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Die
Erfindung betrifft ein Dichtelement, insbesondere für einen
Stecker oder eine Buchse einer Steckverbindung für die Anwendung in der Automobiltechnik,
gemäß den Merkmalen
des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.
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Stecker
oder Buchsen von Steckverbindungen für die Anwendung in der Automobilindustrie
sind bekannt, wobei zumindest ein Leiter, der elektrisch leitfähig ist,
einer Leitung vorhanden ist, wobei am Ende des elektrischen Leiters
jeweils ein Kontaktpartner angeordnet ist, der in einer Kontaktkammer eines
Gehäuses
des Steckers oder Buchse einführbar
und dort festlegbar ist. Bei diesen bekannten Steckern oder Buchsen
erfolgt anschließend
eine Umspritzung des Endbereiches der Leitung und einem Teilbereich
des Gehäuses
mit einem Dichtmaterial, um sicher zu stellen, dass im gesteckten
und nichtgesteckten Zustand des Steckers oder der Buchse ein Eindringen
von Umgebungsmedien (insbesondere Feuchtigkeit oder Verschmutzungen)
zwischen dem Leiter und der Leitung, dem Leiter und dem Gehäuse und
der Leitung und dem Gehäuse
vermieden wird. Werden dementsprechend hergestellte Stecker und Buchsen
zu einer kompletten Steckverbindung zusammengesteckt, wird die in
der Automobiltechnik erforderliche Längswasserdichtigkeit erzielt.
Dadurch ist ein sicheres und bewährtes,
vor allen Dingen dichtes Steckverbindersystem gegeben. Nachteilig hieran
ist jedoch der hohe Fertigungsaufwand, da für das Umspritzen mit dem Dichtmaterial
eine entsprechend ausgebildete Fertigungsanlage vorhanden sein muss,
deren Werkzeuge und deren Betrieb kostenintensiv ist. Außerdem schränken die
einmal eingestellten Anlagen die Flexibilität ein, so dass ein hoher Aufwand
in der Fertigungslinie des Steckers oder der Buchse erforderlich
ist, um Änderungen
(z.B. wenn sich die Anzahl der elektrischen Leiter verringert oder
vergrößert) durchzuführen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Dichtelement einer
Steckverbindung bereitzustellen, das die Anforderungen nach Längswasserdichtigkeit
im gesteckten und nichtgesteckten Zustand weiterhin erfüllt und
dessen Aufwand bei der Herstellung reduziert und die Fertigungsflexibilität erhöht ist.
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Diese
Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist ein
Dichtelement mit Öffnungen
zur Aufnahme der Leiter vorgesehen, wobei das Dichtelement vor oder
nach dem Anordnen der Kontaktpartner an den elektrischen Leitern
auf die Leitung montiert und in das Gehäuse einführbar und dort festlegbar ist.
Es wird also ein einziges Dichtelement zur Verfügung gestellt, welches eine
Dichtwirkung zwischen dem Gehäuse
und den elektrischen Leitern bzw. der elektrische Leitung übernimmt.
Damit bleibt sowohl die Längswasserdichtigkeit
als auch die Abdichtung zum Gehäuse
hin gegeben. Da das Dichtelement ein separates Teil ist, kann es
unabhängig
von den übrigen
Bauteilen des Steckers oder der Buchse hergestellt und beim Zusammenfügen der
Bauteile in einer Fertigungslinie manuell oder automatisiert eingebaut
werden. Dabei sind die Geometrien des Dichtelementes so gewählt, dass eine
sicher Abdichtung zwischen dem Gehäuse einerseits und den elektrischen
Leitern bzw. der elektrischen Leitung andererseits gegeben ist.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist das Dichtelement aus einem elastisch
verformbaren Material herstellbar. Dies hat den Vorteil, dass beim
Anordnen des Dichtelementes auf den elektrischen Leitern bzw. der
elektrischen Leitung einerseits und beim Einsetzen des Dichtelementes
in das Gehäuse
des Steckers oder der Buchse andererseits das Dichtelement verformbar,
insbesondere dauerhaft, verformt wird, so dass danach ständig ein
Druck zwischen dem Dichtelement und dem Gehäuse bzw. dem elektrische Leiter
oder der Leitung aufrecht erhalten bleibt, welcher zu der gewünschten
Gehäuse-
und Längswasserdichtigkeit
führt.
