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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mattendichtung für einen Steckverbinder sowie einen mit einer solchen Mattendichtung ausgestatteten Steckverbinder.
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Stand der Technik
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Steckverbinder werden beispielsweise im Automobilbau häufig dazu verwendet, um zwei oder eine Mehrzahl von elektrischen Leitungen sowohl elektrisch als auch mechanisch zuverlässig miteinander zu verbinden. Der Steckverbinder weist hierzu einen Stecker und einen Gegenstecker auf, die mechanisch in Eingriff miteinander gebracht werden können. Sowohl der Stecker als auch der Gegenstecker weisen ein Gehäuse auf, das typischerweise aus einem nichtleitenden Material wie beispielsweise Kunststoff besteht, wobei die beiden Gehäuse geometrisch derart ausgebildet sind, dass sich nach einem Zusammenstecken von Stecker und Gegenstecker eine zuverlässige und im Allgemeinen reversible mechanische Verbindung zwischen den beiden Bauteilen herstellen lässt. Sowohl in den Stecker als auch in den Gegenstecker wird ein oder vorzugsweise eine Vielzahl von Kabel(n) eingebracht, die mit dem Gehäuse des Steckers bzw. Gegensteckers mechanisch verbunden sind. Beim Zusammenstecken von Stecker und Gegenstecker werden die Enden der in dem Stecker gehaltenen Kabel in Kontakt gebracht mit den Enden der in dem Gegenstecker gehaltenen Kabel, wodurch ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen den Kabeln des Steckers und denjenigen des Gegensteckers hergestellt werden kann. An den Enden der Kabel können zusätzlich geeignet ausgeformte Kontaktstifte ausgebildet sein, welche den mechanischen und elektrischen Kontakt zwischen den Kabelenden unterstützen.
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Bei solchen Steckverbindern kann es notwendig sein, Kontaktierungsstellen zwischen den Kabelenden vor dem Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit zu schützen. Zu diesem Zweck sind Steckverbinder häufig mit einer Mattendichtung ausgestattet. Die Mattendichtung, welche teilweise auch als Dichtmatte bezeichnet wird, kann eine Matte aus einem elastischen Material wie beispielsweise einem Silikon-, Gummi- oder Polymermaterial sein. Die Mattendichtung ist in dem Gehäuse des Steckers und/oder des Gegensteckers gehalten. Bei Steckverbindern, die dazu dienen sollen, eine Vielzahl von Kabeln miteinander zu verbinden, weist die Mattendichtung eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen auf. Durch jede der Durchgangsöffnungen kann jeweils ein Kabel von einer Außenseite des Steckverbinders zu einer Innenseite des Steckverbinders hindurch verlaufen. Die Durchgangsöffnungen in der Mattendichtung sind dabei hinsichtlich ihres Querschnitts derart ausgebildet, dass sich die Mattendichtung im Bereich eines Umfangs einer Durchgangsöffnung dichtend an ein durchgeführtes Kabel anschmiegt. Hierzu weist die jeweilige Durchgangsöffnung zumindest in Teilbereichen einen kleineren Innenquerschnitt auf als der Querschnitt eines durchzuführenden Kabels.
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Beim Bestücken eines Steckers bzw. Gegensteckers mit Kabeln müssen diese Kabel sukzessive durch die Durchgangsöffnungen der Mattendichtung hindurchgeführt werden. Dabei müssen Reibungskräfte beim Durchführen der Kabel durch die dichtend eng anliegende Mattendichtung überwunden werden.
