DE69301199T2 - Abgedichtete Drahtdurchführung und elektrischer Steckverbinder mit einer solchen Drahtdurchführung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Steckverbinder von dem Typ, der umfaßt: einen Isolatorkörper mit mehreren Aufnahmedurchgängen, die vorgesehen sind, um Kontakte aufzunehmen, die jeweils mit einem Anschlußdraht versehen sind; sowie eine rückwärtige Drahtdurchführung aus Elastomermaterial, in die mehrere einzelne Durchgänge für die Drähte gebrochen sind. Sie betrifft insbesondere solche Drahtdurchführungen, die das Eindringen von Verunreinigungen zwischen einerseits der Drahtdurchführung und andererseits den Drähten und dem Isolatorkörper verhindern sollen.
• Zur Zeit sind Drahtdurchführungen weit verbreitet, die einzelne Durchgänge mit ringförmigen, auf den Draht drückenden Dichtungslippen aufweisen. Die Drähte können von sehr unterschiedlichem Durchmesser sein. Damit die Dichtigkeit für einen weiten Bereich von Drahtdurchmessern sichergestellt ist, wird jeder Durchgang mit wenigstens zwei umlaufenden Lippen versehen, von denen eine einen so kleinen Durchgang bildet, daß die Dichtigkeit an Drähten mit kleinem Durchmesser sichergestellt ist, wobei die Gefahr in Kauf genommen wird, daß sie durch das Einführen eines Drahtes von großem Durchmesser beschädigt wird, wohingegen die andere, hinter der ersten angeordnete Dichtlippe einen so großen Durchgang freiläßt, daß sie Drähte von großem Durchmesser aufnehmen und dicht auf diese drücken kann.
• Die Drahtdurchführungen werden im allgemeinen durch Abformung hergestellt. Die Komplexität der Stempel, die zur Bildung der Durchgänge mit zwei Lippen von unterschiedlichem Durchmesser erforderlich sind, macht die Entformung schwierig und führt zu einem hohen Prozentsatz von Ausschuß. Die Lippen können bei der Entformung sowie beim Einführen der Kontakte zerstört werden. Außerdem kann diese Art von Drahtdurchführung nur mit einem langsam vernetzenden Elastomermaterial hergestellt werden, das nur bei einer kleinen Zahl von Lieferanten erhältlich ist.
• Aus der Druckschrift Wo 86/06883 ist eine Drahtdurchführung aus Elastomermaterial bekannt, bei der jeder Durchgang zum Aufnehmen eines Leiters aus einem Rohrstück gebildet ist, das ringsum von einem ringförmigen Freiraum umgeben ist. Dieser ringförmige Freiraum kann nicht als Äquivalent zu Sacklöchern mit einem freien Volumen angesehen werden, die ein Dichtungsstück umgeben. Die ringförmigen Freiräume münden auf die Seite, an der sich das ringförmige Dichtungsstück befindet.
• Die Druckschrift EP-A-0 407 863 offenbart eine analoge Draht durchführung.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist insbesondere, eine Drahtdurchführung anzugeben, die besser als die bisher bekannten den Anforderungen der Praxis entspricht, insbesondere dadurch, daß sie es ermöglicht, auf bequeme Weise Durchgänge mit einer Dichtung zu bilden, die Drähte mit sehr unterschiedlichem Durchmesser aufnehmen kann.
• Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung eine Drahtdurchführung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 vor, wobei Anspruch 2 im Hinblick auf EP-A-0 407 863 zweiteilig abgefaßt ist. Die Kammern mit dem Freiraum können mit lediglich einer Seite der Drahtdurchführung in Verbindung stehen. Wenn, wie meistens der Fall ist, die Vorderseite der Drahtdurchführung mit dem Isolatorkörper eines Steckverbinders fest verbunden ist, im allgemeinen durch Kleben, wird als Verbindungsseite der Kammern vorteilhafterweise die Vorderseite gewählt; auf diese Weise bildet jede Freiraumkammer eine Lufttasche, die unter Druck gesetzt werden kann; und die Abnahme des Drucks auf den Draht, die normalerweise aus dem Fehlen von Material am Ort der Kammer folgen würde, wird durch die Erhöhung des Gasdrucks kompensiert, der in der Kammer herrscht. Auf diese Weise bleibt die Andruckkraft auf jeden Draht im wesentlichen auf dessen gesamtem Umfang konstant, wodurch die Dichtigkeit erhalten bleibt.
• Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Steckverbinder, bei denen der Isolatorkörper und die Drahtdurchführung in einem Gehäuse enthalten sind, das mit Kupplungsmitteln zum Ankuppeln an das Gehäuse eines komplementären Steckverbinders versehen ist, wobei eine hintere Schale vorgesehen sein kann, um die Drahtdurchführung nach vorne zu drücken.
• Der soeben beschriebene Aufbau ermöglicht es, den die Dichtung bildenden hinteren Bereich wesentlich länger als die herkömmlichen Dichtlippen zu machen, was eine gute Ausrichtung des Drahtes garantiert und die (im Falle einer herkömmlichen Drahtdurchführung erheblichen) Risiken von Undichtigkeiten aufgrund eines Ausrichtungsfehlers verringert.
• Die Drahtdurchführung besteht im allgemeinen aus einem Elastomermaterial, das sehr wenig kompressibel, aber so stark verformbar ist, daß das durch Anwesenheit eines Drahtes von großem Durchmesser verdrängte Material sich unter Übertragung der Kräfte in Richtung der Kammern verlagern kann: in der Praxis wird dies im allgemeinen dazu führen, daß dem Elastomer eine Härte von weniger als 50 Shore gegeben wird.
• Die Erfindung ist besser zu verstehen anhand der nachfolgenden Beschreibung einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung, die als nicht einschränkendes Beispiel angegeben wird. Die Beschreibung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen; es zeigen:
• Fig. 1 einen vereinfachten Schnitt durch einen halben Rundsteckverbinder, der eine erfindungsgemäße Drahtdurchführung aufweisen kann;
• Fig. 2 eine Detaildarstellung in großem Maßstab eines Stücks einer Drahtdurchführung gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung, die im Steckverbinder aus Fig. 1 verwendet werden kann;
• Fig. 3 eine Vorderansicht einer Drahtdurchführung der in Fig. 2 gezeigten Art für einen Steckverbinder mit zehn Kontakten in Quincunx-Anordnung;
• Fig. 4 eine Schnittdarstellung der Drahtdurchführung aus Fig. 3 im Schnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 2.
• Der in Fig. 1 gezeigte Steckverbinder hat einen im wesentlichen herkömmlichen Aufbau. Er ist vorgesehen zum Verbinden mit einem komplementären Steckverbinder, der eine Drahtdurchführung mit dem gleichen Aufbau haben kann.
• Der Steckverbinder 10 umfaßt einen Körper 12 aus hartem, elektrisch isolierendem Material, in das Durchgänge 14 zur Aufnahme von Kontakten 16 gebrochen sind, die jeweils mit einem isolierten Anschlußdraht 18 versehen sind. Im in den Fig. 3 und 4 gezeigten Fall umfaßt der Isolatorkörper 12 des Steckverbinders zehn Durchgänge 14 in Quincunx-Anordnung, er ist aber nicht auf diese Zahl beschränkt. Die gezeigten Kontakte sind Stiftkontakte, die jeweils an einer Schulter des Isolatorkörpers durch elastische Finger gehalten werden, die zu einem im Körper verankerten Ring 20 gehören. Die Kontakte könnten jedoch genausogut Buchsenkontakte sein und/oder durch beliebige andere Mittel verankert sein. Der Isolatorkörper 12 ist in einem Gehäuse 22 enthalten, das mit Mitteln wie z.B. einem Gewinde oder Bajonett zur Befestigung am Gehäuse eines komplementären Steckverbinders versehen ist.
• Der hintere Bereich des Gehäuses enthält eine dichte Drahtdurchführung 24 aus flexiblem Elastomermaterial, in das einzelne Durchgänge gebrochen sind, die jeweils vorgesehen sind, um einen Draht 18 aufzunehmen und die nach demselben Muster wie die Durchgänge des Isolatorkörpers 12 angeordnet sind.
• Die Durchgänge der in den Fig. 2 bis 4 als Beispiel gezeigten Drahtdurchführung 24 haben einen hinteren Bereich 26, der einen im wesentlichen kegelförmigen Eingangstrichter 28 aufweist, und einen vorderen Bereich 30 mit einem großen Durchmesser, der größer ist als der der stärksten einzuführenden Drähte und der ausreicht, um den Schaft sowie ggf. einen Kragen des in dem entsprechenden Durchgang 14 des Isolatorkörpers eingreifenden Kontakts aufzunehmen.
