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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Steckverbinder für eine elektrische Steckverbindung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Steckverbinders.
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Stand der Technik
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In der Verbindungstechnik für elektrische Steckverbinder werden aus Kosten- und Gewichtsgründen zunehmend Aluminiumleiter eingesetzt. Üblicherweise umfassen Steckverbinder für eine elektrische Steckverbindung ein mit einem Kabel elektrisch leitend verbundenes Kontaktelement und einen Kontaktträger mit einer Kammer zur Aufnahme eines Kontaktelements. Dabei wird das Kontaktelement entlang einer Einsteckrichtung in die Kammer eingesteckt. Das Kontaktelement weist einen Kontaktabschnitt zum elektrischen Kontaktieren auf. Weiterhin weist das Kontaktelement einen Verbindungsabschnitt auf, in welchem das Kabel elektrisch mit dem Kontaktelement verbunden ist.
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Bei derartigen Steckverbindern, bei welchen das Kabel bzw. eine elektrisch leitfähige Leitung des Kabels aus Aluminium gefertigt ist kann es vorkommen, dass das Kontaktelement weiterhin aus einer Kupferlegierung gefertigt ist. Dadurch kann an der Verbindungsstelle, bzw. am Verbindungsabschnitt, eine Paarung aus Aluminium und Kupfer auftreten, die bei Anwesenheit von Medien (Flüssigkeiten oder Gase) auf Grund der Potentialunterschiede beider Materialien zu elektrochemischer Korrosion führen kann. Dabei reichen auch geringe Mengen von derartigen Medien, beispielsweise bei einer Betauung im Innern einer nach außen abgedichteten Steckverbindung.
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Um den Verbindungsabschnitt zu schützen kann beispielsweise der als Crimphülse ausgebildete Verbindungsabschnitt verschweißt werden. Ein derartiger Steckverbinder ist beispielsweise aus der
US 2015/0079857 A1 bekannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass eine Kontaktkorrosion durch die Paarung unterschiedlicher Materialien der elektrischen Leitung und des Kontaktelements am Verbindungsabschnitt die Lebensdauer bzw. die Stromtragfähigkeit des Steckverbinders reduzieren kann.
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Das Kapseln des Verbindungsabschnitts durch eine verschweißte Hülle hat sich als sehr zeitaufwändig und kostenintensiv erwiesen.
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Es kann daher ein Bedarf bestehen, einen Steckverbinder bereitzustellen, bei dem die Verbindungsstelle zwischen der elektrisch leitfähigen Leitung und dem Kontaktelement durch eine einfache und kostengünstige sowie mühelos montierbare Vorrichtung gegen das Eindringen von fluiden Medien (Flüssigkeiten oder Gase) dauerhaft zu schützen ist.
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Vorteile der Erfindung
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Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird ein Steckverbinder für eine elektrische Steckverbindung vorgeschlagen. Der Steckverbinder umfasst ein mit einem Kabel elektrisch leitend verbundenes Kontaktelement, einen Kontaktträger mit einer Kammer zur Aufnahme eines Kontaktelements und ein erstes Dichtelement. Das Kontaktelement ist entlang einer Einsteckrichtung in die Kammer eingesteckt. Das Kontaktelement weist einen Kontaktabschnitt zum elektrischen Kontaktieren auf. Weiterhin weist das Kontaktelement einen Verbindungsabschnitt auf, in welchem das Kabel elektrisch mit dem Kontaktelement verbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass das erste Dichtelement ein Gel umfasst. Das erste Dichtelement und das Kontaktelement sind dabei relativ zueinander derart in der Kammer angeordnet, dass das erste Dichtelement im Verbindungsabschnitt des Kontaktelements angeordnet ist.
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Bezüglich der Einsteckrichtung betrachtet ist der Verbindungsabschnitt stromaufwärts des Kontaktabschnitts angeordnet. Mit dem Begriff „stromaufwärts“ ist dabei nicht eine elektrische Stromrichtung gemeint sondern es wird dadurch eine relative Anordnungsbeziehung verschiedener Elemente zueinander entlang einer definierten Richtung, hier z.B. der Einsteckrichtung definiert, wobei die Einsteckrichtung sozusagen stromabwärts gerichtet ist.
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Der Kontaktabschnitt zum elektrischen Kontaktieren kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass er mit einem Gegenkontaktelement, beispielsweise in Form eines Kontaktpins bzw. eines Kontaktmessers in elektrischen Kontakt gebracht werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann der Kontaktabschnitt derart ausgebildet sein, dass das Kontaktelement in der Art eines Direktsteckers verwendet werden kann. Der Kontaktabschnitt kann dann einen elektrischen Kontakt mit Kontaktflächen (Kontakt-Lands) einer Leiterplatte bewirken.
