-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer vorzugsweise mehrpoligen elektrischen Schnittstelle, insbesondere einer Steckverbindung, vorzugsweise eines Steckers, eines Winkelsteckers, einer Buchse, eines Y-Stücks, T-Stücks oder dgl., mit mindestens einem angeschlossenen Kabel, wobei die Schnittstelle mindestens einen mit dem Kabel verbundenen elektrischen Kontakt, einen Kontaktkörper, durch oder in den sich das Kabel und/oder der Kontakt erstreckt oder erstrecken, und einen relativ zu dem Kontaktkörper drehbaren äußeren Gewindering aufweist.
-
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine elektrische Schnittstelle, insbesondere Steckverbindung, vorzugsweise Stecker, Winkelstecker, Buchse, Y-Stück, T-Stück oder dgl., mit mindestens einem angeschlossenen Kabel, wobei die Schnittstelle mindestens einen mit dem Kabel verbundenen elektrischen Kontakt, einen Kontaktkörper, durch oder in den sich das Kabel und/oder der Kontakt erstreckt oder erstrecken, und einen relativ zu dem Kontaktkörper drehbaren äußeren Gewindering aufweist, insbesondere eine Schnittstelle, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
-
Der Begriff „elektrische Schnittstelle” ist im weitesten Sinne zu verstehen. So kann es sich dabei beispielsweise um eine ein- oder mehrpolige geschirmte Steckverbindung oder um eine so genannte Y- oder T-Verbindung oder um ein entsprechendes Verbindungsstück handeln.
-
Die Realisierung von geschirmten Winkelsteckern mit 360°-Schirmung ist meist aufwändig. Aus der
WO 2011/107075 A2 ist beispielsweise ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen einer Schnittstelle einschließlich einer entsprechend hergestellten elektrischen Schnittstelle bekannt, wobei Lösungsansätze für dieses Problem gezeigt sind. Während in der genannten Druckschrift die Herstellung einer 360°-Schirmung im Vordergrund steht, sind bei der hier vorliegenden Erfindung eine Verbesserung einer Gewinderingfixierung sowie eine hochwertige – 360° umlaufende – Kontaktübertragung von einem Gewindering auf ein geschirmtes Gehäuse von Bedeutung.
-
Bei der Gestaltung eines Serienprodukts ist man darauf bedacht, die Anzahl der Einzelteile und/oder den Montageaufwand zu minimieren. Dies ist vom konstruktiven Aufbau und den Möglichkeiten, die entsprechende Konzepte ermöglichen, abhängig.
-
So ist es beispielsweise bekannt, den Gewindering auf eine Hülse aufzufädeln und dann eine Umspritzung der gesamten Schnittstelle durchzuführen. Dabei benutzt das Umspritzungswerkzeug die Hülse zum Abdichten, d. h., die Hülse hat neben der Schirmung auch eine Funktion für die Fertigung. Diese Hülse ist aber teuer und letztendlich der Preistreiber bei der Schnittstellenherstellung überhaupt. Somit strebt man an, diese Hülse einzusparen, was dann aber wiederum Einfluss auf die Montagemöglichkeiten des Gewinderings hat.
-
Eine weitere Möglichkeit der Anbringung eines Gewinderings ist in 2 dargestellt, wobei dort keine Hülse vorgesehen ist und der Gewindering nach Beendigung der Spritzvorgänge nachträglich angebracht werden muss. Hierzu gibt es verschiedene Lösungsmöglichkeiten:
2 lässt erkennen, dass der Gewindering durch ein radiales Federelement gesichert wird. Üblicherweise verwendet man hierzu einen Sicherungsring 19. Dieser Sicherungsring 19 befindet sich in einer Nut 20 des Gewinderings 8 und wird während des Überschiebens des Gewinderings 8 auf ein Gegenstück in Form eines vorumspritzten Schirmelements 6 aufgedehnt. Während dieses Vorgangs verschwindet der Sicherungsring 19 vollständig in der Nut 20. Erst nachdem er eine ringförmige Nut des Schirmelements 6 erreicht hat, geht er in seine Ausgangslage zurück. Beim Verriegeln bewegt sich der Gewindering 8 bei jeder Schraubbewegung entgegengesetzt zum Schirmelement 6. Er kann nicht mehr heruntergezogen werden, da der Sicherungsring 19 gegen einen Anschlag aufläuft. Dadurch wird der Gewindering 8 fixiert und so wird ein Kontakt zwischen Gewindering 8 und Gehäuse realisiert. Nachteilig ist dabei, dass man bestenfalls nur einen linienförmigen Kontakt erreicht. Durch Unrundheiten von Sicherungsring 19 und Gehäuse ist es möglich, dass der Kontakt nicht durchgängig ist, also eine 360°-Schirmung nicht sicher gegeben ist.
