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Die Erfindung betrifft ein Kabeldichtungsstopfen zur Abdichtung einer Kabelöffnung eines zum Anschluss eines elektrischen Kabels mit vorbestimmtem Kabeldurchmesser ausgestalteten elektrischen Steckers.
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Elektrische Kabel werden in verschiedenen Applikationen vom Niedervoltbereich bis zum Hochvoltbereich zur Stromführung verwendet. Mittels eines solchen elektrischen Kabels können Energie und/oder Informationen zwischen zwei elektrischen Komponenten übertragen werden. Zum Anschluss des elektrischen Kabels an eines der elektrischen Komponenten kann das elektrische Kabel in einem Gehäuse eines Steckers terminiert werden. Um das Eindringen unerwünschter Medien in das Gehäuseinnere zu verhindern, die beispielsweise einen Kurzschluss oder Kontaktversagen verursachen können, muss die Kabelöffnung abgedichtet werden. Im Stand der Technik wird hierfür ein Dichtelement am elektrischen Kabel vor dem Einführen in das Gehäuse befestigt. Das Entlangbewegen des Dichtelements am elektrischen Kabel erweist sich jedoch insbesondere bei elektrischen Kabeln mit hohen Kabeldurchmessern als äußert mühselig, da das Dichtelement mit einer hohen Dichtkraft gegen die Mantelfläche des elektrischen Kabels drückt, um die gewünschte Dichtwirkung zu erhalten.
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Die Erfindung setzt sich daher zum Ziel, eine Lösung bereitzustellen, mit der mit wenig Montageaufwand eine zuverlässige Dichtwirkung erzielt werden kann.
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Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch den eingangs genannten Kabeldichtungsstopfen dadurch erreicht, dass er eine den Kabeldichtungsstopfen in axialer Richtung durchsetzende Kabeldurchführungsöffnung für das elektrische Kabel aufweist. Der Kabeldichtungsstopfen umfasst weiterhin eine Quetschdichtung, die sich um die Kabeldurchführungsöffnung erstreckt und in einen gequetschten Zustand überführbar ist, in der ein Innendurchmesser der Quetschdichtung kleiner ist als der vorbestimmte Kabeldurchmesser, sowie einen Verschlussteil, der eine Verriegelungseinrichtung aufweist, die dazu ausgestaltet ist, den Kabeldichtungsstopfen am Stecker zu fixieren. Erfindungsgemäß sind Quetschdichtung und Verschlussteil zu einem Bauteil vereint.
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Der Kabeldichtungsstopfen kann wegen seines großen Innendurchmessers bei der Montage leicht entlang des Kabels bewegt werden, um die geforderte Position zu erreichen. Die Quetschdichtung drückt in einem entspannten Ausgangszustand nur mit einer geringen Dichtkraft auf die Mantelfläche des Kabels oder ist gar davon beabstandet. Dadurch entsteht bei der Relativbewegung zwischen Kabel und Quetschdichtung keine bzw. nur eine geringe Haftreibung, die ansonsten die Quetschdichtung beschädigen würde. Wird die Quetschdichtung gequetscht, so verringert sich ihr Innendurchmesser. Dadurch schmiegt sich die Quetschdichtung an die Mantelfläche des Kabels und presst mit einer hohen Dichtkraft gegen diese Mantelfläche. Da der Kabeldichtungsstopfen entlang des elektrischen Kabels positioniert wird, bevor die Quetschdichtung gequetscht wird, ist es möglich, die Quetschdichtung so auszulegen, dass eine höhere Dichtkraft gegenüber den Lösungen aus dem Stand der Technik erzielt wird. Würde nämlich das Dichtelement bereits bei der Positionierung des Kabeldichtungsstopfens mit der vollen Dichtkraft gegen die Mantelfläche des elektrischen Kabels drücken, so müsste die Dichtkraft niedrig genug bemessen sein, um den Kabeldichtungsstopfen entlang des Kabels verschieben zu können.
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Folglich kann durch den erfindungsgemäßen Kabeldichtungsstopfen nicht nur die Montage erleichtert werden, sondern auch die Dichtwirkung verbessert werden. Mit der höheren Dichtkraft wird weiterhin die Vibrationsbeständigkeit erhöht, da die Quetschdichtung die auftretenden Vibrationen abdämpft.
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Die Ausgestaltung des Verschlussteils und der Quetschdichtung als vereintes Bauteil verhindert eine ungewollte Verschiebung der relativen Position zwischen Quetschdichtung und Verschlussteil, insbesondere in radialer Richtung. Daher kann eine Kontaktfläche zwischen Quetschdichtung und Verschlussteil bereits bei der Herstellung und nicht erst während der Montage exakt bestimmt werden. Ein Verschieben der Kontaktfläche wird vermieden, wodurch eine optimierten Auslegung der Quetschdichtung erlaubt wird, da die Deformation der Quetschdichtung im Quetschzustand, insbesondere die Richtung der Auslenkung, vordefiniert werden kann.
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Wäre die Quetschdichtung nicht mit dem Verschlussteil baulich vereint, so müsste diese Quetschdichtung im Gehäuse exakt positioniert werden, bevor das Verschlussteil gegen die Quetschdichtung presst und sie in den gequetschten Zustand überführt. Allein das Positionieren der Quetschdichtung würde viel Fingerspitzengefühl erfordern und die Position der Quetschdichtung könnte sich durch einfache Erschütterungen, beispielsweise durch die Bewegung des Verschlussteils, verschieben. Die Quetschung der Quetschdichtung und die damit einhergehende Dichtwirkung wäre somit abhängig von den Fähigkeiten der montierenden Person. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung als vereinten Bauteil des Kabeldichtungsstopfens ist die relative Position zwischen Quetschdichtung und Verschlussteil bereits vorgegeben und die Quetschdichtung kann einfach in einem Schritt mit dem Verschlussteil in das Gehäuse eingesetzt werden. Somit ist die Dichtwirkung des erfindungsgemäßen Kabeldichtungsstopfens unabhängig von den Fähigkeiten der montierenden Person.
