DE69208145T2 - Kabelverschraubung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kabelverschraubung aus Kunststoff.
• Kabelverschraubungen dienen als Mittel für den Einschub eines elektrischen Kabels in ein elektrisches Gehäuse und für die Sicherung der Position des Kabels. Zusätzlich zu ihrer Hauptfunktion der sicheren Halterung der Kabel, sollen Kabelverschraubungen auch verhindern, daß Fett, Staub oder Feuchtigkeit in das Gehäuse eindringen kann. Es gibt eine große Anzahl von Kabelverschraubungen, die die zahlreichen Anforderungen widerspiegeln, die an sie gestellt werden. Im allgemeinen bestehen Kabelverschraubungen entweder aus einem Metall oder aus einem Kunststoff. Metallische Kabelverschraubungen werden üblicherweise in Fällen eingesetzt, in denen mechanische Robustheit und der Masseanschluß eine wichtige Rolle spielen. Kabelverschraubungen aus Kunststoffen werden üblicherweise mit ungepanzerten Kabeln eingesetzt. Kabelverschraubungen für Hochleistungseinsätze können aus einem Metall oder einem Kunststoff hergestellt werden. Sie werden in Fällen eingesetzt, in denen hohe Drehmomentkapazitäten und hohe Festigkeit für die Kabelverschraubung verlangt werden. Bei Kabelverschraubungen, die für normale Leistungsanforderungen vorgesehen sind, bildet die Zwangsführung der Leitung ein viel wichtigeres Kriterium. Die FR-a-2 497 416 beschreibt eine Kabelverschraubung, welche die im Oberbegriff von Anspruch 1 beschriebenen Merkmale aufweist.
• Die in der Industrie anwendbaren sehr strengen Sicherheitsanforderungen haben eine Nachfrage nach Kabelverschraubungen aus Kunststoffen geschaffen, welche einerseits sehr hohe Drehmomente aushalten und andererseits sehr enge dimensionelle Grenzen einhalten können. Konventionelle Kabelverschraubungen aus Kunststoff sind nicht in der Lage, die erforderlichen hohen Drehmomente auszuhalten und gleichzeitig den spezifizierten Auslegungskriterien zu entsprechen.
• Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Kabelverschraubung aus Kunststoff mit einer höheren Drehmomentgrenze vorzuschlagen.
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kabelverschraubung aus Kunststoff für ein elektrisches Gehäuse, welche ein Befestigungselement, eine elastische Innendichtung und eine Druckmutter aufweist, wobei jedes dieser Teile mit einer Durchgangsbohrung für das Kabel versehen ist, und das Befestigungselment einen hinteren Abschnitt und einen vorderen mit Gewinde versehenen Abschnitt aufweist und die Druckmutter zwecks Eingriff mit dem vorderen mit Gewinde versehenen Abschnitt ein Gewinde aufweist und der vordere mit Gewinde versehene Abschnitt sowohl außen als auch innen einen größeren Durchmesser aufweist als der hintere Abschnitt und die Druckmutter eine geneigte Innenfläche umfaßt, die im Einsatz an die Dichtung anschließt, so daß das Anziehen der Druckmutter an das Befestigungselement mindestens einen Teil der Dichtung einwärts preßt, so daß sie das Kabel umfaßt, und zwar ist die Kabelverschraubung dadurch gekennzeichnet, daß sie innerhalb des Befestigungselementes hinter der Dichtung ein im wesentlichen starres ringförmiges Abstützelement aufweist, wobei das besagte Abstützelement einen Außendurchmesser besitzt, der gleich groß oder nur wenig kleiner ist als der Innendurchmesser des vorderen Abschnitts des Befestigungselements, und einen Innendurchmesser besitzt, der im wesentliche gleich groß ist wie der Innendurchmesser des hinteren Abschnitts des Befestigungselements.
• Vorzugsweise besteht die geneigte Fläche aus einer sogenannten Gleitscheibe, welche innerhalb der Druckmutter angeordnet ist. Die Gleitscheibe kann in einer Nut im Körper der Druckmutter sitzen und sich in dieser Nut frei drehen. Die Gleitscheibe stellt sicher, daß Verwindungen der Mutter auf dem Befestigungselement nicht auf die Dichtung oder aber auf das Kabel übertragen werden. Vorzugsweise besitzt die Gleitscheibe einen hohlen zylindrische Fortsatz, um die korrekte Ausrichtung der Dichtung zu unterstützen. Zweckmäßigerweise kann zwischen der Gleitscheibe und dem Teil der Druckmutter, an dem die Gleitscheibe anliegt, ein ringförmiges Luftlager vorgesehen werden, um die Reibung und die statischen Kräfte zwischen diesen beiden Teilen zu verringern.
• Die Verwendung eines ringförmigen Abstützelements ermöglicht es, den Sicherheitsfaktor für das Drehmoment der Kabelverschraubung deutlich zu erhöhen. Ein Sicherheitsfaktor für das Drehmoment kann nur mit einem maximalen Gewindeeingiff zwischen dem Eingangselement und der Mutter erreicht werden. Wenn jedoch die Gewinde von hohlen Elementen in Eingriff gebracht und festgezogen werden, besteht die Gefahr, daß sich in dem Gewinde ein Klettereffekt einstellt. Es kann geschehen, daß sich das äußere Element ausdehnt oder daß sich das innere Element zusammenzieht, was eine Reduzierung des Gewindeeingriffs nach sich zieht.
