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Die
Erfindung betrifft eine Baueinheit aus einem Gehäusekörper
mit Durchführung zur Aufnahme eines Anschlusskabels, umfassend
einen an der Stirnseite des Gehäusekörpers im
Bereich der Durchführung und diese umgebend vorgesehenen, bevorzugt
ringförmigen Adapter, in das Innere des Gehäusekörpers
hineinreichende Enden des Anschlusskabels sowie Mittel zum Abdichten
des Anschlusskabels im Bereich der Durchführung und/oder des
Adapters, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs
1 sowie ein vorkonfektioniertes Anschlusskabel für eine
derartige Baueinheit und ein Montageverfahren hierfür.
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Aus
der
DE 101 08 350
C1 ist eine Baueinheit aus einem Näherungsschalter
und einem Kabelanschlussteil vorbekannt.
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Der
Näherungsschalter weist ein Außengehäuse
und ein Isolationsteil auf und es ist das Isolationsteil an einer
Stirnseite des Außengehäuses befindlich. Das Anschlusselement
weist nach außen führende Anschlüsse
auf, wobei diese als Steckhülsen ausgebildet sind. Das
Kabelanschlussteil umfasst ein Kabel und ein Verbindungsteil, wobei
das Kabel im Verbindungsteil befestigt ist und die Enden der Adern
des Kabels mit Steckhülsen des Anschlusselements in elektrisch
leitender Verbindung stehen.
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Um
notwendigen Dichtheits- und Festigkeitsansprüchen zu genügen,
weist das Kabelanschlussteil eine zumindest das Verbindungsteil
umschließende Kappe auf. Das Kabelanschlussteil ist mit
Hilfe der Kappe am Außengehäuse befestigt. Diese
Befestigung erfolgt über eine Rastverbindung und/oder eine Verprägung
mit dem Außengehäuse. Das Ende der Kappe kann
sich an seinem dem Näherungsschalter abgewandten Ende verjüngen.
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Um
die notwendige Dichtheit und eine Zugentlastung zu gewährleisten,
ist dem Verbindungsteil ein Ring zugeordnet. Der Ring kann aus einer
ersten Form, in der der Innendurchmesser des Ringes größer
oder gleich dem Außendurchmesser des Verbindungsteils bzw.
größer oder gleich den Außenabmessungen
des Kabels ist, in eine zweite Form, in der der Innendurchmesser
des Ringes kleiner als die Außenabmessungen des Verbindungsteils
bzw. kleiner als die Außenabmessungen des Kabels ist, verformt
werden. Bevorzugt ist der Ring in einer im Verbindungsteil ausgebildeten
Nut angeordnet und besteht aus einem metallischen Material. Bei
einer solchen Ausbildung eines Kabelanschlussteils ist eine Vielzahl
von Einzelteilen erforderlich, die zu einem höheren Kostenaufwand
und auch steigenden Montageaufwendungen führt. Schwierigkeiten
bestehen darüber hinaus dann, wenn das freie Ende des Anschlusskabels
nur sehr kurz ist und der Gehäusekörper eine längliche,
hohlzylindrische oder Glockenform aufweist, mit einem komplizierten
Zugang zu einem darin befindlichen Kontaktierungs-Kabelende.
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Aus
der
DE 197 24 309
A1 ist ein Sensorgehäuse mit Prozessanschluss
vorbekannt, wobei dort von einem zweiteiligen Gehäuse,
z. B. für Druck- oder Strömungssensoren, umfassend
ein Gehäuseteil und ein Oberteil, ausgegangen wird.
