DE102016224257A1

DE102016224257A1 - Mehradriges Kabel

Info

Publication number: DE102016224257A1
Application number: DE102016224257.1A
Authority: DE
Inventors: Hubert Dumpler
Original assignee: MD Elektronik GmbH
Current assignee: MD Elektronik GmbH
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2017-08-24
Also published as: CN107104304A; EP3211723A1; US20170244186A1; MX368264B; CN107104304B; US9917388B2; MX2016017252A; EP3211723B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kabel, das eine Leitung (1) und ein Kupplungsgehäuse (2) umfasst. Die Leitung (1) umfasst mehrere Adern (1.1; 1.2) und einen Mantel (1.3). Die mehreren Adern (1.1; 1.2) weisen jeweils einen Leiter (1.11; 1.21) und eine den Leiter (1.11; 1.21) umgebende Isolierung (1.12; 1.22) auf, wobei die Leiter (1.11; 1.21) jeweils an einem Ende der Adern (1.1; 1.2) abisoliert sind. Das Kupplungsgehäuse (2) umfasst einen Überwurfring (2.1), ein Stiftgehäuse (2.2) und ein Dichtungselement (2.3). Der Überwurfring (2.1) umschließt das Stiftgehäuse (2.2) und den Mantel (1.3) und ist am Mantel (1.3) fixiert. Das Stiftgehäuse (2.2) umgibt die abisolierten Leiter (1.11; 1.21) der Adern (1.1; 1.2). Das Dichtungselement (2.3) ist zwischen dem Überwurfring (2.1) und dem Stiftgehäuse (2.2) angeordnet. Die Leiter (1.11; 1.21) sind aus einem massiven und beschichteten Stahldraht hergestellt und die abisolierten Enden der Leiter (1.11; 1.21) sind als Kontaktstifte verwendbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein konfektioniertes mehradriges Kabel, welches insbesondere ein Kupplungsgehäuse umfasst, zur Übertragung von elektrischen Signalen beziehungsweise Spannungen gemäß dem Anspruch 1.
GEBIET DER TECHNIK
Die betreffenden Kabel sind etwa in Kraftfahrzeugen oder Luftfahrzeugen einsetzbar und werden meist in großen Stückzahlen benötigt. Zur kostengünstigen Bereitstellung entsprechender Kabel sind ein einfacher Aufbau und eine einfache Konfektionierbarkeit von großer Bedeutung. Derartige Kabel müssen prozesssicher mit hoher Präzision hergestellt sein, wie dies zum Beispiel für eine qualitativ hochwertige Signalübertragung erforderlich ist. Hinzu kommt, dass solche Kabel elektromagnetisch möglichst störfest ausgestaltet sein und wenig Störstrahlung emittieren sollen, damit keine abgestrahlten elektromagnetischen Wellen beispielsweise in der Bordelektronik des betreffenden Fahrzeugs Störungen verursachen können. Weiterhin müssen derartige Kabel häufig so hergestellt sein, dass mit diesen Signale mit vergleichsweise hoher Frequenz übertragen werden können.
STAND DER TECHNIK
In der Offenlegungsschrift EP 2 629 377 A1 ist ein Kabel offenbart, an dessen Leiter Endstücke als Steckkontakte moniert sind.
Das dort gezeigte Kabel ist vergleichsweise komplex aufgebaut, so dass dessen Herstellung relativ aufwändig ist. Demzufolge gestaltet sich die zuverlässige Montage beziehungsweise Konfektionierung relativ aufwändig.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kabel zu schaffen, welches qualitativ hochwertig und dennoch mit relativ geringem Herstellungsaufwand fertigbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Erfindungsgemäß umfasst das Kabel eine Leitung und ein Kupplungsgehäuse. Die Leitung weist mehrere Adern und einen Mantel auf, wobei der Mantel bezüglich der Adern radial außen liegend angeordnet ist. Die mehreren Adern weisen jeweils einen Leiter und eine den jeweiligen Leiter umgebende Isolierung auf, wobei die Leiter jeweils an einem Ende der Adern abisoliert sind, das heißt, dass die Isolierung an diesen Enden entfernt ist, so dass die Leiter freigelegt sind. Das Kupplungsgehäuse umfasst einen Überwurfring, ein Stiftgehäuse und ein Dichtungselement. Der Überwurfring umschließt das Stiftgehäuse und den Mantel, wobei der Überwurfring am Mantel fixiert ist. Das – insbesondere elektrisch isolierende – Stiftgehäuse umgibt die abisolierten Leiter der Adern. Dabei können die abisolierten beziehungsweise freigelegten Leiter über ihre axiale Erstreckung vollständig oder nur teilweise vom Stiftgehäuse umgeben sein. Das Kupplungsgehäuse weist zusätzlich ein Dichtungselement auf, welches zwischen dem Überwurfring und dem Stiftgehäuse angeordnet ist, so dass also der Spalt zwischen dem Überwurfring und dem Stiftgehäuse abgedichtet ist. Die Leiter sind aus einem massiven und beschichteten Stahldraht hergestellt, wobei die abisolierten Enden der Leiter als Kontaktstifte beziehungsweise Pins einer Steckkupplung dienen.
