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Die Erfindung betrifft eine Kabeldurchführung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zur abgedichteten Führung eines Kabelstrangs mit mehreren elektrischen Kabeln durch eine Öffnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Separatorband zur Ausbildung eines Separators für eine solche Kabeldurchführung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Kabeldurchführung.
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Aus der
DE 20 2008 007 179 U1 ist eine Kabeldurchführung gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1 bekannt. Die im Stand der Technik beschriebene Kabeldurchführung umfasst ein steifes Gehäuse, in dem ein sternförmiger Separator formschlüssig eingelegt ist, um dessen Umfang Aufnahmen für die Kabel vorgesehen sind. Der Separator ist durch eine den Innenraum des Gehäuses ausfüllende Dichtmasse ortsfest gehalten. Die Dichtmasse ist z. B. eine Vergußmasse, ein Schmelzkleber, eine Schaummasse oder ein Gel. Eine solche Kabeldurchführung wird z. B. bei einem Kraftfahrzeug eingesetzt, um einen Kabelstrang von einem Nassbereich in einen Trockenbereich des Fahrzeugs wasserdicht zu führen.
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Nachteilig bei einer solchen Kabeldurchführung ist, dass deren Montage, insbesondere das Einführen der einzelnen Kabel In den Separator aufwändig ist.
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In der
DE 3 129 570 A1 ist eine Aufteilungsmuffe beschrieben, die eine Kabeldurchführung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bildet. Bei dieser ist ein sogenanntes Muffenrohr durch zwei stirnseitige Dichtungskörper mit jeweils mehreren Kabeleinführungsöffnungen verschlossen. Die Dichtungskörper sind hierbei als ein zu einer Scheibe aufgewickeltes Spiralband ausgebildet, welches jeweils halbkreisförmige Aussparungen aufweist. Zwei halbkreisförmige Aussparungen zweier aneinander angrenzender Spiralbandlagen ergänzen sich zu einer jeweiligen Kabeleinführungsöffnung. Der Abstand zwischen benachbarten Aussparungen muss daher entsprechend der jeweiligen Spiralbandlage genau angepasst sein, um in exakter Überdeckung zu einer jewelligen Aussparung einer benachbarten Spiralbandlage zu kommen.
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In der
DE 10 225 669 A1 ist als Kabeldurchführung eine Dichtscheibe beschrieben, bei der die durchzuführenden Kabel zunächst sandwichartig zwischen zwei Lagen eines geschäumten Materials eingebettet werden, wobei dieser Sandwich-Aufbau anschließend spiralförmig aufgewickelt wird.
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Aus der
US 6,242,700 B1 sowie der
DE 69 209 322 T2 ist jeweils ein in etwa sternförmiger Separator zu entnehmen, wie er beispielsweise auch aus der
DE 20 2008 007 179 U1 zu entnehmen ist. An dem Separator ist jeweils noch ein Wickelband angeformt, welches spiralförmig um den Separator mit den einzelnen Kabeldurchführungen aufgewickelt wird.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Separator anzugeben, durch den die Herstellung der Kabeldurchführung vereinfacht ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Kabeldurchführung mit den Markmalen des Anspruchs 1. Die Aufgabe wird außerdem erfindungsgemäß gelöst durch ein Separatorband nach Anspruch 10 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Kabeldurchführung nach Anspruch 13.
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Die Kabeldurchführung zur abgedichteten Führung eines Kabelstrangs, die insbesondere für den Einsatz bei einem Kraftfahrzeug vorgesehen ist, umfasst einen Separator zur einzelnen Führung der Kabel sowie einen Dichtkörper, der die Kabel umschließt und abdichtet. Der Separator ist durch ein Separatorband gebildet, das einen bandartigen Trägerkörper aus einem elastischen Material mit Aufnahmen aufweist, wobei die Kabel des Kabelstrangs einzelweise in den Aufnahmen eingelegt sind und wobei das Separatorband mehrere aneinander angrenzende Lagen ausbildet. Entlang des Trägers sind Zwischenstege angeordnet, zwischen denen die Aufnahmen ausgebildet sind. Die Zwischenstege sind ebenfalls aus einem elastischen Material und insbesondere aus dem gleichen Material wie der Träger und bilden mit diesem eine einstückige Baueinheit ohne Verbindungsstellen. Herstellungstechnisch ist es am einfachsten, den Träger und die Zwischenstege im selben Herstellungsschritt aus dem gleichen Material anzufertigen. Aufgrund ihrer Elastizität werden die Zwischenstege beim Zusammenfalten oder Zusammenrollen des Separatorbands teilweise zusammengedrückt oder erweitert, damit die in den Aufnahmen geführten Kabel gut abgedichtet sind. Die Zwischenstege sind derart geformt, dass die Aufnahmen zwischen den Zwischenstegen Schnappaufnahmen für die Kabel sind. Die Kabel werden mit etwas Kraft in die Aufnahmen hineingedrückt. Wenn sie Jedoch in den Aufnahmen sind, sind die Kabel von den Zwischenstegen hintergriffen und können somit aus den Aufnahmen nicht herausfallen.