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Das
Unterteil dient dort als Prozessanschluss, wobei das Oberteil elektronische
Bauteile aufnimmt. Das Zusammenfügen von Unterteil und Oberteil
erfolgt dadurch, dass das Unterteil und das Oberteil durch eine
elastische Pressverbindung miteinander verbunden und im Bereich
der Presspassung gerade Flächen und gekrümmte
Flächen vorhanden sind. Durch die dort vorgesehene elastische Pressung
und die unterschiedliche Flächengestaltung sollen Toleranzen
des Innendurchmessers bzw. des Außendurchmesser von Ober-
und Unterteil des Gehäuses nicht besonders eng auslegbar
sein, so dass Beschädigungen von Ober- oder Unterteil des Gehäuses
verringert werden. Die notwendigen geraden und gekrümmten
Flächen befinden sich vorzugsweise im Bereich des Unterteils
und bilden dort eine Presspassungsfläche. Beim Zusammenfügen
des Oberteils und des Unterteils liegt dann das Oberteil im Bereich
der gekrümmten Flächen am Unterteil an, während
es im Bereich der geraden Flächen nicht oder nur wenig
am Unterteil anliegt, so dass ein Freiraum zwischen Oberteil und
Unterteil resultiert. Das Oberteil kann sich dadurch in Richtung
der geraden Flächen verformen, ohne dass es zu Rissen kommt. Bei
einer Ausgestaltung dieser Lösung des Standes der Technik
ist im Unterteil unterhalb der Presspassungsfläche eine
Nut zur zusätzlichen Aufnahme eines O-Ringes ausgebildet.
Erst mit diesem O-Ring ergibt sich die notwendige Dichtheit des
Gehäuses.
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Es
hat sich gezeigt, dass die elastische Presspassung gemäß der
Lehre nach
DE 197
24 309 A1 nicht die notwendigen Anforderungen an Mediendichtheit,
insbesondere Gasdichtheit erfüllt, so dass die Langzeitstabilität
einer entsprechenden Gehäuseanordnung nur unzureichend
ist.
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Aus
dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte
Baueinheit aus einem Gehäusekörper mit Durchführung
zur Aufnahme eines Anschlusskabels anzugeben, wobei die Verbindungsstelle
zwischen Kabel und Gehäuse mediendicht zu gestalten ist
und gleichzeitig für die erforderliche Zugentlastung des
Kabels Sorge getragen wird, ohne dass eine hohe Anzahl von Einzelteilen
benötigt wird oder aufwendige Montageschritte erfolgen
müssen.
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Eine
Teilaufgabe besteht demgemäß darin, ein weiterentwickeltes
Montageverfahren für die erfindungsgemäße
Baueinheit sowie ein entsprechend optimiertes vorkonfektioniertes
Anschlusskabel anzugeben.
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Die
Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt hinsichtlich der
Baueinheit gemäß der Merkmalskombination nach
Patentanspruch 1, bezogen auf das vorkonfektionierte Anschlusskabel
gemäß der Lehre nach Patentanspruch 12 und hinsichtlich des
Montageverfahrens für eine Baueinheit mit Anschlusskabel
gemäß der Definition nach Anspruch 13.
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Die
Baueinheit aus einem Gehäusekörper mit Durchführung
zur Aufnahme eines Anschlusskabels umfasst einen bevorzugt an der
Stirnseite des Gehäusekörpers im Bereich der Durchführung
und diese umgebend vorgesehenen, wiederum bevorzugt ringförmigen
Adapter, in das Innere des Gehäusekörpers hineinreichende
Enden des Anschlusskabels sowie Mittel zum Abdichten des Anschlusskabels
im Bereich der Durchführung und/oder des vorerwähnten
Adapters.
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Erfindungsgemäß ist
der Adapter als Stülpkonturadapter, bevorzugt aus Metall,
ausgebildet und entweder einstückig am Gehäusekörper
angeformt oder mit diesem verbunden. Der Gehäusekörper kann
ein metallisches Tiefziehformteil sein, wobei bei dieser Ausführungsform
dann auch der Stülpkonturadapter in einem Tiefzieh- oder
Prägeschritt ausbildbar ist. Ergänzend besteht
die Möglichkeit der Herstellung mittels Drehen oder durch
Gießen.
