DE102004038429A1 - Elektrischer Anschluss - Google Patents

Abstract

Ein elektrischer Anschluss für ein elektrisches Gerät (3) DOLLAR A - mit einem Anschlusskabel (7), dessen von einem Isoliermantel umgebene Anschlussleitung mit einem ersten Anschlussende (8) an das elektrische Gerät (3) anschließbar ist und DOLLAR A - mit Druckausgleichsmitteln (14) für einen Luftdruckausgleich des elektrischen Gerätes. DOLLAR A Als Druckausgleichsmittel ist mindestens eine Ausgleichsöffnung (14) in dem Isoliermantel des Anschlusskabels (7) vorgesehen, derart, dass der Bereich der Ausgleichsöffnung (14) über die Anschlussleitung mit dem ersten Anschlussende (8) fluidisch verbunden ist.

Description

• Die Erfindung betrifft einen elektrischen Anschluss mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.
• Durch große Temperaturschwankungen entstehen in Gehäusen von elektrischen Geräten oftmals Luftdruckschwankungen in Form von Überdruck bzw. Unterdruck. Aufgrund dieser Druckschwankungen ist es möglich, dass sich Feuchtigkeit oder Wasser in dem Gerät ansammelt. Beispielsweise kann ein als Massekabel ausgebildetes Anschlusskabel mit seinem dem anzuschließenden elektrischen Gerät abgewandten Anschlussende an einem elektrischen Massepunkt kontaktiert sein, welcher in einem Feucht- oder Nassbereich angeordnet ist. Hierdurch könnte bei Unterdruck im Gerät – hervorgerufen durch hohe Temperaturschwankungen in der Umgebung des Gerätes – über das Anschlusskabel Wasser in das Gerät eindringen. Um dies zu vermeiden, kann das Anschlussende im Bereich des Massepunktes mit einem Schrumpfschlauch und einer Dichtungsmasse wie z.B. Kautschuk abgedichtet werden. Dies ist verhältnismäßig umständlich und kostenintensiv. Aus DE 101 62 600 A1 ist ein elektrisches Gerät bekannt, an dessen Gehäuse ein Druckausgleichselement für einen Luftdruckausgleich zwischen dem Innenraum des Gehäuses und der äußeren Atmosphäre angeordnet ist. Dieses Druckausgleichselement ist jedoch empfindlich gegen Verschmutzung. Außerdem ist dessen Funktionsfähigkeit gefährdet, wenn es unerwünschterweise mit Wasser benetzt ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Anschluss mit einem verbesserten Luftdruckausgleich für ein elektrisches Gerät zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruches 1 gelöst.
• Erfindungsgemäß weist der die Anschlussleitung umgebende Isoliermantel des Anschlusskabels mindestens eine Druckausgleichsöffnung als Ausgleichsmittel auf. Hierdurch können die Hohlräume innerhalb des Isoliermantels (z.B. Zwischenräume zwischen mehreren die Anschlussleitung bildenden und verdrillten Litzendrähten) als Verbindungskanäle zwischen Druckausgleichsöffnung und Innenraum des Geräte-Gehäuses genutzt werden. Als fluidische Verbindung sind die Verbindungskanäle für Gase, d.h. auch für Luft durchlässig. Diese Verbindung schafft technisch einfach einen Druckausgleich zwischen der äußeren Atmosphäre und dem Innenraum des elektrischen Gerätes. Ohne aufwändige technische Zusatzmaßnahmen kann dadurch verhindert werden, dass aufgrund eines Unterdruckes im Geräte-Gehäuse Wasser oder andere Flüssigkeiten in den Innenraum des Gerätes gelangt. Mittels der mindestens einen Ausgleichsöffnung kann gegebenenfalls kostensparend auf herkömmliche aufwändige Druckausgleichsmittel am elektrischen Gerät verzichtet werden.
• Das Anschlusskabel wird gewissermaßen mittels der mindestens einen Ausgleichsöffnung belüftet. Der Isoliermantel enthält entweder eine einzige Ausgleichsöffnung oder mehrere Ausgleichsöffnungen, um ein ausreichendes Maß an Belüftung bzw. fluidischer Verbindung zu erzielen.
