DE19946825C1 - Gehäuse zur Aufnahme einer elektrischen Baugruppe mit einer Druckausgleichsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Es wird ein Gehäuse mit einer Druckausgleichsvorrichtung vorgestellt. Im Stand der Technik ist bekannt, im Gehäuseinneren von der Baugruppe erwärmte und einen Überdruck verursachende Luft durch Gehäusedurchgangsöffnungen in einer Steckerleiste in den Steckerbereich und durch Steckerdurchgangsöffnungen im Stecker in den Steckerinnenraum und von da aus in einen Zuleitungsstutzen zu leiten, der so ausgelegt ist, daß er die im Gehäuseinneren erwärmte Luft ungehindert in die umgebende Luft entweichen läßt. DOLLAR A Nachteilig ist dabei, daß durch den gegenüber der Gehäuseumgebung offenen Zuleitungsstutzen andererseits auch Luft und damit auch Feuchtigkeit in den Steckerinnenraum und von da aus eventuell sogar in das Gehäuseinnere zur Baugruppe dringen kann. DOLLAR A Dies wird nunmehr vermieden, indem ausgehend vom Steckerinnenraum eine elektrische Zuleitung mit einem druckelastischen äußeren Isolationsmantel und einem zwischen den Adern verbleibenden Hohlraum genutzt wird, um durch eine Anpassung des Volumens dieses Hohlraums einen Druckausgleich mit der Gehäuseumgebung zu ermöglichen. DOLLAR A Über den druckdicht gegen die Gehäuseumgebung abgeschlossenen, jedoch druckelastischen äußeren Isolationsmantel erfolgt diese Volumenanpassung des Hohlraums, was wiederum zu einem Druckausgleich vom Steckerinnenraum über die Steckerdurchgangsöffnungen in den Steckerbereich und von da aus über die Steckerdurchgangsöffnungen mit dem Gehäuseinneren ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Aufnahme einer elektrischen Baugruppe mit einer Druckausgleichsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gehäuse, die elektronische Baugruppe aufnehmen, müssen feuchtigkeitsdicht ausgeführt werden, damit an der Baugruppe, insbesondere an den Kontakten, keine Korrosion auftreten kann. Druckausgleichselemente werden dabei eingesetzt, um den Druck im Gehäuseinneren an den Druck im Gehäuseäußeren anzupassen, was einerseits für die korrekte Funktionsweise einiger Baugruppen, insbesondere Sensoren, wichtig ist, aber andererseits auch verhindert, daß aufgrund eines sich im Gehäuseinneren aufbauenden Unterdruckes beispielsweise durch die Permeabilität des Werkstoffs, Risse im Gehäuse, insbesondere an den Verbindungsstellen zweier Gehäusehälften, oder ähnliche Störungen Feuchtigkeit, insbesondere Wasserdampf, eindringt und kondensiert.

Ein Gehäuse ist beispielsweise der DE 32 48 715 A1 zu entnehmen. Das dort gezeigte Gehäuse zur Aufnahme einer elektrischen Baugruppe sieht als Druckausgleichsvorrichtung im Deckel des Gehäuses Belüftungsöffnungen zum Druckausgleich zwischen einem Gehäuseinneren und einer Gehäuseumgebung vor, wobei die Baugruppe in diesem Beispiel durch eine im Gehäuseinneren angeordnete Membran gegen die durch die Belüftungsöffnungen eindringende Feuchtigkeit geschützt ist. Wie in den Fig. 2 und 3 der DE 32 48 715 A1 zu erkennen, weist die Baugruppe einen an einer Gehäuseaußenseite ausgeformten Steckerbereich mit durch das Gehäuse hindurchgeführten Kontaktelementen auf, wobei die Kontakt­ elemente im Gehäuseinneren mit der Baugruppe verbunden sind und außerhalb des Gehäuses über einen nicht näher gezeigten Stecker mit einem elektrischen Anschlußkabel verbunden ist. Das Einfügen der Membran und deren Abdichtung sind aufwendig. Zudem kann sich bei dieser Ausgestaltung im Gehäuseinneren zwischen den Belüftungsöffnungen und der Membran Feuchtigkeit ansammeln.

