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Die Erfindung betrifft eine Dichtanordnung im Bereich einer Kabeltrennstelle, insbesondere bei einer Verteiler- oder Sicherungsbox für ein Kraftfahrzeug sowie ein Gehäuse, insbesondere eine derartige Verteiler- oder Sicherungsbox.
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Im Kraftfahrzeugbereich werden teilweise Verteiler- oder Sicherungsboxen eingesetzt, deren Gehäusewand eine Kabeltrennstelle zwischen einem im Gehäuse innen liegenden Kontaktelement und einem von außen angeschlossenen Kontaktelement bildet. Üblicherweise werden die beiden Kontaktelemente über eine Steckverbindung miteinander kontaktiert. Derartige Boxen sind oftmals im Nassraum angeordnet, so dass eine zuverlässige Abdichtung der im Innenraum der Box angeordneten elektrischen Komponenten erforderlich ist.
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Hierbei ist beispielsweise im Inneren des Gehäuses eine Leiterplatte angeordnet, die von der Leiterplatte etwa senkrecht abstehende Kontaktstifte trägt. Diese durchstoßen die Gehäusewand an diskreten Durchtrittsstellen, so dass sie in den Außenraum hineinragen, in dem sie üblicherweise mit einem gemeinsamen Stecker kontaktiert werden. Die von den Kontaktstiften durchstoßenen Durchtrittsstellen müssen zuverlässig abgedichtet sein.
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Aus der
DE 198 11 610 C1 ist ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug zu entnehmen. Das Steuergerät weist eine Bodenplatte und einen Gehäusedeckel auf. Der Gehäusedeckel hüllt elektrische Leiter ein und ist in einem Anlagebereich mit hervorstehenden Einspressstiften versehen, die in bodenplattenseitig aufgenommenen Einpressbereichen einpressbar sind.
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Die
DE 198 37 663 A1 beschreibt ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug mit einer Bodenplatte mit Einpressöffnungen. Weiterhin ist ein Leiterbahnträger auf der Bodenplatte angebracht, wobei der Leiterbahnträger im Bereich der Einpressöffnungen elektrische Kontaktierlaschen aufweist. Aus einem Tragkörper steht ein elektrischer Kontaktstift hervor, der in eine Einpressöffnung der Bodenplatte eingesetzt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und zugleich zuverlässige Abdichtung dieser Durchtrittsstellen zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Dichtanordnung für eine Kabeltrennstelle, insbesondere bei einer Verteiler- oder Sicherungsbox, speziell für die Anordnung in einem Kraftfahrzeug. Die Dichtanordnung umfasst hierbei ein Gehäuse mit einer Gehäusewand, welche mehrere vorbereitete Durchtrittsstellen für Kontaktstifte aufweist. Diese Durchtrittsstellen sind im Ausgangszustand von einem Dichtelement verschlossen. Im montierten Zustand sind die Kontaktstifte jeweils durch eine der Durchtrittsstellen üblicherweise von der Innenseite des Gehäuses her durchgeführt. Das Dichtelement ist einstückig mit der Gehäusewand ausgebildet und derart beschaffen, dass es im montierten Zustand dichtend am jeweiligen Kontaktstift anliegt.
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Durch die integrale, einstückige Ausgestaltung des Dichtelements mit dem Gehäuse ist eine einfache kostengünstige Ausgestaltung der Abdichtung ermöglicht, da auf separate, beispielsweise als Einlegteile ausgebildete Dichtelemente verzichtet werden kann und vorzugsweise auch verzichtet wird. Die Abdichtung des Durchtrittsbereichs vom Gehäuseinneren, also beispielsweise vom Inneren einer Sicherungs- oder Verteilerbox, zur Gehäuseaußenseite erfolgt daher durch die spezielle einstückige Ausgestaltung des Dichtelements mit dem Gehäuse. Das Dichtelement selbst ist daher in den Wandungsbereich integriert, ist also Teil der Wand und ist an dieser angeformt oder aus dieser ausgeformt. Das Dichtelement selbst weist dabei typischerweise eine deutlich geringere Wandstärke als die restliche Gehäusewand auf.