• Eine naheliegende Möglichkeit, den schädlichen Klettereffekt des Gewindes zu beschränken, besteht darin, die Wandstärke des vorderen Gewindeteils der Kabelverschraubung, an dem die Druckmutter festgezogen ist, zu vergrößern, um insbesondere dem im Fach gegen den Einbau zusätzlicher Teile herrschenden Vorurteil entgegenzuwirken, da sie nur die Schwierigkeiten bei der Herstellung und der Montage vergrößern. Eine größere Wandstärke des vordem Teils des Befestigungselementes würde natürlich auch die Steifigkeit erhöhen. Während hiermit ein Problem gelöst wird, entsteht gleichzeitig ein anderes. Ein dickwandiger vorderer Abschnitt mag widerstandsfähiger gegen ein Gewindeklettern sein, aber die Fertigung ist so problematisch, daß aus verschiedenen Gründen kein maximaler Gewindeeingriff erzielt werden kann. Die Schrumpfung von Teilen ist ein wichtiger Faktor bei der Herstellung von Elementen aus Kunststoff. Die Menge der Schrumpfung hängt von den Abmessungen der herzustellenden Teile ab. Eine größere Wandstärke des vorderen Abschnitts des Befestigungselements würde zu wesentlichen Unterschieden in der Schrumpfung in dem Befestigungselement führen und Unregelmäßigkeiten verursachen, welche einen vollen Gewindeeingriff verhindern. In anderen Worten, die Wandstärken des hinteren und vorderen Abschnitts des Befestigungselements sollten vorzugsweise so gleich wie möglich sein.
• Das erfindungsgemäße Abstützelement ermöglicht eine steife Verstärkung des Befestigungselements, um ein Gewindeklettern zu verhindern, während die Wandstärken der Teile einheitlicher sind und so Unterschiede in der Schrumpfung auf ein Mindestmaß beschränkt werden können. Dies ermöglicht einen besseren Gewindeeingriff mit der Befestigungsmutter, was bewirkt, daß der Sicherheitsfaktor des Drehmoments von Kabelverschraubungen weitaus höher ist, als bei konventionellen Typen.
• Es wurde auch herausgefunden, daß die Verwendung eines separaten Abstüzteils innerhalb des Befestigungselements zusätzliche überraschende Vorteile gegenüber dem Einsatz eines Teils mit größerer Wandstärke bringt. Ein "laminiernder" Effekt zwischen dem Abstützelement und dem Befestigungselement sorgt für größere Festigkeit des Bauteils. Dieser Effekt kann noch verstärkt werden, wenn man das Abstützelement aus einer Mehrzahl von konzentrischen steifen Hülsen herstellt.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsart der Erfindung kann das Abstützelement eine geneigte Endfläche aufweisen, welche an der Dichtung anliegt. Dadurch entsteht ein zweiter Abdichtpunkt, wenn die Kabelverschraubung festgezogen wird. Das Abstützelement kann ebenfalls längliche Finger enthalten, welche zwischen der Dichtung und dem Kabel herausragen. Auf der Oberfläche des Befestigungselements, welches an dem Gehäuse anliegt, können kreisförmige Rippen vorgesehen werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit und Staub zu verhindern.
• Nachstehend werden spezifische Ausführungsarten der erfindungsgemäßen Kabelverschraubungen als Beispiel in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen folgendes dargestellt ist:
• Die Fig. 1 zeigt einen halben Schnitt und eine halbe Vorderansicht der erfindungsgemäßen Kabelverschraubung, bei der sich die Dichtung in entspanntem Zustand befindet;
• Die Fig. 2 zeigt eine ähnliche Ansicht, wie die Fig. 1, jedoch mit komprimierter Dichtung;
• Die Fig. 3 zeigt einen halben Schnitt und eine halbe Vorderansicht einer zweiten Ausführungsart der erfindungsgemäßen Kabelverschraubung, bei der sich die Dichtung in entspanntem Zustand befindet;
• Die Fig. 4 zeigt eine ähnliche Ansicht, wie die Fig. 3, jedoch mit komprimierter Dichtung;
• Die Fig. 5a und 5b bis 9a und 9b zeigen jeweils Rückansichten und Schnittansichten von alternativen ringförmigen Abstützelernenten, die in den in den Fig. 1 und 3 gezeigten Ausführungsarten der Erfindung eingesetzt werden.
• Die Fig. 1 zeigt eine Kabelverschraubung 1 aus Kunststoff für ein (nicht dargestelltes) Gehäuse mit einem Befestigungselement 2, einer elastischen Innendichtung 3 und einer Druckmutter 4, die jeweils mit einer Durchgangsbohrung für das Kabel 5 versehen sind. Das Befestigungselement 2 besitzt einen hinteren Abschnitt 6 mit Gewinde, sowie einen vorderen Gewindeabschnitt 7, und die Druckmutter 4 besitzt ein Innengewinde für den Eingriff mit dem vorderen Gewindeabschnitt 7. Der in der Fig. 1 gezeigte vordere Gewindeabschnitt 7 besitzt sowohl innen als auch außen einen größeren Durchmesser, als der hintere Gewindeabschnitt 6 und die hohle zylindrische Dichtung 3 ist in das Innere des vorderen Abschnitts 7 abdichtend eingesetzt. Die Druckmutter 4 besitzt eine interne geneigte Fläche 8, welche im Gebrauch an einem Ende der Dichtung 3 anliegt, so daß durch Festziehen der Mutter 4 an dem Befestigungselement 2 mindestens ein Teil der Dichtung 3 einwärts gdrückt wird, um das Kabel 2 zu erfassen. Diese Position ist in der Fig. 2 dargestellt.
• Die Fig. 1 und 2 zeigen ebenfalls ein weitgehend steifes ringförmiges Abstützelement 10 innerhalb des Befestigungselementes 2 an der Rückseite der Dichtung 3, und das Abstützelement 10 besitzt einen Außendurchmesser, welcher gleich oder nur unwesentlich kleiner als der Innendurchmesser des vorderen Abschnittes 7 des Befestigungselementes ist, und weist einen Innendurchmesser auf, welcher weitgehend gleich dem Innendurchmesser des hinteren Abschnittes 6 des Befestigungselementes 6 ist. Auf diese Weise sind der innere und der äußere Durchmesser des Abstützelementes 10 im wesentlichen identisch mit dem Durchmesser der Dichtung 3, wenn diese sich im entspannten Zustand befindet, so daß der hintere Abschnitt 6, das Abstützelement 10, die Dichtung 3 und die Mutter 4 eine weitgehend glatte Durchgangsbohrung mit identischem Durchmesser bilden, um den Einschub des Kabels 5 zu vereinfachen.
