DE19712809A1 - Abgedichteter elektrischer Verbinder mit Hubschraube - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Verbinderanordnung mit einer Hubschraube zum Vereinen zusammengehöriger Verbinderhälf­ ten der Anordnung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anordnung, bei der eine der zusammengehörigen Hälften eine abgedichtete Verbin­ der-Untergruppe mit einer daran drehbar gelagerten Hubschraube auf­ weist, ferner einen Kontakthalteeinsatz, der an dem Gehäuse mit Hilfe einer Einsatzhalteklammer gelagert ist, und eine an der Verbinderanord­ nung verrastbare Kabelführung einschließlich eines Zugangslochs, durch das hindurch ein Werkzeug die Hubschraube bewegen kann, ohne an der Verbinderanordnung angeschlossene Drähte zu stören.

Abgedichtete elektrische Verbinder werden üblicherweise in der Kraft­ fahrzeugindustrie mit dem Ziel eingesetzt, elektrische Verbindungen innerhalb der Verbinder vor einer Beschädigung oder Beeinträchtigung durch Feuchtigkeit und andere Fremdstoffe zu bewahren. Zum Abdich­ ten von Verbindern werden individuelle Drahtdichtungen eingesetzt, allerdings sind diese Drahtdichtungen deshalb von Nachteil, weil nicht nur ihre Herstellung, sondern auch ihre Montage an den jeweiligen Drähten teuer ist. Alternativ werden zur Kostensenkung bei der Her­ stellung von abgedichteten elektrischen Verbindern Mantel-Drahtdichtun­ gen eingesetzt. Ferner werden Hubschrauben bei abgedichteten Verbin­ dern dazu benutzt, die zum Zusammenfügen der beiden Verbinderhälften aufzubringenden Kontaktkräfte bereitzustellen.

Ein bekannter elektrischer Verbinder mit einem Hubschrauben-Vereini­ gungsmechanismus und Unterbaugruppen mit individuellen Drahtdichtun­ gen ist in der US-A-5,201,625 offenbart, die hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme inkorporiert wird. Die Ausgestaltung des Verbinders macht es erforderlich, daß individuelle Drahtdichtungen auf den jeweili­ gen Drähten vormontiert werden und anschließend jeder abgedichtete Draht in ein Verbindergehäuse eingeführt wird, um eine elektrische Verbindung mit einem zugehörigen passenden elektrischen Kontakt zu erhalten. Die Ausgestaltung des Gehäuses erfordert einen Guillotinen- Verbinder-Rastmechanismus zur Kontakthaltung. Diese konventionelle Anordnung ist deshalb teuer in der Fertigung, weil sie zahlreiche Einzel­ teile und Montageschritte erfordert, um die jeweilige abgedichtete Ver­ bindung zu erhalten, und die Herstellung ist auch teuer aufgrund der Guillotine-Kontakthalteeinrichtung und der dazugehörigen Montage­ schritte.

Im Lichte der oben aufgezeigten Probleme besteht Bedarf an einem elektrischen Verbinder, bei dem in vorteilhafter Weise die einer Abdich­ tung vom Manteltyp innewohnenden Vorteile kombiniert werden mit einem Hubschrauben-Verbinder-Vereinigungsmechanismus. Außerdem soll der elektrische Verbinder elektrische Kontakte sicher halten und sowohl mechanisch als auch elektrisch zuverlässige elektrische Verbin­ dungen in dem Verbinder gewährleisten. Ferner soll der elektrische Verbinder in der Fertigung billig sein und möglichst wenig Teile bein­ halten, die sich zudem rasch montieren lassen, wobei hohe Qualität und Zuverlässigkeit des Endprodukts gewährleistet sind.

Die genannten Vorteile und Merkmale werden durch die vorliegende Erfindung bei einer elektrischen Verbinder-Untergruppe erreicht, welche aufweist: (a) ein Gehäuse zur Aufnahme eines Kontakthalteeinsatzes, wobei das Gehäuse einen turmartigen Abschnitt enthält; (b) einen Kon­ takthalteeinsatz, der in sich mindestens einen Aufnahmehohlraum für einen elektrischen Kontakt aufweist, wobei der Halteeinsatz eine Öff­ nung enthält, durch die hindurch sich der Turmabschnitt erstreckt; und (c) ein Halteteil, welches benachbart zu dem Kontakthalteeinsatz gelagert sind, wobei ein Abschnitt des Halteteils in einen Abschnitt des Turms eingreift, um den Kontakthalteeinsatz mit dem Gehäuse zusammen­ zuhalten.

