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Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Steckverbinders, wobei diese Steckverbinder vorzugsweise in Automobilen zur Anwendung kommen, gemäß den Merkmalen des jeweiligen Oberbegriffes der unabhängigen Patentansprüche.
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Der Steckverbinder (Stecker oder Buchse) weist einen Kontaktträger auf, wobei der Kontaktträger beispielsweise aus Kunststoff besteht und in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird. Der Kontaktträger weist Kontaktkammern auf, wobei in jeweils einer Kontaktkammer ein Kontaktpartner angeordnet und festgelegt ist. Der Kontaktpartner, zum Beispiel ein Kontaktstift oder eine Kontaktbuchse, ist am Ende eines elektrischen Kabels angeschlagen, wobei der elektrische Leiter des Kabels elektrisch und mechanisch mit dem Kontaktpartner kontaktiert ist. Eine solche Verbindung kann beispielsweise durch Crimpen, Löten oder dergleichen erfolgen. Der Kontaktpartner wird einmalig oder zweifach in dem Kontaktträger, insbesondere in dessen Kontaktkammer, verriegelt, wobei zur Verriegelung zum Beispiel Rasthaken, Vorsprünge oder dergleichen zur Anwendung kommen.
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Aufgrund der Anwendung solcher Steckverbinder in der Automobiltechnik ist es von besonderer Bedeutung, dass Längswasserdichtheit gegeben ist. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, eine Dichtung zwischen dem Kontaktträger und dem Außenmantel des Kabels beziehungsweise mehrerer Kabel, die in den Kontaktträger hineingeführt sind, vorzusehen.
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Bekannt sind Dichtelemente, die als separate Bauteile ausgebildet sind und in dem Kontaktträger in geeigneter Weise angeordnet sind und ihre Dichtfunktion auf den Außenmantel des Kabels ausüben. Umgekehrt sind separate Dichtelemente bekannt, die auf den Außenmantel des Kabels aufgeschoben werden und mit Einbringung des Kabels und dessen Kontaktpartner am Ende des Kabels in den Kontaktträger den Außenmantel gegenüber dem Kontaktträger abdichten.
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Diese bekannten Maßnahmen haben jedoch den Nachteil, dass die Dichtelemente von dem Kontaktträger und dem Kabel separate Bauelemente sind, die bei der Montage vergessen werden können oder den Montageaufwand erhöhen, da mehrere Teile (insbesondere Kontaktträger, Dichtelement und Kabel) beim Zusammenbau gehandhabt werden müssen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Steckverbinder sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Steckverbinders anzugeben, bei dem die Teilezahl verringert und der Montageaufwand reduziert ist.
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Diese Aufgabe ist in herstellungstechnischer Sicht, ebenso wie durch nach dem beanspruchten Herstellungsverfahren hergestellte Steckverbinder, in zwei alternativen Ausgestaltungen gelöst.
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Bei der ersten Variante wird davon ausgegangen, dass das auf die Kabelmäntel wirkende Dichtelement separat von dem Kontaktträger ebenfalls aus Kunststoff in einem Spritzgussverfahren hergestellt und nach erfolgter Herstellung an dem Kontaktträger angefügt wird. Dadurch ist es möglich, unterschiedliche Kontaktträger, insbesondere deren Ausgestaltung und geometrische Form der Kontaktkammern, an die entsprechenden Aufnahmebereiche des Kabels im Bereich des Dichtelementes einander anzupassen.
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In einer alternativen, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dichtelement bzw. Teile davon schon mit Herstellung des Kontaktträgers zusammen mit diesem hergestellt werden. Das bedeutet, dass der Kontaktträger und zumindest ein Teil des Dichtelementes, vorzugsweise das gesamte Dichtelement, ein einstückiges Bauteil bilden. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise die Teilezahl verringern und die Montagefreundlichkeit erhöhen.