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Unter dem Ausdruck „ein Kontaktelement“ bzw. „eine Kammer“ kann sowohl der Ausdruck „genau ein Kontaktelement“ bzw. „genau eine Kammer“ gemeint sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Ausdruck eine Mehrzahl von Kontaktelementen bzw. eine Mehrzahl von Kammern bzw. Kontaktaufnahmekammern beschreibt. Somit sind die beiden Ausdrücke zu lesen als „wenigstens ein Kontaktelement“ bzw. „wenigstens eine Kammer“.
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Der Verbindungabschnitt kann beispielsweise Crimplaschen aufweisen, mit denen ein abisolierter Teil des Kabels elektrisch leitend mechanisch am Kontaktelement befestigt wird. In anderen Ausführungsvarianten ist es auch denkbar, dass das Kabel elektrisch leitend im Verbindungabschnitt durch Löten oder Schweißen oder durch einen elektrisch leitfähigen Kleber mit dem Kontaktelement verbunden ist.
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Es kann vorgesehen sein, dass der Verbindungsabschnitt vollständig vom ersten Dichtelement umgeben ist.
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Das Gel kann z.B. ein Silicon-Fluid enthalten. Das Gel kann ein System mit Vinyl-Endgruppen umfassen, bei denen der Kettenverlängerer in das Netzwerk eingebaut ist. Beispielsweise kann das Gel mit Tetrakis-(dimethylsiloxy)silane als Vernetzer gestaltet sein oder mit Methylhydrosiloxan – Dimethylsiloxan – Copolymer mit Trimethylsiloxy-Endgruppen.
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Durch das im Dichtelement vorgesehene Gel wird vorteilhaft bewirkt, dass das Dichtelement selbst kleinste Zwischenräume im Verbindungsabschnitt ausfüllt. Somit ist das Vordringen von fluiden Medien in den Verbindungsabschnitt nahezu ausgeschlossen, da das Gel zusammen mit dem ersten Dichtelement den Verbindungsabschnitt bevorzugt hermetisch abschließt. Auf diese Weise wird eine Kontaktkorrosion der Verbindungsstelle vorteilhaft unterdrückt. Dadurch, dass das erste Dichtelement und das Kontaktelement relativ zueinander derart in der Kammer angeordnet sind, dass das erste Dichtelement im Verbindungsabschnitt des Kontaktelements angeordnet ist, wird vorteilhaft bewirkt, dass nicht nur ein Eindringen von fluiden Medien entlang der Einsteckrichtung zum Verbindungsabschnitt unterbunden wird oder aus der Kammer heraus entlang einer Richtung entgegen der Einsteckrichtung. Vielmehr wird dadurch bewirkt, dass die Verbindungsstelle selbst durch das erste Dichtelement und das darin enthaltene Gel gekapselt und gegen die fluiden Medien abgedichtet ist.
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Besonders vorteilhaft weist das erste Dichtelement durch das Vorhandensein von Gel eine Art Selbstheilungseffekt auf. Das bedeutet, dass beim Entfernen des Kontaktelements aus der Kammer (beispielsweise, um ein defektes Kontaktelement aus der Kammer zu entfernen) die im Dichtelement durch das entfernte Kontaktelement gebildete Lücke durch das Gel selbstständig wieder geschlossen wird. Auch Kammern, welche nicht mit einem Kontaktelement bestückt sind können auf diese Weise gegen fluide Medien aus einem Außenraum des Kontaktträgers abgedichtet sein.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Kontaktelement zum überwiegenden Teil Kupfer oder eine Kupferlegierung umfasst. Dadurch kann das Kontaktelement auf herkömmliche Weise, beispielsweise als Stanzbiegeteil und einteilig besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine elektrisch leitfähige Leitung des Kabels zum überwiegenden Teil Aluminium umfasst. Dadurch kann das Kabel besonders kostengünstig hergestellt werden. Dadurch sinken die Kosten der Herstellung des Steckverbinders.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass das erste Dichtelement ein Trägerelement aufweist, wobei das Trägerelement das Gel des ersten Dichtelements enthält. Mit anderen Worten: Das Gel kann auf das Trägerelement aufgebracht oder in dem Trägerelement gehalten sein. Das Trägerelement kann dabei als ein dreidimensionaler Körper betrachtet werden, welcher in die Kammer des Kontaktträgers eingesteckt bzw. eingebracht werden kann. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass das Gel mittels des Trägerelements ortsgenau bzw. positionsgenau in der Aufnahmekammer platziert werden kann und am eingebrachten Ort stationär auch über Lebensdauer des Steckverbinders verbleibt. Weiterhin vorteilhaft lässt sich mittels des Trägerelements die Menge des Gels, welche in die Kammer eingebracht wird, genau dosieren. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass bei gleichbleibendem Trägerelement für verschiedene Anwendungszwecke unterschiedliche Gele verwendet werden können, ohne das eine möglicherweise unterschiedliche Viskosität bzw. Vliesfähigkeit der entsprechenden Gele eine Anpassung des Einbringvorgangs des ersten Dichtelements in die Kammer erfordern würde. Denn das Trägerelement haltert gewisser Maßen das Gel.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Trägerelement porös ist. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass das Trägerelement das Gel in den Poren aufnehmen und gewisser Maßen speichern kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Trägerelement elastisch reversibel verformbar ist. Dadurch kann vorteilhaft bewirkt werden, dass das Trägerelement beispielsweise mit einem leichten Übermaß gefertigt ist relativ zur Kammer und somit beschädigungsfrei in die Kammer eingeführt werden kann. Durch die elastisch reversible Eigenschaft ist das Trägerelement und damit das erste Dichtelement dann beispielsweise kraftschlüssig oder reibschlüssig in der Kammer positionstreu gehaltert.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Trägerelement aus Schaumstoff oder einem vliesartigen Material gebildet ist.
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Beispielsweise kann das Trägerelement aus einem Polyurethanschaum gebildet sein. Das Trägerelement kann aus einem Material auf Polyester-Basis gebildet sein.
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Dadurch wird eine besonders kostengünstige Herstellung möglich. Vliesartige Materialien oder Schaumstoffe bieten eine große innere Oberfläche, in der das Gel gehaltert bzw. gespeichert werden kann. Gleichzeitig sind sie leicht verformbar, einfach herstellbar und einfach einbringbar. Wird ein Kontaktelement aus der Kammer entfernt und hinterlässt im ersten Dichtelement bzw. im Trägerelement zunächst eine Lücke, so bewirkt die Materialwahl (Schaumstoff oder vliesartiges Material), dass das erste Dichtelement durch die elastischen Eigenschaften des Trägerelements die Kammer dennoch wieder dicht verschließt. Dieser Selbstheilungseffekt wird durch das im Trägerelement oder am Trägerelement gehalterte bzw. gespeicherte Gel befördert. Auf diese Weise ist stets sichergestellt, dass ein stromabwärts des ersten Dichtelements befindlicher Raum gegen das Eindringen von fluiden Medien aus einem Außenraum (stromaufwärts des ersten Dichtelements bezüglich der Einsteckrichtung betrachtet) geschützt ist.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass das in der Kammer eine Auflagefläche für das erste Dichtelement vorgesehen ist, auf welcher das erste Dichtelement mit einer in die Einsteckrichtung weisenden Stirnfläche aufliegt. In der Kammer ist eine erste Druckplatte entlang der Einsteckrichtung stromaufwärts des ersten Dichtelements vorgesehen. Das erste Dichtelement ist mittels der ersten Druckplatte zwischen der ersten Druckplatte und der Auflagefläche verpresst.
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Durch das Verpressen des ersten Dichtelements entlang der Einsteckrichtung wird vorteilhaft eine Verbreiterung quer zur Einstreckrichtung des ersten Dichtelements bewirkt. Gleichzeitig wird das Gel in sämtliche Hohl- und Zwischenräum im Verbindungsabschnitt gepresst. Dadurch wird der Verbindungsabschnitt besonders gut gegen Kontakt mit eindringenden fluiden Medien geschützt. Für den Fall, dass das erste Dichtelement ein Trägerelement umfasst wird durch das Verpressen des ersten Dichtelements auch eine gute Abdichtung zwischen dem ersten Dichtelement und der Innenwand der Kammer bewirkt. Die erste Druckplatte kann dabei mit einem bezüglich der Kammer geringen Übermaß in ihrem Querschnitt gefertigt sein. Auf diese Weise kann sie, nachdem sie entlang der Einsteckrichtung gegen das erste Dichtelement gepresst worden ist ohne weitere Elemente kraftschlüssig bzw. reibschlüssig in der Aufnahmekammer gehalten sein. In der Kammer kann auch eine ringförmige Nut vorgesehen sein, in welche die erste Druckplatte eingreift und auf diese Weise gegen ein Zurückdrücken entgegen der Einsteckrichtung geschützt ist.