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Im Folgenden sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens beispielhaft erläutert. Die einzelnen Ausgestaltungen sind dabei unabhängig voneinander kombinierbar und unabhängig voneinander austauschbar.
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So können gemäß einer beispielhaften Ausgestaltung Quetschdichtung und Verschlussteil lösbar, beispielsweise über eine Formschlussverbindung, miteinander verbunden sein. Mit lösbar ist hier gemeint, dass die Quetschdichtung und das Verschlussteil voneinander getrennt werden können, ohne dass eine der Komponenten beschädigt wird. Alternativ dazu können Quetschdichtung und Verschlussteil unlösbar miteinander verbunden sein, beispielsweise durch einen Stoffschluss. Mit einem Stoffschluss kann eine belastbare Verbindung zwischen Quetschdichtung und Verschlussteil erzielt werden, durch die ein plötzliches Abfallen oder Abreißen der Quetschdichtung vom Verschlussteil verhindert werden kann.
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In dem vereinten Bauteil können Quetschdichtung und Verschlussteil in wenigstens einer Richtung bewegungsübertragend miteinander verbunden sein, so dass beispielsweise eine Drehbewegung des Verschlussteils zu einer synchronen und simultanen Drehbewegung der Quetschdichtung führt. Insbesondere können Quetschdichtung und Verschlussteil in allen Bewegungsrichtungen bewegungsübertragend miteinander verbunden sein.
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Um die Verbindung zwischen Quetschdichtung und Verschlussteil zu verbessern, kann neben der stoffschlüssigen Verbindung eine formschlüssige Verbindung zwischen Quetschdichtung und Verschlussteil geformt sein, beispielsweise in Form einer Nut-Feder Verbindung.
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Das vereinte Bauteil kann ein Spritzgussteil sein, wodurch dieses Bauteil insbesondere in hohen Stückzahlen kostengünstig und mit hoher Präzision hergestellt werden kann. Die Anforderungen an die Quetschdichtung und an das Verschlussteil können unterschiedlich sein. Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn die Quetschdichtung und das Verschlussteil aus unterschiedlichen Materialien geformt sind. So kann die Quetschdichtung aus einem elastischen oder gar gummielastischen Material geformt sein und das Verschlussteil aus einem vergleichsweise steiferen Material. Somit kann sich die Quetschdichtung im Quetschzustand an die Mantelfläche des Kabels anschmiegen und Veränderungen im Kabeldurchmesser und/oder Vibrationen besser kompensieren. Das Verschlussteil hingegen kann eine hohe Presskraft auf die Quetschdichtung erzeugen und kann hohen mechanischen Belastungen, beispielsweise Schlag- und/oder Stoßbelastungen, standhalten.
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Das Verschlussteil kann beispielsweise aus einem Metall geformt sein. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Verschlussteil jedoch aus einem Kunststoff geformt, beispielsweise einem Thermoplast. Vorzugsweise kann das vereinte Bauteil in einem Prozess als Multikomponenten-Spritzgussteil geformt sein.
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Soll die Quetschdichtung in dem gequetschten Zustand gesichert werden, ist es hierbei besonders vorteilhaft, wenn sich dabei das Verschlussteil in der Sperrstellung befindet. Folglich kann eine über den Einsatzzeitraum konstante Presskraft vom Verschlussteil erzeugt werden, ohne dass das Verschlussteil aus dem Gehäuse gedrückt wird.
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Das Verschlussteil kann ein axiales Ende des Kabeldichtungsstopfens bilden, wodurch sich die Handhabung des Kabeldichtungsstopfens vereinfacht. Im gequetschten Zustand kann das Verschlussteil von dem axialen Ende aus in Richtung zur Quetschdichtung hin eine Presskraft erzeugen, mit der die Quetschdichtung am vom Verschlussteil abgewandten Ende beispielsweise gegen eine Gehäusewandung gedrückt wird. Folglich wird die Quetschdichtung axial zusammengepresst und die Quetschdichtung verbreitert sich in radialer Richtung.
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Um eine möglichst gleichmäßige Presskraft auf die Quetschdichtung zu erzielen, kann der Kabeldichtungsstopfen einen Pressring an einem dem Verschlussteil gegenüberliegenden axialen Ende des Kabeldichtungsstopfens aufweisen, wobei sich die Quetschdichtung zwischen Pressring und Verschlussteil befindet. Dabei kann sich die Quetschdichtung insbesondere unmittelbar zwischen dem Verschlussteil und dem Pressring befinden. Beim Einführen in die Kabelöffnung schlägt der Pressring an einer Gehäusewandung an und drückt mit einer gleichmäßig entlang des Pressrings verteilten Presskraft gegen die Quetschdichtung. Auf der gegenüberliegenden Seite drückt das Verschlussteil gegen die Quetschdichtung, so dass die Quetschdichtung axial zusammengepresst wird und das verdrängte Material der Quetschdichtung radial nach innen bzw. außen ausweicht.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann sich an einer Fläche, an welcher Verschlussteil und Quetschdichtung miteinander verbunden sind, wenigstens ein axial vorspringender Absatz befinden. Der Absatz kann beispielsweise am Verschlussteil geformt sein, wobei der Absatz axial in die Quetschdichtung hineinragt und eine Pressfläche bildet, über die die Presskraft vom Verschlussteil auf die Quetschdichtung übertragen wird.
