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Die Erfindung betrifft einen Kabelverbinder zur Herstellung einer mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen zumindest zwei Kabeln, aufweisend ein Gehäuse mit einer Wandung, einem innenliegendem Hohlraum und zumindest einer Öffnung sowie einen Kabelbaum mit zumindest zwei über einen solchen Kabelverbinder miteinander verbundenen Kabeln sowie ein Verfahren zum Verbinden von zumindest zwei Kabeln.
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Es sind Verbindungen bekannt, bei denen bei den zu verbindenden Kabeln die Adern freigelegt und direkt miteinander verbunden werden, z.B. indem diese miteinander verdrillt werden. Zusätzlich können die Adern noch miteinander verlötet oder verschweißt werden, so dass ein Aufdrillen und Ablösen verhindert wird.
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Eine weitere Methode besteht darin, die Kabelenden von beiden Seiten in ein Rohr oder einen Schlauch einzuführen und dann das Rohr oder den Schlauch um die beiden Kabel herum festzuziehen. Dazu ist ein Rohr oder auch ein abgelängtes Schlauchstück vorzugsweise aus einem weichen Metall und wird gecrimpt, d.h. mit einer Vorrichtung oder einer Zange quer zur Längsachse derart gequetscht und dauerhaft verformt, dass es die eingeführten Kabel festklemmt und miteinander fixiert, wobei die elektrische Verbindung über die sich berührenden Adern erfolgt. Der Schlauch kann anstatt aus einem weichen Metall auch aus einem Kunststoff sein, welcher sich unter Einwirkung von Wärme zusammen zieht und ebenso dauerhaft kontrahiert die Kabel aneinander fixiert, ein sogenannter Schrumpfschlauch.
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Als Nässeschutz oder zur Abdichtung ist es in aller Regel noch notwendig, solche Verbindungen gesondert nochmals in eine Schutzhülle einzubetten oder die o.g. Techniken mit Materialien zur Abdichtung zu kombinieren.
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Insgesamt sind solche Verbindungen damit aufwendig herzustellen. Besonders nachteilig ist, dass bei einem Kabelbaum eine Vielzahl von solchen Verbindungen auf engsten Raum nur in einer entsprechend ausgerüsteten Fertigungsstätte herstellen lassen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kabelverbinder zur schaffen, mit dem sich einfach und günstig zumindest zwei Kabel oder auch mehrere Kabel miteinander verbinden lassen, so dass die Verbindung belastbar ist und geschützt ist gegen Umwelteinwirkungen. Der Kabelverbinder muss sich für die Verwendung in bzw. für die Herstellung von Kabelbäumen eignen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß vorgesehen ist ein Kabelverbinder mit einem Gehäuse, wobei im Gehäuse ein Verbindungselement eingesetzt ist, welches die Kabel elektrisch leitend und mechanisch miteinander verbindet.
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Der Vorteil dieses Kabelverbinders ist eine einfache herzustellende Verbindung, die sich insbesondere unter Produktionsbedingungen schnell und damit wirtschaftlich realisieren lässt.
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Vorteilhaft ist, dass das Gehäuse zylindrisch oder eckig geformt ist. Es kann vorteilhaft sein, dass sich der Hohlraum von einer Stirnseite zur gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuse konisch verjüngt.
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Er wird vorgeschlagen, dass im Hohlraum an der Innenseite des Gehäuses zumindest eine Rippe angeordnet ist.
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In einer Weiterführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass an der Rippe an der von der Öffnung entgegengesetzten Seite eine Stufe ausgebildet ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verbindungselement an der Stufe der zumindest einen Rippe anliegt, so dass ein Zwischenraum zwischen Verbindungselement und der Innenseite des Gehäuses vorhanden ist.
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Vorteilhaft ist, dass im Gehäuse ein Formkörper eingesetzt ist, wobei der Formkörper der Kontur des Hohlraums angepasst ist und diesen zumindest teilweise ausfüllt.
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Besonders vorteilhaft ist, dass der Formkörper an seiner Außenseite im Bereich der zumindest einen Rippe eine entsprechende Aussparung aufweist.
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Weiter ist von Vorteil, dass sich die Aussparung des Formkörpers von einer Stirnseite zur gegenüberliegenden Stirnseite entgegengesetzt zur Einsteckrichtung konisch verjüngt.
