EP2621026B1 - Abgedichteter Stecker Verfahren zur Abdichtung eines Steckers - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a sealed plug according to the preamble of patent claim 1 and a method for sealing a plug according to the preamble of claim 12.
- Control elements of the hydraulics such as valves, can be actuated electromagnetically.
- the valve has an encapsulated electromagnet with a coil, via the energization of which an armature is moved, which carries a valve piston. In this way, a position of the valve piston can be precisely adjusted.
- a housing passing through the plug is provided on the housing of the electromagnet, which preferably consists of plastic and molded onto the housing. With a current source connectable current paths or pins of the plug pass through a plug bottom of the plug from an outside to an inside of the housing, where they are connected to the coil.
- the design text DE 1 148 613 from 1963 recommends as sealing compound for the plug to be cast silicone, which should have the tendency to adhere to the touched materials.
- sticky petroleum compounds or rubber or epoxy compounds are suggested.
- a disadvantage of the proposed solutions is that the substances proposed as sealant materials are not specified.
- a disadvantage of the proposed epoxy compounds is that they are subject to shrinkage, especially at a thermal cycling, which can lead to a separation and thus to leakage at a boundary layer between pin and sealant.
- US-A-6290239 discloses a connector according to the preamble of claim 1.
- the invention has for its object to provide a plug with an improved tightness against ingress of moisture.
- the plug according to the invention for the electrical supply of an aggregate of the hydraulic system can be arranged on a housing of this unit.
- a plug base of the plug is penetrated by at least one current path.
- This passage of the at least one flow path through the plug base is sealed with a silicone-containing compound.
- this mass is an adhesive, and has a high adhesion. This strong adhesion can ensure that under adverse operating conditions in which the current path is moved, the sealing mass still adheres to the current path. A detachment from the flow path, i. a gap formation between the flow path and the sealant is thus prevented. This allows the unit to be permanently sealed against moisture. In connection with the high adhesiveness of the mass or the adhesive is preferred when the adhesive has a high flexibility.
- Another advantage of the adhesive used is that at a thermal cycling of the connector, which leads to stresses in the boundary layer between Stormbahn and adhesive due to different thermal expansion coefficients of the sealant or the adhesive and the current path, the tightness of the plug is still maintained.
- Plug base is understood to be a region of a housing of the plug through which a current path passes.
- the unit is preferably connected via the plug with a power source or an electrical control unit.
- the unit is a coil of an electromagnet or a control cabinet. It is preferred if via the solenoid, a valve, in particular a pilot valve of the mobile hydraulics, can be actuated.
- the plug base of the plug is filled with the adhesive at least in a region of the passage of the at least one flow path.
- the pouring is manufacturing technology little expensive, so that the seal is inexpensive to produce.
- the silicone-containing adhesive proves to be very advantageous, since due to its low surface energy in a very narrow Gap penetrates, so that it is sealingly filled with the adhesive or filled.
- the adhesive is one-component, which represents a reduction of the expense compared to a use of two- or multi-component adhesives or adhesives with catalyst.
- the adhesive is light-cured, in particular UV-light-cured.
- the adhesive may be moisture cured.
- the adhesive is primarily light-cured or UV-light-cured and secondarily moisture-cured.
- the adhesive is in a region near the plug bottom, i. near the passage of the current path through the plug base or the plug housing, tough or viscous.
- the sealing adhesive has a higher elasticity and is also more adhesive.
- an insulation resistance via the sealed passage of the at least one current path at an applied voltage of 500 volts has a value greater than 0.5 M ⁇ (megohms). This value is particularly preferably about 1 M ⁇ .
- a coil winding is arranged on this, so that a device-particularly compact and space-saving arrangement of a coil of an electromagnet is possible.
- the plug according to the invention is arranged, in particular molded, on a housing of an aggregate of the hydraulic system for the electrical supply of the unit.
- the unit is preferably a coil of an electromagnet or a control cabinet, wherein via the solenoid preferably a valve, in particular a pilot valve of the mobile hydraulics can be actuated.
- a valve in particular a pilot valve of the mobile hydraulics
- the housing in the mobile hydraulics, when the housing is exposed to changing operating conditions over water and especially under water. This applies, for example, to mobile working machines that are used in flood protection to rescue people. It may happen that electrically or electrohydraulically actuated valves or their electromagnets get under water. The tightness of their plugs for power supply is crucial.
- a method for sealing a plug bottom of a plug which is passed through by at least one current path, or for sealing a passage of the at least one current path through the plug base, wherein an aggregate of the hydraulics can be supplied electrically via the plug comprises the step of: sealing the passage with a plug silicone-containing adhesive.
- the sealing is preferably carried out by filling a gap formed in a region of the passage between the at least one flow path and the plug base. This gap may be formed in particular as a gap or as an annular gap.
- the sealing or the filling can be done in particular by pouring the plug base with the silicone-containing adhesive in the region of the passage of the at least one current path through the plug base.
- the adhesive Due to the strong adhesion of the adhesive, in particular to the flow path and a surface of the plug base or of the passage, it can be ensured that under disadvantageous operating conditions in which the flow path is moved, the sealing mass of the adhesive still adheres to the flow path. A detachment of the adhesive from the flow path, or a gap formation between the flow path and the sealant, is thus prevented. As a result, the unit can be permanently sealed in the area of the current path against ingress of moisture. In conjunction with the high adhesiveness of the adhesive, it is preferred if the adhesive has high flexibility or elasticity. In this way, the adhesion of the adhesive to the current path is further improved. Another advantage of the adhesive used is that at a thermal cycling of the plug, which leads to stresses in the region of the boundary layer between the current path and adhesive due to different thermal expansion coefficients of the sealant or the adhesive and the current path, the tightness of the plug is still maintained.
