DE19636119A1 - Steckverbindung zur Herstellung eines feuchtigkeitsdichten elektrischen Übergangs - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steckverbindung zur Her­ stellung eines feuchtigkeitsdichten elektrischen Übergangs von einem massiven Anschlußdraht zu einem elektrischen Kon­ takt bzw. Kontaktelement.

Für derartige Steckverbindungen gibt es vielfältige, sehr unterschiedliche Verwendungsmöglichkeiten. Ein wichtiger Anwendungsfall, der im vorliegenden Beispiel im Vordergrund steht, ist der Zusammenbau und die Montage von elektrisch betriebenen Komponenten und Baugruppen, von elektrischen Schaltungen, Leiterplatten oder dergl. in der Kraftfahrzeug­ elektronik. In diesem Gebiet wird auf die Zuverlässigkeit, die mechanische und elektrische Belastbarkeit einerseits und auf günstige Herstellungs- und Montagekosten andererseits besonderen Wert gelegt. Ein weitgehender Schutz bzw. Unemp­ findlichkeit gegenüber Feuchtigkeit und Schmutz wird von Fahrzeugen und Fahrzeugkomponenten ebenfalls verlangt.

Im allgemeinen werden bei einem Kraftfahrzeug die elektrisch betriebenen oder elektrisch miteinander verbundenen Bauteile über Kabel und Steckverbindungen, d. h. Stecker und Aufnahme­ buchsen und dergleichen, angeschlossen. Um eine ausreichende Abdichtung gegenüber Feuchtigkeit und Schmutz zu erreichen, was für die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Systeme ausschlaggebend ist, muß häufig ein relativ hoher Fertigungs- und Montageaufwand in Kauf genommen werden. Hin­ zu kommt, daß in den meisten Fällen zumindest ein mehrfaches Lösen und Wiederherstellen der Verbindung zur Wartung, Feh­ lersuche und dergleichen verlangt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine für derartige Anwendungsfälle geeignete, zumindest ei­ nige Male lösbare und wiederherstellbare Steckverbindung zu schaffen, die Feuchtigkeit und Schmutz widersteht, die zu­ verlässig sowie mechanisch und elektrisch belastbar ist und die sich durch besonders geringen Herstellungs- und Monta­ geaufwand auszeichnet.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen beschriebene Steckverbindung gelöst werden kann. Nach Anspruch 1 besteht das Besondere der Steckverbin­ dung darin, daß diese eine Aufnahme- und Führungshülse auf­ weist, die den Anschlußdraht aufnimmt und die in einer zur Befüllung mit einer dauerelastischen, klebrigen Vergußmasse vorgesehene sowie als Reservoir für diese Vergußmasse die­ nende Erweiterung endet, und aus einem Halteelement besteht, in das die Drahtspitze beim Einsetzen in die Hülse durch eine zuvor geschlossene, durchstoßbare Folie oder durch eine dünne Wandung anderer Art hindurch eingesteckt wird.

Durch eine derartige Ausbildung der Steckverbindung, die aus wenigen, einfachen, billig herzustellenden Bauteilen besteht, wird eine besonders einfache und schnelle Montage und Abdichtung der Übergangsstelle gegenüber Feuchtigkeit und Schmutz erreicht. Beim Lösen und Herausziehen des An­ schlußdrahtes aus der Hülse wird die Übergangsstelle bzw. die Draht-Durchtrittsstelle durch die dauerelastische, klebrige Vergußmasse verschlossen und abgedichtet. Die Ver­ bindungsstelle bleibt also bis zum erneuten Einstecken des Anschlußdrahtes dicht.

Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Halteelement in Form einer Steckklemme, einer Löt­ buchse oder dergleichen, die den elektrischen Kontakt zwi­ schen dem Anschlußdraht und dem Kontaktkörper herstellt, ausgebildet. In der älteren, nicht vorveröffentlichten Pa­ tentanmeldung DE 196 15 706.4 (P 8683) ist eine geeignete Steckklemme dieser Art beschrieben.

