DE102021105878A1

DE102021105878A1 - Dichtungsmanschette sowie Stecker-Kabel-Verbindung

Info

Publication number: DE102021105878A1
Application number: DE102021105878.3A
Authority: DE
Inventors: Patrick Sonntag
Original assignee: SONTEC SENSORBAU GmbH
Current assignee: SONTEC SENSORBAU GmbH
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2022-09-15

Abstract

Dichtungsmanschette für Kabelanschlüsse insbesondere für Stecker-Kabel-Verbindungen mit einem zylindrischen Trägerelement und einer im Trägerelement vorgesehenen Durchgangsöffnung zum Durchführen eines Kabels, wobei die Durchgangsöffnung einen Innendurchmesser aufweist, die dem Außendurchmesser des durchzuführenden Kabels im Wesentlichen entspricht. Dabei weist das Trägerelement einen verformbaren Abschnitt auf, zur Erzeugung eines Kraftschlusses mit dem Kabel mittels Verformen des verformbaren Abschnitts und Abdichtung gegen das Kabel. Dabei ist auf der radialen Außenfläche des Trägerelements ein Haftvermittler aufgebracht, so dass beim Umspritzen der Dichtungsmanschette eine sichere Verbindung mit dem Umspritzmaterial und insbesondere ein abdichtender Stoffschluss entsteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtungsmanschette für Kabelanschlüsse insbesondere für Stecker-Kabel-Verbindungen sowie eine solche Stecker-Kabel-Verbindung. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Stecker-Kabel-Verbindung.
Steckerverbindungen haben, insbesondere beispielsweise in der Automobiltechnik, Automatisierungstechnik, Sensortechnik, eine weite Verbreitung gefunden immer dort, wo es darauf ankommt, Komponenten unterschiedlicher Hersteller zusammenzuführen, wobei hierbei eine gewisse Standardisierung der verwendeten Steckerverbindungen erforderlich ist, oder eine schnelle Trennbarkeit der durch die Steckerverbindung elektrisch miteinander verbundene Komponenten zu gewährleisten beispielsweise für Reparatur- und Wartungszwecke.
Ein bekanntes Kabel weist dabei mindestens eine, meistens jedoch mehrere Adern auf, welche durch eine gemeinsame Isolierung, welche auch als Mantel bezeichnet wird, zusammengefasst werden. Die einzelnen Adern sind mit dafür vorgesehenen Anschlüssen eines Steckerelements verbunden beispielsweise durch Löten, so dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Steckerelement und dem Kabel besteht. Bei der Verbindung zwischen Kabel und Steckerelement handelt es sich um einen kritischen Punkt, der wesentlichen Einfluss hat auf die Zuverlässigkeit der Steckerverbindung. Beispielsweise können durch Vibrationen oder mechanischen Zug am Kabel Beschädigungen an der Verbindung zwischen Steckerelement und Kabel entstehen, welche die Kontaktierung beeinflussen, so dass ein Wackelkontakt entsteht oder die Kontaktierung zerstört wird. Auch eindringende Feuchtigkeit, die beispielsweise zu Korrosion führt, hat Einfluss auf die Zuverlässigkeit der Steckerverbindung, so dass es erforderlich ist, dass Ende des Kabels und zumindest die Anschlüsse des Steckerelements vor Feuchtigkeit zu schützen.
Üblicherweise erfolgt sowohl die Zugentlastung als auch der Schutz vor eindringender Feuchtigkeit durch ein Umspritzen der Anschlüsse mittels Thermoplasten. Jedoch kann eine Bewegung des Kabels beispielsweise durch Vibration zu einer unzureichenden Verbindung zwischen der Isolierung des Kabels und dem Thermoplast führen, so dass entlang der Grenzfläche zwischen Kabelisolierung und Thermoplast Wasser eindringen kann. Geleichzeitig geht der Effekt der Zugentlastung verloren, da unter Umständen eine Beweglichkeit des Kabels relativ zum Thermoplast entstehen kann. Dies alles führt zu einer Herabsetzung der Zuverlässigkeit der Steckerverbindungen.
Insbesondere bei Spezialanwendungen, bei denen beispielsweise Silikonkabel, Polytetrafluorethylen(PTFE)-Kabel oder dergleichen verwendet werden, sind die übelicherweise verwendeten Thermoplasten nicht geeignet, um einerseits eine sichere Abdichtung der Steckerverbindung zu gewährleisten und andererseits eine ausreichende Zugentlastung, da keine ausreichende Anhaftung oder Verbindung der Thermoplasten mit der Isolierung dieser Kabel entsteht. Solche Kabel sind jedoch überall dort gewünscht, wo besondere Anforderungen wie beispielsweise hohe Temperaturen oder spezielle Chemikalien-Verträglichkeiten, wie beispielsweise Öl- oder Treibstoffverträglichkeiten, erforderlich sind.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dichtungsmanschette, sowie eine Steckerverbindung zu schaffen, die ausreichend gegen eindringendes Wasser geschützt ist und eine zuverlässige Zugentlastung aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Dichtungsmanschette gemäß Anspruch 1, die Stecker-Kabel-Verbindung gemäß Anspruch 15 sowie das Verfahren zur Herstellung einer solchen Stecker-Kabel-Verbindung gemäß Anspruch 25.