• Zwischen den vorderen und hinteren Abschnitten des Befestigungsgelementes 2 ist ein Flansch 12 angeordnet. Im Gebrauch liegt die rückwärtige Fläche des Flansches 12 an der Oberfläche des Gehäuses an, in das die Kabelverschraubung üblicherweise durch Verschraubung eingesetzt ist. Um zu verhinder, daß Feuchtigkeit und Staub in das Gehäuse eindringen können, kann die rückwärtige Fläche mit einer Reihe von (nicht dargestellten) kreisförmigen Rippen ausgestattet werden, welche eine Mehrzahl von Dichtungen bilden, wenn die Kabelverschraubung an dem Gehäuse festgezogen wird. Die Peripherie des Flansches 12 ist sechseckig ausgebildet, so daß er mit Hilfe eines Schraubenschlüssels oder eines ähnlichen Werkzeuges festgezogen werden kann.
• Aus den gleichen Gründen ist der hintere äußere Abschnitt der Druckmutter 4 ebenfalls sechseckig ausgebildet. Der vordere Abschnitt ist weitgehend kuppelförmig ausgebildet&sub1; um dem Bauteil im Gebrauch ein glattes Finish zu verleihen.
• Das Befestigungselement 2, die Mutter 4 und das Abstützelement 10 können aus jedem konventionellen Kunststoff hergestellt und alle aus dem gleichen Material geformt werden, wie zum Beispiel Nylon 66.
• Die Dichtung 3 hat die Form eines einfachen Zylinders und besteht aus einem elastischen Material, wie zum Beispiel einem Gummi.
• Die geneigte Fläche 8 der Mutter 4, welche an der Dichtung 3 anliegt, wird in der dargestellten Ausführungsart durch eine Gleitscheibe 14 gebildet, welche innerhalb des Vorderteils der Mutter 4 angeordnet ist. Die Gleitscheibe 14 besitzt einen ersten zylindrischen Abschnitt 15 mit einem Innendurchmesser, welcher gleich dem Innendurchmesser des hinteren Abschnitts 6 des Befestigungselements 2 ist, sowie einen stumpfkegeligen Abschnitt 16, welcher die geneigte Fläche 8 bildet, und schließlich einen zweiten zylindrischen Abschnitt 17 mit einem Innendurchmesser, welcher gleich dem Innendurchmesser des vorderen Abschnittes 7 des Befestigungselementes ist.
• Der erste zylindrische Abschnitt 16 besitzt eine ringförmige Lippe 18, welche in eine entsprechende ringförmige Kerbe in der Mutter eingeklemmt wird. Auf diese Weise kann sich die Gleitscheibe 14 frei in der Mutter drehen. Um diese freie Drehbeweglichkeit zu unterstützen, ist die Mutter zweckmäßigerweise mit einem "Luftlager" ausgestattet, das heißt, es wird zwischen der Gleitscheibe und der Mutter ein Luftspalt ausgebildet. Wie man in den Figuren erkennen kann, wird dieses Luflager durch eine ringförmige Einkerbung 19 in dem Abschnitt der Mutter 4 gebildet, welcher mit der Vorderfläche der Gleitscheibe in Berührung steht, das heißt, der Fläche, welche der geneigten Fläche 8 gegenüberliegt.
• Der zweite zylindrische Abschnitt 17 der Gleitscheibe ist so bemessen, daß er um die Dichtung 3 anliegt. Auf diese Weise positioniert und zentriert die Gleitscheibe automatisch die Dichtung 3, wodurch sich eine verbesserte Abdichtung auf dem Kabel 5 ergibt.
• In der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsart hat das Abstützelement 10 die Form eines einfachen hohlen Zylinders. Um eine optimale Abstützung des vorderen Gewindeabschnittes 7 des Befestigungselementes 2 nach Festziehen der Mutter 4 zu gewährleisten, sollte sich das Abstützelement mindestens über die halbe Länge und vorzugsweise über zwei Drittel der Länge des vorderen Gewindeabschnitts 7 erstrecken. Theoretisch könnte sich das Abstützelement 10 über die gesamte Länge des vorderen Gewindeabschnittes 7 erstrecken, aber dann würden sich praktische Probleme bei der korrekten Einpassung der Dichtung 3 in der Kabelverschraubung ergeben.
• Die Dichtung 3 hat eine Länge, die so beschaffen ist, daß sie, bevor die Mutter 3 in einem gewissen Abstand an dem Befestigungselement 2 verschraubt wird, durch die Gleitscheibe 14 zwar berührt, aber nicht nach einwärts gedrückt wird.
• Wie man aus der Fig. 2 erkennen kann, drücken die rückwärtige Bewegung der Mutter 4 und der Gleitscheibe 14, sobald die Druckmutter 4 fest angezogen ist, die Dichtung 3 eingreifend und abdichtend mit dem Kabel 5 nach innen in die Endstellung, während sich die Dichtung in die vordere Öffnung der Mutter 4 bewegt.
• Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Ausführungsart unterscheidet sich von der Darstellung der Fig. 1 und 2 nur durch die Form des ringförmigen Abstützelementes 10. Die vordere Fläche des Teils 10 ist geneigt, wobei diese Neigung in entgegengesetzer Richtung zu derjenigen des Abschnittes 16 der Gleitscheibe 14 verläuft. Auf diese Weise bildet das Abstützelement 10 eine zweite stumpfkegelige Fläche, welche nach dem Festziehen der Mutter 4 die Dichtung 3 radial einwärts drückt. In der Endposition der Mutter 4 berührt die Dichtung 3 das Kabel 5 rund um zwei bestimmte Bereiche und gewährleistet dadurch einen besseren Eingriff und eine bessere Dichtwirkung.
• Die Fig. 5 bis 9 zeigen alternative Formen des ringförmigen Abstützelementes 10. Es ist jedoch zu beachten, daß alle verwendeten Formen insgesamt weitgehend zylindrisch sind. Diese weitgehend zylindrische Form ist notwendig, um die erforderliche Abstützung des vorderen Abschnitts 7 des Befestigungselementes 2 zu gewährleisten.
• Das in den Fig. 5a und 5b gezeigte Abstützelement besteht aus einer Mehrzahl von konzentrischen hohlen Zylindern.
• Das in den Fig. 6a und 6b gezeigte Teil besteht aus einer Mehrzahl von gleichartigen Ringen.
• Das in den Fig. 7a und 7b gezeigte Element ist mit einer zentralen inneren ringförmigen Einkerbung versehen.
• Das in den Fig. 8a und 8b gezeigte Teil hat die Form einer Schraubenfeder. In der Praxis hat die Elastizität der Feder kaum eine Wirkung, da sich die Dichtung sehr viel leichter verformt, als die Feder.
• Das in den Fig. 9a und 9b dargestellte Teil besitzt eine äußere und eine innere Einkerbung.