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Die Auflagefläche kann beispielsweise durch eine Verjüngung des Innendurchmessers der Kammer realisiert sein. Auf diese Weise kann eine Art Schulter ausgebildet sein, welche eine Auflagefläche aufweist, welche entgegen der Einsteckrichtung zeigt.
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Die erste Druckplatte kann einen ersten Durchgangskanal aufweisen, durch welchen das Kabel geführt ist. Die erste Druckplatte kann auch eine C-förmige Form aufweisen, in der Art eines Sprengrings. Es ist auch möglich, dass die erste Druckplatte wenigstens einen Rasthaken aufweist, um derart in der Kammer nach dem Zusammenpressen des ersten Dichtelements unter mechanischer Spannung gehalten zu werden.
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Die erste Druckplatte kann auch als eine Platte mit einer Vielzahl von Löchern für die Durchführung der Kabel ausgeführt sein. In diesem Fall ist die erste Druckplatte für eine Mehrzahl von ersten Dichtungen ausgelegt.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass in der Kammer ein zweites Dichtelement angeordnet ist. Dabei ist das zweite Dichtelement vom ersten Dichtelement separat ausgebildet. Das zweite Dichtelement kann entlang der Einsteckrichtung betrachtet stromabwärts des ersten Dichtelements angeordnet sein. Das zweite Dichtelement ist vom ersten Dichtelement beabstandet. Die Beabstandung kann insbesondere entlang der Einsteckrichtung ausgebildet sein.
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Das zweite Dichtelement kann ebenfalls ein Gel umfassen. Das zweite Dichtelement kann ebenfalls ein Trägerelement aufweisen, welches das Gel enthält. Mit anderen Worten: Das zweite Dichtelement kann analog zum ersten Dichtelement aufgebaut sein.
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Durch das Vorsehen des zweiten Dichtelements wird eine besonders fluiddichte Abdichtung geschaffen. Auf diese Weise lässt sich die Lebensdauer des Kontakts vorteilhaft erhöhen. Durch die Beabstandung der beiden Dichtelemente wird weiterhin eine Art Redundanz geschaffen. Sollte eines der beiden Dichtelemente ein Leck aufweisen, so wird das Vordringen von fluiden Medien zum Verbindungsabschnitt durch das andere Dichtelement zumindest verzögert.
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Eine Weiterbildung sieht vor, dass in der Kammer eine zweite Druckplatte entlang der Einsteckrichtung stromaufwärts des zweiten Dichtelements vorgesehen ist. Das zweite Dichtelement ist mittels der zweiten Druckplatte zwischen der zweiten Druckplatte und dem ersten Dichtelement verpresst.
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Die zweite Druckplatte kann ähnlich wie die erste Druckplatte ausgebildet sein. Das bedeutet: Sie kann in der Art eines Sprengrings ausgebildet sein und kann kraftschlüssig bzw. formschlüssig bzw. reibschlüssig in der Kammer gehaltert sein. Durch das Vorsehen der zweiten Druckplatte kann das zweite Dichtelement auf besonders einfache und schnelle Weise in der Kammer montiert und gehaltert werden.
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Besonders vorteilhaft ergibt sich eine Art Sandwich-Struktur, welche entgegen der Einsteckrichtung betrachtet die folgende Reinfolge aufweist: Auflagefläche, erstes Dichtelement, erste Druckplatte, zweites Dichtelement, zweite Druckplatte.
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Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Steckverbinders für eine elektrische Steckverbindung vorgesehen. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- – Bereitstellen eines mit einem Kabel elektrisch leitend verbundenen Kontaktelements, wobei das Kontaktelement einen Verbindungsabschnitt aufweist, in welchem das Kabel elektrisch mit dem Kontaktelement verbunden ist;
- – Bereitstellen eines Kontaktträgers mit einer Kammer zur Aufnahme eines Kontaktelements,
- – Bereitstellen eines ersten Dichtelements, wobei das erste Dichtelement ein Gel umfasst,
- – Einbringen des ersten Dichtelements in die Kammer,
- – Einstecken des Kontaktelements entlang einer Einsteckrichtung in die Kammer durch das erste Dichtelement hindurch derart, dass der Verbindungsabschnitt des Kontaktelements im ersten Dichtelement angeordnet ist. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das erste Dichtelement den Verbindungsabschnitt vollständig umgibt.
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Durch das Verfahren wird vorteilhaft eine besonders einfache und zuverlässige Herstellung des Steckverbinders derart bewirkt, dass der Verbindungsabschnitt dauerhaft gegen Kontakt mit fluiden Medien, insbesondere Feuchtigkeit, geschützt ist. Das Hindurchstecken des Kontaktelements durch das erste Dichtelement in Verbindung mit der selbstheilenden Funktion des ersten Dichtelements in Folge des Gels, bewirkt ein dichtes und sicheres Umschließen sämtlicher Ritzen, Spalten und Hohlräumen im Verbindungsabschnitt.