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Im Inneren des Gehäuses sind üblicherweise mehrere elektrische Komponenten angeordnet, die über die Kabeltrennstelle beispielsweise mit einem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges verbunden sind. Die Kontaktstifte sind vorzugsweise mit einer Leiterplatte verbunden, die im Inneren des Gehäuses einliegt. Üblicherweise sind dabei die Kontaktstifte in einer oder mehreren Reihen nebeneinander angeordnet. Entsprechend sind auch die einzelnen, diskreten Durchtrittsstellen in einer oder mehreren Reihen angeordnet. Prinzipiell besteht die Möglichkeit, dass im montierten Endzustand nur eine Teilzahl der Durchtrittsstellen von Kontaktstiften durchdrungen ist.
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An der Außenseite des Gehäuses sind im montierten Endzustand die Kontaktstifte vorzugsweise von einem gemeinsamen Kontaktstecker kontaktiert. Dieser wird daher von der Außenseite des Gehäuses in einer koaxial zur Orientierung der Kontaktstifte sich erstreckenden Steckrichtung auf die Außenseite des Gehäuses und damit auf die Kontaktstifte aufgesteckt. Die Leiterplatte mit den Kontaktstiften ist innerhalb des Gehäuses in geeigneter Weise abgestützt, um das Aufstecken des Kontaktsteckers zu ermöglichen. Durch diese Dichtanordnung mit den in der Gehäusewand integrierten Dichtelementen wird vorzugsweise auf die sonst üblichen Abdichtmaßnahmen verzichtet. Derartige übliche Maßnahmen sind beispielsweise um den Kontaktbereich, insbesondere um den Kontaktstecker umlaufende Dichtungen oder auch so genannte Dichtungsmatten im Stecker selbst, also zusätzliche Dichteinlagen im Kontaktstecker, durch die die Kontaktstifte hindurchdringen.
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Anstelle der Durchführung der Kontaktstifte von innen nach außen kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Kontaktstifte der Kontaktstecker trägt und im Inneren des Gehäuses entsprechende Kontaktbuchsen beispielsweise auf einer Leiterplatte angeordnet sind. In diesem Fall werden die Durchtrittsstellen von außen nach innen von den Kontaktstiften durchstoßen.
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Im Hinblick auf ihre Abdichtfunktion sind die Dichtelemente aufgrund der Materialwahl und/oder der Materialstärke ausreichend elastisch ausgebildet, so dass sie sich im montierten Zustand elastisch an und um die Kontaktstifte anschmiegen, so dass eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet ist. Das jeweilige Dichtelement liegt daher mit einer elastischen Dichtkraft am Kontaktstift an und umschließt diesen allseitig. Die Geometrie der Kontaktstifte ist hierfür beispielsweise geeignet gewählt, um eine zuverlässige Abdichtung zu gewährleisten. Beispielsweise wird dies durch eine im Querschnitt gesehen langgestreckte, flache Querschnittsgeometrie erzielt.
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Im Hinblick auf eine einfache Ausgestaltung besteht das Dichtelement aus dem gleichen Material wie die Gehäusewand. Das Gehäuse ist zusammen mit den jeweiligen Dichtelementen insbesondere ein einstückiges Spritzgussteil, wird also in einem Spritzgussverfahren hergestellt, in dem in eine geeignet ausgebildete Werkzeugform das Kunststoffmaterial eingespritzt wird und dann aushärtet. Bei der Verwendung eines identischen Materials gestaltet sich der Spritzgussprozess einfach.
