DE102005057870B3

DE102005057870B3 - Kabeldurchführung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102005057870B3
Application number: DE102005057870A
Authority: DE
Inventors: Armin Stelte; Danny Koch
Original assignee: Eugen Forschner GmbH
Current assignee: Eugen Forschner GmbH
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2025-12-03
Also published as: WO2007062756A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kabeldurchführung (4) durch eine Durchtrittsöffnung in einer Wand, insbesondere einer Gehäusewand eines Fahrzeugteils, mit einem Gehäuse (31), das eine Eintrittsseite (29) für den Eintritt des Kabels bzw. der Kabel (16, 17, 18, 19) vor der Durchtrittsöffnung und eine Ausgangsseite (30) für den Austritt des Kabels bzw. der Kabel nach der Durchtrittsöffnung aufweist, und mit wenigstens einer inneren Dichtung zur Abdichtung des Kabels bzw. der Kabel untereinander und gegenüber dem Gehäuse (31), die durch Einspritzen eines Kunststoffmaterials in wenigstens eine Einspritzöffnung (28) des Gehäuses (31) erzeugt wird. Eine verbesserte Kabeldurchführung zeichnet sich dadurch aus, dass das Gehäuse sich aus wenigstens zwei Schalen zusammensetzt und dass aus dem Kunststoffmaterial der inneren Dichtung gleichzeitig ein Teil der äußeren Mantelfläche (27) des Gehäuses (31) gebildet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kabeldurchführung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß Patentanspruch 11.

Eine derartige Kabeldurchführung ist aus der DD 222 169 A5 bekannt. In dieser wird ein Leiterenden umgebendes Muffengehäuse mit einem flüssigen Füllmaterial (Gießharz) von außen aufgefüllt. Aus der DE 196 49 780 A1 ist ein wasserdichter Leitungsverbinder bekannt, bei dem eine einen freien Innenraum ausfüllende Kunststoffmasse gleichzeitig auch eine äußere Umhüllung eines Führungskörpers bildet. Eine weitere Kabeldurchführung ist aus der DE 37 42 731 C2 bekannt. Bei dieser werden die einzelnen Adern eines Kabels durch ein Spreizglied aus Kunststoff auf Abstand gehalten und in einer Form mit einem Stopfen aus relativ weichem Polyurethan umspritzt. Über diesen Stopfen wird anschließend ein Gehäuse aus härterem Kunststoff gespritzt.

Aus der DE 44 03 811 C1 ist eine zweischalige Abzweigmuffe bekannt, bei der an den Eintrittsstellen der Kabel Dichtelemente und eine Dichtmasse vorgesehen sind. Aus der DE 36 22 124 C2 ist es bekannt, die Adern eines Kabels mittels einer Vergussmasse dicht in einem Steckerverbinder zu befestigen. Die DE 199 23 464 A1 offenbart eine Abdichtvorrichtung für ein Leitungsbündel, bei dem die Leitungsadern an einem Formteil mittels eines Klebers fixiert werden. Die äußere Mantelfläche wird von einem anschließend übergezogenen Schrumpfschlauch gebildet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kabeldurchführung insbesondere bezüglich ihrer Abdichtung gegenüber einer sie außen umgebenden Durchtrittsöffnung zu verbessern und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Kabeldurchführung anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch die Kabeldurchführung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bezüglich der Vorrichtung und durch die Merkmale des Anspruchs 11 bezüglich des Verfahrens zur Herstellung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kabeldurchführung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Gesamtansicht einer in eine Wand eines Fahrzeugteils eingebauten Kabeldurchführung;
2 eine perspektivische Gesamtansicht der Kabeldurchführung in fertigem, jedoch nicht montierten Zustand;
3 eine Seitenansicht der Kabeldurchführung gemäß 2;
4 eine perspektivische Ansicht der ersten Schale des Gehäuses der Kabeldurchführung;
5 eine perspektivische Ansicht der zweiten Schale des Gehäuses der Kabeldurchführung;
6 eine perspektivische Ansicht der fertig montierten Kabeldurchführung von der Eintrittsseite;
7 eine Ansicht der Kabeldurchführung mit verrasteten Schalen des Gehäuses, jedoch ohne Kunststoff-Umspritzung; und
8 die Kabeldurchführung gemäß 7 mit Kunststoff-Umspritzung mit abgetrenntem Steg nach der Dichtheitsprüfung.
