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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein wasserdicht ausgebildetes Steckverbindungselement, wobei insbesondere
die Dichtigkeit zwischen dem Steckverbindungselement, das aus einem
synthetischen Harz hergestellt ist, und einem isolierten elektrischen
Kabel, das mit dem Steckverbindungselement verbunden wird, verbessert
ist.
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In der
EP 0 851 536 A2 ist ein wasserdicht ausgebildetes
Steckverbindungselement beschrieben, bei dem ein Verbindungskörper Endabschnitte eines
isolierten Kabels aufnimmt. Dem Verbindungskörper werden zwei getrennt ausgebildete
Abdeckkörper
zugeordnet, die jeweils einen genuteten Abschnitt umfassen, wobei
die Nuten durch Rippen voneinander getrennt sind. Diese Nuten dienen
zur Aufnahme des Kabels und sind jeweils im Querschnitt halbrund
gestaltet. Die Rippen der beiden Abdeckteile stehen beim Verbinden
einander gegenüber,
d.h. sie stützen
sich aufeinander ab. Durch Aufbringen von Wärme mittels Ultraschall sollen
die beiden Abdeckkörper
im Bereich der Nuten mit der Außenfläche des
isolierten Kabels und außerdem
im Bereich ihrer aufeinandersitzenden Rippen miteinander und zusätzlich zusammen
mit dem Verbindungskörper verbunden
werden. Da die Abdeckkörper
sich über ihre
Rippen unmittelbar gegeneinander abstützen, kann es vorkommen, daß keine
absolut dichte Verbindung zwischen den Innenflächen der Nuten und der Außenfläche der
isolierten Kabelabschnitte kommt. Um eine dichte Verbindung zu erzielen
müssten
nämlich
die Rippen verformbar sein, damit ein enger Kontakt zwischen den
Abdeckkörpern
und der Außenfläche des
isolierten Kabels erzielt wird.
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Ein Steckverbindungselement gemäß einem weiteren
Stand der Technik ist in 3 dargestellt. Es
umfaßt
ein Steckverbindungselement mit einem Verbindungskörper 2 und
einer Abdeckung 3, wobei beide aus einem synthetischen
Harz gebildet und so aufgebaut sind, daß das isolierte elektrische
Kabel 4 auf dem Steckverbindungskörper 2 angeordnet
und mit demselben verbunden und mittels der Abdeckung 3 abgedeckt
ist.
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Der Verbindungskörper 2 umfaßt ein Verbindungsgehäuse 5,
das Anschlußklemmenbefestigungen
(nicht dargestellt) aufweist, die darin integriert sind, ein Kabelführungsteil 6,
das sich von dem Verbindungsgehäuse 5 aus
erstreckt. Das Kabelführungsteil 6 umfaßt eine
Mehrzahl von Trennwänden 7,
die entlang der Richtung, in der sich die isolierten elektrischen
Kabel 4 erstrecken, verlaufen. Zwischen den benachbarten
Trennwänden 7 sind
Kabelaufnahmenuten 8 vorgesehen, in denen die isolierten
elektrischen Kabel angeordnet sind.
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Um, wie in 3 gezeigt, das isolierte elektrische
Kabel 4 mit dem Steckverbindungselement zu verbinden und
an diesem zu befestigen, ist ein rohrförmiges, gegen Wasser dichtendes
Element 9 vorgesehen, das aus einem synthetischen Harz
besteht, aus dem auch das Kabelführungsteil 6 gebildet
ist. Das Element 9 wird schmelzflüssig (stoffschlüssig) auf
dem Umfang des isolierten elektrischen Kabels 4 angebracht.
Das isolierte elektrische Kabel 4 wird dann in einem Zustand,
in dem es in dem Kabelführungsteil 6 aufgenommen
ist, erwärmt,
um das gegen Wasser abdichtende Element 9 und die Umhüllung des
isolierten elektrischen Kabels aus Harz, und auch das gegen Wasser
abdichtende Element 9 und das Kabelführungsteil 6 anzuschmelzen
und miteinander stoffschlüssig
zu verbinden. Die Abschnitte zwischen der Abdeckung 3 und
dem gegen Wasser abdichtende Element 9, und zwischen der
Abdeckung 3 und dem Kabelführungsteil 6 werden
ebenfalls erwärmt,
um zu einem Ganzen zu verschmelzen. Für den Erwärmungsvorgang wird eine Ultraschallerregung
genutzt.