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Bevorzugt ist, dass zumindest jeweils ein Kabel durch jeweils eine Durchführung des Formkörpers von einer Stirnseite zur gegenüberliegenden Stirnseite hindurchgeführt ist.
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Es wird vorgeschlagen, dass der Formkörper mit seiner die Kabelaustrittsöffnungen aufweisende Stirnseite zumindest teilweise am Verbindungselement anliegt oder mit dem Verbindungselement verbunden ist.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement ein elektrisch leitfähiges Metallblech oder eine elektrisch leitfähig beschichtete Platte ist.
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In nochmaliger Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass die zumindest zwei Kabel jeweils mit ihren zur Herstellung der elektrischen Verbindung vorgesehenen Enden an dem Verbindungselement mechanisch und elektrisch leitend befestigt sind.
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Bevorzugt ist, dass entsprechend den Positionen der Kabelaustritte aus dem Formkörper entsprechende Ausnehmungen im Verbindungselement angeordnet sind, insbesondere, dass die Ausnehmungen elektrisch leitfähige oder elektrisch leitfähig beschichtete Bohrungen sind.
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Besonders bevorzugt ist, dass zumindest ein Kabel an seinem zur Herstellung der elektrischen Verbindung vorgesehenen Ende ein mit der stromführenden Ader des Kabel in elektrisch leitenden Kontakt stehendes Kontaktelement aufweist.
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Vorteilhaft ist, dass das Kontaktelement in das Verbindungselement in eine Ausnehmung eingesteckt und / oder verpresst, verklebt, verlötet oder verschweißt ist.
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Besonders vorteilhaft ist, dass das Kontaktelement ein Steckkontakt ist
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Bevorzugt ist, dass der Steckkontakt von Hand in die Ausnehmung einsteckbar ist.
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Besonders bevorzugt ist, dass der Steckkontakt eine Verriegelung aufweist, die den in das Verbindungselement gesteckten Kontakt gegen ein unbeabsichtigtes Abziehen aus dem Verbindungselement heraus sichert.
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Es wird vorgeschlagen, dass das Kontaktelement eine Verriegelung aufweist, welche mit dem Formkörper zusammenwirkt und das jeweilige, durch den Formkörper hindurchgeführte Kabel in seiner Endlage fixiert und sichert.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement eine Leiterplatte und elektrisch leitend beschichtet ist oder zumindest eine Leiterbahn aufweist, wobei jeweils zumindest zwei Ausnehmungen elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
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Vorteilhaft ist, dass das Gehäuse ein Kunststoffteil, insbesondere ein Kunststoffextrusionsteil ist.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die Wandung des Gehäuses gas- und / oder flüssigkeitsdicht ist und / oder resistent gegen Lösungsmittel oder lösemittelhaltige Substanzen ist.
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Bevorzugt ist, dass der Formkörper ein Kunststoffspritzgussteil ist. Es wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse, der Formkörper und / oder das Verbindungselement mit Sensoren und / oder mit Mitteln zur Kompensation elektromagnetischer Störungen ausgestattet ist / sind.
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Weiter wird vorgeschlagen, dass die Öffnung des Gehäuses geschlossen oder zumindest abgedichtet wird.
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Bevorzugt ist, dass das Gehäuse über den im Hohlraum befindlichen Verbindungselement und Formkörper übersteht und einen Überstand bildet.
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Bevorzugt ist, dass der Überstand mit einer Substanz verfüllt ist, so dass die Öffnung und die dort geführten Kabel gegen Umwelteinflüsse abgedichtet ist und / oder die auf die Kabel bei einer mechanischen Belastung einwirkende Kraft abmildern.
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Vorteilhaft ist, dass der Kabelverbinder und die hinein und herausgeführten Kabel zumindest teilweise von einem Schrumpfschlauch umgeben sind und der Schrumpfschlauch zumindest an seinen beiden Endabschnitten kontrahiert ist.
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Besonders vorteilhaft ist, dass zumindest an einer Seite des Schrumpfschlauchs eine Dichtmasse eingebracht ist.