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Am von dem Verschlussteil abgewandten Ende der Quetschdichtung kann der Pressring in der axialen Richtung in der Quetschdichtung zumindest abschnittsweise aufgenommen sein, so dass ein Herausfallen der Quetschdichtung verhindert wird.
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Der Pressring kann beispielsweise ein separates Bauteil sein, das auf das vom Verschlussteil abgewandte axiale Ende der Quetschdichtung aufgesetzt wird. Hierbei kann mittels eines Formschlusses der Pressring vor einem Herausfallen gesichert werden. Dies ermöglicht es, den Pressring einfach auszutauschen oder gar verschiedene Arten von Pressringen mit unterschiedlichen axialen Längen in einem Set bereitzustellen, die je nach Anwendung besser geeignet sein können und untereinander ausgetauscht werden können.
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Der Pressring kann beispielsweise aus einem elektrisch leitfähigen Material geformt sein, insbesondere aus einem Metall. In dieser Ausgestaltung dient der Pressring nicht nur zum Zusammenpressen der Quetschdichtung im Zusammenspiel mit dem Verschlussteil, sondern auch als zusätzliches Schirmungselement, dass beispielsweise zumindest in Sperrstellung eine Kabelschirmung des elektrischen Kabels kontaktieren kann.
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Alternativ dazu kann der Pressring aus einem elektrisch isolierenden Material geformt sein. In dieser Ausgestaltung kann insbesondere das Gehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material geformt sein, sodass das Gehäuse als Schirmungselement dient und der Pressring die Schirmkontaktierung zwischen Gehäuse und Kabelschirmung sichert.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann der Pressring zusammen mit der Quetschdichtung und dem Verschlussteil Teil des vereinten Bauteils sein. Der Pressring kann insbesondere unlöslich mit der Quetschdichtung gekoppelt sein, wodurch die Pressfläche, über welche die Presskraft des Pressrings auf die Quetschdichtung wirkt, bereits bei der Herstellung unverschieblich und mit hoher Präzision festgelegt werden kann. Hierfür kann das vereinte Bauteil beispielsweise ein Erzeugnis eines Mehrkomponenten-Spritzgießverfahrens sein.
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Soll ein Verkippen der Quetschdichtung beim Überführen in den gequetschten Zustand verhindert werden, so ist es besonders vorteilhaft, wenn die Pressfläche des Pressrings und die Pressfläche des Verschlussteils sich bezüglich der Quetschdichtung direkt gegenüberliegen. Also können sich die Pressflächen in einer Draufsicht im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung zumindest abschnittsweise überlappen und die Presskräfte sind im gequetschten Zustand im Wesentlichen antiparallel zueinander angeordnet.
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Um beim Überführen in den gequetschten Zustand den Innen- und/oder Außendurchmesser der Quetschdichtung gegenüber dem entspannten Zustand stärker zu verändern, kann die Quetschdichtung an seiner radialen Innen- und/oder Außenfläche wenigstens eine radial vorspringende Druckwulst aufweisen.
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So kann beispielsweise eine radial nach innen vorspringende Druckwulst vorgesehen sein, die in axialer Richtung unmittelbar an das Verschlussteil, insbesondere die Pressfläche des Verschlussteils angrenzt. Ist ein Pressring vorhanden, dann ist die radial nach innen vorspringende Druckwulst vorzugsweise in axialer Richtung, unmittelbar zwischen den Pressflächen des Verschlussteils und des Pressrings angeordnet.
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Alternativ dazu oder auch zusätzlich kann die Quetschdichtung eine radial nach außen vorspringende Druckwulst aufweisen, dessen Außendurchmesser sich zumindest im gequetschten Zustand vergrößert. Somit kann die radial nach außen vorspringende Druckwulst im gequetschten Zustand gegen eine eine Dichtungsaufnahme in radialer Richtung begrenzende Innenwandung des Gehäuses gepresst sein. Im entspannten, nicht gequetschten, Zustand kann die radial nach außen vorspringende Druckwulst einen Außendurchmesser aufweisen, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Dichtungsaufnahme, so dass beim Einführen der Quetschdichtung in die Dichtungsaufnahme die Quetschdichtung nicht an der die Dichtungsaufnahme in radialer Richtung begrenzenden Innenwandung hängenbleibt. Ein weiterer Vorteil der radial nach außen vorspringenden Druckwulst ist, dass mit einer einzelnen Quetschdichtung nicht nur der Bereich zwischen elektrischem Kabel und Kabeldichtungsstopfen, sondern auch der Bereich zwischen Kabeldichtungsstopfen und Gehäuse abgedichtet wird, was eine besonders kompakte Bauweise ermöglicht.
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Die Druckwulst kann beispielsweise wenigstens eine Dichtlippe aufweisen, die im gequetschten Zustand gegen die Mantelfläche des Kabels drückt. Vorzugsweise kann die Druckwulst mehrere in axialer Richtung nebeneinander angeordnete Dichtlippen aufweisen, sodass die Druckwulst im gequetschten Zustand an mehreren, in axialer Richtung voneinander beabstandeten Stellen gegen die Mantelfläche des Kabels bzw. gegen die Innenwandung des Gehäuses drückt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Mantelfläche des Kabeldichtungsstopfens zumindest abschnittsweise von dem Verschlussteil und der Quetschdichtung gebildet sein. Weist der Kabeldichtungsstopfen einen Pressring auf, so kann der Pressring in einer vorteilhaften Ausgestaltung ebenfalls einen Abschnitt der Mantelfläche bilden. Dies erlaubt eine kompakte Bauweise und die Mantelflächen der einzelnen Komponenten können für individuelle Aufgaben genutzt werden. So kann die Quetschdichtung auch radial nach außen einen Bereich abdichten.
