DE19753154A1 - Element mit endseitigem elektrischen Verbinder sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein langgestrecktes Element mit einem äußeren Mantel und einem endseitigen elektrischen Verbinder, der stoffschlüssig am Mantel fixiert ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung.

Bei der Befestigung eines elektrischen Verbinders an einem langgestreckten Element, insbesondere einem Kabel, ist es in der Regel notwendig, daß eine Zugentlastung erfolgt, also ein von der Kantaktierung unabhängiger Kraftschluß zum Mantel oder einem anderen zugfesten Teil des Elementes hergestellt wird. Zudem soll der Abschluß zwischen dem Verbinder und dem Mantel des Elementes im allgemeinen feuchtigkeitsdicht sein.

Für einige Anwendungsbereiche, etwa Kabel in Schienenfahrzeugen, finden Verbinder mit vergleichsweise großen Abmessungen Verwendung. In diesen Fällen ist eine Kabelverschraubung an der Eintrittsöffnung des Elementes in das Verbindergehäuse gebräuchlich. Dabei wird ein elastischer Dichtring durch starre Ringe der Verschraubung in axialer Richtung des Elementes zusammengepreßt und übt somit eine radiale Druckkraft darauf aus. Auf diese Weise entsteht sowohl eine Zugentlastung als auch ein feuchtigkeitsdichter Abschluß. Von Nachteil ist jedoch, daß die Verschraubung vergleichsweise aufwendig ist, da sie aus mehreren, gegeneinander beweglichen Teilen besteht. Zudem ist die Abdichtung, insbesondere über längere Zeiträume hinweg, häufig unzureichend. Schließlich ist auch die radiale Pressung des Elementes durch den Dichtring gelegentlich unerwünscht.

Im Fall kleinerer, in Graßserie gefertigter Verbinder wird die preiswerte und sichere Abdichtung zum Kabelmantel und die Zugentlastung häufig durch eine stoffschlüssige Verbindung vorgenommen. Dazu wird ein Teil des Verbinders und der Kabelansatz mit einem gemeinsamen Schutzkörper umspritzt. Ein derartiges Element zeigt beispielsweise die Patentschrift DE 34 17 811 C1. Bei größeren, in kleinen Stückzahlen gefertigten Verbindern erweist sich diese Vorgehensweise jedoch als unzweckmäßig. Einerseits besitzen Formwerkzeuge zum Anspritzen eines derartigen Schutzkörpers ein großes Volumen. Andererseits ist es notwendig, Formwerkzeuge für eine Vielzahl unterschiedlicher, an spezielle Einsatzzwecke angepaßter Verbinder zu bevorraten. Aus diesen Gründen ist das Umspritzen größerer Verbinder übermäßig aufwendig.

Davon ausgehend hat es sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, ein Element mit stoffschlüssig befestigtem elektrischem Verbinder zu entwickeln, das sich unabhängig von der Größe und Gestalt des Verbinders mit geringem Aufwand fertigen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Ring vorhanden ist, der auf das Element aufgeschoben und mit einem erhärteten Haftmedium an dessen Mantel fixiert ist, und daß der Verbinder am Ring befestigt ist.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, am Element zunächst einen Ring stoffschlüssig zu fixieren, an dem dann der Verbinder befestigt wird. Auf diese Weise verringert sich das Volumen zur Fixierung benötigter Formwerkzeuge, da die Abmessungen des Ringes in der Regel wesentlich kleiner als die des Verbinders sind. Zudem lassen sich mit einem einheitlichen Ring unterschiedlich geformte Verbinder am Element festlegen. Somit reduziert sich die Zahl der benötigten Werkzeuge erheblich.

Die Fertigung erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß der Ring zunächst auf das Element aufgeschoben wird. Bei näherungsweise zylindrischer Gestalt des Mantels ist es möglich, den Ring in beliebiger Position festzulegen. Denkbar sind jedoch auch Elemente variierenden Querschnitts, etwa ein Kabel mit endseitig entferntem Mantel, die ggf. einen Anschlag für den Ring aufweisen. Im allgemeinen ist der Innendurchmesser des Rings größer als der Außendurchmesser des Elementes. Daher kann ein flüssiges Haftmedium, z. B. ein Kunststoff oder Klebstoff, in ihren Zwischenraum eindringen und bewirkt bei seinem Erhärten eine kraftbelastbare Verbindung. Alternativ oder ergänzend kann eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Mantel und Verbinder durch eine Schicht des Haftmediums erfolgen, die beide außenseitig umschließt.

