DE10337965B3

DE10337965B3 - Kupplungselement für eine elektrische Leitung und Verfahren zum feuchtigkeitsdichten Anschliessen desselben

Info

Publication number: DE10337965B3
Application number: DE2003137965
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl.-Ing. Schauer
Original assignee: Nexans SA
Current assignee: Nexans SA
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-02-03
Anticipated expiration: 2023-08-20

Abstract

Es werden ein Kupplungselement für eine elektrische Leitung und ein Verfahren zu seiner Herstellung angegeben, bei dem die Leitung mindestens zwei aus isolierten Leitern bestehende Adern aufweist, welche von einem gemeinsamen, aus Isoliermaterial bestehenden Mantel umgeben sind. Die an den Enden der Adern freigelegten Leiter der Leitung sind mit in einem Kontaktträger aus Isoliermaterial angeordneten elektrischen Kontakten verbunden, der im Montagezustand in einem metallischen Gehäuse (1) angebracht ist. Über der Leitung ist mit Abstand zu ihrem Mantel ein Schutzrohr aus Isoliermaterial angeordnet. Zur Abdichtung gegenüber Feuchtigkeit sind auf der Leitung mit vorgegebenem Abstand zum Gehäuse (1) ein rohrförmiger, mechanisch stabiler Adapter (10), dessen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Leitung ist, und ein im Verhältnis zur Länge des Adapters (10) axial kurzes Dichtelement (12) aufgebracht, das zum Verschluß eines zwischen Adapter (10) und Leitung vorhandenen Ringspalt (11) dicht an der inneren Oberfläche des Adapters (10) und am Mantel (8) der Leitung (4) anliegt. Um das mit Gehäuse (1) und Adapter (10) bestückte Ende der Leitung ist ein Schutzkörper (16) aus Isoliermaterial herumgespritzt, der sich auf einer Seite bis über das Gehäuse (1) und auf der anderen Seite bis über den Adapter (10) erstreckt, und das Schutzrohr (9) ist am Adapter (10) festgelegt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kupplungselement für eine elektrische Leitung, die mindestens zwei aus isolierten Leitern bestehende Adern aufweist, welche von einem gemeinsamen, aus Isoliermaterial bestehenden Mantel umgeben sind, bei welchem die an den Enden der Adern freigelegten Leiter mit in einem Kontaktträger aus Isoliermaterial angeordneten elektrischen Kontakten verbunden sind, der im Montagezustand in einem metallischen Gehäuse angebracht ist, wobei über der Leitung mit Abstand zu ihrem Mantel ein Schutzrohr aus Isoliermaterial angeordnet ist, sowie auf ein Verfahren zum feuchtigkeitsdichten Anbringen des Kupplungselements am Ende der Leitung.
„Kupplungselement" im Sinne der Erfindung kann ein Stecker oder eine Dose sein. Die zugehörigen Kontaktelemente können als Stifte oder Buchsen ausgebildet sein. Die elektrischen Leitungen werden beispielsweise bei Fahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen und insbesondere bei Bahnen eingesetzt. Die Kupplungselemente sollen in sich feuchtigkeitsdicht sein. Sie müssen auch feuchtigkeitsdicht mit der jeweiligen Leitung verbunden sein. Außerdem soll ein gegebenenfalls vorhandener, die Adern der Leitung umgebender elektrischer Schirm ohne Unterbrechung an das Kupplungselement anschließbar sein. Ein über der Leitung locker angebrachtes Schutzrohr dient dem Schutz der Leitung gegen Verschmutzung und Beschädigungen, beispielsweise durch Steine, wenn die Leitung im Bodenbereich von Fahrzeugen montiert ist. Auch das Schutzrohr muß feuchtigkeitsdicht mit dem Kupplungselement verbunden sein, damit bei eventuellen Beschädigungen keine zwischen Schutzrohr und Leitung eingedrungene Feuchtigkeit an die Kontakte des Kupplungselements gelangen kann.