Ein Gehäuse mit einem anderen Druckausgleichselement ist beispielsweise der DE 91 07 992 U oder der DE 42 34 919 C2 in Form einer Öffnung in der Gehäuse­ wandung zu entnehmen, die mit einer wasserabweisenden, jedoch luftdurchlässigen Webstoffabdeckung überspannt ist. Die nicht vorveröffentlichte DE 197 08 116 der Anmelderin lehrt eine zweilagige Folienanordnung, wobei eine der Folien ebenfalls aus wasserabweisendem Webstoff ist, die auch unter den Bezeichnungen Goretex oder Sympatex bekannt sind. Eine Ansammlung von Feuchtigkeit im Gehäuse ist daher ausgeschlossen. Nachteil dieser Druckausgleichselemente ist, daß die dabei verwendete Webstoffabdeckung teuer ist und in zusätzlichen Verarbeitungsschritten befestigt werden muß, so dass dabei Verarbeitungsfehler auftreten können, insbesondere eine nicht lückenlose Befestigung, durch die dann dennoch Feuchtig­ keit eindringen kann.

Ein Gehäuse der gattungsbildenden Art mit allen Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist der DE 84 08 092 U1 zu entnehmen. So weist das dort gezeigte Gehäuse einen Druckausgleichsvorrichtung für im Gehäuseinneren von der Baugruppe erwärmte und einen Überdruck verursachende Luft auf, indem in einer Steckerleiste Gehäusedurchgangsöffnungen vom Gehäuseinneren in den Stecker­ bereich und innerhalb des Steckers Steckerdurchgangsöffnungen vom Stecker­ bereich zum Steckerinnenraum vorgesehen sind. Zwischen Stecker und Stecker­ bereich ist ein druckdichtes Dichtungselement vorgesehen. Der Druckausgleich erfolgt über einen Anschlußbereich der Zuleitung, in dem gemäß S. 6, letzter Absatz vom Steckerinnenraum die Luft in einen Zuleitungsstutzen geleitet wird, der so ausgelegt ist, daß er die im Gehäuseinneren erwärmte Luft ungehindert in die umgebende Luft entweichen läßt. Der Zuleitungsstutzen muß folglich gegenüber der Gehäuseumgebung offen sein, damit die Luft austreten kann.

Nachteilig bei dieser Ausgestaltung ist jedoch, daß durch den gegenüber der Ge­ häuseumgebung offenen Zuleitungsstutzen andererseits auch Luft und damit auch Feuchtigkeit in den Steckerinnenraum und von da aus eventuell sogar in das Ge­ häuseinnere zur Baugruppe dringen kann, insbesondere für den Fall eines Unter­ drucks im Gehäuseinneren. Dieses Gehäuse ist nur für einen Überdruck im Ge­ häuseinneren ausgelegt. Sowohl ein Absinken der Temperatur im Gehäuseinnen­ raum als auch ein Luftdruckwechsel in der Gehäuseumgebung können auch zu einem Unterdruck im Gehäuse führen, wogegen das aus der DE 84 08 092 U1 bekannte Gehäuse keinen ausreichenden Schutz für die aufzunehmende elektro­ nische Baugruppe gewährleistet.

Darüber hinaus ist der DE 195 33 723 A1 eine Gehäuseanordnung mit einem Steckeranschluß zu entnehmen, bei dem der Steckerbereich durch Dichtungsmittel luftdicht abgeschlossen ist. Ein Druckausgleich ist so jedoch gerade nicht möglich.

Aus der DE 38 40 678 A1 ist zudem ein Steckverbinder mit einem Entlüftungskanal zu entnehmen, durch den die sich zwischen Stecker und Gehäuse befindliche Luft beim Einführen des Steckers entweicht. Ein Druckausgleich nach der Befestigung des Steckers ist jedoch nicht mehr möglich.

Aufgabe der Erfindung ist, ein weiteres Gehäuse zur Aufnahme einer elektrischen Baugruppe vorzustellen, welches in analoger Weise über den Steckerbereich einen Druckausgleich ermöglicht, jedoch einen noch sichereren Schutz gegen Feuchtig­ keit bietet.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Grundgedanke der Erfindung ist es, daß ausgehend vom Steckerinnenraum eine elektrische Zuleitung mit einem druckelastischen äußeren Isolationsmantel und einem zwischen den Adern verbleibenden Hohlraum genutzt wird, um durch eine Anpassung des Volumens dieses Hohlraums einen Druckausgleich mit der Gehäuseumgebung zu ermöglichen.

Über den druckdicht gegen die Gehäuseumgebung abgeschlossenen und selbst luft- und feuchtigkeitsundurchlässigen, jedoch druckelastischen äußeren Isolations­ mantel erfolgt diese Volumenanpassung des Hohlraums, was wiederum zu einem Druckausgleich vom Steckerinnenraum über die Steckerdurchgangsöffnungen in den Steckerbereich und von da aus über die Steckerdurchgangsöffnungen mit dem Gehäuseinneren ermöglicht.