Der Anschlußdraht wird zweckmäßigerweise isoliert, d. h. mit der den Metalldraht umgebenden Isolierhülle, durch die ent­ sprechend bemessene Hülse hindurch, durch die Erweiterung und die durchstoßbare Folie hindurch bis zu dem Halteelement geführt, in dem dann die abisolierte Spitze des Drahtes kon­ taktiert wird. Die Hülse kann an dem Übergang zur Erweiterung mit einem "Abstreiftrichter" oder dergl. ausgerüstet sein.

Die erfindungsgemäße Steckverbindung eignet sich besonders zum Anschluß eines Verbrauchers an eine Leiterplatte, die auf einem flächigen Kühlkörper (im allgemeinen eine Aluminium- oder eine Kupferplatte) aufgebracht ist, wobei die Hülse auf der Kühlkörperseite und das Halteelement auf der Leiterplattenseite aufsitzen und wobei der Anschlußdraht durch entsprechende Aussparungen in dem Kühlblech und in der Leiterplatte hindurchgesteckt ist.

Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Erweite­ rung, in der die Hülse endet, in Form einer Ausnehmung an der Austrittsseite der Hülse auszubilden und über eine sepa­ rate Einfüllöffnung oder über einen Einfüllkanal mit der Vergußmasse zu befüllen. Grundsätzlich ist es allerdings auch möglich, die Vergußmasse durch die Hülse hindurch in die Erweiterung einzugießen.

Bei allen vorangegangenen Ausführungsformen kann beim Ein­ stecken des Anschlußdrahtes in die Hülse bzw. in die Steck­ verbindung die dadurch verdrängte Vergußmasse von der als Reservoir dienenden Erweiterung aufgenommen werden. Beim Herausziehen des Drahtes aus der Hülse wird dann zumindest ein Teil der Vergußmasse wieder in die freiwerdende Öffnung hineingezogen und verschließt die Durchtrittsöffnung.

Nach einer Variante der erfindungsgemäßen Steckverbindung, die in vielen Fällen vorteilhaft ist oder zumindest ausrei­ chen dürfte, ist die Aufnahme- und Führungshülse an der Aus­ trittsseite des eingesteckten Anschlußdrahtes mit einer Durchstoßmembran verschlossen. Beim Eingießen der dünnflüs­ sigen Vergußmasse sammelt sich dann diese Masse im Bereich dieser Membran und in der angrenzenden Erweiterung an. Beim Einstecken der Anschlußdrahtes und Durchstechen der Membran führt die elastische Vergußmasse zum Abdichten der Durch­ trittsfläche.

In den Unteransprüchen sind noch weitere Ausführungsbeispie­ le der Erfindung genannt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der erfindungsgemäßen Steckverbindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Abbildungen hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt und schematisch vereinfacht Kompo­ nenten einer Steckverbindung der erfindungsgemäßen Art und deren Anordnung an dem Kühlkörper und der Leiterplatine der Leiterplatte eines elektronischen Reglers,

Fig. 2 in schematischer Darstellung einen Regler bzw. ein komplettes Aggregat, bei dem die Steckverbindung nach Fig. 1 zum Einsatz kommt und

Fig. 3 in schematischer Darstellung die Ausbildung und das Befüllen einer Aufnahme- und Führungshülse für eine Ausführungsvariante der Erfindung.