Außerdem
werden dadurch Toleranzen ausgeglichen. Zur Erzielung der elastischen
Verformung und der daraus resultierenden dauerhaften Druckwirkung
ist vorgesehen, dass der äußere Querschnitt
des Dichtelementes geringfügig
größer ist
als der innere Querschnitt des Gehäuses. Dies bewirkt, dass das
Dichtelement beim Einsetzen in das Gehäuse zusammengedrückt wird
und dadurch überall
an dem Gehäuse
des Steckers oder Buchse zur Anlage kommt. Ergänzend oder alternativ dazu
ist vorgesehen, dass der Querschnitt der Öffnungen in dem Dichtelement
dem Querschnitt der Leitung oder dem Querschnitt der Leiter entspricht und
geringfügig
kleiner als dieser gewählt
ist. Dadurch wird gewährleistet,
dass sich das Dichtelement an dem zumindest einen elektrischen Leiter
und/oder der Leitung anschmiegt und auch somit zwischen diesen beiden
die Gehäuse-
und Längswasserdichtigkeit
realisiert ist.
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Insgesamt
hat also das erfindungsgemäße Dichtelement
die Vorteile, dass sowohl eine manuelle als auch eine automatische
Montage des Dichtelementes möglich
ist. Bei der automatischen Montage des Dichtelementes ist diese
Schritt sehr gut in eine Fertigungslinie integrierbar, so dass aufwändige Werkzeuge
zur Herstellung eines Dichtelementes entfallen können. Üblicherweise werden eine Leitung mit
mehreren Leitern eingesetzt, so z.B. Flachbandkabel (FFC: Flexible
Flat Cable, FPC: Flexible Printed Circuit), Rasterstegleitungen
oder einzelne Leitungen z.B. mit Litzenleitern. Diese weisen üblicherweise
zwischen den einzelnen Leitern einen vorgegebenen Abstand (Rastermaß) auf.
Die erfindungsgemäße Dichtung
hat hier den Vorteil, dass das Rastermaß durch das Dichtelement nicht
beschränkt
ist. Je nach Ausführungsform
(insbesondere Durchmesser) der elektrischen Leiter bzw. der elektrischen
Leitung und des Rastermaßes
und der Anzahl der elektrischen Leiter kann das Dichtelement entsprechend vorgefertigt
werden. Hier ist es denkbar, mehrer Dichtelemente mit einer unterschiedlichen
Anzahl von Öffnungen
vorzufertigen, wobei beim Zusammenbau des Steckers oder der Buchse
immer dasjenige Dichtungselement eingesetzt wird, das Öffnungen
mit der gleichen Anzahl wie die Anzahl der elektrischen Leiter aufweist.
Hier könnte
noch daran gedacht werden, zur Unterscheidung unterschiedlicher
Dichtungselemente z.B. unterschiedliche Farben zu verwenden.
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Weitere
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, im Folgenden
beschrieben und anhand der Figuren erläutert, wobei die Erfindung
nicht auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist.
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Es
zeigen:
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1 bis 3:
die prinzipielle Ausführungsform
eines Steckers oder einer Buchse,
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4 bis 6:
das Herstellverfahren einer Buchse mit Flachbandkabel,
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7 bis 9:
eine Ausführungsform
eines Dichtelementes.
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Die 1 bis 3 zeigen
soweit im Einzelnen dargestellt, die prinzipielle Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Dichtelementes.
Hierbei ist gezeigt, dass verschieden Leitungen nebeneinander verwendet
werden können.
Dies dient im Regelfall zur Anschauung der Erfindung, wobei bei
Ausführungen üblicherweise
nur eine Art von Leitungen zum Einsatz kommt. Die in den 1 bis 3 gezeigte Mischbestückung ist
aber bei der Anwendung in der Praxis nicht ausgeschlossen.
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Mit
der Bezugsziffer 1 ist ein Flachbandkabel 1 (FFC
oder FPC) gezeigt, das parallel und beabstandet zueinander verlaufende
elektrische Leiter 2 (Flachbandleiter) aufweist. Ergänzend oder
alternativ dazu ist der Einsatz einer Rasterstegleitung 3 denkbar,
die ebenfalls parallel und beabstandet zueinander verlaufende elektrische
Leiter 4 aufweist. Diese elektrischen Leiter 4 sind
beispielsweise als Litzen ausgebildet. Daneben ist ergänzend oder
alternativ der Einsatz einer Einzelleitung 5 denkbar, die
ebenfalls einen elektrischen Leiter 6 aufweist, der beispielsweise
ebenfalls als Litzenleiter ausgebildet ist. Die gezeigten und beschriebenen
Leitungen 1, 3, 5 weisen also somit mehrere
elektrische Leiter, 2, 4, 6 auf, die äußerlich
von einer Isolierung umgeben sind.