Der Hohlraum in der Zuleitung entsteht bei nahezu jedem Anschlußkabel aufgrund der zylindrischen Form sowohl des äußeren Isolationsmantels als auch der isolierten Adern zwangsläufig, kann anderenfalls durch Wahl der Querschnittsgröße des äußeren Isolationsmantels so groß gewählt, daß zwischen den Adern ein besonders großer Hohlraum verbleibt. Wird also beispielsweise der äußere Isolationsmantel durch Umspritzen der Adern hergestellt, kann ein hohlzylindrischer elastischer Schlauch zum Bilden dieses Hohlraums eingelegt und von dem äußeren Isolations­ mantel mit umspritzt werden.

Der Stecker ist vorzugsweise um das Anschlußkabel umspritzt und die äußere Isolation des Anschlußkabels in dem vom Stecker umspritzten Bereich versteift, so daß beim Umspritzen des Steckers der Hohlraum im Anschlußkabel nicht abgeschnürt werden kann.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren näher erläutert werden. Kurze Beschreibung der Figuren:

Fig. 1 seitlicher Schnitt durch den Stecker und das feuchtigkeitsundurch­ lässige Gehäuse im Steckerbereich Fig. 2 teilweise aufgeschnittener Stecker mit Einblick in den Stecker­ innenraum und die Zuleitung

Die Fig. 1 zeigt einen seitlichen Schnitt durch das feuchtigkeitsundurchlässige Gehäuse 1, den Stecker 2 und die Zuleitung 3. Das Gehäuse besteht aus einem Gehäuseinnenraum 14, in dem eine elektrische Baugruppe 12 geschützt gegen die Gehäuseumgebung 18, insbesondere gegen Feuchtigkeit, angeordnet ist. Das Gehäuseinnere 14 ist allseitig vom Gehäuse umschlossen, wenngleich in Fig. 1 nur der zum Steckerbereich 15 gerichtete Abschnitt dargestellt ist. Der Steckerbereich 15 ist außen am Gehäuse ausgeformt und weist in diesem Beispiel in Form eines Steckerschachts bevorzugt eine hervorstehende Wandung 16 auf. Durch das Gehäuse 1 sind Kontaktelemente 13 hindurchgeführt, beispielsweise als Einlegeteil mit dem Gehäusematerial umspritzt, welche die elektrische Baugruppe 12 mit dem Steckerbereich 15 verbinden. Zudem ist zumindest eine Gehäusedurchgangsöffnung 11, beispielsweise in Form einer Bohrung oder eines hohlzylindrischen Einlegeteils, vom Gehäuseinneren 14 in den Steckerbereich 15 eingebracht. Durch diese Gehäusedurchgangsöffnung(en) 11 findet ein Druckausgleich zunächst zwischen dem Gehäuseinneren 14 und dem Steckerbereich 15 statt.

Der Steckerbereich 15 wird vom Stecker 2 verschlossen, indem der Stecker mit seinem an den Steckerbereich 15 maßgenau angepaßten Mittelbereich 21 in den in diesem Beispiel schachtförmigen Steckerbereich 15 eingeführt wird. Der Stecker 2 schirmt somit den Steckerbereich 15 gegen die Gehäuseumgebung 18 ab. Für den druckdichten Abschluß zwischen Steckerbereich 15 und Stecker 2 ist am Stecker 2 eine äußere Abschirmung 22 vorgesehen, die zusätzlich die Wandung 16 des Steckerbereichs 15 außen umfaßt. Es ist zudem zur feuchtigkeitsundurchlässigen Abdichtung des Steckerbereichs 15 zwischen Stecker 2 und Gehäuse 1 nach außen hin ein Dichtungselement 4 in einer Preßpassung zwischen Abschirmung 22 des Steckers und Wandung 16 des Steckerbereichs und/oder zwischen Mittelbereich 21 des Steckers und Wandung 16 des Steckerbereichs vorgesehen, wobei in Fig. 1 die letztere Variante gezeigt ist.

Beim Einführen des Steckers 2 in den Steckerbereich 15 erfassen Anschluß­ elemente 23 des Steckers 2 die Kontaktelemente 13 im Steckerbereich 15, wobei die Anschlußelemente 23 im Steckerinnenraum 26 über Rastelemente 29 befestigt und mit den Adern 32 der Zuleitung 3 elektrisch verbunden sind. Die Anschluß­ elemente 23 stellen so die elektrischen Funktionen der Baugruppe 12 im Inneren des Gehäuses 1 sicher, versorgen also die Baugruppe 12 bspw. mit Strom und Spannung und ermöglichen eine Signalübertragung. Die Anschlußelemente 23 sind in einer denkbaren Ausgestaltung besonders gut auch in Fig. 2 zu erkennen.

