-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine mediendichte elektrische Leiterdurchführung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
-
STAND DER TECHNIK
-
Elektrische Leiterdurchführungen in Form von Kabeln und Steckern sowie umspritzte Pins sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der
DE 196 21 321 A1 . Nachteilig an den bekannten Leiterdurchführungen ist, dass diese nicht vollständig dicht, sondern anfällig gegen das Eindringen von Medien sind. Umspritzte Kabel oder Stecker (Pins) haben durch unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten Metall / Kunststoff sowie durch unterschiedliche Rauigkeiten der Oberflächen außerdem keine sichere Dichtwirkung gegenüber Medien.
-
Aus der
DE 202 10 296 U1 ist eine Kabeldurchführung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 der vorgehenden Erfindung bekannt, welche die Fluiddichtheit dadurch versucht zu verbessern, dass die Leitungen aus jeweils zwei Leitungsabschnitten bestehen, die durch ein elektrisch leitendes Verbindungsstück aus einem Stift miteinander verbunden sind, wobei das Verbindungsstück auf mindestens einem Teil seiner Länge einen massiven Querschnitt hat und zumindest mit einem Teil seiner Länge in einem Einzelkanal eines Elastomers untergebracht ist.
-
Die vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe, die Dichtheit, insbesondere im Bereich eines elektrischen Leiters, dessen eine Seite einem Medium ausgesetzt ist, bei einer Leiterdurchführung zu erhöhen.
-
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
-
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer mediendichten elektrischen Leiterdurchführung gemäß Anspruch 1 sowie mit einem Verfahren zur Herstellung einer derartigen Leiterdurchführung gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Eine erfindungsgemäße mediendichte elektrische Leiterdurchführung umfasst einen in eine Wandöffnung einsetzbaren Durchführungskörper, der eine Medien, insbesondere einem Fluid, ausgesetzte Innenseite und eine Außenseite aufweist, und zumindest einen elektrischen Leiter, der in einem Kabelkanal des Durchführungskörpers aufgenommen ist und von der Innenseite zur Außenseite des Durchführungskörpers geführt wird, wobei der elektrische Leiter in einem Kontaktbereich mit dem Durchführungskörper im Kontakt steht. Dabei ist vorgesehen, dass der elektrische Leiter im Kontaktbereich zumindest eine Biegekontur aufweist.
-
Zweckmäßigerweise ist der bevorzugt als durchgehende Litze ausgebildete elektrische Leiter im Kontaktbereich an zumindest einer Stelle dreidimensional um- oder abgebogen ausgebildet, beispielsweise um einen Winkel zwischen 45° und 135°, bevorzugt zwischen 75° und 105°, besonders bevorzugt zwischen 80° und 100°, ganz besonders bevorzugt in etwa um 90°.
-
Durch die mehrdimensionale Führung des Leiters bzw. Pins durch den Kontaktbereich wird der Kapillarwirkung des Mediums entgegengewirkt. Dies ermöglicht eine medienbeständige Durchführung des elektrischen Leiters durch die Wand unter Berücksichtigung der physikalischen Effekte der Kapillarwirkung und der Oberflächenspannung der Medien.
-
„Medien“ bezeichnen im Rahmen der vorliegenden Erfindung jegliche Art von Fluiden wie Flüssigkeiten und Gase. Besonders zweckmäßig eignet sich die Erfindung bei der Anwendung von Abdichtungen gegenüber Medien wie Öl, Kraftstoff oder Reduktionsmittel, da diese Medien eine hohe Kapillarwirkung entfalten. Die Erfindung ist aber darauf nicht eingeschränkt und lässt sich zur Abdichtung gegen beliebige, eine Kapillarwirkung entfaltende Fluide einsetzen, welche in einem Behälter eingeschlossen sind und wobei eine Durchkontaktierung durch eine Behälterwand notwendig ist.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist der elektrische Leiter im Kontaktbereich an zumindest zwei Stellen gebogen ausgebildet, wobei der elektrische Leiter in einer ersten Stelle in eine erste Richtung gebogen ist und an einer zweiten Stelle in eine erste Richtung gebogen ist, die bevorzugt der ersten, ursprünglichen Richtung entspricht.