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Weiter ist erfindungsgemäß ein Kabelbaum vorgesehen mit zumindest einem beschriebenen Kabelverbinder.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen zumindest zwei Kabeln mit einem beschriebenen Kabelverbinder mit den Schritten:
- a) Bereitstellen eines ersten und zumindest eines zweiten Kabels,
- b) Bereitstellen eines Gehäuses,
- c) Bereitstellen eines Verbindungselements,
- d) Bereitstellen eines Formkörpers,
- e) Hindurchführen der jeweiligen zur Herstellung der elektrischen Verbindung vorgesehenen Kabelenden durch die Ausnehmungen des Formkörpers,
- f) Verbinden der jeweiligen zur Herstellung der mechanischen und elektrisch leitenden Verbindung vorgesehenen Kabelenden mit dem Verbindungselement,
- g) Einführung des Verbindungselements und des Formkörpers durch die Öffnung in den Hohlraum des Gehäuses.
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Vorteilhaft ist, dass die jeweils zur Herstellung der elektrischen Verbindung vorgesehenen Kabelenden nach Bereitstellung der Kabel abisoliert werden.
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Besonders bevorzugt ist, dass vor Schritt e) der Formkörper mit dem Verbindungselement zu einem einstückigen Einsatz miteinander verbunden werden, oder dass der Formkörper und das Verbindungselement einstückig bereitgestellt werden.
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Bevorzugt ist, dass zumindest an einem Kabel an dem zur Herstellung der elektrischen Verbindung vorgesehenen Kabelende ein Kontaktelement befestigt wird.
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Vorteilhaft ist, dass die Herstellung der Verbindung in Schritt f) ausgeführt wird, indem das jeweiligen Kontaktelement in eine entsprechende Ausnehmung im Verbindungselement, insbesondere in eine Bohrungen eingeführt wird.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die Verbindung durch einstecken, einpressen, verkleben, verlöten, und / oder verschweißen hergestellt wird.
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Bevorzugt ist, dass die Verriegelung des Steckbereichs greift und das Kontaktelement gegen ein unbeabsichtigtes Abbziehen aus dem Verbindungselement sichert.
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Vorteilhaft ist, dass das jeweilige Kontaktelement derart in die entsprechende Durchführung des Formkörpers gesteckt wird, dass das Verriegelungselement in der Hindurchführung mit dem Verriegelungselement des Kontaktelements interagiert und das Kabel in seiner Endposition fixiert.
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Besonders bevorzugt ist, dass der Steckkontakt von Hand gesteckt wird. Bevorzugt ist, dass Schritt g) nach Schritt d) erfolgt. Vorteilhaft ist, dass die Öffnung des Gehäuses geschlossen oder zumindest abgedichtet wird.
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Bevorzugt ist, dass die Öffnung des Gehäuses vergossen wird.
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In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Gehäuse mit den gesteckten Kabeln zumindest teilweise von einem Schrumpfschlauch überzogen und die beiden Endabschnitte thermisch induziert kontrahiert werden.
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In nochmaliger Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass vor dem Kontrahieren zumindest eines Endabschnitts ein Dichtmittel in den Schlauch eingebracht wird.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus den Schutzansprüchen, deren Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird. Die vorstehend genannten und die nachstehenden noch zu erläuternden Merkmale sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Zeichnungen dargestellt und werden in der anschließenden Beschreibung näher erläutert.
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Hierbei zeigen:
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1 Seitenansicht einer einfachen Kabelverbindung aus dem Stand der Technik,
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2 Teilschnitt einer Kabelverbindung mit einer Umhüllung in einer Seitenansicht aus dem Stand der Technik,
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3 perspektivische Ansicht einer Kabelverbindung mit einem Schrumpfschlauch aus dem Stand der Technik,
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4 perspektivische Explosionsansicht eines Kabelverbinders,
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5 Schnittdarstellung von Teilen der 4,
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6 Draufsicht eines Formkörpers,
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7 Draufsicht eines Verbindungselements,
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8 Vorderansicht eines Kontaktelements,
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9 Seitenansicht eines Kontaktelements,
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10 Schnittdarstellung zusammengesetzter Elemente,
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11 Schnittdarstellung zusammengesetzter Elemente in einem Gehäuse,
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12 Detailansicht der 11,
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13 Seitenansicht eines Kontaktelements
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14 Schnittdarstellung zusammengesetzter Elemente in einem Gehäuse,
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15 Draufsicht eines Verbindungselements
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16 Draufsicht eines Verbindungselements
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17 Schnitt eines Kabelverbinders
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18 Schnitt eines Kabelverbinders mit Schrumpfschlauch.