Der Stecker 2 seinerseits weist wiederum wenigstens eine Steckerdurchgangs­ öffnung 24 vom Steckerbereich 15 in den Steckerinnenraum 26 auf, so daß ein dorthin ein Druckausgleich möglich ist. Dabei sind zumindest zwei Alternativen gezeigt, nämlich die Verwendung einer auch als Aufnahmekammer für das Rast­ element 29 des Anschlußelements 23 dienenden Öffnung 241 oder auch die Öffnung 242, in der das Anschlußelement 23 selbst in den Steckerbereich 15 gelangt, sofern letztere ausreichend Platz für den Druckausgleich aufweist. Selbst­ verständlich sind auch weitere, alternative Ausgestaltungen möglich.

Im Steckerinnenraum 26 mündet die Zuleitung 3, wobei die einzelnen Adern 32 der Zuleitung 3 aus einem äußeren Isolationsmantel 31 heraus an die zugeordneten An­ schlußelemente 23 geführt werden. Dabei besteht eine luftdurchlässige Verbindung zwischen dem Steckerinnenraum 26 und dem Hohlraum 34 innerhalb des Isolationsmantels 31 der Zuleitung 3, die im einfachsten Fall durch das Hineinragen des Isolationsmantels 31 in diesen Steckerinnenraum 26 gebildet wird. Der Isolationsmantel 31 ist luft- und feuchtigkeitsundurchlässig, jedoch druckelastisch ausgebildet, wie dies in Fig. 2 durch einen Schnitt durch das Anschlußkabel 3 nochmals verdeutlicht wird. Der druckelastische Isolationsmantel 31 ermöglicht damit eine dem Druckunterschied zwischen Steckerinnenraum 26 und Gehäuse­ umgebung 18 entgegenwirkende Anpassung des Volumens dieses Hohlraums 34 zum Druckausgleich.

Vorzugsweise ist der sonst elastische äußere Isolationsmantel 31 im Bereich, in dem er am Stecker 2 befestigt ist, versteift, beispielsweise verdickt (35) oder durch ein umhüllendes Element verstärkt ausgebildet, so daß ein Einschnüren des Hohlraums 34 durch den vorzugsweise umspritzten Steckerbereich 25 verhindert wird.

Claims (5)

1. Gehäuse (1) zur Aufnahme einer elektrischen Baugruppe (12) mit einer Druckausgleichsvorrichtung,

• a) wobei das Gehäuse einen Steckerbereich (15) ausweist, von der Baugruppe (12) im Gehäuseinneren (14) Kontaktelemente (13) durch das Gehäuse (1) in den Steckerbereich (15) hindurchgeführt und im Steckerbereich über einen Stecker (2) mit einer elektrischen Zuleitung (3) verbunden sind,
• b) wenigstens eine Gehäusedurchgangsöffnung (11) vom Gehäuseinneren (14) in den Steckerbereich (15) angeordnet ist,
• c) zwischen Stecker (2) und Steckerbereich (15) ein druckdichtes Dichtungs­ element (4) vorgesehen ist,
• d) der Stecker (2) wenigstens eine Steckerdurchgangsöffnung (24) vom Stecker­ bereich (15) zum Steckerinnenraum (26) aufweist und
• e) vom Steckerinnenraum (26) über einen Anschlußbereich der Zuleitung (3) ein Druckausgleich erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß
• f) der Stecker (2) und die Zuleitung (3) im Anschlußbereich gegen die Gehäuseumgebung (18) druckdicht abgeschlossen sind,
• g) die Zuleitung (3) einen druckelastischen äußeren Isolationsmantel (31) und darin geführte isolierte Adern (32) ausweist,
• h) wobei innerhalb des äußeren Isolationsmantels (31) ein Hohlraum (34) verbleibt und dieser Hohlraum (34) mit dem Steckerinnenraum (26) luftdurchlässig verbunden ist,
• i) so daß der Druckausgleich mittels des druckelastischen äußeren Isolations­ mantels (31) durch eine Volumenanpassung dieses Hohlraums (34) erfolgt.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (34) im äußeren Isolationsmantel (31) zwischen den Adern (32) durch einen druckelastischen hohlzylindrischen Schlauch gebildet wird, der zum Stecker­ innenraum (26) hin offen ist.

3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (2) im Anschlußbereich um die Zuleitung (3) umspritzt (25) ist und der äußere Isolationsmantel (31) der Zuleitung (3) im Anschlußbereich versteift (35) ist.

4. Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stecker (2) am Gehäuse (1) über Rastelemente (17, 27) arretiert ist.

5. Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zuleitung (3) isolationsstoffummantelte Litze-Adern (32) und innerhalb dieser Litze-Adern (32) die luftdurchlässigen Hohlräume (34) aufweist.