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Außerdem kann es bei hochpoligen Steckverbindern, bei denen eine große Anzahl von Kabeln miteinander verbunden werden sollen, vorteilhaft sein, Kabel mit unterschiedlichen Leitungsquerschnitten durch die Mattendichtung hindurchzuführen. Bei zu großem Leitungsquerschnittunterschied kann es sein, dass bei herkömmlichen Mattendichtungen Durchgangsöffnungen unterschiedlichen Durchmessers in der Mattendichtung vorgesehen werden müssen, was jedoch einen Aufwand für die Herstellung der Mattendichtung erhöhen kann und außerdem eine Flexibilität beim Einsatz der Mattendichtung wie beispielsweise die Möglichkeit einer unterschiedlichen Bestückung des mit der Mattendichtung versehenen Steckverbinders einschränken kann. Alternativ kann die Mattendichtung mit Durchgangsöffnungen einheitlichen Querschnitts versehen sein, wobei der Querschnitt in diesem Fall an die kleinsten aufzunehmenden Kabel angepasst sein muss, so dass sich bei dickeren Kabeln eine stark erhöhte Reibungskraft beim Durchführen des Kabels durch die Mattendichtung ergeben kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Mit Hilfe einer Mattendichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können Reibungskräfte beim Durchführen von Kabeln durch die Mattendichtung reduziert werden und somit eine notwendige Montagekraft verringert werden. Außerdem kann sich die erfindungsgemäße Mattendichtung für die Durchführung von verschiedenen Kabeln stark unterschiedlichen Durchmessers eignen.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Mattendichtung für einen Steckverbinder eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen auf, wobei benachbart zu Durchgangsöffnungen längliche Sacklöcher vorgesehen sind.
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Unter einem Sackloch kann dabei eine Materialausnehmung verstanden werden, die ein Werkstück nicht vollständig durchdringt, die also eine Tiefe hat, die kleiner ist als die Dicke des Werkstücks. Ein in einer Mattendichtung vorgesehenes Sackloch ist somit vorzugsweise eine längliche und parallel zu einer benachbarten Durchgangsöffnung ausgebildete Ausnehmung, deren Tiefe kleiner ist als die Dicke der Dichtmatte und die somit die Dichtmatte nicht vollständig durchdringt. Das Sackloch stellt somit keine durchgehende Fluidverbindung zwischen einer zur Außenseite des Steckverbinders gerichteten Seite der Dichtmatte und einer zur Innenseite des Steckverbinders gerichteten Seite der Dichtmatte her.
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Eine Idee zu der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, dass erkannt wurde, dass es beim Durchführen von Kabeln durch eine Dichtmatte stets zu Verformungen innerhalb der Dichtmatte kommt. Da der Umfang einer Durchgangsöffnung dichtend an dem Kabel anliegen soll, muss beim Durchführen der Kabel Material der Dichtmatte elastisch deformiert werden, wobei es meist zu Materialkomprimierungen innerhalb der Dichtmatte kommt. Insbesondere wenn der Querschnitt eines durchzuführenden Kabels wesentlich größer ist als der Querschnitt der aufnehmenden Durchgangsöffnung, können durch solche Materialkomprimierungen starke radiale Kräfte von der Dichtmatte auf das Kabel erzeugt werden, welche wiederum in hohen Reibungskräften und sogar zur Beschädigung der Dichtlamelle beim Durchführen des Kontaktes durch die Durchgangsöffnung resultieren können.
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Um übermäßige Materialkomprimierungen innerhalb der Mattendichtung zu vermeiden, wird nun vorgeschlagen, benachbart zu Durchgangsöffnungen jeweils Sacklöcher in der Mattendichtung vorzusehen. Diese Sacklöcher bilden Freiräume, in die das elastische Material der Mattendichtung beim Deformieren der Mattendichtung während des Durchführens eines Kabels ausweichen kann, ohne wesentlich komprimiert zu werden.