Claims (9)

1. Eine Kabelverschraubung (1) aus Kunststoff für ein elektrisches Gehäuse, umfassend ein Befestigungselement (2), eine elastische Innendichtung (3) und eine Druckmutter (4), wobei jeder dieser Teile mit einer Durchgangsbohrung für das Kabel (5) versehen ist, das Befestigungselement einen hinteren Abschnitt (6) und einen vorderen mit Gewinde versehenen Abschnitt (7) aufweist, die Druckmutter (4) zwecks Eingriff mit dem vorderen mit Gewinde versehenen Abschnitt (7) ein Gewinde aufweist, der vordere mit Gewinde versehene Abschnitt (7) sowohl außen als auch innen einen größeren Durchmesser aufweist als der hintere Abschnitt (6), die Druckmutter (4) eine geneigte Innenfläche (8) umfaßt, die im Einsatz an die Dichtung (3) anschließt, so daß Anziehen der Druckmutter (4) an das Befestigungselement (2) mindestens einen Teil der Dichtung (3) einwärts preßt, so daß sie das Kabel (5) umfaßt, und zwar ist die Kabelverschraubung (1) dadurch gekennzeichnet, daß sie innerhalb des Befestigungselements (2) hinter der Dichtung (3) ein im wesentlichen starres ringförmiges Abstützelement (10) aufweist, wobei das besagte Abstützelement (10) einen Außendurchmesser besitzt, der gleich groß oder nur wenig kleiner ist als der Innendurchmesser des vorderen Abschnitts (7) des Befestigungselements (2), und einen Innendurchmesser besitzt, der im wesentlichen gleich groß ist wie der Innendurchmesser des hinteren Abschnitts (6) des Befestigungselements (2).