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Bei dem oben beschriebenen wasserdicht ausgebildeten
Steckverbindungselement gemäß dem Stand
der Technik ist der Harzwerkstoff, aus dem das Kabelführungsteil
6 des
Verbindungskörpers 2 und
die Abdeckung gebildet sind, ein anderer, als der, aus dem die Isolierung
des elektrischen Kabels 4 besteht, da die, die für das isolierte
elektrische Kabel 4 benötigte
Flexibilität
oder andere physikalischen Eigenschaften, von den physikalischen
Eigenschaften, die für
das Steckverbindungselement 1 benötigt werden, unterscheiden.
Um eine Kompabilität zwischen
dem Material, aus dem das Kabelführungsteil 6 des
Verbindungskörpers 2 und/oder
die Abdeckung hergestellt ist, und dem Material, aus dem die Isolierung
des elektrischen Kabels 4 hergestellt ist, zu erzielen,
wird das gegen Wasser abdichtende Element 9, das auf dem äußeren Umfang
des isolierten elektrischen Kabels 4 befestigt wird, benötigt. Dabei ist
jedoch der Nachteil gegeben, daß viele
Arbeitsschritte benötigt
werden, da die jeweiligen isolierten elektrischen Kabel 4 an
den vorbeschriebenen Abschnitten in der Nähe ihrer Anschlußklemmenabschnitte
mit dem gegen Wasser abdichtenden Elementen 9 versehen
werden müssen,
bevor das isolierte elektrische Kabel 4 mit dem Steckverbindungselement 1 verbunden
wird.
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Bei dem oben beschriebenen wasserdicht ausgebildeten
Steckverbindungselement gemäß dem Stand
der Technik haben die zwischen nebeneinanderliegenden Trennwänden 7 ausgebildeten Kabelaufnahmenuten 8 einen
rechteckigen Querschnitt, während
der des isolierten elektrischen Kabels 4, das mit dem gegen
Wasser abdichtenden Element 9 verbunden ist, rund ist.
Der Kontakt zwischen dem Kabelführungsteil 6 und
dem gegen Wasser abdichtenden Element 9 und der Kontakt
zwischen der Abdeckung 3 und dem gegen Wasser abdichtenden Element 9 kann
daher nicht gleichmäßig sein.
Das gegen Wasser abdichtende Element 9 kann daher nicht
in engen Kontakt zu dem Kabelführungsteil 6 und/oder
der Abdeckung 3 gebracht werden, sogar auch nach dem Erwärmen und
Schmelzen. Auf grund der unzureichenden Verschmelzung kann sich
daher zwischen diesen ein Freiraum bilden und in manchen Situationen
kann dies zum Verlust der Wasserdichtigkeit führen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ein wasserdicht ausgebildetes Steckverbindungselements
bereitzustellen, bei dem das Verbinden sicher und leicht auszuführen ist
und die Dichtigkeit zu dem isolierten elektrischen Kabel verbessert ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch
ein wasserdicht ausgebildetes Steckverbindungselement umfassend
- –einen
Abdeckkörper
(12), der Vorsprünge
(21) aufweist, die zwischen sich eine Aufnahmenut (22)
bilden,
- – ein
elektrisches Kabel (23) mit einer Isolierung (25).
aus einem Harzwerkstoff und
- – einen
Verbindungskörper
(11) mit
- – einem
Verbindungsteil, das mit einem Endabschnitt des isolierten Kabels
(23) verbunden ist, und
- – einem
Kabelführungsteil
(14), das aus einem Harzwerkstoff hergestellt ist und eine
Kabelaufnahmenut (15) zur Aufnahme des mit dem Verbindungsteil
verbundenen isolierten Kabels (23), die durch Trennwände (17)
begrenzt wird aufweist, wobei die Kabelaufnahmenut (15)
einen Querschnitt besitzt, der im wesentlichen mit dem Querschnitt
des elektrischen Kabels (23) identisch ist, und die In-nenfläche der
Kabelaufnahmenut (15) und die Außenfläche des isolierten Kabels (23) warm
verschweißt
sind, und
- – wobei
einer der Vorsprünge
(21) in der Kabelaufnahmenut (15) und eine der
Trennwände
(17) in der Aufnahmenut (22) angeordnet ist.