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Da üblicherweise gleichzeitig eine Vielzahl von Kontaktstiften durch die einzelnen Durchtrittsstellen hindurchgesteckt werden müssen, ist ein gewisser Kraftaufwand für das Durchstoßen der Dichtelemente erforderlich. Um diese möglichst gering zu halten, weisen die Dichtelemente in bevorzugter Ausgestaltung jeweils eine vorbereitete Soll-Trennstelle für den Durchtritt des jeweiligen Kontaktstiftes auf. Diese ist vorzugsweise durch eine Fließnaht gebildet, also eine film- oder hautähnliche Verbindung zwischen zwei Teilbereichen des Dichtungselements. Dies lässt sich spritzgusstechnisch sehr einfach verwirklichen durch eine entsprechende Formgebung der Werkzeugform.
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Die Trennstelle ist hierbei insbesondere linienförmig, insbesondere geradlinig ausgebildet. Hierzu ist in bevorzugter Ausgestaltung eine in das Dichtungselement eingearbeitete Trennnut vorgesehen, also eine linienförmige Materialausnehmung im Dichtungselement. In bevorzugter Ausgestaltung wird der Nutboden durch die bereits erwähnte filmartige Fließnaht gebildet. Alterativ hierzu ist die Trennnut als ein das Dichtungselement teilender Trennschlitz ausgebildet, so dass also eine tatsächliche Trennung der durch den Trennschlitz geteilten Teile des Dichtelements vorliegt. Bei dieser Ausgestaltung mit der stofflichen Trennung liegen die beiden Teile jedoch aufgrund ihrer Elastizität bevorzugt dicht aneinander an, so dass der Schlitz im Ausgangszustand verschlossen ist.
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Die Wandung der Trennnut oder auch des Trennschlitzes ist in bevorzugter Ausgestaltung schräg verlaufend ausgebildet, d.h. die Wandung ist schräg zu einer Normalen des Dichtungselements bzw. der Gehäusewandung und damit zu einer Steckrichtung orientiert. Durch diese Maßnahme ist im Bereich der Trennstelle das Dichtelement insgesamt nach Art einer Dichtlippe ausgebildet. Vorzugsweise ist die Trennnut im Querschnitt gesehen in etwa V-förmig ausgebildet.
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Gemäß einer besonders zweckdienlichen Ausgestaltung weist das Dichtelement mehrere und vorzugsweise genau zwei Dichtungsklappen auf, die gemeinsam die Durchtrittsstelle abdichten. Im montierten Zustand sind diese von einem jeweiligen Kontaktstift auseinander gedrückt. Die beiden Dichtungsklappen sind dabei insbesondere über die beschriebene Trennnut voneinander getrennt. Beim Durchstoßen der Kontaktstifte führen diese Dichtungsklappen daher eine Ausweich- oder eine Art Schwenkbewegung aus. In ihrem Verbindungsbereich zur Gehäusewand sind sie daher mit geeigneter ausreichender Elastizität angeformt.
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Diese spezielle Ausgestaltung mit den über eine Trennnut getrennte Dichtungsklappen ist werkzeugtechnisch einfach auszugestalten und sorgt zugleich für eine sichere Abdichtung.
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Vorzugsweise verlaufen die Dichtungsklappen im Ausgangszustand zu einer Normalen der Gehäusewand geneigt, d.h. sie sind bezüglich der Steckrichtung oder auch Erstreckungsrichtung und der Orientierung der Kontaktstifte schräg und nicht senkrecht orientiert. Insbesondere sind sie dabei im normalen Ausgangszustand in Steckrichtung der Kontaktstifte aufeinander zulaufend angeordnet, so dass also das Einstecken der Kontaktstifte vereinfacht ist.
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Für eine zuverlässige Führung und Aufnahme des außenseitigen Kontaktsteckers ist in bevorzugter Weiterbildung am Gehäuse außenseitig eine Führungswand für den Kontaktstecker an- oder ausgeformt, die insbesondere umlaufend ausgebildet ist und an die Querschnittsgeometrie des Kontaktsteckers angepasst ist. Diese Führungswand bildet daher zusammen mit der die Durchtrittsstellen aufweisenden bodenseitigen Gehäusewand eine nach oben hin offene Aufnahmebox, in die der Kontaktstecker eingesteckt werden kann.