Fig. 1 veranschaulicht die wichtigsten Komponenten einer Steckverbindung nach der Erfindung vor dem Einstecken eines Anschlußdrahtes 1. In diesem Beispiel dient der Draht 1 zur Kontaktierung bzw. zum Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem (nicht dargestellten) Verbraucher, an dem der Anschlußdraht 1 in herkömmlicherweise (oder durch eine weitere Steckverbindung der erfindungsgemäßen Art) angebracht ist, und den Bauteilen oder Leiterbahnen auf ei­ ner Leiterplatine 2, die Bestandteil einer Leiterplatte 3
eines elektronischen Reglers ist. Die gesamte Leiterplatte, die in Fig. 1 im Schnitt dargestellt ist, setzt sich aus einem flächigen Kühlkörper 4, z. B. einer Aluminiumplatte, und der Leiterplatine 2 zusammen, die elektrische, symbo­ lisch angedeutete Bauelemente 5, 6 (Transistoren, Kondensa­ toren etc.) trägt und nicht dargestellte Leiterbahnen ent­ hält. Die Leiterplatine 2 und Kühlkörper 4 sind durch eine dünne, erforderlichenfalls mehrlagige Klebefolie 7 mitein­ ander verbunden.

Der Anschlußdraht 1 wird während eines Montage- oder Her­ stellungsprozesses in eine Aufnahme- und Führungshülse 8 der erfindungsgemäßen Steckverbindung eingesteckt. Der mit einer Isolierungshülle 9 versehene Draht 1 wird durch die Hülse 8 hindurchgeführt, gelangt durch einen Freiraum oder eine Erweiterung 10 und durch die Klebefolie 7 hindurch, die der Draht 1 durchsticht, in ein Halteelement 11, das hier in Form einer symbolisch dargestellten Steckklemme ausgebildet ist. Die Steckklemme 11 nimmt natürlich nur den abisolier­ ten, vorderen Teil, nämlich die Spitze 24 des Anschlußdrah­ tes 1 auf. In dem Kühlkörper 4, nämlich in der Aluminium- bzw. Trägerplatte, sind natürlich ebenso wie in der Leiter­ platine 2 Öffnungen 12, 13 vorgesehen, durch die hindurch der Anschlußdraht 1 in die Steckklemme 11 gelangt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 1 be­ findet sich am Übergang von der Hülse 8 zu der Erweiterung 10 eine Verengung 23 in Form einer elastischen Lippe oder eines entsprechenden Membranteils, die bzw. das einen "Ab­ streiftrichter" oder dergleichen bildet und dadurch das Ver­ schließen und Abdichten der Durchtrittsöffnung nach dem Lö­ sen der Steckverbindung begünstigt.

Besonders wichtig für die Funktion der erfindungsgemäßen Steckverbindung ist der Freiraum bzw. die Erweiterung 10, die zum Befüllen mit einer dauerelastischen, klebrigen Ver­ gußmasse vorgesehen ist. Solche Vergußmassen sind z. B. unter der Bezeichnung SILGEL (Sil Gel 611 der Firma Wacker Chemie Burghausen) bekannt und werden z. B. zum Abdichten von Kupferdraht-Durchführungen durch Leiterplatten - siehe Fig. 2 - verwendet.

Der Innendurchmesser der Hülse 8 ist auf den Außendurchmes­ ser des Drahtes 1 abgestimmt. Beim Hindurchstecken des Drahtes 1 durch die mit SILGEL bzw. mit der Vergußmasse be­ füllten Erweiterung 10 wird ein Teil der Masse durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte Öffnung hindurch oder in einen Kanal (22 in Fig. 3) hinein, durch den zuvor die Masse einge­ füllt wurde, verdrängt. Die verbleibende, klebrige Masse füllt die Zwischenräume zwischen dem eingesteckten Anschluß­ draht und den Öffnungen im Kühlkörper sowie in der Leiter­ platte, wodurch eine hochwertige, dauerhafte Abdichtung und damit ein Schutz gegen Feuchtigkeit und gegen das Eindringen von Schmutzpartikel geschaffen wird.