• Der hintere Bereich ist dazu bestimmt, dicht auf den Draht zu drücken und diesen zu führen. Er hat daher in Ruhe einen kleineren Durchmesser als der dünnste zum Einführen in die Drahtdurchführung 24 vorgesehene Draht. Seine Länge ab der Rückseite liegt im allgemeinen zwischen der Hälfte und Dreivierteln der Länge der Drahtdurchführung. Sie kann jedoch auch geringer sein, um Kapillareffekte zu vermeiden.
• In der Drahtdurchführung sind Freiraum- oder Dehnungskammern geschaffen, die um die Durchgänge verteilt sind. Damit der Kontaktdruck des Elastomers auf den in einem Durchgang enthaltenen Draht in etwa gleichmäßig ist, ist wünschenswert, daß diese Kammern geschlossen sind. Es ist nicht möglich, solche Kammern direkt durch Abformung herzustellen. Im Falle eines Steckverbinders, bei dem die Drahtdurchführung 24 dicht, z.B. durch Kleben, an einem Isolatorkörper befestigt ist, genügt es jedoch, daß die Kammern Sackkammern sind und nur zur Vorderseite hin offen sind. Im Fall eines Rundsteckverbinders, bei dem die Durchgänge nach einem Dreieckmuster angeordnet sind, sind die Kammern 32 im zentralen Bereich der Drahtdurchführung in der Mitte eines jeden Durchgangsmusters angeordnet. Jeder der zentralen Durchgänge ist folglich von sechs Kammern 32 umgeben, die um 60 gegeneinander versetzt um die Achse des Durchgangs angeordnet sind. Die seitlichen Durchgänge hingegen sind nur von vier Kammern umgeben.
• Die Kammern 32, die Expansions- und Freiraumkammern bilden, sind vorgesehen, um die Verformung aufzunehmen, die vom Durchgang eines Drahts durch den hinteren Bereich 26 eines Durchgangs hervorgerufen wird. Aus diesem Grund kann jede Kammer 32 einen hinteren Abschnitt von großem Durchmesser, dessen axiale Ausdehnung etwas geringer als die der hinteren Bereiche 26 ist, und einen vorderen Abschnitt 34 mit verringertem Durchmesser aufweisen, der gerade ausreicht, um einen Formstempel durchzulassen. Da das Elastomer, aus dem die Drahtdurchführung besteht, sehr flexibel ist, kann die Entformung durch Elastizität stattfinden. Der geringe Durchmesser des vorderen Abschnitts erlaubt es, ausreichend Material zwischen diesem und den ihn umgebenden Bereichen 30 zu belassen. Im Fall von rechteckigen Steckverbindern können die Kammern einen konstanten Querschnitt haben.
• Wie Fig. 3 zeigt, können zusätzliche Löcher 36 in die Vorderseite der Drahtdurchführung gebrochen sein, um Unverwechselbarkeitselemente zu bilden. Ein oder mehrere zusätzliche Löcher 38 können eine Dehnungskammer 32 ersetzen.
• Die soeben beschriebene Anordnung erlaubt es, den zum Führen des Drahtes vorgesehenen hinteren Bereich 26 sehr lang zu machen. Die Gefahr von Undichtigkeiten aufgrund eines Ausrichtungsfehlers ist folglich gering. Da die Kammern 32 bei Verwendung verschlossen sind, bewirkt die Verformung des Elastomers, wenn ein Draht einen Durchgang durchquert, eine Erhöhung des Drucks in der Kammer, so daß der verringerte Druck des Elastomers durch die Wirkung des pneumatischen Drucks kompensiert wird. Infolgedessen bleibt der auf einen Draht wirkende Druck auf dessen gesamtem Umfang homogen.
• Als Beispiel kann angeführt werden, daß ein Rundsteckverbinder mit zehn Kontakten mit einer Drahtdurchführung der oben beschriebenen Art hergestellt wurde, der vorgesehen war, eine dichte Verbindung an Drähten mit einem Durchmesser zwischen 1,8 und 2,4 mm zu bilden. Die einzelnen Durchgänge waren gemäß einem Dreieckmuster mit einer Kantenlänge von 3,30 mm verteilt, und der Ruhedurchmesser der hinteren Bereiche betug 0,83 mm. Die Freiraumkammern waren gemäß einem Sechseckmuster mit einer Kantenlänge von 2,04 mm verteilt. Die Freiraumkammern mit einem Durchmesser von 1,30 mm mündeten in einen vorderen Abschnitt mit 0,60 mm Durchmesser.