Das Halteteil umfaßt einen Kreisring, gebildet aus einem Federmetall, und außerdem enthält das Halteteil Rasthaken, die in den Turm beißen. Der Kontakthalteeinsatz besitzt eine Ausnehmung, die in sich das Halte­ teil aufnimmt, wobei die Ausnehmung eine Lagerfläche enthält, um in sich das Halteteil abzustützen.

Die Turm enthält ein Befestigungshalteglied innerhalb einer Ausnehmung, wobei das Befestigungshalteglied sich radial innen in bezug auf das Halteteil befindet. Darüber hinaus enthält der Turm ein Befestigungsdichtungsglied in einer Ausnehmung des insbesondere als Büchse ausgebildeten Turms, wodurch das Befestigungsdichtungsglied sich in bezug auf das Halteteil radial innen befindet.

An dem Gehäuse ist an einer Drahtaustrittsseite des Gehäuses verrastet eine Drahtführung gelagert, und in der Drahtführung befindet sich eine Befestigungszugangsöffnung, um eine in dem Gehäuse befindliche Befe­ stigung manipulieren zu können.

Eine elektrische Verbinder-Untergruppe enthält ein Gehäuse mit einem Hohlraum, in dem ein Kontakthalteeinsatz aufgenommen ist, mindestens einen Aufnahmedurchgang für einen elektrischen Verbinder innerhalb des Kontakthalteeinsatzes, einen Turmabschnitt an dem Gehäuse, der eine Öffnung in dem Kontakthalteeinsatz durchsetzt, und ein an dem Turmabschnitt gelagertes Halteglied, welches mit dem Kontakthalteein­ satz zusammenwirkt und dadurch das Gehäuse und den Kontakthalteein­ satz in Eingriff miteinander hält.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im folgenden als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrie­ ben. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene isomtrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbinder-Untergruppe;

Fig. 2 die Untergruppe nach Fig. 1 in einem vollständig zusam­ mengebauten Zustand, fertig für den Anschluß an einen passenden Verbinder, der eine Kontaktstiftanordnung ent­ hält;

Fig. 3 eine Querschnittansicht der Untergruppe und des Vorsatzes nach Fig. 2 entlang der Linie 3-3;

Fig. 4 eine Querschnittansicht der Untergruppe und des Vorsatzes nach Fig. 3 in einem vollständig zusammengebauten Zu­ stand;

Fig. 5 eine auseinandergezogene isometrische Darstellung der Untergruppe und des Vorsatzes nach Fig. 2 mit einem Kabelführungsglied gemäß der Erfindung;

Fig. 6 eine isometrische Darstellung des Kabelführungsglieds nach Fig. 6; und

Fig. 7 eine Querschnittansicht des Kabelführungsglieds nach Fig. 6 zur Verbindung mit der erfindungsgemäßen Untergruppe.

Bezugnehmend auf Fig. 1 wird im folgenden eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen abgedichteten Verbinder-Untergruppe 10 beschrie­ ben. Die abgedichtete Verbinder-Untergruppe 10 enthält eine Grenz­ flächendichtung 11, ein Steckgehäuse 20, einen Kontakthalteeinsatz 30, eine Drahtdichtung 40, einen Dichtungsdeckel 50 und eine Hubschraube 60.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 bis 3 enthält das Steckgehäuse 20: einen Dichtungsaufnahmeabschnitt 21 zur Aufnahme der Grenzflächendichtung 11; einen Kontakthalteeinsatz-Aufnahmehohlraum 22; einen als turm­ ähnliche Bolzenbüchse 23 ausgebildeten Bolzenturm mit einer Dichtungs­ ausnehmung 23a zur Aufnahme einer Bolzendichtung 62; eine Reibungs­ fläche 23b zur reibschlüssigen Aufnahme einer Einsatzhalteklammer 32; Rasten 24 auf einer Außenfläche zur Aufnahme von an dem Dichtungs­ deckel 50 ausgebildeten Rastgliedern; eine Paß-Ausnehmung 25 zum Aufnehmen eines Teils eines (in Fig. 4 gezeigten) Vorsatzes 70; und Stiftaufnahmeöffnungen 26 zur Aufnahme von Stiften 72 des Vorsatzes 70 (siehe Fig. 4). Darüber hinaus sind an einer Außenfläche des Steckgehäuses 20 zur Aufnahme von Rastschenkeln 89 einer Kabelführung 80 (siehe Fig. 3) mehrere Drahtführungshalterungen 29 ausgebildet.

