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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kabeldurchführung zur
Durchführung eines Kabels durch eine Gehäusewand
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Stand der Technik
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Wasserdichte
Kabeldurchführungen mit einem Oberteil, einem Unterteil
und einem dazwischen angeordneten elastischen Dichtungsring sind
im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die
DE 1 911 407 eine wasserdichte Kabeldurchführung, bei
dem in ein mit einem Außengewinde versehenes Unterteil
eine einen elastischen Dichtungsring pressende Druckschraube eingeschraubt
wird, so dass sich der Ring an das Kabel anlegt und dieses wasserdicht
umschließt. Nachteilig an diesem Stand der Technik ist
jedoch eine fehlende Zugentlastung, so dass üblicherweise
zusätzlich zu der Kabeldurchführung eine Zugentlastung
bereitgestellt werden muss. Weiterhin kommt es zu Undichtigkeiten
aufgrund von Materialalterung, Kompressionssetzung oder schlecht
am Kabel anliegender Dichtung, bspw. wenn das Kabel nicht ausreichend
rund ist.
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Aus
der
DE 26 31 996 ist
eine wasserdichte Kabelverschraubung mit Dichtung und Zugentlastung
bekannt, bei der ein Dichtungsring vollständig innerhalb
des Unterteils eingeschlossen ist und bei der Montage der Kabeldurchführung
sich vom Unterteil erstreckende Nasen vom Oberteil beaufschlagt und
in den Kabelmantel gepresst werden. Nachteilig an dieser Lösung
ist, dass das Kabel durch die scharfkantigen Nasen beschädigt
werden kann. Weiterhin nachteilig ist die aufwendige Ausgestaltung insbesondere
des Unterteils, in das zusätzlich der unverlierbar gehalterte
Dichtungsring eingepasst werden muss. Weiterhin kommt es zu Undichtigkeiten aufgrund
von Materialalterung, Kompressionssetzung oder schlecht am Kabel
anliegender Dichtung, bspw. wenn das Kabel nicht ausreichend rund
ist.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik stellt sich somit dem Fachmann die
Aufgabe, eine Kabeldurchführung anzugeben, die einfach
herstellbar und montierbar ist und dabei eine ausreichende Dichtigkeit
sowie eine Zugentlastung bereitstellt und die Gefahr einer Kabelbeschädigung
vermindert.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch eine Kabeldurchführung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen
sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Eine
erfindungsgemäße Kabeldurchführung zur
Durchführung eines Kabels durch eine Gehäusewand
weist ein Oberteil mit einer Oberteilöffnung zur Aufnahme
des Kabels auf, wobei das Oberteil einen Innenkonus definiert. Weiterhin
weist die Kabeldurchführung ein Unterteil mit einer Unterteilöffnung
zur Aufnahme des Kabels sowie einen zwischen Oberteil und Unterteil
angeordneten elastischen Dichtungsring mit einer Dichtungsringöffnung
zur Aufnahme des Kabels auf. Erfindungsgemäß wird
der elastische Dichtungsring im montierten Zustand der Kabeldurchführung
vom Innenkonus des Oberteils und vom Unterteil beaufschlagt, so
dass das in der Dichtungsringöffnung aufgenommene Kabel
vom Dichtungsring gequetscht und dadurch so deformiert wird, dass
eine kraftschlüssige und dichte Verbindung bzw. Berührung
zwischen dem Kabel und dem Dichtungsring gebildet wird, wobei eine
Füllrate zwischen Kabel und Dichtungsring von mehr als
1 besteht. Eine Verbindung ist dicht, wenn der Durchlass unerwünschter
Stoffe, wie z. B. Wasser oder Gase, begrenzt oder vollständig
verhindert wird. Der erwünschte Grad der Dichtheit hängt
insbesondere vom Anwendungszweck ab.
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Als
Füllrate ist das Verhältnis zwischen dem Gesamtvolumen
des Dichtungsrings im montierten Zustand der Kabeldurchführung
und dem Volumen, das sich im montierten Zustand außerhalb
des ursprünglichen Kabeldurchmessers befindet, definiert. Die
Füllrate kann durch entsprechende Ausgestaltung der einzelnen
Elemente der Kabeldurchführung beliebig an den jeweiligen
Verwendungszweck angepasst werden.