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Bei der oben genannten Ausbildung
wird die Umhüllung
des isolierten elektrischen Kabels aus Harz mit der Innenfläche der
Kabelaufnahmenut dadurch, daß der
Vorsprung in die Kabelaufnahmenut eintritt, in engen Kontakt gebracht.
Mittels Wärmeschweißen werden
in diesem Zustand der Harzwerkstoff des Kabelführungsteils und der der Umhüllung des
isolierten elektrischen Kabels aus Harz miteinander verschmolzen
(stoffschlüssig
verbunden), so daß eine
wasserdichte Ausbildung erreicht wird. Es kann sich kein Freiraum
zwischen der Kabelaufnahmenut und dem isolierten elektrischen Kabel
ergeben.
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Da es bei der oben genannten Ausbildung nicht
notwendig ist, Trennwände
auszubilden, um die jeweiligen isolierten elektrischen Kabel in
der Kabelaufnahmenut des Kabelführungsteils
zu isolieren, kann der Freiraum, der für das Befestigen des isolierten
elektrischen Kabels benötigt
wird, verringert werden.
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Die Umhüllung aus Harz ist vorzugsweise aus
einem thermoplastischen Elastomer hergestellt.
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Das thermoplastische Elastomer ist
vorzugsweise ein Copolymer, das als Polymerisationsbestandteil einen
Harzwerkstoff umfaßt,
aus dem das Kabelführungsteil
hergestellt ist.
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Gemäß der oben genannten Ausbildung
sind der chemische Aufbau des Harzwerkstoffs, der für das Kabelführungsteil
verwendet wird, und der, der für
die Umhüllung
aus Harz verwendet wird, ähnlich. Das
Verschmelzen dieser Teile kann daher während des Schweißens verbessert
werden, um eine innige Verbindung zu erhalten.
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Das Kabelführungsteil, das isolierte elektrische
Kabel und der Abdeckkörper
werden vorzugsweise durch Aufbringen von Wärme aus innerer Reibung, die
mittels Ultraschallerregung hervorgerufen wird, verschweißt.
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Mit der oben genannten Ausbildung
wird, wenn Ultraschall aufgebracht wird, eine gleichmäßige Wärme zwischen
und den benachbarten Teilen hervorgerufen so daß ein gleichmäßiges Schweißen durch
Wärme erzielt
wird.
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Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel und ein solches
gemäß dem Stand
der Technik sind in den Zeichnungen dargestellt.
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Von den angefügten Zeichnungen zeigt
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1 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer wasserdichten Ausbildung
eines Steckverbindungselements gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2 einen
Querschnitt des Steckverbindungselements gemäß 1 und
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3 eine
perspektivische Explosionsdarstellung einer wasserdichten Ausbildung
eines Steckverbindungselements gemäß dem Stand der Technik.
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Nachfolgend wird eine wasserdichte
Ausbildung eines Steckverbindungselements gemäß der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen, die in den begleitenden
Zeichnungen gezeigt sind, im Detail beschrieben.
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Die 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die Ausbildung des Steckverbindungselements 10 gemäß der ersten
Ausführungsform
wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, umfaßt das Steckverbindungselement 10 gemäß der ersten
Ausführungsform
ebnen Verbindungskörper 11 und
einen Abdeckkörper 12.
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Der Verbindungskörper 11 umfaßt ein Anschlußklemmengehäuse 13,
in dem Anschlußklemmenaufnahmen
(nicht dargestellt) angeordnet sind, und ein Kabelführungsteil 14,
das sich von dem rückwärtigen Teil
des Anschlußklemmengehäuses 13 erstreckt.
Die vordere Endfläche
des Anschlußklemmengehäuses 13 ist
mit Öffnungen
versehen, in denen jeweils ein Verbindungsabschnitt einer Anschlußklemme
angeordnet ist, der für
die Verbindung mit einem zugehörigen
Steckverbindungselement (nicht dargestellt) verwendet wird.