Das in 1 schematisch angedeutete Fahrzeugteil 1 weist eine Wand 2 mit einer Durchtrittsöffnung 3 auf, in welche eine insgesamt mit 4 bezeichnete Kabeldurchführung eingesetzt wird. Die Kabeldurchführung 4 weist ein Gehäuse 31 auf, das von einer in 4 dargestellten ersten Schale 5 und einer in 5 dargestellten zweiten Schale 6 gebildet wird.
Die erste Schale 5 und die zweite Schale 6 weisen jeweils einen winkelförmigen Verlauf auf. Sie sind als Halbschalen ausgebildet und bilden einen inneren Hohlraum, durch welchen ein mehrere Litzen 16, 17, 18, 19 aufweisendes Kabel von einer Eintrittsseite 29 zu einer Austrittsseite 30 hindurch geführt ist. An der Eintrittsseite 29 ist in beiden Schalen 5 bzw. 6 eine rillenförmige Aufnahme 7 für ein das Kabel umgebendes Wellrohr 20 ausgebildet. In diese Aufnahme 7 wird das Ende des in 1 angedeuteten Wellrohres 20 vor dem verbinden der beiden Schalen 5 und 6 eingelegt.
Die beiden Schalen 5 bzw. 6 weisen Rastmittel 9 beziehungsweise 10 auf, die nach dem einlegen und fixieren des Kabels beziehungsweise der Litzen 16, 17, 18, 19 in dafür vorgesehene Halterungen 8 für ein formschlüssiges verrasten der beiden Schalen 5 und 6 sorgen. Die Rastmittel 9 und 10 sind bevorzugt als mit Einführschrägen versehene Rasthaken und entsprechend für deren Aufnahme geformte Rastflächen ausgebildet, so dass das zusammenfügen der beiden Schalen 5 bzw. 6 in einfacher Weise durch zusammendrücken erfolgt. Zur beabstandeten Positionierung der Litzen 16, 17, 18, 19 im Knickbereich der Schalen 5 bzw. 6 ist in der Mitte des Hohlraums der ersten Schale 5 an dieser Stelle zusätzlich ein Leitpfosten 21 ausgebildet. Die erste Schale 5 und die zweite Schale 6 weisen ferner im gesamten abgewinkelten Bereich in Umfangsrichtung verlaufende Rillen 22 auf, die zur Vergrößerung der Oberfläche und zur besseren Haftung des in den Hohlraum eingespritzten Kunststoffmaterials dienen.
Nach dem Knickbereich sind zur Eintrittsseite 29 und zur Austrittsseite 30 hin in beiden Schalen 5 beziehungsweise 6 weitere Rillen in Umfangsrichtung angeordnet. In diesen Bereichen wird beim einspritzen des Kunststoffmaterials eine innere Dichtung 23 erzeugt, die die Litzen 16, 17, 18, 19 gegeneinander und gegenüber der Innenwand des aus den Schalen 5 und 6 gebildeten Gehäuses 31 abdichten. Die Halterungen 8 bilden dabei angrenzend an die inneren Dichtungen 23 eine Barriere gegen das austreten des Kunststoffmaterials in Richtung zur Eintrittsseite 29 oder zur Austrittsseite 30.
An der Außenseite der zweiten Schale 6 ist an dem zur Austrittsseite 30 hinweisenden Schenkel ein Anschlagwinkel 11 ausgebildet, der einen ersten, senkrecht zu diesem Schenkel ausgebildeten Schenkel 12 und einen zweiten, parallel zu diesem Schenkel ausgebildeten Schenkel 13 aufweist. Ferner ist an der Außen seite des zur Austrittsseite 30 hin weisenden Schenkels der zweiten Schale 6 ein Rastanschlag 14 vorgesehen, der als ringförmigen Bund oder als Rasthaken mit zur Austrittsseite 30 hin vermindertem Durchmesser ausgebildet ist. Zwischen der Außenseite des zur Austrittsseite 30 hin weisenden Schenkels und dem Schenkel 13 des Anschlagwinkels 11 ist ferner ein lösbarer Steg 15 vorgesehen, der mit Sollbruchstellen versehen ist und der daher nach erfolgreicher Prüfung der Dichtheit und der Isolationsfähigkeit der Kabeldurchführung 4 vor deren einführen in die Durchtrittsöffnung 3 abgetrennt werden kann.