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Um die Größe des Kabeldichtungsstopfen zu verringern, kann das Verschlussteil die Verriegelungseinrichtung an seiner Mantelfläche aufweisen. Dadurch wird eine unnötige axiale Verlängerung des Verschlussteils verhindert. Das Verschlussteil kann insbesondere in die Kabelöffnung eingeführt werden, wobei die Verriegelungseinrichtung mit einer an einer Innenwandung der Kabelöffnung angeordneten komplementären Verriegelungseinrichtung in Eingriff gelangt. Durch das Einsetzen des Verschlussteils in die Kabelöffnung ragt dieser zumindest in Sperrstellung nicht sehr weit oder sogar überhaupt nicht aus der Kabelöffnung heraus. Daher verringert sich der Platzbedarf, den der Stecker im montierten Zustand benötigt.
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Bei kleineren Kabeldurchmessern ist keine sehr große Dichtkraft notwendig. Daher ist es bei derartigen Anwendungen möglich, dass Verriegelungseinrichtung und komplementäre Verriegelungseinrichtung mittels eines Rast- und/oder Schnappmechanismus miteinander in Eingriff geraten. So kann die Verriegelungseinrichtung wenigstens eine Rastlasche aufweisen, die in Sperrstellung in die komplementäre Verriegelungseinrichtung hineingreift.
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Erfordert die Anwendung jedoch eine hohe Dichtkraft, beispielsweise aufgrund eines großen Kabeldurchmessers, wie er bei Hochvoltapplikationen üblich ist, so ist es besonders vorteilhaft, wenn der Aufwand, der betrieben werden muss, um die Quetschdichtung in den gequetschten Zustand zu überführen und das Verschlussteil in der Sperrstellung zu sichern, möglichst minimiert wird. Hierfür kann die Verriegelungseinrichtung eine Kulissenführung aufweisen, durch welche eine Drehbewegung des Kabeldichtungsstopfens in eine axiale Bewegung umgewandelt wird. Die Verriegelungseinrichtung kann beispielsweise als Außengewinde ausgestaltet sein, welches mit der komplementären Verriegelungseinrichtung eine Schraubverbindung eingeht.
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Vorzugsweise können Verriegelungseinrichtung und komplementäre Verriegelungseinrichtung einen Bajonettverschluss bilden. Hierfür kann eine der beiden Verriegelungseinrichtungen mit der Kulissenführung versehen sein und die andere Verriegelungseinrichtung mit einem radial vorspringenden Kulissenstein, der in der Kulissenführung aufgenommen werden kann. Im Gegensatz zu einer Schraubverbindung ist bei dem Bajonettverschluss die Sperrstellung exakt vorgegeben. Folglich kann mit einem Bajonettverschluss die erzielte Dichtkraft unabhängig von der Montage bereits vorgegeben werden. Dies ist insbesondere bei Anwendungen vorteilhaft, bei denen eine minimale Dichtkraft gewährleistet werden soll. Bei einer einfachen Schraubverbindung kann beispielsweise bereits vor dem Erreichen der für die minimale Dichtkraft notwendigen Quetschung angenommen werden, dass ein hierfür vorgesehener Schwellpunkt der Verschraubung bereits erreicht wurde.
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Zur besseren Handhabung des Kabeldichtungsstopfens kann der Verschlussteil an seiner von der Quetschdichtung abgewandten Stirnseite mit wenigstens einem Handhabungsbereich versehen sein. Dieser Handhabungsbereich kann dazu ausgestaltet sein, einen Eingriff per Hand oder einem Werkzeug zu vereinfachen. Beispielsweise kann der Handhabungsbereich als Vertiefung oder Erhöhung ausgestaltet sein.
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Der Handhabungsbereich kann auch zur Orientierung dienen und beispielsweise die Sperrrichtung signalisieren, indem sich der Handhabungsbereich entlang der Sperrrichtung in axialer und/oder radialer Richtung vergrößert. Dies hat den weiteren Vorteil, dass das Versperren erleichtert wird, ein versehentliches Entsperren jedoch vermieden werden kann. Entgegengesetzt zur Sperrrichtung ist die Fläche des Handhabungsbereichs kleiner, wodurch beispielsweise das Aufprallen eines externen Gegenstands auf den Handhabungsbereich keine oder zumindest nur geringe Auswirkungen auf die Rotationsposition des Kabeldichtungsstopfens hat.
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Der Pressring kann insbesondere dazu ausgestaltet sein, die Kabelschirmung des elektrischen Kabels im Gehäuse zu fixieren. Hierfür kann der Pressring einen in axialer Richtung von der Quetschdichtung weg vorspringenden Fortsatz aufweisen. Der Fortsatz kann zumindest in Sperrstellung die Kabelschirmung gegen eine Gehäusewandung oder ein Schirmungsblech drücken, so dass die Kabelschirmung zwischen Fortsatz und Gehäusewandung oder Schirmungsblech eingeklemmt ist. Folglich verbessert der Fortsatz die Vibrationsbeständigkeit einer Schirmungskontaktierung.
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In einem weiteren Beispiel kann zumindest der Fortsatz oder auch der gesamte Pressring als Schirmungselement dienen und aus einem elektrisch leitfähigen Material geformt sein.