-
Nach einer Ausführungsform ist die Biegekontur dergestalt, dass ein Ausgangsverlauf des elektrischen Leiters gegenüber einem Eingangsverlauf parallelversetzt ist. Zusätzlich hierzu kann die Biegekontur zum Beispiel auch eine oder mehrere bevorzugt senkrecht zur Längsachse des Leiters angeordnete sickenförmige Einprägungen des Leiters umfassen. Mit derartig ausgestalteten Biegeprofilen kann die Kapillarwirkung besonders effektiv vermieden werden.
-
In vorteilhaften Ausführungsformen kann die Biegekontur einen oder mehrere Parallelversätze und/oder einen oder mehrere sickenförmige Einprägungen umfassen. Selbstverständlich können dabei Parallelversatz und Sicke in unterschiedlichen oder gleichen Richtungen ausgebildet sein, d. h. beispielsweise in der gleichen Ebene liegen oder um einen Winkel wie z. B. 90° zueinander versetzt. Sicken und Parallelversätze können nacheinander in beliebiger Reihenfolge vorhanden sein, wobei sich besonders einfach in der Herstellung herausgestellt hat, eine Sicke auf einen Parallelversatz folgen zu lassen.
-
Eine Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der elektrische Leiter zumindest abschnittsweise im Kontaktbereich umfänglich einen aufgerauten Bereich aufweist. Der aufgeraute Bereich verbindet sich beim Umspritzen besonders gut mit der Oberfläche des Kunststoffs und unterbindet dadurch noch weiter die unerwünschte Kapillarwirkung des Mediums.
-
Zusätzlich oder alternativ kann der elektrische Leiter zumindest abschnittsweise im Kontaktbereich von einer Masse umgeben, insbesondere umspritzt sein, die sich in Kontakt mit dem Durchführungskörper befindet. Die Masse wird vorteilhaft derart gewählt, dass deren thermischer Ausdehnungskoeffizient zwischen denen des elektrischen Leiters und des Durchführungskörpers liegt, so dass die Masse gegenüber unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des elektrischen Leiters und des Durchführungskörpers ausgleichend wirkt.
-
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung kann die umgebende Masse zumindest teilweise auch als Schlauch oder als Schrumpfschlauch gebildet sein. Durch Aufbringen des Schrumpfschlauchs wird die Dichtwirkung noch weiter erhöht und die Toleranzempfindlichkeit zugleich weiter reduziert. Zugleich spielt die Grenzfläche- und die Oberflächenrauigkeit des eingesetzten Leiters / Pins als auch die des Kunststoffmaterials eine geringere Rolle für die Dichtigkeit, so dass kostengünstigere Materialien eingesetzt werden könnten.
-
Der Durchführungskörper kann zweckmäßigerweise einseitig oder beidseitig Steckbuchsen zum Anschluss von Steckern an den elektrischen Leiter aufweisen. Die Steckbuchsen können hierzu beispielsweise gecrimpte Litzenbuchsen aufweisen, die einerseits mit dem elektrischen Leiter verbunden sind und die andererseits zum Anschluss an weitere Litzen äußerer Leiter ausgebildet sein können.
-
Der Durchführungskörper ist zweckmäßig zur Herstellung eines dichten Verschlusses der Wandöffnung ausgebildet, beispielsweise mit Hilfe von Dichtringen, Scheiben und Schraubsteckanschlüssen.
-
In vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung kann der elektrische Leiter außerhalb des Kontaktbereichs mit dem Durchführungskörper eine oder mehrere weitere Biegekonturen aufweisen. Die derartige Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine platzsparende Anordnung eines anzuschließenden Steckers insbesondere an der Außenseite ermöglicht werden kann.