-
Eine weitere, alternative Möglichkeit, einen solchen Anschlag zu realisieren, ergibt sich dadurch, dass man den Gewindering an einem Hinterschnitt einrasten lässt. Voraussetzung hierfür ist, dass das Gegenstück entsprechend flexibel ist und sich in der Endstellung des Gewinderings wieder in seine Ausgangslage zurückbewegt. Dies ist aber bei üblichem Material oder Hybrid-Material nicht möglich, da es nicht die entsprechenden Eigenschaften aufweist. Beim Aufpressen wird der Hinterschnitt beschädigt oder ganz abgeschert, so dass er nicht mehr seine ursprüngliche Wirkung hat. Aufgrund eventueller Beschädigungen ist auch keine Prozesssicherheit gegeben.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer vorzugsweise mehrpoligen elektrischen Schnittstelle sowie eine entsprechend hergestellte elektrische Schnittstelle anzugeben, wonach eine besonders sichere Gewinderingfixierung unter gleichzeitiger Realisierung eines besonders sicheren elektrischen, vorzugsweise 360° umlaufenden Kontakts zwischen Gewindering und einem Gegenstück mit konstruktiv einfachen Mitteln realisiert ist.
-
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine elektrische Schnittstelle mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst.
-
Danach ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindering mittels einer Hinterspritzung relativ und beweglich zu dem Kontaktkörper positioniert wird. Die erfindungsgemäße elektrische Schnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindering mittels einer Hinterspritzung relativ und beweglich zu dem Kontaktkörper positioniert ist.
-
In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass durch geschickte Befestigung des Gewinderings die voranstehende Aufgabe auf überraschend einfache Weise gelöst wird. Hierzu ist im Konkreten die Positionierung des Gewinderings relativ zu dem Kontaktkörper mittels einer Hinterspritzung realisiert. Hieraus ergibt sich der wesentliche Vorteil einer Reduzierung des Montageaufwands und die Einsparung zweier Einzelteile in Form beispielsweise einer üblichen Hülse und eines Sicherungsrings sowie eine verbesserte elektrische Kontaktierung. Im Gegensatz zur Vorkehrung eines Sicherungsrings, der nur einen linienförmigen und nicht 360° umlaufenden Kontakt ermöglicht, ergibt sich durch die Hinterspritzung eine weit größere großflächige Kontaktfläche mit sehr vielen kleinen Kontaktpunkten.
-
Folglich ist eine besonders sichere Gewinderingfixierung unter gleichzeitiger Realisierung eines besonders sicheren elektrischen Kontakts zwischen Gewindering und einem Gegenstück mit konstruktiv einfachen Mitteln realisiert.
-
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der Gewindering eine innere umlaufende Nut aufweisen. Die Hinterspritzung kann in diesem Fall in die innere umlaufende Nut des Gewinderings eindringen, wobei eine hierdurch entstehende ringförmige Kontaktfläche quasi als Abdruck der inneren umlaufenden Nut durch die Hinterspritzung entsteht. Dabei sind beide Flächen der inneren Nut und der erzeugten Hinterspritzung in idealer Weise parallel zueinander ausgeführt, um so eine Kontaktierung mit maximaler Anzahl von Kontaktpunkten – umlaufend – zu realisieren. Damit ist eine gewünschte 360°-Schirmung wesentlich sicherer realisiert, als dies beim Sicherungsringprinzip ermöglicht ist.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die Nut eine schräg zu einer radialen Richtung des Gewinderings ausgeführte Innenwand aufweisen. Dies ermöglicht eine besonders große Anzahl an Kontaktpunkten bzw. eine besonders große Kontaktfläche.