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Bei einem besonders kompakten Kabeldichtungsstopfen kann sich ein Außendurchmesser des Kabeldichtungsstopfens in Richtung von dem Verschlussteil zur Quetschdichtung hin verringern. So kann beispielsweise das Verschlussteil einen Außendurchmesser aufweisen, der größer ist als der Außendurchmesser der Quetschdichtung. Falls ein Pressring vorhanden ist, kann dessen Außendurchmesser insbesondere kleiner sein als der Außendurchmesser der Quetschdichtung.
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Die Erfindung betrifft weiterhin einen elektrischen Stecker umfassend ein Gehäuse mit einer Kabelöffnung und einen Kabeldichtungsstopfen gemäß einer der vorangehenden Ausgestaltungen. Das Gehäuse kann mit einer zur Verriegelungseinrichtung des Kabeldichtungsstopfens komplementären Verriegelungseinrichtung zum Fixieren des Kabeldichtungsstopfens in der Sperrstellung im Gehäuse versehen sein, wobei in der Sperrstellung die Quetschdichtung gegen eine Innenwandung der Dichtungsaufnahme gedrückt ist.
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Hierbei kann die Quetschdichtung unmittelbar oder auch mittelbar über den Pressring gegen die Innenwandung der Dichtungsaufnahme, insbesondere eine der Verriegelungseinrichtung bezüglich der Quetschdichtung gegenüberliegende Innenwandung, gedrückt sein.
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Vorzugsweise befindet sich die Quetschdichtung in der Sperrstellung im gequetschten Zustand, so dass die Quetschdichtung in diesem gequetschten Zustand gesichert ist und ein Entspannen der Quetschdichtung verhindert wird.
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Platzmangel stellt bei vielen Anwendungen ein großes Problem dar. Daher ist besonders vorteilhaft, wenn der elektrische Stecker möglichst kompakt ausgestaltet ist. Eine Vergrößerung des elektrischen Steckers durch den Kabeldichtungsstopfen kann beispielsweise dadurch verhindert werden, dass der Kabeldichtungsstopfen zumindest in der Sperrstellung oder insbesondere nur in der Sperrstellung sich vollständig im Gehäuse befindet. Also ragt der Kabeldichtungsstopfen in der Sperrstellung in axialer Richtung nicht aus dem Gehäuse heraus.
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Für eine einfachere Handhabung kann der Kabeldichtungsstopfen in der Sperrstellung mit einem Ende des Gehäuses abschließen. Somit kann der Kabeldichtungsstopfen, insbesondere der Handhabungsbereich, leicht erreicht werden und es muss nicht in die Kabelöffnung hineingegriffen werden, um den Kabeldichtungsstopfen zu betätigen.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Gehäuse eine Dichtungsaufnahme aufweisen, in der zumindest in der Sperrstellung die Quetschdichtung aufgenommen ist. Die Dichtungsaufnahme kann in axialer Richtung an einem mit der komplementären Verriegelungseinrichtung versehenen Sperrbereich der Kabelöffnung angrenzen, wobei der Sperrbereich einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als ein Innendurchmesser der Dichtungsaufnahme.
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Vorzugsweise kann die Quetschdichtung im entspannten Zustand einen Außendurchmesser aufweisen, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Dichtungsaufnahme, so dass die Quetschdichtung ohne Reibungswiderstand in die Dichtungsaufnahme hineingeführt werden kann. Im gequetschten Zustand kann der Außendurchmesser der Quetschdichtung insbesondere größer sein als der Innendurchmesser der Dichtungsaufnahme. Daher drückt die Quetschdichtung mit einer Dichtkraft gegen die die Dichtungsaufnahme in radialer Richtung begrenzenden Innenwand und erzielt somit eine Dichtwirkung in axialer Richtung.
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Um das Eintreten von Fluiden in die Dichtungsaufnahme zu verhindern, kann die Quetschdichtung in einer optionalen Ausgestaltung einen radial nach außen überstehenden Kragen aufweisen, der in der Sperrstellung axial gegen einen einen Übergang zwischen Sperrbereich und Dichtungsaufnahme darstellenden Absatz gedrückt ist. Der Kragen kann insbesondere in der Sperrstellung in axialer Richtung zwischen dem Absatz und dem Verschlussteil eingeklemmt sein.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung kann das Gehäuse eine ringförmige Tasche aufweisen, in die der Pressring oder die Quetschdichtung in der Sperrstellung wenigstens abschnittsweise hineinragt. Die Tasche kann beispielsweise die Kabelschirmung aufnehmen und der in die Tasche hineinragende Teil des Pressrings oder der Quetschdichtung kann die Kabelschirmung gegen eine Wandung der Tasche oder ein in der Tasche angeordnetes Schirmungsblech drücken. Folglich kann die Kabelschirmung in der Tasche fixiert werden.
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Um den Installationsaufwand zu verringern, kann die Tasche radial innen angeordnet sein. Dadurch erleichtert sich insbesondere das Positionieren der Kabelschirmung in der Tasche.
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Eine Steckeranordnung kann einen elektrischen Stecker der vorgenannten Art und ein elektrisches Kabel mit einem vorbestimmten Kabeldurchmesser umfassen.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch näher beschrieben. Nach Maßgabe der obigen Ausführungen können dabei Merkmale der Ausführungsbeispiele weggelassen werden, wenn es auf den mit diesen Merkmalen verbundenen technischen Effekt bei einer bestimmten Anwendung nicht ankommen sollte. Umgekehrt können den Ausführungsbeispielen auch weitere Merkmale hinzugefügt werden, sollte es bei einer bestimmten Anwendung auf deren technischen Effekt ankommen.
