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Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder.
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Als elektrische Steckverbinder werden im Zusammenhang mit der Anmeldung Kupplungselemente mit elektrischen Kontaktteilen wie Steckerstiften oder Steckerbuchsen bezeichnet, wobei die Kontaktteile von einem Gehäuse aufgenommen sind. An einem Anschlussende der Kontaktteile sind jeweils Adern einer vorzugsweise mehradrigen elektrischen Leitung oder mehrerer elektrischer Leitungen angeschlossen.
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Elektrische Steckverbinder werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Durch das Gehäuse sollen dabei die elektrischen Kontaktteile und die elektrischen Leitungen gegen Einflüsse von außen, insbesondere gegen ein Eindringen von festen Fremdkörpern, sowie Staub, und/oder Feuchtigkeit und Wasser geschützt werden. An die elektrischen Steckverbinder werden dabei hohe Anforderungen gestellt. Gemäß DIN 400 50 Teil 9 wird beispielsweise für Straßenfahrzeuge gefordert, dass Wasser, das aus jeder Richtung unter stark erhöhtem Druck gegen das Gehäuse gerichtet ist, keine schädlichen Wirkungen haben darf. In den meisten Anwendungsgebieten sollen außerdem oder zusätzlich Manipulationen durch Unbefugte verhindert oder zumindest erschwert werden. Gleichzeitig sollen Steckverbinder jedoch kostengünstig in der Herstellung sein.
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Es ist daher bekannt, die Steckverbinder nach einem Konfektionieren der Leitungen mit Kontaktteilen und Montage der Kontaktteile in dem Gehäuse mit einer Vergussmasse zu umspritzen oder zu vergießen. Das Vergießen oder Umspritzen kann dabei sowohl im Niederdruckbereich mit einem Druck von ca. 6 bar, als auch im Hochdruckbereich mit einem Druck von ca. 200 bar mittels entsprechender Spritzgussmaschinen erfolgen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen elektrischen Steckverbinder mit wenigstens einer daran angeschlossenen Leitung zu schaffen, welcher einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen elektrischen Steckverbinder umfassend ein Gehäuse mit wenigstens einer Kontaktkammer, in der ein Kontaktteil mit einem Kontaktende zum Kontaktieren eines Gegenstücks und einem Anschlussende zum Anschließen einer Ader einer Leitung aufnehmbar ist, wobei in die wenigstens eine Kontaktkammer ein hülsenartiges Dichtungselement mit einer Durchgangsöffnung eingesetzt ist.
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Das Dichtungselement dichtet die Kontaktkammer in Richtung Leitung ab, sodass beim Umspritzen des Gehäuses die Vergussmasse nicht ungehindert in Richtung des Kontaktendes des aufgenommenen Kontaktteils fließen kann. Die Durchgangsöffnung erlaubt eine Montage des Dichtungselements an dem Kontaktteil und/oder an einer mit dem Kontaktteil konfektionierten Ader. Eine Außenkontur des Dichtungselements ist an eine Innenkontur der Kontaktkammer angepasst. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist die Innenkontur der Kontaktkammer rotationssymmetrisch, insbesondere als Bohrung gestaltet, das Dichtungselement weist dabei entsprechend wenigstens abschnittsweise eine kreiszylindrische Außenkontur auf. Durch die rotationssymmetrische Gestaltung ist eine einfache Montage ohne Ausrichtung der Teile möglich. In anderen Gestaltungen sind rotations-asymmetrische Konturen vorgesehen, welche eine verdrehsichere Montage der Dichtungselemente in der Kontaktkammer erlauben.
