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Die Erfindung betrifft eine elektrische Steckeranordnung für ein Automatikgetriebe sowie ein Automatikgetriebe mit einer solchen elektrischen Steckeranordnung.
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Es ist eine Steckeranordnung für ein Getriebe bekannt, bei welcher der Stecker in einem ersten Getriebeteil und die Steckdose in einem zweiten Getriebeteil angeordnet ist. Sowohl Stecker als auch Steckdose sind mit ihrem jeweiligen Getriebeteil fest oder beweglich verbunden. Mit den Gehäuseteilen, beispielsweise einem Deckel und einem Sockel, werden bei der Montage auch Stecker und Steckdose miteinander verbunden, wobei der Stecker durch eine Steckerdurchführung in die Steckdose gelangt. Die Steckerdurchführung ist hierbei mittels zweier Runddichtringe abgedichtet, wobei ein Runddichtring axial zum Getriebegehäuse und ein anderer Runddichtring radial zum Stecker hin abdichtet. Zudem sind mehrere Sonderschrauben sowie ein Druckgussdeckel erforderlich. Das wesentliche Problem dieser Konstruktion ist neben der Teilevielfalt die Wirkung einer radialen Verformung zwischen den beiden Getriebeteilen auf die Steckeranordnung, da aufgrund der langen Toleranzketten zu den Dichtstellen Verformungen auftreten, die im Dauerbetrieb kritisch für die Runddichtringe sind. Hierdurch kann es zu Undichtigkeiten kommen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, eine Steckeranordnung für ein Automatikgetriebe zu schaffen, deren Steckerdurchführung in einfacher Weise eine dauerhafte Dichtwirkung aufweist.
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Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
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Demnach umfasst eine elektrische Steckeranordnung für ein Automatikgetriebe einen Stecker und ein Durchführungselement sowie eine an den Durchführungselement angeordnete Steckdose. Der Stecker ist an einem ersten Getriebeteil und das Durchführungselement mit der Steckdose an einem zweiten Getriebeteil jeweils derart angeordnet, dass beim Zusammenfügen der beiden Getriebeteile zum Zusammenbau des Automatikgetriebes eine elektrische Verbindung zwischen Stecker und Steckdose hergestellt ist.
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Erfindungsgemäß umfasst die Steckeranordnung einen Faltenbalg, welcher an dem Stecker angeordnet ist, wobei der Faltenbalg und das Durchführungselement so ausgebildet sind, dass der Faltenbalg im zusammengesteckten Zustand der elektrischen Steckeranordnung einen ersten Raum und einen zweiten Raum, die jeweils zumindest teilweise innerhalb des jeweiligen Getriebeteils befindlich sind, voneinander trennt und gegeneinander abdichtet.
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Vorteilhafterweise wird durch den Faltenbalg die Montage vereinfacht. Zusätzlich entfallen Bauteile wie Dichtringe, was sich positiv auf den Montageaufwand sowie die Kosten auswirkt. Zusätzlich bewirkt die Entkoppelung der Getriebeteile. Die radiale Flexibilität des Faltenbalg bewirkt zudem eine Verkürzung der Toleranzkette.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der elektrische Steckeranordnung ist der Faltenbalg so ausgebildet, dass dessen Länge in axialer Richtung elastisch verformbar ist.
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Unter einer elastischen Verformbarkeit versteht man in diesem Zusammenhang, dass der Faltenbalg bei einer Verformung infolge der Wirkung einer Kraft wieder in seine Ausgangsform zurückkehrt, sobald die Kraft nicht mehr wirksam ist. Unter einer axialen Richtung ist in diesem Zusammenhang die Richtung der Mittelachse des jeweiligen Bauteils zu verstehen. Die Längsrichtung ist axial gerichtet. Die Verformung kann den Faltenbalg verlängern oder verkürzen.
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Bevorzugt ist es möglich, dass der Faltenbalg eine Formdruckfeder und einen Mantel aufweist, wobei die Formdruckfeder als Schraubendruckfeder ausgebildet, welche konzentrisch zu einer Längsachse des Faltenbalgs angeordnet ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der elektrischen Steckeranordnung weist der Faltenbalg an einem ersten Ende einen ersten Trägerblechring und an einem zweiten Ende einen zweiten Trägerblechring auf.