Die Steckverbindung, nämlich die Verbindung zwischen dem Anschlußdraht 1 und den übrigen Komponenten der Steckverbindung ist lösbar. Beim Herausziehen des Anschlußdrahtes 1 verschließt die dauerelastische, klebrige Vergußmasse VM, die sich in der Erweiterung 10 befindet, die Durchtrittsfläche des Drahtes 1. Auch nach dem Entfernen des Anschlußdrahtes 1 bleibt daher die Verbindung zur Leiterplatte 3 dicht. Dies ist wichtig, um z. B. in der Werkstatt zu verhindern, daß Feuchtigkeit durch die Öffnungen 12, 13 hindurch zu der bestückten Seite der Leiterplatine 2 gelangen kann.

Fig. 2 zeigt ein Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steckverbindung. Es handelt sich um einen Regler 14 für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage. Der Regler enthält in einem geschlossenen Gehäuse eine aus Trägerplatte oder Kühlkörper 4′ und Leiterplatine 2′ bestehende, mit elektronischen Bauteilen 5′ bestückte Leiterplatte, die über gestrichelt dargestellte Anschlußdrähte bzw. gestrichelt angedeutete Anschlußdrähte 15 mit einer Vielzahl von Ventilspulen 16 verbunden sind. Die Durchtrittsöffnungen der Drähte 15 durch den Kühlkörper 4′ sind, wie angedeutet ist, mit einer dauerelastischen, klebrigen Vergußmasse VM, mit der auch die Erweiterung 10′ der erfindungsgemäßen Steckverbindung befüllt ist, flüssigkeitsdicht umschlossen.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird an den Regler 14 eine Hydraulikpumpe 17 elektrisch angeschlossen. Hierzu ist die Pumpe 17 mit massiven Anschlußdrähten - dargestellt ist nur ein Anschlußdraht 1′ - ausgerüstet. Die Pumpe 17 wird auf das Gehäuse aufgesetzt, wobei der Anschlußdraht 1′ durch die Aufnahme- und Führungshülse 8′ hindurch eingesteckt wird. Der gestrichelt umgrenzte Ausschnitt 18 in Fig. 2 enthält die in Fig. 1 in größerem Maßstab wiedergegebene, bereits zuvor erläuterte Steckverbindung.

Vergußmassen, wie SILGEL, werden in dünnflüssigem Zustand in den abzudichtenden Bereich, insbesondere in die Öffnung oder Erweiterung 10,10′ am Austrittsende des Drahtes 1, 1′ der Hülse 8, 8′ eingefüllt.

Fig. 3 veranschaulicht in schematisierter Darstellungsweise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der durch eine Aufnahme- und Führungshülse 19 eingesteckte Anschlußdraht 1 durch die dauerelastische Vergußmasse VM im Austrittsbereich aus der Hülse 19 abgedichtet wird. Hierzu wird eine Hülse 19 verwendet, die vor dem Einstecken des Anschlußdrahtes 1 an der Austrittsseite 20 der Hülse 1 mit einer Durchstoßmembran 20 verschlossen ist. Nahe der Austrittsseite ist wiederum eine Erweiterung 21 in Form eines offenen Einfüllkanals 22 oder dergleichen vorgesehen, in den während der Montage des Reglers die zunächst dünnflüssige Vergußmasse VM, wie dies in Fig. 3 symbolisch dargestellt ist, eingefüllt wird. Diese Masse VM sammelt sich in der Erweiterung 21, die beim Einstecken des Drahtes 1 die dauerelastische, klebrige Masse VM aufnimmt. In Fig. 3 sind von links nach rechts nacheinander zunächst die leere Hülse 19 und dann die einzelnen Schritte: Eingießen der Vergußmasse, Einführen des Anschlußdrahtes 1 bis zum Durchstoßen der Durchstoßmembran 20 - rechtes Bild - symbolisch dargestellt. Die Spitze 12 des Drahtes 1 kann dann wieder, ähnlich wie in Fig. 1, mit Hilfe einer Steckklemme, Lötbuchse oder dergleichen mit der Leiterplatte verbunden werden, wobei die Abdichtung des eingesteckten Anschlußdrahtes mit Hilfe der Vergußmasse VM bereits in der Hülse 19 stattfindet.