Demnach sind also die Leiter nicht aus Einzeldrähten hergestellt. Außerdem sind die Leiter an dem einen abisolierten Ende nicht vom Mantel umgeben. Die Leitung ist mit anderen Worten an dem betreffenden Ende abgemantelt.
Das neue Kabel ist insbesondere so ausgestaltet, dass der Abstand der Leiter im Stiftgehäuse nicht oder nur minimal vom Abstand der Leiter in der Leitung selbst abweicht. Demnach weisen die Leiter innerhalb der Leitung den gleichen oder nur minimal abweichenden Abstand auf wie die als Kontaktstifte verwendbaren abisolierten Enden der Leiter.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die als abisolierte Enden der massiven Leiter dienenden Kontaktstifte abgerundet ausgestaltet. Alternativ können die als abisolierte Enden der Leiter dienenden Kontaktstifte eine Fase aufweisen, also angefast sein.
Insbesondere können die Enden der Leiter zur Herstellung der Abrundung oder der Fase zum Beispiel spanabhebend bearbeitet sein. Alternativ oder ergänzend können die Enden der Leiter zur Herstellung der Abrundung oder der Fase beschichtet sein.
Mit Vorteil ist das Stiftgehäuse durch eine Pressverbindung am Mantel fixiert. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Stiftgehäuse zusätzlich oder alternativ am Mantel durch eine Klebeverbindung fixiert. In diesem Fall kann die Klebeverbindung durch gezieltes Aufdosieren eines Klebers zwischen den Leitern beziehungsweise um die Leiter herum hergestellt werden, so dass auf diese Weise nicht nur eine mechanischen Verbindung, sondern auch eine Abdichtung zwischen den Leitungen und dem Stiftgehäuse geschaffen wird.
In vorteilhafter Bauweise ist das Kabel so ausgestaltet, dass das Dichtungselement als ein O-Ring ausgestaltet ist. Alternativ oder ergänzend kann das Dichtungselement beispielsweise durch einen Anspritzprozess am Stiftgehäuse angeformt sein.
Das Dichtungselement kann mit Vorteil vom Überwurfring umschlossen sein, insbesondere kann das Dichtungselement über seine axiale Erstreckung hinweg vollständig oder zumindest teilweise im Überwurfring aufgenommen sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das Stiftgehäuse zumindest ein Rastelement auf, welches mit einem entsprechend geformten Bereich der Innenfläche des Überwurfrings derart zusammenwirkt, dass das Stiftgehäuse mit dem Überwurfring verrastet ist. Durch die Verrastung ist insbesondere eine in axialer Richtung unverschiebliche Fixierung des Stiftgehäuses im Überwurfring hergestellt.
Mit Vorteil weist der Überwurfring an seiner Außenfläche einen Absatz auf, der zur Verrastung mit einem Buchsenkörper geeignet ist.
Insbesondere ist die Erfindung bei einem Kabel vorteilhaft, dessen Leitung ungeschirmt ausgestaltet ist.
Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung entnimmt man den abhängigen Ansprüchen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Kabels ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Figuren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Es zeigt die
1 eine Seitenansicht eines Kabels mit einer Leitung und den einzelnen Komponenten eines Kupplungsgehäuses,
2a eine Frontansicht der Leitung,
2b eine Seitenansicht eines Stiftgehäuses des Kabels,
2c eine Frontansicht des Stiftgehäuses,
3 eine Seitenansicht des Kabels in einer Montagephase,
4 eine Seitenansicht des Kabels nach erfolgter Montage,
5 eine Seitenansicht eines Buchsenkörpers,
6 eine Seitenansicht des Kabels, das mit dem Buchsenkörper gekoppelt ist,
7 eine weitere Seitenansicht des Kabels im Zustand gemäß der 6.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
In der 1 ist ein Kabel zur Übertragung von Signalen in einer Seitenansicht vor dem Zusammenbau gezeigt, das insbesondere zum Einbau in einem Fahrzeug bestimmt ist. Das Kabel umfasst eine ungeschirmte Leitung 1, die in der Figur nur teilweise dargestellt ist, und ein Kupplungsgehäuse 2 beziehungsweise ein Kupplungselement.
Am anderen Ende des Kabels, welches in der 1 nicht dargestellt ist, kann ebenfalls ein Kupplungselement vorgesehen sein. Das gestreckte Kabel weist eine Längsachse A auf.
Die Leitung 1 weist im vorgestellten Ausführungsbeispiel zwei Adern 1.1, 1.2 (2a) auf. Die Adern 1.1, 1.2 umfassen jeweils einen Leiter 1.11, 1.21, wobei die Leiter 1.11, 1.21 aus einem massiven und beschichteten Stahldraht hergestellt sind. Im vorgestellten Ausführungsbeispiel besteht die Beschichtung des Stahldrahts aus einer Kupferlegierung. Alternativ oder ergänzend kann beispielsweise eine Silberlegierung als Beschichtungsmaterial verwendet werden. Die Leiter 1.11, 1.21 beziehungsweise deren Mitten weisen in der Leitung 1 einen Abstand d auf. Über die überwiegende Länge des Kabels hinweg sind die Leiter 1.11, 1.21 von einer Isolierung 1.12, 1.22 umgeben. Bezüglich der Adern 1.1, 1.2 radial außen liegend befindet sich ein isolierender Mantel 1.3, welcher die Adern 1.1, 1.2 über den Großteil der Leitungslänge hinweg umschließt. Die Adern 1.1, 1.2 sind in der Leitung 1 über den Großteil ihrer axialen Erstreckung hinweg miteinander verdrillt angeordnet.
Im Zuge der Herstellung des Kabels wird zunächst eine derartige Leitung 1 bereitgestellt. Die Leitung 1 wird abgeschnitten, so dass an dem abgeschnittenen Ende der Leitung 1 eine erste Schnittfläche hergestellt ist, wobei die Adern 1.1, 1,2 sowie der Mantel 1.3 gleich lang sind beziehungsweise bündig angeordnet sind.
Als nächstes werden die Adern 1.1, 1.2 an dem betreffenden Ende der Leitung 1 freigelegt. Zu diesem Zweck werden der Mantel 1.3 am Ende der Leitung 1 und die Isolierungen 1.12, 1.22 an den Enden der Adern 1.1, 1.2 in einem Arbeitsschritt bis zu den Leitern 1.11, 1.21 hin oder zumindest nahezu bis zu den Leitern 1.11, 1.21 hin abgetrennt. Hierzu kann beispielsweise ein Laser verwendet werden. Danach werden die abgetrennten Abschnitte der Isolierungen 1.12, 1.22 an den Enden der Adern 1.1, 1.2 zusammen mit dem abgetrennten Stück des Mantels 1.3 gemeinsam entfernt.
Die Enden der Leiter 1.11, 1.21 werden danach abgerundet, so dass die Leitung 1 im Zustand gemäß der 1 vorliegt.
Das erfindungsbemäße Kabel umfasst neben der Leitung 1 ein Kupplungsgehäuse 2. Dieses umfasst einen Überwurfring 2.1, ein Stiftgehäuse 2.2 und ein Dichtungselement 2.3, das im vorgestellten Ausführungsbeispiel als ein O-Ring ausgestaltet ist.
Der Überwurfring 2.1 weist an seiner Außenfläche einen Absatz 2.11 beziehungsweise eine Hinterschneidung auf. Der Innendurchmesser des Überwurfrings 2.1 kann so dimensioniert sein, dass dieser geringfügig kleiner ist als der Außendurchmesser des Mantels 1.3. Insbesondere kann der Überwurfring 2.1 nach innen ragende Nasen aufweisen, deren Abstand zur Achse A kleiner ist als der Abstand der äußeren Fläche des Mantels 1.3 zur Achse A.