Wie in 1 erkennbar, legt sich der Anschlagwinkel 11 mit beiden Schenkeln 12 und 13 von außen an die Wand 2 des Fahrzeugteils 1 an. Der Anschlagwinkel 11 bildet somit gleichzeitig einen axialen Anschlag von außen an der Wand 2 und eine Verdrehsicherung. Der zweite axiale Anschlag wird vom Rastanschlag 14 gebildet, dessen dem Knickbereich zugewandte Stirnfläche sich nach einführen der Kabeldurchführung 4 in die Durchtrittsöffnung 3 an die Innenseite der Wand 2 anlegt.
Nach dem einlegen des Wellrohres 20 in die Aufnahme 7 und dem einlegen und fixieren des Kabels beziehungsweise der Litzen 16, 17, 18, 19 mittels der Halterungen 8 und des Leitpfostens 21 werden die erste Schale 5 und die zweite Schale 6 zusammengefügt und durch zusammendrücken der Rastmittel 9 beziehungsweise 10 miteinander verrastet. Die Kabeldurchführung 4, die dabei in ihrer äußeren Kontur der Darstellung in 7 entspricht, wird anschließend in eine Form eingelegt, die den Knickbereich mit geringem Abstand umgibt. Anschließend wird Kunststoffmaterial in Einspritzöffnungen 28 eingespritzt, die nahe der Austrittsseite 30 am Gehäuse 31 vorgesehen sind. Das Kunststoffmaterial füllt dabei zunächst den inneren Hohlraum der beiden Schalen 5 beziehungsweise 6 und bildet dabei wenigstens eine innere Dichtung 23, welche die Litzen 16, 17, 18, 19 untereinander und gegenüber der Innenseite der Schalen 5 beziehungsweise 6 abdichtet. Anschließend tritt das Kunststoffmaterial durch Verbindungsöffnungen 32 (siehe 5) nach außen und füllt den Hohlraum der Form zwischen deren Innenwand und den Außenwänden der Schalen 5 beziehungsweise 6, insbesondere im Knickbereich. Die Schalen 5 beziehungsweise 6 werden da durch durch das Kunststoffmaterial zusätzlich zur Verrastung mittels einer durchgehenden dichten äußeren Mantelfläche 27 miteinander verbunden und umgeben.
Gleichzeitig wird in der Form auch eine äußere Dichtung 24 erzeugt, die in den Figuren in zwei verschiedenen Varianten dargestellt ist. In 2, 3 und 6 ist die äußere Dichtung 24 von zwei umlaufenden Dichtlippen 26 gebildet, die jeweils zur Austrittsseite 30 hin einen verminderten Durchmesser als Einführschräge aufweisen. In 8 ist die äußere Dichtung 24 von einer im Querschnitt einem O-Ring 25 gleichenden, wulstförmigen Kontur gebildet. Die äußere Dichtung 24 befindet sich etwa in der Mitte zwischen dem ersten Schenkel 12 des Anschlagwinkels 11 und dem Rastanschlag 14, so dass sie sich nach dem einführen der Kabeldurchführung 4 in die Durchtrittsöffnung 3 in etwa in der Mitte der Wand 2 befindet und dichtend an der Wandung der Durchtrittsöffnung 3 anliegt.
