DE4329291C2 - Elektrischer Anschluß für elektrische Aggregate - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Anschluß für elektri­ sche Aggregate, insbesondere für Stelleinrichtungen und Sensoren, nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein elektrischer Anschluß für ein elektrisches Aggregat bekannt (DE 34 11 456 C2), bei dem ein auf das Gehäuse stirnseitig aufsteckbares, topfförmiges Kontaktteil zum Anschluß elektrischer Bauteile eines Drehwinkel­ gebers dient. Dabei ist ein mehradriges Anschlußkabel durch eine Durchgangsöffnung einer Außenwandung des Kontaktteils in einen Anschlußraum des Drehwinkelgebers hindurchgeführt. Zur Zugentlastung ist das Anschlußkabel in einer an der Außenwandung ausgebildeten rinnenförmigen Kabelführung eingelegt und mittels einer aufge­ schobenen Rastklammer durch Quetschung gehalten. Zur elektrischen Verbindung der elektrischen Bauteile sind die abisolierten Kabel­ enden des Anschlußkabels mit gehäuseseitigen Kontaktfahnen verlötet, wonach zur Abdichtung der Anschlußraum, beziehungsweise das topf­ förmige Kontaktteil vollständig mit einer aus Kunststoff bestehenden Vergußmasse ausgegossen wird. Das Ausgießen verursacht jedoch einen erheblichen Fertigungsaufwand, da einerseits lange Standzeiten beim Aushärten der Vergußmasse den Fertigungszyklus verlängern und andererseits aus Umweltschutzgründen Absaugvorrichtungen notwendig sind, um die beim Aushärten der Vergußmasse ausdampfenden Bestand­ teile auszufiltern.

Die DE 40 39 939 A1 zeigt ein elektrisches Kabel, dessen weicher Mantel mittels vorstehender Ringe an einem Gehäuse befestigt wird.

Aus der DE 40 17 077 A1 ist eine gas- und flüssigkeitsdichte Kabeldurchführung für einen Sensor bekannt, bei der ein vieldrähtiger Leiter vollständig in den Kunststoff eines topfförmigen Gehäusedeckels eingebunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Anschluß bereitzustellen, der in einfacher Art und Weise eine Kontaktierung elektrischer Bauteile ermöglicht, wobei das Anschlußkabel ohne Quetschung effizient zug­ entlastet und abgedichtet ist. Gegen­ über dem Stand der Technik ist kein Ausgießen des Anschlußraumes not­ wendig, so daß verkürzte Fertigungszyklen und ein geringerer Fertigungsaufwand eine kostengünstige Herstellung erlauben. Vorteil­ hafterweise ist damit durch einfache Sichtkontrolle jederzeit eine Über­ prüfung und gegebenenfalls eine Nachbearbeitung des elektrischen Anschlusses möglich. Von Vorteil ist auch, daß der elektrische An­ schluß bei einer Massenherstellung von Aggregaten, insbesondere von Sensoren und Stelleinrichtungen eine Baukasten-Bauweise ermöglicht, da in einfacher Weise verschiedene Anschlußstecker vorgesehen werden können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen elektrischen Anschlusses möglich.

Von Vorteil ist, daß durch eine einfache und von außen unzugängliche Rastverbindung von Kontaktteil und Gehäuse eine unbeabsichtigte Demontage ausgeschlossen ist, so daß die Betriebssicherheit erhöht wird. Der erfindungsgemäße Anschluß ist nahezu universell für eine große Zahl von Gehäuseformen geeignet und zeichnet sich insbesondere durch eine schnelle Montage aus, wobei das Anschlußkabel weitgehend gegen die Gefahr des Abknickens geschützt ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein­ facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen Fig. 1 eine Draufsicht eines Drehwinkelgebers in teilweiser Schnittdarstellung mit dem erfindungsgemäß ausgeführten elektrischen Anschluß, Fig. 2 einen Ausschnitt innerhalb einer strichpunktierten Linie II in Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht des Drehwinkelgebers mit dem erfindungsgemäßen elektrischen Anschluß.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Ausführung eines elektri­ schen Anschlusses, beispielsweise für einen Drehwinkelgeber 1 ge­ zeigt, der als Sensor einer elektronischen Motorsteuerung die Pedal­ stellung eines Gaspedals einer Brennkraftmaschine in entsprechende elektrische Signale umwandelt, die einem elektronischen Steuergerät zugeführt zum Ansteuern eines Stellmotors einer Drosselvorrichtung dienen, um die Leistung der Brennkraftmaschine zu regeln.

