DE4441829B4 - Elektrischer Verbinder - Google Patents

Abstract

Elektrischer Verbinder, insbesondere Steckverbinder, mit folgenden Merkmalen:
a) mit einem Gehäuseoberteil (6) und einem Gehäuseunterteil (1), zwischen denen mehrere Anschlussorgane wie Stecker oder Buchsen befestigt sind,
b) mit einem Anschlusskabel (4), das mit den Anschlussorganen verbunden ist,
c) die Anschlussorgane (13, 15–18) sind auf einer in das Gehäuseunterteil (1) eingelegten Leiterplatte (14) angeordnet,
d) das Anschlusskabel (4) ist mit Leiterplattenanschlüssen (18) verbunden,
e) das Gehäuseinnere ist mit Gießharz, insbesondere schwerentflammbarem Polyuretan, ausgegossen,
f) das Gehäuseunterteil (1) und das Gehäuseoberteil (6) sind miteinander ultraschallgeschweißt,
g) an die Aderenden des Anschlusskabels (4) sind Kabelschuhe (19) angecrimpt,
h) die Kabelschuhe sind auf Kontaktstifte (18) der Leiterplatte (14) aufgedrückt und
i) das Gehäuseoberteil (6) ist mit dem Gehäuseunterteil (1) formschlüssig verbunden.