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1 zeigt ein Beispiel einer einfachen Kabelverbindung aus dem Stand der Technik. Zur Herstellung einer Verbindung sind die die Kabel an ihren Enden miteinander verdrillt, also umeinander herumgewunden. Dabei sind die Enden teilweise abisoliert und die Adern freigelegt, so dass die Adern teilweise aneinander anliegen und eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt ist. Diese Verbindung ist mechanisch allerdings nicht sehr belastbar. Daher werden die Adern zur Verbesserung der Verbindung meist noch zusätzlich miteinander verlötet oder verschweißt.
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Eine weitere Verbesserung stellt die 2 dar. Dabei sind die miteinander verdrillten Kabel parallel zum eigentlichen Kabelverlauf ausgerichtet und die miteinander verbundenen Kabel sind derart in eine Umhüllung eingebettet, so dass die Verbindungsstelle vollständig innerhalb der Hülle liegt. So wird die Verbindungsstelle bei Verwendung eines entsprechenden Materials elektrisch isoliert. Werden danach die Enden der plastisch verformbaren Hülle zusammen gedrückt, so werden die in die Hülle eingeführten Kabel an den Öffnungen der Hülle geklemmt und mechanisch fixiert.
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In 3 wird eine Hülle aus einem Schrumpfschlauch verwendet, wobei die miteinander verbundenen Kabel lediglich durch eine Seite des Schlauchs geführt sind. Durch die thermische induzierte Schrumpfung der Hülle sind die Kabel mechanisch belastbar miteinander verbunden sowie die Verbindungsstelle nach außen hin elektrisch isoliert.
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4 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Kabelverbinders 1. Dieser umfasst ein Gehäuse 10, einen vom Gehäuse 10 umschlossenen Hohlraum 11 sowie eine Öffnung 12 im Gehäuse 10 zum Zugriff auf den Hohlraum 11. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat das Gehäuse 10 einen runden Querschnitt und ist insgesamt zylinderförmig. Im Grund genommen sind aber alle Querschnittsformen geeignet, welche einen genügend großen, zusammenhängenden Hohlraum bilden, also auch ein dreieckiger oder mehreckiger Querschnitt.
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Die Innenwandung des Gehäuses 10 ist mit Rippen 13 versehen. Diese versteifen die Wandung und das Gehäuse 10 wird formstabiler. Es ist zumindest eine Rippe 13 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 10 mit 3 Rippen 13 gezeigt. Diese sind in gleicher Winkelteilung W zueinander angeordnet.
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Im Hohlraum 11 eingebracht sind ein Verbindungselement 30 sowie ein Formkörper 20. Das Verbindungselement 30 wird zuerst in den Hohlraum 11 eingebracht und anschließend der Formkörper 20, so dass die Stirnseite 21o des Formkörpers 20 der Öffnung 12 zugewandt ist.
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Der Formkörper 20 weist von einer Stirnseite 21o zur anderen Stirnseite 21u Durchführungen 24 für die Kabel 40 auf. Zur Aussteifung und späteren mechanischen Fixierung sind die jeweils zur Verbindung vorgesehenen Enden der Kabel 40 jeweils mit einem Kontaktelement 50 ausgestattet.
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Diese Kontaktelemente 50 werden an der Stirnseite 21o in die Durchführungen 24 des Formkörpers 20 eingesteckt und durch den Formkörper 20 zur anderen Stirnseite 21u hindurchgeführt. Dabei treten die Kontaktelemente 50 auf der anderen Seite des Formkörpers 20 soweit aus, dass diese mit den Spitzen in entsprechende Bohrungen 31 des Verbindungselements 30 eingreifen.
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Da das Verbindungselement 30 selbst elektrisch leitend oder zumindest elektrisch leitend beschichtet ist, sind die über das Verbindungselement 30 verbundenen Kabel 40 elektrisch leitend miteinander verbunden. Hier im Ausführungsbeispiel sind 3 Kabel elektrisch leitend miteinander verbunden. Es können aber auch nur jeweils 2 Kabel oder auch mehr als 3 Kabel miteinander verbunden werden.
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In einer weiteren Ausführungsform können auch der Formkörper 20 und das Verbindungselement 30 einstückig ausgebildet, z.B. miteinander verklebt sein (nicht dargestellt).