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Das
Anschlusskabel weist eine Umspritzung, bevorzugt aus einem thermoplastischen
Polyurethan-Kunststoffmaterial mit mindestens einer Dichtlamelle
auf, wobei sich die Umspritzung über einen Kabellängsabschnitt
erstreckt, welcher größer als die Längsausdehnung
des Stülpkonturadapters ist.
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Auf
dem Anschlusskabel ist eine Überwurfkappe befindlich bzw.
anordenbar, wobei nach dem Einbringen des Anschlusskabels in den
Gehäusekörper über die Durchgangsöffnung
und den Stülpkonturadapter die Überwurfkappe mit
ihrem gehäuseseitigen Ende auf den Stülpkonturadapter
aufgepresst wird. Nach Positionierung des Anschlusskabels erfolgt
eine Vercrimpung zwischen dem gehäusefernen Ende der Überwurfkappe
und einem entsprechenden Abschnitt der Umspritzung.
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Ausgestaltend
weist die Umspritzung eine Durchmesserstufenkontur auf, wobei die Überwurfkappe
eine hierzu komplementäre Innenkontur besitzt derart, dass
bei Positionierung des Anschlusskabels ein Anschlag sowie eine zusätzliche
Abdichtung entsteht.
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Der
Stülpkonturadapter ist auch als Hülse oder Ring
separat herstellbar, der dann stoffschlüssig mit dem Gehäusekörper
in dem Bereich der Durchführung verbunden wird. Diester
Stoffschluss kann z. B. mittels Widerstands- oder Laserschweißen
erfolgen.
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Die
mindestens eine Dichtlamelle kann als Teil der Umspritzung oder
aber auch als separat hergestellter, aufgeschobener Dichtring ausgebildet sein.
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Die
Umspritzung besitzt einen Vercrimpungsabschnitt, welcher der Dichtlamelle
in Längsrichtung beabstandet gegenüberliegt.
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Der
Stülpkonturadapter, die Umspritzung und die Überwurfmutter
sind bevorzugt als rotationssymmetrische Teile ausgeführt.
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Weiterhin
weist bei einer Ausgestaltung der Erfindung der Stülpkonturadapter
einen außendurchmesserreduzierten Abschnitt auf.
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Im
außendurchmesserreduzierten Abschnitt des Stülpkonturadapters
kann mindestens ein radial umlaufender Vorsprung und/oder ein entsprechend umlaufender
Rücksprung vorgesehen sein. Der Vorsprung bildet hier über
eine Kantengestalt einen Widerhaken und sichert die Pressverbindung
der Überwurfkappe bezüglich des Stülpkonturadapters.
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Auch
kann der außendurchmesserreduzierte Abschnitt einen konischen
Verlauf besitzen, mit der Folge, dass die Überwurfkappe
beim Aufpressen zusätzlichen Keilkräften unterliegt.
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Der
Stülpkonturadapter und die Überwurfkappe sind
aus einem kriechfesten Material ausgebildet und weisen einen sich
in axialer Richtung erstreckenden Überlappungsbereich auf,
wobei die Querschnittsform des Stülpkonturadapters und
der Überwurfkappe im Überlappungsbereich komplementär ist
und ein Übermaß vorliegt, so dass die Überwurfkappe
mit dem Stülpkonturadapter durch axiale Einpresskräfte
unter Übermaßverlust mediendicht gefügt
verbindbar sind.
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Das
vorkonfektionierte Anschlusskabel, insbesondere für die
vorstehend beschriebene Baueinheit geht von einem Rohkabel aus,
an dessen einem Ende eine Umspritzung befindlich ist, die bevorzugt aus
einem thermoplastischen Polyurethan-Kunststoffmaterial besteht.
Weiterhin weist das Kabel eine metallische Überwurfkappe
auf, wobei die Überwurfkappe eine Innenkontur besitzt,
die der Außenkontur der Umspritzung im Wesentlichen komplementär
ist. Weiterhin ist die Überwurfkappe im konfektionierten Zustand
auf das Kabel aufschiebbar oder bereits aufgeschoben.