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Wegen der auf diese Weise erheblich reduzierten Kompressionskräfte innerhalb der Mattendichtung können Montagekräfte beim Überwinden von Reibungskräften zum Durchführen der Kabel signifikant geringer sein als bei herkömmlichen Mattendichtungen, wodurch sich beispielsweise auch Kabel größeren Leitungsquerschnitts einfach durch die Mattendichtung hindurchführen lassen. Außerdem erlauben Mattendichtungen mit derart zusätzlich vorgesehenen Sacklöchern auch das Durchführen von Kabeln mit sehr unterschiedlichen Querschnitten durch die Durchgangsöffnungen, da selbst beim Durchführen eines dicken Kabels durch eine Durchgangsöffnung, deren Querschnitt klein genug ist, dünne Kabel zuverlässig abzudichten, keine übermäßigen Reibungskräfte auftreten.
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Zur Erreichung einer guten Abdichtwirkung bei gleichzeitig einfacher Montagemöglichkeit kann eine Durchgangsöffnung einer Mattendichtung wenigstens eine radial einwärts abragende Dichtlippe aufweisen. In diesem Fall kann ein benachbartes Sackloch in einem Bereich radial auswärts der Dichtlippe einen Freiraum ausbilden. Beim Durchführen des Kabels durch die Durchgangsöffnung verformt sich die Dichtmatte insbesondere im Bereich der abragenden Dichtlippe, wobei deformiertes Material vorzugsweise in den benachbarten, von dem Sackloch ausgebildeten Freiraum ausweichen kann.
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Benachbart zu einer Durchgangsöffnung können jeweils mehrere Sacklöcher vorgesehen sein. Wenigstens ein Sackloch kann dabei ausgehend von einer ersten Oberfläche der Mattendichtung ausgebildet sein und wenigstens ein Sackloch kann ausgehend von einer zweiten, der ersten Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche ausgebildet sein. Mit anderen Worten, können sich einige der in der Mattendichtung vorgesehenen Sacklöcher von einer ersten Seite in die Mattendichtung hinein erstrecken, wohingegen sich andere Sacklöcher von einer zweiten gegenüberliegenden Seite in die Mattendichtung hinein erstrecken. Obwohl jedes der Sacklöcher die Festigkeit der Mattendichtung lokal schwächen kann, kann durch das Vorsehen derart unterschiedlich ausgebildeter Sacklöcher vermieden werden, dass die Mattendichtung in Teilbereichen zu stark an Festigkeit verliert.
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Eine durchschnittliche Querschnittsfläche eines Sacklochs kann kleiner, größer oder in etwa gleich groß sein wie eine durchschnittliche Querschnittsfläche der benachbarten Durchgangsöffnung. Die „durchschnittliche Querschnittsfläche“ soll hierbei die Mittelung der Querschnittsflächen entlang des in seinem Querschnitt eventuell variierend ausgestalteten Sacklochs bzw. der Durchgangsöffnung darstellen. Während zumindest der minimale Querschnitt der Durchgangsöffnung an den Querschnitt eines durchzuführenden Kabels angepasst sein sollte und somit auch der durchschnittliche Querschnitt der Durchgangsöffnung vom Querschnitt des aufzunehmenden Kabels abhängt, kann der Querschnitt eines benachbarten Sacklochs frei gewählt dimensioniert werden. Allerdings kann es beispielsweise bedingt durch Anforderungen bei der Herstellung der Mattendichtung vorteilhaft sein, den durchschnittlichen Querschnitt der Sacklöcher nicht sehr klein zu wählen, beispielsweise zumindest größer als 30% der minimalen Querschnittsfläche der benachbarten Durchgangsöffnung, beispielsweise mit einer durchschnittlichen Querschnittsfläche von wenigstens 0,5mm2. Beispielsweise kann der Querschnitt einer Durchgangsöffnung für eine Leitung mit minimalem Querschnitt von 0,35mm2 mit max. 1mm Durchmesser ausgelegt sein, wohingegen der Durchmesser benachbarter Sacklöcher kleiner als beispielsweise 1mm, aber größer als 0,4mm sein kann. Der Querschnitt des Sacklochs kann beispielsweise derart bemessen sein, dass der durch das Sackloch geschaffene Freiraum an das beim Durchführen des Kabels deformierte aufzunehmende Materialvolumen angepasst ist.