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Durch das Dichtungselement ist es möglich, bei einem Umspritzen und/oder Vergießen des Steckverbinders mit einer Vergussmasse auch unter hohem Druck ein Fließen der Vergussmasse über die Kontaktkammer bis an das Kontaktende zu verhindern oder zumindest zu reduzieren. Dadurch kann auf ein Abdichten der Kontaktkammer durch einen Vorguss mit geringem Druck verzichtet werden. Dabei verbleibt in einigen Ausgestaltungen zwischen dem Dichtungselement und der Kontaktkammer und/oder zwischen dem Dichtungselement und einer aufgenommenen Ader ein Spalt. Die Dimensionierung der Bauteile ist jedoch derart gewählt, dass eine Größe des Spalts ausreichend gering ist, um ein Fließen der Vergussmasse durch den Spalt zu verhindern oder zumindest zu stören, sodass die Vergussmasse erstarrt, bevor sie an das Kontaktende des Kontaktteils gelangen kann.
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Ein Durchmesser der Durchgangsöffnung ist in einer Ausgestaltung kleiner als ein Durchmesser der Adern, wobei eine Montage des Dichtungselements an der Ader unter Aufweitung der Durchgangsöffnung durch plastische oder elastische Verformung des Dichtungselements möglich ist. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist vorgesehen, dass der Durchmesser der Durchgangsöffnung größer oder gleich einem Durchmesser des Anschlussendes eines aufzunehmenden Kontaktteils und/oder einer an das aufzunehmende Kontaktteil angeschlossenen Ader ist. Die Dichtungselemente werden vorzugsweise vor einem Konfektionieren der Leitung mit Kontaktteilen auf die Adern geschoben, wobei ein Durchmesser des Kontaktteils wenigstens bereichsweise größer gewählt werden kann, als ein Innendurchmesser der Durchgangsöffnung.
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Das Dichtungselement ist in einer Ausgestaltung aus einem steifen Material. Dabei ist ein Außendurchmesser des Dichtungselements wenigstens in einem Teilbereich kleiner oder gleich dem Innendurchmesser der Kontaktkammer, um ein Einsetzen des Teilbereichs in die Kontaktkammer zu ermöglichen. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist jedoch vorgesehen, dass das Dichtungselement aus einem elastisch verformbaren Material gestaltet ist, das beim Einsetzen in die Kontaktkammer in Radialrichtung verformbar ist. Als Innendurchmesser der Kontaktkammer wird dabei eine Öffnungsweite der Kontaktkammer bezeichnet, wobei die Kontaktkammer vorzugsweise als Kreisbohrung gestaltet ist. Es sind jedoch auch Ausgestaltungen denkbar, bei welchen die Durchmesser in verschiedenen Radialrichtungen variieren. Sofern ein Außendurchmesser des Dichtungselements in wenigstens einer Radialrichtung größer dem Innendurchmesser der Kontaktkammer gewählt wird, ist bei einem elastisch verformbaren Dichtungselement durch die aus der Verformung resultierenden Rückstellkräfte nach dem Einsetzen eine radiale Abdichtung zwischen dem Dichtungselement und der Kontaktkammer realisierbar. Das Material ist vorzugsweise weichelastisch. Als weichelastisches Material wird im Zusammenhang mit der Anmeldung ein elastisch verformbares Material bezeichnet, das einen niedrigen Elastizitätsmodul aufweist. Als Materialien eignen sich beispielsweise thermoplastische Kunststoffe, wie Weich-PVC und Polyolefine, oder Elastomere. In bevorzugten Ausgestaltungen ist das Dichtungselement aus Chloropren-Kautschuk gefertigt. Bei Aufbringen einer Verformungskraft an der Außenkontur zum Einführen des Dichtungselements in die Kontaktkammer, wird das Dichtungselement elastisch verformt, wobei je nach Elastizitätsmodul und Wandstärke des Dichtungselements sich die Verformung bis zu der Durchgangsöffnung fortpflanzt und so in vorteilhaflen Ausgestaltungen durch die Verformungskräfte an der Außenkontur ein Öffnungsmaß der Durchgangsöffnung verringert wird. Dadurch wird auch eine radiale Abdichtung zwischen einer Ader und dem an der Ader montierten Dichtungselement erzielt.