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Das Kabelführungsteil 14 ist
mit einer Mehrzahl von Kabelaufnahmenuten 15 versehen.
Diese Kabelaufnahmenuten 15 sind durch Seitenwände 16, die
in Breitenrichtung an beiden Seiten des Kabelführungsteils 14 ausgebildet
sind, einer Mehrzahl von Trennwänden 17,
die parallel mit den Seitenwänden 16 ausgebildet
sind, und einer Bodenplatte 18 gebildet. Jede Kabelaufnahmenut 15 ist
oben offen und weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Kabelaufnahmenut 15 steht
mit dem Anschlußklemmengehäuse 13 in
Verbindung, so daß ein
vorderer Abschnitt eines isolierten elektrischen Kabels mit der Anschlußklemme,
die in dem Anschlußklemmengehäuse 13 angeordnet
ist, verbunden werden kann.
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Der Verbindungskörper 11 ist aus einem Harzwerkstoff,
wie zum Beispiel aus Acrylharz, ABS (Acrylnitril-Butadien-Styren-Copoly-mer),
PC (Polycarbonat), PVC (Polyvinylchlorid), PE (Polyethylen), PEI
(Polyethylenimid) oder PBT (Polyehtylenphthalat) gebildet.
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Der Abdeckkörper 12 ist in seiner
Gestalt korrespondierend zu dem oben beschriebenen Kabelführungsteil 14 des
Verbindungskörpers 11 ausgebildet.
In anderen Worten heißt
dies, daß der
Abdeckkörper 12 Seitenwände 19 aufweist,
deren Innenflächen
mit den Außenflächen der
Seitenwände 16 des
Kabelführungsteils 14 in
Kontakt kommen. An der Innenseite ist benachbart einer jeden Seitenwand 19 des
Abdeckkörpers 12 eine
Aufnahmenut 20 zum Befestigen und zur Aufnahme einer Seitenwand 16 des
Kabelführungsteils 14 vorgesehen.
Zwischen den Seitenwänden 19 des
Abdeckkörpers 12 sind Vorsprünge 21,
die in die Kabelaufnahmenuten 15 des Kabelführungsteils 14 mit
einem bestimmten Maß (bis
zu einer vorbestimmten Tiefe) eingreifen, und Aufnahmenuten 22 zum
Festlegen der Trennwände 17 des
Kabelführungsteils 14 abwechselnd vorgesehen.
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Die Breite der Aufnahmenut 20 für eine Seitenwand
ist derart gewählt,
daß sie
im wesentlichen gleich der der Seitenwand 16 des Kabelführungsteils 14 ist.
Die Breite der Trennwand 17 des Kabelführungsteils 14 ist
derart gewählt,
daß sie
im wesentlichen gleich der der Aufnahmenut 22 für die Trennwand
des Abdeckkörpers 12 ist.
Der so ausgebildete Abdeckkörper 12 ist
aus dem gleichen Harzwerkstoff wie der Verbindungskörper 11 hergestellt.
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Das isolierte elektrische Kabel 23,
das mit dem in den 1 und 2 gezeigten Steckverbindungselement 11 verbunden
wird, ist derart ausgebildet, daß die Isolierung 25 aus
Harz einen rechteckigen Querschnitt aufweist und den vorderen Abschnitt,
d.h., eine Seele abdeckt. Die Isolierung 25 ist aus thermoplastischen
Elastomer, wie zum Beispiel Polyesterelastomer, gebildet. Beim Abdecken
des Kabelfüh rungsteils 14 mit
einem thermoplatischen Elastomer erhält das isolierte elektrische
Kabel 23 eine ausreichende Flexibilität. Der Querschnitt des isolierten
elektrischen Kabels 23 ist vorzugsweise quadratisch und
die Breite ist derart gewählt,
daß sie im
wesentlichen gleich der der Kabelaufnahmenut 15 ist. Der
Abstand zwischen der Bodenplatte 18 des Kabelführungsteils 14 und
dem Vorsprung 21 des Abdeckkörpers 12 bei an dem
Kabelführungsteil 14 montierten
Abdeckkörper 12,
ist derart gewählt,
daß er
gleich der Höhe
(Breite) des isolierten elektrischen Kabels 23 ist.