Nunmehr auf die Fig. 1, 3 und 4 Bezug nehmend, soll der Kontakthalte­ einsatz 30 beschrieben werden. Der Kontakthalteeinsatz 30 enthält: Kontaktaufnahmeöffnungen 31 mit Rastfingern für den verrastenden Ein­ griff mit zugehörigen elektrischen Kontakten, die in die Aufnahmeöff­ nungen einzuführen sind; eine Einsatzhalteklammer 32 mit Rasthaken, die in die Reibungsfläche 23b der Bolzenbüchse 23 einbeißen, wobei die Klammer in vorteilhafter Weise den Einsatz 30 im Inneren der Ausneh­ mung 22 des Steckgehäuses 20 hält; eine Bolzenbüchsen-Aufnahmeöff­ nung 33 zur durchgehenden Aufnahme der Bolzenbüchse 23; und einen Einsatzklammerflansch 34 für den Druckeingriff mit der Einsatzhalte­ klammer 32.

Wiederum auf die Fig. 1, 3 und 4 Bezug nehmend, wird im folgenden die Drahtdichtung 40 erläutert. Die Dichtung 40 enthält: Kontaktaufnah­ meöffnungen 41, eine Bolzenbüchsen-Aufnabmeöffnung 43 mit gewellter Oberfläche zur abdichtenden Aufnahme der durchgehenden Bolzenbüchse 23; und Abdichtungshohlräume 44, über die die Dichtung die Bolzen­ büchse 23 passend aufnehmen kann. Die Kontaktaufnahmeöffnungen 41 enthalten gewellte Oberflächen zur dichtenden Anlage an den Leitern, die mit den elektrischen Kontakten abgeschlossen sind, die in den Ein­ satz 30 einzuführen sind.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 bis 3 ist der Dichtungsdeckel 50 verra­ stend an dem Gehäuse 20 angebracht. Der Dichtungsdeckel 50 enthält:
Kontaktaufnahmeöffnungen 51; eine Bolzenbüchsenaufnahmeöffnung 53 zur Aufnahme der durchgehenden Bolzenbüchse 23; und seitliche Rast­ glieder 54 sowie obere Rastglieder 55, die in rastenden Eingriff mit Rasten 24 des Steckgehäuses 20 treten, um dadurch die Dichtung 40 im Inneren des Gehäuses 20 zu halten. Es sind Drahtführungsausnehmungen 59 vorgesehen für die Aufnahme der verrasteten Drahtführungshalterun­ gen 29 des Gehäuses 20, wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich ist.

Fig. 1, 3 und 4 zeigen am besten die Einzelheiten der Hubschraube 60. Die Hubschraube 60 arbeitet in ihrem in der Anordnung 20 installierten Zustand mit: einer Beilagscheibe 61; einer Dichtung 62; und einer Halteklammer 63 zum drehbaren Halten der Hubschraube 60 in dem Steckgehäuse 20. Die Hubschraube 60 ist drehbar an dem Steckgehäuse 20 gelagert, ist jedoch axial zwischen der Beilagscheibe 61 und der Halteklammer 63 verriegelt. Die Halteklammer 63 ermöglicht eine Dreh­ bewegung der Hubschraube 60 relativ zu dem Gehäuse 20, verhindert jedoch jegliche axiale Versetzung der Hubschraube 60 relativ zu dem Steckgehäuse 20.