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In noch einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Dichtungselement an einem Ende einen Anschlag aufweist, der ein Einsetzen des Dichtungselements in die Kontaktkammer begrenzt. Durch den Anschlag ist eine Positionierung des Dichtungselements in einem gewünschten Bereich realisierbar. Zudem wird durch den Anschlag bewirkt, dass ein Teil des Dichtungselements keinen Verformungskräften an der Außenkontur ausgesetzt ist, sodass Verformungsspannungen in dem Dichtungselement geringer sind. In vorteilhaften Ausgestaltungen ist der Anschlag als umlaufender Bund ausgestaltet. Dadurch wirkt das Dichtungselement zusätzlich auch als Axialdichtung.
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In vorteilhaften Ausgestaltungen ist eine an den Steckverbinder angeschlossene Leitung umfassend wenigstens eine mit einem Kontaktteil konfektionierte Ader vorgesehen, wobei das Kontaktteil in der Kontaktkammer des Gehäuses aufgenommen und das Gehäuse wenigstens teilweise mit einer Vergussmasse umspritzt ist. Bei der Leitung handelt es sich vorzugsweise um eine mehradrige Leitung, wobei die Adern jeweils mit einem Kontaktteil konfektioniert sind. Vor dem Konfektionieren lassen sich die Dichtungselemente auf die Adern aufschieben. Die konfektionierte Leitung wird in das Gehäuse eingesetzt. Sofern ein Öffnungsmaß der Durchgangsöffnung größer gewählt ist als ein Durchmesser der Adern, lassen sich die Dichtungselemente einfach entlang der Adern verschieben und in die Kontaktkammern einführen. Anschließend kann der vorkonfektionierte Steckverbinder mit Vergussmasse umspritzt werden.
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Das Anschlussende des Kontaktteils ist für eine einfache Verbindung vorzugsweise als Crimpverbindung gestaltet. Das Kontaktteil weist zudem in vorteilhaften Ausgestaltungen wenigstens ein Rastelement zur Rastverbindung mit dem Gehäuse auf.
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Die Leitung ist vorzugsweise mehradrig, wobei das Gehäuse für jede Ader eine Kontaktkammer mit einem eingesetzten Dichtungselement aufweist.
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Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch Dichtungselement für einen elektrischen Steckverbinder umfassend ein Gehäuse mit einer Kontaktkammer, wobei das Dichtungselement in die Kontaktkammer einsetzbar und als hülsenartiges Dichtungselement mit einer Durchgangsöffnung für eine Ader gestaltet ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Dichtungselement einen Anschlag aufweist, der ein Einsetzen des Dichtungselements in die Kontaktkammer begrenzt.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das in den Zeichnungen schematisch dargestellt ist. Für gleiche oder ähnliche Bauteile werden in den Zeichnungen einheitliche Bezugszeichen verwendet.
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Die Zeichnungen zeigen schematisch:
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1: eine perspektivische Darstellung eines elektrischen Steckverbinders;
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2: eine geschnittene Darstellung des elektrischen Steckverbinders gemäß 1;
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3–7: Einzelteile des elektrischen Steckverbinders gemäß 1 während der Montage.
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Die 1 und 2 zeigen einen elektrischen Steckverbinder 1 in einer perspektivischen Darstellung und einer geschnittenen Darstellung. Der dargestellte elektrische Steckverbinder 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit zwei Kontaktkammern 20, wobei jedoch nur eine Kontaktkammer 20 in 2 sichtbar ist. Der elektrische Steckverbinder 1 ist mit einer mehradrigen, in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zweiadrigen, Leitung 3 verbunden. Von den zwei Adern 30 der Leitung 3 ist in 2 nur eine Ader 30 sichtbar. Jede Ader 30 ist mit einem Kontaktteil 4 konfektioniert, wobei das dargestellte Kontaktteil 4 als Steckerstift ausgebildet ist. Das Kontaktteil 4 ist an einem Anschlussende 40 mit einer Crimpverbindung mit der Ader 30 verbunden. Das Kontaktteil 4 weist weiter Rastelemente 41 auf, mittels welchem das Kontaktteil 4 in der Kontaktkammer 20 mit dem Gehäuse 2 verrastet ist.