Description

• Die Erfindung betrifft einen elektrischen Verbinder, insbesondere Steckverbinder.
• Ein derartiger Verbinder ist durch die DE-C2-2355774 bekannt. Die Anschlussdrähte werden bei diesem Verbinder zwischen Schenkeln der Anschlussorgane, den Steckern, eingeklemmt. Diese Schenkel werden beim Aufsetzen des Gehäuseoberteils auf das Gehäuseunterteil verriegelt. Dadurch wird eine lötfreie Verbindung der Anschlussdrähte mit den Anschlussorganen möglich.
• Durch das deutsche Gebrauchsmuster 8 900 515 ist ferner ein elektrischer Steckverbinder mit einem kammförmigen Mehrfachsteckkontakt bekannt, bei dem das Gehäuse um den Mehrfachsteckkontakt gespritzt ist. Es wird eine spezielle Verriegelung zur Sicherung der Steckkontakte im Gehäuse eingesetzt, die zudem jeweils mit einer eigenen, besonderen Dichtung versehen werden müssen.
• Ein elektrischer Steckverbinder ist durch die DE 35 07 696 C1 mit einem Gehäuseoberteil und einem Gehäuseunterteil, zwischen denen mehrere als Stecker ausgebildete Anschlussorgane befestigt sind, und mit einem Anschlusskabel bekannt, das mit den Anschlussorganen verbunden ist. Dabei sind die Anschlussorgane auf einer in das Gehäuseunterteil einlegbaren Leiterplatte angeordnet, und das Anschlusskabel ist mit Leiteranschlüssen verbunden.
• Durch die DE 94 00 585 U1 ist ein elektrischer Stecker mit einem Gehäuse bekannt, in dem Steckerstifte mit nach außen geführten Anschlussleitungen festgelegt sind. Dabei ist der von Steckerstiften und Anschlussleitungen freie Gehäuseinnenraum mit einer Dichtmasse wie Gießharz ausgefüllt, um die Bildung von Kondenswasser in Hohlräumen und damit den Einfluss von Feuchtigkeit auf Steckerstifte und Anschlussleitungen zu unterbinden.
• Aus der DE 80 25 758 U1 ist ferner ein elektrischer Steckverbinder mit einem Isoliergehäuse mit mehreren in Kammern eines Grundkörpers axial eingesetzten Steckkontakten und mit zwei symmetrischen, über Gelenkbänder mit dem Grundkörper verbundenen und Zuleitungen einschließende Klappen bekannt, die miteinander und mit dem Grundkörper mittels Ultraschall verschweißt sind.
• Es sind auch allgemein Steckverbinder bekannt, bei denen außen den Steckern und dem Kabel auch weitere Anschlussorgane, wie elektronische Bauelemente, durch Umspritzen festgelegt werden. Während des Umspritzens sind die elektronischen Bauelemente hohen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt. So können der Einspritzdruck 200 bar und die Temperatur bis 200°C betragen. Teilweise werden die Anschlussdrähte verdrückt; durch Erweichung der Isolation der Anschlussdrähte können sogar Kurzschlüsse auftreten. Im Steckbereich können zudem unbedeckte Lötstellen oder Bauelemente sichtbar sein. Weiterhin wirken sich scharfkantige Überspritzungen im Bereich des Kabelaustritts nachteilig auf, die insbesondere bei Silikongummiisolierungen ein Abscheren des Anschlusskabels zur Folge haben können. Die Kontaktierung mittels einer einfachen Schlitzklemme führt durch mögliche Aderbewegungen zur Verschlechterung des Kontaktübergangswiderstands. Die Kontaktierung der Anschlussdrähte mit Hilfe des Gehäuseoberteils bringt ebenfalls Unsicherheiten in der Kontaktierung. Das Umspritzen bringt bei Zugbelastung des Kabels ebenfalls keine optimale Kontaktsicherheit, denn das Kabel kann aus der Kontaktierungsstelle herausgerissen werden.
• Zur Vermeidung der Kontaktierungsunsicherheit können insbesondere Verriegelungsmaßnahmen führen, wie sie bei den beiden genannten Schriften getroffen werden. Diese bedingen jedoch spezielle Ausbildungen der Steckerteile.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen elektrischen Verbinder der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem keine speziellen Ausbildungen der Verbinderteile nötig sind.
• Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
• Durch einfaches Einlegen der Leiterplatte, die elektronische Mittel aufweist und an das Kabel angeschlossen ist, in das Gehäuseunterteil, durch einfaches Zusammenfügen der Gehäuseteile und durch anschließendes Vergießen des Gehäuseinneren mit Gießharz werden die einzelnen Verbinderteile fixiert und lagegesichert. Gleichzeitig wird der gewünschte Isolierungsschutzgrad erreicht.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeipiels hervor.
• In der Zeichnung ist ein Steckverbinder gemäß der Erfindung in Explosionsdarstellung gezeigt. Ein kastenförmiges Gehäuseunterteil 1 dient zur Aufnahme von Anschlussorganen. Diese Gehäuseunterteil ist mit einem ein Loch aufweisenden, zentrischen Dom 2, mit einer Schale 3 zur Aufnahme des Anschlusskabels 4 und mit einer Außengriffriefelung 5 zum besseren Abziehen des Steckverbinders versehen. Ferner ist das Gehäuseunterteil 1 in den Eckbereichen mit stiftartigen Ansätzen ausgestattet, die in entsprechende Aufnahmen des plattenförmigen und im Gehäuseteil 1 angepassten Gehäuseoberteil 6 eingreifen. Das Gehäuseoberteil 6 weist eine zentrische Ausnehmung 7 zur Aufnahme einer Schraube 8 und einer Unterlegscheibe 9, ferner eine Ausnehmung 10 zur Aufnahme eines Bezeichnungsschildes 11 und eine Ausnehmung 12 zur Aufnahme einer Leuchtdiode 13 auf.
• Eine Leiterplatte 14 ist so gestaltet, dass sie in das Gehäuseunterteil 1 einlegbar ist. Sie trägt Anschlussorgane, die außer den Gabelkontakten, wie dem Gabelkontakt 15, auch elektronische Mittel umfassen können. Diese Mittel werden im Ausführungsbeispiel durch die Leuchtdiode 13, durch eine Zenerdiode 16 und durch einen Widerstand 17 gebildet. Diese Mittel dienen beispielsweise der Anzeige der Betriebsbereitschaft. Zum Anschluss des Kabels 4 sind auf der Leiterplatte 14 Kontaktstifte, die der Kontaktstift 18, vorgesehen, die die durchkontaktierten Gabelkontakte sein können. Das Kabel 4 weist drei Adern auf, deren Enden mit gecrimpten Kabelschuhen, wie dem Kabelschuh 19, versehen sind, die jeweils ein Loch aufweisen.