Der in der Fig. 1 dargestellte Drehwinkelgeber 1 hat ein zylin­ drisches Gehäuse 2, beispielsweise aus Kunststoff, in dessen zen­ trisch zu einer Längsachse 4 des Gehäuses 2 eine Welle 5 drehbar gelagert ist. Das Gehäuse 2 hat an einer Stirnfläche 7 einen hülsen­ förmigen Ansatz 9, in den die Welle 5 eingeschoben ist und mit einem, in der Fig. 1 links dargestellten, freien ersten Wellenende 11 aus dem Ansatz 9 herausragt. Zum Abdichten der Welle 5 dient einerseits ein Wellendichtring 15, der beispielsweise in einer Ringnut des hülsenförmigen Ansatzes 9 eingelegt ist und andererseits eine Dichtungskappe 14, die auf das Wellenende 11 aufgeschoben wird und den Ansatz 9 umschließt. Zum Betätigen des Drehwinkelgebers 1 weist das erste Wellenende 11 einen Kerbkonus auf, um beispielsweise einen nicht näher dargestellen Betätigungshebel aufzunehmen, der mit einer Mutter gesichert zum Drehen der Welle 5 dient.

Innerhalb des Gehäuses 2 zwischen der Stirnfläche 7 und einem, in der Fig. 1 rechts gezeichneten, im Innern des Gehäuses 2 liegenden zweiten Wellenende 12 sind mechanische Bauteile des Drehwinkelgebers 1 untergebracht. Als mechanische Bauteile können Rückstellfedern vorgesehen sein, die mit der Welle 5 verbunden eine Rückstellkraft auf ein mit dem Drehwinkelgeber 1 verbundenes Gaspedal ausüben, wobei entsprechende Reibscheiben die Pedalkraft je nach Pedal­ stellung beeinflussen. Auf eine detaillierte Beschreibung der mecha­ nischen Bauteile und ihrer Funktionen wird verzichtet, da dies der Fachmann dem Stand der Technik, beispielsweise nach der DE 34 11 456 C2, entnehmen kann.

Die Welle 5 hat an dem zweiten Wellenende 12 eine Rändelung 17, um ein elektrisches Bauteil, beispielsweise einen Schleifer 18 eines Präzisionspotentiometers 20 steckbar aufzunehmen. Der Schleifer 18 des Präzisionspotentiometers 20 hat beispielsweise vier bürsten­ artige, metallene Schleifkontakte 19, die sich in axialer Richtung erstrecken und leicht angepreßt an einer dem zweiten Wellenende 12 zugewandten mit Widerstandsbahnen versehenen Widerstandsfläche 23 einer substratähnlichen, scheibenförmigen Widerstandsscheibe 22 anliegen, um entsprechend der Drehstellung der Weile 5 einen be­ stimmten Widerstandswert einzustellen. Die Widerstandsscheibe 22 ist in einer Ringnut einer topfförmigen Aufnahmehülse 24 gehalten und weist auf einer dem zweiten Wellenende 12 abgewandten Scheibenfläche 25 beispielsweise vier Kontaktfahnen 26 auf, welche in elektrischem Kontakt mit den Widerstandsbahnen der Widerstandsfläche 23 stehen. Die Aufnahmehülse 24 ist mit dem Gehäuse 2 verbunden und erstreckt sich in axialer Richtung vom Bereich des zweiten Wellen­ endes 12 ausgehend über eine ringförmige Stirnfläche 31 des Gehäuses 2 etwas hinaus und endet mit einer ringförmigen Stirnfläche 27. Zum Einbau der Widerstandsscheibe 22 ist diese zunächst unter radialer Vorspannung in die Ringnut der Aufnahmehülse 24 durch Klemmung drehbar gehalten, um durch einfaches Verdrehen der Widerstands­ scheibe 22 einen vorgegebenen Widerstandswert zum Beispiel einen Leerlaufwiderstandswert des Drehwinkelgebers 1 einzustellen, be­ ziehungsweise um einen Toleranzausgleich des Präzisionspotentio­ meters 20 zu ermöglichen. Nach dem Einstellen, beziehungsweise nach dem Abgleich des Präzisionspotentiometers 20 erfolgt eine dauer­ hafte, radiale Fixierung der Widerstandsscheibe 22 mit der Aufnahme­ hülse 24 durch zum Beispiel Verprägen, insbesondere Warmverprägen oder Ultraschallverprägen von am Umfang der Scheibenfläche 25 der Widerstandsscheibe 22 vorgesehener Ausparungen. Da die Verprägung gegenüberliegend dem Schleifer 18 und der Widerstandsfläche 23 am Umfang der Scheibenfläche 25 erfolgt, ist eine Verschmutzung durch insbesondere beim Warmverprägen abfallende Kunststoffteile zwischen Schleifer 18 und Widerstandsfläche 23 ausgeschlossen. Durch die Halterung der Widerstandsscheibe 22 in der Aufnahmehülse 24 ist ein mit geringer Toleranz ausgeführter, axialer Abstand zwischen dem Schleifer 18 und der Widerstandsscheibe 22 herstellbar, so daß das Präzisionspotentiometer 20 eine äußerst geringe Exzentrizität auf­ weist.