Durch die Gestalt eines verwendeten Formwerkzeuges oder ein geeignetes Verfahren zum Aufbringen wird sichergestellt, daß die dem Verbinder zugewandte Seite des Rings frei vom Haftmedium ist. In diesem Bereich wird der Verbinder am Ring angebracht, etwa durch mechanische Befestigungsmittel. Um eine gleichmäßige Kraftübertragung auf den Mantel des Elementes zu ermöglichen, besteht der Ring vorzugsweise aus starrem Material, z. B. einem Metall. Die elektrische Kantaktierung des Verbinders erfolgt abhängig vom verwendeten Befestigungsmittel vor oder nach seiner Befestigung am Ring. Gegebenenfalls besteht der Verbinder dazu aus mehreren Teilen und läßt sich nach Befestigung eines oder mehrerer von ihnen am Ring zusammenfügen.

Das erfindungsgemäße Element mit Verbinder zeichnet sich durch eine sichere Zugentlastung bei einfacher Montage aus. Anstelle einer herkömmlichen, mehrteiligen Schraubverbindung wird lediglich ein einzelner Ring benötigt, so daß sich der Fertigungsaufwand verringert. Zudem ist durch die stoffschlüssige Fixierung des Rings am Mantel ein dauerhaft feuchtigkeitsdichter Abschluß erreichbar. Radiale Kraftbelastungen des Elementes im Bereich des Ringes werden vermieden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Ring und der Mantel des Elementes aneinandergespritzt oder -gegossen. Ein geeignetes Haftmedium ist in diesem Fall beispielsweise eine Polymermischung auf Basis von Polyurethanen und/oder Polyestern. Zweckmäßig ist eine Abstimmung der Materialien, insbesondere von Haftmedium und Mantel, so daß eine belastbare Verbindung entsteht, etwa durch Verschmelzung oder chemische Reaktion im Bereich der Grenzfläche. Ergänzend sind, speziell an der Oberfläche des Rings, formschlüssige Verbindungen durch Hinterschneidung möglich. Bevorzugt sind Ring und Mantel gemeinsam umspritzt oder umgossen, so daß der Ring bereichsweise außenseitig vom Haftmedium umschlossen ist. Bei Spiel zwischen Ring und Mantel füllt das Haftmedium ihren Zwischenraum und verbessert somit die Dichtigkeit und Belastbarkeit der Verbindung.

Alternativ oder ergänzend ist es möglich, Ring und Mantel miteinander zu verkleben. Das Haftmedium, das auch in diesem Fall Zwischenräume von Ring und Mantel ausfüllen kann, ist dabei zum Beispiel ein Harz oder Schmelzkleber. Vielfach ist es zweckmäßig, Ring und Mantel zunächst miteinander zu verkleben und anschließend bereichsweise zu umspritzen. Auf diese Weise erleichtert sich insbesondere die Abdichtung desjenigen Bereiches des Rings, der zur Befestigung des Verbinders frei vom Spritzmaterial bleibt.

Bevorzugt wird der Ring in Längsrichtung des Elementes durch eine elastische Tülle fortgesetzt, die den Mantel sowie ggf. einen Teil des Rings umschließt. Die Tülle bildet insbesondere einen Biegeschutz für flexible Elemente. Daneben ist durch sie eine Verbesserung der Fixierung des Rings am Mantel erreichbar.

Zweckmäßig wird die Tülle bei einer Umspritzung oder Umgießung von Mantel und Ring ausgeformt und ist mit dem Haftmedium einstückig. Alternativ läßt sich eine vorgefertigte Tülle an den Ring ansetzen und beide untereinander sowie mit dem Mantel durch Spritzen, Gießen oder Kleben verbinden. Im Fall des Gusses kann die Tülle dabei als Gußfarm dienen.

Eine speziell in Verbindung mit einer Tülle zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß der Außendurchmesser des Rings in seinem Randbereich näherungsweise dem Außendurchmesser eines daran anschließenden Abschnittes des Elementes entspricht. Beispielsweise ist der Ring in Fortsetzung eines Kabelmantels angeordnet, der am Kabelende zur Kantaktierung eines darunter befindlichen Schirms entfernt ist. Am Übergang vom Ring zum Mantel ist der Außendurchmesser beider näherungsweise gleich, so daß eine umgreifende Tülle hier einen etwa konstanten Innendurchmesser und Querschnitt besitzen kann.

Im allgemeinen ist das Element ein Kabel, das den Verbinder kontaktiert. Denkbar ist jedoch auch, daß das Element ein Schutzschlauch oder Mantel ist, in den sich ein oder mehrere Kabel oder Leiter zur Kontaktierung des Verbinders einziehen lassen.