-
Im Hinblick auf eine besonders einfache Herstellung der Schnittstelle kann der Gewindering vor der Hinterspritzung an einem Anschlag des Kontaktkörpers angeordnet werden. Hierdurch ist eine sichere Vorpositionierung des Gewinderings vor der Hinterspritzung ermöglicht. In vorteilhafter Weise kann der Gewindering hierfür einen nach innen abragenden umlaufenden Wulst oder Vorsprung aufweisen. Hierdurch ist eine besonders sichere Anlage des Gewinderings an dem Anschlag ermöglicht.
-
Ebenfalls im Hinblick auf eine besonders einfache Herstellung kann vor der Hinterspritzung eine Vorumspritzung zur Bildung eines Vorumspritzlings erfolgen. Hierdurch ist quasi ein Grundkörper für eine sichere Anordnung des Gewinderings vor der Hinterspritzung bzw. der Umspritzung bereitgestellt. Im Ergebnis ergibt sich eine besonders sichere Umspritzung und Montage der Schnittstelle. In vorteilhafter Weise kann der Vorumspritzling zur Bildung einer mechanischen Verbindung zwischen einer Abschirmung des Kabels und dem Gewindering erzeugt werden. Im Ergebnis ergibt sich eine besonders robuste elektrische Schnittstelle.
-
In besonders vorteilhafter Weise kann die Hinterspritzung mit einem elektrisch leitenden Verbundmaterial oder Hybridmaterial erfolgen. Hierdurch ist in eleganter Weise eine elektrische Verbindung zwischen Gewindering und beispielsweise einer Abschirmung ermöglicht. Dabei erfüllt das Verbundmaterial oder Hybridmaterial eine Doppelfunktion, nämlich einerseits die Fixierung des Gewinderings und andererseits eine elektrische Kontaktierung zu beispielsweise einer Abschirmung des Kabels. Somit kann in besonders eleganter Weise durch die Hinterspritzung ein elektrischer Kontakt zwischen dem Gewindering und einer Abschirmung des Kabels hergestellt werden.
-
Bei einem konkreten Ausführungsbeispiel kann das Kabel oder eine mit dem elektrischen Kontakt zu verbindende Ader des Kabels eine das Kabel oder die Ader umgebende Abschirmung umfassen. Weiterhin kann zur Bildung eines Schirmelements die Abschirmung des Kabels oder der Ader und zumindest ein an die Abschirmung angrenzender Bereich um den elektrischen Kontakt mit einem elektrisch leitenden Verbundmaterial umspritzt werden. Dabei kann dieses Verbundmaterial auch zur Hinterspritzung des Gewinderings verwendet werden.
-
In besonders vorteilhafter Weise kann das Verbundmaterial oder Hybridmaterial metallische Bestandteile und nach dem Spritzen eine Metallmatrix oder einen im Sinne eines Durchdringungsgefüges durchgängigen Metalldispergenten und/oder ein niedrigschmelzendes Metall, vorzugsweise mit einem Schmelzpunkt unter 200°C, und/oder einen vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff mit einer Verarbeitungstemperatur im Bereich zwischen 250°C und 300°C und/oder elektrisch leitende Partikel, insbesondere Metallfasern und/oder Metallpellets, umfassen. Mit all den zuletzt genannten Ausführungsformen kann eine sichere elektrische Kontaktierung mittels des Verbundmaterials oder Hybridmaterials hergestellt werden. Hinsichtlich der konkreten Auswahl des Verbundmaterials oder Hybridmaterials kann auf individuelle Einsatzbereiche der Schnittstelle abgestellt werden.