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Es versteht sich, dass z.B. in einem weiteren Verfahrensschritt vor dem Einstecken des Kontaktelements und nach dem Einstecken des ersten Dichtelements eine erste Druckplatte in die Kammer eingebracht wird und auf das erste Dichtelement gepresst werden kann.
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Alternativ kann z.B. auch nach dem Einstecken des ersten Dichtelements zuerst das Kontaktelement eingesteckt werden und erst anschließend die erste Druckplatte eingesteckt und/oder auf das erste Dichtelement aufgepresst werden.
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Es kann auch eine Ausführungsform mit zwei Dichtelementen vorgesehen sein.
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Dazu kann ein weiterer Schritt vorgesehen sein, in dem ein zweites Dichtelement in die Kammer eingebracht werden kann.
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Daran anschließend kann dann eine zweite Druckplatte in die Kammer eingebracht werden. Diese zweite Druckplatte kann auf das zweite Dichtelement gepresst werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Schritte des Verfahrens nicht alle am selben Ort durchgeführt werden: so kann vorgesehen sein, dass der Kontaktträger mit einem in die Kammer eingebrachten ersten Dichtelement und verpresster erster Druckplatte zu einem Kunden geliefert wird – das Kontaktelement kann dann durch die erste Druckplatte hindurch und durch das Dichtelement hindurch in die Kammer eingeführt werden. Auch das zweite Dichtelement und die zweite Druckplatte können bereits vorgesehen sein. Das Einstecken des Kontaktelements kann dann durch den Kunden bzw. einen Konfektionär erfolgen. Im Sinne der Anmeldung wird diese örtliche und räumliche Trennung der Verfahrensschritte als zu dem Verfahren gehörig betrachtet.
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Zeichnungen
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.
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Es zeigen:
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1a: Eine schematische perspektivische Darstellung von Komponenten eines Steckers bzw. Steckverbinders zur Aufnahme von darin zu verrastenden Kontaktelementen aus dem Stand der Technik;
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2a: Eine schematische perspektivische Ansicht eines Kontaktelements und eines Kabels vor dem Verbinden aus dem Stand der Technik;
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2b: Das Kontaktelement und das Kabel aus 2a im verbundenen Zustand;
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3a: Einen schematischen Querschnitt durch einen Steckverbinder gemäß einer ersten Ausführungsform;
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3b: Einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Steckverbinders.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung von Komponenten eines Steckverbinders 1 aus dem Stand der Technik, wie er beispielsweise im Fahrzeugbau eingesetzt wird. Der Steckverbinder 1 weist einen Kontaktträger 20 sowie ein in den Kontaktträger 20 entlang einer Einsteckrichtung E einsteckbares Kontaktelement 2 auf.
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Das Kontaktelement 2 ist als ein Lanzenkontakt ausgebildet. Es weist einen Kontaktabschnitt 3 auf, in welchen durch eine Einstecköffnung 5a ein hier nicht dargestellter Gegenkontakt 50 (3a, 3b) zur elektrischen Kontaktierung eingesteckt werden kann. In anderen Ausführungsformen ist das Kontaktelement 2 als Direktkontaktelement ausgebildet. Es kann dazu beispielsweise quer zur Einsteckrichtung E eine Kontaktfeder aufweisen, mit welcher elektrische Kontaktflächen auf der Oberseite bzw. Oberfläche einer Leiterplatte kontaktiert werden können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist an der Außenseite des Kontaktelements 2 im Kontaktabschnitt 3 ein nach außen abragendes, sich schräg nach hinten erstreckendes, beispielsweise federnd ausgebildetes Verrastelement 5 bzw. eine Rastlanze 5 ausgebildet. Vom Kontaktabschnitt 3 entgegen der Einsteckrichtung E betrachtet, also stromaufwärts, schließt sich ein Verbindungsabschnitt 4 an, in dem ein Kabel 30 bzw. eine hier nicht dargestellte elektrische Leitung 31 des Kabels 30 am Kontaktelement 2 elektrisch leitend befestigt ist. Das Kabel 30 kann zum Beispiel an das Kontaktelement 2 angecrimpt oder angelötet oder angeschweißt sein oder mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers an das Kontaktelement 2 angeklebt sein. Auf diese Weise ist das Kabel 30 bzw. die elektrische Leitung 31 des Kabels 30 elektrisch und mechanisch mit dem Kontaktelement 2 verbunden.
