DE102006048843A1

DE102006048843A1 - Verfahren und Einrichtung zum elektrischen Anschließen eines in einem Umgehäuse enthaltenen Funktionselementes

Info

Publication number: DE102006048843A1
Application number: DE102006048843A
Authority: DE
Inventors: Martin Assel; Michael Träger
Original assignee: Oechsler AG
Current assignee: Oechsler AG
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-04-17
Also published as: US7918691B2; EP2084950B8; WO2008046516A1; JP2010506363A; DE502007003185D1; JP5124581B2; EP2084950A1; CN101543153A; EP2084950B1; BRPI0719895A8; CN101543153B; US20100093224A1; BRPI0719895A2; ATE461608T1

Abstract

Funktionselemente (13) mit einfachen buchsenförmigen Steckern (14) erfahren trotz fehlender Ausziehsicherung eine mechanisch und elektrisch zuverlässige Kontaktierung zu einem externen Kabel (15), wenn dieses mit einem stift- oder schwertförmigen Gegenstecker (16) konfektioniert ist, der mit einer radial vorstehenden Rückzieh-Schikane (20, 21) eine Durchtrittsöffnung (18) in der Wand (12) eines Umgehäuses (11) abdichtend hintergreifend direkt in den Stecker (14) eingreift. Wenn beim Steckvorgang eine die Durchtrittsöffnung (18) zunächst wenigstens teilweise verschließende Spritzhaut (19) aufgeweitet oder durchbrochen wird, liefert deren in Steckrichtung sich an die Mantelfläche des Gegensteckers (16) anschmiegender Bruchrand eine weitere Rückziehsperre unter zusätzlicher Abdichtung und Schwingungsdämpfung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung gemäß dem jeweiligen Oberbegriff der Hauptansprüche.
Bei dem elektrischen Funktionselement handelt es sich typischerweise um einen Sensor (etwa einen optoelektronischen Impulsgeber) oder um einen Aktor (etwa ein elektromotorisches Stellelement), insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Regelmäßig ist ein derartiges Funktionselement, z.B. gemäß DE 10 2005 021 767 A1 ein Motor zum Betätigen der Parkbremse eines Kraftfahrzeuges, zumal wenn es Bestandteil einer Funktionsgruppe ist, zur Montageerleichterung und zum Schutz gegen Umwelteinflüsse von einem Umgehäuse umgeben, das dann seinerseits, komplett bestückt, in seiner Arbeitsumgebung montiert wird. Das Funktionselement ist typischerweise mit Steckern zur Aufnahme der Gegenstecker eines konfektionierten mehradrigen, hier sogenannten gehäuseinternen, Kabels ausgestattet, das zu einer Steckerleiste an der Peripherie des Umgehäuses führt. Dort wird ein externes Kabel angeschlossen, das dann direkt oder über ein Bus-Interface etwa an einen Prozessor zur Sensor-Datenverarbeitung oder zur Aktuator-Steuerung führt.
Diese eingeführte Anschlusstechnik erweist sich nicht nur unter dem hohen herstellerseitigen Kostendruck als aufwendig, sondern auch anwenderseitig als potentielle Störquelle, da Steckverbindungen, zumal wenn sie in Serienschaltung auftreten, insbesondere unter Schwingungseinflüssen grundsätzlich elektromechanische Schwachstellen darstellen. So besteht die erhebliche Gefahr, daß der Gegenstecker unter Schwingungseinflüssen aus dem gerätefesten Stecker (also aus der Buchse für den Gegenstecker am Kabel, wieder herausgleitet. Denn aus Kostengründen sind die hier in Betracht gezogenen Funktionselemente regelmäßig nur mit einfachsten Stecker-Buchsen ausgestattet.
In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die technische Problemstellung zugrunde, das Auftreten derartiger Schwachstellen zu reduzieren. Zugleich sollen Verbesserungen hinsichtlich der Abdichtung des Umgehäuses gegen Umwelteinflüsse eröffnet werden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im jeweiligen Hauptanspruch angegebenen wesentlichen Merkmale gelöst. Danach wird das üblicherweise schon mit einem einfachen scheiden- oder buchsenförmigen Stecker ausgestattete Funktionselement derart in der Nachbarschaft der Wand des etwa im Kunststoff-Spritzguß erstellten Umgehäuses plaziert, daß ein durch das Umgehäuse hindurchgesteckter schwert- oder stiftförmiger Gegenstecker des externen Kabels direkt in den zugeordneten (Geräte-)Stecker am Funktionselement eingreift. Dieser Stecker ist hinsichtlich seiner Steckrichtung im Wesentlichen orthogonal zum Querschnitt der Gehäusewand-Durchtrittsöffnung für den Gegenstecker orientiert; und zwischen Stecker und Innenseite des Umgehäuses in der Nachbarschaft seiner Durchtrittsöffnung besteht in Steckrichtung ein Freiraum. Diese direkte Steckverbindung beschwört allerdings die Gefahr herauf, daß die Steckverbindung bei mechanischer Zuglast auf dem Kabel des Gegensteckers sich wieder löst, was schwerwiegende betriebstechnische Konsequenzen zur Folge haben kann. Deshalb