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In Weiterbildung der Erfindung, sowohl bezüglich der ersten als auch bezüglich der alternativen Ausgestaltung, ist vorgesehen, dass das Dichtelement aus zumindest zwei Teilen herstellt wird, die zunächst teilweise zur Aufnahme der Kabel offen sind und nach Aufnahme der Kabel zwecks vollständigem Umschließen der Kabel zusammengefügt werden. Dadurch ist der Vorteil gegeben, dass der Endbereich der Kabel, an dem auch die Kontaktpartner angeschlagen sind, in den Kontaktträger positionsrichtig eingelegt werden können, wobei dabei schon teilweise auch das Aufnehmen der Kabel im Bereich des Dichtelementes, insbesondere in einem Teilbereich des Dichtelementes, erfolgt. Durch die zunächst offene Ausgestaltung des Dichtelementes lassen sich die Kabel mit ihren Kontaktpartnern ohne Probleme sowohl in den Kontaktkammern des Kontaktträgers als auch in dem offenen Teilbereich des Dichtelementes anordnen. Dies kann in bevorzugter Weise automatisiert erfolgen. Nachdem die Kabelenden mit ihren Kontaktpartnern in den Kontaktkammern des Kontaktträgers und in dem offenen Teilbereich des Dichtelementes lagerichtig angeordnet worden sind, erfolgt durch das zweite (und ggf. auch ein weiteres) Teil des Dichtelementes das vollständige Umschließen der Kabel, indem die zumindest beiden Teile des Dichtelementes zusammengefügt werden. Durch das Zusammenfügen der zumindest beiden Teile des Dichtelementes kommt es zu einem Formschluss zwischen den Anlagebereichen des Dichtelementes und der Oberflächen der Kabelmäntel der Kabel, wobei hierbei in bevorzugter Weise nicht nur ein Formschluss erfolgt, sondern das Dichtelement auch unter Vorspannung bzw. unter Druck auf den Kabelmänteln anliegt. Damit ist gewährleistet, dass sich zwischen der Oberfläche der Kabelmäntel und der Oberflächen des zugehörigen Dichtbereiches des Dichtelementes kein Spalt mehr befindet, um so zu verhindern, dass dort Längswasser fließen kann. Außerdem ist ein ergänzender oder alternativer Zweck zu der Längswasserdichtheit durch die Anordnung des Dichtelementes darin zu sehen, dass in Längsrichtung (entlang der Kabel) betrachtet durch das Dichtelement verhindert wird, dass nachfolgend umspritztes Material, welches um das Dichtelement angeordnet wird, bis in die Kontaktkammern und folglich bis zu den Kontaktpartnern, die in den Kontaktkammern angeordnet sind, gelangt. Die nachfolgende Umspritzung erfolgt aus dem Grund, um entweder ergänzend zu dem schon vorhandenen Dichtelement oder alleine mit der Umspritzung die Längswasserdichtheit zu realisieren. Um mit dieser nachfolgenden Umspritzung die Längswasserdichtheit zu realisieren, ist es erforderlich, dass der durch die nachfolgende Umspritzung gebildete Körper sowohl teilweise den Kontaktträger (insbesondere dessen vom Steckgesicht abgewandten Endbereich) und die äußere Oberfläche der aus dem Steckverbinder herausgeführten Kabelmäntel vollständig umschließt. Bei diesem nachträglichen Umspritzvorgang ist es jedoch wesentlich, dass verhindert wird, dass das nachträglich umspritzte Kunststoffmaterial bis in die Kontaktkammern gelangt. Denn in diesen Kontaktkammern sind die Kontaktpartner angeordnet, die für die zugehörigen Kontaktträger eines Gegensteckverbinders zugänglich sein müssen. Sollte also bei dem nachfolgenden Umspritzvorgang zur Sicherstellung der Längswasserdichtheit Kunststoffmaterial bis in die Kontaktkammern des Steckverbinders gelangen, wäre nicht mehr gewährleistet, dass die dort angeordneten Kontaktpartner frei zugänglich sind für die zugehörigen Kontaktpartner des Gegensteckverbinders. Somit wird also durch das erfindungsgemäße Dichtelement, seine unterschiedlichen geometrischen Ausgestaltungen und seine unterschiedlichen Herstellungsverfahren, gewährleistet, dass bei einem nachfolgenden Umspritzvorgang Kunststoffmaterial bis in die Kontaktkammern des Steckverbinders gelangen kann. Diese zuvor beschriebene Funktion des Dichtelementes ist seine einzige oder seine Hauptfunktion, wobei auch schon zusätzlich zu der nachträglichen Umspritzung durch das Dichtelement eine erste Längswasserdichtheit realisiert werden kann.