Das einstückige Stiftgehäuse 2.2 weist eine axial durchgängige Ausnehmung 2.23 und eine umlaufende Nut 2.21 auf (siehe auch die 2b, 2c) sowie ein Rastelement 2.22, das im vorgestellten Ausführungsbeispiel Schlitze 2.24, beispielsweise drei Schlitze 2.24, und zwei konische Außenflächen umfasst.
An der vorbereiteten Leitung 1 wird nun der Überwurfring 2.1 auf den Mantel 1.3 geschoben beziehungsweise wird der Mantel 1.3 durch den Überwurfring 2.1 hindurch gesteckt. Der Überwurfring 2.1 umschließt den Mantel 1.3 über eine axiale Ausdehnung a1 hinweg.
Außerdem wird im Zuge der weiteren Montage das Dichtungselement 2.3, hier der O-Ring, am Stiftgehäuse 2.2 befestigt, indem dieses unter elastischer Verformung axial in die Nut 2.21 geschoben wird.
Schließlich wird das Stiftgehäuse 2.2 mit dem Dichtungselement 2.3 in den Überwurfring 2.1 eingeführt, so dass das Stiftgehäuse 2.2 den Mantel 1.3, die abisolierten Leiter 1.11, 1.21 der Adern 1.1, 1.2 umgibt. Die Nut 2.21 und das Dichtungselement 2.3 sind so ausgestaltet, dass eine bezüglich des Dichtungselements 2.3 verliersichere Montage des Stiftgehäuses 2.2 im Überwurfring 2.1 gewährleistet ist. Durch die geometrischen Gestaltungen des Überwurfrings 2.1 und des Stiftgehäuses 2.2 wird das Stiftgehäuse 2.2 gegen die Außenumfangsfläche des Mantels 1.3 gepresst, wobei durch die Schlitze 2.24 das Ende des Stiftgehäuses 2.2 vergleichsweise leicht verformbar beziehungsweise komprimierbar ist. Zur Steigerung der Haltekraft und / oder der Dichtigkeit des Systems kann zudem das Stiftgehäuse 2.2 am Mantel 1.3 durch eine Klebeverbindung fixiert werden. Gemäß der 4 umschließt der Überwurfring 2.1 das Stiftgehäuse 2.2 und zwar über eine axiale Ausdehnung a2 hinweg.
Auf diese Weise ist ein Stecker hergestellt, bei dem die abisolierten Leiter 1.11, 1.21 unmittelbar als Kontaktstifte beziehungsweise Pins des Steckers dienen. In der 4 ist das Kabel im endmontierten Zustand gezeigt, in dem das Dichtungselement 2.3 vom Überwurfring 2.1 umschlossen ist. Dadurch ist eine verliersichere Bauweise des Dichtungselements 2.3 gewährleistet. Der Abstand der Kontaktstifte beziehungsweise der Pins des Steckers entspricht dem Abstand d der Leiter 1.11, 1.21 in der Leitung 1 gemäß der 2a.
Das Kabel kann gemäß den 5 bis 7 im Sinne einer Steckverbindung mit dem Buchsenkörper 3 lösbar gekoppelt werden, wobei der Buchsenkörper 3 beispielsweise auf einer Leiterplatte 4 einer Bordelektronik fest montiert ist. Der Buchsenkörper 3 weist Rastelemente 3.1 auf sowie zwei metallische Hülsen 3.11, 3.21, die mit Leiterbahnen der Leiterplatte elektrisch kontaktiert sind.
Wenn die als Kontaktstifte dienenden abisolierten Leiter 1.11, 1.21 zur Herstellung einer elektrischen Kupplung in die Hülsen 3.11, 3.21 gesteckt werden, werden die elastischen Rastelemente 3.1 des Buchsenkörpers 3 um den Überwurfring 2.1 herumgeführt, bis diese unter Zusammenwirken mit dem Absatz 2.11 verrasten. In dieser Position ist die Dichtung 2.3 axial zwischen dem Buchsenkörper 3 und dem Überwurfring 2.1 beziehungsweise dem Stiftgehäuse 2.2 komprimiert, so dass eine dichte Anordnung hergestellt ist.