ist der die Wand des Umgehäuses durchgreifende Gegenstecker mit einer starren oder jedenfalls nicht zu leicht verformbaren Schikane etwa in Form eines Wulstes, einer Nase oder eines umlaufenden Ringflansches ausgestattet, die nach Durchdringen der Umgehäuse-Wand in den Freiraum vor dem Stecker, also hinter der Durchtrittsöffnung zu liegen kommt. Diese Schikane weist einen höchstens so geringfügig größeren Querschnitt als der kleinste Durchmesser einer vorzugsweise kegelstumpfförmig zum Innern hin sich verjüngenden Durchtrittsöffnung in der vom Gegenstecker durchgriffenen Wand des Umgehäuses auf, daß sie im Zuge des Steckvorganges noch unter reversibler Verformung der Schikane und/oder der Durchtrittsöffnung durch letztere hindurch gezwängt werden kann.
Infolge solcher Lösung erübrigt sich nicht nur der Material- und Verlegeaufwand für ein an ein externes Kabel anzuschießendes gehäuseinternes Kabel; sondern die direkte Steckverbindung zum Funktionselement ist insbesondere außerdem – nicht am Stecker des Funktionselementes selbst, sondern – in dichter Nachbarschaft zum Funktionselement am Umgehäuse durch die Schikane gegen ein Zurückgleiten des Gegenstecker aus seiner Steck-Buchse gesichert. So ist außer mit dem Fortfall der bisherigen Steckverbindung zwischen internem und externem Kabel vor allem durch die Rückzieh-Schikane ein wesentlicher Anteil der bisheri gen elektromechanischen Schwachstellen bei der Elektrifizierung von Funktionselementen der hier betrachteten Art eliminiert.
Durch die Schikane ist aber nicht nur ein kabelzug- oder schwingungsbedingtes Zurückgleiten aus dem Umgehäuse, und damit aus dem Stecker am Funktionselement, heraus praktisch unterbunden oder zumindest ganz wesentlich erschwert, also diese direkte Steckverbindung des externen Kabels zum Funktionselement mechanisch gesichert, ohne daß das Funktionselement dafür eigens kostspieligere Gerätestecker mit Auszugsicherungen aufweisen müßte; die Aufdickung der Schikane führt infolge ihrer Anlage gegen den zum Gehäuseinnern hin gelegenen Rand der Durchtrittsöffnung auch zu deren zuverlässiger Abdichtung gegen beispielsweise korrodierende Umwelteinflüsse, sobald der Gegenstecker sich infolge Kabelzugs oder unter Schwingungseinflüssen, unter Beibehaltung seiner Steckstellung, geringfügig zurück verlagert hat.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, den Gegenstecker nicht durch eine bereits die Wand durchquerende Durchtrittsöffnung hindurch zu stecken, sondern an einer als solchen erkennbaren, zunächst noch – etwa mit einer die kleinere Basis einer hohlkegelstumpfförmigen Durchtrittsöffnung überspannenden Barriere etwa in Form einer Spritzhaut – wenigsten teilweise verschlossenen Sollbruchstelle die Durchtrittsöffnung im Zuge des Steckvorganges auf die dafür notwendige Geometrie aufzuweiten bzw. überhaupt erst aufzubrechen. Das hat beides den Vorteil, daß sich die Geometrie der tatsächlich genutzten Durchtrittsöffnung an die im Einzelfalle gegebene Querschnittsgeometrie des Gegensteckers optimal abdichtend anpasst. Die Ränder der so geschaffenen Durchgangsöffnung, also etwa der Spritzhaut, schmiegen sich dann in Steckrichtung eng gegen die Außenmantelfläche des schwert- oder stiftförmigen Gegensteckers an und bilden dadurch neben einer noch wirkungsvolleren Abdichtung auch eine gute Schwingungsdämpfung, wodurch die Steckverbindung am Funktionselement mechanisch entlastet, also zusätzlich gesichert wird.
Ergänzende Weiterbildungen und Alternativen ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch hinsichtlich deren Vorteilen, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung nicht ganz maßstabsgerecht und auf das Funktionswesentliche abstrahiert skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im abgebrochen Querschnitt zwei Varianten mechanischer Sicherungs-Schikanen an durch eine Gehäusewand hindurch direkt in das Funktionselement eingreifenden Steckverbindern.
In ein Umgehäuse 11 sind nahe einer seiner Wände 12 in diesem Beispielsfalle zwei Funktionselemente 13 oben erläuterter Art nebeneinander eingebaut. Jedes Funktionselement 13 ist nahe der Wand 12 mit einfachen buchsenförmigen Geräte-Steckern 14 ausgestattet, die sich zur Wand 12 hin unter Freiraum zu ihr, vorzugsweise wie skizziert rechtwinklig zu ihr orientiert, öffnen. Externe Kabel 15 sind mit hinreichend langen stift- oder schwertförmigen Gegensteckern 16 konfektioniert, die wie skizziert durch die Wand 12 hindurch den Abstand zum jeweiligen Funktionselement 13 überbrückend direkt in die zugeordneten Stecker 14 des Funktionselementes 13 eingreifen. Die jeweiligen Adern eines Kabels 15 können bei einer die Gegenstecker 16 aufnehmenden Steckleiste 17 an die ihnen zugeordneten Gegenstecker 16 angeschlossen sein, die so nach Art eines groben Kammes gezinkt durch eine Reihe von Löchern (Durchtrittsöffnungen 18) in der Wand 12 hindurch ins Innere des Umgehäuses 11 und dort in zugeordnete Stecker 14 eingreifen.