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5 zeigt den Formkörper 20 und das Verbindungselement in einem Längsschnitt. Die Durchführung 24 ist zur Aufnahme des Kabels bzw. des Kontaktelements 50 vorgesehen. Die Durchführung weist einen Anschlag 25 auf, der die Einschubbewegung des Kabels 40 bzw. des Kontaktelements 50 begrenzt und somit eine bestimmte Endlage definiert. Es ist vorgesehen, dass die Kabel 40 mit den Kontaktelementen 50 von Hand gesteckt werden können, anstatt maschinell oder mit Montagevorrichtungen eingepresst zu werden. Da hier dann keine ausreichenden Haltekräfte durch eine Pressung vorhanden sind, ist eine separate Verriegelung notwendig. Dazu sind in der Durchführung jeweils seitlich Verriegelungsstreifen 26 angeordnet für die Fixierung bzw. Verriegelung eines in seiner Endlage, d.h. bis zum Anschlag 25 eingesteckten Kontaktelement 50 (10). Die Verriegelungsstreifen 26 verlaufen nicht über die gesamte Länge der Durchführung, sondern enden innerhalb dieser und bilden jeweils eine zum Anschlag 25 beabstandete Kante 27 aus.
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Die 6 und 7 zeigen jeweils Draufsichten vom Formkörper 20 (6) bzw. des Verbindungselements 30 (7). Formkörper 20 und Verbindungselement 30 werden derart zueinander ausgerichtet, dass die Durchführungen 24 und die entsprechend zugeordneten Bohrungen 31 jeweils in einer Flucht liegen, so dass ein durch eine Durchführung 24 hindurchgestecktes Kontaktelement 50 mit seiner Spitze in eine entsprechende Bohrung 31 des Verbindungselements 30 eingreifen bzw. durchgesteckt werden kann (5).
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Beim Einsetzen der Elemente in das Gehäuse 10 wird die richtige Ausrichtung zueinander durch die Rippen 13 an der Innenwandung des Gehäuses 10 und die entsprechenden, seitlich an den Elementen 20 und 30 angeordneten Ausnehmungen 23 erreicht.
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Das Verbindungselement 30 ist entweder ein gestanztes Metallblech, vorzugsweise ein Kupferblech und ist somit selbst elektrisch leitend, oder aber es ist aus Kunststoff und weist eine elektrisch leitende Beschichtung 32 auf. Die am Verbindungselement 30 befestigten bzw. in die Bohrungen 31 eingesetzten Kontaktelemente 50 sind somit über die Verbindung am Verbindungselement 30 elektrisch leitend miteinander verbunden.
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Die 8 und 9 zeigen jeweils eine Vorderansicht und eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines Kontaktelements 50. Das Kontaktelement 50 ist an einem Ende eines Kabels 40 elektrisch leitend mit der Ader des Kabels 40 befestigt. Dazu kann das Ende des Kabels 40 abisoliert werden oder die Isolierung des Kabels 40 wird beim Befestigen des Kontaktelements 50 zumindest teilweise von diesem so durchdrungen, dass eine elektrisch leitende Verbindung zur Ader hergestellt ist. Das Kontaktelement 50 weist hierzu einen Befestigungsbereich 51 auf. Die Gestaltung eines solchen Bereichs ist allgemein bekannt, z.B. die Befestigung und Ankontaktierung mit Crimpen. Das Kontaktelement 50 geht vom Befestigungsbereich 51 in einen Steckbereich 52 über. Der Steckbereich 52 ist so geformt und dimensioniert, dass das Kontaktelement 50 leicht in die Durchführung 24 gesteckt werden kann, dabei aber noch ausreichend Halt und Führung durch die Wandung der Durchführung 24 erfährt. Der Steckbereich 52 teilt sich in eine obere Fixierzone 53 und eine sich daran anschließende Kontaktzone 54 auf. Im Bereich der Fixierzone 53 ist eine Verriegelung 55 in Form von Armen oder Flügeln gebildet, die jeweils über die entsprechende Ebene der Außenkonturfläche der Fixierzone 53 hinausstehen und elastisch verformbar sind.
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10 zeigt den Längsschnitt aus der 5, in welchem das Kabel 40 bzw. das Kontaktelement 50 der 9 eingesteckt und mit weiteren Kabeln (nicht dargestellt) verbunden ist.
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Dazu wird der Formkörper 20 und das Verbindungselement 30 derart zueinander ausgerichtet, dass Durchführung 24 und Bohrung 31 in einer Flucht liegen.