- silicones are advantageous to use as an adhesive, since they have a low surface energy in the liquid state and can therefore very well wet the plug base to be sealed and the current path to be sealed.
- the casting of the plug base of the plug is a procedurally well controlled step. However, it must be ensured that the components to be glued or sealed the current path and the plug base are clean.
- the silicone-containing adhesive is preferably one-component in order to keep the procedural effort low. In this case, the adhesive preferably has an acetoxy group.
- the silicone-containing adhesive is cured by light, in particular by ultraviolet light.
- the method according to the invention after or during the step of curing the silicone-containing adhesive by light as a further step, a curing of the silicone-containing adhesive by moisture, in particular by atmospheric moisture or water vapor, on. This ensures that areas that are not accessible or accessible during curing with light, harden by the naturally occurring in the ambient air humidity.
- FIG. 1 shows a plug 1 for powering a coil of an electromagnet (not shown), via which a pilot valve of the mobile hydraulics can be controlled in a front view.
- the plug 1 is made of plastic as an injection molded part. It has a substantially circular cylindrical plug housing 2, which is provided for arrangement in a corresponding outbreak of a housing of the electromagnet (not shown).
- the connector housing 2 has an end face 4, from which, the viewer of the FIG. 1 opposite, a connector device 6 extends.
- the connector device 6 has an approximately rectangular connector collar 8 with rounded corners.
- two current paths 12 configured as pins and four smaller spacers 14 are symmetrical to a vertical axis 16 of the plug 1 arranged.
- a Verrastungslic 20 is arranged on the plug collar 8.
- the Verrastungslic 20 has at its in FIG. 1 lower, open side on a guide groove 22, which on both sides to the vertical axis 16 in the direction of a FIG. 1 upper side of the plug 1 is further recessed, and in this way forms a Verrastungsnut 24.
- the plug base 10 of the plug 1 is in this case filled with an adhesive 26, that the spacers 14 and the current paths 12 are each connected to its radially outer surface cohesively with the adhesive 26.
- FIG. 2 shows the embodiment of the plug according to FIG. 1 in a longitudinal section.
- the plug 1 extends in FIG. 2 from the plug collar 8 right to the left-side connector housing 2. Approximately in the middle between the plug base 10 is arranged. Radially circumferentially on the plug base 10, an O-ring groove 28 is formed, which is provided for receiving an O-ring or sealing ring (not shown).
- the plug 1 is in a built-in state, ie when it is attached to a housing of the coil or the electromagnet (not shown), arranged at the level of the plug base 10 or at the level of the O-ring groove 28 on the housing.
- the housing with the connector 1 waterproof or moisture-proof sealed.
- the two current paths 12 pass through the plug 1 or its plug base 10 in FIG FIG. 2 from right to left. With a in FIG. 2 not shown left end portion of the current paths 12 dip this in a winding body 30 a.
- This winding body 30 has a winding groove 32 which opens radially outwards and into which a coil winding 34 is accommodated.
- This coil winding 34 is connected to the end portions of the current paths 12, which are pressed into the plastic of the winding body 30, or contacted by these. Via the current paths 12, a power supply of the coil winding 37 is thus produced.
- a pole plate 36 is arranged, which serves as a magnetic return plate for closing the magnetic circuit.
- FIG. 2 right above is the Verrastungs phenomenon 20, via which a plug of the power source (not shown) with the plug 1 and the connector device 6 is detachably connected, arranged.
- the plug of the power source must be approximately coaxially inserted into a framed by the plug collar 8 connector receptacle 44. This takes place until one end of the plug, not shown, comes into abutment with the spacers 14 of the plug 1.
- the spacers 14 of the plug 1 are elastically deformable in the axial direction, so that the plug, not shown, can continue to penetrate further or deeper into the plug receptacle 44 by the application of a certain force.
- the latching takes place when the Verrastungsnase engages behind a Verrastungskante 38 Verrastungsaus Principleung 40 of Verrastungslvess 20.
- the plug not shown, with a certain bias in the connector receptacle 44 can be fixed.
- the plug base 10 of the plug 1 is in FIG. 2 extended to the right by a base rib 42. This has the task to clamp the penetrating current paths 12.
- a movement of the current paths 12 is prevented to a certain extent.
- the plug-in collar 8 encompassed plug base 10 is filled with a silicone-containing adhesive 26.
- a silicone-containing adhesive 26 This is a single-component acetoxy silicone adhesive LOCTITE ® 5091 TM (Technical Data Sheet December 2007).
- the one-component mold proves to be advantageous during the filling of the plug base 10, since no mixing with a second Component or with a catalyst is required.
- a curing of the adhesive 26 takes place during the manufacturing process or after filling by UV light. Already under normal processing conditions, the adhesive 26 is exposed to sufficient UV radiation to completely cure at least on the surface.
- the adhesive 26 has a further positive and advantageous property, since it cures by surface or atmospheric moisture even in shadow areas into which no UV radiation can get. A complete cure of the adhesive is achieved after about 72 hours at ambient temperature.
- the adhesive used 26 is highly flexible, whereby the splice has a shock-absorbing property and a good load capacity. A transverse movement of the current paths 12 can be well compensated not only because of the adhesion of the adhesive 26, but also due to the elasticity of the adhesive 26. At the interfaces between the current paths 12 and the adhesive 26 so a gap formation is effectively prevented.