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Vorteile der Erfindung:
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Mit
der erfindungsgemäßen Lösung kann durch
eine schonende Deformation des Kabels sowohl eine dichte Verbindung,
die insbesondere einem IP69K-Standard genügt,
sowie eine Zugentlastung bereitgestellt werden. Der elastische Dichtungsring
wird verformt, beispielsweise zusammengepresst oder umgebogen, wodurch
sein Innendurchmesser so verkleinert wird, dass eine ausreichende Deformation
des Kabels bereitgestellt werden kann, um sowohl eine Abdichtung
als auch eine Zugentlastung zu gewährleisten. Die Kabeldurchführung
kann einfach bspw. als Gussteil hergestellt werden und ist auf einfache
Weise montierbar. Auch unrunde Kabel werden durch die Deformation
an den Dichtungsring angepasst, so dass eine gute Abdichtung hergestellt wird.
Die Dichtigkeit bleibt auch bei Alterung oder Kompressionssetzung
erhalten. Die Kabeldurchführung ist zweckmäßigerweise
aus Kunststoff und/oder Messing hergestellt.
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Vorzugsweise
besteht im montierten Zustand der Kabeldurchführung eine
Füllrate zwischen Kabel und Dichtungsring von zumindest
1,2 oder 1,5, gemäß einer anderen vorteilhaften
Ausgestaltung von zumindest 1,7. Auf diese Weise kann eine dichte und
zugentlastete Verbindung bereitgestellt werden, ohne eine Beschädigung
für das Kabel durch eine übermäßige
Einquetschung hervorzurufen. Vorzugsweise liegt die Füllrate
im Bereich zwischen 1 und 2.
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Zweckmäßigerweise
ist ein Dichtungselement zwischen dem Oberteilkabelkanal und dem
in der Oberteilöffnung aufgenommenen Kabel vorgesehen,
um ein Eindringen von Fremdstoffen in den Oberteilkabelkanal zu
verhindern.
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In
Ausgestaltung ist das Oberteil mit dem Unterteil verrastbar. Durch
Verrastung der beiden Teile kann eine schnelle, insbesondere auch
maschinelle, Montage der Kabeldurchführung erfolgen, wobei
auf eine Verdrehung der beiden Teile verzichtet werden kann, so
dass die Gefahr einer Kabelverdrehung nicht besteht. In einem Montageschritt
kann somit gleichzeitig eine Abdichtung und eine Zugentlastung bereitgestellt
werden. Vorzugsweise ist die Rastverbindung zwischen Oberteil und
Unterteil lösbar. Es versteht sich, dass ebenso eine Verschraubung
von Oberteil und Unterteil zweckmäßig sein kann,
beispielsweise wenn eine Verrastung nicht die notwendige Haltekraft
zur Verfügung stellen kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist das Unterteil einstückig
mit der Gehäusewand verbunden. Das Unterteil kann in der
Gehäusewand, beispielsweise durch ein Spritzgießverfahren,
ausgeformt sein. Dadurch kann auf ein separates Unterteil verzichtet
werden, was zu einer erheblichen Bauteileinsparung führt.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform ist das Unterteil mit einem Befestigungsmittel,
vorzugsweise einem Außengewinde, zur Befestigung an der Gehäusewand
versehen. Somit kann eine erfindungsgemäße Kabeldurchführung
auch nachträglich an Gehäusen angebracht werden.