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Erfindungsgemäß ist nun
ein Dichtelement 7 vorgesehen, welches Öffnungen 8, 9, 10 aufweist, wobei
diese Öffnungen 8, 9, 10 in
etwa dem Querschnitt der elektrischen Leiter 2, 4, 6 entsprechen.
So ist beispielsweise erkennbar, dass die Öffnungen 8 einen etwa
rechteckförmigen
Querschnitt aufweisen, der dem Querschnitt des elektrischen Leiters 2 des Flachbandkabels 1 entspricht.
Dieses vorfertigbare und insbesondere aus einem elastisch verformbaren Material
herstellbare Dichtelement 7 wird über den Endbereich der Leitungen 1, 3, 5 geschoben
und dort in einer vorgebbaren Position festgelegt. Vor oder nach
dem Aufschieben des Dichtelementes 7 auf das zumindest
eine Leitungsende erfolgt ein Freilegen (Abisolieren) der elektrischen
Leiter 2, 4, 6.
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In 2 ist
gezeigt, dass das Dichtelement 7 auf die Leitungen 1, 3, 5 aufgeschoben
wurde und dort festgelegt ist. Diese Lagefixierung kann beispielsweise
dadurch erfolgen, dass der Querschnitt der Öffnungen 8, 9, 10 bei
einem elastisch verformbaren Dichtelement 7 etwas kleiner
gewählt
ist, als der Querschnitt der Leitungen 1, 3, 5 und/oder
der elektrischen Leiter 2, 4, 6, wobei
ergänzend
oder alternativ dazu denkbar ist, dass das Dichtelement 7 durch
weitere Maßnahmen
(z.B. Verkleben) in seiner Lage fixiert wird. Nachdem (oder alternativ
auch schon vorher) das Dichtelement 7 auf die elektrischen
Leitungen 1, 3, 5 aufgeschoben worden
ist, erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel
ein Anschlagen von Kontaktpartnern 11, d.h., der Anordnung
und elektrischen Kontaktierung der Kontaktpartner 11 an den
elektrischen Leitern 2, 4, 6. Dies erfolgt
mittels bekannter Verbindungstechniken, wie z.B. Löten, Schweißen, Crimpen
oder dergleichen.
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In 3 ist
gezeigt, dass der in 2 gezeigte Endbereich der Leitungen 1, 3, 5 mit
einem Gehäuse 12 vorgesehen
ist, wobei das Gehäuse 12 vorgefertigte
Kontaktkammern 13 aufweist. Der gemäß 2 vorgefertigte
Endbereich wird in das Gehäuse 12 eingeführt, so
dass die Kontaktpartner 11 in den Kontaktpartnern 13 eingeführt und
dort fixiert (verriegelt) werden. Dabei wird auch das Dichtelement 7 vollständig oder
zumindest teilweise in das Gehäuse 12 eingeführt, wobei
das Gehäuse 12 eine der
Außenkontur
des Dichtelementes 7 entsprechende Innenkontur aufweist.
Nach diesem letzten Verfahrensschritt ist die in 3 gezeigte
Buchse (die Kontaktpartner 11 sind hierzu als Buchsenelemente ausgebildet)
fertig hergestellt, wodurch durch das Dichtelement 7, das
einerseits an dem Gehäuse 12 und
andererseits an den Leitungen 1, 3, 5 sowie
den Leitern dichtend zur Anlage kommt, die gewünschte Gehäuse- und Längswasserdichtigkeit hergestellt
ist. Wird die so gefertigte Buchse mit einem analog gefertigten
Stecker (wozu die Kontaktpartner dann als Steckerstifte ausgebildet
sind) zur einer Steckverbindung zusammengesteckt, ist über die
gesamte Längserstreckung
der Steckverbindung und der daran angeschlossenen Leitungen die
Längswasserdichtigkeit
gegeben, so dass an keiner Stelle der Leitungen oder der Steckverbindung
Umgebungsmedien in den Kontaktbereich eindringen können.