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Dann wird das Kontaktelement 50 in die Durchführung 24 zuerst bis zur Fixierzone 53 eingesteckt. Beim weiteren Einschieben wird die über die Außenkontur des Kontaktelements hervorstehende Verriegelung 55 durch den jeweiligen, seitlich in der Durchführung angeordneten Verriegelungsstreifen 26 elastisch verformt und in die Ebene der Außenkontur zurück gedrückt, so dass das Kontaktelement 50 auch mit oberhalb der Kontaktzone 54 liegenden Bereiche in die Durchführung 24 eingeschoben werden kann.
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Es wird so weit eingeschoben, bis es mit einer Kante auf dem Anschlag 25 aufsitzt und nicht weiter eingeschoben werden kann. Die Fixierzone ist so bemessen, dass an dieser Position die Verriegelung 55 an der Unterkante der Verriegelungsstreifen 26 vorbeigeführt ist und die Rückfederung der elastisch verformten Verriegelung 55 bewirkt, dass jeweils die Oberkanten 56 der Verriegelung 55 jeweils unterhalb eines Verriegelungsstreifen 26 positioniert ist.
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Damit ist das Kontaktelement 50 über seine Fixierzone 53 in der Durchführung 24 im Formkörper 20 zwischen dem Anschlag 25 und dem Verriegelungsstreifen 26 formschlüssig fixiert. Somit ist auch das jeweils mit dem Kontaktelement 50 verbundene Kabel 40 mechanisch am Formkörper 20 befestigt.
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Der Formkörper 20 und das Kontaktelement 50 sind so aufeinander abgestimmt und dimensioniert, dass das Kontaktelement 50 in seiner Endlage mit der Spitze seiner Kontaktzone über die untere Stirnfläche 21u hinaus ragt derart, so dass die Spitze in die Bohrung 31 des Verbindungselements 30 eingreift und dabei elektrisch leitend mit dem Verbindungselement 30 und über die elektrische Leitfähigkeit des Verbindungselements 30 mit anderen Kabeln 40 (nicht dargestellt) verbunden ist.
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Der Formkörper 20 und das Kabel 40 bzw. das Kontaktelement 50 sind darüber hinaus so aufeinander abgestimmt und dimensioniert, dass das Kontaktelement 50 in seiner Endlage bis auf die Spitze der Kontaktzone 54 vollständig innerhalb der Durchführung 24 liegt und die Isolierung des Kabels 40 zumindest teilweise mit in die Durchführung 24 hineinreicht, so dass das Kabel 40 nach außen hin elektrisch isoliert ist.
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Das Material des Formkörpers 20 isoliert darüber hinaus auch die Kabel 40 bzw. die entsprechenden in den Formkörper 20 eingesteckten und gehaltenen Kontaktelemente 50 untereinander. Dies ermöglicht es, dass auch jeweils nur bestimmte Kabel über das Verbindungselement, z.B. über Leiterbahnen miteinander verbunden werden können.
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11 zeigt den Formköper 20, das Verbindungselement 30 und das Kabel 40 aus der 10 eingesetzt in den Hohlraum 11 des Gehäuses 10 in einem Längsschnitt.
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Der Formkörper 20 und das Verbindungselement 30 sind mit den seitlich angeordneten Ausnehmungen 23 und den entsprechenden Rippen 13 am Gehäuse 10 zueinander ausgerichtet. Die Rippen 13 weisen jeweils an ihrer von der Öffnung 12 abgewandten Seite am Boden des Gehäuses 10 eine Stufe 15 auf. Das im Hohlraum 11 eingelegte Verbindungelement 30 liegt auf diesen Stufen 15 auf und wird seitlich von den Rippen 13 gestützt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel werden 3 Rippen 13 mit jeweils einer Stufe 15 verwendet. Andere, nicht gezeigte Ausführungen mit mehr als 3 Rippen bzw. auch nur mit einer Rippe sind ebenfalls möglich. Ebenso ist es möglich, dass nicht alle Rippen eine Stufe aufweisen (nicht dargestellt).
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Das Auf- oder Anliegen des Verbindungselements 30 auf den Stufen 15 der Rippen 13 bewirkt, dass ein Zwischenraum 16 zwischen dem quer zur Längsachse des Gehäuses 10 eingelegten Verbindungselement 30 und dem unteren Teil der Gehäusewandung verbleibt, so dass die Spitzen der Kontaktzone 54 der gesteckten Kontaktelemente 50 auch über das Verbindungselement 30 hinaus stehen können. So ist sichergestellt, dass sich Kontaktelemente 50 sicher stecken lassen und sich auch nicht wieder aus dem Verbindungselement 30 herausdrücken, weil die Spitzen der Kontaktzone 54 in Berührung mit der Gehäusewandung kommen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist an der Rippe 13, im Bereich des der Öffnung 12 zugewandten Teils, eine Rastnase 14 gebildet. Die Rastnase 14 hintergreift (12) die Stirnseite 21o des im Hohlraum 11 bis zu seiner Endlage eingeführten Formkörpers 20. Alternativ oder auch ergänzend dazu könnte der Formkörper auch mit einem Klebstoff (nicht dargestellt) im Hohlraum 11 fixiert werden.