Weiterhin ist es möglich, daß der Ring mehrere Elemente umschließt. Vorzugsweise sind Zwischenräume der Elemente im Inneren des Rings sowie gegebenenfalls einer vorgefertigten Tülle ausgegossen, etwa durch einen Schmelzkleber oder ein Gießharz. Auf diese Weise ist die einfache und sichere Abdichtung und Zugentlastung aller Elemente erreichbar, während sich im Stande der Technik das Einführen mehrerer Elemente in einen Verbinder als besonders aufwendig erweist. Sofern eine nachfolgende Umspritzung des Rings erfolgt, ist ein starres Gußmaterial bevorzugt, das unter dem Spritzdruck formstabil ist. Auch Zwischenräume in einem Element, etwa von Adern eines Kabels, lassen sich derart abdichten.

Gebräuchliche Verbinder weisen in der Wandung der Einführöffnung für das Element ein Schraubgewinde auf, um die Anbringung einer Kabelverschraubung als Zugentlastung zu ermöglichen. Daher ist es vorteilhaft, wenn der Ring mit einem Gewinde versehen ist, das sich mit herkömmlichen Verbindern verschrauben läßt. Alternativ sind beliebige andere kraftschlüssige Verbindungen möglich.

Zweckmäßig weist der Ring in einem Bereich, der nach seiner Anbringung am Element frei zugänglich ist, eine oder mehrere Flächen zur Handhabung mit einem Werkzeug auf. Soll der Ring mit dem Verbinder verschraubt werden, sind ebene Flächen an seinem Umfang von Vorteil, an die ein Schraubenschlüssel ansetzbar ist. Beispielsweise kann der Ring dazu einen als Sechskant ausgebildeten Umfang besitzen oder mit einem Paar ebener Flächen auf gegenüberliegenden Umfangsseiten versehen sein. Denkbar sind auch vertiefte oder erhöhte Flächen zum Ansetzen anderer Handhabungswerkzeuge.

Ferner wird vorgeschlagen, Ring und Verbinder dichtend aneinander zu befestigen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein O-Ring in die Fuge zwischen Ring und Verbinder eingebracht werden oder die Fuge mit einem Klebstoff oder einem anderen plastisch verarbeitbaren Dichtmedium versiegelt werden. Auf diese Weise ist eine gute Feuchtigkeitsdichtigkeit erzielbar.

Ist das Element mit einer elektrischen Schirmung versehen, so ist es i.a. erforderlich, daß diese das Verbindergehäuse kantaktiert. Dazu ist es von Vorteil, wenn der Ring aus elektrisch leitfähigem Material besteht und ein Fixierelement aufweist, in dem die Schirmung festlegbar ist. Vorteilhaft ist ein Klemmring, der sich auf den Ring aufschrauben läßt und eine konische Innenfläche aufweist, welche die Schirmung umlaufend gegen die Oberfläche des Rings preßt. Auf diese Weise ist eine definierte, umlaufende Kantaktierung der Schirmung möglich.

Im nachfolgenden Beschreibungsteil sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der prinzipienhaften Zeichnung näher erläutert. Sie zeigt

Fig. 1 Ansicht eines Elementes mit Verbinder,

Fig. 2 Element mit angespritztem Ring

Fig. 3 Element mit ausgegossenem Ring

Fig. 4 Schnitt durch ein geschirmtes Element mit Ring.

Fig. 1 gibt die Ansicht eines Elementes, beispielsweise eines Kabels mit einem Mantel (1) und einem endseitigen Verbinder (2) wieder. Ihre gegenseitige Zugentlastung und Abdichtung erfolgt durch einen Ring (3). Er ist durch eine bereichsweise Umspritzung, die zu einer Tülle (4) ausgeformt ist, am Mantel (1) fixiert. Die Festlegung des z. B. aus Stahl bestehenden Rings (3) am Verbinder (2) erfolgt durch Verschraubung. Eine lösbare Befestigung des Kontaktträgers (5) am Gehäuseteil (6) des Verbinders (2) ermöglicht es, die Kantaktierung von Adern des Elementes nach dem Einschrauben des Rings (3) in den Verbinder (2) vorzunehmen.

Fig. 2 zeigt die zum Teil angeschnittene Ansicht eines Elementes mit aufgeschobenem Ring (3) vor und nach der Umspritzung in einem Formwerkzeug. Auch in diesem Fall ist die Umspritzung zu einer Tülle (4) ausgeformt, wobei das Spritzmaterial vorzugsweise in den Zwischenraum (7) von Ring (3) und Mantel (1) eindringt, so daß sich die Festlegung verbessert. Die Verbindung von Ring (3) und Tülle (4) untereinander wird durch Hinterschneidungen an den Grenzflächen optimiert. Im nicht umspritzten Bereich des Rings (3) ist ein Gewinde (8) angeordnet, das sich in das Gegengewinde eines (nicht dargestellten) Verbinders (2) einschrauben läßt. Danach werden bei der Montage die Leiter (9) des Elementes im Kantaktträger (5) des Verbinders (2) befestigt und der Kantaktträger (5) in ein Gehäuseteil (6) eingesetzt.

