DE3823404A1 - Durchfuehrung fuer elektrische kabel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Durchführung für elektrische Kabel zwischen lösbar zusammensetzbaren Gehäusen zur Aufnahme eines Elektromotors und insbesondere eines Getriebes mit zwischen einander zugewandten Stirnflächen der Gehäuse verlaufender Dichtung aus zusammendrückbarem elektrischem Material.

Eine entsprechende Durchführung ist z. B. der EP-A-02 19 681 zu entnehmen. Für die Durchführung ist dabei ein an einer Dichtung angeformtes Teil vorgesehen, in dem die elektrischen Kabel eingespritzt bzw. einvulkanisiert sind. Das angeformte Teil wird durch eine konusförmige vom Stirnrand ausgehende Gehäusewandungsöffnung geführt, die in der Praxis durch Stanzen gewonnen wird. Dies bedeutet, daß ein Teil der Wandung geschnitten wird, um den Rest auszubrechen. Hierdurch ist eine gewisse Maßungenauigkeit in Kauf zu nehmen. Um eine hin­ reichende Dichtung zu erzielen, muß das angeformte Teil Dichtlippen aufweisen, die stets positionsgenau im Bereich der ausgestanzten Öffnung zu liegen kommen müssen. Dies ist insbesondere bei einer zumindest teilweise automatisierten Montage nicht gewährleistet, so daß Dichtungsprobleme auftreten. Diese können auch dadurch erwachsen, daß das verwendete gummiartige Material nicht die erforderlichen Rückstellkräfte aufweist, um bei Überprüfung im Klimaraum bei Temperaturen zwischen -40°C und +100°C einer bleibenden Verformung entgegenzuwirken, die bei nicht genauem Einsetzen in die Gehäusewandöffnung zu einer Undichtigkeit führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es unter anderem, eine Durchführung insbesondere für eine geschlossene Motor-Getriebe- Einheit der eingangs genannten Art so auszubilden, daß stets eine hinreichende Abdichtung erfolgt. Auch soll die Durchführung so gestaltet sein, daß eine Montagevereinfachung unabhängig davon erfolgt, welche Art von Kabeltypen und welche Anzahl zu verarbeiten sind.

Die Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Kabel im Bereich der Stirnflächen vollständig innerhalb der beidseitig von den umlaufenden Stirnflächen druckbeaufschlagten Dichtung verläuft.

Durch die erfindungsgemäße Lehre wird folglich davon abgesehen, in der Gehäuseseitenwandung einen Ausschnitt vorzunehmen, durch den die Kabel zur Versorgung des Motors und gegebenenfalls weiterer elektrischer Bauelemente wie z. B. Drehzahlregler durchzuführen. Vielmehr werden die Kabel zwischen den flach aufeinanderdrückenden Stirnflächen der einander zugewandten offenen Gehäuse geführt, wobei sie vollständig in der Dichtung eingebettet sind. Diese besteht vorzugsweise aus einem thermoplastisch verarbeitbaren Elastomer, insbesondere aus einem dynamisch vernetzten Polyolefinelastomer. Hierdurch bedingt weist die Dichtung die Vorzüge der wirt­ schaftlichen Kunststoffverarbeitung mit den charakteristischen Merkmalen von Gummiartikeln auf.

Um zu gewährleisten, daß eine Undichtigkeit nicht durch die Durchführung der elektrischen Kabel durch die Dichtung erfolgt, ist nach einem weiteren hervorzuhebenden Vorschlag der Erfindung vorgesehen, daß die Kabel innerhalb der Dichtung abisoliert und ggfls. verzinnt sind, um anschließend von dem Dichtungsmaterial umspritzt oder umgossen oder in anderer Weise umgeben zu werden.

Die Dichtung selbst, die zwischen den Randflächen der Gehäuse verläuft, ist mit einem Deckelteil verbunden, das seinerseits mit einem topfförmigen Träger für Kohlebürsten und elektrische Bauelemente verbindbar ist, der axial von einer Motorwelle durchsetzt wird, die sich bis in das andere Gehäuse fortsetzt, um z. B. mit einem Getriebe verbunden zu werden. Das Deckelteil weist demzufolge eine kreisförmige Durchbrechung auf, zu der diametral angeordnete Schachtbegrenzungen für die Kohlebürsten verlaufen.

Deckelteil und Dichtung können nach einem weiteren nachdrück­ lich zu unterstreichenden Vorschlag der Erfindung in einem Zweikomponenten-Spritzverfahren hergestellt werden, bei dem in einem Werkzeug zunächst das aus hartem Kunststoff bestehende Deckelteil und anschließend in einem zweiten Werkzeug auf diesem die aus elastischem Material bestehende Dichtung gespritzt wird.