- FIGS. 3 and 4 schematically a preferably designed as dosing tip dosing device 50 for the metered and precisely placed introduction of the liquid adhesive 26 in the passage region of the current paths 12 in the region of the plug base 10 is shown.
- the metering device 50 is thereby introduced with respect to their position in the region of the connector receptacle 44, that due to the amount and the flow properties of the adhesive 26 is a uniform filling of the gap in the passage region of the current paths 12 and to the outside a homogeneous smooth surface of the adhesive 26th formed.
- FIG. 2 schematically illustrates a curing device 51, preferably designed as a UV light source, for curing the liquid adhesive 26.
- a curing device 51 preferably designed as a UV light source, for curing the liquid adhesive 26.
- the adhesive used 26 has advantageous and positive properties. This is shown by stress tests, which have the task of investigating the tightness of the passage of the current paths 12 through the plug base 10.
- the heated by a two-hour storage in a climatic chamber at 140 ° C plug 1 are suddenly immersed in 20 ° cold water. There they remained at one meter depth for a period of one hour.
- In a subsequent storage of the specimens in a climatic chamber and at 20 ° was examined to what extent water has gotten from the plug receptacle 44 to the other side of the plug 1 in the region of the winding body 30. Even after 20 cycles, no leaks occurred.
- An insulation resistance of the sealing adhesive 26 was greater than 1 M ⁇ in each case.
- a leakage current was less than 10 ⁇ A at an applied voltage of 500 volts.
- the plug 1 for a coil of an electromagnet of a pilot valve of the mobile hydraulics plug 1 according to the invention can be used with advantage anywhere where a watertight implementation of electrical current paths or pins is required.
- the plug according to the invention proves to be particularly advantageous when used on pilot valves for mobile control blocks.
- the plug according to the invention has significantly better properties of the seal with temperature change and mechanical stress.
- a plug for the electrical supply of an aggregate of the hydraulic which can be arranged or arranged on a housing of such an aggregate.
- a plug base of the plug is penetrated by a current path and sealed in a region of this passage with a silicone-containing compound against moisture penetration.
- this composition is an adhesive with high adhesion forces.
- a method for sealing a plug-in base of a plug which is penetrated by a current path and via which an aggregate of the hydraulics can be supplied electrically.
- the method has a step "sealing a passage of the current path through the plug base with a silicone-containing adhesive" on.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen abgedichteten Stecker gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Abdichtung eines Steckers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12. Steuerungselemente der Hydraulik, beispielsweise Ventile, können elektromagnetisch betätigt werden. Hierzu weist das Ventil einen gekapselten Elektromagneten mit einer Spule auf, über deren Bestromung ein Anker bewegt wird, der einen Ventilkolben mitnimmt. Auf diese Weise ist eine Stellung des Ventilkolbens präzise einstellbar. Zur Stromversorgung der Spule ist am Gehäuse des Elektromagneten ein das Gehäuse durchsetzender Stecker vorgesehen, der bevorzugt aus Kunststoff besteht und am Gehäuse angespritzt ist. Mit einer Stromquelle verbindbare Strombahnen beziehungsweise Pins des Steckers durchgreifen einen Steckerboden des Steckers von einer Außenseite hin zu einer Innenseite des Gehäuses, wo sie mit der Spule verbunden sind.
- Es ist bekannt, den Steckerboden des Steckers mit einer dielektrischen Dichtmasse auszugießen, um den Durchtritt der Strombahnen gegen eindringende Feuchtigkeit abzudichten. Hierbei kommen herkömmlicher Weise Kunststoffe, Epoxydharz oder Silikonkautschuk zum Einsatz.
- Die Auslegungsschrift
DE 1 148 613 von 1963 empfiehlt als Dichtmasse für den Stecker ein zu vergießendes Silikon, das die Neigung aufweisen soll, an den berührten Materialien zu haften. Alternativ dazu werden klebrige Petroleumverbindungen oder Gummi- oder Epoxy-Verbindungen vorgeschlagen. - Nachteilig an der vorgeschlagenen Lösungen ist, dass die als Dichtmasse vorgeschlagenen Stoffe nicht spezifiziert sind. Nachteilig an den vorgeschlagenen Epoxy-Verbindungen ist, dass sie insbesondere bei einer Temperaturwechselbeanspruchung einer Schwindung unterliegen, die an einer Grenzschicht zwischen Pin und Dichtmasse zu einer Ablösung und damit zur Undichtigkeit führen kann.
- Die Patentschrift
DE 44 10 455 C1 von 1995 greift die Empfehlung der Verwendung eines haftenden Silikons auf und nennt die Verwendung eines 2-komponentigen UV-aushärtenden Silikons. Jedoch rät die Patentschrift von diesem Konzept ab, da bei mechanischer Belastung des Silikons, insbesondere bei einer Bewegung der Kontaktstifte beziehungsweise Pins, eine Haftfähigkeit des Silikons verlorengehe. Statt dessen wird eine Lösung vorgeschlagen, bei der die Dichtheit über eine spezielle geometrische Ausgestaltung der Pins und eine Schrumpfung des die Pins umgebenden Kunststoffs während dessen Erkalten im Fertigungsprozess erreicht wird. - Nachteilig an der Lösung ohne Dichtmasse ist, dass der die Pins umgebende Kunststoff über seine Lebensdauer einer Schwindung unterliegt. Zudem ist der Kunststoff nur wenig elastisch, so dass es auch bei dieser Lösung bei wiederkehrenden mechanischen Belastungen oder bei einer Temperaturwechselbeanspruchung zur Undichtigkeit des Durchtritts kommen kann.