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Das
Montageverfahren für die Baueinheit mit Anschlusskabel
gestaltet sich wie folgt.
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Zunächst
wird das mit Umspritzung versehene Kabel in den Gehäusekörper über
die Durchgangsöffnung und den Stülpkonturadapter
eingebracht. Dann können notwendige elektrische Kontaktierungen
am freien, umspritzungsseitigen Kabelende ausgeführt werden,
wobei die Konfektionierung auch das Vorsehen von Löthilfen
am abisolierten Kabelende umfassen kann.
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Im
Anschluss wird die Überwurfkappe durch Pressen mit dem
Stülpkonturadapter kraft- und/oder formschlüssig
verbunden.
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Dann
kann das Anschlusskabel durch Ziehen in seine Endlage positioniert
werden, wobei die Umspritzung zusammen mit der Innenkontur der Überwurfkappe
einen Dicht- und Positionieranschlag bildet.
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Mit
Hilfe des freien Endes der metallischen Überwurfkappe erfolgt
dann ein Vercrimpen des Anschlusskabels im Bereich der Umspritzung
als Zugentlastung und zur weiteren Erhöhung der Dichtheit.
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Die
Umspritzung des Anschlusskabels kann auch einen konischen Abschnitt
aufweisen, wobei der konische Abschnitt bezogen auf die Hülsengestalt
des Stülpkonturadapters zu einem Presssitz führt,
so dass sich die notwendige Dichtheit im Kabelanschlussbereich der
Baueinheit ergibt.
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Die
erwähnten Dichtlamellen besitzen bei einer Ausführungsform
einen im Längsschnitt annähernd sinusförmigen
oder einen Mäander-Verlauf, wobei mehrere Dichtlamellen
axial beabstandet hintereinander vorgesehen sein können.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert
werden.
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Hierbei
zeigen:
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1a und b Ansicht und Schnittdarstellung der
Baueinheit mit Gehäusekörper und darin aufgenommenem
Anschlusskabel;
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2a bis c eine Darstellung des vorkonfektionierten
Anschlusskabels mit Umspritzung und den Detaildarstellungen X und
Y bezogen auf den Umspritzungsabschnitt und die dort befindlichen
Dichtlamellen;
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2d und e Ansichten und Schnittdarstellungen
weiterer Ausführungsformen der Anschluss- und Dichteinheit;
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3a bis d Ausführungsformen der Überwurfkappe
mit mehrfacher und einfacher Stufung, aber auch in einer hohlzylindrischen
Hülsenform;
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4a bis c verschiedene Ausführungsvarianten
des Stülpkonturadapters und
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5a und b verschiedene Ansichten eines Gehäusekörpers
mit angeformtem Stülpkonturadapter unterschiedlicher Gestalt.
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Die
Baueinheit gemäß der Darstellung nach 1a und 1b geht
zunächst von einem Gehäusekörper 1 aus.
Dieser Gehäusekörper 1 kann ein haubenförmiges,
metallisches Tiefziehteil sein, das in seinem Inneren eine Leiterplatte 2 mit
nicht gezeigten elektronischen Bauelementen aufnimmt.
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Zwischen
der Leiterplatte 2 und einem Ende des Anschlusskabels (siehe 2,
Bezugszeichen 3) wird eine elektrische Verbindung z. B.
durch Löten hergestellt.
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Der
Gehäusekörper 1 weist eine Durchführung 4 auf,
wobei im Bereich der Durchführung 4 ein Stülpkonturadapter 5 befindlich
ist.
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Das
Anschlusskabel 6 weist eine Umspritzung 7 auf,
wobei die Umspritzung 7 am zum Gehäusekörper 1 weisenden
Ende des Anschlusskabels 6 Dichtlamellen 8 umfasst.
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Wie
aus der 1b ersichtlich, erstreckt
sich die Umspritzung 7 über einen Kabellängsabschnitt, welcher
größer als die Längsausdehnung des Stülpkonturadapters
und einer Überwurfkappe 9 ist.