Die erfindungsgemäße Dichtungsmanschette für Kabelanschlüsse insbesondere für Stecker-Kabel-Verbindungen weist ein zylindrisches Trägerelement auf. Dabei weist das zylindrische Trägerelement insbesondere einen im Wesentlichen runden Querschnitt auf, sowie eine Rotationssymmetrie um die axiale Richtung. Weiter ist im Trägerelement eine Durchgangsöffnung vorgesehen zum Durchführen eines Kabels, wobei die Durchgangsöffnung einen Innendurchmesser aufweist, die dem Außendurchmesser des durchzuführenden Kabels im Wesentlichen entspricht oder geringfügig größer gewählt ist. Es somit möglich, das Trägerelement auf das Kabel aufzustecken, wobei die radiale Innenfläche der Dichtungsmanschette an der Außenseite der Kabelisolierung bzw. dem Mantel des Kabels anliegt. Dabei weist das Trägerelement einen verformbaren Abschnitt auf zur Erzeugung eines Kraftschlusses mit dem Kabel mittels Verformen des verformbaren Abschnitts, wodurch ein Abdichten der Dichtungsmanschette gegen das Kabel erfolgt. Somit ist bei Verformen des verformbaren Abschnitts eine Bewegung des Trägerelements relativ zum Kabel nicht mehr möglich. Weiterhin wird eine effektive Abdichtung der Grenzfläche zwischen Außenisolierung des Kabels und der Dichtungsmanschette erreicht, so dass kein Wasser entlang der Grenzfläche zwischen Außenisolierung des Kabels und Dichtungsmanschette zu den Kabelanschlüssen gelangen kann.
Erfindungsgemäß weist das Trägerelement auf seiner radialen Außenfläche, also der nach außen weisenden Fläche des Trägerelements, einen Haftvermittler auf, so dass bei Umspritzen der Dichtungsmanschette eine optimale Verbindung zwischen der Dichtungsmanschette und dem Umspritzungsmaterial insbesondere ein abdichtender Stoffschluss entsteht. Somit wird eine sichere Verbindung zwischen dem Umspritzungsmaterial und der Dichtungsmanschette erreicht. Insbesondere aufgrund des erreichten Stoffschlusses wird gleichzeitig eine Dichtungswirkung entlang der Grenzfläche zwischen Dichtungsmanschette und Umspritzungsmaterial erreicht. Somit wird durch den verformbaren Abschnitt eine Dichtung zwischen Außenisolierung des Kabels und Dichtungsmanschette erreicht, wohingegen aufgrund der Haftvermittlers eine Dichtungswirkung zwischen Dichtungsmanschette und Umspritzungsmaterial erzielt wird, so dass kein Wasser zu den Kabelanschlüssen gelangen kann und somit stets eine zuverlässige elektrische Verbindung gewährleistet werden kann. Gleichzeitig ist durch die Form des Trägerelements, welches umspritzt wird, eine zuverlässige Zugentlastung gewährleistet, da die Kontur des Trägerelements so von dem Umspritzmaterial umfasst ist, dass eine Bewegung der Dichtungsmanschette relativ zur Umspritzung und somit auch eine Bewegung des Kabels relativ zur Umspritzung nicht möglich ist. Dabei ist die Dichtungswirkung sowie die Zugentlastung unabhängig vom Material der Isolierung des verwendeten Kabels da es sich um eine mechanisch erzeugte Dichtungswirkung handelt, so dass auch eine sichere und zuverlässige Dichtung sowie Zugentlastung für Silikonkabel, Polytetraflourethylen(PTFE)-Kabel und dergleichen gewährleistet werden kann.
Vorzugsweise ist das Trägerelement vollständig umspritzt. Somit wird eine sicher Zugentlastung sowie eine effektive Dichtung durch die Dichtungsmanschette erreicht.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Haftvermittler um einen chemischen Haftvermittler für z.B. TPE (Thermo-Plastische-Elastomere) Spritzguss, oder auch um eine im Plasmaverfahren erreichte haftfördernde Oberflächenbehandlung und aufbringen einer sogenannten Plasmapolymerschicht.
Vorzugsweise ist die gesamte radiale Außenfläche des Trägerelements mit dem Haftvermittler beschichtet. Somit wird die Fläche maximiert, an der ein Abdichtender Stoffschluss erzielt wird. Hierdurch wird eine sichere Abdichtung gewährleistet.
Vorzugsweise weist das Trägerelement Messing, Kupfer, Edelstahl, oder Aluminium auf. Insbesondere besteht das Trägerelement aus einem dieser Materialien vollständig.
Vorzugsweise wird der Kraftschluss erzeugt durch Pressen des verformbaren Abschnitts oder durch Bördeln des verformbaren Abschnitts, wobei insbesondere eine runde Verformung oder eine flache Verformung des verformbaren Abschnitts vorliegt. Durch eine runde Verformung des verformbaren Abschnitts wird ein Bereich maximaler Verpresskraft erzeugt, wohingegen durch eine flache Verformung eine gleichmäßige Verteilung der Presskraft über einen größeren Bereich erfolgt. Hierdurch können beispielsweise Beschädigungen durch Quetschungen oder dergleichen der äußeren Isolierung des Kabels reduziert werden.
Vorzugsweise weist das Trägerelement an seiner radialen Innenfläche ein Dichtungselement auf. Hierdurch kann die auf das Kabel bzw. die Außenisolierung des Kabels eingebrachte Presskraft reduziert werden, so dass keine Beschädigungen der Außenisolierung des Kabels auftreten.
Vorzugsweise besteht das Dichtungselement aus Silikon, EPDM, FKM, oder anderen kautschukartigen Elastomeren gemäß DIN ISO 1629.
Vorzugsweise besteht das Dichtungselement im einfachsten Fall aus dem Kabelmantel selbst, z.B. Silikon als Elastomer-Mantel des Kabels.
Vorzugsweise erstreckt sich das Dichtungselement über die gesamte radiale Innenfläche des Trägerelements. Hierdurch wird eine gleichmäßige Druckverteilung erreicht. Insbesondere erstreckt sich das Dichtungselement über die radiale Innenfläche des Trägerelements hinaus, so dass ein Kantenschutz entsteht und die Isolierung des Kabels nicht durch die Kanten des Trägerelements beschädigt werden kann.