Das Deckelteil selbst kann als integralen Bestandteil eine Aufnahme für insbesondere eine Drehzahlregelung aufweisen, die die Form eines Ringabschnitts aufweist und koaxial zu der Deckelteildurchbrechung und zwischen einander zugewandten Wandungen der Kohleschachtbegrenzungen verläuft.

Hierdurch bedingt besteht die Möglichkeit, daß die Variations­ möglichkeit der zu verwendenden Teile erhöht wird, da wahlweise ohne Verwendung unterschiedlicher Halbfertigteile eine Drehzahlregelung vorgesehen sein kann oder nicht. Zwar ist aufgrund der serienmäßigen Ausbildung des Deckelteils mit der Aufnahme für eine Drehzahlregelung herstellungsmäßig mit einem etwas größeren Materialverbrauch zu rechnen, der jedoch im Vergleich zu den Montagekosten, die sich ergeben würden, wenn wahlweise Deckelteile mit oder ohne Aufnahmen für Drehzahl­ regelungen in den Montageprozeß eingeführt werden müssen, vernachlässigbar ist.

Ein weiterer Lösungsvorschlag sieht vor, daß einer der Stirnränder der flach aufeinanderzudrückenden Flächen der Gehäuse zwei parallel zueinander und vorzugsweise umlaufend ausgebildete Vorsprünge aufweist, zwischen denen ein umlaufen­ der von der Dichtung ausgehender Vorsprung zu liegen kommt. Hierdurch wird eine Art Labyrinthdichtung zur Verfügung gestellt, durch die ergänzend mit gewährleistet wird, daß die zusammensetzbare Einheit aus den Gehäusen im erforderlichen Umfang feuchtigkeitsdicht ausgebildet ist. Gegebenenfalls können zumindest die von der einen Stirnfläche abragenden Vorsprünge im Bereich der Kabeldurchführung unterbrochen sein.

Schließlich besteht die Möglichkeit, daß die dem Motorgehäuse zuzuführenden Kabel -seien es die für die elektrische Versorgung des Motors oder ergänzende, z. B. für eine Drehzahlregelung­ nicht fest mit den entsprechenden Motorteilen verbunden werden sondern über eine Steckverbindung, wobei ein schnabel- oder im Schitt U-förmiges Mutterteil innerhalb der Dichtung und ein zungenförmig ausgebildetes männliches Teil von den zuzuführen­ den Kabelenden ausgeht.

Innerhalb des den Motor aufweisenden Gehäuses können von dem Deckelteil und/oder dem topfförmig ausgebildeten Träger trichterförmige Führungen für die elektrischen Kabel ausgehen. Der Zwischenraum zwischen dem Kabel und der Innenwandung der Führung ist dabei mit dem Dichtungsmaterial dann ausfüllbar, wenn die Kabel vollständig von dem Dichtungsmaterial in der zuvor beschriebenen Weise umschlossen werden, sei es also durch Spritzen, Gießen oder eine andere formgebende Behandlung des Materials.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine auseinandergezogene Darstellung von feuchtigkeits­ dicht zu verbindenden Gehäusen mit in und zwischen diesen anzuordnenden Elementen,

Fig. 2 eine Draufsicht einer Dichtung mit Deckelteil,

Fig. 3 eine Unteransicht des Deckelteils und der Dichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Detaildarstellung einer Kabeldurchführung,

Fig. 5 einen Ausschnitt in vergrößerter Darstellung von einander zugeordneten Stirnflächen der Gehäuse nach Fig. 1 mit zwischenliegender Dichtung,

Fig. 6 eine erste Ausführungsform einer Steckverbindung,

Fig. 7 eine Draufsicht der Steckverbindung nach Fig. 6 und

Fig. 8 eine weitere Ausführungsform eines Mutterteils einer Steckverbindung.