Als Einführhilfe sind die Durchtrittsöffnungen 18 vorzugsweise wie skizziert hohlkegelstumpfförmig sich nach außen öffnend ausgebildet. Jede solche Durchtrittsöffnung 18 kann durchgehend vorgefertigt sein, oder aber eine Barriere wie etwa eine Spritzhaut 19 als vom Gegenstecker 16 im Zuge des Steckvorganges erst noch aufzuweitende oder gar erst zu durchstoßende Sollbruchstelle aufweisen.
Vorzugsweise jedenfalls zum Bestücken einer schon hinreichend offenen Durchtrittsöffnung 18 (wie in der Zeichnung links ersichtlich) ist der Gegenstecker 16 mit einer radial von seiner Mantelfläche vorragenden, auftragend angeformten oder applizierten Schikane 20 etwa wie skizziert in Form eines Wulstes oder einer Nase ausgestattet. Da sie der Steckrichtung entgegen rampenförmig radial bezüglich der Längserstreckung des Gegensteckers 16 ansteigt, läßt sie sich im Zuge des Steckvorganges zum Stecker 14 hin durch die an sich etwas zu enge Durchtrittsöffnung 18 unter elastischer Verformung von Schikane 20 und/oder Öffnung 18 hindurch zwängen; woraufhin diese dann im Freiraum zwischen Stecker 14 und Wand 12 gelegene Schikane 20 ein Zurückgleiten ihres Gegensteckers 16, aus seinem Stecker 14 wieder hinaus, infolge Anlage der steileren Flanke gegen das Innere der durchgriffenen Wand 12 zuverlässig unterbindet.
Zumal wenn jene zur Wand 12 hin gelegene, steilere Flanke der Schikane 20 ebenfalls (aber zu der anderen entgegengesetzt, also nun in Steckrichtung) spitzwinklig gegenüber der Längsachse des Gegensteckers 16 geneigt ist, führt eine Zugbelastung auf das Kabel 15, unter seitlicher Verlagerung des Gegensteckers 16 im zum Innern des Gehäuses 11 hin gelegenen kleineren Durchmesser der trichterförmigen Öffnung 18, zu einem Verkeilen, also zu einer wünschenswerten Abdichtung der Durchsteck-Öffnung 18 und damit des Inneren des Umgehäuses 11 gegen Umwelteinflüsse.
Bei einer zunächst wenigstens teilweise von einer Barriere in Form etwa von einer Spritzhaut 19 als Sollbruchstelle geschlossenen Durchtrittsöffnung 18 in der Wand 12 wird im Zuge des Steckvorganges diese Spritzhaut 19 nach Maßgabe der Querschnittsgeometrie des aktuell eingeführten Gegensteckers 16 durchstoßen, also aufgeweitet oder überhaupt erst durchlocht. Deren aufgebrochenen Ränder schmiegen sich dann (wie in der Zeichnung rechts skizziert) biegeelastisch in Steckrichtung an die Außenmantelfläche des Gegensteckers 16 dicht an. Diese Anlagerichtung bremst zumindest eine etwaige Tendenz zum Herausgleiten aus dem Stecker 14 bei Zugbeanspruchung seines Kabels 15; und bei weiterer Rückbewegung verkeilen sich schließlich die dann umgestülpten Bruchränder der Spritzhaut 19 hinter dem kleineren Durchmesser des inneren Zugangs zur hohlkegelstumpfförmigen Durchtrittsöffnung 18, was eine ringsum wirkende und deshalb noch hermetischere Abdichtung erbringt.
Die Wirkung dieser zugleich den Zugang zum Innern des Umgehäuses 11 abdichtende Ausziehsicherung wird noch verstärkt, wenn auch hier der Gegenstecker 16 mit einer Schikane 21 ausgestattet ist, etwa wie skizziert mit einem etwas radial vorspringend umlaufenden, ringförmigen Wulst oder Kragen.
Funktionselemente 13 mit funktional einfach ausgelegten buchsenförmigen Steckern 14 erfahren so, trotz fehlender Ausziehsicherung am jeweiligen Stecker 14 selbst, eine mechanisch und elektrisch zuverlässige Kontaktierung direkt zu einem externen Kabel 15, wenn das Kabel 15 mit einem stift- oder schwertförmigen Gegenstecker 16 konfektioniert ist, der, erfindungsgemäß mit einer radial vorstehenden Rückzieh-Schikane 20, 21 eine Durchtrittsöffnung 18 in der Wand 12 eines Umgehäuses 11 abdichtend hintergreifend, unmittelbar in den Geräte-Stecker 14 eingreift. Wenn beim Steckvorgang noch eine die Durchtrittsöffnung 18 zunächst wenigstens teilweise verschließende Barriere, insbesondere eine Spritzhaut 19, in ihrer Öffnung nach Maßgabe der Durchmessergeometrie des Gegensteckers 16 aufgeweitet oder gar nun erst durchbrochen wird, wirkt bei mechanischer Zugbeanspruchung des Kabels 15 deren in Steckrichtung sich an die Mantelfläche des Gegensteckers 16 anschmiegender Bruchrand als eine Rückziehsperre mit verbesserter Abdichtung und Schwingungsdämpfung, zumal bei einer den Bruchrand noch hintergreifenden ringförmigen Schikane 21.