Vorzugsweise weist das Dichtungselement mindestens eine und insbesondere zwei Verdickungen auf als Dichtlippen. Hierdurch wird bereits bei geringerer Presskraft aufgrund der vorgesehenen Verdickungen als Dichtlippen eine ausreichende Abdichtung der Dichtungsmanschette gegenüber dem Kabel erreicht.
Vorzugsweise weist das Trägerelement mehr als eine verformbaren Abschnitt auf, so dass ein sicherer Kraftschluss und somit eine sichere Verbindung mit dem Kabel gewährleistet ist.
Vorzugsweise ist mindestens ein verformbarer Abschnitt angeordnet in einem Bereich des Trägerelements ohne Dichtungselement und/oder ohne Haftvermittler. Somit ist die Anordnung der verformbaren Abschnitte unabhängig von der Anordnung des Dichtungselements oder des Haftvermittlers und kann frei gewählt werden entsprechend den Erfordernissen der Anwendung.
Dabei ist die Verformung in Form einer Vertiefung definiert als radialer Abstand zwischen einem unverformten Abschnitt des Trägerelements und dem verformten Abschnitt. Insbesondere bei Vorsehen von Verdickungen als Dichtlippen weist der verformbare Abschnitt im verformten Zustand eine Vertiefung T_P auf für die gilt 0,1T_max < T_P < T_max wobei T_max die radiale Dicke der Verdickungen bezeichnet. Tmax ergibt sich anders ausgedrückt aus R_Basis - R_Spitze = T_max wobei R_Basis den Radius der Basis der Verdickung bezeichnet und R_Spitze den Radius der Spitze der Verdickung. Somit wird einerseits eine zuverlässige Dichtwirkung erzielt, andererseits wird die Krafteinwirkung auf das Kabel durch das Verpressen minimiert, so dass eine Beschädigung des Kabels verhindert wird.
Vorzugsweise ist ein mit dem Trägerelement verbundener Hülsenansatz als Zugentlastungsteil vorgesehen, wobei der Hülsenansatz einen verformbaren Abschnitt aufweist, so dass ein Kraftschluss zwischen dem Hülsenansatz und dem Kabel erzeugt werden kann durch Verformen des verformbaren Abschnitts des Hülsenansatzes. Insbesondere ist der Hülsenansatz einstückig mit dem Trägerteil verbunden. Durch den Hülsenansatz als Zugentlastungsteil wird eine verbesserte Zugentlastung gewährleistet. Insbesondere weist der Hülsenansatz kein Dichtungselement auf, für einen unmittelbaren Kraftschluss mit dem Kabel. Eine Dichtwirkung des Hülsenansatzes ist dabei nicht erforderlich, da die Dichtung durch die Dichtungsmanschette gewährleistet ist. Insbesondere ist jedoch an der radialen Außenfläche des Hülsenansatzes Haftvermittler vorgesehen, so dass eine sichere Verbindung mit dem Umspritzmaterial insbesondere ein Stoffschluss erreicht wird.
Vorzugsweise ist eine Längswasserdichtung vorgesehen, welche mit der Dichtungsmanschette verbunden ist, so dass in Längsrichtung der Dichtungsmanschette beziehungsweise des Kabels eindringendes Wasser verhindert wird. Bei üblichen Kabeln werden zum Teil mehrere Adern durch eine gemeinsame äußere Isolierung zusammengefasst. Dabei entstehen Zwischenräume zwischen den einzelnen Adern des Kabels, die sich in Längsrichtung entlang des Kabels erstrecken. Entlang dieser Zwischenräume kann Längswasser zu den Anschlüssen der Stecker-Kabel-Verbindung gelangen. Aufgrund der Längswasserdichtung, welche beispielsweise erzielt wird durch Umgeben der einzelnen Adern mit einem Dichtmaterial solches in Längsrichtung eindringendes Wasser verhindert. Insbesondere ist hierbei die Längswasserdichtung verbunden mit dem Dichtungselement und bevorzugt einstückig ausgebildet. Somit wird effizient eindringendes Wasser auch in Form von Längswasser verhindert und die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Stecker-Kabel-Verbindung erhöht.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Stecker-Kabel-Verbindung. Damit sind alle Anschlussmöglichkeiten eines Kabels umfasst, durch die eine Verbindung erzielt werden kann. Somit umfasst die erfindungsgemäße Stecker-Kabel-Verbindung jede steckbare Verbindung wie beispielsweise Kupplung, Stecker oder Buchsen. Die erfindungsgemäße Stecker-Kabel-Verbindung weist ein Kabel auf, mit mindestens einer Ader. Bei der Ader kann es sich um eine elektrische Ader beispielsweise aus Kupfer oder dergleichen handeln oder um einen Lichtwellenleiter zur Weiterleitung optischer Signale. Weiterhin ist ein Steckerelement vorgesehen, wobei das Steckerelement einen kabelseitigen Kontaktabschnitt ausweist und der Kontaktabschnitt mindestens einen Anschluss aufweist, wobei die Ader des Kabels mit dem Anschluss des Steckerelements kontaktiert ist. Insbesondere weist der Kontaktabschnitt eine Anzahl an Anschlüssen auf, die der Anzahl der Adern im Kabel entspricht. Somit ist jede Ader des Kabels mit einem jeweiligen Anschluss kontaktiert.