In Fig. 1 sind in auseinandergezogener Darstellung Teile von vorzugsweise einer Motor-Getriebe-Einheit dargestellt, die feuchtigkeitsdicht zu verbinden sind. Ein topfförmiges Gehäuse (10) mit einem flanschartig ausgebildeten Rand (12) ist dabei als Motorgehäuse ausgebildet, um zum Beispiel einen dauer­ magneterregten Kommutatormotor auszunehmen. Das mit dem Motorgehäuse (10) zu verbindende vorzugsweise ein Getriebe aufnehmende Gehäuse (14) weist ebenfalls Topfform auf und ist mit einem flanschartigen Rand (16) versehen. Die Verbindung der Gehäuse (10) und (14) kann über nicht dargestellte Befestigungs­ elemente durch gegenseitige Verspannung in einer Art erfolgen, wie sie z.B. der EP-A-02 19 681 zu entnehmen ist. In dem Motorgehäuse (10) wird ein topf- oder becherförmiger Träger (18) aus Kunststoff angeordnet, dessen Bodenfläche (20) ein Gitter (22) aufnimmt, das vorzugsweise ein tiefgezogenes Teil ist. Durch diese Herstellungsart bedingt wird ein dreidimensionales Gitter zur Verfügung gestellt, das eine hohe Anzahl und Dichte von Leiterbahnen zur Verfügung stellt. Die zylindrische Wandung des Trägers (10) kann zumindest bereichsweise doppelwandig ausgebildet sein, um im wesentlichen konzentrisch zu einem von dem Träger (18) aufgenommenen Kommutator des Elektromotors elektrische und elektronische Bauelemente positionsgenau und dichtgepackt derart aufzunehmen, daß eine weitgehend automatische Bestückung erfolgt, so daß eine Automatenfertigung möglich wird.

Auf dem Träger (18) wird stirnseitig ein Deckelteil (24) über vorzugsweise Rastnasen festgerastet. Außenseitig ist das Deckelteil (14) mit einer Dichtung (26) versehen, die entweder rastend mit dem Deckelteil (24) verbunden ist oder aber vorzugsweise in einem Zweikomponenten-Spritzverfahren integral mit dem Deckelteil (24) ausgebildet ist, daß ein Hartkunststoff­ teil ist, wohingegen die Dichtung (26) insbesondere eine dynamisch vernetztes Polyolefinelastomer ist. Die Dichtung (26) verläuft zwischen den flanschartigen Rändern (12) und (16) , liegt also an den jeweiligen Stirnflächen (28) und (30) an und wird beim Verspannen der Gehäuse (10) und (14) in einem Umfang zusammengedrückt, daß eine hinreichende Dichtung zwischen den Gehäusen (10) und (14) gewährleistet ist.

Das Deckelteil (24) weist als integralen Bestandteil eine Aufnahme (32) für vorzugsweise eine Drehzahlregelung für den Elektromotor auf, um in Abhängigkeit von den Einsatzbedürfnis­ sen mit den entsprechenden elektrischen und elektronischen Bauelementen bestückt zu werden oder nicht.

Die elektrischen in das Innere des Gehäuses (10) zu führenden Kabel (34) zum Anschluß an die Kohlebürsten oder elektrischen Bauelemente wie der Drehzahlregelung werden im Material der Dichtung (26) zwischen den Rändern (12) und (16) geführt, so daß es des nach dem Stand erforderlichen Ausschnitts in der Wandung des Motorgehäuses nicht bedarf. Um ein Abquetschen der Kabel (34) zu vermeiden, weist die Dichtung (26) eine hinreichende Stärke auf. So weist diese vorzugsweise eine Stärke auf, die 5 bis 10, vorzugsweise 6 bis 7 mal größer als der Durchmesser des stärksten elektrischen Kabels (34) ist. Beispielhaft kann die Stärke der scheibenförmigen Dichtung (26) 3 bis 3,5 mm betragen.

Einzelheiten der vorzugsweise im Zweikomponenten-Spritzverfahren hergestellten Dichtung (26) mit Deckelteil (24) ist den Fig. 2 und 3 zu entnehmen. Man erkennt, daß die Dichtung (26) einen umlaufenden Rand (36) aufweist, der zwischen den Stirnflächen (28) und (30) zu liegen kommt. Von einer der konvex aus­ gebildeten Schmalseiten geht ein fahnenartiger oder auch gegenenfalls abgewinkelter, also im Schnitt l-förmiger entlang der Außenwandung des Gehäuses (10) verlaufender Abschnitt (38) aus, durch den die Kabel (34) geführt werden. Bei der Vormontage weist der Abschnitt (38) stegförmige und parallel zueinander verlaufende Wandungen auf, von denen zwei beispielhaft mit den Bezugszeichen (40) und (42) versehen sind. In dem Abschnitt (38) und innerhalb der Dichtung (26) werden dann die mit dem Motor und dessen Regelorganen verbundenen Kabel (34) gelegt, die in dem Bereich, in dem sie mit dem Dichtungsmaterial umgeben werden sollen, abisoliert und verzinnt sind. Sobald die Kabel richtig positioniert sind, kann durch Vergießen, Ausspritzen oder sonstige Art ein Abdecken und Verschließen der für die Kabel vorhandenen Hohlräume in dem Abschnitt (38) bzw. den Durchtrittsbereichen der Dichtungen (26) mit dem Dichtungsmaterial erfolgen, um die gewünschte feuchtigkeitsdichte Durchführung der Kabel (34) durch die Dichtung (26) zwischen den Stirnflächen (28) und (30) sicherzustellen.