Zur Kontaktierung elektrischer Bauteile, im Ausführungsbeispiel des Präzisionspotentiometers 20 dient erfindungsgemäß ein ringförmiges Kontaktteil 35 aus Kunststoff. Das Kontaktteil 35 wird auf ein von der Stirnfläche 31 des Gehäuses 2 begegrenztes, offenes Gehäuseende 8 aufgesetzt, so daß das Kontaktteil 35 mit einer ringförmigen Stirnfläche 36 im Innern des Gehäuses 2 liegt und mit einer dem Gehäuse 2 abgewandten ringförmigen Stirnfläche 37 außerhalb des Gehäuses 2 liegt. Zur Abdichtung des aufgesetzten Kontaktteils 35 besitzt das Kontaktteil 35 eine radiale Verbreiterung einer Außen­ wandung 39 in Form einer Wulst 44, um eine sich in axialer Richtung von der Stirnfläche 36 bis etwa zur Scheibenfläche 25 erstreckende Ringnut 41 zu bilden, in der ein Dichtring 501 beispielsweise ein O-Ring, eingelegt ist. Beim Aufsetzen des Kontaktteils 35 wird der Dichtring 50 an die Stirnfläche 31 des Gehäuses 2 angepreßt und überdeckt diese, so daß eine innere Ringnutfläche 42 der Ringnut 41 in axialer Richtung über eine innere Ringfläche 51 des Dichtringes 50 hinweg in das Gehäuse 2 erstreckt und an einer inneren Mantel­ fläche 32 des Gehäuses 2 teilweise anliegt und eine an der Wulst 44 vorgesehene äußere Ringnutfläche 43 der Ringnut 41 sich etwa bis zur Stirnfläche 31 des Gehäuses 2 hin erstreckt. Die äußere Ringnut­ fläche 43 umgreift mit radialem Abstand eine äußere Ringfläche 52 des Dichtringes 50, um in einem dadurch gebildeten freien Zwischen­ raum beim Anpressen des Kontaktteils 35 eine elastische Verformung des Dichtringes 50 innerhalb des Zwischenraumes zu erlauben.