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Nach
dem Einbringen des Anschlusskabels 6 in den Gehäusekörper 1 über
die Durchgangsöffnung bzw. Durchführung 4 und
den Stülpkonturadapter 5 wird die Überwurfkappe 9 mit
ihrem gehäuseseitigen Ende auf den Stülpkonturadapter 5 aufgepresst.
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Nach
Positionierung des Anschlusskabels erfolgt eine Vercrimpung im Bereich
des gehäusefernen Endes 10 der Überwurfkappe 9.
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Die
Wahl der Abmessungen zwischen Kabel mit Umspritzung sowie dem Innendurchmesser
des Stülpkonturadapters sowie der Durchführung 4 erfolgt
so, dass das vorkonfektionierte Kabel nach innen in den Gehäusekörper
hinein geschoben werden kann, so dass die dann eingeführten
Lötenden 3 frei zu Montagezwecken zugänglich
sind. Nachdem ein Anschluss, insbesondere Lötvorgang abgeschlossen wurde,
kann das Anschlusskabel zurückgezogen werden, wobei durch
die Kontur der Umspritzung 7 in Verbindung mit der Innenkontur
der Überwurfkappe 9 ein Anschlag gegeben ist.
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Das
vorkonfektionierte Anschlusskabel nach 2a bis
c weist die bereits erwähnte Umspritzung 7 mit
einer Stufenkontur und beispielsweise drei Dichtlamellen 8 auf.
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Die
Dichtlamellen 8 können während des Umspritzungsvorgangs
erzeugt, aber auch durch separate Dichtringe ausgebildet werden.
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Mit
Hilfe der Darstellungen nach den 2d und
e sollen weitere Möglichkeiten der Ausgestaltung der Anschluss-
und Dichteinheit erläutert werden.
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Auch
bei diesem Beispiel besitzt der Gehäusekörper 1 im
Bereich einer Durchführung einen Stülpkonturadapter 5.
Weiterhin befindet sich über dem Anschlusskabel 6 eine Überwurfkappe 9.
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Beim
Beispiel nach 2d ist die Umspritzung 7 des
Anschlusskabels 6 mit einem konischen Abschnitt 7.1 versehen,
welcher bezogen auf den diesbezüglichen Bereich des Stülpkonturadapters 5 zu
einem Presssitz führt, wenn mit einer definierten Zugkraft
(Pfeildarstellung) das Anschlusskabel bei der Montage bewegt wird.
Wenn das Kabel seine entsprechende Position mit Presssitz erreicht
hat, kann die Überwurfkappe 9 am Stülpkonturadapter 5 fixiert und
ein Crimpschritt im gehäusefernen Bereich der Überwurfkappe 9 vollzogen
werden. Eine derartige Lösung ist besonders dann von Vorteil,
wenn relativ kurze Kabel vom Inneren des Gehäusekörpers 1 durch
die dort vorgesehene Öffnung eingebracht und dann fixiert
werden. Der konische Abschnitt 7.1 wirkt hier gleichzeitig
zentrierend, bildet einen Anschlag und erhöht die notwendige
Dichtigkeit.
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Beim
Ausführungsbeispiel gemäß den Darstellungen
nach 2e ist das Anschlusskabel 6 ebenfalls
eine Umspritzung 7 ausgebildet.
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In
diesem Fall wird die Umspritzung 7 mit einem größeren
Durchmesser bezogen auf den Außendurchmesser des Stülpkonturadapters 5 ausgeführt.