Nunmehr auf die Fig. 2 bis 5 Bezug nehmend, soll das Vorsatzgehäuse 70 erläutert werden. Das Vorsatzgehäuse 70 enthält: mehrere Montage­ löcher 71 zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, mit denen das Gehäuse 70 an einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) Bauteil­ oberfläche angebracht wird; eine Stiftanordnung 72 zur elektrischen Verbindung mit den in die Untergruppe 10 eingesetzten Kontakten; und einen Hohlraum 73 zur passenden Aufnahme der Untergruppe 10. Darüber hinaus sind in dem Hohlraum 73 Polungsrippen 73a ausgebildet, damit die richtige Polung der Untergruppe 10 relativ zu der Stiftanordnung 72 gewährleistet ist. Das Vorsatzgehäuse 70 enthält außerdem: eine Dichtungsfläche 74, die am besten in Fig. 4 dargestellt ist, und die dichtend an der Grenzflächendichtung 11 anliegt; und einen turmartigen Ansatz 75 mit einem Gewindeeinsatz 76 für den Gewinde­ eingriff mit der Hubschraube 60. Fig. 4 zeigt außerdem ein auf Silikon­ basis gefertigtes, unter UV-Licht aushärtendes Dichtungsmaterial 78, welches als Schicht um die Stiftanordnung 72 herum angeordnet ist, um eine Dichtungs-Grenzfläche bezüglich der Bauteilseite des Vorsatzes 70 zu bilden.

Bezugnehmend auf die Fig. 5 bis 7 wird die Drahtführung 80 gemäß der Erfindung erläutert. Die Drahtführung 80 enthält eine Bolzenzugangs­ büchse 83, über die mit einem Werkzeug auf die Bolzenschraube 60 zugegriffen werden kann, und wie in den Fig. 6 bis 7 dargestellt ist, enthält die Drahtführung 80 ein Zwischen-Verstärkungsglied 84 zwischen der Büchse 83 und einem Querverstärkungsglied 85. Die Ver­ stärkungsglieder dienen zur Versteifung der Drahtführung 80, wobei eine solche Versteifung deshalb von Vorteil ist, weil die Drahtführung mit Druck mehrere Drähte führen muß, die aus der Untergruppe 10 aus­ treten, und die geführt werden, damit der durch die Drähte beanspruchte Raum in beispielsweise einem Motorraum eines Fahrzeugs möglichst klein gehalten wird. Die Verstärkungsglieder 84 und 85 verhindern somit ein Ausbeulen der Drahtführung aufgrund der Druckkräfte bei der Führung der Drähte. Darüber hinaus enthält die Drahtführung 80 einen unteren Abschnitt 86, der eine Verlängerung der Drahtführung 80 dar­ stellt und die Aufgabe hat, Drähte zu schützen, die z. B. zu einem Kabelbaumgeflecht laufen. Außerdem dient der untere Abschnitt 86 zur Ermöglichung der Drahterkennung und zum Vermeiden des Abscheuerns von Drähten, welche die Untergruppe 10 verlassen. Zu diesem Zweck besitzt der untere Abschnitt 86 ein mit einem gewissen Rand-Radius ausgebildetes Profil 86a. Durchgangslöcher 87 dienen zum Ableiten von Feuchtigkeit oder anderen Verunreinigungen seitens des Kabelbaums.

Bezugnehmend auf Fig. 7 enthalten die Rastschenkel 89 vordere Nasen 89a und hintere Nasen 89b für den rastenden Eingriff an Drahtführungs­ halterungen 29 des Steckgehäuses 20. Die Anbringung der Kabelführung 80 macht es erforderlich, daß die betreffenden Nasen 89a durch zugehö­ rigen Führungshalterungen 29 eingeführt werden, so daß die entspre­ chenden Nasen 89b eine Passung mit Übermaß mit den Führungshalte­ rungen 29 bilden. Das Entfernen des Deckels 80 von der Untergruppe 10 erfordert das Auslenken der Nasen 89a weg von der Untergruppe 10, so daß die Nasen 89a so liegen, daß sie durch die Führungshalterungen 29 hindurch zurückgezogen werden, bevor der Deckel 80 von der Unter­ gruppe 10 abgezogen wird.