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Bevorzugt ist es möglich, dass die Trägerblechringe zumindest teilweise hülsenförmig ausgebildet sind.
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Außerdem ist es bei einer bevorzugten Ausgestaltung möglich, dass zumindest der erste Trägerblechring als im Längsschnitt L-förmiger Ring ausgebildet ist, welcher einen axial gerichteten hülsenförmigen Hülsenringteil und einen radial gerichteten ringscheibenförmigen Scheibenringteil aufweist.
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Bevorzugt ist der zweite Trägerblechring an dem Stecker befestigt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Durchführungselement zur Seite des Steckers hin eine Durchführungsschräge auf, welche als eine den Durchgang konzentrisch umgebende Fase ausgebildet ist. Deren Außendurchmesser ist kleiner als ein Außendurchmesser des Scheibenringteils des ersten Trägerblechrings, so dass das Scheibenringteil zumindest teilweise an einer Stirnseite des Durchführungselements anliegen kann. Hierdurch wird vorteilhafterweise eine Dichtwirkung erreicht.
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In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt möglich, dass eine sich in axialer Richtung erstreckende Fasenlänge der Durchführungsschräge kleiner ist, als eine sich in axialer Richtung erstreckende Hülsenlänge des Hülsenringteils des ersten Trägerblechrings. Nur wenn diese Bedingung erfüllt ist, kann eine Zentrierung des ersten Trägerblechrings und/oder eine Dichtwirkung mittels des Hülsenringteils in dem Durchführungselement erfolgen.
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Bevorzugt ist es möglich, dass ein Außendurchmesser des Hülsenringteiles des ersten Trägerblechrings kleiner ist als ein Innendurchmesser des Durchgangs, wobei die Maße der beiden Durchmesser so gewählt sind, dass diese eine Presspassung oder eine Spielpassung bilden. Bei einer Presspassung ist eine gleichzeitige Zentrierung und eine Dichtwirkung, bei einer Spielpassung nur eine Zentrierung möglich. Bei einer Presspassung kann der Hülsenringteil auch zumindest teilweise radial außen mit einer Gummierung überzogen sein.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die Formdruckfeder und/oder die Trägerblechringe zumindest teilweise von einer Gummierung umgeben sind.
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Außerdem ist es alternativ hierzu oder zusätzlich bevorzugt möglich, dass die Formdruckfeder zumindest teilweise von dem Material des Mantels umgeben ist. Das Material kann hierbei bevorzugt flexibel oder elastisch ausgebildet sein.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der elektrischen Steckeranordnung umgibt in deren zusammengestecktem Zustand ein Abschnitt des Durchführungselements zumindest einen Abschnitt des Steckers konzentrisch. Die Differenz zwischen einem Innendurchmesser dieses Abschnitts und einem maximalen Außendurchmesser des Abschnitts des Steckers ist kleiner als die Differenz zwischen dem Außendurchmesser der Durchführungsschräge und dem Außendurchmesser des Hülsenringteiles des ersten Trägerblechrings. Hierdurch ist gewährleistet, dass bei einem radialen Versatz zwischen Stecker und Steckdose bei dem Zusammensetzen der Getriebeteile und damit der Steckeranordnung immer der Hülsenringteil des Trägerblechrings auf die Durchführungsschräge trifft und beim Einstecken zentriert wird.
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Des Weiteren ist es bevorzugt möglich, dass bei dem ersten Trägerblechring der Innendurchmesser des Scheibenringteils dem Außen- oder Innendurchmesser des Hülsenringteils des Trägerblechrings entspricht.
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Es ist bevorzugt möglich, dass ein Automatikgetriebe für ein Kraftfahrzeug eine oben beschriebene Steckeranordnung umfasst, wobei das Automatikgetriebe ein erstes und ein zweites Getriebeteil umfasst und wobei der Stecker und das Durchführungselement mit der Steckdose so an dem jeweiligen Getriebeteil angeordnet sind, dass beim Zusammenfügen der beiden Getriebeteile zum Zusammenbau des Automatikgetriebes eine elektrische Verbindung zwischen Stecker und Steckdose hergestellt wird.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des Automatikgetriebes ist es vorgesehen, dass in dem ersten Getriebeteil zumindest teilweise ein erster Raum und in dem zweiten Getriebeteil zumindest teilweise ein zweiter Raum ausgebildet ist. Die beiden Räume sind jeweils zumindest teilweise innerhalb des jeweiligen Getriebeteils befindlich und im zusammengesteckten Zustand der elektrischen Steckeranordnung von dem Faltenbalg voneinander getrennt und gegeneinander abgedichtet. Hierdurch wird vorteilhafter Weise verhindert, dass das Betriebsmedium, üblicherweise Getriebeöl, zu dem elektrischen Kontakt zwischen Stecker und Steckdose gelangen kann. Da das Getriebeöl im Betrieb Metallpartikel aufweisen kann, würde es nachteiliger Weise zu einer Störung der elektrischen Verbindung führen.