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Im Folgenden werden für Merkmale, die einander hinsichtlich Funktion und/oder räumlich-körperlicher Ausgestaltung entsprechen, dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Perspektivansicht einer beispielhaften Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kabeldichtungsstopfens;
- 2 eine schematische Schnittansicht einer Steckanordnung umfassend den in 1 dargestellten Kabeldichtungsstopfen in einem entspannten Zustand;
- 3 eine schematische Perspektivansicht der Steckanordnung aus 2 in einer Sperrstellung; und
- 4 eine schematische Schnittansicht der in 3 dargestellten Steckanordnung.
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Nun wird mit Bezug auf 1 bis 4 eine beispielhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Kabeldichtungsstopfens 1, sowie eine Steckanordnung 2 umfassend einen Stecker 4 mit einem Gehäuse 6, das mit einer Kabelöffnung 7 versehen ist, den Kabeldichtungsstopfen 1 und ein elektrisches Kabel 8 mit einem vorbestimmten Kabeldurchmesser 10 näher erläutert.
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Der Kabeldichtungsstopfen 1 ist in axialer Richtung A mit einer Kabeldurchführungsöffnung 12 durchsetzt, durch die das elektrische Kabel 8 eingesteckt werden kann. Weiterhin umfasst der Kabeldichtungsstopfen 1 eine Quetschdichtung 14, die sich um die Kabeldurchführungsöffnung 12 erstreckt und in einen gequetschten Zustand 16 (siehe 4) überführbar ist, in der ein Innendurchmesser 18 der Quetschdichtung 14 kleiner ist als der vorbestimmte Kabeldurchmesser 10, sowie einen Verschlussteil 20, der eine Verriegelungseinrichtung 22 aufweist, die dazu ausgestaltet ist, den Kabeldichtungsstopfen 1 am Stecker 4 in einer Sperrstellung 24 zu fixieren, wie in 3 und 4 gezeigt ist.
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Um eine ungewollte Verschiebung der relativen Position von Quetschdichtung 14 und Verschlussteil 20 zu verhindern und die Abhängigkeit der Dichtwirkung von den Montagefähigkeiten einer montierenden Person zu verringern, sind Quetschdichtung 14 und Verschlussteil 20 zu einem Bauteil 26 vereint. Diese bauliche Vereinigung erlaubt es, die Kontaktfläche zwischen Quetschdichtung 14 und Verschlussteil 20 bereits bei der Herstellung festzulegen.
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In einem entspannten Zustand 28, wie er in 2 gezeigt ist, kann der Innendurchmesser 18 insbesondere größer sein als der vorbestimmte Kabeldurchmesser 10. Dadurch kann der Kabeldichtungsstopfen 1 bei der Montage mit Leichtigkeit in axialer Richtung A entlang des Kabels bewegt werden, ohne dass Haftreibungskräfte zwischen Quetschdichtung 14 und elektrischem Kabel 8 entstehen, die zu einer Beschädigung der Quetschdichtung 14 führen können.
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Wird die Quetschdichtung nun gequetscht bzw. in den gequetschten Zustand 16 überführt, so presst sich die Quetschdichtung 14 in axialer Richtung A zusammen und der Innendurchmesser 18 verringert sich. Daher schmiegt sich die Quetschdichtung 14 an eine Mantelfläche 30 des elektrischen Kabels 8, die zumeist von einer Isolierung 32 gebildet ist, an und presst mit einer hohen Dichtkraft 34 gegen diese Mantelfläche 30.
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Im vereinten Bauteil 26 können Quetschdichtung 14 und Verschlussteil 20 insbesondere unlöslich miteinander verbunden sein, beispielsweise durch einen Stoffschluss. So kann das vereinte Bauteil 26 ein Spritzgussteil 36 sein, dass z.B. in einem Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren hergestellt wurde. Ein Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren eignet sich insbesondere dann, wenn Verschlussteil 20 und Quetschdichtung 14 aus verschiedenen Materialien hergestellt werden sollen. So kann die Quetschdichtung 14 aus einem elastischen oder gar gummielastischen Material geformt sein und das Verschlussteil 20 aus einem vergleichsweise steiferen Material.
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Das Verschlussteil 20 kann ein axiales Ende 38 des Kabeldichtungsstopfens 1 bilden. Wie in dieser beispielhaften Ausgestaltung zu sehen ist, kann ein dem axialen Ende 38 gegenüberliegendes axiales Ende 40 des Kabeldichtungsstopfens 1 von einem Pressring 42 gebildet sein. Der Pressring 42 kann an einer vom Verschlussteil 20 abgewandten Seite der Quetschdichtung 14 anliegen und ermöglicht das Aufbringen einer gleichmäßigen Presskraft auf die Quetschdichtung 14. Über den Pressring 42 kann eine Presskraft 44 auf die Quetschdichtung 14 aufgebracht werden, die entgegengesetzt zu einer Presskraft 46 des Verschlussteils 20 gerichtet ist. Folglich kann die Quetschdichtung 14 gleichmäßig in axialer Richtung A zusammengedrückt werden, wie in 4 schematisch angedeutet ist.
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Der Pressring 42 kann aus einem elektrisch leitfähigen Material geformt sein, wodurch dieser Pressring 42 auch als Schirmungselement in der Steckanordnung 2 dient. Hierbei kann der Pressring 42 insbesondere als separate Komponente ausgestaltet sein, die löslich mit der Quetschdichtung 14 verbunden sein kann.
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Vorzugsweise jedoch kann der Pressring 42 Teil des vereinten Bauteils 26 sein, wie es in der beispielhaften Ausgestaltung dargestellt ist. Der Pressring 42 kann beispielsweise als Komponente eines Mehrkomponenten-Spritzgussteils geformt sein. So kann der Pressring 42 insbesondere aus demselben Material geformt sein, wie das Verschlussteil 20.