Hier wird das Anschlusskabel 6 mit seinem freien Anschlussende
von außen in den Gehäusekörper 1 eingeführt,
wobei das untere Ende der Umspritzung 7 in dichtenden Anschlag
mit dem Stülpkonturadapter 5 gelangt. Nachdem
dieser Montageschritt vollzogen wurde, wird die Überwurfkappe 9 in
Richtung Gehäusekörper 1 über
die Umspritzung 7 bewegt und mit dem Stülpkonturadapter 5 bevorzugt
durch Form- und/oder Kraftschluss verbunden. Hieran schließt sich
der bereits erwähnte Schritt des Vercrimpens unter Zuhilfenahme
eines entsprechenden Abschnitts der Überwurfkappe 9.
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Wie
das Detail Y gemäß 2c erkennen lässt,
weisen die Dichtlamellen 8 einen Abstand zueinander auf,
wobei sich eine im Wesentlichen Sinusform im Längsschnitt
ergibt. Hierdurch wird eine verbesserte Labyrinthdichtung bewirkt.
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Die Überwurfkappe 9 gemäß den
Darstellungen nach 3a bis d kann zweifach
gestuft (3a und b), aber auch mit
einer einfachen Stufung ( 3c) oder
in Form einer länglichen Hülse (3d) ausgeführt
werden. Zum leichteren Ausführen der Verpressung zwischen
der Überwurfkappe 9 und dem Stülpkonturadapter 5 ist
das zum Gehäusekörper 1 weisende innenseitige
Ende der Überwurfkappe 9 mit einer umlaufenden
Einführschräge oder Fase 11 versehen.
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Auch
bei der Gestaltung des Stülpkonturadapters 5 bestehen
unter Hinweis auf die 4a bis c verschiedene
Möglichkeiten.
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Zunächst
kann der Stülpkonturadapter 5 nach 4a und der dortigen Detaildarstellung
als Ringhülse ausgebildet sein, welche einen außendurchmesserreduzierten
Abschnitt 12 aufweist.
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Im
Bereich dieses außendurchmesserreduzierten Abschnitts 12 kann
ein radial umlaufender hakenartiger Vorsprung 13 vorhanden
sein und/oder ein radial umlaufender nut- oder rillenförmiger
Rücksprung 14 ausgebildet werden.
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Durch
die Maßnahmen umlaufender Vorsprung 13/umlaufender
Rücksprung 14 ergibt sich beim Verpressen der Überwurfkappe 9 auf
den Abschnitt 12 des Stülpkonturadapters 5 ein
verbesserter Kraft- bzw. Kraft-/Formschluss.
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Die
Ausführungsform des Stülpkonturadapters 5 nach 4b weist wiederum einen außendurchmesserreduzierten
Abschnitt 12 auf, der eine konische Gestalt besitzen kann.
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Der
Stülpkonturadapter 5 nach 4c ist
als Ringhülse ausgestaltet und besitzt einen über
seine Länge konstanten Durchmesser.
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Die 5a und 5b zeigen
die Möglichkeit des Anformens eines Stülpkonturadapters 5 an
einen Gehäusekörper 1, z. B. durch einen
Tiefziehvorgang.
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Dabei
kann der Stülpkonturadapter 5 wiederum gemäß dem
Detail X und 5a einen im Außendurchmesser
reduzierten Abschnitt 12 mit umlaufendem Vorsprung 13 und/oder
umlaufendem Rücksprung 14 aufweisen oder aber
auch nur als Hülse mit konstanter Wandstärke (5b) ausgebildet sein.
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- 1
- Gehäusekörper
- 2
- Leiterplatte
- 3
- Lötende
des Anschlusskabels
- 4
- Durchführung/Durchgangsöffnung
- 5
- Stülpkonturadapter
- 6
- Anschlusskabel
- 7
- Umspritzung
- 7.1
- konischer
Abschnitt
- 8
- Dichtlamelle
- 9
- Überwurfkappe
- 10
- gehäusefernes
Ende der Überwurfkappe
- 11
- Einführfase
oder Einführschräge
- 12
- außendurchmesserreduzierter
Abschnitt
- 13
- umlaufender
Vorsprung
- 14
- umlaufender
Rücksprung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10108350
C1 [0002]
- - DE 19724309 A1 [0006, 0008]