

Elektrische Schaltgeräte, insbesondere, wenn sie in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, benötigen zum Schutz ihrer elektrischen Bauelemente vor Staub- und Spritzwassereinwirkungen ein geschlossenes Gehäuse. Temperaturwechsel können jedoch zu Über- oder Unterdruck im Innenraum des Schaltgerätes gegenüber der Umgebung führen. Dabei ist bei einem geschlossenen Gehäuse von Nachteil, daß es häufig aufgrund von Fehlstellen nicht völlig dicht ist und Wasser bei Unterdruck im Innenraum des Gehäuses in der Lage ist, durch kleinste Kapillare in den Innenraum des Gehäuses einzudringen und hier zu einer die elektrischen Bauelemente schädigenden Staunässe zu führen.

Dies muß verhindert werden, will man nicht in aufwendiger Weise jedes einzelne elektrische Bauelement gegen Feuchtigkeit schützen.

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Bei einer bekannten Vorrichtung, wie sie in Research Disclosure, Nr. 275, März 1987, (New York, N.Y., US) auf der Seite 149 unter der Zusammenfassung Nr. 27538 veröffentlicht ist und die auch elektrische Steuergeräte betrifft, ist das dargestellte Gehäuse mit einem Druckausgleichselement versehen. Dazu weist das Gehäuse in einer Wand eine Montageöffnung auf, in die ein Ring eingepaßt ist, dessen Durchtrittsöffnung von einer Membran abgedeckt ist.

Die Membran, die aus einem porösen Kunststoffmaterial besteht und die die Eigenschaft hat, daß sie luftdurchlässig und wasserabweisend ist, ist an der rückseitigen Stirnfläche des Ringes befestigt. Der Ring schließt mit der vorderseitigen Stirnfläche bündig mit der Außenseite der Wand ab, so daß die Membran um die Tiefe des Ringes bezüglich der Außenseite der Wand zurückversetzt ist. Dies reicht, insbesondere bei rauhen Betriebsbedingungen, wie sie in einem Kraftfahrzeug auftreten, nicht aus, um die Membran vor mechanischen Beschädigungen sowie vor vollständiger Wasserbenetzung bei Spritzwasserbeaufschlagung hinreichend zu schützen. Bei vollständiger Wasserbenetzung ist die Membran nicht mehr in der Lage, die Trennungsfunktion zwischen Wasser und Luft aufrechtzuerhalten. Sowohl in diesem Fall als auch bei mechanischer Beschädigung der Membran kann Wasser durch die Membran in den Innenraum eintreten, was verhindert werden muß.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße elektrische Schaltgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die zuvor erwähnten Unzulänglichkeiten in zufriedenstellendem Maß vermieden werden.

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Dazu weist das Schaltgerät eine Belüftungseinrichtung auf, deren Membran durch ein an einem Stutzen festlegbares Verschlußteil weitgehend vor Spritzwasser und Wasserbenetzung geschützt ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruchs 1 angegebenen Schaltgeräts möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß der Stutzen durch eine Reibverschweißung mit einer Wand des Gehäuses des Schaltgeräts verbunden wird und diese Verbindungsstelle stoffschlüssig und wasserdicht ist. Weiterhin ist vorteilhaft, daß die Membran zwischen einer Trägerscheibe und einer Deckscheibe festgelegt ist und diese Elemente durch Ultraschallverschweißung zu einem Druckausgleichselement einstückig zusammengefügt sind und das Druckausgleichselement durch Reibverschweißung mit dem Stutzen wasserdicht verbunden wird.

In vorteilhafter Weise ist ein als Verschlußteil dienender Deckel auf dem Stutzen mittels einer Rastverbindung festgelegt, wodurch eine fertigungstechnisch vorteilhafte Herstellung der Belüftungseinrichtung ermöglicht ist. In einer bevorzugten Ausführung weist der Deckel in seinem Boden mehrere Ablauföffnungen auf, die an der Außenseite des Deckels geringe und an der Innenseite des Deckels große Querschnittsflächen haben, so daß das Eindringen von Luft ermöglicht, das Eindringen von Wasser in den Stutzen erschwert und das Auslaufen von in dem Stutzen befindlichem Wasser erleichtert wird.

In Verbindung mit der Ausgestaltung des Stutzens, dessen Innendurchmesser ebenso wie der axiale Abstand zwischen Membran und Deckel ein Mindestmaß von 8 mm aufweist, ist sichergestellt, daß ein Wassertropfen nicht gleichzeitig Membran und Deckel benetzen kann.