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Wie insbesondere in den Schnittdarstellungen in 2 und 4 zu sehen ist, kann sich an einer Fläche 48, an welcher Verschlussteil 20 und Quetschdichtung 14 miteinander verbunden sind, wenigstens ein vorspringender Absatz 50 befinden. Der Absatz 50 ist in dieser beispielhaften Ausgestaltung am Verschlussteil 20 geformt und er ragt in axialer Richtung A in die Quetschdichtung 14 hinein. Hierbei bildet der Absatz 50 eine Pressfläche 52, über welche die Presskraft 46 auf die Quetschdichtung 14 wirkt.
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Am vom Verschlussteil 20 abgewandten Ende der Quetschdichtung 14 kann der Pressring 42 zumindest abschnittsweise in axialer Richtung A in der Quetschdichtung 14 aufgenommen sein, wobei auch hier eine Pressfläche 54 gebildet ist, die bezüglich der Quetschdichtung 14 der Pressfläche 52 direkt gegenüberliegt. Folglich kann sich die Quetschdichtung 14 unmittelbar zwischen den Pressflächen 52, 54 in axialer Richtung A erstrecken und es kann sichergestellt werden, dass die Presskräfte 44, 46 im Wesentlichen parallel bzw. antiparallel zueinander angeordnet sind.
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Wie in der beispielhaften Ausgestaltung zu sehen ist, kann die Quetschdichtung 14 eine radial nach innen vorspringende Druckwulst 56 aufweisen, die sich in axialer Richtung A unmittelbar zwischen den Pressflächen 52, 54 befindet. Die nach innen vorspringende Druckwulst 56 stellt den Teil der Quetschdichtung 14 dar, der die Kabeldurchführungsöffnung 12 umrandet und der im gequetschten Zustand 16 in axialer Richtung A zusammengepresst wird und sich dadurch in radialer Richtung verbreitert. Gemäß 4 drückt die radial nach innen vorspringende Druckwulst 56 in der Steckanordnung 2 im gequetschten Zustand 16 gegen die Mantelfläche 30 des elektrischen Kabels 8 und verhindert, dass Fluide in axialer Richtung A in den Bereich zwischen Kabel 8 und Kabeldichtungsstopfen 1 eindringen können.
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Darüber hinaus kann die Quetschdichtung 14 eine radial nach außen vorspringende Druckwulst 58 aufweisen, die zumindest im gequetschten Zustand 16 gegen eine die Kabelöffnung 7 in radialer Richtung begrenzende Innenwandung 60 des Gehäuses 6 gedrückt ist und somit einen Bereich zwischen Gehäuse 6 und Kabeldichtungsstopfen 1 abdichtet. Hierfür kann das Gehäuse 6 eine Dichtungsaufnahme 62 aufweisen, in der zumindest die radial nach außen vorspringende Druckwulst 58 in der Sperrstellung 24 angeordnet ist.
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Die nach außen vorspringende Druckwulst 58 kann in radialer Richtung zumindest abschnittsweise mit der nach innen vorspringenden Druckwulst 56 und/oder dem Pressring 42 überlappen, so dass die radial nach außen vorspringende Druckwulst 58 von dem Pressring 42 und/oder der nach innen vorspringenden Druckwulst 56 gestützt werden kann.
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Soll ein Eintritt von Fluiden in die Dichtungsaufnahme 62 verhindert werden, so kann die Quetschdichtung 14 in einer optionalen Ausgestaltung mit einem radial überstehenden Kragen 64 versehen sein, der in der Sperrstellung 24 in axialer Richtung A gegen einen Übergang 66 zwischen einen zur Aufnahme des Verschlussteils 20 ausgestalteten Sperrbereich 68 und der Dichtungsaufnahme 62 gepresst ist.
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Der Kragen 64 kann insbesondere mit dem Absatz 50 in radialer Richtung überlappen, so dass der Kragen 64 gegen ein Eindrücken in radialer Richtung geschützt ist.
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Um den Kabeldichtungsstopfen 1 möglichst kompakt zu halten, wird eine Mantelfläche 70 zumindest abschnittsweise vom Verschlussteil 20 und von der Quetschdichtung 14 gebildet. Dadurch kann die Mantelfläche 70 für die spezifischen Aufgaben der Quetschdichtung 14 bzw. des Verschlussteils 20 genutzt werden. Wie bereits vorher beschrieben, kann über die Quetschdichtung 14 eine Dichtung zwischen Kabeldichtungsstopfen 1 und Gehäuse 6 realisiert werden, wodurch auf ein weiteres, separates, für diese Aufgabe bestimmtes Dichtelement verzichtet werden kann.
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Beim Verschlussteil 20 ist es besonders vorteilhaft, wenn sich die Verriegelungseinrichtung 22 an dem von dem Verschlussteil 20 gebildeten Teil der Mantelfläche 70 befindet.
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Insbesondere bei elektrischen Kabeln 8 mit hohen vorbestimmten Kabeldurchmessern 10 können hohe Dichtkräfte erforderlich sein, die das Überführen der Quetschdichtung 14 in den gequetschten Zustand 16 erschweren. Zur Vereinfachung der Montage des Kabeldichtungsstopfens 1 kann das Verschlussteil 20 mit einer Kulissenführung 72 versehen sein, über welche die Rotationsbewegung des Verschlussteils 20 in eine axiale Bewegung des Kabeldichtungsstopfens 1 umgewandelt wird.