Bei einem bekannten Kupplungselement nach der DE 30 34 415 A1 , das für eine mit einem metallischen Schirm versehene elektrische Leitung vorgesehen ist, ist das leitungsseitige Ende eines metallischen Gehäuses als Ansatz ausgebildet, dessen radiale Abmessungen gegenüber den Abmessungen eines an der Anschlußseite liegenden Griffteils desselben kleiner sind. In dem Ansatz ist mit Abstand von seinem leitungsseitigen Ende eine umlaufende, nutförmige Vertiefung vorhanden. In Montageposition ist an dem Ansatz außerdem eine bis über die Leitung ragende, fest am Ansatz anliegende metallische Klemmhülse angebracht, welche auf dem Ansatz aufliegenden Schirm der Leitung abdeckt und festlegt. Um das leitungsseitige Ende des Adapters und das Ende der Leitung ist ein aus Isoliermaterial bestehender Griffkörper herumgespritzt. Dieses Kupplungselement ist mit sicherer Kontaktierung des Schirms feuchtigkeitsdicht am Ende der Leitung angebracht. Der Griffkörper liegt dicht am Mantel der Leitung an, die selbst keinen weiteren Schutz hat. Ein die Leitung umgebendes Schutzrohr ist bei dieser bekannten Anordnung nicht vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Kupplungselement und das zugehörige Verfahren so zu gestalten, daß ein feuchtigkeitsdichtes Anschließen desselben auch an Leitungen gegeben ist, die über ihrem Mantel mit einem Schutzrohr ausgerüstet sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,

– daß auf der Leitung mit vorgegebenem Abstand zum Gehäuse ein rohrförmiger, mechanisch stabiler Adapter, dessen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Leitung ist, und ein im Verhältnis zur Länge des Adapters axial kurzes Dichtelement aufgebracht sind, das zum Verschluß eines zwischen Adapter und Leitung vorhandenen Ringspalts dicht an der inneren Oberfläche des Adapters und am Mantel der Leitung anliegt,
– daß um das mit Gehäuse und Adapter bestückte Ende der Leitung ein Schutzkörper aus Isoliermaterial herumgespritzt ist, der sich auf einer Seite bis über das Gehäuse und auf der anderen Seite bis über den Adapter erstreckt, und
– daß das Schutzrohr am Adapter festgelegt ist.

Die Aufgabe wird auch durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 4 gelöst.

Dieses Kupplungselement ist feuchtigkeitsdicht am Ende der elektrischen Leitung angebracht. Auch das Schutzrohr ist gegenüber dem Kupplungselement feuchtigkeitsdicht abgeschlossen. Das ist einerseits durch den einen feuchtigkeitsdichten Abschluß bildenden Schutzkörper, der sich auf der einen Seite bis über das Gehäuse des Kupplungselements und auf der anderen Seite bis über den Adapter erstreckt, und andererseits durch das Dichtelement sichergestellt, das den Ringspalt zwischen dem Adapter und dem Mantel der Leitung abdichtet. Es kann dadurch beim Spritzgießen des Schutzkörpers kein Spritzmaterial in den Ringspalt eindringen. Andererseits kann aber auch keine Feuchtigkeit in das fertige Kupplungselement eindringen, die bei einer Beschädigung des Schutzrohres möglicherweise in den Ringspalt zwischen demselben und der Leitung gelangt.