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Das Gehäuse 2 ist nach der Montage der vorkonfektionierten Leitung 3 mit einer Vergussmasse 5 umspritzt. Erfindungsgemäß ist ein hülsenartiges Dichtungselement 6 in die Kontaktkammer 20 eingesetzt, welches ein Eindringen einer Vergussmasse 5 in die Kontaktkammer 20 verhindert oder zumindest reduziert.
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Die 3 bis 8 zeigen die Einzelteile des elektrischen Steckverbinders 1 während aufeinanderfolgender Arbeitsgänge der Fertigung und Montage des elektrischen Steckverbinders 1.
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3 zeigt ein Dichtungselement 6 vor der Montage. Das Dichtungselement 6 weist eine Durchgangsöffnung 60 auf, über welche es an einer Ader 30 montierbar ist. Das dargestellte Dichtungselement 6 ist im Querschnitt T-förmig mit einem Anschlag 62 gestaltet. Der Anschlag 62 weist an einem Umfangsbereich eine Abflachung 61 auf. Die Abflachung 61 erlaubt es, einen Abstand zwischen zwei Dichtungselementen 6 zu minimieren. An einem dem Anschlag 62 entgegengesetzten Ende weist das Dichtungselement 6 eine Fase 63 auf, welche ein Einsetzen des Dichtungselements in die Kontaktkammer 20 gemäß 2 erleichtert.
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Für die Fertigung und Montage des elektrischen Steckverbinders 1 wird in einem ersten Arbeitsgang die Leitung 3 zum Konfektionieren abisoliert und abgemantelt. Dabei zeigt 4 die Leitung 3 mit zwei Adern 30, wobei die Adern 30 an ihrem freien Ende abisoliert sind.
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In einem zweiten Arbeitsgang werden die Dichtungselemente 6 gemäß 3 auf die einzelnen Adern 30 montiert. 5 zeigt die Leitung 3 mit den Adern 30, wobei auf jede Ader 30 ein Dichtungselement 6 montiert ist. Die Dichtungselemente 6 weisen jeweils eine Durchgangsöffnung 60 auf, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel leicht größer als ein Durchmesser der Adern 3 gewählt ist. Dadurch lassen sich die Dichtungselemente 6 ohne größeren Kraftaufwand auf den Adern 30 montieren.
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In einem dritten Arbeitsgang werden die elektrischen Kontaktteile 4 auf die einzelnen Adern 30 konfektioniert. 6a und 6b zeigen die Leitung 3 mit den daran montierten Dichtungselementen 6, wobei die Adern 30 jeweils mit einem Kontaktteil 4 konfektioniert sind. Dabei zeigt 6a eine perspektivischen Darstellung und 6b eine Schnittdarstellung. Wie in 6a erkennbar ist, weisen die dargestellten Kontaktteile 4 jeweils ein flaches, als Steckerstift gestaltetes Kontaktende 42 auf. Die Kontaktteile 4 weisen zudem Rastelemente 41 zur Verrastung in den Kontaktkammern 20 des Gehäuses 2 gemäß den 1 und 2 auf. Wie ebenfalls in 6a erkennbar ist, ermöglichen die Abflachungen 61 der Dichtungselemente 6 (vgl. 3) eine kompakte Anordnung der Dichtungselemente 6.
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In einem vierten Arbeitsgang wird die Leitung 3 mit den Kontaktteilen 4 in dem Gehäuse 2 montiert. 7a und 7b zeigen die Einzelteile nach der Montage der Kontaktteile 4 in dem Gehäuse 2. Dabei zeigt 7a eine perspektivischen Darstellung und 7b eine Schnittdarstellung.