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Zweckmäßigerweise
schließt sich an die Unterteilöffnung ein Unterteilkabelkanal
an und das in der Dichtungsringöffnung aufgenommene Kabel
ist im montierten Zustand der Kabeldurchführung so deformiert,
dass eine kraftschlüssige und dichte Verbindung zwischen
dem Kabel und dem Unterteilkabelkanal gebildet wird. Durch die Einquetschung
des Kabels durch den Dichtungsring kommt es bei entsprechender Ausgestaltung
neben dem Dichtungsring zu einer Auswölbung des Kabels,
die zu einer weiteren Abdichtung und gegebenenfalls Zugentlastung
zwischen dem Kabel und dem Unterteil der Kabeldurchführung
führt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung definiert das Unterteil einen
Unterteilinnenraum mit einem den Unterteilkabelkanal begrenzenden
Steg und einem den Steg umgebenden Graben, wobei der elastische
Dichtungsring im montierten Zustand der Kabeldurchführung
vom Innenkonus des Oberteils und vom Steg des Unterteils beaufschlagt wird,
so dass das in der Dichtungsringöffnung aufgenommene Kabel
vom Dichtungsring gequetscht und dadurch deformiert wird. Durch
diese besondere Ausgestaltung des Unterteils kann eine definierte
Deformation und Einquetschung des aufgenommenen Kabels erreicht
werden, um die erwünschte Dichtigkeit und Zugentlastung
bereitstellen zu können.
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Die
Dichtigkeit und/oder Zugentlastung kann weiter erhöht werden,
wenn sich an die Oberteilöffnung ein Oberteilkabelkanal
anschließt und das in der Dichtungsringöffnung
aufgenommene Kabel im montierten Zustand der Kabeldurchführung
so deformiert ist, dass eine kraftschlüssige und dichte
Verbindung zwischen dem Kabel und dem Oberteilkabelkanal gebildet
wird.
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In
Ausgestaltung weist der Innenkonus einen ersten Konusbereich zur
Führung des Dichtungsrings und einen zweiten Konusbereich
zur Beaufschlagung des Dichtungsrings auf, wobei der erste Konusbereich
flacher als der zweite Konusbereich ausgebildet ist. In der Folge
ist eine einfache Montage der Kabeldurchführung gewährleistet,
da eine selbstzentrierende Anordnung des Dichtungsrings erreicht
wird. Der erste, flachere Konusbereich nimmt den Dichtungsring auf
und führt ihn zum zweiten, steileren Konusbereich. Somit
können insbesondere auch herkömmliche runde Dichtungsringe
mit rundem Körperquerschnitt, sogenannte O-Ringe, verwendet
werden, was zu einer Kostenreduzierung führt.
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Zweckmäßigerweise
wird der zweite Konusbereich in Richtung des Oberteilkabelkanals
von einer Ringebene begrenzt, die insbesondere als Anschlag für
den Dichtungsring dient. Damit kann verhindert werden, dass der
Dichtungsring zu weit entlang des Innenkonus bewegt wird.
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Zweckmäßigerweise
ist der erste Konusbereich im montierten Zustand der Kabeldurchführung in
dem Graben aufgenommen. Somit kann eine kompakte Bauform der Kabeldurchführung
bereitgestellt werden, in der im wesentlichen keine großen
Leerräume existieren.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist
der elastische Dichtungsring einen Flansch auf, der sich im montierten
Zustand der Kabeldurchführung durch die Oberteilöffnung
erstreckt. Bei dieser Ausgestaltung kann insbesondere auf einen
Oberteilkabelkanal verzichtet werden, weshalb das Oberteil kompakter
ausgeführt werden kann. Zweckmäßigerweise
wird durch die Deformation des Kabels eine, insbesondere kraftschlüssige
und/oder dichte, Verbindung bzw. Berührung zwischen dem
Kabel und dem Flansch des Dichtungsrings erzeugt. Somit kann eine
ebenso dichte und zugentlastete Verbindung wie bei Vorhandensein
eines Oberteilkabelkanals bereitgestellt werden.
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Zweckmäßigerweise
definiert das Unterteil einen Unter-teilinnenraum mit einer den
Unterteilkabelkanal begrenzenden Fläche, wobei der elastische Dichtungsring
im montierten Zustand der Kabeldurchführung vom Innenkonus
des Oberteils und von der Fläche des Unterteils beaufschlagt
wird, so dass das in der Dichtungsringöffnung aufgenommene
Kabel vom Dichtungsring gequetscht und dadurch deformiert wird.
Durch die ebene Begrenzung des Unterteils kann die Größe
der Kabeldurchführung weiter vermindert werden.
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Zweckmäßigerweise
wird der Dichtungsring durch die Beaufschlagung nach innen gebogen.