Erfindungsgemäß ist das Kabel von einer Dichtmanschette umgeben und zumindest der Kontaktabschnitt des Steckelements und die Dichtmanschette gemeinsam insbesondere vollständig ummantelt. Dabei ist die Dichtmanschette ausgebildet wie vorstehend beschrieben. Somit wird eine Stecker-Kabelverbindung geschaffen, die einerseits eine zuverlässige Abdichtung gegenüber dem Eindringen von Wasser in den Bereich des Kontaktabschnitts verhindert und gleichzeitig eine zuverlässige Zugentlastung gewährleistet durch eine Kraftübertragung vom Kabel auf die Dichtmanschette und von dort über die Ummantelung auf das Steckerelement. Somit werden haltbare und zuverlässige Stecker-Kabel-Verbindung geschaffen, die auch in stark beanspruchenden Bereichen wie beispielsweise der Automobilindustrie, Automatisierungstechnik und Sensortechnik verwendet werden können.
Vorzugsweise weist das Kabel eine Isolierung aus Silikon, Polytetrafluorethylen (PTFE), Perfluoralkoxy-Polymeren (PFA) auf.
Vorzugsweise wird die Ummantelung erzeugt durch Umspritzen, insbesondere durch ein thermoplastisches Spritzgussverfahren.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Material der Ummantelung um ein thermoplastisches Elastomer (TPE) oder einem Polyamid oder einem vergleichbaren thermoplastischen Werkstoff.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Steckelement um einen M12 Stecker oder einen M8 Stecker oder auch einen anderen Rundsteckverbinder nach DIN EN 61076-2. Alternativ hierzu handelt es sich um die entsprechende Buchsenseite, in die ein M8 bzw. M12 Stecker oder ein anderer Rundsteckverbinder nach DIN EN 61076-2 eingesteckt werden kann.
Vorzugsweise handelt es sich um eine Kabelmantel-, Steckermaterialkombination, welche ohne spezielle Vorbehandlung keinen wasser- / feuchtigkeitsdichten Verbund im Spritzgussverfahren erzeugen lassen.
Vorzugsweise ist eine Längswasserdichtung insbesondere aus PTFE oder PFA vorgesehen, wobei die Längswasserdichtung die einzelnen Adern des Kabels separat umgibt und hierdurch eventuell vorhandene sich in Längsrichtung des Kabels erstreckende Zwischenräume ausgefüllt. Eine solche Längswasserdichtung ist beschrieben in DE 103 57 000 B4 , deren Inhalt vollumfänglich mit einbezogen wird.
Vorzugsweise ist eine Zugentlastungshülse als Zugentlastungsteil vorgesehen, wobei die Zugentlastungshülse einen verformbaren Abschnitt aufweist zur Erzeugung eines Kraftschlusses mit dem Kabel. Insbesondere weist die Zugentlastungshülse kein Dichtungselement auf. Durch die zusätzliche Entlastungshülse als Zugentlastungteil wird eine sichere Zugentlastung gewährleistet. Dabei ist die Zugentlastungshülse als einfaches Bauteil kostengünstig herzustellen.
Vorzugsweise wird die Zugentlastungshülse mit ummantelt und insbesondere mitumspritzt. Besonders bevorzugt ist es hierbei, dass die Zugentlastungshülse an ihrer radialen Außenseite Haftvermittler aufweist. Insbesondere handelt es sich bei dem Haftvermittler um denselben Haftvermittler wie vorstehend beschrieben. Somit wird eine sichere Verbindung zwischen der Zugentlastungshülse und der Ummantelung insbesondere durch Stoffschluss gewährleistet.
Vorzugsweise ist ausgehend vom Steckerelement zunächst die Dichtungsmanschette und danach das Zugentlastungsteil angeordnet. Bei dem Zugentlastungsteil kann es sich um einen Hülsenansatz wie vorstehend beschreiben handeln und/oder um eine Zugentlastungshülse wie vorstehend beschreiben. Durch diese Anordnung wird einerseits eine sichere Zugentlastung gewährleistet, insbesondere für den Fall, dass das Ummantelungsmaterial elastisch ausgebildet ist. Somit wird eine hohe Vibrationssicherheit erzielt.
Alternativ hierzu ist ausgehend von Steckerelement zunächst das Zugentlastungsteil und danach die Dichtungsmanschette angeordnet. Bei dem Zugentlastungsteil kann es sich um einen Hülsenansatz handeln, wie vorstehend beschrieben und/oder um eine Zugentlastungshülse wie vorstehend beschrieben. Insbesondere für den Fall, dass eine Zugentlastung allein durch die Dichtungsmanschette nicht ausreicht aber durch das Verpressen eines Zugentlastungsteils der Kabelmantel verletzt werden könnte, stellt diese Anordnung sicher, dass aufgrund der Dichtungsfunktion der Dichtungsmanschette Wasser in eventuell auftretende Beschädigungen des Kabelmantels nicht eindringen können, da durch die Dichtungsmanschette sichergestellt wird, dass kein Wasser bis zum Zugentlastungsteil vordringt.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Stecker-Kabel-Verbindung mit den Schritten: Aufstecken einer Dichtungsmanschette auf ein Kabel kontaktieren der mindestens einen Ader des Kabels mit mindestens einem Anschluss eines Steckerelements, Verformen eines Verformbaren Abschnitts der Dichtungsmanschette zur Erzeugung eines Kraftschlusses zwischen Kabel und Dichtungsmanschette sowie zur Erzeugung einer Dichtung zwischen Kabel und Dichtungsmanschette und insbesondere Verformen aller vorgesehenen verformbaren Abschnitte.
Nachfolgend erfolgt ein Ummanteln des Kabels sowie der Dichtungsmanschette und den Anschlüssen des Steckerelements, insbesondere mittels thermoplastischen Spritzgussverfahrens.