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Die Erfindung basiert auf der Überlegung, dass eine Kabeldurchführung einfach und kostengünstig hergestellt wird, indem die Vielzahl von Kabeln des Kabelstrangs auf einfache Weise in den Separator eingelegt und geführt wird. Dies wird durch die besondere Ausgestaltung des Separators erreicht. Anstelle eines z. B. sternförmigen, starren Separators aus dem Stand der Technik, ist der vorgeschlagene Separator durch ein elastisches Band ausgebildet, welches mit Aufnahmen für die Kabel versehen ist. Die Aufnahmen weisen stets den gleichen Abstand zueinander. Das Einlegen der Kabel in die Aufnahmen erfolgt dabei im ausgerollten Zustand des Separatorbands und kann in einfacher und kostengünstiger Weise automatisiert werden.
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In einem ersten Schritt zur Herstellung der Kabeldurchführung werden die elektrischen Kabel in die Aufnahmen des Separatorbands eingelegt. Das Separatorband ist dabei eine Meterware und wird vor oder nach dem Bestücken mit den elektrischen Kabeln auf eine gewünschte Länge zugeschnitten. In einem weiteren Schritt wird das bestückte Separatorband zusammengefaltet oder zusammengerollt, um den Separator auszubilden, der nun mehrere aneinander angrenzende Lagen des Separatorbands umfasst, die zusammengesetzt einen Körper ausbilden. Anschließend wird der derart gefertigte Separator in eine Werkzeug-Aufnahme eines Spritz- oder Gußwerkzeugs eingelegt und die Werkzeug-Aufnahme wird mit einer Dichtmasse zur Ausbildung des Dichtkörpers ausgefüllt, so dass der Dichtkörper die Kabel einzeln umschließt. Nach dem Verfestigen der Dichtmasse liegt somit eine wasserdichte und insbesondere formstabile Kabeldurchführung vor.
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Vorteilhafterweise ist das Separatorband aus einem gummiartigen Material ausgebildet. Hierunter werden Materialien wie natürliches Kautschuk oder ein Kunststoff-Elastomer (z. B. TPE, EPDM...) verstanden, die gummielastische Eigenschaften zeigen. Das gummiartige Material des Separatorbands hat hierbei insbesondere eine Shore-A-Härte von 20 bis 80 (Shore-Härte nach DIN 53505 und DIN 7868).
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Insgesamt weist das Material eine ausreichend hohe Elastizität auf, um Kabel mit unterschiedlichen Durchmessern dicht in den Aufnahmen aufnehmen zu können. Die Aufnahmen sind beispielsweise für eine Varianz im Kabeldurchmesser von ±2–5 mm ausgebildet.
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Bevorzugt bildet das Separatorband einen scheibenförmigen Separator. Der Separator stellt dabei einen massiven Körper dar, dessen Durchmesser insbesondere dem Durchmesser der gesamten Kabeldurchführung entspricht.
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Im Hinblick auf eine besonders einfache Herstellung des Separators wird das mit den Kabeln bestückte Separatorband spiralförmig aufgerollt. Beim Aufrollen des Separatorbands entsteht ein scheibenförmiger Separator, dessen Querschnitt im Wesentlichen kreisrund ist. Die einzelnen Lagen liegen dabei derart dicht aufeinander auf, dass zwischen den Lagen im Wesentlichen keine Spalte gebildet sind, sondern durch das aufgerollte Separatorband – bis auf die Aufnahmen, durch welche die Kabel durchgeführt sind – eine ununterbrochene Oberfläche des Separators gebildet ist.
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Bevorzugt sind die Aufnahmen nur einseitig am Träger ausgebildet. Dadurch ist eine einfache Handhabung des Separatorbands erzielt, da der Zugang zum Separatorband zum Einlegen der Kabel nur von einer Seite erforderlich ist. Beim Bestücken des Separatorbands mit den Kabeln ist dieses z. B. auf einer festen Grundlage aufgerollt, und die Bestückung erfolgt nur von oben.