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Der Kontaktträger 20 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet. Er weist ein erstes Kontaktträgerelement 21 und ein zweites Kontaktträgerelement 22 auf. Grundsätzlich sind auch einteilige Ausführungsformen denkbar. Der Kontaktträger 20 weist eine Mehrzahl von Kammern 23 auf, die zur Aufnahme von Kontaktelementen 2 eingerichtet sind. Entlang der Einsteckrichtung E betrachtet vor bzw. stromaufwärts der Kammern 23 kann der Stecker in einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel eine Dichtmatte aufweisen, die eine Abdichtung der Kammern 23 gegen fluide Medien (Gase oder Flüssigkeiten) aus einer Außenumgebung des Steckverbinders 1 sicherstellt. Die Kontaktelemente 2 mit ihren Kabeln 30 werden beim Einsteckvorgang in den Kontaktträger 20 eingeführt.
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Das erste Kontaktträgerelement 21 weist zum Kontaktelement 2 hinweisend eine erste Öffnung 26 zum Einstecken des Kontaktelements 2 auf. Durch diese erste Öffnung 26 wird das Kontaktelement 2 in das erste Kontaktträgerelement 21 eingesteckt. Das erste Kontaktträgerelement 21 wird beispielsweise mittels Rasthaken 25, welche in korrespondierende Öffnung des zweiten Kontaktträgerelements 22 eingreifen, am zweiten Kontraktträgerelement 22 befestigt. Das zweite Kontaktträgerelement 22, welches sich stromabwärts des ersten Kontaktträgerelements 21 befindet, weist an seiner in der Figur unteren Seite zweite Öffnungen 27 auf, durch welche hier nicht dargestellte Gegenkontaktelemente 50 zum elektrischen Kontaktieren des Kontaktelements 2 entgegen der Einsteckrichtung E in den Kontaktträger 20 eingesteckt werden können.
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Es versteht sich, dass es auch Ausführungsformen geben kann, bei der lediglich eine einzige Kammer 23 im Kontaktträger 20 vorgesehen ist. In einem derartigen Ausführungsbeispiel ist dann auch lediglich ein einziges Kontaktelement 2 vorgesehen. Es versteht sich weiterhin, dass auch bei einem Kontaktträger 20 mit einer Mehrzahl von Kammern 23 einzelne Kammern 23 unbestückte bleiben können. Mit anderen Worten: Es kann sein, dass die Anzahl der Kontaktelemente 2 geringer ist als die Anzahl der Kammern 23 des Kontaktträgers 20.
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2a zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kontaktelements 2 aus dem Stand der Technik. Das Kontaktelement 2 ist dabei noch nicht elektrisch bzw. mechanisch mit dem Kabel 30 verbunden. Das Kontaktelement weist an seiner vorderen Seite einen Kontaktabschnitt 3 auf, in welchem eine Einstecköffnung 5a für ein Gegenkontaktelement vorgesehen ist. Im Kontaktabschnitt 3 ist weiterhin eine Rastlanze 5 vorgesehen, mit welcher das Kontaktelement 2 an einem Hinterschnitt einer Kammer 23 eines Kontaktträgers 20 verrastet werden kann. Stromaufwärts bzgl. der Einsteckrichtung E bzw. am hinteren Ende des Kontaktelements 2 ist ein Verbindungsabschnitt 4 vorgesehen. Der Verbindungsabschnitt 4 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Crimplaschenpaare 41, 42 auf. Das erste Crimplaschenpaar 41 ist dafür vorgesehen, eine abisolierte, elektrisch leitfähige Leitung 31 des Kabels elektrisch und mechanisch mit dem Kontaktelement 2 zu verbinden. Das erste Crimplaschenpaar 41 zusammen mit dem abisolierten Teil bzw. der elektrischen Leitung 31 des Kabels 30 stellen den Verbindungsabschnitt 4 dar. Das zweite Crimplaschenpaar 42 dient zum Befestigen der elektrischen Isolierung 32 des Kabels 30. Dadurch wird eine Zugentlastung des Kabels 30 bewirkt. Der Abschnitt des zweiten Crimplaschenpaares ist nicht dem Verbindungabschnitt 4 zuzuordnen.
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2b zeigt das Kontaktelement 2 und das Kabel 30 im aneinander befestigten Zustand. Das Kabel 30 ist dabei mit seinem elektrischen Leiter 31 im Verbindungsabschnitt 4 mit dem ersten Crimplaschenpaar 41 am Kontaktelement 2 elektrisch und mechanisch verbunden. Die Isolierung 32 ist mittels des zweiten Crimplaschenpaares 42 mechanisch am Kontaktelement 2 befestigt.