Dies kann beispielsweise durch eine entsprechende Ausgestaltung
des Rings erreicht werden, wobei die Verbiegung insbesondere relativ
zu einem vorhandenen Flansch stattfinden kann.
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Weitere
Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend
noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils
angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden
Erfindung zu verlassen.
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung
schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf
die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1a zeigt
eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Kabeldurchführung in einer Ebenen und einer perspektivischen Querschnittsansicht
in einem demontierten Zustand.
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1b zeigt
die Ausführungsform gemäß 1a im
montierten Zustand.
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2a zeigt
eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Kabeldurchführung in einem demontierten Zustand.
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2b zeigt
die Ausführungsform gemäß 2a im
montierten Zustand.
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3a zeigt
eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Kabeldurchführung in einer Ebenen und einer perspektivischen Querschnittsansicht
in einem demontierten Zustand.
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3b zeigt
eine dritte bevorzugte Ausführungsform gemäß 3a im
montierten Zustand.
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Nachfolgend
werden die 1a und 1b sowie 2a und 2b zusammenhängend
und übergreifend beschrieben, wobei gleiche oder gleich wirkende
Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen
die 1a und 1b eine
erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Kabeldurchführung 100 und die 2a und 2b eine
zweite bevorzugte Ausführungsform 200 der erfindungsgemäßen
Kabeldurchführung, die sich von der Ausführungsform 100 in
der Ausgestaltung des Unterteils unterscheidet.
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Die
Kabeldurchführung 100 weist ein Oberteil 110,
ein Unterteil 120 sowie einen zwischen Oberteil 110 und
Unterteil 120 angeordneten Dichtungsring 130 auf.
Innerhalb der Kabeldurchführung 100 ist ein Kabel 140 aufgenommen.
Der Dichtungsring 130 ist hier als O-Ring mit einer Dichtungsringöffnung 131 zur
Aufnahme des Kabels 140 ausgebildet. Das Unterteil 120 weist
eine Unterteilöffnung 121 und einen sich daran
anschließenden Unterteilkabelkanal 122 auf, der
von einem Steg 123 begrenzt wird. Der Steg 123 wiederum
wird von einem Graben 124 umgeben. Das Unterteil 120 definiert
einen Unterteilinnenraum 125.
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Das
Oberteil 110 weist eine Oberteilöffnung 111 sowie
einen sich daran anschließenden Oberteilkabelkanal 112 auf.
Der Oberteilkabelkanal wird von einer Ebene 113 begrenzt.
Das Oberteil 110 definiert einen Innenkonus 114 mit
einem ersten konischen Bereich 115 zum Führen
des Dichtungsrings 130 und einem zweiten konischen Bereich 116 zum
Beaufschlagen des Dichtungsrings 130. Das Oberteil 110 weist
weiterhin Rastnasen 117 zum Verrasten des Oberteils 110 mit
dem Unterteil 120 auf.
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Beim
Montieren der Kabeldurchführung 100 wird das Oberteil 110 in
das Unterteil 120 gesteckt und mit Druck eingeführt,
bis es mit dem Unterteil 120 verrastet ist. Dabei wird
der Dichtungsring 130 nach unten gedrückt, bis
er am Steg 123 aufliegt. Daneben wird der Dichtungsring 130 von
dem ersten konischen Bereich 115 erfasst und zum zweiten
konischen Bereich 116 geführt. Beim weiteren Einstecken
des Oberteils 110 in den Unterteilinnenraum 125 wird
der Dichtungsring 130 von der Fläche 113, dem
zweiten konischen Bereich 116 sowie dem Steg 123 beaufschlagt,
so dass er nach innen gedrückt wird und das Kabel 140 deformiert.
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Anhand
der Deformation des Kabels kann eine Füllrate bestimmt
werden, die aus dem Verhältnis zwischen dem Gesamtvolumen
A + B des Dichtungsrings und dem Volumen B des Dichtungsrings, das
sich außerhalb des ursprünglichen, ungequetschten
Kabeldurchmessers befindet, definiert ist. Eine bevorzugte Füllrate
ist ungefähr 1,5 bis 1,7. Durch die Deformation des Kabels 140 kommt
es unter- und oberhalb des Dichtungsrings 130 an Stellen 151 und 152 zu
Auswölbungen des Kabels 140, die zu einer weiteren
Abdichtung und Zugentlastung zwischen dem Kabel und dem Unterteil
bei 152 bzw. dem Kabel und dem Oberteil bei 151 führen.