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Wasserbenetzung auftritt und die Belüftungseinrichtung auch unter erschwerten Bedingungen funktionsfähig bleibt.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der Figurenbeschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Schaltgerät mit einer Belüftungseinrichtung in einem Teilschnitt.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Das elektrische Schaltgerät, bestimmt zu einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug, weist ein als Kunststoffspritzkörper ausgebildetes Gehäuse 11 auf, von dem in der einzigen Figur ausschnittsweise eine Seitenwand 12 und eine rechtwinklig dazu verlaufende stirnseitige Wand 13 dargestellt ist.

Das Gehäuse 11 umschließt einen Innenraum 14, der über eine Belüftungseinrichtung 16 mit einem, das Gehäuse 11 umgebenden Raum

17 verbunden ist. Die Belüftungseinrichtung 16, die in der Wand 13 festgelegt ist, setzt sich zusammen aus einem, eine Aufnahmeöffnung 28 in der Wand 13 des Gehäuses 11 umschließenden Stutzen 18, einem darin aufgenommenen Druckausgleichselement 19 und einem am Stutzen

18 befestigten, diesen stirnseitig abdeckenden Deckel 21.

An der Wand 13 sind senkrecht von ihr abstehende Halteelemente 22 angespritzt. Diese weisen jeweils zwei gabelförmig angeordnete, zum Raum 17 gerichtete Raststege 23 und eine zwischen den Raststegen angeordnete Rastöffnung 24 auf.

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Der Stutzen 18 wird durch einen in der Außenform annähernd zylindrischen Grundkörper 26 gebildet, der im Bereich seiner einen, vom Gehäuse 11 wegweisenden Stirnseite einen Außenbund 27 und an seiner anderen Stirnseite einen die Innenraumöffnung 28 bildenden Innenbund 29 hat.

Der als Einzelteil gefertigte Stutzen 18 wird zur Verbindung mit dem Gehäuse 11 in die Aufnahmeöffnung 28 der Wand 13 des Gehäuses 11 eingesetzt und mit Hilfe eines nicht dargestellten, am Stutzen 18 angreifenden Drehwerkzeuges durch eine Reibverschweißung stoffschlüssig mit dem Gehäuse 11 verbunden. Dazu ist vorteilhaft der Stutzen 18 leicht konisch ausgebildet.

Der Innenbund 29 dient zur Aufnahme des Druckausgleichselements 19, das aus einer am Innenbund 29 angrenzenden Trägerscheibe 31 mit mindestens einer Durchtrittsöffnung 30, einer als Lochscheibe ausgebildeten Deckscheibe 32 und einer zwischen den beiden Scheiben 31, 32 angeordneten Membran 33 besteht. Die Trägerscheibe 31 und die Deckscheibe 32 weisen zueinander komplementäre Absätze auf, an deren Abschlußkanten die zwischenliegende Membran 33 einen geknickten Verlauf einnimmt, durch den die Membran 33 formschlüssig gefaßt ist. Die Trägerscheibe 31, Deckscheibe 32 und Membran 33 wird in nicht näher dargelegter Weise durch eine Ultraschallverschweißung zu dem Druckausgleichselement 19 einstückig verbunden. Die Verbindung mit dem Innenbund 29 bzw. einer Innenwandung 44 des Stutzens 18 erfolgt durch Reibverschweißung . Das dazu verwendete, nicht dargestellte Drehwerkzeug greift an Zapfen 34 an, die von der nach außen gerichteten Stirnseite der Deckscheibe 32 axial abstehen und sich vorzugsweise diametral paarweise gegenüberstehen.

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Die Membran 33 des Druckausgleichselements 19 ist mehrschichtig aufgebaut und schließt zur Trägerseite 31 hin mit einem Vlies 36 und zur Deckscheibe 32 hin mit einer porösen Faserfolie 37 aus Kunststoff ab. Zur Stützung der Membran 33 weist die Trägerscheibe radialverlaufende, kreuzweise angeordnete Streben 38 auf.

Zum Schutz der Membran 33 ist diese nach außen durch den Deckel abgeschirmt. Der Deckel 21 ist topfförmig geformt mit einem scheibenförmigen Boden 39 und einem senkrecht vom Rand des Bodens 39 abstehenden Bund 41, der mit einem innenseitig angeordneten ringförmigen Rastbund 42 abschließt. In Abstimmung mit dem Rastbund trägt der Außenbund 27 des Stutzens 18 eine ringförmige Rastschulter 43, so daß beim Aufdrücken des Deckels 21 auf den Stutzen 18 die Rastschulter 43 und der Rastbund 42 eine lösbare Rastverbindung eingehen und dadurch der Deckel 21 festgelegt wird. Damit ist zwischen Deckel 21, der Membran 33 und der Innenwandung 44 des Stutzens 18 ein Innenraum 46 gebildet.