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Der elektrische Leiter 31 kann beispielsweise ein Litzenleiter sein.
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3a zeigt einen Steckverbinder 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Steckverbinder 1 ist dabei in einem Querschnitt dargestellt. Das Kontaktelement 2 kann im dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise eine Kupferlegierung oder Kupfer umfassen. Die elektrische Leitung 31 des Kabels 30 kann beispielsweise Aluminium umfassen oder aus Aluminium gebildet sein. Der Steckverbinder 1 umfasst im dargestellten Ausführungsbeispiel ein erstes Dichtelement 6, 7, 7a, 7b und ein davon beabstandetes zweites Dichtelement 10, 7, 7a, 7b.
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Das erste Dichtelement 6 und das zweite Dichtelement 10 können dabei jeweils ein Trägerelement 7 aufweisen. Das Trägerelement 7 enthält bzw. haltert bzw. speichert ein Gel.
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Das Gel kann z.B. ein Silicon-Fluid enthalten. Das Gel kann ein System mit Vinyl-Endgruppen umfassen, bei denen der Kettenverlängerer in das Netzwerk eingebaut ist. Beispielsweise kann das Gel mit Tetrakis-(dimethylsiloxy)silane als Vernetzer gestaltet sein oder mit Methylhydrosiloxan – Dimethylsiloxan – Copolymer mit Trimethylsiloxy-Endgruppen.
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Das Trägerelement 7 kann beispielsweise aus einem Schaumstoff 7a oder einem vliesartigen Material 7b gebildet sein. Beispielsweise kann das Trägerelement aus einem Polyurethanschaum gebildet sein. Das Trägerelement 7 kann aus einem Material auf Polyester-Basis gebildet sein.
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Das erste Dichtelement liegt mit einer in die Einsteckrichtung E weisenden Stirnfläche 8 auf einer Auflagefläche 24 der Kammer 23 auf. Das erste Dichtelement 6 ist im Verbindungsabschnitt 4 des Kontaktelements 2 angeordnet. Es kann beispielsweise den Verbindungabschnitt 4 vollständig umschließen. Dies kann dadurch bewirkt werden, dass zunächst das erste Dichtelement 6 in die Kammer 23 eingebracht wird und anschließend das Kontaktelement 2 mit seinem Verbindungsabschnitt 4 durch das erste Dichtelement 6 hindurch in die Kammer 23 eingesteckt wird. Das erste Dichtelement 6, 7, 7a, 7b ist mittels einer ersten Druckplatte 9 zwischen der Druckplatte 9 und der Auflagefläche 24 verpresst. Die erste Druckplatte 9 weist eine erste Durchgangsöffnung 9a auf. Durch die erste Durchgangsöffnung 9a hindurch ist beispielsweise das Kabel 30 geleitet. Die erste Druckplatte 9 kann beispielsweise in der Art eines Sprengrings ausgebildet sein. Sie kann kraftschlüssig oder formschlüssig oder reibschlüssig in der Kammer 23 gehaltert sein, nachdem sie in der Figur von oben in die Kammer 23 eingeführt und gegen das erste Dichtelement 6, 7, 7a, 7b gepresst wurde. Stromaufwärts der ersten Druckplatte 9 ist das zweite Dichtelement 10, 7, 7a, 7b angeordnet. Es umschließt lediglich einen isolierten Bereich des Kabels 30. Entlang der Einsteckrichtung E betrachtet ist also die erste Druckplatte 9 zwischen dem ersten Dichtelement 6 und dem zweiten Dichtelement 10 angeordnet. Das zweite Dichtelement 10 wiederum wird von einer noch weiter stromaufwärts bezüglich der Einsteckrichtung E betrachteten zweiten Druckplatte 19 entlang der Einsteckrichtung E verpresst. Auch die zweite Druckplatte 19 weist eine zweite Durchgangsöffnung 19a auf, durch welche das Kabel 30 geführt sein kann.