Im Bereich der Durchführung der Kabel (34) durch die Dichtung (26) kann gegebenenfalls die Materialstärke der Dichtung (26) verstärkt werden. Dieser Bereich ist in Fig. 2 durch eine Kreuzschraffur angedeutet und mit dem Bezugszeichen (44) versehen.

Das Deckelteil (26) ist entsprechend der Fig. 2 und 3 mit stegartigen als Führungen für Kohlebürsten dienende Wandungen (46), (48) bzw. (50) und (52) versehen, die diametral zur Achse (52) des nicht dargestellten Kommutators angeordnet sind.

Man erkennt desweiteren, daß das Deckelteil (24) eine kreisförmige Durchbrechung (54) aufweist, die von einer Welle durchsetzt ist, die in das Getriebegehäuse (14) hineinragt. Koaxial zur Durchbrechung (54) ist die in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen (32) und in Fig. 3 durch die verstärkte Linie (56) angedeutete Aufnahme für eine Drehzahlregelung angeordnet. Die Aufnahme (32) ist dabei erwähnterweise zusammen mit dem Deckelteil (24) vorzugsweise im Spritzverfahren hergestellt.

Die in Fig. 3 durch Doppelkreise angedeuteten Durchbrüche (60) und (62) verlaufen vorzugsweise innerhalb des Trägers (18), um nicht dargestellte Kabel aufzunehmen, die mit den Kohlebürsten oder elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen verbindbar sind. Der Zwischenraum zwischen dem Kabel und der Innen­ wandung der trichterförmig ausgebildeten Führungen (60) und (62) kann mit dem Dichtmaterial ausgefüllt werden, wenn die durch den Abschnitt (38) und den Bereich (44) geführten Kabel mit dem Material der Dichtung (26) abgedeckt bzw. die vorhandenen Freiräume ausgefüllt werden. Hierdurch ist eine zusätzliche Kabelabdichtung im Bereich des Trägers (18) gegeben.

Dieses Merkmal ist auch der Fig. 4 zu entnehmen. Man erkennt die trichterförmig ausgebildete Wandung der Führung (60), durch die ein mit dem Bezugszeichen (64) versehenes Kabel geführt wird. Der Zwischenraum zwischen der Innenwandung der Führung (60) und dem Kabel (64) wird dann mit dem Material der Dichtung ausgefüllt. Dabei verläuft die Führung (60) im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 in etwa im Bereich (44) der Dichtung (26).

In Fig. 5 ist eine besondere Ausgestaltung der Dichtung (26) im Bereich ihres Randes (36), also in dem Bereich dargestellt, der zwischen den Stirnflächen (30) und (28) der flanschartig ausgebildeten Ränder (12) und (16) der Gehäuse (10) und (14) verläuft. Die Stirnfläche (28) weist umlaufende gegebenenfalls im Bereich des Abschnitts (38) der Dichtung (26) unterbrochene Vorsprünge (70) und (72) auf, zwischen denen ein von der zugewandten Fläche des Randes (36) der Dichtung (26) ausgehender Vorsprung (74) zu liegen kommt. Werden nun die Gehäuse (10) und (14) und damit die Stirnflächen (28) und (30) flach aufeinandergedrückt, so bildet sich zwischen den Vorsprüngen (70), (74) und (72) eine Art Labyrinthdichtung aus, die zusätzlich gewährleistet, daß Feuchtigkeit in das Innere der Gehäuse (10) und (14) nicht eindringen kann.

Um die Montage erleichtern und einen weitgehend vollautomati­ schen Fertigungsablauf zu ermöglichen, kann vorgesehen werden, daß die mit dem Motor und den elektrischen Elementen zu verbindenden elektrischen Anschlüssen mit den von außen zuzuführenden Kabeln durch Steckerverbindungen verbunden werden. Hierzu ist vorgesehen, daß für die elektrischen Anschlüsse innerhalb des Gehäuses (12) im Bereich der Dichtung, insbesondere im Bereich des entweder fahnenartig oder nach außen L-förmig ausgebildeten Abschnitts (38) vorzugsweise U-förmig ausgebildete Mutterstecker (76) verlaufen, in die zungenförmig ausgebildete Endabschnitte (78) der Kabel (34) einrastbar sind. Hierzu weisen die klauen- bzw. U-förmig ausgebildeten Schenkel des Mutterstückes (76) Vorsprünge (80) und (82) auf, die in entsprechende Aussparungen oder Vertiefungen (84) und (86) des Abschnitts (78) einrasten, um so eine sichere Verbindung herzustellen.