Bei der Darstellung in Fig. 3 ist der Ring (3) bereits mit seinem Gewinde (8) in einen Verbinder (2) eingeschraubt. Im Unterschied zum vorbeschriebenen Beispiel ist im Inneren des Rings (3) eine Ausgießung (10) vorhanden, etwa mit einem Schmelzkleber, die vor dem Anspritzen der Tülle (4) vorgenommen wird. Damit ist es möglich, auch mehrere Elemente dicht und zugentlastet durch den Ring (3) zu führen.

Fig. 4 zeigt den Querschnitt durch einen Ring (3), der mit einer Schirmung (11) eines Elementes in Verbindung steht, die unter dem Mantel (1) verläuft. In diesem Fall ist der Ring (3) nicht wie in den vorhergehenden Beispielen auf den Mantel (1) geschoben sondern schließt stirnseitig daran an und umgreift lediglich die Leiter (9). Die Befestigung der Schirmung (11) am Ring (3) erfolgt in der Weise, daß sie zunächst randseitig um einen Bindedraht (12) herumgelegt und damit in einer umlaufenden Nut (13) des Rings (3) festgelegt wird. Nachfolgend wird ein konischer Klemmring (14) auf den Ring (3) geschraubt, der die Schirmung (11) gegen seine Oberfläche preßt und ihr Herausgleiten mit dem Bindedraht (12) aus der Nut (13) verhindert. Abschließend wird ein Umspritzen oder Umgießen von Ring (3) und Mantelansatz mit einer Tülle (4) vorgenommen, wobei ein Austritt des Materials durch den Zwischenraum von Ring (3) und Mantel (1) durch eine Ausgießung (10) verhindert wird. Eine Dichtung (15) gestattet die wasserdichte Verschraubung des Ringes (3) mit einem Verbinder (2). Um das Verschrauben zu erleichtern, ist der Ring (3) an seinem Umfang mit einem paar ebener Flächen (16) versehen, an die ein Schraubenschlüssel ansetzbar ist.

Im Ergebnis entstehen auf diese Weise Elemente mit einem zugentlastet und wasserdicht befestigten Verbinder, der sich unabhängig von der Gestalt seines Gehäuses mit geringem Aufwand am Element fixieren läßt.

Claims (15)

1. Langgestrecktes Element mit einem äußeren Mantel (1) und einem endseitigen elektrischen Verbinder (2), der stoffschlüssig am Mantel (1) fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ring (3) vorhanden ist, der auf das Element aufgeschoben und mit einem erhärteten Haftmedium an dessen Mantel (1) fixiert ist, und daß der Verbinder (2) am Ring (3) befestigt ist.

2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ring (3) und Mantel (1) aneinandergespritzt oder -gegossen sind.

3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Ring (3) und Mantel (1) miteinander verklebt sind.

4. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine elastische Tülle (4) vorhanden ist, die an den Ring (3) angrenzt und und den Mantel (1) umgreift.

5. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tülle (4) eine Umspritzung oder Umgießung des Mantels (1) ist.

6. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tülle (4) vorgefertigt ist.

7. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser im Randbereich des Rings (3) näherungsweise dem Außendurchmesser eines daran anschließenden Abschnitts des Mantels (1) entspricht.

8. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Element ein Kabel oder ein Schlauch ist.

9. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (3) mehrere Elemente umschließt.

10. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Zwischenräume im Inneren des Rings (3) ausgegossen sind.

11. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ring (3) und Verbinder (2) miteinander verschraubt sind.

12. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (3) eine Fläche (16) aufweist, an die ein Werkzeug zu seiner Handhabung ansetzbar ist.

13. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ring (3) und Verbinder (2) feuchtigkeitsdicht verbunden sind.

14. Element nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (3) ein Fixierelement aufweist, das eine Schirmung (11) des Elementes kantaktiert.

15. Verfahren zur Befestigung eines elektrischen Verbinders (2) an einem langgestreckten Element durch stoffschlüssige Fixierung an dessen Mantel (1), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• - Aufschieben eines Ringes (3) auf den Mantel (1) des Elements
• - stoffschlüssige Fixierung des Ringes (3) am Mantel (1) mit einem flüssigen, aushärtbaren Haftmedium,
• - Befestigung des Verbinders (2) am Ring (3) und Kantaktierung des Verbinders (2).