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Die Außenkontur des Formkörpers 20 ist hier im Ausführungsbeispiel leicht konisch, d.h. der Durchmesser der unteren Stirnseite 21u ist geringer als der Durchmesser der oberen Stirnseite 21o, wobei die obere Stirnseite 21o diejenige Seite ist, die der Öffnung 12 zugewandt ist, wenn der Formkörper 20 im Hohlraum 11 des Gehäuses 10 eingebracht ist. Auf diese Weise lässt sich der Formkörper anfangs leicht einführen, während sich bei zunehmender Einschubtiefe seine Außenfläche 22 immer mehr der Innenwandung des Gehäuses 10 annähert und die Flächen in der Endlage aneinander anliegen (11).
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13 zeigt in einem weiteren Ausführungsbeispiel ein alternatives Kontaktelement 50.
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Gegenüber dem bereits gezeigten ist hier der Steckbereich 52 so gestaltet, dass an den Spitzen der Kontaktbeine 57 jeweils ein Widerhaken 58 angeformt ist. Die Widerhaken 58 weisen in Einsteckrichtung eine Schräge auf. Beim Einführen der Kontaktbeine 57 in eine Bohrung 31 eines Verbindungselements 30 kommt die Schräge in Kontakt mit der Innenfläche der Bohrung 31. Beim weiteren Einstecken und Durchstecken durch die Bohrung 31 bedingt die Schräge, dass die Kontaktbeine 57 aufeinander zu gedrückt werden und der Steckbereich 52 durch die Bohrung 31 hindurch geführt werden kann. Sobald die Widerhaken 58 durch die Bohrung 31 hindurch getreten sind und nicht mehr seitlich an der Innenfläche der Bohrung 31 anliegen, spreizen sich die elastisch zusammengedrückten Beine 57 auf. Dadurch liegt die der Schräge folgende Rückseite des Widerhakens 58 an der Rückseite des Verbindungselements 30 an. Da die Rückseite der Widerhaken 58 jeweils rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig zur Längsachse des Kontaktelements 50 verläuft, ist ein Herausziehen des Kontaktelement 50 aus der Bohrung 31 wirksam verhindert und das Kontaktelement 50 somit gegen ein unbeabsichtigtes Lösen verriegelt (14). Mit geeigneten Mittel würde sich ein gestecktes und so verriegeltes Kontaktelement 50 aber auch wieder lösen lassen.
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Diese Ausführungsform kann mit der beschriebenen Verriegelung anhand der Elemente 55 und 26 kombiniert oder auch ohne die Elemente 55 und 26 allein verwendet werden.
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15 zeigt eine Draufsicht auf ein Verbindungselement 30. In einer weiter entwickelten Ausführungsform ist das Verbindungselement 30 als Leiterplatte ausgebildet, d.h. es ist aus einem herkömmlichen Leiterplattenmaterial gefertigt, gebohrt und elektrisch leitend beschichtet, wobei die Beschichtung noch zu Leiterbahnen 33 strukturiert wurde. Eine Leiterbahn 33 verbindet zumindest jeweils 2 Bohrungen 31 elektrisch leitend miteinander.
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Dadurch können in einem Kabelverbinder 1 mehrere Kabel gesteckt werden, die jeweils mindestens zu zweit oder aber auch zu mehreren in Gruppen zusammengefasst miteinander verbunden werden können. Diese Anordnungen können in einem Kabelverbinder auch kombiniert werden, so dass sich auch komplexere Verbindungen realisieren lassen.
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Natürlich ist es auch möglich, Kontaktelemente 50 verschieden großer Querschnitte zu verwenden, z.B. einen größeren für einen Masseanschluß, kleinere für Leistungsströme und ganz kleine für Datenleitungen (nicht dargestellt) oder Kabel mit unterschiedlichen Potenzialen miteinander zu verbinden.