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Gemäß einer bevorzugten Variante schließt der Separator axial den Dichtkörper ab. Bevorzugt bildet der Separator dabei eine axiale Dichtung des Dichtkörpers. Dies wird gewährleistet, indem die Lagen des Separators dicht aufeinander aufliegen und die Zwischenstege ebenfalls dicht zusammendrückt sind. Der Separator, der im Wesentlichen keine Öffnungen und keine Spalte aufweist, ist für eine zähflüssige Dichtmasse des Dichtkörpers undurchdringlich.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante sind zwei Separatoren vorgesehen, die beidseitig des Dichtkörpers jeweils eine Stirnseite bilden. Dies vereinfacht die Herstellung der Kabeldurchführung, da die axialen Grenzen des Dichtkörpers festgelegt sind. Darüber hinaus wird gewährleistet, dass die Kabel innerhalb der Kabeldurchführung parallel zueinander verlaufen und tatsächlich einzeln vom Material des Dichtkörpers umschlossen sind.
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Die Effizienz des Verfahrens zur Herstellung der Kabeldurchführung wird erhöht und ein hoher Automatisierungsgrad wird erreicht, indem die Kabel maschinell in die Aufnahmen eingelegt werden. Aufgrund der Elastizität des Separatorbands werden die Kabel in die jeweilige Aufnahme durch einen kurzen Vorgang eingedrückt. Dieser Vorgang wird insbesondere durch einen Roboterarm ausgeführt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
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1 perspektivisch eine erste Ausführungsvariante eines Separatorbands für eine Kabeldurchführung,
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2 eine Draufsicht auf ein Werkzeug zum Herstellen einer Kabeldurchführung mit einem Separator aus dem Separatorband gemäß 1,
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3 in einer perspektivischen Darstellung das Werkzeug gemäß 2,
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4 eine Kabeldurchführung mit einem einseitigen Separator, und
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5 perspektivisch in einer teilweise durchsichtige Darstellung ein Werkzeug, in dem eine Kabeldurchführung mit zwei stirnseitigen Separatoren hergestellt wird.
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In den verschiedenen Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine Ausführungsvariante eines Separatorbands 2 für eine Kabeldurchführung gezeigt. Das Separatorband 2 ist hierbei eine quasi endlose Meterware, die in Abhängigkeit vom Anwendungsfall, d. h. in Abhängigkeit von der Anzahl der Kabel 10 eines Kabelstrangs 25 (siehe 4) zugeschnitten wird. Der Übersichtlichkeit halber sind die Kabel 10 in 1 als kurze Kabelstücke umfassend einen von einer Isolierung 12 ummantelten elektrischen Leiter 14 dargestellt. Bei den Kabeln 10 handelt es sich allgemein um ein- oder mehradrige, von der Isolierung 12 umgebene (Litzen-)Leiter.
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Das Separatorband 2 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel einen bandartigen Träger 4, wobei entlang des Trägers 4 einseitig Zwischenstege 6 vorgesehen sind, zwischen denen Aufnahmen 8 für die Kabel 10 ausgebildet sind. Das Separatorband 2 ist dabei insbesondere aus einem Elastomer mit einer hohen Elastizität ausgebildet. Der bandartige Träger 4 und die Zwischenstege 6 bestehen aus dem gleichen elastischen Material. Die Zwischenstege 6 sind alle gleich und auch der Abstand zwischen je zwei Zwischenstegen 6 ist stets der gleiche, d. h. die Aufnahmen 8 sind alle gleich groß. Aufgrund der hohen Elastizität der Zwischenstegen 6 sind die Aufnahmen 8 zur Aufnahme von Kabeln 10 verschiedener Dicke geeignet.
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Die Zwischenstege 6 sind an ihrem freien Ende nach Art eines Satteldachs ausgebildet und weisen je zwei Dachflächen 13 auf. Beim Zusammenrollen des Separatorbands 2 liegen die Dachflächen 13 zweier benachbarter Zwischenstege 6 aufeinander, so dass die zwischen den beiden benachbarten Zwischenstegen 6 gebildete Aufnahme 8 radial geschlossenen ist. Der Grund der Zwischenstege 6 ist im Wesentlichen so breit wie der Grund der dachförmigen Struktur am anderen Ende. Im mittleren Bereich sind die Zwischenstege 6 jedoch verjüngt, weisen insbesondere beidseitig einen konkaven Verlauf auf, so dass die Form der Aufnahmen 8 an die Form der Kabel 10 angepasst ist. Dadurch sind die Aufnahmen 8 als Schnappaufnahmen ausgebildet und die Zwischenstege 6 hintergreifen die in den Aufnahmen 8 eingedrückten Kabel 10.