US-A-6290239 offenbart einen Stecker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stecker mit einer verbesserten Dichtheit gegen Eindringen von Feuchtigkeit zu schaffen. - Diese Aufgabe wird gelöst durch einen abgedichteten Stecker mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie durch ein Verfahren zur Abdichtung eines Steckers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
- Der erfindungsgemäße Stecker zur elektrischen Versorgung eines Aggregates der Hydraulik ist an einem Gehäuse dieses Aggregates anordbar. Dabei ist ein Steckerboden des Steckers von wenigstens einer Strombahn durchgriffen. Dieser Durchtritt der wenigstens einen Strombahn durch den Steckerboden ist mit einer silikonhaltigen Masse abgedichtet. Erfindungsgemäß ist diese Masse ein Klebstoff, und weist eine hohe Haftfähigkeit auf. Durch diese starke Anhaftung kann sichergestellt werden, dass unter nachteiligen Betriebsbedingungen, in denen die Strombahn bewegt wird, die dichtende Masse nach wie vor an der Strombahn haftet. Eine Ablösung von der Strombahn, d.h. eine Spaltbildung zwischen der Strombahn und der Dichtmasse, wird so verhindert. Dadurch kann das Aggregat nachhaltig gegen Feuchtigkeit abgedichtet werden. In Verbindung mit der großen Haftfähigkeit der Masse beziehungsweise des Klebstoffs wird bevorzugt, wenn der Klebstoff eine hohe Flexibilität aufweist. Auf diese Weise ist die Anhaftung des Klebstoffes an der Strombahn weiter verbessert. Ein weiterer Vorteil des verwendeten Klebstoffes ist, dass bei einer Temperaturwechselbeanspruchung des Steckers, die aufgrund verschiedener Temperaturausdehnungskoeffizienten der Dichtmasse beziehungsweise des Klebstoffes und der Strombahn zu Spannungen im Bereich der Grenzschicht zwischen Stormbahn und Klebstoff führt, die Dichtheit des Steckers weiterhin erhalten bleibt.
- Als Steckerboden wird ein Bereich eines Gehäuses des Steckers verstanden, durch den eine Strombahn durchtritt.
- Das Aggregat ist über den Stecker bevorzugt mit einer Stromquelle oder einer elektrischen Steuereinheit verbindbar. Besonders bevorzugt ist das Aggregat eine Spule eines Elektromagneten oder ein Schaltschrank. Dabei ist es bevorzugt, wenn über den Elektromagnet ein Ventil, insbesondere ein Pilotventil der Mobilhydraulik, betätigbar ist.
- In einer vorteilhaften Weiterbildung des Steckers ist der Steckerboden des Steckers zumindest in einem Bereich des Durchtritts der wenigstens einen Strombahn mit dem Klebstoff ausgegossen. Das Ausgießen ist dabei fertigungstechnisch wenig aufwendig, wodurch die Abdichtung kostengünstig herstellbar ist.
- Bei Steckern, die gröbere Fertigungstoleranzen aufweisen und daher einen zwischen der wenigstens einen Strombahn und dem Steckerboden angeordneten Spalt, insbesondere einen Ringspalt oder einen Zwischenraum, aufweisen, erweist sich der silikonhaltige Klebstoff als sehr vorteilhaft, da er aufgrund seiner geringen Oberflächenenergie auch in einen sehr engen Spalt eindringt, so dass dieser dichtend mit dem Klebstoff ausgegossen beziehungsweise aufgefüllt ist.
- In einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Steckers ist der Klebstoff einkomponentig, was gegenüber einer Verwendung von zwei- oder mehrkomponentigen Klebstoffen oder Klebstoffen mit Katalysator eine Verringerung des Aufwandes darstellt.
- Besonders geeignet ist hierfür ein Acetoxy-Klebstoff, der zumindest in unausgehärtetem Zustand eine Acetoxygruppe aufweist. Erfindungsgemäss ist der Klebstoff licht-, insbesondere UV-lichtgehärtet. Alternativ oder ergänzend dazu kann der Klebstoff feuchtigkeitsgehärtet sein. Besonders bevorzugt ist der Klebstoff dabei primär lichtbeziehungsweise UV-lichtgehärtet und sekundär feuchtigkeitsgehärtet. Erfindungsgemäss ist der Klebstoff in einem Bereich nahe dem Steckerboden, d.h. nahe dem Durchtritt der Strombahn durch den Steckerboden beziehungsweise das Steckergehäuse, zäh oder zähflüssig. Dadurch weist der dichtende Klebstoff dort eine höhere Elastizität auf und ist zudem adhäsiver. Diese Eigenschaften können beispielsweise erreicht werden, indem der Klebstoff in diesem Bereich nicht ganz ausgehärtet ist.
- In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Steckers weist ein Isolationswiderstand über den abgedichteten Durchtritt der wenigstens einen Strombahn bei einer angelegten Spannung von 500 Volt einen Wert größer als 0,5 MΩ (Megaohm) auf. Besonders bevorzugt ist dieser Wert etwa 1 MΩ.
- In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Steckers ist an diesem eine Spulenwicklung angeordnet, so dass eine vorrichtungstechnisch besonders kompakte und bauraumsparende Anordnung einer Spule eines Elektromagneten ermöglicht ist.
- Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn der erfindungsgemäße Stecker an einem Gehäuse eines Aggregates der Hydraulik zur elektrischen Versorgung des Aggregates angeordnet, insbesondere angespritzt ist.
- Dabei ist das Aggregat bevorzugt eine Spule eines Elektromagneten oder ein Schaltschrank, wobei über den Elektromagnet bevorzugt ein Ventil, insbesondere ein Pilotventil der Mobilhydraulik betätigbar ist. Besonders vorteilhaft ist dabei die Verwendung des Gehäuses in der Mobilhydraulik, wenn das Gehäuse wechselnden Betriebszuständen über Wasser und insbesondere unter Wasser ausgesetzt ist. Dies betrifft beispielsweise mobile Arbeitsmaschinen, die im Hochwasserschutz zur Bergung von Personen eingesetzt werden. Dabei kann es vorkommen, dass elektrisch oder elektrohydraulisch betätigte Ventile beziehungsweise deren Elektromagneten unter Wasser geraten. Dabei kommt der Dichtheit von deren Steckern zur Stromversorgung eine entscheidende Bedeutung zu.
- Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Abdichtung eines von wenigstens einer Strombahn durchgriffenen Steckerbodens eines Steckers, beziehungsweise zur Abdichtung eines Durchtritts der wenigstens einen Strombahn durch den Steckerboden, wobei über den Stecker ein Aggregat der Hydraulik elektrisch versorgbar ist, weist den Schritt auf: Abdichtung des Durchtritts mit einem silikonhaltigen Klebstoff. Dabei erfolgt die Abdichtung bevorzugt durch eine Auffüllung eines in einem Bereich des Durchtritts zwischen der wenigstens einen Strombahn und dem Steckerboden ausgebildeten Spalts. Dieser Spalt kann insbesondere als Zwischenraum oder als Ringspalt ausgebildet sein. Die Abdichtung oder die Auffüllung kann insbesondere über ein Vergießen des Steckerbodens mit dem silikonhaltigen Klebstoff im Bereich des Durchtritts der wenigstens einen Strombahn durch den Steckerboden erfolgen.
- Durch die starke Anhaftung des Klebstoffes insbesondere an der Strombahn und einer Oberfläche des Steckerbodens beziehungsweise des Durchtritts kann sichergestellt werden, dass unter nachteiligen Betriebsbedingungen, in denen die Strombahn bewegt wird, die dichtende Masse des Klebstoffs nach wie vor an der Strombahn haftet. Eine Ablösung des Klebstoffs von der Strombahn, beziehungsweise eine Spaltbildung zwischen der Strombahn und der Dichtmasse, wird so verhindert. Dadurch kann das Aggregat im Bereich der Strombahn nachhaltig gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit abgedichtet werden. In Verbindung mit der großen Haftfähigkeit des Klebstoffs ist es bevorzugt, wenn der Klebstoff eine hohe Flexibilität beziehungsweise Elastizität aufweist. Auf diese Weise ist die Anhaftung des Klebstoffes an der Strombahn weiter verbessert. Ein weiterer Vorteil des verwendeten Klebstoffes ist, dass bei einer Temperaturwechselbeanspruchung des Steckers, die aufgrund verschiedener Temperaturausdehnungskoeffizienten der Dichtmasse beziehungsweise des Klebstoffes und der Strombahn zu Spannungen im Bereich der Grenzschicht zwischen Strombahn und Klebstoff führt, die Dichtheit des Steckers weiterhin erhalten bleibt.
- Mit Vorteil werden Silikone als Klebstoff eingesetzt, da sie im flüssigen Zustand eine geringe Oberflächenenergie aufweisen, und daher den abzudichtenden Steckerboden und die abzudichtende Strombahn sehr gut benetzen können. Das Vergießen des Steckerbodens des Steckers stellt einen verfahrenstechnisch gut beherrschbaren Schritt dar. Dabei muss jedoch sichergestellt werden, dass die zu verklebenden beziehungsweise abzudichtenden Komponenten der Strombahn und des Steckerbodens sauber sind. Der silikonhaltige Klebstoff ist dabei bevorzugt einkomponentig, um den verfahrenstechnischen Aufwand gering zu halten. Dabei weist der Klebstoff bevorzugt eine Acetoxygruppe auf.
- Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach der Abdichtung des Durchtritts der wenigstens einen Strombahn durch den Steckerboden mit dem silikonhaltigen Klebstoff als weiterer Schritt ein Aushärten des silikonhaltigen Klebstoffes durch Licht, insbesondere durch ultraviolettes Licht, erfolgt.
- Alternativ oder ergänzend dazu weist das erfindungsgemäße Verfahren nach oder während dem Schritt des Aushärtens des silikonhaltigen Klebstoffs durch Licht als weiteren Schritt ein Aushärten des silikonhaltigen Klebstoffs durch Feuchtigkeit, insbesondere durch Luftfeuchtigkeit beziehungsweise Wasserdampf, auf. Dadurch ist gewährleistet, dass Bereiche, die während des Aushärtens mit Licht nicht erreichbar sind oder erreichbar waren, durch die in der Umgebungsluft natürlich vorkommende Luftfeuchtigkeit aushärten.
- Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steckers anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt:
-
Fig. 1 einen Stecker in einer Vorderansicht; -
Figur 2 den Stecker gemäßFigur 1 in einem Längsschnitt; -
Figur 3 u. 4 den Stecker gemäßFigur 1 und 2 mit einer Vorrichtung zum Einbringen des Klebers; und -
Figur 5 u. 6 den Stecker gemäßFigur 1 und 2 mit einer Vorrichtung zum Aushärten des Klebers. -
Figur 1 zeigt einen Stecker 1 zur Stromversorgung einer Spule eines Elektromagneten (nicht dargestellt), über den ein Pilotventil der Mobilhydraulik ansteuerbar ist in einer Vorderansicht. Der Stecker 1 ist aus Kunststoff als Spritzgußteil ausgeführt. Er hat ein im Wesentlichen kreiszylindrisches Steckergehäuse 2, das zur Anordnung in einem entsprechenden Ausbruch eines Gehäuses des Elektromagneten (nicht dargestellt) vorgesehen ist. Das Steckergehäuse 2 hat eine Stirnfläche 4, von der aus sich, dem Betrachter derFigur 1 entgegen, eine Steckervorrichtung 6 erstreckt. Die Steckervorrichtung 6 hat einen etwa rechteckigen Steckerkragen 8 mit abgerundeten Ecken. Der Steckerkragen 8 umrandet dabei einen Steckerboden 10 des Steckers 1. Im Bereich des Steckerbodens 10 sind zwei als Pins ausgeführte Strombahnen 12 und vier kleinere Abstandshalter 14 symmetrisch zu einer Hochachse 16 des Steckers 1 angeordnet. Oberhalb einer Querachse 18, die durch Mittelpunkte der beiden Strombahnen 12 verläuft, ist am Steckerkragen 8 ein Verrastungsträger 20 angeordnet. Der Verrastungsträger 20 weist an seiner inFigur 1 unteren, offenen Seite eine Führungsnut 22 auf, die beidseitig zur Hochachse 16 in Richtung einer inFigur 1 oberen Seite des Steckers 1 weiter vertieft ist, und auf diese Weise eine Verrastungsnut 24 ausbildet. Der Steckerboden 10 des Steckers 1 ist dabei derart mit einem Klebstoff 26 ausgefüllt, dass die Abstandshalter 14 und die Strombahnen 12 jeweils mit ihrer radialen Außenmantelfläche stoffschlüssig mit dem Klebstoff 26 verbunden sind. -
Figur 2 zeigt das Ausführungsbeispiel des Steckers gemäßFigur 1 in einem Längsschnitt. - Der Stecker 1 erstreckt sich in
Figur 2 vom Steckerkragen 8 rechts bis zum links angeordneten Steckergehäuse 2. Etwa mittig dazwischen ist der Steckerboden 10 angeordnet. Radial umfänglich am Steckerboden 10 ist eine O-Ring-Nut 28 ausgebildet, die für eine Aufnahme eines O-Ringes oder Dichtungsringes (nicht dargestellt) vorgesehen ist. Der Stecker 1 ist in einem eingebauten Zustand, d. h. wenn er an einem Gehäuse der Spule beziehungsweise des Elektromagneten (nicht dargestellt) befestigt ist, auf Höhe des Steckerbodens 10 beziehungsweise auf Höhe der O-Ring-Nut 28 am Gehäuse angeordnet. Über den O-Ring ist das Gehäuse mit dem Stecker 1 wasserdicht beziehungsweise feuchtigkeitsdicht gedichtet. - Die beiden Strombahnen 12 durchsetzen den Stecker 1 beziehungsweise dessen Steckerboden 10 in
Figur 2 von rechts nach links. Mit einem inFigur 2 nicht dargestellten linken Endabschnitt der Strombahnen 12 tauchen diese in einen Wickelkörper 30 ein. Dieser Wickelkörper 30 hat eine radial nach außen geöffnete Wicklungsnut 32, in die eine Spulenwicklung 34 aufgenommen ist. Diese Spulenwicklung 34 ist mit den Endabschnitten der Strombahnen 12, die in den Kunststoff des Wickelkörpers 30 eingedrückt sind, verbunden beziehungsweise von diesen kontaktiert. Über die Strombahnen 12 ist somit eine Stromversorgung der Spulenwicklung 37 hergestellt. - Radial innen am Steckergehäuse 2 ist eine Polscheibe 36 angeordnet, die als magnetisches Rückführungsblech zum Schließen des magnetischen Kreises dient.