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Weitere Ausgestaltungen, aus denen sich entsprechende Vorteile ergeben, sind in den Unteransprüchen angegeben. Diese sind zumindest teilweise durch die folgenden Beschreibungen ergänzt.
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Anhand der konkreten geometrischen Ausführungsform, wie sie in den 1 bis 3 dargestellt ist, wird die zweite Lösungsvariante, dass nämlich das Dichtelement ebenfalls in einem Spritzgussverfahren aus Kunststoff zusammen mit dem Kontaktträger hergestellt wird, noch einmal zusammenfassend beschrieben.
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Bei Betrachtung der 1 ist erkennbar, dass der Kontaktträger 1 zusammen mit dem Dichtelement in einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt wird. Dabei bildet das Dichtelement Teil 3 eine axiale Verlängerung des Kontaktträgers 1. Dieses Dichtelement Teil 3 weist wannenförmige Öffnungen auf und ist in diesem Zustand offen. Über eine flexible Verbindung, die hier in bevorzugter Weise als Filmscharnier ausgebildet ist, ist das zweite Dichtelement Teil 2 an dem Dichtelement Teil 3 angeordnet und weist zu den wannenförmigen Öffnungen des Teiles 3 korrespondierende wannenförmige Öffnungen auf. Der in 1 gezeigte Kontaktträger 1 mit seinem einstöckig angeformten Dichtelement wird somit in einem ersten Herstellungsschritt aus Kunststoff spritzgegossen. Anschließend werden die einzelnen Kabel mit ihren Kontaktpartnern in den Kontaktkammern des Kontaktträgers 1 sowie in den wannenförmigen Öffnungen des Dichtelementteiles 3 angeordnet. Anschließend erfolgt das Zusammenfügen der beiden Dichtelementteile 2, 3, indem das Teil 2 um das Filmscharnier herum in Richtung des Teiles 3 geklappt und diese beiden Teile zusammengefügt, zum Beispiel verrastet oder verklebt, werden. Dieser Zustand ist in 2 gezeigt, wobei es denkbar ist, dass der in 2 gezeigte Steckverbinder durch das Zusammenfügen der beiden Dichtelementteile 2, 3 schon die erforderliche Längswasserdichtheit aufweist und in seiner Herstellung fertig ist. Das bedeutet, dass er für seinen Anwendungszweck schon einsatzbereit ist.
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Um jedoch die Längswasserdichtheit sowie die Beanspruchungen des Steckverbinders, insbesondere im Hinblick auf Zug- und Druckbelastungen, zu verbessern, erfolgt noch gemäß 3 eine Umspritzung 5. Die Umspritzung umschließt den von der Steckerseite des Steckverbinders 6 abgewandten Endbereich, übergreift das Dichtelement 2 einschließlich der aus dem Dichtelement 2 herausgeführten Außenmäntel der Kabel 4. Erfolgt diese Umspritzung 5, wird mit dieser entweder alleine oder im Zusammenwirken mit dem Dichtelement 2, 3 die Längswasserdichtheit erzielt. Soll mit dem Dichtelementteil 2, 3 keine Längswasserdichtheit erzielt werden, ist seine Funktion darin zu sehen, dass bei Ausführung der Umspritzung 5 verhindert wird, dass Material der Umspritzung in die Kontaktkammern des Kontaktträgers 1 gelangt. Gemäß 3 ist die Funktion des Dichtelementes 2, 3 also darin zu sehen, dass es entweder nur verhindert, dass das Material der Umspritzung 5 in die Kontaktkammern des Kontaktträgers 1 eindringt und nicht zu der Längswasserdichtheit beiträgt oder seine Funktion ist darin zu sehen, dass sowohl das Dichtelement 2, 3 als auch die Umspritzung 5 die Längswasserdichtheit realisieren. Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, dass durch das Dichtelement 2, 3 und/oder die Umspritzung 5 die mechanische Stabilität des Steckverbinders 6 deutlich erhöht wird.