• Die Ansprüche 2 bis 8 betreffen vorteilhafte Ausführungsformen einer Ausgleichsöffnung. Die Ausgleichsöffnung ist vorzugsweise als Perforierung, Ausstanzung oder Einprägung ausgebildet.
• Die Ausgleichsöffnung kann manuell oder automatisiert mit geeignetem Werkzeug (z.B. Handzange, Maschine) hergestellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Werkzeug messerartig ausgebildet, um die Ausgleichsöffnungen herzustellen. Die Ausgleichsöffnung kann in einer Ausführungsform nach Art eines Schlitzes ausgeführt sein, d.h. der Isoliermantel ist in einem bestimmten Bereich geschlitzt, ohne dass Material vom Isoliermantel abgetrennt wird.
• Das Werkzeug weist vorzugsweise eine verhältnismäßig hohe Arbeitstemperatur auf, wodurch Material des Isoliermantels im Bereich der gewünschten Ausgleichsöffnung von dem Isoliermantel bequem abtrennbar ist.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Werkzeug nach Art einer hohlen Nadel ausgestaltet, welche mit verhältnismäßig hoher Arbeitstemperatur in den Isoliermantel gestochen wird und dann mit Unterdruck das ausgestochene Isoliermantel-Segment absaugt.
• Die Ausgleichsöffnung verläuft in einer bevorzugten Ausführungsform quer in einem Winkel > 0° bezogen auf die Mittellängsachse des Anschlusskabels. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgleichsöffnung etwa parallel zur Mittellängsachse des Anschlusskabels angeordnet.
• Die Wirkung des Anschlusskabels bzw. der Anschlussleitung als fluidische Verbindung zwischen dem äußeren Umgebungsdruck im Bereich einer Ausgleichsöffnung und dem Innenraum eines e lektrischen Gerätes wird gemäß Anspruch 9 unterstützt. Die Verdrillung oder Verseilung der Drahtlitzen schafft innerhalb der Anschlussleitung Hohlräume, welche auch bei kleinem Querschnitt der Anschlussleitung eine ausreichende Belüftung zwischen Ausgleichsöffnung und Geräte-Innenraum ermöglichen.
• Insbesondere bei größeren Leitungsquerschnitten kann für eine ausreichende Belüftung zwischen Ausgleichsöffnung und Geräte-Innenraum auch ein massiver Leitungsdraht als Anschlussleitung genügen, wenn Hohlräume zwischen dem Leitungsdraht und dem Isoliermantel gebildet sind (z.B. Luftspalt zwischen Isoliermantel und Anschlussleitung, Einkerbungen in der Anschlussleitung).
• Anspruch 10 schlägt ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für die Ausgleichsmittel vor. Ausgleichsöffnungen in dem Isoliermantel eines Massekabels beeinträchtigen die Funktionsfähigkeit dieses Anschlusskabels nicht, auch wenn das Anschlusskabel bzw. sein dem elektrischen Gerät abgewandtes zweites Anschlussende und der elektrische Massepunkt (elektrisches Potential = Null) in einem Feucht- oder Nassbereich angeordnet ist. Im Gegensatz zu einer Anwendung bei potentialführenden Anschlusskabeln sind bei Massekabeln keine zusätzlichen technischen Schutzmaßnahmen notwendig (z.B. gegen Spannungskorrosion, für einen Berührschutz).
• Der die Ausgleichsöffnung bildende Hohlraum im Isoliermantel ist vorzugsweise mit einem luftdurchlässigen (atmungsaktiven) membranartigen Werkstoff verfüllt (z.B. Mikrofasern). Hierdurch ist die Anschlussleitung im Bereich der Ausgleichsöffnung verbessert vor eindringender Nässe geschützt.