Als Material für die Schalen 5 beziehungsweise 6 wird besonders bevorzugt ein Polyamid, wie beispielsweise Durethan AKV 30H2.0 verwendet. Als Kunststoffmaterial für die Herstellung der inneren Dichtung 23, der äußeren Mantelfläche 27 und der äußeren Dichtung 24 wird besonders bevorzugt ein flüssiger Silikonkautschuk, wie beispielsweise Silopren^® LR 2750 (Silopren ist eine eingetragene Marke der Bayer AG, Leverkusen) verwendet. Dieser weist neben einer sehr guten elektrischen Isolationsfähigkeit auch eine hervorragende Dauerelastizität zur Herstellung der inneren Dichtung 23 und der äußeren Dichtung 24 sowie der äußeren Mantelfläche 27 auf. Gleichzeitig ist die Haftung dieses Materials gegenüber den mit Polyurethan ummantelten Litzen 16, 17, 18, 19 und gegenüber dem Material der Schalen 5 bzw. 6 sehr gut. Die hohen geltenden industriellen Prüfstandards (Schutzgrad IP6K9K) werden mittels der erfindungsgemäßen Kabeldurchführung prozeßsicher erreicht. Alternativ zur Verwendung von Silopren^® kann auch ein thermoplastisches Polyurethan (TPU) verwendet werden, wenn die Anforderungen an die Temperaturbeständigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit nicht zu hoch sind. Generell sind jedoch auch andere harte Kunststoffe zur Herstellung der Schalen 5 bzw. 6 und andere weiche Kunststoffe zur Herstellung der Dichtungen 23, 24 und der Mantelfläche 27 geeignet.
Durch die zweischalige Ausbildung des Gehäuses 31 können die Kabel beziehungsweise die Litzen 16, 17, 18, 19 bereits vor dem einlegen in die Kabeldurchführung 4 komplett vorkonfektioniert (abisoliert, gebündelt, verdrillt und/oder gekrimpt) werden. Durch das erzeugen der inneren Dichtung 23 und der äußeren Dichtung 24 in einem Schuss entfällt eine separate Herstellung und Montage der äußeren Dichtung. Insgesamt ist die erfindungsgemäße Kabeldurchführung einfach herstellbar und für eine prozesssichere Serienfertigung hervorragend geeignet. Durch das abtrennen des lösbaren Steges 15 nach der Prüfung auf Dichtheit und elektrische Isolationsfähigkeit wird vor der Montage ein eindeutiges Kennzeichen für das erfolgreich geprüfte Bauteil geschaffen. Ohne das abtrennen des lösbaren Steges 15 ist die Kabeldurchführung 4 nicht montierbar.
Die abgewinkelte Form der Kabeldurchführung 4 im gezeigten Ausführungsbeispiel ist nur beispielhaft gewählt und nicht beschränkend für den Erfindungsgegenstand. Die Kabeldurchführung 4 kann auch gerade, gebogen oder mit anderen Winkeln als 90° ausgeführt sein. Statt zwei Schalen kann das Gehäuse auch aus drei oder mehr Schalenteilen gebildet sein. Die Schalenteile können auch schwenkbar miteinander verbunden sein, beispielsweise mittels eines Filmscharniers an einer Längskante, so dass die Schalenteile durch Zuklappen und arretieren beispielsweise an der gegenüberliegenden Kante nach dem Einlegen des bzw. der Kabel und vor dem Spritz-, Gieß- oder Schäumvorgang zur Erzeugung der inneren Dichtung und der äußeren Mantelfläche geschlossen werden.
Wenn in dieser Anmeldung von „Spritzen" des Kunststoffmaterials gesprochen wird, sollen damit auch andere Urformverfahren, wie Gießen, Spritzgießen oder Schäumen umfasst sein.