2. Eine Kabelverschraubung nach Anspruch 1, bei der das Abstützelement eine Mehrzahl von konzentrischen Hülsen umfaßt.

3. Eine Kabelverschraubung nach Anspruch 1, bei der das Abstützelement eine Mehrzahl von gleichartigen Ringelementen umfaßt.

4. Eine Kabelverschraubung nach Anspruch 1, bei der das Abstützelement spiralförmig gestaltet ist.

5. Eine Kabelverschraubung nach Anspruch 1, bei der das Abstützelement eine schräge Fläche aufweist, die im Gebrauch an die Dichtung anschließt.

6. Eine Kabelverschraubung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die schräge Fläche (8) der Mutter (4) durch eine getrennte, innerhalb der Druckmutter (4) angeordnete drehbare Gleitscheibe (14) gebildet wird.

7. Eine Kabelverschraubung nach Anspruch 6, bei der sich die Gleitscheibe (14) in die Druckmutter (4) klemmen läßt.

8. Eine Kabelverschraubung nach Anspruch 6 oder 7, bei der zwischen der Gleitscheibe (14) und der Druckmutter (4) ein Luftlager vorgesehen ist.

9. Eine Kabelverschraubung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Gleitscheibe (14) einen hohlen, zylindrischen hinteren Abschnitt (17) aufweist, der das vordere Ende der Dichtung (3) umgibt.