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In
den 4 bis 6 ist noch einmal das gesamte
Dichtsystem und dessen Montage anhand einer Buchse für ein Flachbandkabel
gezeigt und beschrieben. In 4 ist das
vorbereitete Ende des Flachbandkabels 1 mit seinen freigelegten
Leitern 2 und das vorgefertigte Dichtungselement 7 erkennbar. In 5 ist
gezeigt, dass das Dichtelement 7 über das vorbereitete Ende des
Flachbandkabels 1 übergeschoben
und dort festgelegt worden ist. Hierzu sind in dem vorangegangenen
Arbeitsschritt die elektrischen Leiter 2 des Flachbandkabels 1 auf
einer solchen Länge
von ihrer Isolierung befreit worden, dass einmal der Kontaktpartner 11 an
dem elektrischen Leiter angeschlagen werden kann, was insbesondere
mittels einer Crimpverbindung 14 erfolgt. Diese Crimpverbindung 14 hat
den wesentlichen Vorteil, dass sie dauerhaltbar und gasdicht ist,
um Übergangswiderstände oder
Unterbrechungen während der
Lebensdauer der fertigen Buchse zu vermeiden. Andererseits hat die
Crimpverbindung 14 den Vorteil, dass keine Wärmeeinwirkung
erforderlich ist, so dass das angrenzende Dichtelement 7 nicht
beschädigt wird.
Werden die Kontaktpartner vor dem Aufschieben des Dichtelementes 7 an
die Leiter kontaktiert, kann dies auch durch Crimpen, Löten oder
Schweißen
bewerkstelligt werden. Das Dichtelement 7 wird so vor der
Wärme durch
Löten oder
Schweißen
geschont. Das Dichtelement 7 ist seinerseits zu einem Teil über das
Fachbandkabel 1 (genauer über seine Isolierung) und andererseits über die
elektrischen Leiter 2 übergeschoben
worden und schmiegt sich dort an. Der gemäß 5 vorbereitete
Endbereich des Flachbandkabels 1 wird nun, wie in 6 gezeigt,
in das Gehäuse 12 der
Buchse eingeschoben, so dass die Kontaktpartner 11 in den
Kontaktkammern 13 des Gehäuses 12 festgelegt
werden. In dem den Kontaktkammern 13 abgewandten Bereich
des Gehäuses 12 ist
dieses zur Aufnahme des Dichtelementes 7 ausgebildet, so
dass auch dort das Dichtelement 7 sich an die Innenkontur
des Gehäuses 12 anschmiegt.
Die Dichtwirkung zwischen dem Dichtelement 7 einerseits
und dem Gehäuse 12 bzw.
dem Flachbandkabel 1 andererseits kann, muss aber nicht,
gegebenenfalls durch eine Klebeverbindung (zum Beispiel Klebefilm
an einem der beteilgten Elemente oder an beiden), durch das Auftragen
eines Öls,
eines Fettes oder dergleichen verbessert werden. So enthält beispielsweise
eine Silikondichtung schon einen Ölfilm, so dass dadurch die
Dichtwirkung deutlich verbessert wird.
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In
den 7 bis 9 ist eine besonders vorteilhafte
Ausführungsform
eines Dichtelementes 7 gezeigt und beschrieben. 7 zeigt
ein Dichtelement 7 im Querschnitt, wobei verschiedene Lippendichtungen 15, 16, 17 erkennbar
sind, die bei Herstellung des Dichtelementes 7 angeformt
sind. Die äußere Kontur
des Dichtelementes 7 ist mit zumindest einer, insbesondere
mehreren, parallel verlaufenden Lippendichtungen 15 versehen,
die in Richtung des Gehäuses 12 weisen.
Diese Lippendichtungen sind im rechten Winkel oder schräg stehend
auf der Oberfläche
des Dichtelementes 7 vorhanden und werden beim Einsetzen
des Dichtelementes 7 in das Gehäuse 12 verformt, um
somit die Dichtwirkung herzustellen. Ergänzend oder alternativ dazu
sind im Innenbereich des Dichtelementes 7 (im Bereich einer Öffnung 8, 9, 10)
Lippendichtungen 16, 17 vorhanden, die ebenfalls
senkrecht oder schräg
stehend angeordnet sind. Die Lippendichtungen 16 weisen
in Richtung der elektrischen Leiter 2, 4, 6 und
die Lippendichtungen 17 weisen in Richtung der Leitungen, 1, 3, 5.