• Alternativ oder zusätzlich werden etwaige elektrische und/oder mechanische Gefahren bzw. etwaige Funktionsstörungen für das Anschlusskabel im Bereich der Ausgleichsöffnungen gemäß Anspruch 11 kostengünstig vermieden. Die Abdeckung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie einerseits gasluftdurchlässig für den erwünschten Druckausgleich ist (z.B. halbdurchlässige Kunststoffe) und andererseits undurchlässig für das Eindringen von Flüssigkeit aus der äußeren Umgebung. Vorzugsweise ist die Abdeckung aus einem textilen Stoff hergestellt, wie er auch z.B. in der Textilindustrie, für Bekleidung und dergleichen verwendet wird. Die Abdeckung wirkt insbesondere als membranartige Schicht an der Ausgleichsöffnung. Die Abdeckung gemäß Anspruch 11 unterstützt einen funktionstüchtigen Einsatz des elektrischen Anschlusses auch im Nassbereich.
• Unerwünschte Störungen des Druckausgleichs durch an den Ausgleichsöffnungen anliegende Flüssigkeit werden vorzugsweise auch dadurch vermieden, dass zumindest die Anschlusskabel-Bereiche mit Ausgleichsöffnungen im Betrieb nicht an feuchten oder nassen Bauteilen oder in der Nähe dieser Bauteile anliegen.
• Die Maßnahme nach Anspruch 12 fördert den erwünschten Druckausgleich ebenfalls durch Vermeidung von Flüssigkeit an den Ausgleichsöffnungen, indem der jeweilige eine oder mehrere Ausgleichsöffnungen aufweisende Abschnitt des Anschlusskabels derart positioniert ist, dass Wasser oder andere Flüssigkeiten die Ausgleichsöffnungen nicht dauerhaft benetzen. Vielmehr tropft die Flüssigkeit von den betroffenen Ausgleichsöffnungen ab oder fließt weg. Damit wird eine dauerhafte Funktionsfähigkeit der Ausgleichsmittel gewährleistet, ohne dass über die Ausgleichsmittel Flüssigkeit in das elektrische Gerät gelangt.
• Anspruch 13 unterstützt ein montagefreundliches elektrisches Anschließen des Anschlusskabels an das elektrische Gerät.
• Vorzugsweise wirkt das Anschlusskabel mit einem Steuergerät als elektrisches Gerät zusammen. Entsprechend verschiedener technischer Anwendungen und Einsatzbereiche sind Steuergeräte oftmals schwierigen Umgebungsbedingungen hohe Temperaturschwankungen sowie Nässe und Feuchtigkeit ausgesetzt. Mittels der mindestens einen Ausgleichsöffnung kann auch bei derartigen Umgebungsbedingungen auf technisch einfache Weise unterdruckbedingte Nässe im Steuergerät vermieden werden.
• Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Prinzip in einem Kraftfahrzeug angewandt. Dort sind Steuergeräte vielfach hohen Temperaturschwankungen und Nässe ausgesetzt. Insbesondere im Motorraum angeordnete Steuergeräte oder andere elektrische Geräte sind davon betroffen. Dort ist das Anschlusskabel mit seinem zweiten Anschlussende an einen Massepunkt im Motorraum angeschlossen. Zwar ist dieser Massepunkt möglicherweise mit Wasser (Regen, Waschanlage etc.) beaufschlagt. Mittels der mindestens einen Ausgleichsöffnung am Anschlusskabel wird auch bei diesen Anwendungsfällen technisch einfach und wirkungsvoll verhindert, dass Wasser aus dem Bereich des Massepunktes unterdruckbedingt in Steuergeräte bzw. andere elektrische Geräte gelangen kann, welche an das erste Anschlussende des Anschlusskabels angeschlossen sind.
• Die Erfindung wird anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
• Dabei zeigen:
• 1 Eine schematische Draufsicht auf Steuergeräte im Motorraum eines Kraftfahrzeuges,
• 2 eine abschnittsweise Seitenansicht eines Anschlusskabels,
• 3 eine schematische Seitenansicht eines Steuergerätes mit daran angeschlossenem Anschlusskabel.