-
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer mediendichten elektrischen Leiterdurchführung sind die folgenden Schritte vorgesehen:
- - Herstellen zumindest eines elektrischen Leiters mit einer Biegekontur,
- - optional abschnittsweises Aufrauen des elektrischen Leiters vor oder nach dem Herstellen der Biegekontur,
- - optional abschnittsweises Umgeben, bevorzugt Umspritzen, des elektrischen Leiter mit einer ersten Masse,
- - Umspritzen des elektrischen Leiters mit einem in eine Wandöffnung einsetzbaren Durchführungskörper, der eine Medien, insbesondere einem Fluid ausgesetzte Innenseite und eine Außenseite aufweist,
sodass der elektrische Leiter in einem Kabelkanal des Durchführungskörpers aufgenommen ist und in einem Kontaktbereich mit dem Durchführungskörper im Kontakt steht.
-
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die gleichen oder ähnliche Vorteile erzielt werden mit der erfindungsgemäßen elektrischen Leiterdurchführung, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Leiterdurchführung verwiesen wird.
-
Figurenliste
-
Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Leiterdurchführung und des entsprechenden Verfahrens zur Herstellung anhand der Figuren. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer Wand und einer darin aufgenommenen erfindungsgemäßen Leiterdurchführung;
- 2 eine perspektivische Darstellung einer Leiterdurchführung nach einer Ausführungsform der Erfindung;
- 3 eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Leiters nach einer Ausführungsform der Erfindung;
- 4 eine perspektivische Darrstellung eines Durchführungskörpers nach einer Ausführungsform der Erfindung;
- 5 eine perspektivische Darstellung einer Leiterdurchführung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
- 6 eine perspektivische Darstellung eines Durchführungskörpers nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
- 7 eine perspektivische Darstellung eines Leiters nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
-
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
-
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Wandabschnitts einer Wand 10 mit einer Wandöffnung 11, in die eine mediendichte elektrische Leiterdurchführung 12 nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt ist.
-
Die Leiterdurchführung 12 umfasst einen Durchführungskörper 20, dem hier rein beispielhaft eine Innenseite 201 und eine Außenseite 202 mit Bezug auf die Wand 10 zugeordnet werden kann. Rein beispielhaft aber nicht einschränkend ist die Innenseite 201 des Durchführungskörpers 20 von einem Medium, beispielsweise Öl, Kraftstoff, Reduktionsmittel, wie beispielsweise AdBlue® oder dergleichen insbesondere z. B. Öl umgeben, während die Außenseite 202 von dem Medium nicht umgeben ist. Selbstverständlich können in alternativen Ausführungsformen sowohl die Innenseite 201 als auch die Außenseite 202 von Medien umgeben sein oder bezüglich Innenseite 201 und Außenseite 202 umgekehrte Verhältnisse vorliegen.
-
2 zeigt die mit Bezug zu 1 beschriebene Leiterdurchführung 20 ohne Darstellung der Wand 10 in perspektivischer Darstellung.
-
Die Leiterdurchführung 20 umfasst einen Wandkontaktabschnitt 22, der sich im direkten Kontakt mit der hier nicht dargestellten Wand befindet oder alternativ von Dichtungselementen wie Dichtringen und dergleichen umgeben sein kann.
-
Der Durchführungskörper 20 umfasst außerdem beispielhaft einen Schraubsteckanschluss 24 mit einem Griffkranz 25, der der Befestigung des Durchführungskörpers 20 an der Wand dienen kann. Der Schraubsteckanschluss 24 ist bei dieser Ausführungsform beispielhaft der Außenseite 202 zugeordnet, wobei dies nicht einschränkend zu verstehen ist.
-
Hier beispielhaft der Innenseite 201 zugeordnet ist eine Scheibe 26, welche einen die Dichtung verbessernden flächigen Kontakt zur Wand bereitstellt. Der Innenseite 201 zugeordnet ist außerdem in dieser Ausführungsform eine als Flachsteckanschluss 28 ausgebildete Steckbuchse 28 zur Kontaktierung des oder der elektrischen Leiter 32. Im Inneren der Schraubsteck- und Flachsteckanschlüsse 24, 28, befindet sich ein Kabelkanal 21 zur Aufnahme zumindest eines elektrischen Leiters 32.