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Die
in den 2a und 2b dargestellte zweite
Ausführungsform 200 der erfindungsgemäßen
Kabeldurchführung weist im Gegensatz zur Kabeldurchführung 100 ein
Unterteil 220 auf, das einstückig mit der umgebenden
Gehäusewand 260 verbunden ist. Im gezeigten Beispiel
ist das Unterteil 220 beim Spritzgießen der Gehäusewand
eingeformt worden. Das Gehäuse sowie die hineingeführten Adern
des Kabels werden nicht näher erläutert.
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Nachfolgend
werden die 3a und 3b zusammenhängend
und übergreifend beschrieben, wobei gleiche oder gleich
wirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. In 3a ist eine
dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Kabeldurchführung in einer ebenen und perspektivischen
Querschnittsansicht dargestellt und insgesamt mit 300 bezeichnet.
In 3a ist die Kabeldurchführung 300 in
einem demontierten Zustand gezeigt. 3b zeigt
die Kabeldurchführung 300 im montierten Zustand.
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Die
Kabeldurchführung 300 weist ein Oberteil 310,
ein Unterteil 320 sowie einen zwischen Oberteil 310 und
Unterteil 320 angeordneten Dichtungsring 330 auf.
Innerhalb der Kabeldurchführung 300 ist ein Kabel 340 aufgenommen.
Der Dichtungsring 330 weist eine Dichtungsringöffnung 331 zur Aufnahme
des Kabels 340 sowie einen Flansch 332 auf.
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Das
Oberteil 310 weist eine Oberteilöffnung 311 auf.
Das Oberteil 310 definiert einen Innenkonus 314 zum
Beaufschlagen des Dichtungsrings 330.
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Das
Unterteil 320 weist eine Unterteilöffnung 321 und
einen sich daran anschließenden Unterteilkabelkanal 322 auf,
der von einer Ringebene bzw. Fläche 323 begrenzt
wird. Das Unterteil 320 definiert einen Unterteilinnenraum 325.
Das Unterteil 320 weist weiterhin Rastnasen 327 zum
Verrasten des Oberteils 310 mit dem Unterteil 320 auf.
Die Verrastung mittels der Rastnasen 327 ist lösbar.
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Beim
Montieren der Kabeldurchführung 300 wird das Oberteil 310 in
das Unterteil 320 gesteckt und mit Druck eingeführt,
bis es mit dem Unterteil 320 verrastet ist. Dabei wird
der Dichtungsring 330 nach unten gedrückt, bis
er an der Fläche 323 anstößt.
Daneben wird der Dichtungsring 330 von dem Innenkonus 314 erfasst
und nach innen in Richtung des Kabels 340 umgebogen, wobei
er das Kabel 340 deformiert.
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Anhand
der Deformation des Kabels kann ebenfalls eine Füllrate
bestimmt werden, die durch das Verhältnis zwischen dem
Gesamtvolumen A + B des Dichtungsrings und dem Volumen B des Dichtungsrings,
das sich außerhalb des ungequetschten Kabeldurchmessers
befindet, definiert ist. Eine bevorzugte Füllrate ist ungefähr
1,5 bis 1,7. Durch die Deformation des Kabels 340 kommt
es unter- und oberhalb des Dichtungsrings 330 an Stellen 351 und 352 zu
Auswölbungen des Kabels 340, die zu einer weiteren
Abdichtung und Zugentlastung zwischen dem Kabel und dem O-Ring bei 351 bzw.
dem Kabel und dem Unterteil bei 352 führen.
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Es
versteht sich, dass in den dargestellten Figuren nur beispielhafte
Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind. Daneben
ist jede andere Ausführungsform denkbar, ohne den Rahmen
dieser Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 1911407 [0002]
- - DE 2631996 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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