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Für solche komplexere Formen von Kabelverbindern ist es notwendig zumindest das Verbindungselement 30 definiert zu positionieren, damit unterschiedliche Kabel auch exakt gesteckt werden können. In einer weiteren Ausführungsform wird das dadurch erreicht, dass die Rippen 13 sowie die jeweils seitlich an den Umfangsflächen der Elemente 20 und 30 befindlichen Ausnehmungen 23 ungleichmäßig und mit unterschiedlich großen Winkel W1, W2, W3 zueinander angeordnet sind (16).
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Auf diese Weise erhält man eine Codierung, d.h. die folgend in den Hohlraum eingesetzten Elemente können nur korrekt oder definiert ausgerichtet in das Gehäuse eingesetzt werden. So kann sichergestellt werden, dass die miteinander zu verbindenden Kabel in die entsprechenden, richtigen Durchführungen eingesetzt und korrekt verschaltet werden. Natürlich sind zu der dargestellten Ausführung zur Codierung auch andere Möglichkeiten denkbar, z.B. unterschiedlich große Rippen, Markierungen etc.
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In einer weiteren Ausführungsform (17) sind auf dem Verbindungselement, insbesondere in der Ausführung als Leiterplatte weitere Elemente 60 aufgebracht oder im Material des Formkörpers oder in der Wandung des Gehäuses implementiert. Diese weiteren Elemente 60 können z.B. Sensoren, etwa Sensoren für Messung des Stroms oder der Spannung, für eine Temperaturerfassung o.ä. sein oder Bauteile gegen elektromagnetische Störungen. Evtl. benötigte Ankontaktierungen könnten ebenfalls mit in den Formkörper gesteckte Kontaktelemente und daran angeschlossene Kabel realisiert werden.
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Zur Fertigstellung eines erfindungsgemäßen Kabelverbinders mit fertig gesteckten Kabeln ist es sinnvoll, diesen gegen Umwelteinflüsse, insbesondere gegen Feuchtigkeit zu schützen.
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17 zeigt einen Kabelverbinder mit einem Gehäuse 10, welches über die im Hohlraum 11 befindlichen Elemente 20 und 30 übersteht und einen Überstand 17 bildet. Dieser Überstand 17 wird mit einem geeigneten Material 71 verfüllt, insbesondere mit einem Flüssigharz ausgegossen und anschließend ausgehärtet. Dadurch ist der Kabelverbinder ausreichend gegen Feuchtigkeit geschützt und zu einer baulichen Einheit verbunden.
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Alternativ oder kombiniert kann ein Kabelbinder mit einem Schrumpfschlauch 72 überzogen und eingeschrumpft werden. Dazu kann auch die Außenkontur des Gehäuses 10 entsprechend geeignet geformt und mit einem Flansch für den Schrumpfschlauch versehen sein (18).
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In einer weiteren Ausführungsform ist der Schrumpfschlauch 72 ebenfalls mit Dichtmitteln 73 aufgefüllt, insbesondere beim Ein- bzw. Austritt der Kabel 40 (18) in den Schrumpfschlauch 72 hinein oder heraus. So wird nochmals die mechanische Belastbarkeit und Abschirmung gegen äußere Einflüsse erhöht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kabelverbinder
- 10
- Gehäuse
- 11
- Hohlraum
- 12
- Öffnung
- 13
- Rippe
- 14
- Rastnase (Verriegelung Formkörper)
- 15
- Stufe
- 16
- Zwischenraum
- 17
- Überstand
- 20
- Formkörper
- 21o, 21u
- Stirnseite
- 22
- Außenfläche
- 23
- Ausnehmung (Rippe)
- 24
- Durchführung (Kabel)
- 25
- Anschlag Steckkontakt
- 26
- Verriegelungsstreifen
- 30
- Verbindungselement
- 31
- Bohrung
- 32
- Beschichtung
- 33
- Leiterbahn
- 40
- Kabel
- 50
- Kontaktelement
- 51
- Befestigungsbereich
- 52
- Steckbereich
- 53
- Fixierzone
- 54
- Kontaktzone
- 55
- Verriegelung
- 56
- Oberkante Verriegelung
- 57
- Kontaktbein
- 58
- Widerhaken
- 60
- weitere Elemente
- 70
- Dichtmittel
- 71
- Verguss
- 72
- Schrumpfschlauch
- 73
- Dichtmasse
- W
- Winkel