Durch das erfindungsgemäße Kabel ist es möglich, dass die Adern 1.1, 1.2 fast über die vollständige Länge der Leitung 1 verdrillt angeordnet bleiben können, weil nur über eine extrem kleine Strecke am Ende des Kabels die ursprüngliche Verdrillung aufgelöst werden muss. Aus diesem Grund ist das Kabel vergleichsweise unempfindlich gegenüber elektromagnetischen Störungen beziehungsweise erzeugt es nach außen hin relativ wenig Störstrahlung. Folglich kann bei dem beschriebenen Aufbau des Kabels auf eine Schirmung verzichtet werden.
Weiterhin werden durch die neue Bauweise eines Kabels Impedanz-Fehlanpassungen und eine damit verbundene Verschlechterung der zu übertragenden Signale weitgehend vermieden beziehungsweise reduziert. Zudem weist das neue Kabel nur minimale Hohlräume auf, was das Kabel unempfindlich macht gegenüber einer Feuchtigkeitsaufnahme, die insbesondere bei Temperaturschwankungen auftreten könnte.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2629377 A1 [0003]

Claims

Kabel umfassend eine Leitung (1) und ein Kupplungsgehäuse (2), wobei – die Leitung (1) mehrere Adern (1.1; 1.2) und einen Mantel (1.3) umfasst, wobei der Mantel (1.3) bezüglich der Adern (1.1; 1.2) radial außen liegend angeordnet ist und die mehreren Adern (1.1; 1.2) jeweils einen Leiter (1.11; 1.21) und eine den Leiter (1.11; 1.21) umgebende Isolierung (1.12; 1.22) aufweisen, wobei die Leiter (1.11; 1.21) jeweils an einem Ende der Adern (1.1; 1.2) abisoliert sind, – das Kupplungsgehäuse (2) einen Überwurfring (2.1), ein Stiftgehäuse (2.2) und ein Dichtungselement (2.3) umfasst, wobei der Überwurfring (2.1) das Stiftgehäuse (2.2) und den Mantel (1.3) umschließt und am Mantel (1.3) fixiert ist, das Stiftgehäuse (2.2) die abisolierten Leiter (1.11; 1.21) der Adern (1.1; 1.2) umgibt und das Dichtungselement (2.3) zwischen dem Überwurfring (2.1) und dem Stiftgehäuse (2.2) angeordnet ist, wobei die Leiter (1.11; 1.21) aus einem massiven und beschichteten Stahldraht hergestellt sind und die abisolierten Enden der Leiter (1.11; 1.21) als Kontaktstifte verwendbar sind.
Kabel gemäß dem Anspruch 1, wobei die als abisolierte Enden der Leiter (1.11; 1.21) dienenden Kontaktstifte abgerundet sind.
Kabel gemäß dem Anspruch 1, wobei die als abisolierte Enden der Leiter (1.11; 1.21) dienenden Kontaktstifte eine Fase aufweisen.
Kabel gemäß dem Anspruch 2 oder 3, wobei die Enden der Leiter (1.11; 1.21) zur Herstellung der Abrundung oder der Fase spanabhebend bearbeitet sind.
Kabel gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Enden der Leiter (1.11; 1.21) zur Herstellung der Abrundung oder der Fase beschichtet sind.
Kabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leiter (1.11; 1.21) innerhalb der Leitung (1) und die als abisolierte Enden der Leiter (1.11; 1.21) dienenden Kontaktstifte den gleichen Abstand (d) aufweisen.
Kabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stiftgehäuse (2.2) am Mantel (1.3) durch eine Pressverbindung fixiert ist.
Kabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stiftgehäuse (2.2) am Mantel (1.3) durch eine Klebeverbindung fixiert ist.
Kabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (2.3) als ein O-Ring ausgestaltet ist.
Kabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement am Stiftgehäuse (2.2) angeformt ist.
Kabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (2.3) vom Überwurfring (2.1) umschlossen ist.
Kabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Stiftgehäuse (2.2) zumindest ein Rastelement (2.22) aufweist, welches an der Innenfläche des Überwurfrings (2.1) mit diesem verrastet ist.
Kabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Überwurfring (2.1) an seiner Außenfläche einen Absatz (2.11) aufweist, der zur Verrastung mit einem Buchsenkörper (3) geeignet ist.
Kabel gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leitung (1) ungeschirmt ausgestaltet ist.