• Ferner ist eine Flachdichtung 20 mit Durchbrüchen für die Gabelkontakte 15 vorgesehen.
• Die Gabelkontakte 15, die Kabelschuhe 19 und die aus Kunststoff gespritzten Gehäuseteile 1 und 6 werden vorgefertigt. Dann wird die Leiterplatte 14 bestückt, und an die Adern des Kabels 4 werden die Kabelschuhe angecrimpt.
• Die Montage des Steckverbinders wird in folgender Weise vorgenommen:
  Die Kabelschuhe 19 werden auf die Kontaktstifte 18 gedrückt. Dann werden die bestückte Leiterplatte 14 und das Kabel 4 in das Gehäuseunterteil 1 eingelegt. Das Gehäuseoberteil 6 mit dem bedruckten Bezeichnungsschild 11 wird auf das Gehäuseunterteil 1 aufgesteckt, wobei die Leuchtdiode 13 in die Ausnehmung 12 gelangt. Dabei wird die Leiterplatte 14 auf ein im Gehäuseunterteil befindliches Gegenlager niedergedrückt. Dann werden das Gehäuseoberteil 6 mit dem Gehäuseunterteil 1 mittels der Schraube 8 verschraubt. Darauf wird das Gehäuseinnere mit Gießharz ausgegossen, das vorzugsweise aus schwerentflammbarem Polyuretan besteht. Schließlich wird die Flachdichtung 20 auf die Gabelkontakte 15 geschoben.
• Anstelle der Verschraubung der beiden Gehäuseteile 1, 6 kommt in jedem Fall eine Ultraschallschweißung beider Gehäuseteile zur Anwendung; es können aber auch beide Verbindungsmaßnahmen vorgesehen sein.
• Durch das Vergießen werden die Leiterplatte 14, die Anschlussorgane 13, 14, 15 und das Kabel 4 fixiert und lagegesichert. Das Kabel 4 ist dadurch zugentlastet. Auch Toleranzen des Kabeldurchmessers spielen keine Rolle mehr. Außerdem bleibt dadurch der Kontaktübergangswiderstand zwischen Kabelschuhen 19 und Kontaktstiften 18 auch bei extrem wechselnden Belastungen nahezu konstant klein. Ferner erlaubt das elastische Gießharz Ausgleichsbewegungen der elektronischen Mittel bei thermischer Ausdehnung. Ferner sind alle spannungsführenden Teile isoliert, so dass der gewünschte Schutzgrad erreicht wird.
• Zusammenfassend kann daher festgestellt werden:
  Die Behebung bekannter Mängel führt zu einer völligen Überarbeitung der bekannten Herstellungstechnologie unter Beibehaltung der äußeren, geometrischen Gestaltungsmerkmale des Ventilsteckers.
• Als wesentlicher technologischer Schritt erfolgt die Substition des derzeitigen Spritzgießens (Umspritzen) durch die Füllung der Kavitäten mit Gießharz. Die Änderung der Herstellungstechnologie führt zu folgendem Aufbau des Ventilsteckers:
• – Zweiteiliges Steckergehäuse, bestehend aus Kontaktträger und Deckel, wobei beide Kunststoffformteile formschlüssig und ultraschallgefügt vereint werden.
• – Innenraum mit maximalem Platzangebot – zukunftsorientiert.
• – Unterbringung und Lagefixierung der elektronischen Bauelemente auf einer durchkontaktierten Leiterplatte.
• – Einzeladern der Anschlussleitung sind über angecrimpte Kabelschuhe form- und kraftschlüssig mit Lötpfosten der Gabelkontakte fixiert und werden durch Vergussmasse lagegesichert.
• – Lagefixierung der Anschlussleitung im Kabelaustrittsbereich, Außenmantel wird durch Gießharz völlig umschlossen.
• – Hermetische Versiegelung des Elektronikkomplexes und mechanischer Schutz der internen Kontaktstellen durch Verguss mit schwerentflammbarem PUR-Gießharzsystem.
• – Im Zusammenspiel mit der Zugentlastung spielen Toleranzen am Kabeldurchmesser eine untergeordnete Rolle.
• – Die Zugentlastung und die Crimpkontaktschuhe schließen eine Aderbewegung aus, damit ist der Ventilstecker für Zugbeanspruchungen am Kabel unempfindlich (bis 400 N nachgewiesen).
• – Das elastische Gießharzsystem erlaubt Ausgleichsbewegungen der elektronischen Bauelemente bei thermischer Ausdehnung.
• – Kontaktwiderstand auch bei extrem wechselnden Belastungen nahezu konstant und immer deutlich unter den Vorgaben nach DIN 43650.
• Die Fertigungstechnologie umfasst im Wesentlichen folgende Schritte:
• – Aus der Vorfertigung kommen der Gabelkontakt, der Crimpkontakt, die Spritzgussteile Deckel und Kontaktträger sowie das vorkonfektionierte Kabel.
• – Der Montagekomplex beinhaltet: der vorbestückte Kontaktträger (Kontaktträger und die bestückte Leiterplatte) wird mit dem vorbereiteten Kabel konfektioniert; der Deckel wird mit dem vorkonfektionierten Kontaktträger ultraschallverschweißt; Verguss mit PUR-Gießharz (Schutz gegen äußere Medien und mechanische Einwirkungen); hundertprozentige elektrische Prüfung (mit Fehlerauswertung); Bedruckung der Ventilstecker.

Claims (1)

1. Elektrischer Verbinder, insbesondere Steckverbinder, mit folgenden Merkmalen: a) mit einem Gehäuseoberteil (6) und einem Gehäuseunterteil (1), zwischen denen mehrere Anschlussorgane wie Stecker oder Buchsen befestigt sind, b) mit einem Anschlusskabel (4), das mit den Anschlussorganen verbunden ist, c) die Anschlussorgane (13, 15–18) sind auf einer in das Gehäuseunterteil (1) eingelegten Leiterplatte (14) angeordnet, d) das Anschlusskabel (4) ist mit Leiterplattenanschlüssen (18) verbunden, e) das Gehäuseinnere ist mit Gießharz, insbesondere schwerentflammbarem Polyuretan, ausgegossen, f) das Gehäuseunterteil (1) und das Gehäuseoberteil (6) sind miteinander ultraschallgeschweißt, g) an die Aderenden des Anschlusskabels (4) sind Kabelschuhe (19) angecrimpt, h) die Kabelschuhe sind auf Kontaktstifte (18) der Leiterplatte (14) aufgedrückt und i) das Gehäuseoberteil (6) ist mit dem Gehäuseunterteil (1) formschlüssig verbunden.