Mit dem Verfahren nach der Erfindung kann ein Kupplungselement feuchtigkeitsdicht am Ende einer Leitung angebracht werden, die lose von einem Schutzrohr umgeben ist, wobei auch das Schutzrohr im Kupplungselement feuchtigkeitsdicht abgeschlossen ist. Dabei kann die bisherige Technik zur Montage des Kupplungselements i. w. beibehalten werden, bei welcher ein den feuchtigkeitsdichten Abschluß sicherstellender Schutzkörper um die Verbindungsstelle zwischen Gehäuse und Leitung herumgespritzt wird, der sich hier einerseits bis über das Gehäuse des Kupplungselements und andererseits bis über den mechanisch stabilen Adapter erstreckt, an dem das Schutzrohr festgelegt ist. Der Ringspalt zwischen dem Adapter und dem Mantel der Leitung wird durch das Dichtelement abgedichtet. Der Adapter kann außerdem relativ zum metallischen Gehäuse des Kupplungselements so genau positioniert werden, daß das Spritzgießwerkzeug an umlaufenden Flächen beider Teile anliegt, die dann als Dichtflächen wirken. Eine Nacharbeit zur Beseitigung von Grat am Schutzkörper ist somit nicht erforderlich. Das Schutzrohr kann mit mechanischen Befestigungselementen abschließend am Adapter befestigt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.
Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung Einzelteile des Kupplungselements nach der Erfindung, die zu einem fertigen Kupplungselement miteinander verbunden werden.
2 eine Seitenansicht eines Kupplungselements mit angeschlossener Leitung, teilweise im Schnitt.
3 eine durch eine Umrandung K gekennzeichnete Einzelheit aus 2 in vergrößerter Darstellung.
4 die Einzelheit nach 3 in abgewandelter Ausführungsform.
In 1 ist ein metallisches Gehäuse 1 schematisch dargestellt, das Teil eines elektrischen Kupplungselements ist. Es weist auf einer Seite einen sich etwa konisch verjüngenden Ansatz 2 auf. Im Innern des Gehäuses 1 ist ein aus festem oder elastischem Isoliermaterial bestehender Kontaktträger 3 angeordnet, in dem mindestens zwei elektrische Kontakte gegeneinander isoliert angebracht sind. Die Kontakte sind im fertigen Kupplungselement zur Aufnahme von Gegenkontakten zugänglich. Der Kontaktträger 3 kann beispielsweise aus Polyamid, Polyester oder einem Elastomer bestehen.
1 zeigt außerdem das Ende einer elektrischen Leitung 4, die im dargestellten Ausführungsbeispiel drei Adern 5 aufweist. Es sollen mindestens zwei Adern 5 sein. Die Leitung 4 kann auch mehr als drei Adern 5 haben. Die Adern 5 bestehen aus isolierten Leitern 6, die im fertigen Kupplungselement an die Kontakte des Kontaktträgers 3 angeschlossen sind. Sie sind im dargestellten Ausführungsbeispiel einer geschirmten Leitung 4 von einem elektrischen Schirm 7 umgeben, über dem ein Mantel 8 aus Isoliermaterial angebracht ist. Der Schirm 7 ist in bevorzugter Ausführungsform ein Geflecht aus Kupferdrähten. Der Mantel 8 kann beispielsweise aus einem vernetzten Polymer oder aus einem im Brandfall selbstverlöschenden Polyurethan bestehen.
Über der Leitung 4 ist mit Abstand zu derselben ein aus mechanisch stabilem Isoliermaterial bestehendes Schutzrohr 9 angebracht. Zwischen dem Gehäuse 1 und der Leitung 4 ist außerdem ein aus mechanisch stabilem Material bestehender, rohrförmiger Adapter 10 eingezeichnet. Er kann aus Metall, wie beispielsweise Messing oder Edelstahl, oder aus Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid, bestehen. Auch eine kombinierte Metall/Kunststoff-Version ist möglich. Das Schutzrohr 9 kann auch als Schlauch bezeichnet werden. Es kann quer zu seiner Längsrichtung gewellt, aber auch glatt ausgeführt sein. Geeignete Materialien sind beispielsweise Polyamid, Polypropylen oder ein Elastomer, jeweils vorzugsweise im Brandfall selbstverlöschend.
Der Innendurchmesser des Adapters 10 ist größer als der Außendurchmesser der Leitung 4. Sie ist daher mit Abstand, unter Freilassung eines Ringspalts 11, von dem Adapter 10 umgeben. Das Schutzrohr 9 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel nach den 2 und 3 als gut flexibles Gebilde quer zu seiner Längsrichtung gewellt und im Adapter 10 befestigt. Es kann aber auch – wie schon erwähnt – ein glattes, nicht gewelltes Rohr als Schutzrohr 9 verwendet werden, das gemäß 4 auf den Adapter 10 aufgeschoben ist. Im Ringspalt 11 zwischen Leitung 4 und Adapter 10 ist ein im Verhältnis zur Länge des Adapters 10 axial kurzes Dichtelement 12 angebracht. Das Schutzrohr 9 ist im fertigen Kupplungselement fest mit dem Adapter 10 verbunden. Es kann dabei entsprechend der Darstellung in den 2 und 3 in den Adapter 10 hineinragen oder gemäß 4 in bevorzugter Ausführungsform außen auf demselben festgelegt sein, beispielsweise mittels einer Schlauchschelle 13. Der Adapter 10 hat bei der Ausführungsform nach 4 leitungsseitig einen kleineren Durchmesser als bei der Ausführungsform nach den 2 und 3.