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Sacklöcher können in der Mattendichtung derart benachbart zu Durchgangsöffnungen angeordnet sein, dass verbleibendes elastisches Material der Mattendichtung sich beim Durchführen eines Kabels vorzugsweise in den von dem Sackloch geschaffenen Freiraum deformiert, ohne sich jedoch dabei erheblich zu komprimieren. Hierzu kann beispielsweise ein durchschnittlicher Abstand des Sacklochs von einer benachbarten Durchgangsöffnung kleiner gewählt sein als ein durchschnittlicher Durchmesser der benachbarten Durchgangsöffnung.
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Eine Tiefe der Sacklöcher kann zwischen 10 und 95 %, vorzugsweise zwischen 60 und 90 %, der Dicke der Mattendichtung betragen. Einerseits sollte hierbei die Tiefe der Sacklöcher ausreichend groß gewählt sein, damit die Sacklöcher an geeigneten Stellen Freiräume zur Aufnahme von deformiertem Material der Mattendichtung generieren. Andererseits sollte die Tiefe der Sacklöcher nicht zu groß gewählt werden, um die Festigkeit der Mattendichtung nicht übermäßig zu reduzieren.
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Benachbart zu einer Durchgangsöffnung können jeweils mehrere Sacklöcher vorgesehen sein, die beispielsweise entlang einer Kreisbahn um die Durchgangsöffnung herum angeordnet sind. Die Kreisbahn kann hierbei konzentrisch mit einer Mittelachse der Durchgangsöffnung gewählt sein, so dass bei einer runden Durchgangsöffnung alle Sacklöcher im gleichen Abstand zu der Durchgangsöffnung angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Kraftverteilung der Mattendichtung auf ein durchgeführtes Kabel und damit ein einfaches Einführen des Kabels durch die Durchgangsöffnung erreicht werden.
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Die Sacklöcher können einen konstanten Querschnitt aufweisen, was die Herstellung der Sacklöcher erleichtern kann. Beispielsweise können die Sacklöcher einen kreisförmigen, rechteckigen oder kreisbogensegmentförmigen Querschnitt aufweisen.
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Hierin zuvor beschriebene Merkmale von Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Mattendichtung für einen Steckverbinder können in geeigneter Weise miteinander kombiniert oder ausgetauscht werden, um zu weiteren Ausführungsformen und gegebenenfalls Synergieeffekten zu gelangen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Beschreibung noch die Zeichnungen als die Erfindung einschränkend ausgelegt werden sollen.
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1 zeigt eine Explosionsansicht eines Steckers mit einer Mattendichtung.
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2 zeigt eine teilweise Querschnittsansicht durch eine erfindungsgemäße Mattendichtung.
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3 zeigt eine Schnittansicht im Bereich einer Durchgangsöffnung einer erfindungsgemäßen Mattendichtung in der in 2 angegebenen Ebene A-A.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche Merkmale.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt einen Stecker 2, der Teil eines Steckverbinders 1 ist. Der Stecker 2 kann beispielsweise zum mechanischen und elektrischen Verbinden eines Kabelbaums mit einem Steuergerät in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden.
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Der Stecker 2 weist ein Gehäuseoberteil 3 und ein Gehäuseunterteil 4 auf, die über Rastlaschen 5 mechanisch miteinander verbunden werden können. Sowohl in dem Gehäuseoberteil 3 als auch in dem Gehäuseunterteil 4 sind Steckkammern 6, 7 vorgesehen, durch die hindurch Kabel (nicht dargestellt) und gegebenenfalls daran befestigte Kontaktstifte in den Stecker 2 eingeführt und in diesem verrastend befestigt werden können.