-
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigen
-
1 in einer geschnittenen und im Detail vergrößerten Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schnittstelle in Form eines Winkelsteckers,
-
2 in einer geschnittenen Darstellung eine herkömmliche Schnittstelle mit einem mittels eines Sicherungsrings fixierten Gewinderings und
-
3 in einer geschnittenen Darstellung eine weitere herkömmliche Schnittstelle mit einem mittels eines Sicherungsrings fixierten Gewinderings.
-
2 zeigt in einer geschnittenen Darstellung eine herkömmliche Schnittstelle. Die Schnittstelle weist ein eine Abschirmung 1 aufweisendes Kabel 2 mit zwei Adern 3 auf, die mit zwei elektrischen Kontakten 4 verbunden sind. Die Adern 3 und die elektrischen Kontakte 4 sowie ein kleiner Teil des Abschirmgeflechts 1 sind zumindest teilweise von einem Isolierkörper 5 umgeben. Ein Teil des Kabels 2, die Abschirmung 1 und der Isolierkörper 5 sind von einer weiteren Vorumspritzung als Schirmelement 6 umgeben. Um das Schirmelement 6 und das Kabel 2 ist bereichsweise ein Gehäuse 7 angeordnet. Ein Gewindering 8 ist mittels eines Sicherungsrings 19 mit dem Schirmelement 6 mechanisch verbunden.
-
1 zeigt in der linken Hälfte in einer geschnittenen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Schnittstelle und in der rechten Hälfte einen Detailausschnitt, dem die Positionierung des Gewinderings 8 im Detail entnehmbar ist. Im Konkreten weist die Schnittstelle ein ein Abschirmgeflecht 1 aufweisendes Kabel 2 auf. Das Kabel 2 weist Adern 3 auf, die mit elektrischen Kontakten 4 verbunden sind. Ein Kontaktkörper 5 umgibt die elektrischen Kontakte 4. Eine Vorumspritzung 6 umgibt einen Teil des Abschirmgeflechts 1 sowie die Adern 3. Ein Schirmelement oder Gehäuse 7 ist durch eine weitere Umspritzung gebildet, wobei diese Umspritzung ebenfalls zu einer Hinterspritzung des Gewinderings 8 führt. Durch die Hinterspritzung ist eine ringförmige Kontaktfläche 9 gebildet, die in einer inneren Nut 10 des Gewinderings 8 mit dem Gewindering 8 Kontakt hat. Die Hinterspritzung bildet quasi einen Kragen 10', der in die innere Nut 10 hineinragt. Die innere Nut 10 weist eine schräge Innenwand 12 auf, um eine Kontaktfläche zwischen dem Gewindering 8 und dem durch Hinterspritzung gebildeten Schirmelement oder Gehäuse 7 möglichst groß zu gestalten.
-
Der Kontaktkörper 5 weist einen Anschlag 11 auf, an dem der Gewindering 8 vor der Hinterspritzung positioniert wird.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Material, das zur Hinterspritzung und zur Bildung des Schirmelements oder Gehäuses 7 verwendet wird, ein Verbundmaterial mit metallischen Bestandteilen, sodass sich nach dem Spritzen eine Metallmatrix in dem Verbundmaterial bildet. Man kann sich das so vorstellen, dass ein Kunststoffmaterial von vielen Metallbahnen durchzogen ist. Diese Metallbahnen enden auf der Oberfläche des Kunststoffs und können als blanke kreisförmige Metallflächen mit bloßem Auge erkannt werden. Diese kreisförmigen Metallflächen sind über die ganze Gehäuseoberfläche oder Schirmelementoberfläche verteilt. All diese kleinen Metallflächen haben einen elektrischen Kontakt zueinander.