Das Material und die Form der Lippendichtungen 15, 16, 17 und
deren Material ist so gewählt,
dass sie beim Aufsetzend des Dichtelementes 7 auf die elektrische Leitung, 1, 3, 5 bzw.
beim Einsetzen in das Gehäuse 12 dauerhaft
verformbar sind. Damit kann das Dichtelement 7 beispielsweise
einen elastisch nicht verformbaren Kern aufweisen, auf dem die elastisch
verformbaren Lippendichtungen 15, 16, 17 angeordnet sind.
In besonders vorteilhafter Weise besteht aber das gesamte Dichtelement 7 einschließlich seiner Lippendichtungen 15, 16, 17 aus
einem elastisch verformbaren Material, so dass es ein einziges Teil
herstellbar ist. Die Lippendichtungen 17 sind so ausgeführt, dass
sie zur Anlage an die elektrische Leitung 1 (8)
kommen und auch die dazwischen liegenden Bereiche zwischen den elektrischen
Leitungen ausfüllen
(Lippendichtungen 17). 9 zeigt
das Dichtelement 7, welches auf den Endbereich der Leitung 1 aufgeschoben
worden ist, wobei anschließend die
Anordnung des Kontaktpartners 11 an dem elektrischen Leiter 2 erfolgt
ist. Hierbei ist die Dichtigkeit innerhalb des Dichtelementes 7 schon
hergestellt, wobei die Längswasserdichtigkeit
außerhalb
des Dichtelements 7 durch sein Einsetzen in das Gehäuse 12 realisiert
wird. Zur Lagefixierung des Dichtelementes 7 innerhalb
des Gehäuses 12 weist
dieses ein Widerlager 18 auf, welches mit einer der Lippendichtung 15 zusammen
wirkt. Das Widerlager 18 kann alternativ oder ergänzend auch
nur für
den Kontaktpartner gedacht sein. Nachdem das Dichtelement 7 in
das Gehäuse 2 eingesetzt
worden ist, verschwindet es entweder vollständig in dem Gehäuse 12 oder steht
zu einem Teil außen
hervor, um somit auch einen Abknickschutz zu gewährleisten. Bei Betrachtung
der 8 ist noch zu ergänzen, dass ein der mehrere
Widerlager 18 im querschnittsgrößeren Bereich (Einführbereich)
des Gehäuses 12 angeordnet werden
können,
wobei diese vorzugsweise aber nicht zwangsweise mit den Lippendichtungen 5 des Dichtelementes 7 korrespondieren
können.
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Während in
der vorstehenden Beschreibung von elektrischen Leitungen die Rede
war, lässt
sich das erfindungsgemäße Dichtsystem
auch bei anderen Arten von Leitungen (z.B. Lichtwellenleiter), bei Abzweigern,
in Gehäusen
von elektrischen oder elektronischen Geräten und dergleichen anwenden. Eine
Beschränkung
der Anwendung des besonderen Dichtelementes gemäß der Erfindung auf Stecker oder
Buchsen ist dabei nicht vorgesehen.
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Die
Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Dichtelement für folgende
Anwendungsfälle:
- 1. Flache Leitungen (FFC, FPC, usw.) und soll auch
für einpolige
Leitungen eingesetzbar sein.
- 2. Die Zusammenfassung von mehreren Leitern ist ebenfalls möglich.
- 3. Verschiedene Leiterarten (Flachleitung, Rasterstegleitung,
Draht, Litze, usw.) zusammengefasst in ein Dichtungselement ist
ebenfalls möglich.
- 4. Ideal ist es, wenn die Zusammenfassung von gleichen Leitungen
wie zum Beispiel Litzenleitungen realisiert werden kann.
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- 1
- Flachbandkabel
- 2
- elektrischer
Leiter
- 3
- Rasterstegleitung
- 4
- elektrischer
Leiter
- 5
- Einzelleitung
- 6
- elektrischer
Leiter
- 7
- Dichtelement
- 8
- Durchführung
- 9
- Durchführung
- 10
- Durchführung
- 11
- Kontaktpartner
- 12
- Gehäuse
- 13
- Kontaktkammer
- 14
- Crimpverbindung
- 15
- Lippendichtung
(auf Gehäuseseite)
- 16
- Lippendichtung
(auf elektrischen Leiter)
- 17
- Lippendichtung
(auf Flachbandkabel)
- 18
- Widerlager