Erfindungsgemäß erfolgt ein Auftragen eines Haftvermittlers auf die Dichtungsmanschette. Dabei kann das Auftragen des Haftvermittlers auf die Dichtungsmanschette erfolgen vor dem Aufstecken der Dichtungsmanschette auf das Kabel oder bei bereits auf das Kabel aufgesteckter Dichtungsmanschette. Insbesondere ist es auch möglich Haftvermittler erst aufzutragen, nachdem die verformbaren Abschnitte verformt wurden.
Vorzugsweise wird für das Verfahren eine Dichtungsmanschette wie vorstehend beschrieben verwendet.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren zusätzlich eine Zugentlastungshülse als Zugentlastungsteil auf das Kabel aufgesteckt, wobei die Zugentlastungshülse einen Verformbaren Abschnitt aufweist, der zur Erzeugung eines Kraftschlusses mit dem Kabel verformt wird, insbesondere durch Verpressen. Dabei kann die Zugentlastungshülse vor der Dichtungsmanschette oder nach der Dichtungsmanschette auf das Kabel aufgesteckt werden.
Vorzugsweise wird bei dem Verfahren eine Längswasserdichtung eingebracht, insbesondere durch Umspritzen der Adern des Kabels. Eine solche Längsfaserdichtung ist beschrieben in DE 103 57 000 B4 , auf die im vollen Umfang hier Bezug genommen wird.
Weiterhin ist das Verfahren ausgebildet um eine Stecker-Kabel-Verbindung wie vorstehend beschrieben herzustellen.
Weiterhin ist das Verfahren weitergebildet anhand der Merkmale der Dichtungsmanschette wie vorstehend beschrieben und/oder anhand der Merkmale der Stecker-Kabel-Verbindung wie vorstehend beschrieben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsmanschette im unverpressten Zustand,
2 die Dichtungsmanschette der 1 im verpressten Zustand,
3 eine Stecker-Kabel-Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Dichtungsmanschette gemäß 1,
4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsmanschette,
5 eine Stecker-Kabel-Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Dichtungsmanschette gemäß 4,
6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsmanschette,
7A eine Ausführungsform der Stecker-Kabel-Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung.
7B einen ersten Querschnitt der 7A,
7C ein zweiter Querschnitt der 7A,
8 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtungsmanschette,
9 eine Stecker-Kabel-Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Dichtungsmanschette nach 8 und
10 eine Stecker-Kabel-Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Dichtungsmanschette gemäß 8.

In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen werden gleiche oder ähnliche Bauteile mit demselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Materialkurzbezeichnungen von Kunststoffen sind gemäß DIN EN ISO 1043-1:2016-09 (Kunststoffe - Kennbuchstaben und Kurzzeichen), DIN ISO 1629:2015-03 (Kautschuk und Latices) und DIN EN ISO 18064:2015-03 (Thermoplastische Elastomere) zu verstehen.
Die erfindungsgemäße Dichtungsmanschette 10 weist ein zylindrisches Trägerelement 12. Dieses weist einen runden Querschnitt auf und ist symmetrisch um die Längsachse 14. Die Dichtungsmanschette 10 weist eine Durchgangsöffnung 16 auf, wobei der Radius R_M der Durchgangsöffnung 16 dem Radius R_K eines Kabels 18 (2) entspricht bzw. geringfügig größer ist als der Radius R_k des Kabels 18. Somit ist die Durchgangsöffnung 16 ausgebildet, um die Dichtungsmanschette 10 auf ein Kabel 18 aufzustecken, wie in 2 gezeigt. Das Trägerelement 12 weist einen verformbaren Bereich 20 auf, welcher beispielsweise durch Verpressen verformt werden kann, um einen Kraftschluss der Dichtungsmanschette 10 mit dem Kabel 18 zu erzielen wie in 2 gezeigt. Dabei ist in 2 der verformbare Abschnitt 20 mittig angeordnet. Alternativ hierzu kann der verformbare Abschnitt 20 auch randständig angeordnet sein. Somit wird durch die Verformung des verformbaren Abschnitts 20 einerseits eine Dichtung erzielt zwischen der Dichtungsmanschette 10 und dem Kabel 18. Andererseits wird durch den Kraftschluss sichergestellt, dass eine relative Bewegung zwischen Dichtungsmanschette 10 und dem Kabel 18 ausgeschlossen ist.
An der Außenfläche 22 des Trägerelements 12 ist ein Haftvermittler 24 vorgesehen, welcher in den 1 und 2 die gesamte Außenfläche 22 des Trägerelements 12 bedeckt. Durch den Haftvermittler 24 wird eine sichere Verbindung zwischen der Dichtungsmanschette 10 und einer Ummantelung 36 (3) gewährleistet insbesondere durch Stoffschluss. Somit wird durch den Haftvermittler sichergestellt, dass eine Dichtungswirkung zwischen der Dichtungsmanschette 10 und dem Umspritzungsmaterial der Ummantelung 36 besteht. Eindringendes Wasser kann somit die Dichtungsmanschette nicht überwinden und somit nicht zu den Anschlüssen 30 (3) gelangen. Korrosion der Anschlüsse 30 wird somit zuverlässig verhindert.
Die Stecker-Kabel-Verbindung der 3 weist ein Steckerelement 26 mit einem kabelseitigen Kontaktabschnitt 28 auf, wobei der Kontaktabschnitt 28 Anschlüsse 30 aufweist. Mit den Anschlüssen 30 sind die einzelnen Adern 32 des Kabels 18 beispielsweise durch Löten verbunden. In dem in 3 gezeigten Beispiels sind lediglich zwei Adern dargestellt. Jedoch ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. So kann es sich beispielsweise bei dem Stecker 26 um einen M12 oder einen M8 Stecker, oder auch anderen Rundsteckverbindern nach DIN EN 61076-2 handeln. Andere Steckertypen sowie auch Buchsentypen und Kupplungen sind ebenfalls möglich und können ebenfalls als Steckerelemente 26 herangezogen werden.