Der Adapter 10 hat auf seiner in Richtung des Gehäuses 1 weisenden Seite einen Fortsatz 14 mit vorzugsweise rauher äußerer Oberfläche. Dazu können auf derselben beispielsweise ein Gewinde oder Hinterschneidungen angebracht sein. Der Schirm 7 der Leitung 4 liegt im Montagezustand außen auf dem Ansatz 2 des Gehäuses 1. Er kann dort mit einer Klemmhülse 15 festgelegt sein. Die ganze Verbindungsstelle zwischen Gehäuse 1 und Adapter 10 ist von einem gespritzten Schutzkörper 16 umschlossen, der einerseits am Gehäuse 1 bzw. an dessen Ansatz 2 und andererseits am Adapter 10 bzw. dessen Fortsatz 14 anliegt. Umlaufende Flächen 17 und 18 dieser beiden Teile dienen beim Spritzgießen des Schutzkörpers 16 als Dichtflächen für das Spritzgießwerkzeug. Sie verhindern ohne großen Aufwand das Bilden von Grat am fertigen Schutzkörper 16. Ein für den Schutzkörper 16 besonders geeignetes Material ist ein flammstabilisiertes, halogenfreies Polyurethan.
Das Verfahren nach der Erfindung wird beispielsweise wie folgt durchgeführt:
Vom Ende der elektrischen Leitung 4 wird der Mantel 8 auf vorgegebener Länge entfernt. Der dadurch freigelegte Schirm 7 wird danach so weit verkürzt, daß die Adern 5 mit ausreichender Länge herausragen. Anschließend werden die Adern 5 an ihren Enden abisoliert, so daß die Leiter 6 freiliegen. Daraufhin kann der Adapter 10 auf die Leitung 4 aufgeschoben werden. Das gilt auch für das Gehäuse 1, durch welches die abisolierten Adern 5 so weit hindurchragen, daß ihre Leiter 6 mit den Kontakten des Kontaktträgers 3 elektrisch leitend verbunden werden können. Wenn das geschehen ist, wird das Gehäuse 1 so weit wieder zurück bewegt, bis der Kontaktträger 3 seine vorgegebene Position in demselben einnimmt. Danach wird der Schirm 7 auf den Ansatz 2 des Gehäuses 1 aufgeschoben und dort mit der Klemmhülse 15 festgelegt. Wenn die Leitung 4 nicht sehr lang ist, kann der Adapter 10 auch vom anderen Ende derselben her aufgeschoben werden.
An einer Stelle mit vorgegebenem Abstand zum Gehäuse 1 kann dann auf dem Mantel 8 der Leitung 4 rundum das Dichtelement 12 angebracht werden. Dafür kann beispielsweise ein Schmelzkleber aufgebracht werden oder es kann ein Gummiring angebracht werden oder es kann ein Band aus selbstverschweißendem Material aufgewickelt werden. Der Adapter 10 wird anschließend über der Leitung 4 axial so verschoben, daß er über dem Dichtelement 12 liegt. Der Ringspalt 11 ist danach in beiden axialen Richtungen abgedichtet. In dieser Position haben die Flächen 17 des Gehäuses 1 und 18 des Adapters 10 einen festgelegten axialen Abstand voneinander. Das Dichtelement 12 kann in allen beschriebenen Ausführungsformen auch im Adapter 10 angebracht und gemeinsam mit demselben auf die Leitung 4 aufgeschoben werden. Es muß in allen Fällen so ausgeführt sein, daß es dem nicht unerheblichen Druck des Spritzmaterials beim Spritzen des Schutzkörpers 16 standhält und außerdem den Adapter 10 in seiner Position halten und festlegen kann.
Das so vorbereitete Leitungsende mit daran angebrachtem Gehäuse 1 wird abschließend in ein Spritzgießwerkzeug eingebracht, das nach dem Schließen dicht an den Flächen 17 und 18 anliegt. Der Schutzkörper 16 kann dann gratfrei um die Verbindungsstelle herumgespritzt werden.
Abschließend kann das Schutzrohr 9 am Adapter 10 festgelegt werden. Dazu kann es bei der Ausführungsform nach den 2 und 3 in den Adapter 10 eingeschoben und in demselben verklemmt und/oder verklebt werden. Das Schutzrohr 9 kann gemäß 4 aber auch außen auf den dann im Durchmesser kleineren Adapter 10 aufgeschoben und beispielsweise mittels einer Schlauchschelle 13 auf demselben festgelegt werden. Diese Ausführungsform ist dann von Vorteil, wenn das Schutzrohr 9 ein glattes Rohr ist. Das Schutzrohr 9 kann allerdings in der beschriebenen Form auch schon vor dem Spritzen des Schutzkörpers 16 am Adapter 10 befestigt werden.