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Zwischen dem Gehäuseoberteil 3 und dem Gehäuseunterteil 4 ist eine Mattendichtung 10 angeordnet. Im zusammengebauten Zustand wird die Mattendichtung 10 zwischen dem Gehäuseoberteil 3 und dem Gehäuseunterteil 4 beklemmt und von diesen gehalten. Die Mattendichtung 10 weist Durchgangsöffnungen 11 auf, durch die hindurch die in den Stecker 2 aufzunehmenden Kabel und gegebenenfalls daran befindliche Kontaktpins von einer Steckkammer 6 in dem Gehäuseoberteil 3 hin zu einer Steckkammer 7 in dem Gehäuseunterteil 4 verlaufen können.
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2 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Mattendichtung 10 im Querschnitt. Die Mattendichtung 10 weist Durchgangsöffnungen 11 auf, die entlang einer Dickenrichtung der Mattendichtung 10 von einer ersten Oberfläche 12 durch die Mattendichtung 10 hindurch zu einer zweiten gegenüberliegenden Oberfläche 13 verlaufen. Im dargestellten Beispiel weisen die Durchgangsöffnungen 11 einen kreisförmigen Querschnitt auf. Ein Durchmesser D1 der Durchgangsöffnungen 11 in der Nähe der Oberflächen 12, 13 ist geringfügig größer als ein Durchmesser eines darin aufzunehmenden Kabels. Allerdings ist der Durchmesser der Durchgangsöffnung 11 nicht konstant. Im Inneren weist die Mattendichtung 10 in den Durchgangsöffnungen 11 nach radial innen abragende Dichtlippen 14 auf, die den Durchmesser der Durchgangsöffnungen 11 lokal auf einen geringeren Durchmesser D2 verkleinern. Dieser Durchmesser D2 ist kleiner als der Durchmesser des aufzunehmenden Kabels. Beim Einführen des Kabels in die Durchgangöffnung 11 schmiegt sich somit die Dichtlippe 14 ringförmige dichtend an das Kabel an.
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Wie sowohl in der Querschnittsansicht aus 2 als auch in der entsprechenden quer dazu verlaufenden Schnittansicht aus 3 zu erkennen, sind benachbart zu den Durchgangsöffnungen 11 mehrere Sacklöcher 15, 16 ausgebildet. Die Sacklöcher 15, 16 verlaufen im Wesentlichen parallel zu den Durchgangsöffnungen 11 und weisen einen geringeren Querschnitt als diese auf.
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Einige der Sacklöcher 15 verlaufen dabei von der ersten Oberfläche 12 in die Mattendichtung 10 bis zu einer Tiefe, die etwa 80 % der Dicke der Mattendichtung 10 entspricht. Andere der Sacklöcher 16 verlaufen von der gegenüberliegenden Oberfläche 13 in die Mattendichtung 10 hinein.
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Die im dargestellten Beispiel im Querschnitt rechteckig gewählten Sacklöcher 15, 16 sind dabei entlang einer Kreisbahn 18 um die Durchgangsöffnung 11 herum angeordnet.
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Die Sacklöcher 15, 16 bilden innerhalb der Mattendichtung 10 Freiräume 17, insbesondere in einer Region benachbart zu den Dichtlippen 14. Wenn ein Kabel durch eine Durchgangsöffnung 11 hindurchgeschoben wird, kann sich das elastische Material der Mattendichtung 10 im Bereich der Dichtlippe 14 somit deformieren und zumindest teilweise in den Freiraum 17 hinein verlagern.
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Auf diese Weise kann eine übermäßige Kompression des elastischen Materials der Mattendichtung 10 und damit verbunden starke radiale Kräfte auf das einzuführende Kabel vermieden werden. Die Dichtlippen 14 können sich über einen weiten radialen Bereich hin verlagern, so dass Kabel unterschiedlichen Querschnitts dichtend in den Durchgangsöffnungen 11 aufgenommen werden können, ohne dass bei deren Montage übermäßige Montagekräfte erforderlich wären.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006017448 A1 [0004]