Zumindest ein Teil des Kontaktabschnitts 28, die Anschlüsse 30, das Ende 34 des Kabels 18 sowie die Dichtungsmanschette 10 sind von einer Ummantelung 36 umgeben. Insbesondere sind die Anschlüsse 30 sowie die Dichtungsmanschette 10 vollständig von der Ummantelung 36 umgeben. Die Ummantelung 36 kann dabei durch ein thermoplastisches Spritzverfahren hergestellt werden aus einem thermoplastischen Elastomer (TPE). Insbesondere falls die Isolierung 38 des Kabels 18 aus PTFE, PFA, Silikon, Viton® oder EPDM besteht, kann es zu einer unzureichenden Verbindung zwischen der Ummantelung 36 und dem Mantel 38 des Kabels 18 kommen, so dass Wasser entlang der Grenzfläche zwischen Ummantelung 36 und Mantel 38 des Kabels 18 zu den Anschlüssen gelangen könnte. Jedoch ist durch Vorsehen der Dichtungsmanschette 10 einerseits an der Grenzfläche zwischen Dichtungsmanschette 10 und Kabel 18 eine Dichtung erzielt durch Verformen der verformbaren Abschnitte 20 und andererseits wird an der Grenzfläche zwischen Dichtungsmanschette 10 und Ummantelung 36 eine Dichtung erzielt durch die sichere Verbindung des Materials der Ummantelung 36 mit der Dichtmanschette 10 aufgrund des Haftvermittlers 24, welcher insbesondere zu einem Stoffschluss führt. Somit gelangt Wasser vom kabelseitigen Ende 40 der Ummantelung nicht zu den Anschlüssen 30, so dass keine Korrosion die Kontaktierung des Kabels 18 mit dem Steckerelement 26 beeinflussen kann. Damit wird eine langlebige und zuverlässige Stecker-Kabel-Verbindung geschaffen, welche insbesondere in stark beanspruchenden Umgebungen eingesetzt werden kann und unabhängig ist vom Material des Kabels bzw. dessen Mantels.
Weiterhin wird durch die Ummantelung 36 die Dichtungsmanschette 10 insbesondere vollständig eingefasst, so dass aufgrund des Kraftschlusses zwischen der Dichtungsmanschette 10 und dem Kabel 18 Zugkräfte auf das Kabel 18 unmittelbar auf die Ummantelung 36 übertragen werden und nicht auf die Anschlüsse 30 aufgebracht werden. Somit ist insbesondere eine vibrationssichere Stecker-Kabel-Verbindung geschaffen zur zuverlässigen Kontaktierung des Kabels 18 mit dem Steckerelement 26.
Die in den 4 und 5 gezeigt Ausführungsform der Dichtungsmanschette 42 weist ein an der radialen Innenfläche 44 des zylindrischen Trägerelements 12 angeordnetes Dichtungselement 46 auf. Das Dichtungselement 46 besteht beispielsweise aus Silikon, EPDM oder Viton®. Durch das Dichtungselement 46 wird gemäß 4, die durch das Verformen des verformbaren Abschnitts eingebrachte Kraft auf das Kabel 18 reduziert. Somit werden Beschädigungen des Kabels 18 verhindert und jedoch gleichzeitig bei geringerer Presskraft eine ausreichend hohe Dichtungswirkung der Dichtungsmanschette 42 erzielt.
Wie in 4 ersichtlich erstreckt sich dabei das Dichtungselement 46 über die Kanten des Trägerelements 12 hinaus und dient somit gleichzeitig als Kantenschutz, um eine Verletzung des Mantels 38 des Kabels 18 durch die Kanten des Trägerelements 12 zu vermeiden.
Die in 6 gezeigte Dichtungsmanschette 48 weist ein Dichtungselement 46 auf, wobei das Dichtungselement 46 zwei Verdickungen 50 aufweist, die als Dichtlippen dienen. Somit kann aufgrund der Verdickungen 50 auch bei einer geringen Verpresskraft eine ausreichende Dichtungswirkung erzielt werden. Hierdurch ist es möglich, die Krafteinwirkung auf das Kabel 18 zu reduzieren und so Beschädigungen durch das Verpressen der Dichtungsmanschette 48 zu reduzieren. Dabei weisen die Verdickungen einen Radius R_D auf. Durch das Verformen des verformbaren Abschnitts 20 wird eine Vertiefung 52 (7A) eingebracht. Die Presstiefe T_p wird dabei definiert als radialer Abstand zwischen der unverpressten Fläche 54 und dem Grund der Vertiefung 52. Für die Presstiefe T_p gilt dabei 0,1 bis 0,3 · T_max ≤ T_P ≤ T_max mit T_max = R_M - R_D. Somit wird sichergestellt, dass eine möglichst geringe Kraft auf den Mantel 38 des Kabels 18 eingebracht wird, wobei stets die Dichtungswirkung sichergestellt ist und auf den Dichtwerkstoff eine für statische Dichtstellen günstige Verpressung von 10 bis 30 Prozent aufgebracht wird
7A zeigt eine Stecker-Kabel-Verbindung mit einer Dichtungsmanschette 48. Weiterhin ist eine Zugentlastungshülse 56 vorgesehen, welche einen verformbaren Abschnitt aufweist. Hierdurch wird die Zugentlastungshülse 56 klemmend am Kabel 18 fixiert. Zugkräfte, die auf das Kabel 18 wirken, werden zusätzlich durch die Zugentlastungshülse 56 zuverlässig auf die Ummantelung 36 und sodann auf das Steckerelement 26 übertragen. Hierdurch wird verhindert, dass die Zugkräfte auf das Kabel 18 auf die Anschlüsse 30 wirken und somit die Kontaktierung des Kabels mit dem Steckerelement 26 beeinflussen.