Der Deckel 21 weist mehrere radial außenliegende Offnungen 47 und innenliegende Offnungen 48 im Boden 39 in Form von kreisbogenförmigen Schlitzen auf. Die außenliegenden Öffnungen 47 sind am Übergang des Bodens 39 zum Bund 41 angebracht und in Form eines mehrfach unterbrochenen Kreisringes ausgestaltet. Konzentrisch dazu sind die innenliegenden Offnungen 48 nahe dem Zentrum des Bodens ebenfalls in der Anordnung eines mehrfach unterbrochenen Kreisringes angebracht. Der Verlauf dieser innenliegenden Offnungen 48 weist im Bereich des Bodens 39 eine zweimalige Richtungsänderung in Form einer Stufe auf, wobei sich der Querschnitt zum Innenraum 46 des Stutzens 18 erweitert. Dadurch erhalten die innenliegenden Öffnungen 48 die Eigenschaft eines Labyrinths. Die Querschnittsflächen unterscheiden sich in ihrer Größe etwa um den Faktor 5.

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Die innenliegenden Öffnungen 48 bilden einen Spritzwasserprallschutz, verbunden mit verbesserten Ablaufmöglichkeiten von einmal in den Innenraum 46 eingetretenem Wasser.

Die Öffnungen 47, 48 erlauben einen freien Luftzutritt zur Membran 33 und schützen mit der Ausgestaltung des Deckels 21 zusammen die Membran 33 vor eindringendem Spritzwasser. Durch den Deckel 21 ergibt sich ferner ein mechanischer Schutz der Membran 33.

Der Boden 39 des Deckels 21 taucht in Montagestellung hinter einem stirnseitigen Zentrierbund 49 des Stutzens 18 ein. Zwischen dem Zentrierbund 49 und dem Bund 41 ist ein Sammelraum 45 gebildet, der sich über die außenliegenden Öffnungen 47 nach außen öffnet.

Durch den Deckel 21 in den Innenraum 46 eingedrungenes Wasser soll auch bei einer Gehäusemontagelage mit waagrecht abstehendem Stutzen 18 schnell und selbsttätig aus dem Innenraum 46 entweichen können. Dazu ist die Innenwandung 44 so ausgeformt, daß sie sich leicht trichterförmig zum Deckel 21 hin erweitert und die Innenwandung 44 in der horizontalen Lage des Stutzens 18 zum Deckel 21 hin abfällt, so daß im Innenraum 46 befindliches Wasser von der Membran 33 weg zum Deckel 21 hin fließt und dort austreten kann.

Die lichte Höhe zwischen Membran 33 und Deckel 21 beträgt mindestens 8 mm. Ebenso weist der Innendurchmesser des Stutzens 18 ein Mindestmaß von 8 mm auf. Damit wird sichergestellt, daß, wenn einmal Wasser in den Stutzen 18 eingedrungen ist, sich ein durch die Oberflächenspannung zusammenhängender Wassertropfen nicht gleichzeitig einerseits an der Membran 33 und andererseits am Deckel 21 abstützen kann und damit zumindest ein Teil der Membran 33 wasserbenetzt ist.

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Die Membran 33 hat aufgrund ihrer Struktur die Eigenschaft, luftdurchlässig und zugleich wasserabstoßend zu sein. Der Luftdurchtritt durch die Membran 33 ist jedoch nicht möglich, wenn die Membran 33 vollständig mit Wasser benetzt ist. Diese Funktionsunfähigkeit des Druckausgleichselements 19 ist beim Ausführungsbeispiel auch bei in dem Stutzen 18 eingelaufenem Wasser durch die Dimensionierung des Druckausgleichselement 19 und die Ablaufmöglichkeiten vermieden für Einbaulagen des Schaltgerätes, in denen der Deckel 21 senkrecht nach unten weist bzw. in den Zwischenlagen, in denen der Deckel 21 tiefer als die Membran 33 liegt.

Die Funktionssicherheit des Druckausgleichselements 19 wird selbst unter ungünstigen Betriebsbedingungen, wie bei direkter Spritzwasserbeaufschlagung des Deckels 21 dadurch aufrechterhalten, daß infolge der Querschnittsverhältnisse der innenliegenden Öffnungen 48 und bezogen auf den Innenraum 46, eindringendem Wasser ein höherer Widerstand entgegengesetzt wird als dem aus dem Innenraum 46 auslaufenden Wasser.

Claims

R. 24963
19.12.1991 Gf/Kl

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 STUTTGART 30

VOLKSWAGEN AG, 3180 Wolfsburg 1

KEN Kraftfahrzeug-Elektronik Nürnberg GmbH, 8500 Nürnberg 70

Ansprüche

1. Elektrisches Schaltgerät, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem geschlossenen Gehäuse (11), dessen eine Wand (13) eine Aufnahmeöffnung (28) aufweist, die durch eine Membran (33) verschlossen ist, die aus porösem, luftdurchlässigem und wasserabweisendem Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeöffnung (28) von einem außen am Gehäuse (11) angeordneten Stutzen (18), der von einem Deckel (21) stirnseitig abgedeckt ist, umgeben ist.

2. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (18) in der Außenform annähernd zylindrisch ausgebildet ist, an seiner vom Gehäuse (11) wegweisenden Stirnseite einen vom Deckel (21) umfaßten Außenbund (27) und im Bereich der Wand (13) des Gehäuses (11) einen die Aufnahmeöffnung (28) begrenzenden und die Membran (33) tragenden Innenbund (29) aufweist.

3. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (13) Halteelemente (22) lagert, die jeweils zwei gabelförmig angeordnete Raststege (23) und eine zwischen den Raststegen (23) angeordnete Rastöffnung (24) aufweisen.

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4. Schaltgerät nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (18), als Einzelteil ausgeführt, in die Aufnahmeöffnung (28) der Wand (13) des Gehäuses (11) eingesetzt und durch eine Reibverschweißung mit der Wand (13) dicht verbunden ist.

5. Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (33) zwischen einer, wenigstens eine Durchtrittsöffnung (30) aufweisenden Trägerscheibe (31) und einer Deckscheibe (32) eingespannt ist, die miteinander verklebt oder verschweißt sind und ein Druckausgleichselement (19) bilden, das in den Stutzen (18) eingesetzt wird.

19. Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerscheibe (31) die Form eines Kreisringes mit kreuzweise verlaufende Streben (38) aufweist.

7. Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheibe (32) axial abstehende Zapfen (34) aufweist, die sich vorzugsweise diametral paarweise gegenüberstehen.

8. Schaltgerät nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerscheibe (31) und die Deckscheibe (32) zueinander komplementäre Absätze bilden und die zwischenliegende Membran (33) an deren Abschlußkanten einen geknickten Verlauf einnimmt, durch den die Membran (33) formschlüssig gefaßt ist und die Trägerscheibe (31) mit der Deckscheibe (32) und der zwischenliegenden Membran (33) durch Ultraschallverschweißung zu dem Druckausgleichselement (19) einstückig zusammengefügt ist.

9. Schaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (33) mehrschichtig aufgebaut ist, zur Trägerscheibe (31) hin mit einem Vlies (319) und zur Deckscheibe (32) hin mit einer porösen Faserfolie (37) aus Kunststoff abschließt.

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10. Schaltgerät nach Anspruch 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckausgleichselement (19) duch eine Reibverschweißung stoffschlüssig und wasserdicht mit dem Innenbund (29) des Stutzens (18) verbunden wird.

11. Schaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (21) einen scheibenförmigen Boden (39) und senkrecht dazu einen vom Rand des Bodens (39) ausgehenden Bund (41) aufweist.

12. Schaltgerät nach Anspruch 2 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bund (41) innenseitig einen Rastbund (42) trägt, an dem eine an dem Außenbund (27) angebrachten Rastschulter (43) verrastbar ist.

13. Schaltgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (39) radial außenliegende Offnungen (47) und innenliegende Öffnungen (48) aufweist, von denen zumindest ein Teil außenseitig, zum Raum (17) gerichtet, eine geringe und innenseitig, zum Innenraum (46) gerichtet, eine große Querschnittsfläche haben und die Querschnittsflachen sich in ihrer Größe vorzugsweise um den Faktor 5 unterscheiden.

14. Schaltgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang der Querschnittsflächen der Öffnungen (47, 48) von der Außenseite des Bodens (39) zu dessen Innenseite gestuft verläuft.

15. Schaltgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (47, 48) kreisbogenförmig verlaufen und konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei die innenliegenden Offnungen (48) mit dem Innenraum (46) des Stutzens (18) und die außenliegenden Öffnungen (47) mit einem zwischen der vom Gehäuse (11) wegweisenden Stirnseite des Stutzens (18) und dem Rand des Deckels (21) gebildeten Sammelraum (45) angebunden sind.

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16. Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (39) innerhalb eines stirnseitig vom Stutzen (18) abstehenden Zentrierbundes (49) in den Stutzen (18) eintaucht.

17. Schaltgerät nach Anspruch 2 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stutzen (18) außen und innen leicht konisch, sich zum Gehäuse (11) hin verjüngend, ausgebildet ist.

18. Schaltgerät nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der Innendurchmesser des Stutzens (18) und andererseits der axiale Abstand zwischen der Membran (33) des Druckausgleichselements (19) und der Innenseite des Deckels (21) mindestens 8 mm beträgt.

19. Schaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbaulage des Gehäuses (11) vorzugsweise so erfolgt, daß der Deckel (21) senkrecht nach unten weist oder zumindest tiefer als die Membran (33) liegt.