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Die Erfindung wird anhand der 1 bis 3 näher erläutert.
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In 1 ist, soweit im einzelnen dargestellt, ein Kontaktträger 1 erkennbar, bei dem an dem einen Ende in axialer Ausrichtung des hier nicht näher dargestellten Kabels ein Dichtbereich an dem Kontaktträger 1 vorgesehen ist. Dieser Dichtbereich kann entweder einstückig mit dem Kontaktträger 1 ausgebildet sein oder separat von dem Kontaktträger 1 hergestellt und danach unlösbar oder lösbar mit dem Kontaktträger 1 verbunden werden.
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Für den Fall, dass der Dichtbereich an dem Kontaktträger 1 einstückig mit dem Kontaktträger 1 hergestellt ist, kommt zum Beispiel ein Zweikomponenten-Spritzgussverfahren in Betracht. Bei diesem Verfahren besteht der Kontaktträger 1 aus einem ersten Kunststoffmaterial, wobei der Dichtbereich aus einem weiteren Kunststoffmaterial besteht, wobei das erste Kunststoffmaterial die erforderlichen Eigenschaften zur Bildung der Kontaktkammern und zur Aufnahme der Kontaktpartner aufweist und hinsichtlich seiner Materialeigenschaften härter ist als das weitere Kunststoffmaterial, aus dem der Dichtbereich gebildet ist. Dieses weitere Kunststoffmaterial ist gegenüber dem ersten Kunststoffmaterial weicher (insbesondere als Elastomer ausgebildet), so dass es die gewünschten Dichtungseigenschaften gegenüber dem Außenmantel des Kabels aufweist.
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In der 1 ist als weitere Ausgestaltung der Erfindung erkennbar, dass der Dichtbereich (= Dichtelement) am Kontaktträger 1 zweigeteilt ausgebildet ist. Die zumindest beiden Teile, vorzugsweise die genau zwei Teile 2, 3, des Dichtbereiches sind vorzugsweise in etwa in der Mittenebene geteilt und können, müssen aber nicht symmetrisch ausgestaltet sein. Der Dichtbereich an dem Kontaktträger 1 umfasst so viele Aufnahmebereiche, wie der Steckverbinder Kabel mit Kontaktpartnern aufweist. Ist jedoch das Kabel beispielsweise als Flachbandleitung ausgebildet, kann daran gedacht werden, dass der Dichtbereich nur einen einzigen Aufnahmebereich für die Flachbandleitung umfasst und diese im Dichtbereich vollständig umschließt.
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Das zweigeteilte Dichtelement gemäß 1 umfasst also ein erstes Teil 3, welches lösbar oder unlösbar an dem Kontaktträger 1 angeordnet ist. Dieses Dichtelement 3 ist in dem Fall unlösbar mit dem Kontaktträger 1 verbunden, wenn es in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren zusammen mit dem Kontaktträger 1 hergestellt worden ist. Alternativ dazu ist es denkbar, dass das erste Dichtelement 3 als separates Bauteil von dem Kontaktträger 1 losgelöst hergestellt und anschließend unlösbar, zum Beispiel mittels einer Klebeverbindung, mit diesem verbunden wird. Der erste Teil des Dichtelementes 3 ist dann lösbar mit dem Kontaktträger 1 verbunden, wenn es zum Beispiel mittels einer Rastverbindung, einer Feder-Nut-Verbindung oder dergleichen an dem Kontaktträger 1 festgelegt ist.
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Der zweite Teil 2 des Dichtelementes ist lose von dem ersten Dichtelement 3 oder, wie in 1 dargestellt, bewegbar an dem ersten Dichtelement 3 verbunden. Diese Verbindung kann beispielsweise durch ein Filmscharnier gestaltet sein.