• Im Motorraum 1 eines Kraftfahrzeuges 2 gemäß 1 sind unter anderem ein Lüfter-Steuergerät 3 und ein Bremsen-Steuergerät 4 angeordnet. An der Karosserie 5 des Kraftfahrzeugs 2 im Bereich des Motorraums 1 ist ein Massestützpunkt bzw. Massepunkt 6 angeordnet. Zwei als Massekabel 7 ausgebildete Anschlusskabel wirken mit dem Massepunkt 6 und den Steuergeräten 3, 4 zusammen. Mit einem ersten Anschlussende 8 sind die Massekabel 7 jeweils an ein Steuergerät 3 bzw. 4 angeschlossen. Hierzu steht an den Steuergeräten 3, 4 jeweils eine nicht weiter dargestellte elektrische Schnittstelle zur Verfügung. Mit einem dem ersten Anschlussende abgewandten zweiten Anschlussende 9 sind die Massekabel 7 an den elektrischen Massepunkt 6 angeschlossen (z.B. mittels eines Kabelschuhs oder dergleichen).
• Die Massekabel 7 weisen Druckausgleichsmittel für einen Luftdruckausgleich der Steuergeräte 3, 4 auf. Die Ausgleichsmittel sind als mindestens eine Ausgleichsöffnung in dem Isoliermantel 10 des Massekabels 7 ausgebildet (2). Hierdurch ist der Bereich einer Ausgleichsöffnung und somit auch die atmosphärische Umgebung 11 über die vom Isoliermantel 10 umgebene Anschlussleitung 12 mit dem ersten Anschlussende 8 fluidisch verbunden. Somit entsteht auch eine fluidische Verbindung zwischen der Umgebung 11 und dem Innenraum 13 des Steuergerätes 3 bzw. 4 (3).
• In einer ersten Ausführungsform ist die Ausgleichsöffnung als ein in Umfangsrichtung des Isoliermantels 10 in sich geschlossener Einschnitt 14 ausgebildet. Dabei ist der Isoliermantel 10 an der Ausgleichsöffnung 14 bis zum Material der Anschlussleitung 12 durchtrennt.
• In einer weiteren Ausführungsform ist die Ausgleichsöffnung als hohlzylindrische Lochperforation 15 ausgebildet, welche den Isoliermantel 10 durchdringt. Die Lochperforation 15 ist in 2 hohlzylindrisch ausgebildet, kann in weiteren Ausführungsformen jedoch andere Querschnitte aufweisen.
• In einer weiteren Ausführungsform ist die Ausgleichsöffnung als Unterdruckperforation 16 ausgebildet. Hierbei wird ein nadelartiges hohles Werkzeug mit verhältnismäßig hoher Arbeitstemperatur in den Isoliermantel 10 eingestochen. Das mittels Einstechen separierte Segment des Isoliermantel-Materials wird mit Unterdruck abgesaugt.
• In einer weiteren Ausführungsform weist die Ausgleichsöffnung ausgehend von der Isoliermantel-Aussenseite 17 in quer zur Mittellängsachse 18 der Anschlussleitung 12 verlaufender Radialrichtung 19 hin zur Anschlussleitung 12 einen konisch verjüngten Querschnitt. Der Querschnitt dieser Kabelperforation 20 ist dreieckartig ausgestaltet. Diese Kabelperforation 20 ist vorzugsweise mittels eines Schnittes oder einer Einkerbung in den Isoliermantel 10 hergestellt.
• Lediglich der zeichnerischen Einfachheit halber sind verschiedene Anordnungen und Ausgestaltungen der Ausgleichsöffnung an einem einzigen Anschlusskabel gemäß 2 dargestellt. Je nach technischer Anforderung im jeweiligen Anwendungsfall sind unterschiedliche Anzahl, Anordnung und Ausgestaltung von Ausgleichsöffnungen an einem einzigen Isoliermantel 10 kombinierbar. Bei bestimmten Anwendungsfällen ist auch eine einzige Ausgleichsöffnung am Isoliermantel 10 ausreichend.
• In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind einige oder sämtliche Ausgleichsöffnungen am Isoliermantel 10 von einer luftdurchlässigen und gleichzeitig flüssigkeitsabweisenden Abdeckung umgeben. Sie wirkt als äußere Schutzhülle für den Isoliermantel 10 im Bereich der Ausgleichsöffnungen.