- In
Figur 2 rechts oben ist der Verrastungsträger 20, über den ein Stecker der Stromquelle (nicht dargestellt) mit dem Stecker 1 beziehungsweise der Steckervorrichtung 6 lösbar verbindbar ist, angeordnet. Der Stecker der Stromquelle muss dazu etwa koaxial in eine vom Steckerkragen 8 umrandete Steckeraufnahme 44 eingeführt werden. Dies erfolgt solange bis eine Stirnseite des nicht dargestellten Steckers mit den Abstandshaltern 14 des Steckers 1 in Anschlag gerät. Die Abstandshalter 14 des Steckers 1 sind in axialer Richtung elastisch verformbar, so dass der nicht dargestellte Stecker unter Aufwendung einer bestimmten Kraft weiter beziehungsweise tiefer in die Steckeraufnahme 44 eindringen kann. In Verbindung mit einer Verrastungsnase des nicht dargestellten Steckers erfolgt die Verrastung dann, wenn die Verrastungsnase eine Verrastungskante 38 einer Verrastungsausnehmung 40 des Verrastungsträgers 20 hintergreift. Auf diese Weise ist der nicht dargestellte Stecker mit einer gewissen Vorspannung in der Steckeraufnahme 44 fixierbar. Bei beispielsweise radialen Bewegungen des nicht dargestellten Steckers kann es aufgrund von an die Strombahnen 12 übertragenen Querkräften zu einer Querbewegung der Strombahnen 12 kommen. Um diese Bewegung der Strombahnen 12 einzuschränken, ist der Steckerboden 10 des Steckers 1 inFigur 2 rechts um eine Sockelrippe 42 erweitert. Diese hat die Aufgabe, die sie durchdringenden Strombahnen 12 einzuspannen. Somit ist eine Bewegung der Strombahnen 12 in einem bestimmten Umfang unterbunden. - Um zu verhindern, dass von außen (in
Figur 2 rechts) einwirkende Feuchtigkeit, beispielsweise Wasser oder Wasserdampf, von der Steckeraufnahme 44 durch den von den Strombahnen 12 durchgriffenen Steckerboden 10 hin zur Spulenwicklung 34 gelangt, ist der vom Steckerkragen 8 umgriffene Steckerboden 10 mit einem silikonhaltigen Klebstoff 26 ausgefüllt. Es handelt sich dabei um einen einkomponentigen Acetoxy-Silikonkleber LOCTITE® 5091™ (Technisches Datenblatt Dezember 2007). Die einkomponentige Form erweist sich dabei während des Ausfüllens des Steckerbodens 10 als vorteilhaft, da kein Mischen mit einer zweiten Komponente oder mit einem Katalysator erforderlich ist. Eine Aushärtung des Klebstoffes 26 erfolgt während des Fertigungsverfahrens beziehungsweise nach dem Ausfüllen durch UV-Licht. Bereits unter normalen Verarbeitungsbedingungen ist der Klebstoff 26 dabei einer ausreichenden UV-Strahlung ausgesetzt, um zumindest oberflächlich vollständig auszuhärten. Dabei weist der Klebstoff 26 eine weitere positive und vorteilhafte Eigenschaft auf, da er durch Oberflächen- beziehungsweise Luftfeuchtigkeit auch in Schattenbereichen, in die keine UV-Strahlung gelangen kann, aushärtet. Eine vollständige Aushärtung des Klebers ist nach etwa 72 Stunden bei Umgebungstemperatur erreicht. Der verwendete Klebstoff 26 ist hochflexibel, wodurch die Klebestelle eine stoßabsorbierende Eigenschaft und eine gute Belastbarkeit aufweist. Eine Querbewegung der Strombahnen 12 kann so nicht nur aufgrund der Haftung des Klebstoffes 26, sondern auch aufgrund der Elastizität des Klebstoffes 26 gut kompensiert werden. An den Grenzflächen zwischen den Strombahnen 12 und dem Klebstoff 26 ist so eine Spaltbildung wirksam unterbunden. - In den
Figuren 3 und 4 ist schematisch eine bevorzugt als Dosierspitze ausgebildete Dosiervorrichtung 50 für das dosierte und exakt platzierte Einbringen des flüssigen Klebstoffs 26 in den Durchtrittsbereich der Strombahnen 12 im Bereich des Steckerbodens 10 dargestellt. Die Dosiervorrichtung 50 wird dabei bezüglich ihrer Position so in den Bereich der Steckeraufnahme 44 eingeführt, dass aufgrund der Menge und der Fließeigenschaften des Klebstoffs 26 eine gleichmäßige Auffüllung des Zwischenraums im Durchtrittsbereich der Strombahnen 12 erfolgt und sich zur Außenseite hin eine homogene glatte Oberfläche des Klebstoffs 26 ausbildet. - In den
Figuren 5 und 6 ist schematisch eine bevorzugt als UV-Lichtquelle ausgebildete Aushärtevorrichtung 51 für das Aushärten des flüssigen Klebstoffs 26 dargestellt. Durch eine geeignete dosierte Energiezufuhr zur Aushärtevorrichtung 51 wird die Ausbildung einer homogenen Außenfläche des Klebstoffs 26 unterstützt, so dass der mittels des Klebers 26 ausgefüllte Bereich den Stecker 1 auch nach außen perfekt abdichtet und keinerlei Spalte für ein späteres Eindringen von Wasser im Betrieb bildet. - Nicht nur bei den besprochenen mechanischen Belastungen sondern auch bei einer Temperaturwechselbeanspruchung des Steckers 1 hat der verwendete Klebstoff 26 vorteilhafte und positive Eigenschaften. Dies zeigen Belastungstests, die zur Aufgabe haben, die Dichtheit des Durchtritts der Strombahnen 12 durch den Steckerboden 10 zu untersuchen. Dabei werden die durch eine zweistündige Lagerung in einer Klimakammer auf 140 °C erhitzten Stecker 1 schlagartig in 20° kaltes Wasser getaucht. Dort verblieben sie in einem Meter Tiefe für eine Zeitdauer von einer Stunde. Bei einer anschließenden Lagerung der Prüflinge in einer Klimakammer und bei 20° wurde untersucht, inwiefern Wasser von der Steckeraufnahme 44 auf die andere Seite des Steckers 1 im Bereich des Wicklungskörpers 30 gelangt ist. Auch nach 20 Zyklen traten dabei keine Undichtigkeiten auf. Ein Isolationswiderstand des abdichtenden Klebstoffs 26 war dabei in jedem Fall größer 1 MΩ. Ein Leckstrom war kleiner als 10 µA bei einer angelegten Spannung von 500 Volt.