Die Kontaktfahnen 26 des Präzisionspotentiometers 20 sind durch ein beispielsweise mehradrig ausgeführtes Anschlußkabel 60 mit einem außerhalb des Gehäuses 2 angeordneten Anschlußstecker 65 des Dreh­ winkelgebers 1 elektrisch verbunden. Wie der Fig. 3 zu entnehmen ist, hat das Anschlußkabel 60 zum Beispiel vier Einzellitzen 62, die von einer Außenummantelung 61 des Anschlußkabels 60 ummantelt sind. Die Einzellitzen 62 ragen aus einer, im Ausführungsbeispiel zylin­ drisch ausgebildeten Innenwandung 38 des Kontaktteils 35 in einen von der Innenwandung 38 umschlossenen Anschlußraum 56 des Kontakt­ teils 35. Bei auf das Gehäuseende 8 aufgesetztem Kontaktteil 35 begrenzt die Widerstandsscheibe 22 den Anschlußraum 56 zum Gehäuse 2 hin. Ausgehend von der Widerstandsscheibe 22 ragen die Kontaktfahnen 26 in den Anschlußraum 56. Zur Zugentlastung und zur Führung des Anschlußkabels 60 besitzt das Kontaktteil 35 eine nasenförmige Anformung 40 seiner Außenwandung 39, die quer zur Längsachse 4 ausgehend von einem kreisbogenförmigen Abschnitt der Außenwandung 39 des Kontaktteils 35 sich radial verjüngend nach außen erstreckt, um mit einem hülsenförmigen Ende 70 zu enden. Die Anformung 40 ist etwa in T-Form ausgebildet. Innerhalb der Anformung 40 ist das Anschlußkabel 60 in den Kunststoff eingebettet, so daß eine effiziente Zugentlastung und Abdichtung erfolgt. Vorteilhafter­ weise ist das Anschlußkabel 60 ausgehend von dem hülsenförmigen Ende 70 etwa bis zur Mitte zwischen der ringförmigen Innenwandung 38 und dem hülsenförmigen Ende 70 mit der Außenummantelung 61 versehen, während die Außenummantelung 61 von der Mitte bis zu den Enden der Einzellitzen 62 entfernt ist, so daß die isolierten Einzellitzen 62 vollständig in den Kunststoff bis zur Innenwandung 38 eingebunden sind und aus der Innenwandung 38 einzeln heraus ragen. Nach dem Auf­ setzen des Kontaktteils 35 auf das offene Gehäuseende 8 können die Einzellitzen 62 mit ihren abisolierten Enden im Anschlußraum 56 an den Kontaktfahnen 26 angelötet werden.

Beim Herstellen des Kontaktteils 35 wird ein Ende des Anschlußkabels 60 mit der Außenummantelung 61 und den isolierten Einzellitzen 62 in eine Spritzgußform eingelegt, um mit Kunststoff umspritzt die Form des Kontaktteils 35 zu bilden. Vorteilhafterweise kann der Anschluß­ stecker 65 beim Herstellen des Kontaktteils 35 in einer zweiten oder in einer gemeinsamen Spritzgußform beispielsweise in einem Her­ stellungsvorgang mit angespritzt werden, so daß durch unterschied­ liche Spritzgußformen verschiedene Anschlußstecker 65 mit beispiels­ weise gleichgestaltetem Kontaktteil 35 herstellbar sind, um eine kostengünstige Herstellung von Stelleinrichtungen und Sensoren in Baukasten-Bauweise zu ermöglichen.

Zur steckbaren Befestigung des Kontaktteils 35 dienen beispielsweise drei, elastisch federnde Befestigungszapfen 73, die sich parallel zur Längsachse 4 von der gehäuseseitigen Stirnfläche 36 beim Einbau des Kontaktteils 35 ins Innere des Gehäuses 2, etwa bis zum zweiten Wellenende 12 hin erstrecken und an ihren jeweiligen Enden einen pfeilförmigen Rastkopf 74 haben, der nach außen weist so wie eine parallel zur Längsachse 4 verlaufende Gleitkopffläche 75 und eine dazu quer orientierte Rastkopffläche 76 hat. Beim Aufsetzen des Kontaktteils 35 gleitet der Rastkopf 74 in axialer Richtung mit der Gleitkopffläche 75 unter radialer Vorspannung entlang der inneren Mantelfläche 32 des Gehäuses 2, um mit dem Rastkopf 74 in einer aus der inneren Mantelfläche 32 des Gehäuses 2 ausgearbeiteten sich in axialer Richtung teilweise erstreckenden Längsnut 81 einzurasten, so daß die Rastkopffläche 76 an einer stirnseitigen Längsnutfläche 80 der Längsnut 81 anliegt. Die beispielsweise drei Längsnuten 80 sind konzentrisch zur Längsachse 4 mit einem Winkelabstand von etwa 120 Grad am Umfang des Gehäuses 2 angeordnet, um die korrespondierend am Umfang des Kontaktteils 35 angeordneten Befestigungszapfen 73 steckbar aufzunehmen.