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Dies kann beispielsweise durch eine Schraubverbindung realisiert werden, was jedoch den Nachteil hat, dass die Sperrstellung 24 nicht exakt definiert werden kann, da die letztliche Schraubstellung von der montierenden Person abhängt. Eine exakte Definition der Sperrstellung 24 kann beispielsweise mit einem Bajonettverschluss 74 erzielt werden, bei der eine Verrastung erst in der Sperrstellung 24 stattfindet. Hierfür kann die Kulissenführung 72 als Bajonettführung 76 ausgestaltet sein und die komplementäre Verriegelungseinrichtung 78 als radial vorspringender Kulissenstein 80, der im Sperrbereich 68 der Kabelöffnung 7 angeordnet ist.
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Für eine gleichmäßige Belastung des Verschlussteils können mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Bajonettführungen 76 vorgesehen sein, die gleichzeitig einen jeweiligen Kulissenstein 80 aufnehmen und mit ihm in der Sperrstellung 24 verrasten.
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Zur besseren Handhabung des Kabeldichtungsstopfens 1 kann der Verschlussteil 20 an seiner von der Quetschdichtung 14 abgewandten Stirnseite 82 mit wenigstens einem Handhabungsbereich 84 versehen sein. Dieser Handhabungsbereich kann dazu ausgestaltet sein, einen Eingriff per Hand oder einem Werkzeug zu vereinfachen und ist in dieser beispielhaften Ausgestaltung als Vertiefung ausgestaltet.
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Der Handhabungsbereich 84 kann auch zur Richtungsweisung dienen und sich entlang einer Sperrrichtung in axialer und/oder radialer Richtung vergrößern.
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Das elektrische Kabel 8 kann wenigstens einen mit einer Isolierung 32 ummantelten elektrischen Leiter 86 oder auch ein Leiterbündel aufweisen. Zwischen Isolierung 32 und elektrischem Leiter 86 kann eine Kabelschirmung 88 angeordnet sein, die zur Schirmkontaktierung des Steckers 4 freigelegt und in eine ringförmige Tasche 90 eingesetzt ist.
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Die ringförmige Tasche 90 kann insbesondere radial innen an einer die Kabelöffnung 7 in axialer Richtung begrenzenden Innenwandung 92 angeordnet sein, wodurch sich das Einsetzen des freigelegten Teils der Kabelschirmung 88 vereinfacht. In der ringförmigen Tasche 90 kann sich beispielsweise ein Schirmungsblech befinden (nicht gezeigt) oder die Innenwandung 92 des Gehäuses kann als Schirmungselement ausgestaltet sein.
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Für eine Verbesserung der Vibrationsbeständigkeit der Schirmkontaktierung kann der Pressring 42 einen in axialer Richtung A von der Quetschdichtung 14 weg vorspringenden Fortsatz 94 aufweisen, der zumindest in Sperrstellung 24 in der ringförmigen Tasche 90 hineinragt und die Kabelschirmung 88 gegen das Gehäuse 6 drückt.
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In 4 ist gezeigt, dass sich in der Sperrstellung 24 die Quetschdichtung 14 im gequetschten Zustand befindet, wodurch die Quetschung der Quetschdichtung 14 auf einem konstanten Niveau gehalten werden kann.
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Dabei ist der Pressring 42 an der Innenwandung 92 abgestützt und drückt mit der Presskraft 44 im Wesentlichen parallel zur axialen Richtung A gegen die Quetschdichtung 14.
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Weiterhin ist zu sehen, dass sich der gesamte Kabeldichtungsstopfen 1 in dieser beispielhaften Ausgestaltung in der Sperrstellung 24 im Gehäuse 6 befindet. Also ragt der Kabeldichtungsstopfen 1 nicht aus der Kabelöffnung 7 heraus, wodurch sich vorteilhafterweise die Dimensionen des Steckers 4 in axialer Richtung nicht vergrößern. Der Kabeldichtungsstopfen 1 kann insbesondere mit einem Ende des Gehäuses 6 abschließen, wodurch verhindert werden kann, dass zur Betätigung des Kabeldichtungsstopfens 1 in die Kabelöffnung 7 hineingegriffen werden muss.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kabeldichtungsstopfen
- 2
- Steckanordnung
- 4
- Stecker
- 6
- Gehäuse
- 7
- Kabelöffnung
- 8
- elektrisches Kabel
- 10
- vorbestimmter Kabeldurchmesser
- 12
- Kabeldurchführungsöffnung
- 14
- Quetschdichtung
- 16
- gequetschter Zustand
- 18
- Innendurchmesser
- 20
- Verschlussteil
- 22
- Verriegelungseinrichtung
- 24
- Sperrstellung
- 26
- vereintes Bauteil
- 28
- entspannter Zustand
- 30
- Mantelfläche
- 32
- Isolierung
- 34
- Dichtkraft
- 36
- Spritzgussteil
- 38
- axiales Ende
- 40
- axiales Ende
- 42
- Pressring
- 44
- Presskraft
- 46
- Presskraft
- 48
- Fläche
- 50
- Absatz
- 52
- Pressfläche
- 54
- Pressfläche
- 56
- radial nach innen vorspringende Druckwulst
- 58
- radial nach außen vorspringende Druckwulst
- 60
- Innenwandung
- 62
- Dichtungsaufnahme
- 64
- Kragen
- 66
- Übergang
- 68
- Sperrbereich
- 70
- Mantelfläche
- 72
- Kulissenführung
- 74
- Bajonettverschluss
- 76
- Bajonettführung
- 78
- komplementäre Verriegelungseinrichtung
- 80
- Kulissenstein
- 82
- Stirnseite
- 84
- Handhabungsbereich
- 86
- elektrischer Leiter
- 88
- Kabelschirmung
- 90
- ringförmige Tasche
- 92
- Innenwandung
- 94
- Fortsatz
- A
- axiale Richtung