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Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektrischen Steckerverbindung wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen
- 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Steckeranordnung im nicht eingesteckten Zustand, und
- 2 einen schematischen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Steckeranordnung im eingesteckten Zustand.
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1 zeigt in einem teilweise schematisch dargestellten Längsschnitt eine Steckeranordnung 1 im nicht eingesteckten (oder getrennten) Zustand, d.h. ein Stecker 2 befindet sich nicht in einer Steckdose 4. Die Steckeranordnung 1 umfasst den Stecker 2, einen Faltenbalg 10, die Steckdose 4 und ein Durchführungselement 3. Der Stecker 2 ist an einem nicht dargestellten ersten Getriebeteil angeordnet und fest oder beweglich mit diesem verbunden. Das Durchführungselement 3 ist an einem ebenfalls nicht gezeigten zweiten Getriebeteil angeordnet und fest oder beweglich mit diesem verbunden. Die Steckdose 4 ist an dem Durchführungselement 3 angeordnet und derart mit diesem verbunden, dass die Steckdose 4 zumindest nicht radial relativ zum Durchführungselement 3 beweglich ist. Durch die Verbindung von Stecker 2 und Steckdose 4 mit dem jeweiligen Getriebeteil werden beim Zusammenfügen der beiden Getriebeteile auch Stecker 2 und Steckdose 4 miteinander verbunden, so dass wie in 2 gezeigt die Steckeranordnung 1 geschlossen ist.
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Das Durchführungselement 3 weist einen Durchgang 32 auf, welcher im gezeigten Ausführungsbeispiel im Querschnitt rund, d.h. räumlich zylindrisch ist, aber theoretisch beliebige Querschnittsformen annehmen kann, wie beispielsweise eine ovale Querschnittsform. Der Durchgang 32 weist einen Innendurchmesser d32i auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Steckdose 4 zentrisch zum Durchgang 32 angeordnet, so dass deren gemeinsame Lage durch eine Mittelachse M4 definiert ist. Der Stecker 2 weist ein Steckerende 21 auf, das ebenfalls zylindrisch um eine Mittelachse M2 ausgebildet ist. Toleranzbedingt können zu Beginn des Zusammenfügens der beiden Getriebeteile die beiden Mittelachsen M2 und M4 um einen radialen Versatz R beabstandet sein. Im geschlossenen Zustand der Steckeranordnung 1 stimmen die beiden Mittelachsen M2 und M4 überein.
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Zur Seite des Steckers 2 hin ist an dem Durchführungselement 3 von dem Durchgang 32 radial nach außen ausgehend sowie sich axial in Richtung des Steckers 2 ausdehnend eine fasenförmige Durchführungsschräge 31 ausgebildet. Ein Innendurchmesser der Durchführungsschräge 31 entspricht dem Innendurchmesser d32i. Radial nach außen geht die Durchführungsschräge 31 ab einem Außendurchmesser d31a in eine orthogonal zur Mittelachse M4 angeordnete Stirnseite 33 über. Von einem äußeren Rand der Stirnfläche 33, welcher durch einen Außendurchmesser d33a der Stirnfläche 33 definiert ist, setzt sich eine Innenkontur des Durchführungselements 3 in axialer Richtung zur Seite des Steckers 2 hin fort.