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In einem fünften Arbeitsgang werden die Dichtungselemente 6 gegen das Gehäuse 2 geschoben. 8 zeigt die Einzelteile nach einem Verschieben der Dichtungselemente 6 zum Einführen der Dichtungselemente 6 in die Kontaktkammern 20 in dem Gehäuse 2. Wie in den 7b und 8 erkennbar ist, ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Durchmesser der Durchgangsöffnung 60 der Dichtungselemente 6 derart gewählt, dass er größer ist als ein Außendurchmesser der Adern 30. Dadurch ist ein Verschieben entlang der Adern 30 ohne größeren Kraftaufwand möglich.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Außendurchmesser der Dichtungselemente 6 derart gewählt, dass er gleich groß oder etwas größer einem Innendurchmesser der zugehörigen Kontaktkammern 20 ist. Die Dichtungselemente 6 sind elastisch gestaltet. Beim Einfügen der Dichtungselemente 6 in die Kontaktkammern 20 sind daher Verformungskräfte auf die Dichtungselemente 6 aufzubringen. Nach dem Einfügen der Dichtungselemente 6 wirken entsprechend Rückstellkräfte. Dadurch werden die Dichtungselemente 6 jeweils gegen eine Wandung der Kontaktkammer 20 gepresst, sodass es jeweils zu einer radialen Abdichtung zwischen dem Dichtungselement 6 und der Kontaktkammer 20 kommt. Gleichzeitig bewirken die Verformungskräfte auch eine Verformung des Dichtungselements 6 im Bereich der Durchgangsöffnung 60, sodass die Dichtungselemente 6 gegen die Adern 30 gezwungen werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Durchgangsöffnung 60 als kreisförmige Bohrung gestaltet. Das Dichtungselement 6 wird auf das Anschlussende 40 verschoben. Da das Anschlussende 40 nicht rotationssymmetrisch ist, kann zwischen dem Anschlussende 40 und dem Dichtungselement 6 in einzelnen Richtungen ein Spalt verbleiben. Durch die elastische Verformung beim Einführen des Dichtungselements 6 in die Kontaktkammer werden vorzugsweise auch diese Spalte zwischen dem Dichtungselement 6 und dem Anschlussende 40 verringert oder für eine radiale Abdichtung aufgehoben.
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Die dargestellten Dichtungselemente 6 sind im Querschnitt T-förmig mit einem Anschlag 62 gestaltet. Der Anschlag 62 kommt mit einer Stirnseite 21 des Gehäuses 2 beim Verschieben des Dichtungselements 6 in die zugehörige Kontaktkammer 20 in Kontakt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Anschlag 62 als umlaufender Bund gestaltet. Durch den umlaufenden Bund 62 wird somit auch eine axiale Abdichtung der Kontaktkammern 20 an den Stirnseiten 21 erzielt.
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Bei einem anschließenden Umspritzen des Gehäuses 2 werden die Dichtungselemente 6 aufgrund der einströmenden Vergussmasse gegen das Gehäuse 2, genauer gegen die Stirnseite 21 des Gehäuses 2 gedrückt. Der Anschlag 62 verhindert dabei, dass die Dichtungselemente 6 zu tief in die Kontaktkammern 20 gezwungen werden. Die Dichtungselemente 6 verhindern ein Eindringen der Vergussmasse 5 in die Kontaktkammern 20. Für eine Vergrößerung der Oberfläche für die Vergussmasse 5 gemäß 1 und 2, weist das Gehäuse 2 an einer Außenseite eine Wellung 22 auf.
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Wie in den 4, 5a und 6a erkennbar ist, weisen die Dichtungselemente 6 an den einander zugewandten Bereichen jeweils eine Abflachung 61 auf. Durch die Abflachungen 61 ist es möglich, einen Abstand zwischen den zwei Dichtungselementen 6 und damit zwischen zwei Kontaktteilen 4 gering zu halten, um so bestimmte Bauraumanforderungen zu erfüllen.
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Die dargestellte Form des Gehäuses 2 und die Anzahl der Adern 30 und zugehörigen Kontaktkammern 20 ist lediglich beispielhaft. In anderen Ausgestaltungen sind mehr als zwei Adern vorgesehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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