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Durch die gewählte Anordnung und das Verpressen der beiden Dichtelemente 6, 10 mittels der beiden Druckplatten 9, 19 wird gewährleistet, dass das in den Dichtelementen 6, 10 enthaltene Gel eine Vielzahl von Lücken und Hohlräume in einer Ebene quer zur Einsteckrichtung E betrachtet verschließt. Besonders vorteilhaft verschließt das Gel sämtliche Lücken und Hohlräume. Auf diese Weise wird durch das erste Dichtelement 6 der Verbindungabschnitt 4 wirksam vor Korrosion geschützt. Dabei kann es sich um normales „Anlaufen“ des nicht isolierten Materials im Verbindungsabschnitt 4 handeln. Bei der Verwendung unterschiedlicher Materialien für das Kontaktelement 2 einerseits und die elektrische Leitung 31 andererseits kann insbesondere das Entstehen einer Kontaktkorrosion unterdrückt oder verhindert werden. Besonders vorteilhaft wird so eine Kontaktkorrosion zwischen Aluminium für die elektrische Leitung 31 und Kupfer bzw. einer Kupferlegierung für das Kontaktelement 2 geschützt. Das zweite Dichtelement 10 bewirkt einen weiteren Schutz gegen aus einem Außenraum des Steckverbinders 1 in Richtung der Kammer 23 eindringende fluide Medien. Auf diese Weise kann beispielsweise eine zusätzliche Dichtmatte eingespart werden.
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3b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Steckverbinders 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist lediglich ein erstes Dichtelement 6, 7, 7a, 7b vorgesehen. Auch dieses erste Dichtelement 6, 7, 7a, 7b enthält ein Gel bzw. besteht vollständig aus Gel. Auch hier ist das erste Dichtelement 6, 7, 7a, 7b entlang der Einsteckrichtung betrachtet im Verbindungsabschnitt 4 des Kontaktelements 2 angeordnet. Das Kontaktelement 2 wird erneut nach dem Eindringen bzw. Einstecken des ersten Dichtelements 6 in die Kammer durch das erste Dichtelement 6, 7, 7a, 7b hindurch in die Kammer 23 eingesteckt. Das erste Dichtelement 6, 7, 7a, 7b weist eine mehr als doppelt so große Länge entlang der Einsteckrichtung betrachtet auf wie der Verbindungsabschnitt 4. Es umschließt zumindest abschnittsweise auch den isolierten Abschnitt des Kabels 30. Anschließend wird das erste Dichtelement 6, 7, 7a, 7b mit der ersten Druckplatte 9 verpresst. Die erste Druckplatte 9 kann zunächst lediglich vormontiert vorgesehen sein oder sie kann am Ende des Einsteckvorgangs des Kontaktelements 2 am Kontaktträger 20, 21, 22 montiert und verpresst werden.
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Es kann auch zunächst das erste Dichtelement 6, 7, 7a, 7b durch die erste Druckplatte 9 verpresst werden und erst anschließend das Kontaktelement 2 durch die erste Öffnung 9a der ersten Druckplatte 9 hindurch und durch das erste Dichtelement 6, 7, 7a, 7b hindurch in die Kammer 23 eingesteckt werden.
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In dem Ausführungsbeispiel der 3b ist lediglich die erste Druckplatte 9 vorgesehen, die Notwendigkeit, eine zweite Druckplatte 19 vorzusehen entfällt im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 3a.
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Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel von 3a ist der Steckverbinder 1 der 3b weniger aufwändig bezüglich der Montage. Allerdings bietet er im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 3a keine Redundanz durch ein zweites Dichtelement 10.
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Der Vollständigkeit halber sind in den beiden 3a und 3b schematisch als Pins bzw. Kontaktmesser ausgeführte Gegensteckelemente 50 dargestellt, welche entgegen der Einsteckrichtung E entlang des neben dem Gegenkontaktelement 50 dargestellten Pfeils durch die zweite Öffnung 27 des Kontaktträger 20 eingesteckt werden können. Sie können dann auch in die Einstecköffnung 5a des Kontaktelements 2 eingesteckt werden, um auf diese Weise einen elektrischen Kontakt herzustellen. Die Kontaktelemente 2 können beispielsweise als Stanzbiegeteile aus Blech hergestellt sein. Die Kontaktelemente 2 können als Lanzenkontakte oder auch als sogenannte Clean-Body-Kontakte ausgebildet sein, bei welchen das Verriegelungselement in der Kammer 23 des Kontaktträgers 20 angeordnet ist und in eine Aussparung am Kontaktelement 2 eingreift.
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Der Kontaktträger 20 kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein. Die erste Druckplatte 9 und die zweite Druckplatte 19 können beispielsweise aus Metall oder aus Kunststoff hergestellt sein.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“ etc. keine anderen Elemente ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Beispielsweise können unter den Begriffen „eine Kammer“, „ein Kontaktelement“, „ein erstes Dichtungselement“, „ein zweites Dichtungselement“ synonym die Begriffe „wenigstens eine Kammer“, „wenigstens ein Kontaktelement“, „wenigstens ein erstes Dichtelement“, „wenigstens ein zweites Dichtelement“ verstanden werden. Dies gilt synonym auch für die anderen in der Einzahl beschriebenen Merkmale. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebene Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2015/0079857 A1 [0004]