- Abweichend von der Verwendung des Steckers 1 für eine Spule eines Elektromagneten eines Pilotventils der Mobilhydraulik kann der erfindungsgemäße Stecker 1 mit Vorteil überall dort verwendet werden, wo eine wasserdichte Durchführung von elektrischen Strombahnen beziehungsweise Pins erforderlich ist. Ganz besonders vorteilhaft erweist sich der erfindungsgemäße Stecker bei einer Verwendung an Pilotventilen für Mobilsteuerblöcke. Im Gegensatz zu herkömmlich vergossenen Böden von Steckern, die mit Epoxydharz oder Siloprenmasse abgedichtet sind, weist der erfindungsgemäße Stecker bedeutend bessere Eigenschaften der Abdichtung bei Temperaturwechsel und bei mechanischer Beanspruchung auf.
- Offenbart ist ein Stecker zur elektrischen Versorgung eines Aggregates der Hydraulik, der an einem Gehäuse eines derartigen Aggregates anordbar ist oder angeordnet ist. Ein Steckerboden des Steckers ist dabei von einer Strombahn durchgriffen und in einem Bereich dieses Durchtritts mit einer silikonhaltigen Masse gegen eindringende Feuchtigkeit abgedichtet. Erfindungsgemäß ist diese Masse ein Klebstoff mit hohen Adhäsionskräften.
- Weiterhin ist offenbart ein Gehäuse eines Aggregates der Hydraulik mit einem derartigen Stecker.
- Weiterhin ist offenbart ein Verfahren zur Abdichtung eines von einer Strombahn durchgriffenen Steckerbodens eines Steckers, über den ein Aggregat der Hydraulik elektrisch versorgbar ist. Erfindungsgemäß weist das Verfahren dabei einen Schritt "Abdichtung eines Durchtritts der Strombahn durch den Steckerboden mit einem silikonhaltigen Klebstoff" auf.
-
- 1
- Stecker
- 2
- Steckergehäuse
- 4
- Stirnfläche
- 6
- Steckervorrichtung
- 8
- Steckerkragen
- 10
- Steckerboden
- 12
- Strombahn
- 14
- Abstandhalter
- 16
- Hochachse
- 18
- Querachse
- 20
- Verrastungsträger
- 22
- Führungsnut
- 24
- Verrastungsnut
- 26
- Klebstoff
- 28
- O-Ringnut
- 30
- Wickelkörper
- 32
- Wicklungsnut
- 34
- Spulenwicklung
- 36
- Polscheibe
- 38
- Verrastungskante
- 40
- Verrastung
- 42
- Sockelrippe
- 44
- Steckeraufnahme
- 50
- Dosiervorrichtung
- 51
- Aushärtevorrichtung
Claims (13)
- Stecker zur elektrischen Versorgung eines Aggregates der Hydraulik, der an einem Gehäuse des Aggregates anordbar ist, wobei ein Steckerboden (10) des Steckers (1) von wenigstens einer Strombahn (12) durchgriffen ist und ein Durchtritt der wenigstens einen Strombahn (12) mit einer silikonhaltigen Masse abgedichtet ist, wobei die Masse ein Klebstoff (26) ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Klebstoff (26) derart lichtgehärtet ist, dass er in einem Bereich nahe dem Steckerboden (10) nicht ganz ausgehärtet ist und daher zäh oder zähflüssig ist. - Stecker nach Patentanspruch 1, wobei der Steckerboden (10) zumindest in einem Bereich des Durchtritts der wenigstens einen Strombahn (12) mit dem Klebstoff (26) ausgegossen ist.
- Stecker nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei ein zwischen der wenigstens einen Strombahn (12) und dem Steckerboden (10) angeordneter Spalt mit dem Klebstoff (26) ausgegossen ist.
- Stecker nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei der Klebstoff (26) einkomponentig ist.
- Stecker nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Klebstoff (26) ein Acetoxy-Klebstoff ist.
- Stecker nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei der Klebstoff (26) zusätzlich feuchtigkeitsgehärtet ist.
- Stecker nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei ein Isolationswiderstand über den abgedichteten Durchtritt der wenigstens einen Strombahn (12) größer als 0,5 Megaohm (0,5 MΩ) ist.
- Stecker nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei das Aggregat eine Spule eines Elektromagneten oder ein Schaltschrank ist.
- Stecker nach Patentanspruch 8, wobei über den Elektromagnet ein Ventil betätigbar ist.
- Stecker nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei eine Spulenwicklung (34) am Stecker (1) angeordnet ist.
- Gehäuse eines Aggregates der Hydraulik, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse der Stecker (1) gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche angeordnet ist.
- Verfahren zur Abdichtung eines Durchtritts wenigstens einer Strombahn (12) durch einen Steckerboden (10) eines Steckers (1), wobei über den Stecker (1) ein Aggregat der Hydraulik elektrisch versorgbar ist, umfassend den Schritt- Abdichten des Durchtritts mit einem silikonhaltigen Klebstoff (26),dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt umfasst- Aushärten des silikonhaltigen Klebstoffs (26) durch Licht derart, dass er in einem Bereich nahe dem Steckerboden (10) nicht ganz ausgehärtet ist und daher zäh oder zähflüssig ist.
- Verfahren nach Patentanspruch 12, wobei nach oder während dem Aushärten des silikonhaltigen Klebstoffs (26) durch Licht ein Schritt- Aushärten des silikonhaltigen Klebstoffs (26) durch Feuchtigkeit erfolgt.
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