Claims (8)

1. Abgedichtete Drahtdurchführung für elektrische Steckverbinder, aus Elastomermaterial, mit mehreren einzelnen, zueinander parallelen und gemäß einem regelmäßigen zweidimensionalen Muster verteilten Durchgängen, die einen hinteren Dichtungsbereich (26) mit geringem Durchmesser aufweisen, der einen Teil der Länge der Durchgänge ausmacht, sowie mit Sackkammern mit einem Freiraum (32) die vorgesehen sind, um das aus den Durchgängen verdrängte Elastomer aufzunehmen, wenn letztere einen Draht enthalten, und die lediglich mit der Vorderseite der Drahtdurchführung verbunden sind, wobei jeder hintere Dichtungsbereich von mehreren Sackkammern umgeben ist.

2. Abgedichtete Drahtdurchführung für elektrische Steckverbinder, aus Elastomermaterial, mit mehreren einzelnen, zueinander parallelen und gemäß einem regelmäßigen zweidimensionalen Muster verteilten Durchgängen, die einen Dichtungsbereich (26) von geringem Durchmesser aufweisen, sowie mit Sackkammern mit einem Freiraum (32), die vorgesehen sind, um das aus den Durchgängen verdrängte Elastomer aufzunehmen, wenn letztere einen Draht enthalten,

dadurch gekennzeichnet, daß die Sackkammern in der Mitte eines jeden Feldes des Musters von Duchgängen angeordnet sind.

3. Drahtdurchführung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern mit dem Freiraum (32) lediglich mit der Vorderseite der Drahtdurchführung verbunden sind.

4. Drahtdurchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Vorderseite mit einem Isolatorkörper (12) verbunden ist, durch den Durchgänge zur Aufnahme von Kontakten verlaufen und der die Kammern verschließt.

5. Drahtdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Durchgänge einen vorderen Bereich (30) mit größerem Durchmesser als der hintere Bereich haben, und daß die Sackkammern einen hinteren Abschnitt mit großem Durchmesser (30) in Höhe der Dichtungsbereiche (26) der einzelnen Durchgänge aufweisen.

6. Drahtdurchführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsbereich (26) sich von der Rückseite der Drahtdurchführung ausgehend über eine Länge von zwischen der Hälfte und Dreivierteln der Länge der Drahtdurchführung erstreckt.

7. Drahtdurchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern mit dem Freiraum einen konstanten Querschnitt aufweisen.

8. Steckverbinder mit einem Isolatorkörper (12), der Aufnahmedurchgänge (14) für Kontakte aufweist, die jeweils mit einem Anschlußdraht und einer dahinterhegenden Drahtdurchführung aus Elastomermaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche versehen sind.