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Auf dem Umfang des Steckerendes 21 ist der Faltenbalg 10 angeordnet. Der Faltenbalg 10 weist einen runden Querschnitt auf und umfasst einen ersten Trägerblechring 11, einen zweiten Trägerblechring 12, eine Formdruckfeder 14 und einen Mantel 15. Die Trägerblechringe 11 und 12 sind zumindest teilweise von einer Gummierung 13 umhüllt. In dem nachgiebigen oder elastischen Material des Mantels 15 ist eine Formdruckfeder 14 angeordnet, so dass der Faltenbalg 10 axial elastisch verformbar ist. Ein Werkstoff des Mantels 15 kann beispielsweise Gummi oder Silikon sein. Der Mantel 15 kann neben der Formdruckfeder 14 auch die Trägerbelche 11 und 12 umhüllen, so dass die Gummierung 13 ein Teil des Mantels 15 sein kann. Wird der Faltenbalg 10 axial zusammengedrückt, setzt dieser der Verformung eine Federkraft der Formdruckfeder 14 entgegen. Im Längsschnitt weist der Faltenbalg 10 mindestens einen für einen Faltenbalg typischen Knick auf, welcher es erlaubt, dass der Faltenbalg in seiner axialen Ausdehnung durch Zusammenschieben verkürzt oder durch Ausziehen verlängert werden kann.
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Der Trägerblechring 11 ist im Längsschnitt L-förmig ausgebildet und umfasst einen axial gerichteten, hülsen- oder rohrförmigen Hülsenringteil 17 und einen in einer bezüglich der Mittelachse M2 radial aufgespannten Ebene liegenden, ringscheibenförmigen zweiten Scheibenringteil 16, wobei vorzugsweise der Trägerblechring 11 einstückig aus den beiden Ringteilen 16 und 17 ausgebildet ist. Unter einer bezüglich einer Mittelachse radial aufgespannten Ebene ist nachfolgend zu verstehen, dass die betreffende Mittelachse diese Ebene senkrecht durchsticht bzw. senkrecht auf dieser steht. Die Ringteile 16 und 17 können alternativ zur einstückigen Ausbildung des Trägerblechrings 11 auch zusammengefügt sein, wie beispielsweise durch Schweißen, Kleben oder Auf- bzw. Einschrumpfen eines Ringteils in das andere.
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Der Hülsenringteil 17 weist einen Außendurchmesser d17a auf, welcher so gewählt ist, dass dieser in Verbindung mit der Gummierung 13 mit dem Innendurchmesser d32i des Durchgangs 32 eine Presspassung bildet, so dass eine Dichtwirkung des Trägerblechringes 11 mit der Innenfläche des Durchgangs 32 erzielt werden kann. Die Größe der Presspassung ist dabei so gewählt, dass die axiale Kraft zum Einschieben des ersten Trägerblechringes 11 in den Durchgang 32 nicht höher ist, als die Vorspannkraft der Formdruckfeder 14, da ansonsten der erste Trägerblechring 11 nicht über den Stecker 2 in den Durchgang 32 eingeschoben werden könnte. In einer alternativen Ausführung bilden der Außendurchmesser d17a des Hülsenringteils 17 und der Innendurchmesser d32i des Durchgangs 32 eine Spielpassung, da die Dichtwirkung des Faltenbalgs 10 am Durchführungselement 3 durch die axiale Anpressung des Scheibenringteils 16 des Trägerblechrings 11 an eine Stirnseite 33 des Durchführungselements 3 gewährleistet ist. Der Hülsenringteil 17 dient in dieser Ausgestaltung nur zur Zentrierung des Trägerblechrings 11 in dem Durchgang 32 und muss nicht mit einer Gummierung überzogen sein.
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Beim Zusammenfügen der beiden nicht gezeigten Getriebeteile ist aufgrund der Lage- und Fertigungstoleranzen die Wahrscheinlichkeit groß, dass der Trägerblechring 11 nicht zentrisch in den Durchgang 32 einfährt. Zwischen den Mittelachsen M2 und M4 besteht besagter radialer Versatz R. Der Außendurchmesser d2a des Steckers 2 und ein Innendurchmesser d3i des Durchführungselements 3 sind so gewählt, dass deren Differenz kleiner ist als die Differenz des Außendurchmessers d31a der Durchführungsschräge 31 und des Außendurchmessers d17a des Hülsenringteils 17 des Trägerblechrings 11. Hierdurch trifft der Hülsenringteil 17 bei der axialen Annäherung an die Steckdose 4 und damit an das Durchführungselement 3 immer axial auf die Durchführungsschräge 31, wenn ein radialer Versatz R zwischen Stecker 2 und Steckdose 4 besteht. Folglich wird der Trägerblechring 11 wie oben beschrieben zentriert und bei der Montage der Getriebeteile in den Durchgang 32 eingeführt.