Claims (10)

1. Steckverbindung zur Herstellung eines feuchtigkeitsdichten elektrischen Übergangs von einem massiven Anschlußdraht zu einem elektrischen Kontakt bzw. Kontaktelement, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus einer Aufnahme- und Führungshülse (8, 8′, 19), die den Anschlußdraht (1, 1′) aufnimmt und die in einer befüllbaren, als Reservoir für eine dauerelastische klebrige Vergußmasse (VM) vorgesehene Erweiterung (10, 10′,21) endet, und aus einem Halteelement (11, 11′) besteht, in das die Spitze (24) des Anschlußdrahtes (1, 1′) beim Einsetzen in die Hülse (8, 8′, 19) durch eine zuvor geschlossene, durchstoßbare Folie (7, 7′, 20) oder eine dünne Wandung anderer Art hindurch eingesteckt wird.

2. Steckverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (11, 11′) in Form einer Steckklemme- oder buchse, einer Lötbuchse oder dergleichen, die den elektrischen Kontakt zwischen dem Anschlußdraht (1, 1′) und dem Kontaktelement herstellt, ausgebildet ist.

3. Steckverbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußdraht (1, 1′) mit einer Isolierumhüllung (9) versehen ist und durch die Hülse (8, 8′, 19), die Erweiterung und die durchsteckbare Folie (7, 7′, 20) hindurch bis zu dem Halteelement (11, 11′) geführt ist.

4. Steckverbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Austrittsfläche bzw. an dem Übergang von der Hülse (8, 8′, 19) zu der Erweiterung (10, 10′, 21) eine Verengung (23), die eine elastische Lippe, eine Abstreifmembran, einen Abstreiftrichter oder dergl. bildet, vorgesehen ist.

5. Steckverbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese zum Anschluß eines Verbrauchers (17) an eine Leiterplatte (3, 3′), die auf einem flächigen Kühlkörper (4, 4′) aufgebracht ist, dient, wobei die Hülse (8, 8′, 19) auf der Kühlkörperseite und das Halteelement (11, 11′) auf der Leiterplattenseite aufsitzen und wobei der Anschlußdraht (1, 1′) durch Öffnungen (12, 13) in dem Kühlkörper (4, 4′) und in der Leiterplatte (3, 3′) hindurchgesteckt wird.

6. Steckverbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung (10, 10′, 21), in der die Hülse (8, 8′, 19) endet, in Form einer Ausnehmung an der Austrittsseite der Hülse ausgebildet ist, die über eine Einfüllöffnung oder einen Einfüllkanal (22) mit dem Vergußmittel (VM) befüllt wird.

7. Steckverbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung (10, 10′, 21), in der die Hülse endet, durch die Hülse hindurch mit dem Vergußmittel (VM) befüllt wird.

8. Steckverbindung zur Herstellung eines feuchtigkeits­ dichten elektrischen Übergangs von einem massiven Anschlußdraht zu einem elektrischen Kontakt bzw. Kontaktelement, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Aufnahme- und Führungshülse (19) aufweist, die den Anschlußdraht (1) aufnimmt und die an der Austrittsseite des eingesteckten Anschlußdrahtes (1) eine Erweiterung (21, 22) besitzt, welche als Reservoir für eine dauerelastische, klebrige Vergußmasse vorgesehen ist und die auf der Austrittsseite des Anschlußdrahtes (1) mit einer Durchstoßmembran (20) verschlossen ist.

9. Steckverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung (21, 22) mit einer Einfüllöffnung für die Vergußmasse (VM) versehen ist oder an einen Einfüllkanal (22) angeschlossen ist.

10. Steckverbindung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum gleichzeitigen Befüllen mehrerer Steckverbindungen die Erweiterungen (10, 10′, 21) bzw. Einfüllöffnungen, Einfüllkanäle (22) oder dergleichen der einzelnen Steckverbindungen untereinander verbunden sind.