• Gemäß 3 ist die Ausgleichsöffnung – hier beispielhaft in Form eines Einschnittes 14 – an einem im Einbauzustand des Massekabels 7 vertikal verlaufenden Abschnitt 21 des Isoliermantels 10 angeordnet. Auf den Isoliermantel 10 in den Bereich der Ausgleichsöffnung auftreffende Flüssigkeit kann dadurch rasch abtropfen und behindert nicht die Funktionsfähigkeit der Ausgleichsöffnung. Das erste Anschlussende 8 des Massekabels 7 ist mit einem Steckelement 22 elektrisch kontaktiert, welches im Einbauzustand des Massekabels 7 gemäß 3 mit einem am Gehäuse des Steuergerätes 3 angeordneten Gegensteckelement 23 korrespondiert und hierdurch eine elektrische Steckverbindung ausbildet. Das Gegensteckelement 23 ist Bestandteil der elektrischen Schnittstelle des Steuergerätes 3. Je nach Ausführung des Steuergerätes 3 kann deren elektrische Schnittstelle weitere elektrische Kontaktstellen, z.B. eine Steckleiste oder dergleichen, aufweisen. Beispielsweise wird an das Steuergerät 3 auch das elektrische Potential für die Betriebsspannung angeschlossen. Die obigen Ausführungen gelten prinzipiell auch für den elektrischen Anschluss des Steuergerätes 4.

Claims (15)

1. Elektrischer Anschluss für ein elektrisches Gerät (3,4) – mit einem Anschlusskabel (7), dessen von einem Isoliermantel (10) umgebene Anschlussleitung (12) mit einem ersten Anschlussende (8) an das elektrische Gerät (3,4) anschließbar ist und – mit Druckausgleichsmitteln (14,15,16,20) für einen Luftdruckausgleich des elektrischen Gerätes, gekennzeichnet durch mindestens eine Ausgleichsöffnung (14,15,16,20) in dem Isoliermantel (10) des Anschlusskabels (7) als Druckausgleichsmittel derart, dass der Bereich der Ausgleichsöffnung (14,15,16,20) über die Anschlussleitung (12) mit dem ersten Anschlussende (8) fluidisch verbunden ist.
2. Anschluss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsöffnung (14) in Umfangsrichtung des Isoliermantels (10) verläuft.
3. Anschluss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsöffnung (14) in Umfangsrichtung in sich geschlossen ist.
4. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsöffnung (14,20) ausgehend von der Isoliermantel-Außenseite (17) in Radialrichtung (19) zur Anschlussleitung (12) hin einen konisch verjüngten Querschnitt aufweist.
5. Anschluss nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt dreieckartig ausgebildet ist.
6. Anschluss nach einem der Ansprüche 1 – 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsöffnung (15) hohlzylindrisch ausgebildet ist.
7. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsöffnung (15,16,20) mittels Ausstechen eines Segments des Isoliermantels (10) hergestellt ist.
8. Anschluss nach einem der Ansprüche 1 – 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsöffnung (14,20) mittels Einschneiden oder Einkerben des Isoliermantels (10) hergestellt ist.
9. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleitung (12) eine mehrere miteinander verdrillte Litzendrähte aufweisende Leitungslitze ist.
10. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusskabel ein Massekabel (7) ist, dessen dem ersten Anschlussende (8) abgewandtes zweites Anschlussende (9) an einen elektrischen Massepunkt (6) anschließbar ist.
11. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isoliermantel (10) zumindest im Bereich der Ausgleichsöffnung (14,15,16,20) von einer luftdurchlässigen Abdeckung umgeben ist.
12. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsöffnung (14) an einem im Einbauzustand des Anschlusskabels (7) gegenüber der Horizontalen quer, insbesondere vertikal, verlaufenden Abschnitt (21) des Anschlusskabels (7) angeordnet ist.
13. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlussende (8) mit einem Steckelement (22) verbunden ist, welches im Einbauzustand des Anschlusskabels (7) zur Ausbildung einer elektrischen Steckverbindung mit einem am elektrischen Gerät (3) angeordneten Gegensteckelement (23) korrespondiert.
14. Anschluss nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung des Anschlusskabels (7) als elektrischen Anschluss zwischen einem elektrischen Potential, insbesondere einem Massepunkt (6), und einem Steuergerät (3,4) als elektrisches Gerät.
15. Anschluss nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Verwendung des Anschlusskabels (7) in einem Kraftfahrzeug (2).