11: Umgehäuse
12: Wand (von 11)
13: Funktionselement (in 11 neben 12)
14: Stecker (an 13)
15: Kabel
16: Gegenstecker (zu 14 an 15)
17: Steckleiste (für 16-16)
18: Durchtrittsöffnung (für 16 in 12)
19: Spritzhaut (über 18)
20: Schikane (nasenförmig an 16)
21: Schikane (ringförmig an 16)

Claims

Verfahren zum elektrischen Anschließen eines in ein Umgehäuse eingebauten, mit einem Stecker ausgestatteten Funktionselementes an ein mit einem Gegenstecker konfektioniertes externes Kabel, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel mit einem eine Rückzieh-Schikane aufweisenden Gegenstecker durch die Wand des Umgehäuses hindurch unmittelbar an den Stecker des Funktionselementes angeschlossen wird.
Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstecker unter Aufweiten oder Aufbrechen einer Barriere als Sollbruchstelle durch eine Durchtrittsöffnung in der Umgehäuse-Wand hindurch in den Stecker eingeführt wird.
Verfahren nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Gegenstecker befindliche Schikane im Zuge des Steckvorganges durch eine Durchtrittsöffnung in der Umgehäuse-Wand hindurch und/oder die wirksame Durchtrittsöffnung selbst elastisch verformt werden.
Einrichtung zum elektrischen Anschließen eines in ein Umgehäuse (11) eingebauten, mit einem Stecker (14) ausgestatteten Funktionselementes (13) an ein mit einem Gegenstecker (16) konfektioniertes externes Kabel (15), dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer Rückzieh-Schikane (20, 21) ausgestatteter Gegenstecker (16) vorgesehen ist, der durch eine Durchtrittsöffnung (18) in der Wand (12) des Umgehäuses (11) hindurch direkt in den Stecker (14) des Funktionselementes (13) eingreift, wobei die Schikane (20, 21) in einem Freiraum zwischen Stecker (14) und Durchtrittsöffnung (18) gelegen ist.
Einrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Geräte-Stecker (14) sich rechtwinklig zur Wand (12) orientiert unter lichtem Abstand zu ihr auf die Wand (12) hin öffnet.
Einrichtung nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schikane (20, 21) am Gegenstecker (16) hinter der Durchtrittsöffnung (18) gegen die Wand (12) abdichtend anliegt.
Einrichtung auch einem der drei vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine hohlkegelstumpfförmige Durchtrittsöffnung (18) vorgesehen ist, die sich nach außen, aus dem Umgehäuse (11) heraus orientiert, aufweitet.
Einrichtung auch einem der vier vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (18) mit einer vom Gegenstecker (16) aufgeweiteten oder aufgebrochen Barriere (Spritzhaut 19) versehen ist, deren Ränder sich an den Gegenstecker (16) anschmiegen.
Einrichtung nach dem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (18) zum Innern des Umgehäuses hin mit einer vorgelochten oder mit einer geschlossenen Spritzhaut (19) überspannt ist.
Einrichtung nach einem der sechs vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schikanen (20, 21) nasen- und/oder ringförmig sind.