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Ergänzend ist in bevorzugter Ausgestaltung eine Verjüngung der Durchtrittsstelle zum Dichtelement hin vorgesehen, so dass eine Art Einführhilfe oder Einführtrichter geschaffen ist, um ein leichtes Einführen des jeweiligen Kontaktstiftes zu ermöglichen. Insbesondere bei der Ausgestaltung mit der Anordnung der Kontaktstifte auf einer Leiterplatte ist dies aus Toleranzgründen von besonderem Vorteil.
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch ein Gehäuse mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Die im Hinblick auf die Dichtanordnung ausgeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Gehäuse zu übertragen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen:
- 1 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung einer Dichtanordnung kurz vor dem vollständig montierten Endzustand,
- 2 eine vergrößerte schematische Ausschnittsdarstellung im Bereich einer Durchtrittsstelle mit der Anordnung von stark vereinfacht dargestellten Dichtungsklappen gemäß einer ersten Variante,
- 3A eine zur 2 ähnliche Darstellung einer zweiten Variante der Anordnung der Dichtungsklappen mit mittig durch die Durchtrittsstelle durchgestecktem Kontaktstift,
- 3B eine zur 3A vergleichbare Darstellung, bei der der Kontaktstift randseitig durch die Durchtrittsstelle hindurchtritt,
- 4A eine ausschnittsweise vergrößerte Schnittdarstellung im Bereich einer Durchtrittsstelle mit einer ersten Variante der Anordnung der Dichtungsklappen gemäß den 3A,3B,
- 4B eine zur 4A vergleichbare Darstellung mit einer zweiten Variante der Anordnung der Dichtungsklappen, die im Ausgangszustand schräg geneigt angeordnet sind,
- 4C eine zu den 4A und 4B vergleichbare Darstellung einer dritten Variante der Anordnung der Dichtungsklappen, die ebenfalls schräg geneigt angeordnet und zudem mittig in der Gehäusewand angeordnet sind,
- 5 eine perspektivische, ausschnittsweise Schnittdarstellung im Bereich einer Durchtrittsstelle und
- 6 eine Schnittansicht einer Durchtrittsstelle, wie sie in 5 dargestellt ist.
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In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Eine in 1 ausschnittsweise dargestellte Dichtanordnung 2 umfasst ein Gehäuse 4 mit einer Gehäusewand 6, in der mehrere Durchtrittsstellen 8 ausgebildet sind. Die 1 zeigt hierbei einen montierten Zustand, bei dem in einem Innenraum des Gehäuses 4 eine Leiterplatte 10 mit darauf angebrachten Kontaktstiften 12 angeordnet ist. Die einzelnen Kontaktstifte 12 treten jeweils durch eine der Durchtrittsstellen 8 hindurch. Von der Außenseite werden die Kontaktstifte 12 über einen Kontaktstecker 14 kontaktiert. Dieser ist in der 1 vor dem aufgesteckten Zustand dargestellt. Bei aufgestecktem Stecker 14 ist ein Montagendzustand erreicht. An der Außenseite ist eine senkrecht abstehende Führungswand 16 des Gehäuses 4 ausgeformt, die umlaufend um den beispielsweise rechteckförmigen Kontaktstecker 14 ausgebildet ist und einen vorzugsweise bis lediglich auf Toleranzspielräume passgenauen Aufnahmeraum für den Kontaktstecker 14 bildet.
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Der Aufbau der Durchtrittsstellen 8 ergibt sich insbesondere aus den 2 bis 6. Die eine Durchtrittsöffnung in der Gehäusewand 6 bildende Durchtrittsstelle 8 weist in den dargestellten Ausführungsbeispielen einen Einführtrichter 18 auf mit einem umlaufenden, konisch nach innen geneigten Wandungsbereich. Etwa mittig - bezüglich der Wandstärke der Gehäusewand 6 - endet der Einführtrichter 18 und es schließt sich ein axialer Wandungsbereich an, der bis zu der Außenseite der Gehäusewand 6 reicht.