1: Fahrzeugteil
2: Wand (von 1)
3: Durchtrittsöffnung (in 2)
4: Kabeldurchführung
5: erste Schale (von 4)
6: zweite Schale (von 4)
7: Aufnahme (für 20)
8: Halterung (für 16–19)
9: Rastmittel
10: Rastmittel
11: Anschlagwinkel
12: erster Schenkel (von 11)
13: zweiter Schenkel (von 11)
14: Rastanschlag
15: lösbarer Steg
16: Litze
17: Litze
18: Litze
19: Litze
20: Wellrohr
21: Leitpfosten
22: Rillen
23: innere Dichtung
24: äußere Dichtung
25: O-Ring
26: Dichtlippen
27: äußere Mantelfläche (von 4)
28: Einspritzöffnung
29: Eintrittsseite
30: Austrittsseite
31: Gehäuse (aus 5 und 6)
32: Verbindungsöffnung

Claims

Kabeldurchführung (4) durch eine Durchtrittsöffnung (3) in einer Wand (2), insbesondere einer Gehäusewand eines Fahrzeugteils (1), – mit einem Gehäuse (31), das eine Eintrittsseite (29) für den Eintritt des Kabels bzw. der Kabel (16, 17, 18, 19) vor der Durchtrittsöffnung (3) und eine Austrittsseite (30) für den Austritt des Kabels bzw. der Kabel (16, 17, 18, 19) nach der Durchtrittsöffnung (3) aufweist, – mit wenigstens einer inneren Dichtung (23) zur Abdichtung des Kabels bzw. der Kabel (16, 17, 18, 19) untereinander und gegenüber dem Gehäuse (31), die durch Einspritzen eines Kunststoffmaterials in wenigstens eine Einspritzöffnung (28) des Gehäuse (31) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, – dass das Gehäuse (31) sich aus wenigstens zwei Schalen (5, 6) zusammensetzt, – dass aus demselben Kunststoffmaterial, aus dem die innere Dichtung (23) gebildet ist, gleichzeitig ein Teil der äußeren Mantelfläche (27) des Gehäuses (31) gebildet wird, und – dass ein Teil der äußeren Mantelfläche (27) des Gehäuses (31) von wenigstens einer äußeren Dichtung (24) zur Abdichtung des Gehäuses (31) gegenüber der Durchtrittsöffnung (3) gebildet wird.
Kabeldurchführung nach einem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen (5, 6) Rastmittel (9, 10) zum gegenseitigen verrasten aufweisen.
Kabeldurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (31) an seiner Eintrittsseite (29) eine Aufnahme (7) für eine das Kabel (16, 17, 18, 19) umgebende Umhüllung, insbesondere ein Wellrohr (20), aufweist.
Kabeldurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer der Schalen (5, 6) Mittel (8, 21) zur Halterung der einzelnen Adern bzw. Litzen (16, 17, 18, 19) des Kabels vorgesehen sind.
Kabeldurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen (5, 6) des Gehäuses von einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere aus Polyamid, bestehen.
Kabeldurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der inneren Dichtung (23) und gleichzeitig eines Teils der äußeren Mantelfläche (27) des Gehäuses (31) von einem Silikon-Kautschuk gebildet wird.
Kabeldurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Dichtung (24) die Form eines O-Rings (25) aufweist.
Kabeldurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Dichtung (24) mehrere, in Einschubrichtung auf die Durchtrittsöffnung (3) hin im Durchmesser verminderte Dichtlippen (26) umfasst.
Kabeldurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (31) wenigstens ein Anschlag (11, 14) für eine Sicherung der axialen Position in der Durchtrittsöffnung (3) angeordnet ist.
Kabeldurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (31) ein nach einer erfolgreichen Dichtheitsprüfung abtrennbares Bauteil (15) angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen einer Kabeldurchführung (4) durch eine Wand (2) eines Bauteils, mit folgenden Verfahrensschritten: – einlegen und fixieren wenigstens eines Kabels (16, 17, 18, 19) in eine erste Schale (5), – verbinden der ersten Schale (5) mit einer zweiten Schale (6), – einlegen beider verbundenen Schalen (5, 6) in eine Form, – einspritzen eines Kunststoffmaterials durch wenigstens eine Einspritzöffnung (28) in einen von beiden Schalen (5, 6) gebildeten, das Kabel (16, 17, 18, 19) aufnehmenden Hohlraum zur Erzeugung einer inneren Dichtung (23) zwischen Kabel (16, 17, 18, 19) und den Innenwänden der Schalen (5, 6), – wobei nach auffüllen des Hohlraums das Kunststoffmaterial zur Bildung einer beide Schalen (5, 6) umgebenden äußeren Mantelfläche (27) auch in einen Formhohlraum zwischen der Außenseite der Schalen und der Innenseite der Form fließt und – wobei an der äußeren Mantelfläche (27) gleichzeitig wenigstens eine äußere Dichtung (24) mit erzeugt wird.