Nach einer einfachen Überprüfung der elektrischen Kontaktierung zwischen den Kontaktfahnen 26 und den Einzellitzen 62 durch Sicht­ kontrolle wird der Anschlußraum 56 beziehungsweise das Kontaktteil 35 dicht verschlossen. Hierfür dient ein Verschlußdeckel 85, der auf das Kontaktteil 35 aufgesetzt wird und im eingebauten Zustand mit seiner äußeren Stirnfläche 96 beispielsweise fluchtend zur Stirn­ fläche 37 des Kontaktteils 35 liegt. Zur steckbaren Aufnahme und zur Abdichtung des Verschlußdeckels 85 ist ein Ringsteg 91 vorgesehen, der im Zwischenraum zwischen der Stirnfläche 27 der Kontakthülse 24 und der Stirnfläche 37 des Kontaktteils 35 an der Innenwandung 38 ausgebildet ist. Der in der Fig. 2 in geändertem Maßstab gezeigte Ringsteg 91 hat eine den Radius der Innenwandung 38 verkleinernde, dem Wellenende 12 zugewandte radiale Ringstegfläche 92 und eine dem Verschlußdeckel 85 zugewandte ringförmige Dicht­ fläche 87. Die Dichtfläche 87 vergrößert den Radius der Innenwandung 38, so daß ein zweiter Dichtring 86 mit seinen beiden ringförmigen Stirnflächen an der Dichtfläche 87 und an einer dem Gehäuse 2 zuge­ wandten, inneren Stirnfläche 95 des Verschlußdeckels 85 angepreßt anliegt.

Zur steckbaren Aufnahme des Verschlußdeckels 85 besitzt dieser bei­ spielsweise drei, ähnlich den Befestigungszapfen 73 des Kontaktteils 35 ausgebildete, elastisch federnde Befestigungszapfen 88, die aus der inneren Stirnfläche 95 des Verschußdeckels 85 axial herausragen und in Umfangsrichtung mit einem Winkelabstand von etwa 120 Grad angeordnet sind. An ihren jeweiligen, dem zweiten Wellenende 12 zugewandten Ende besitzen die Befestigungszapfen 88 einen nach außen weisenden pfeilförmigen Rastkopf 89, der beim Aufstecken des Ver­ schlußdeckels 85 mit einer axial ausgerichteten Gleitkopffläche 93 entlang einer, zwischen der Ringstegfläche 92 und der Dichtfläche 87 erhabenen, den Radius des Kontaktteils 35 verkleinernden axialen Stegfläche 94 gleitet, um mit einer quer zur Längsachse 4 ver­ laufenden Rastkopffläche 90 an der Ringstegfläche 92 anzuliegen und einzurasten.

Claims (8)

1. Elektrischer Anschluß für elektrische Aggregate, insbesondere für Stelleinrichtungen und Sensoren, mit einem Kontaktteil aus Kunststoff und einem einadrigen oder mehradrigen Anschlußkabel, wobei das Anschlußkabel von einer Außenwandung zu einer Innenwandung des Kontaktteils geführt ist und in einen durch die Innenwandung des Kontaktteils umschlossenen Anschlußraum ragt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktteil (35) eine Ringform aufweist, in welcher das Anschlußkabel (60) zwischen der Innenwandung (38) und der Außenwandung (39) in den Kunststoff des Kontaktteils (35) eingespritzt ist, und daß auf das Kontaktteil (35) ein Verschlußdeckel (85) aufsteckbar ist.

2. Elektrischer Anschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Innenwandung (38) des Kontaktteils (35) wenigstens eine isolierte Einzellitze (62) des Anschlußkabels (60) in den Anschluß­ raum (56) hineinragt.

3. Elektrischer Anschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in das Kontaktteil (35) hineinragende Anschlußkabel (60) zwischen der Innenwandung (38) und der Außenwandung (39) mit einer Außenummantelung (61) versehen ist und wenigstens eine isolierte Einzellitze (62) mit Kunststoff umspritzt ist.

4. Elektrischer Anschluß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktteil (35) eine nasenförmige Anformung (40) der Außen­ wandung (39) aufweist, in welcher das Anschlußkabel (60) eingebunden ist.

5. Elektrischer Anschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich von einer Stirnfläche (36) des Kontaktteils (35) Be­ festigungszapfen (73) in axialer Richtung erstrecken.

6. Elektrischer Anschluß nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktteil eine umlaufende Wulst (44) hat, die eine Ringnut (41) für einen Dichtring (50) begrenzt.

7. Elektrischer Anschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußdeckel (85) Befestigungszapfen (88) hat, die an einer Ringstegfläche (92) eines Ringsteges (91) des Kontaktteils (35) einrasten.

8. Elektrischer Anschluß nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens drei Befestigungszapfen (73; 88) vorgesehen sind, die am Umfang mit einem Winkelabstand von etwa 120 Grad ange­ ordnet sind.