-
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind rein beispielhaft eine Mehrzahl von elektrischen Leitern 32, hier beispielsweise sechs elektrische Leiter 32, in einem Leiterbündel 30 durch den Kabelkanal 21 geführt. Das Leiterbündel 30 umfasst hier in einer Ebene nebeneinander angeordnete einzelne Leiter 32, wobei dies selbstverständlich nicht einschränkend, jedoch mit Blick auf die noch zu beschreibende dreidimensional gebogene Ausführung der einzelnen elektrischen Leiter 32 zweckmäßig ist. Die Ebene ist hierbei zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Wand 10 angeordnet.
-
3 zeigt einen einzelnen elektrischen Leiter 32 nach einer Ausführungsform der Erfindung. Der elektrische Leiter 32 weist einen Kontaktbereich 34 auf, in dem dieser im nicht dargestellten Kabelkanal 21 des Durchführungskörpers 20 mit dem Durchführungskörper 20 in Kontakt steht. Der dargestellte elektrische Leiter 32 ist hier beispielsweise durch eine einzelne durchgehende elektrische Litze gebildet, die als Runddraht, wie in 2 gezeigt, oder mit einem quadratischen oder rechteckigen Querschnitt wie in 3 ausgebildet sein kann.
-
Erfindungsgemäß ist der elektrische Leiter 32 im Kontaktbereich 34 an zumindest einer Stelle dreidimensional abgebogen ausgebildet, d. h. der elektrische Leiter 32 weist in einem Biegeabschnitt 33 eine Biegekontur 37 auf. In der beispielhaft dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der elektrische Leiter 32 sechs Mal um 90° und somit insgesamt S-förmig abgebogen und zwar in verschiedene Richtungen und Dimensionen wie im Folgenden beschrieben. Die Biegewinkel und Biegerichtungen sind dabei so gewählt, dass ein Parallelversatz eines Ausgangsverlaufs v gegenüber einem Eingangsverlauf u erreicht ist. Durch die Biegekontur 37 wird eine Reduktion der Kapillarwirkung des Flüssigkeitstransports durch den Durchführungskörper erreicht. Dies ist aber nicht nur mit der dargestellten Biegekontur 37 möglich, sondern auch durch andere Biegekonturen 37.
-
In dem Ausführungsbeispiel ist der elektrische Leiter 32 an einer ersten Stelle um 90° abweichend von seinem Eingangsverlauf u abgebogen und einer zweiten Stelle in die ursprüngliche Richtung des Eingangsverlaufs v zurückgebogen, so dass ein erster Parallelversatz in einer ersten Ebene entsteht.
-
Hiernach ist der elektrische Leiter 32 noch mit einer sickenförmigen Einprägung 36 versehen, die beispielsweise als quer zur Längsachse des Leiters 32 verlaufende Rille in dessen Außenfläche eingeprägt sein kann.
-
Selbstverständlich können sich in alternativen nicht dargestellten Ausführungsformen der Erfindung weitere Parallelversetzungen und sickenförmigen Ausbildungen 36 an dem elektrischen Leiter 32 ausgebildet sein, insbesondere auch in anderer Reihenfolge.
-
Der elektrische Leiter 32 gemäß 3 weist außerdem an seinem Außenumfang wenigstens einen aufgerauten Bereich 38 auf, welcher sich an den Biegeabschnitt 33 anschließt, was aber nicht zwingend ist. Der aufgeraute Bereich 38 unterbindet ebenfalls die Kapillarwirkung des Mediums nach Umspritzung mit dem Durchführungskörper.
-
Der elektrische Leiter 32 ist zudem von einer Masse 40 in Form eines Dichtschlauchs umgeben, was ebenfalls nicht zwingend ist. Der Dichtschlauch kann insbesondere die Eigenschaften eines Schrumpfschlauchs aufweisen und besteht vorteilhaft aus einem Material, dessen thermischer Ausdehnungskoeffizient bevorzugt zwischen dem des Metalls bzw. der Legierung des elektrischen Leiters 32 und dem des umgebenden Kunststoffs des Durchführungskörpers 20 liegt.