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Die Durchtrittsstelle 8 weist weiterhin ein Dichtelement 20 auf, welches in den Ausführungsbeispielen zwei aneinander anstoßende oder angrenzende Dichtklappen 22 aufweist. Diese sind vorzugsweise wie insbesondere aus den 5 und 6 zu entnehmen sind, über eine eine Soll-Trennstelle bildende dünne Fließnaht 24 miteinander verbunden. Diese Fließnaht 24 bildet die bodenseitige Begrenzung einer Trennnut 26, die im Ausführungsbeispiel der 5 und 6 V-förmig ausgebildet ist.
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Von besonderer Bedeutung ist, dass das Dichtelement 20 und damit auch die Dichtklappen 22 integraler, einstückiger Bestandteil der Gehäusewand 6 sind und insbesondere auch aus dem gleichen Material bestehen wie die restliche Gehäusewand 6. Grundsätzlich ist eine direkte stoffschlüssige Verbindung zur restlichen Gehäusewand 6 vorhanden. Unter direkter stoffschlüssiger Verbindung wird hier verstanden, dass das Material des Dichtelements 20 unmittelbar stoffschlüssig mit dem verbleibenden Material der Gehäusewand 6 verbunden ist, wie dies beispielsweise durch einen Spritzgussprozess erreicht wird. Das Dichtelement 20 wird daher gemeinsam mit dem restlichen Gehäuse 4 bei einem Spritzgieß-Prozess ausgebildet, ohne dass das Dichtelement 20 nachträglich in irgendeiner Weise angebracht oder befestigt werden muss.
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Wie aus den 1 bis 3 zu entnehmen ist, durchstößt ein jeweiliger Kontaktstift 12 die Durchtrittsstelle 8. Dabei klappen die Dichtungsklappen 22 an der durch die Trennnut 26 gebildeten Trennstelle auseinander. Im montierten Zustand liegt die jede der Dichtungsklappen 22 mit einer elastischen Anpresskraft am jeweiligen Kontaktstift 12 unmittelbar an, so dass dieser umlaufend abgedichtet wird.
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Über die Kontaktstifte 12 ist eine Axialrichtung oder auch Steckrichtung 28 definiert, die im Ausführungsbeispiel von dem Innenraum des Gehäuses 4 zum Außenraum hin orientiert ist. Die Steckrichtung 28 ist sogleich die Senkrechte bzw. Normale der Gehäusewand 6 im Bereich der Durchtrittsstelle 8.
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Bei der Ausführungsvariante gemäß 2 sind die Dichtklappen 22 randseitig an der Gehäusewand 6 und zwar zur Innenseite des Gehäuses 4 orientiert angeordnet. Im Unterschied hierzu sind sie bei der Ausführungsvariante gemäß den 3A und 3B an der gegenüberliegenden Randseite zur Außenseite hin angeordnet.
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Durch die Ausgestaltung des Dichtelements 20 mit den vorzugsweise lediglich zwei Dichtklappen 22 wird eine zuverlässige Abdichtung selbst bei einer außermittigen Durchdringung des Kontaktstiftes 12 erreicht. Durch die Anordnung der Dichtklappen 22 ist eine mittige Durchdringung des Dichtelements 20 nicht zwingend erforderlich. Die Dichtklappen 22 weisen vorzugsweise eine Breite auf, die kleiner oder gleich der Breite oder Dicke des jeweiligen Kontaktstifts 12 ist. Dadurch wird sichergestellt, dass auch bei einer außermittigen Anordnung jede der Dichtklappen 22 dichtend am Kontaktstift 12 anliegt.