Weiterhin ist in 7A eine Längswasserdichtung 58 gezeigt. Gemäß 7C sind im Kabel 18 vier Adern 60 angeordnet, wobei zwischen den einzelnen Adern Zwischenräume 62 entstehen, durch die Wasser in Längsrichtung entlang des Kabels 18 in Richtung der Anschlüsse 30 dringen kann. Um dies zu verhindern ist im Bereich des Kabelendes 34 eine individuelle Umspritzung 64 der einzelnen Adern 60 vorgesehen. Die einzelnen umspritzten Adern 60 werden sodann durch die Längswasserdichtung 58 zusammengefasst. Die Längswasserdichtung 58 umgibt das Ende des Kabels 34 und endet erst nach der Ummantelung 36. Somit ragt das Ende 66 der Längswasserdichtung 58 entlang des Kabels 18 über die Ummantelung 36 hinaus. Eindringendes Längswasser kann somit innerhalb der Längswasserdichtung 58 aus der Stecker-Kabel-Verbindung herausgeleitet werden. Eventuell auftretendes Längswasser verlässt die Stecker-Kabel-Verbindung am Ende 66 der Längswasserdichtung 58.
Die in 8 gezeigt Dichtungsmanschette 68 weist einen mit dem Trägerelement 12 einstückig verbundenen Hülsenansatz 70 auf. Der Hülsenansatz 70 weist einen verformbaren Abschnitt 72 auf, der beispielsweise durch Verpressen verformt werden kann, so dass mit dem Kabel 18 ein Kraftschluss erzielt wird. An der radialen Außenfläche 74 des Hülsenansatzes 70 ist ebenfalls der Haftvermittler 76 aufgebracht, so dass eine sichere Verbindung auch des Hülsenansatzes mit der Ummantelung insbesondere durch Stoffschluss erzielt wird.
9 zeigt eine Stecker-Kabelverbindung mit einer Dichtungsmanschette 68 mit einem Hülsenansatz 70. Dabei ist ausgehend von dem Steckerelement 26 zunächst das Trägerelement 12 mit dem Dichtungselement 46 angeordnet und nachfolgend der Hülsenansatz 70. Sofern die klemmende Wirkung des Trägerelements 12 keinen ausreichenden Kraftschluss mit dem Kabel 18 erzielt, kann der Hülsenansatz 70 vorgesehen werden. Bei Verformen des verformbaren Abschnitts 72 des Hülsenansatzes 70 wird eine sichere Verbindung der Dichtungsmanschette mit dem Kabel 18 gewährleistet. Gleichzeitig wird aufgrund des vorgesehenen Dichtungselements 46 eine ausreichende Dichtwirkung erzielt.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Dichtungsmanschette 68 derart angeordnet, dass zunächst ausgehend vom Steckerelement 26 der Hülsenansatz 70 und nachfolgend das Trägerelement 12 mit Dichtungselement 76 vorgesehen ist. Insbesondere falls es bei der Verformung des Hülsenansatzes 70 zu einer Beschädigung des Mantels 38 des Kabels 18 kommen kann, wird durch die in 10 gezeigte Anordnung verhindert, dass durch diese Beschädigung Wasser zu den Anschlüssen 30 gelangen kann, da eindringendes Wasser durch die Dichtungsmanschette 68 nicht zu evtl. auftretenden Beschädigungen im Bereich des Hülsenansatz 70 gelangen kann. Somit wird durch das vorgelagerte Dichtungselement 46 ein Eindringen des Wassers effektiv verhindert, wobei durch den Hülsenansatz 70 eine effektive Zugentlastung gewährleistet ist. Eventuell auftretende Beschädigungen des Mantels 38 des Kabels 18 führen nicht zu einem Eindringen von Wasser.
Selbstverständlich können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden. Insbesondere ist es möglich, zu jeder Dichtungsmanschette einen oder mehrere zusätzliche Zugentlastungsteile wie beispielsweise Zugentlastungshülsen vorzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10357000 B4 [0032, 0042]

Claims

Dichtungsmanschette für Kabel-Anschlüsse, insbesondere für Stecker-Kabel-Verbindungen, mit einem zylindrischen Trägerelement (12), wobei das Trägerelement (12) eine Durchgangsöffnung (16) aufweist zum Durchführen eines Kabels (18), wobei die Durchgangsöffnung (16) einen Innendurchmesser (RM) aufweist, die dem Außendurchmesser (RK) des durchzuführenden Kabels im Wesentlichen entspricht und wobei das Trägerelement (12) einen verformbaren Abschnitt (20) aufweist zur Erzeugung eines Kraftschlusses mit dem Kabel (18) mittels Verformen des verformbaren Abschnitts (20) und zur Abdichtung gegen das Kabel (18), dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (12) auf seiner radialen Außenfläche (22) einen Haftvermittler (24) aufweist, so dass bei Umspritzen der Dichtungsmanschette insbesondere ein abdichtender Stoffschluss entsteht.
Dichtungsmanschette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Haftvermittler (24) um einen chemischen Haftvermittler für TPE (Thermo-Plastische-Elastomere) Spritzguss oder eine Thermoplasten, oder auch um eine im Plasmaverfahren erreichte haftfördernde Oberflächenbehandlung und Aufbringen einer sogenannten Plasmapolymerschicht handelt.
Dichtungsmanschette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftschluss erzeugt wird durch Pressen oder Bördeln, wobei insbesondere eine runde Verformung oder eine flache Verformung des verformbaren Abschnitts (20) vorliegt.
Dichtungsmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (12) an seiner radialen Innenfläche (44) ein Dichtungselement (46) aufweist.
Dichtungsmanschette nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (46) aus Silikon, EPDM, Flourkautschuk FKM, NBR oder einem anderen Elastomer gemäß DIN ISO 1629 besteht.
Dichtungsmanschette nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement (46) mindestens eine und insbesondere zwei Verdickungen (50) aufweist als Dichtlippen.
Dichtungsmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein verformbarer Abschnitt (20) vorgesehen ist und/oder mindestens ein verformbarer Abschnitt angeordnet ist in einem Bereich ohne Dichtungselement und/oder ohne Haftvermittler.
Dichtungsmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorsehen von einem verformbaren Abschnitt (20) dieser im verformten Zustand eine Vertiefung aufweist welche so tief ist, dass ein darunter liegender Dichtungswerkstoff eine Verpressung von 10 bis 30 Prozent aufweist und/oder bei Vorsehen von mindestens einer Verdickung (50) diese jeweils eine Vertiefung T_P aufweist von 0,1 bis 0,3 * T_max ≤ T_P ≤ T_max mit T_max als der radialen Dicke der Verdickungen (50).
Dichtungsmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Hülsenansatz (70) als Zugentlastungsteil, wobei der Hülsenansatz (70) einen verformbaren Abschnitt (72) aufweist und insbesondere an seiner radialen Außenfläche (74) Haftvermittler (76) aufweist.
Dichtungsmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine insbesondere mit dem Dichtungselement verbundenen Längswasserdichtung (58), so dass in Längsrichtung der Dichtungsmanschette eindringendes Wasser verhindert wird.
Stecker-Kabel-Verbindung mit einem Kabel (18) mit mindestens einer Ader (32), einem Steckerelement (26), wobei das Steckerelement (26) einen kabelseitigen Kontaktabschnitt (28) aufweist, wobei der Kontaktabschnitt (28) mindestens einen Anschluss (30) aufweist und wobei die Ader (32) des Kabels (18) mit dem Anschluss (30) des Steckerelements (26) kontaktiert ist, wobei das Kabel (18) von einer Dichtmanschette umgeben ist und zumindest der Kontaktabschnitt (28) des Steckerelements (26) und die Dichtmanschette gemeinsam insbesondere vollständig ummantelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmanschette ausgebildet ist nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Stecker-Kabel-Verbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (18) eine Isolierung (38) aus oder basierend auf PVC, PE, PUR, Silikonkautschuk wie VMQ, oder Flourkunststoffen wie PTFE, PFA, FEP, ETFE oder auch einen TPE aufweist.
Stecker-Kabel-Verbindung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (36) erzeugt ist durch Umspritzen, insbesondere durch ein thermoplastisches Spritzguss-Verfahren.
Stecker-Kabel-Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Ummantelung (36) ein TPE, oder einen Thermoplasten aufweist.
Stecker-Kabel-Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Steckerelement (26) um einen M12 Stecker oder einen M8 Stecker oder einen anderen Rundsteckverbinder nach DIN EN 61076-2 handelt.
Stecker-Kabel-Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, gekennzeichnet durch eine Längswasserdichtung (58).
Stecker-Kabel-Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, gekennzeichnet durch eine Zugentlastungshülse (56) als Zugentlastungsteil, wobei die Zugentlastungshülse (56) einen verformbaren Abschnitt aufweist zur Erzeugung eines Kraftschlusses mit dem Kabel (18).
Stecker-Kabel-Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugentlastungshülse (56) mitummantelt und insbesondere mitumspritzt ist und besonders bevorzugt an ihrer radialen Außenseite Haftvermittler aufweist.
Stecker-Kabel-Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend vom Steckerelement (26) zunächst die Dichtungsmanschette und danach das Zugentlastungsteil (56, 70) angeordnet ist.
Stecker-Kabel-Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend vom Steckerelement (26) zunächst das Zugentlastungsteil (56, 70) und danach die Dichtungsmanschette angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung einer Stecker-Kabel-Verbindung, mit den Schritten: a) Aufstecken einer Dichtungsmanschette auf ein Kabel (18); b) Kontaktieren der mindesten einen Ader (32) des Kabels (18) mit mindestens einem Anschluss (30) eines Steckerelements; c) Verformen des verformbaren Abschnitts (20) der Dichtungsmanschette zur Erzeugung eines Kraftschlusses zwischen Kabel (18) und Dichtungsmanschette sowie zur Erzeugung einer Dichtung zwischen Kabel (18) und Dichtungsmanschette und insbesondere Verformen aller vorgesehen verformbaren Abschnitte (20, 72); d) Ummanteln des Kabels (18) mit der Dichtungsmanschette und den Anschlüssen des Steckerelements (26), wobei ein Haftvermittler (24) auf die radiale Außenfläche (22) des Trägerelements aufgebracht wird, oder zuvor aufgebracht wurde
Verfahren nach Anspruch 21, bei welchem eine Dichtungsmanschette nach einem der Ansprüche 1 bis 10 verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, bei welchem zusätzlich eine Zugentlastungshülse (56) als Zugentlastungsteil auf das Kabel (18) aufgesteckt wird, wobei die Zugentlastungshülse einen verformbaren Abschnitt aufweist, der zur Erzeugung eines Kraftschlusses mit dem Kabel (18) verformt wird insbesondere durch Verpressen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, bei welchem eine Längswasserdichtung (58) eingebracht wird, insbesondere durch gemeinsames Umspritzen der Adern (32) des Kabels (18).
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24 bei welchem eine Stecker-Kabel-Verbindung nach einem der Ansprüche 11 bis 20 hergestellt wird.