-
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer elektrischen Schnittstelle umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
Nachdem das Kabel 2 abgemantelt ist, werden das Abschirmgeflecht 1 und die Adern 3 freigelegt, welche dann mit den Kontakten 4 mittels üblicher Verfahren wie beispielsweise Crimpen oder Löten verbunden werden. Danach werden die Kontakte 4 in Kontaktkammern eingeführt und eingerastet. Diese Kontaktkammern sind in einem Kontaktkörper 5 positioniert. Der Gewindering 8 wird nun über das Kabel 2 – lagerichtig – aufgefädelt und bis zum Anschlag 11 des Kontaktkörpers 5 geführt. Die so konfektionierte Baugruppe wird nun in das Vorumspritzungswerkzeug eingelegt und anschließend umspritzt. Danach wird der hierdurch entstandene Vorumspritzling in ein weiteres Werkzeug eingelegt und mit dem Verbundmaterial zur Bildung des Schirmelements bzw. Gehäuses 7 umspritzt. Bei diesem Vorgang werden zum einen der elektrische Kontakt zum Abschirmgeflecht 1 realisiert und zum anderen die innere Nut 10 des Gewinderings 8 hinterpritzt und der Gewindering 8 elektrisch kontaktiert.
-
Beim Erkalten des Verbundmaterials oder Hybridmaterials schrumpft dieses auf den Kontaktkörper 5 auf. Da sich das Verbundmaterial oder Hybridmaterial mit dem ebenfalls metallischen Gewindering 8 nicht verbindet, kann ein kleiner Spalt zwischen der Innenkontur der Gewinderingnut 10 und dem umlaufenden, hinterspritzten Hybridmaterial-Kragen 10' entstehen. Dieser Spalt reicht aus, um den Gewindering 8 drehen zu können.
-
Die Nut 10 des Gewinderings 8 weist eine Form auf, die mehrere Vorteile bietet. Zum einen wird ein sicheres Ausspritzen des Hybrid-Kragens 10' ermöglicht. Des Weiteren ist eine Kraftaufnahme des Kragens 10' beim Verriegeln der Schnittstelle möglich, wenn diese beispielsweise als Stecker ausgebildet ist. Des Weiteren erfolgt eine sichere elektrische Kontaktherstellung zwischen dem Gewindering 8 und dem Verbundmaterial der Hinterspritzung. Beim Festdrehen des Gewinderings 8 werden eventuell vorhandene Übergangswiderstände der austretenden Metallflecken oder Metallflächen leicht abgeschabt und dadurch gereinigt. Des Weiteren ist die Nut 10 mittels einer schrägen Innenwand 12 schräg ausgeführt, um eine möglichst große Kontaktfläche durch möglichst viele Metallflächen zu erreichen. Insoweit weist die Nut 10 eine aufgrund der schrägen Innenwand 12 offene Ausgestaltung auf. Die Nut 10 weist dabei quasi die Form eines U auf, bei dem ein U-Schenkel quasi nach außen weggebogen ist, um die schräge Innenwand 12 zu bilden.
-
3 zeigt ebenfalls in einer geschnittenen Darstellung eine weitere herkömmliche Schnittstelle mit einem mittels eines Sicherungsrings 19 fixierten Gewindering 8. Im Gegensatz zur 2 weist diese herkömmliche Schnittstelle noch einen Kontaktkörper 5, einen unterschiedlich ausgestalteten Isolierkörper 6 und ein unterschiedlich ausgestaltetes Schirmelement 7 auf. Die hier gezeigte Schnittstelle ist von einem Gehäuse 21 eingefasst. Ansonsten entspricht die in 3 gezeigte Schnittstelle der in 2 gezeigten herkömmlichen Schnittstelle.
-
Es sei angemerkt, dass die voranstehend erörterten Ausführungsbeispiele lediglich der beispielhaften Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Abschirmgeflecht
- 2
- Kabel
- 3
- Ader
- 4
- elektrischer Kontakt
- 5
- Kontaktkörper, Isolierkörper
- 6
- Vorumspritzung, Schirmelement, Isolierkörper
- 7
- Schirmelement, Gehäuse
- 8
- Gewindering
- 9
- ringförmige Kontaktfläche
- 10
- innere Nut
- 10'
- Kragen
- 11
- Anschlag
- 12
- schräge Innenwand
- 13
- Vorsprung
- 19
- Sicherungsring
- 20
- Nut
- 21
- Gehäuse