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4A zeigt die Ausführungsvariante gemäß den 3A und 3B im Ausgangszustand ohne Kontaktstift 12. Die Dichtklappen 22 sind hier ebenso wie vorzugsweise bei den Ausführungsvarianten der 4C und 4B über die Fließnaht 24 verbunden. Zumindest liegen sie jedoch im Ausgangszustand dicht aneinander an, um ein zuverlässiges Abdichten der Durchtrittsstelle 8 auch im Ausgangszustand zu gewährleisten.
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Bei der Ausführungsvariante der 4B sind die Dichtklappen 22 bezüglich der Steckrichtung 28 schräg geneigt angeordnet und laufen - in Steckrichtung 28 betrachtet - schräg zur Mitte hin zu. Dies erleichtert das Durchstecken des Kontaktstiftes 12.
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Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung ist in 4C dargestellt: Die Dichtklappen 22 sind hierbei im Querschnitt betrachtet mittig innerhalb der Gehäusewand 6 angeordnet, wodurch eine besonders Platz sparende Variante geschaffen ist. Ergänzend ist - ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel der 4B - eine schräge Orientierung der Dichtklappen 22 vorgesehen. Durch die mittige Anordnung stehen die Dichtklappen 22 dennoch nicht über die Außenseite der Gehäusewand 6 über.
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Der Montagevorgang lässt sich kurz wie folgt zusammenfassen. Im Ausgangszustand sind die Durchtrittsstellen 8 des Gehäuses 4 über die Dichtelemente 20 verschlossen. Beim Einsetzen der Leiterplatte 10 werden die Dichtelemente 20 mit den Kontaktstiften 12 durchstoßen und legen sich dabei an die Kontaktstifte an. Die Leiterplatte 10 ist innerhalb des Gehäuses 4 in geeigneter Weise befestigt. Anschließend wird von der Außenseite her der Kontaktstecker 14 auf die Kontaktstifte 12 aufgesteckt. Der Kontaktstecker 14 weist hierzu entsprechende Kontaktbuchsen auf. Prinzipiell ist auch der umgekehrte Vorgang möglich, dass also der Kontaktstecker 14 Kontaktstifte aufweist, die dann die Gehäusewand 6 von außen her durchstoßen.
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Die hier beschriebene Abdichtung mit den Dichtelementen 20, insbesondere den Dichtklappen 22, dichtet die gesamte Kabeltrennstelle in der Gehäusewand 6 insbesondere ohne zusätzliche Dichtelemente am Kontaktstecker 14 ab. Dies stellt eine äußerst Platz sparende und kostengünstige Abdichtmöglichkeit dar. Die Abdichtung wird daher nicht wie ansonsten üblich, mit um den Stecker umlaufenden Dichtungen oder mit Dichtungsmatten im Stecker realisiert. Entscheidend ist vielmehr, dass die Abdichtung durch die Dichtungsklappen im Gehäuse 4 selbst erfolgt. Es wird daher kein separates Dichtelement beispielsweise in Form einer Rund- oder Flachdichtung auf Silikon- oder Polyurethanbasis benötigt und vorzugsweise auch nicht eingesetzt.
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Durch den Wegfall von zusätzlichen Dichtungselementen ist die Abdichtung daher insgesamt montagefreundlich und kostengünstig zu verwirklichen. Die Ausbildung der Dichtklappen 22 bzw. Dichtelemente 20 selbst ist prozesstechnisch Spritzguss vergleichsweise einfach. Es ist lediglich eine geeignete Ausgestaltung der Werkzeugform für das Gehäuse 4 beispielsweise einer Sicherungsbox erforderlich. Vorzugsweise liegen die Dichtklappen hierbei in einer Teilungsebene des Werkzeugs.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Dichtanordnung
- 4
- Gehäuse
- 6
- Gehäusewand
- 8
- Durchtrittsstelle
- 10
- Leiterplatte
- 12
- Kontaktstift
- 14
- Kontaktstecker
- 16
- Führungswand
- 18
- Einführtrichter
- 20
- Dichtelement
- 22
- Dichtklappe
- 24
- Fließnaht
- 26
- Trennnut
- 28
- Steckrichtung