Claims

Kupplungselement für eine elektrische Leitung, die mindestens zwei aus isolierten Leitern bestehende Adern aufweist, welche von einem gemeinsamen, aus Isoliermaterial bestehenden Mantel umgeben sind, bei welchem die an den Enden der Adern freigelegten Leiter mit in einem Kontaktträger aus Isoliermaterial angeordneten elektrischen Kontakten verbunden sind, der im Montagezustand in einem metallischen Gehäuse angebracht ist, wobei über der Leitung mit Abstand zu ihrem Mantel ein Schutzrohr aus Isoliermaterial angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – daß auf der Leitung (4) mit vorgegebenem Abstand zum Gehäuse (1) ein rohrförmiger, mechanisch stabiler Adapter (10), dessen Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser der Leitung (4) ist, und ein im Verhältnis zur Länge des Adapters (10) axial kurzes Dichtelement (12) aufgebracht sind, das zum Verschluß eines zwischen Adapter (10) und Leitung (4) vorhandenen Ringspalts (11) dicht an der inneren Oberfläche des Adapters (10) und am Mantel (8) der Leitung (4) anliegt, – daß um das mit Gehäuse (1) und Adapter (10) bestückte Ende der Leitung (4) ein Schutzkörper (16) aus Isoliermaterial herumgespritzt ist, der sich auf einer Seite bis über das Gehäuse (1) und auf der anderen Seite bis über den Adapter (10) erstreckt, und – daß das Schutzrohr (9) am Adapter (10) festgelegt ist.
Kupplungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (9) ein quer zu seiner Längsrichtung gewelltes Rohr ist.
Kupplungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (9) ein glatter Schlauch aus Isoliermaterial ist.
Verfahren zum feuchtigkeitsdichten Anschließen eines mit einem metallischen Gehäuse ausgerüsteten Kupplungselements an eine elektrische Leitung, die mindestens zwei aus isolierten Leitern bestehende Adern aufweist, welche von einem gemeinsamen, aus Isoliermaterial bestehenden Mantel umgeben sind, bei welchem die Adern an ihren Enden abisoliert und die dadurch freigelegten Leiter mit elektrischen Kontakten verbunden werden, die in einem Kontaktträger aus stabilem Isoliermaterial angeordnet sind, der im Montagezustand in dem Gehäuse angebracht ist, und bei welchem über der Leitung mit Abstand zu ihrem Mantel ein Schutzrohr aus Isoliermaterial angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, – daß auf die Leitung (4) mit vorgegebenem Abstand zum Gehäuse (1) ein rohrförmiger, metallischer Adapter (10) und ein Dichtelement (12) aufgebracht werden, das dicht an der inneren Oberfläche des Adapters (10) und am Mantel (8) der Leitung (4) anliegt, daß danach ein Schutzkörper (16) aus Isoliermaterial um das mit Gehäuse (1) und Adapter (10) bestückte Ende der Leitung (4) herumgespritzt wird, der sich auf einer Seite bis über das Gehäuse (1) und auf der anderen Seite bis über den Adapter (10) erstreckt, und – daß abschließend das Schutzrohr (9) am Adapter (10) festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (9) mittels eines mechanischen Befestigungselements, vorzugsweise mit einer Schlauchschelle, am Adapter (10) befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Dichtelements (12) ein Schmelzkleber auf den Mantel (8) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Dichtelement (12) ein Gummiring auf den Mantel (8) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (12) durch Aufwickeln eines Bandes aus selbstverschweißendem Material auf den Mantel (8) gebildet wird.
Verfahren nach der Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (12) vor dem Aufbringen des Adapters (10) an dessen innerer Oberfläche angebracht wird.