Fig. 4 zeigt die gesamte zusammengesetzte Anordnung 100 ohne die Drahtführung 80. In einer bevorzugten Ausführungsform jedoch ist die Drahtführung 80 an der Baugruppe 100 angebracht, wobei die Drähte aus der Untergruppe 10 austreten und etwa unter einem Winkel von 90° relativ zu der Steckachse der Untergruppe 10 orientiert sind.

Darüber hinaus ist bei der bevorzugten Ausführungsform der Baugruppe 100 der Kontakthalteeinsatz 30 in den Hohlraum 22 des Steckgehäuses 20 eingesetzt, und die Einsatzhalteklammer ist gegen den Einsatzklam­ merflansch 34 gedrückt, so daß die Reibungsrastglieder der Einsatzhalte­ klammer 32 in die Reibungsoberfläche 23a des Steckgehäuses 20 beißen und dadurch den Einsatz innerhalb des Steckgehäuses 20 halten. Aller­ dings ist anzumerken, daß die Reibungsfläche 23b einen Außendurch­ messer besitzt, der größer ist als der Außendurchmesser der Bolzen­ büchse 23 in der Nachbarschaft der Dichtungsausnehmung 23a, was die Anbringung der Klammer 32 erleichtert, da der Innendurchmesser der Klammer so bemessen ist, daß er nur in den größeren Durchmesser der Fläche 23b eingreift. Dann wird die Mantel-Drahtdichtung 40 in den Hohlraum 22 eingesetzt, und über die Drahtdichtung 40 wird der Dich­ tungsdeckel 50 angebracht, so daß die Rastglieder 54 und 55 in die Rasten 24 eingreifen und der Deckel 50 dadurch die Dichtung 40 in dem Hohlraum 22 hält.

Nunmehr auf Fig. 4 Bezug nehmend, läßt sich ein (nicht gezeigter) elektrischer Kontakt in die Kontaktaufnahmeöffnung 31 einführen, so daß die federelastischen Finger der Öffnung 31 in reibschlüssigen Ein­ griff mit dem elektrischen Kontakt treten, wobei die Stiftanordnung 72 ausgerichtet ist zum Zweck der elektrischen Kontaktgabe mit dem jewei­ ligen Kontakt. Die Bedienungsperson braucht dann lediglich die Hub­ schraube 60 zu drehen, so daß der Vorsatz 70 in Steckeingriff mit der Untergruppe 10 gezogen wird. Während dieses Montageschritts gelangen die elektrischen Kontakte in den Öffnungen 31 der Untergruppe 10 in elektrischen Eingriffskontakt mit den jeweiligen Stiften des Kontaktstift­ feldes 72. Mit entsprechend gruppierten Drähten wird die Drahtführung 80 mit der zusammengesetzten Baugruppe 10 ausgerichtet, die Rast­ schenkel 89 der Drahtführung 80 werden in die Drahtführungshalterun­ gen 29 eingeführt, und die Drahtführung 80 wird auf die zusammenge­ setzte Anordnung 100 gedrückt, um dadurch die Drähte unter einem Winkel von etwa 90° relativ zu der Steckachse der zusammengeführten Anordnung 100 anzuordnen. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, wird die Bolzen­ zugangsbüchse 83 der Drahtführung 80 mit der Hubschraube 60 ausge­ richtet, so daß die Bedienungsperson später eine Zugangsmöglichkeit mit einem Werkzeug hat, um die Untergruppe 10 von dem Vorsatzgehäuse 70 abzunehmen. Ein Vorteil der Bolzenzugangsbüchse 83 besteht darin, daß die Hubschraube 60 und die Bolzenbüchse 23 nicht besonders lang sein müssen, um für ein Werkzeug zugänglich zu sein, d. h. sie brau­ chen nicht bis zu der Außenseite der Drahtführung 80 zu reichen, weil die Bolzenzugangsbüchse die Möglichkeit schafft, daß das Werkzeug bis zu dem Dichtungsdeckel 50 reicht.