-
4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Durchführungskörpers 20 in perspektivischer Darstellung. An Stelle eines Schraubsteckanschlusses 24 ist an der Außenseite 202 ein Bajonett-Anschluss 29 mit entsprechenden L-förmigen oder im Wesentlichen L-förmigen Nuten oder Durchgangsöffnungen 291 vorgesehen. Der Kabelkanal 21 führt vom außenseitigen Flachsteckanschluss 28 zum innenseitigen Bajonett-Anschluss 29.
-
5 zeigt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Durchführungskörpers 20 in perspektivischer Darstellung. Innenseitig ist der Durchführungskörper 20 mit dem Schraubsteckanschluss 34 und Griffkranz 25 ausgebildet. Außenseitig befindet sich anstelle des Flachsteckanschlusses 28 ein abgewinkelter Flachsteckanschluss 281 mit einem Kabelkanal 21, der eine Umlenkung der elektrischen Leiter 32 um 90° an der Außenseite der nicht dargestellten Wand 10 ermöglicht. Selbstverständlich kann in alternativen Ausführungsformen eine Abwinkelung auch auf der Innenseite des Durchführungskörpers 20 oder beiderseits der Wand 10 erfolgen.
-
6 zeigt eine beispielhafte perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform, welche eine innenseitige Ausführung des Steckanschlusses als Bajonettanschluss 29 mit einem außenseitigen abgewinkelten Flachsteckanschluss 281 kombiniert.
-
Der elektrische Leiter 32 ist in den Ausführungsformen nach 5 und 6 mit einem weiteren Biegeabschnitt 39 ausgeführt, was beispielhaft in 7 dargestellt ist. Außerhalb des Kontaktbereiches 34 mit dem hier nichtdargestellten Durchführungskörper 20 ist die Litze in einem Endabschnitt 35 ein weiteres Mal abgebogen.
-
Es versteht sich, dass bei der vorliegenden Erfindung ein Zusammenhang zwischen einerseits Merkmalen besteht, die im Zusammenhang mit Verfahrensschritten beschrieben wurden, sowie andererseits Merkmalen, die im Zusammenhang mit entsprechenden Vorrichtungen beschrieben wurden. Somit sind beschriebene Verfahrensmerkmale auch als zur Erfindung gehörige Vorrichtungsmerkmale - und umgekehrt - anzusehen, selbst wenn dies nicht explizit erwähnt wurde.
-
Es ist festzuhalten, dass die unter Bezug auf einzelne Ausführungsformen bzw. -varianten beschriebenen Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise Art und Ausgestaltung der einzelnen Komponenten sowie deren genaue Dimensionierung und räumliche Anordnung auch bei anderen Ausführungsformen vorhanden sein können, außer wenn es anders angegeben ist oder sich aus technischen Gründen von selbst verbietet. Von derartigen, in Kombination beschriebenen Merkmalen einzelner Ausführungsformen müssen außerdem nicht notwendigerweise alle Merkmale in einer betreffenden Ausführungsform realisiert sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Wand
- 11
- Wandöffnung
- 12
- Leiterdurchführung
- 20
- Durchführungskörper
- 201
- Innenseite
- 202
- Außenseite
- 21
- Kabelkanal
- 22
- Wandkontaktabschnitt
- 24
- Schraubsteckanschluss
- 25
- Griffkranz
- 26
- Scheibe
- 28
- Steckbuchse (Flachsteckanschluss)
- 281
- Steckbuchse (abgewinkelter Flachsteckanschluss)
- 29
- Bajonettanschluss
- 291
- L-förmige Nut
- 30
- Leiterbündel
- 32
- elektrischer Leiter
- 33
- Biegeabschnitt
- 34
- Kontaktbereich
- 35
- Endabschnitt
- 36
- (Sickenförmige) Einprägung
- 37
- Biegekontur
- 38
- (aufgerauter) Bereich
- 39
- (weiterer) Biegeabschnitt
- 40
- Dichtschlauch
- u
- Eingangsverlauf
- v
- Ausgangsverlauf
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 19621321 A1 [0002]
- DE 20210296 U1 [0003]