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Obwohl bei dieser Ausführungsform
die Breite und die Höhe
des isolierten elektrischen Kabels 23 derart gewählt sind,
daß sie
gleich sind, und das Kabel einen quadratischen Querschnitt aufweist,
kann der Querschnitt auch rechteckig oder rund sein. Dann ist der
Querschnitt der Kabelaufnahmenut 15 des Kabelführungsteils
und der des Vorsprungs 21 der Steckverbindungsabdeckung
so zu wählen,
daß sie dem
des isolierten elektrischen Kabels 23 entsprechen.
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Um mehrere isolierte elektrische
Kabel 23 mit dem Steckverbindungselement 10, das
einen Verbindungskörper 11 und
einen Abdeckkörper 12 umfaßt, zu verbinden
und um eine Wasserdichtigkeit zwischen dem Steckverbindungselement
und dem isolierten elektri-schen Kabel 23 zu erzielen,
wird der vordere Abschnitt des isolierten elektrischen Kabels 23 mit
den Anschlußklemmen
in dem Verbindungskörper 11 verbunden.
Der Anschlußklemmenabschnitt
des isolierten elektrischen Kabels 23 ist in der Kabelaufnahmenut 15 aufgenommen.
Es erfolgt eine Ultraschallbeaufschlagung des Abdeckkörpers 12 und
des Kabelführungsteils 14 bei
montiertem Abdeckkörper 12.
Durch die Behandlung mit Ultraschall wird die Isolierung 25 aus
Harz des isolierten elektrischen Kabels 23 mit der Innenwand
der Kabelaufnahmenut 15 des Kabelführungsteils 14 und
der unteren Fläche
des Vorsprungs 21 des Abdeckkörpers 12 verschweißt. Das
Kabelführungsteil 14 und
der Abdeckkörper 12 sind
dadurch mit allen Flächen stoffschlüssig verbunden.
Auch die Flächen
des Abdeckkörpers 12 und
des Anschlußklemmengehäuses 13,
die miteinander in Kontakt stehen, werden durch Ultraschall verschweißt.
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Bei der ersten Ausführungsform
ist die Gestaltung des isolierten elektrischen Kabels 23,
des Kabelführungsteils 14 zur
Aufnahme des isolierten elektrischen Kabels 23 und des
Abdeckkörpers 12 derart
gewählt,
daß diese
Teile in engem Kontakt miteinander stehen. Das isolierte elektrische
Kabel 23 steht daher mit den umgebenden Teilen (dem Kabelführungsteil 14 und
dem Abdeckkörper 12)
gleichmäßig in Kontakt,
und die Wärme,
die aufgrund innerer Reibung, die durch den Ultraschall hervorgerufen wird,
ist gleichmäßig. Die
Umfangsfläche
des isolierten elektrischen Kabels 12 wird daher gleichmäßig mit
den anderen Teilen verschweißt,
so daß die
teilweise Bildung von Freiräumen
verhindert werden kann. Folglich wird eine ausreichende wasserdichte Ausbildung
zwischen dem Steckverbindungselement 10 und dem isolierten
elektrischen Kabel 23 hergestellt.
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Insbesondere wenn der Verbindungskörper 11 und
der Abdeckkörper 12,
die das Steckverbindungselement 10 bilden, aus PBT hergestellt
sind und die Isolierung 25 aus einem Polyesterelastomer hergestellt
ist, ist die Kompabilität
zwischen dem isolierten elektrischen Kabel 23 und dem Steckverbindungselement 10 verbessert
und es kann eine verbesserte wasserdichte Ausbildung erzeugt werden, da
das Polyesterelastomer chemisch aus einem Blockcopolymeres aus PBT
und Polyethylen aufgebaut wird.
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Bei der oben genannten Ausführungsform können die
Teile des Steckverbindungselements aus einem anderen Harzwerkstoff
als die Umhüllung
(Isolierung) des isolierten elektrischen Kabels, aber auch aus dem
gleichen Werkstoff bestehen.