Die oben erläuterte Erfindung kombiniert die einer Dichtung 40 vom Manteltyp oder Deckeltyp innewohnenden Vorteile mit denjenigen eines Hubschrauben-Verbindersteckmechanismus 60. Die elektrischen Kontakte werden sicher in einem Kontakthalteeinsatz 30 gehalten. Mechanische und elektrische Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindungen innerhalb des Verbinders sind gewährleistet, und dank der Halteklammer 32 kann die Baugruppe billig gefertigt werden, wobei nur eine minimale Anzahl von Teilen benötigt wird, die sich rasch zusammenbauen lassen, um eine qualitativ hochstehende und zuverlässige fertige Anordnung 100 zu erhalten.

Natürlich sind zahlreiche Abwandlungen und Modifizierungen bezüglich des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels im Rahmen der Erfindung möglich.

Claims (10)

1. Elektrische Verbinder-Untergruppe, umfassend ein Gehäuse (20) mit einem Hohlraum (22), in dem ein Kontakthalteeinsatz (30) aufge­ nommen ist, in welchem mindestens ein Durchgang (31) zur Auf­ nahme eines elektrischen Kontakts vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein an dem Gehäuse (20) vorgesehe­ ner Turmabschnitt (23) eine Öffnung (33) des Kontakthalteeinsatzes (30) und ein Halteglied (32) durchsetzt, das an dem Turmabschnitt (23) gelagert ist, und mit dem Kontakthalteeinsatz (30) in Eingriff steht, um das Gehäuse (20) und den Kontakthalteeinsatz (30) in gegenseitigem Eingriff zu halten.

2. Untergruppe nach Anspruch 1, bei der das Halteglied (32) als Kreisringkörper ausgebildet ist, der in reibschlüssigem Eingriff mit dem Turmabschnitt (23) steht.

3. Untergruppe nach Anspruch 2, bei der der Kreisringkörper (32) Rasthaken für den Eingriff an dem Turmabschnitt (23) aufweist.

4. Untergruppe nach Anspruch 2 und 3, bei der der Kontakthalteeinsatz (30) eine Ausnehmung (34) enthält, in der sich der Kreisringkörper (32) befindet.

5. Untergruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der sich in dem Hohlraum (22) eine Dichtung (40) in dichten­ dem Eingriff mit dem Hohlraum befindet und eine Turmaufnah­ meöffnung (43) enthält, die von dem Turmabschnitt (23) abgedichtet durchsetzt wird, und weiterhin eine Kontaktaufnahmeöffnung (41) in Fluchtung mit dem Kontaktaufnahmedurchgang (31) besitzt.

6. Untergruppe nach Anspruch 5, bei der ein Dichtungsdeckel (50) verrastet an dem Gehäuse (20) gelagert ist und eine Turmaufnahmeöffnung (53) aufweist, die der Turmabschnitt (23) durchsetzt und damit die Dichtung (40) in dem Hohlraum (22) festlegt.

7. Untergruppe nach Anspruch 6, bei der der Turmabschnitt (23) hohl ist und eine Ausnehmung (23a) aufweist, in der sich ein Dichtungsglied (62) befindet.

8. Untergruppe nach Anspruch 7, bei der eine Hubschraube (60) den hohlen Turmabschnitt (23) durchsetzt, wobei eine Beilagscheibe (61) an einem Ende der Hub­ schraube (60) mit dem Dichtungsdeckel (50) in Eingriff steht, das Dichtungsglied (62) abdichtend mit der Hubschraube in Eingriff steht, und eine Halteklammer (63) mit der Hubschraube (60) an deren Innenende in Eingriff steht und an einer Innenfläche einer Ausnehmung (25) des Gehäuses (20) anliegt.

9. Untergruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der eine Drahtführung (80) verrastend an dem Gehäuse (20) gelagert ist und eine Hubschrauben-Zugriffsbüchse (63) aufweist, die mit der Hubschraube (60) fluchtet, damit Zugriff zu der Hub­ schraube (60) mit einem Werkzeug besteht.

10. Untergruppe nach Anspruch 9, bei der die Drahtführung (80) Verstärkungsglieder (83, 84) zum Versteifen der Drahtführung enthält.