Eine alternative Ausführungsform des innerhalb der Dichtung (26) verlaufenden Mutterteils ist der Fig. 8 zu entnehmen. Man erkennt ein klauenartig ausgebildetes Mutterteil (86), in das ein nicht dargestellter zungenförmig ausgebildeter Endabschnitt eines Kabels einrastbar ist. Um ein sicheres Festlegen zu ermöglichen, weist jeder Schenkel des in Seitenansicht U-förmig ausgebildeten Mutterstücks (86) parallel zueinander verlaufende Vorsprünge (88), (90) bzw. (92), und (94) auf, die paarweise einander zugewandt sind und in entsprechende Vertiefungen oder Ausnehmungen eines zungenförmigen Vaterteils eines Kabels einrasten.

Claims (14)

1. Durchführung für elektrische Kabel (34) zwischen lösbar zusammensetzbaren Gehäusen (10) und (14) zur Aufnahme eines Elektromotors und insbesondere eines Getriebes mit zwischen einander zugewandten Stirnflächen (28, 30) der Gehäuse verlaufender Dichtung (26) aus zusammendrückbarem elastischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel (34) im Bereich der Stirnflächen (28, 30) vollständig innerhalb der beidseitig von den umlaufenden Stirnflächen druckbeaufschlagten Dichtung (26) verläuft.

2. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel (34) innerhalb der Dichtung (26) abisoliert und vorzugsweise verzinnt sind.

3. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel (34) gegebenenfalls nach Verbindung der Dichtung (26) mit einem aus Kunststoff bestehenden Deckelteil (24) eines topfförmigen Trägers (18) für Kohlebürsten und elektrische Bauelemente mit Material des Dichtungsmaterials vollständig umgeben wie z. B. umspritzt oder umgossen sind.

4. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (26) im zwischen den Stirnflächen (28, 30) verlaufenden Bereich (38) durch Stege (40, 42) getrennte, im Schnitt U-förmige Rinnen zur Aufnahme der durchzuführenden Kabel (34) aufweist.

5. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelteil (24) als Trägerteil für elektrische und/oder elektronische Komponenten, insbesondere einer Drehzahlregelung für den Elektromotor ausgebildet ist.

6. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelteil (26) eine in Draufsicht rechteckige Form mit konvex ausgebildeten gegebenenfalls Aussparungen aufweisenden Schmalseiten aufweist und mittig zur Durchführung einer Welle mit einer kreisförmigen Durch­ brechung (54) versehen ist, wobei abschnittsweise koaxial zur Durchbrechung eine Aufnahme (32) für die Drehzahl­ regelung verläuft.

7. Durchführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (36) die Form eines Ringabschnitts aufweist, der koaxial zu der Durchbrechung (54) verläuft.

8. Durchführung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelteil (24) mit der Dichtung (26) in einem Zweikomponenten-Spritzverfahren hergestellt ist.

9. Durchführung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckelteil (24) und die Aufnahme (32) für die Drehzahlregelung in einem ein- oder mehrstufigen formgeben­ den Prozeß wie Spritzvorgang hergestellt sind.

10. Durchführung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Deckelteil (26) oder dem Träger (18) trichterförmige sich in Richtung des Motors erstreckende als Kabelführungen dienende Abschnitte (60, 62) ausgehen, die nach eingebrachten Kabelabschnitten mit dem Material der Dichtung (26) ausgefüllt sind.

11. Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stirnrand (30) parallel zueinander und im wesentlichen umlaufende Vorsprünge (70, 72) und die Dichtung (26) einen in Richtung der Vorsprünge verlaufen­ den Vorsprung (74) aufweist, der bei zusammengesetzten Gehäusen (10, 40) zwischen ersteren verläuft.

12. Durchführung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtung (26) ein vorzugsweise U-förmig ausgebildetes Muttersteckerteil (76, 86) angeordnet ist, in das zungenförmig ausgebildeten Enden der von außen zuzuführenden Kabel (34) lösbar einbringbar sind.

13. Durchführung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Schenkel des Mutterstecker­ teils (76) Vorsprünge (80, 82) aufweisen, die in ent­ sprechende Vertiefungen oder Durchbrüche (84, 86) des zungenförmig ausgebildeten Endes (78) einrasten.

14. Durchführung nach zumindest Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Dichtung (26) ein dynamisch vernetztes Polyolefinelastomer ist.