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2 zeigt die Steckeranordnung 1 im eingesteckten Zustand, in welchem der Stecker 2 und die Steckdose 4 miteinander elektrisch und mechanisch verbunden sind. Im eingesteckten Zustand wird deutlich, dass ein den Stecker 2 radial umgebender zweiter Raum 7 und ein die Kontaktstelle von Stecker 2 und Steckdose 4 umgebender erster Raum 6 mittels des Faltenbalgs 10 als dichtendes Element voneinander getrennt sind. Der Trägerblechring 11 liegt hierbei in einer Dichtposition an dem Durchführungselement 3 an. In dem zweiten Raum 7 befindet sich ein flüssiges Betriebsmedium, üblicherweise Getriebeöl, welches nicht in die Kontaktstelle zwischen Stecker 2 und Steckdose 4 bzw. den ersten Raum 6 gelangen darf. Der Stecker 2 ist nun in dem Durchführungselement 3 zentriert und die Mittelachse M2 des Steckers 2 deckt sich mit der Mittelachse M4 der Steckdose 4.
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Die Abdichtung erfolgt in der Dichtposition des Trägerblechrings 11 mittels des Scheibenringteils 16 welcher axial an der Stirnfläche 33 des Durchführungselements 3 anliegt und/oder des Hülsenringteils 17, welcher radial nach außen an einer Innenkontur des Durchgangs 32 anliegt. Die Anpressung des Hülsenringteils 17 erfolgt wie oben beschrieben durch die Presspassung, die dieser mit dem Durchgang 32 bildet. Die Anpressung des radialen Ringabschnitts 16 erfolgt mittels einer Vorspannkraft der Formdruckfeder 14, welche im geschlossenen Zustand der Steckeranordnung 1 axial zusammengedrückt und damit vorgespannt ist. Die Länge des Faltenbalgs 10 ist hierbei so gewählt, dass der Stecker 2 noch nicht vollständig in die Steckdose 4 eingesteckt ist, wenn der Trägerblechring 11 an dem Durchführungselement 3 in einer Dichtposition anliegt. Wenn der Stecker 2 vollständig in die Steckdose 4 eingesteckt ist, ist der Faltenbalg 10 axial zusammengedrückt und damit die Formfeder 14 vorgespannt. Damit deine Abdichtung mittels des Scheibenringteils 16 erfolgen kann, muss dessen Außendurchmesser d16a größer sein als der Außendurchmesser d31 a der Durchführungsschräge 31.
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Der Trägerblechring 12 liegt in einer Presspassung außen an dem Steckerende 21 an. Alternativ hierzu kann der Trägerblechring 12 auch auf das Steckerende 21 geklebt, gelötet oder aufgeschraubt sein.
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Durch die Flexibilität des Mantels 15 kann der Faltenbalg 10 auch in radialer Richtung verformt werden, ohne dass dessen Dichtwirkung nachlässt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Steckeranordnung
- 2
- Stecker
- 3
- Durchführungselement
- 4
- Steckdose
- 6
- erster Raum
- 7
- zweiter Raum
- 10
- Faltenbalg
- 11
- erster Trägerblechring
- 12
- zweiter Trägerblechring
- 13
- Gummierung
- 14
- Formdruckfeder
- 15
- Mantel
- 16
- Scheibenringteil
- 17
- Hülsenringteil
- 21
- Steckerende
- 31
- Durchführungsschräge
- 32
- Durchgang
- 33
- Stirnseite
- d16a
- Außendurchmesser Scheibenringteil
- d17a
- Außendurchmesser Hülsenringteil
- d2a
- Außendurchmesser Stecker
- d3i
- Innendurchmesser Durchführungselement
- d31a
- Außendurchmesser Durchführungsschräge
- d32i
- Innendurchmesser Durchgang
- L17
- Länge Hülsenringteil
- L31
- Länge Durchführungsschräge
- M2
- Mittelachse Stecker
- M4
- Mittelachse Steckdose
- R
- radialer Versatz