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In 3 ist die Situation dargestellt, dass die nicht erkennbaren Kontaktpartner in den Kontaktkammern in dem Kontaktträger 1 festgelegt sind, wobei diese Kontaktpartner am Ende der Kabel 4, die aus dem Dichtelement 2,3 herausgeführt sind, angeschlagen sind. Die Abdichtung zur Erzielung der gewünschten Längswasserdichtheit wird dadurch erreicht, dass das zweite Dichtelement 2 in Wirkverbindung mit dem ersten Dichtelement 3 an dem Kontaktträger 1 gebracht wird und somit eine Abdichtung auf die Einzelleiter (Kabel) erfolgt. Aufgrund der Tatsache, dass die beiden Dichtelementteile 2, 3 aus einem elastisch verformbaren Kunststoff bestehen, erfolgt durch das Zusammenbringen der beiden Dichtelementteile 2, 3 die Abdichtung auf den Außenmantel des jeweiligen Kabels 4, so dass dadurch die gewünschte Längswasserdichtheit erzielt wird. Zum Erzielen eines bestimmten Druckes der Dichtelementteile 2, 3 auf den Außenmantel des jeweiligen Kabels 4 werden die beiden Dlchtelementteile 2, 3 geschlossen, indem das zweite Dichtelement 2 um das Filmscharnier herum in Richtung des ersten Dichtelementes 3 bewegt und zum Beispiel rastend an diesem festgelegt wird. Zu diesem Zweck weist zum Beispiel (siehe 1) der Dichtbereich am Kontaktträger 1, also das erste Dichtelement 3, einen Rasthaken auf und eine dementsprechend korrespondierende Rastlasche ist an dem zweiten Dichtelement 2 vorhanden. Die Form der Dichtbereiche der Dichtelemente 2, 3 sowie die geometrische Gestaltung von Rasthaken und Rastlasche sind so gewählt, dass bei betätigter Rastverbindung die beiden Dichtelementteile 2, 3 beziehungsweise deren Dichtbereiche unter einer gewissen Vorspannung (Druck) auf den Außenmänteln des jeweiligen Kabels 4 aufliegen.
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Schließlich ist in 3 gezeigt, dass nach der Montage des Dichtelementes, wie zu den 1 und 2 beschrieben, eine Umspritzung 5 erfolgt. Die Umspritzung 5 erfolgt derart, dass die aus dem Dichtelement 2, 3 herausragenden Kabelmäntel für eine vorgegebene Länge von dem Umspritzmaterial umgeben werden. Außerdem werden das Dichtelement 2, 3 sowie ein in Richtung des Dichtelementes 2, 3 weisender Bereich (Endbereich) des Kontaktträgers 1 ebenfalls umspritzt. Dadurch wird der in 3 gezeigte fertige Steckverbinder 6 realisiert, so dass durchgehend von dem Steckgesicht dieses Steckverbinders 6 aus in Richtung der angeschlagenen Kabel die gewünschte Längswasserdichtheit erzielt ist.
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Ergänzend wird unter Bezugnahme auf die 2 und 3 noch hingewiesen, dass das Dichtelement 2, 3, hier der zweite mit dem Filmscharnier an dem ersten Dichtelementteil verbundene Teil, eine Erhebung (Höcker) aufweist, dessen Oberfläche entweder aus der Umspritzung 5 herausragt, bündig mit dieser abschließt oder darunter angeordnet ist, folglich also nach der Umspritzung 5 sichtbar ist und bleibt, um zu erkennen, dass das Dichtelement vorschriftsmäßig (wie zu den 1 und 2 ausgeführt) montiert wurde und nach der Umspritzung erkennbar ist, dass das Dichtelement vorhanden ist (Qualitätskontrolle).
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Es ist noch darauf hinzuweisen, dass die Kabel 4, die aus dem Dichtelement 2, 3 herausgeführt (2) und umspritzt (3) worden sind, in einem Mindestabstand zueinander angeordnet sind, um zu gewährleisten, dass zwischen den einzelnen Kabelmänteln ein Steg entsteht, um die nötige Festigkeit, insbesondere für Zug- und Druckbelastungen, zu realisieren. Der Abstand zwischen den beiden benachbarten Kabelmänteln sollte mindestens die Hälfte des Durchmessers des Kabelmantels betragen. Bestehen die beiden benachbarten Kabel aus unterschiedlichen Durchmessern, sollte die Breite des Steges zwischen den beiden Kabelmänteln wenigstens die Hälfte des Durchmessers des kleineren Kabeldurchmessers betragen.