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Die Bestückung des Separatorbands 2 mit den Kabeln 10 erfolgt, indem die Kabel 10 der Reihe nach hintereinander einzeln in die Aufnahmen 8 eingelegt werden. Dieser Vorgang erfolgt insbesondere automatisch mit Hilfe eines Roboters. Die Geometrie der Zwischenstege 6 ist dabei derart gewählt, dass die Kabel 10 möglichst dicht in den Aufnahmen 8 liegen und die Zwischenstege 6 sie zumindest teilweise formschlüssig umschließen, so dass eine Verschiebung der Kabel 10 in Axialrichtung des jeweiligen Kabels 10 möglich ist, jedoch die Kabel 10 ohne die Einwirkung einer äußeren Kraft aus den Aufnahmen 8 nicht herausfallen können.
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Zum Herstellen eines Separators 16 wird das Kabelband 2 zusammengefaltet oder zusammengerollt. Ein Separator 16, der aus einem zusammengerollten Separatorband 2 gebildet ist, ist aus den 2 und 3 ersichtlich. Das Separatorband 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel schneckenartig aufgerollt, so dass mehrere Lagen 18 ausgebildet sind, die radial aneinander anliegen. Da die Dachflächen 13 je zwei benachbarter Zwischenstege 6 aufeinander liegen, bilden sich bei einer Draufsicht radiale Grenzlinien 20, die jedoch keine Undichtigkeiten sind. Das Separatorband 2 ist derart zusammengerollt, dass die Grenzlinien 20, von den Aufnahmen 8 aus gesehen, radial nach innen zeigen. Dabei werden die Zwischenstege 6 zwischen je zwei Aufnahmen 8 zusammengedrückt. Somit wird eine besonders gute Abdichtung entlang der Lagen 18 gewährleistet.
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Darüber hinaus liegen die Lagen 18 in radialer Richtung dicht aufeinander, so dass insbesondere keine Freiräume und Spalte zwischen den einzelnen Lagen 18 gebildet sind.
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Der derart erzeugte Separator 16 dient als axiale Dichtung für das Material eines Dichtkörpers 22 der Kabeldurchführung 24, die in 4 dargestellt ist. Zum Herstellen der Kabeldurchführung 24 für einen Kabelstrang 25 wird der mit den Kabeln 10 bestückte Separator 16 in eine Werkzeug-Aufnahme 26 eines im Ausführungsbeispiel zweigeteilten Spritz- oder Gusswerkzeugs 28 eingelegt. Dabei schließt der Separator 16 die etwa zylinderförmige Werkzeug-Aufnahme 26 axial ab und bildet somit eine Stirnseite der Kabeldurchführung 24. Die zähflüssige Dichtmasse zur Ausbildung des Dichtkörpers 22 wird dann in die Werkzeug-Aufnahme 26 eingespritzt oder eingegossen. Der Dichtkörper 22, der für eine Wasserabdichtung in Längsrichtung sorgt, umschließt dabei die einzelnen Kabel 10, die durch den Separator 16 aufgefächert sind. Aufnahmen 8, die nicht mit Kabeln 10 belegt sind, werden vorzugsweise mit Blindstopfen verschlossen.
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Eine zweite Ausführungsvariante einer Kabeldurchführung 24 ist aus 5 ersichtlich. Der einzige Unterschied zwischen den Kabeldurchführungen 24 gemäß 4 und 5 liegt darin, dass die Kabeldurchführung 24 aus 5 zwei Separatoren 16 aufweist, die in Axialrichtung beidseitig des Dichtkörpers 22 eine Stirnseite der Kabeldurchführung 24 bilden. Mit dem Bezugszeichen 30 ist in 5 eine Öffnung im Spritz- oder Gußwerkzeug 28 zum Einleiten der Dichtmasse des Dichtkörpers 22 in die nicht näher gezeigte Werkzeug-Aufnahme 26 gekennzeichnet.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Separatorband
- 4
- Träger
- 6
- Zwischensteg
- 8
- Aufnahme
- 10
- Kabel
- 12
- Kabelisolierung
- 13
- Dachfläche
- 14
- elektrischer Leiter
- 16
- Separator
- 18
- Lage
- 20
- Grenzlinie
- 22
- Dichtkörper
- 24
- Kabeldurchführung
- 25
- Kabelstrang
- 26
- Werkzeug-Aufnahme
- 28
- Herstellungswerkzeug
- 30
- Öffnung
