DE102021001475A1

DE102021001475A1 - Elektrischer Steckverbinder und Verfahren zum Konfektionieren einer elektrischen Anschlussleitung für einen Steckverbinder

Info

Publication number: DE102021001475A1
Application number: DE102021001475.8A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Mohs
Original assignee: Kostal Kontakt Systeme GmbH
Current assignee: KOSTAL KONTAKT SYSTEME GMBH & CO. KG, DE
Priority date: 2021-03-20
Filing date: 2021-03-20
Publication date: 2022-09-22

Abstract

Beschrieben wird ein elektrischer Steckverbinder mit einem Steckhülsengehäuse, das mindestens eine Aufnahmekammer aufweist, mit mindestens einem elektrischen Steckkontakt, der in der mindestens einen Aufnahmekammer angeordnet ist und der mit einer Anschlussleitung elektrisch verbunden ist, wobei in jede Aufnahmekammer ein Dichtstopfen eingesetzt ist, wobei jede Anschlussleitung einen isolierten Abschnitt mit einer Isolierhülle aufweist, der durch ein Durchgangsloch eines Dichtstopfens hindurchgeführt ist, wobei die Isolierhüllen der Anschlussleitungen außerhalb der Durchgangslöcher der Dichtstopfen jeweils mindestens eine Anformung mit einer vergrößerten Querschnittsweite aufweisen. Zudem wird ein Verfahren zum Konfektionieren der elektrischen Anschlussleitungen für einen solchen Steckverbinder vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Steckverbinder mit einem Steckhülsengehäuse, das mindestens eine Aufnahmekammer aufweist, mit mindestens einem elektrischen Steckkontakt, der in der mindestens einen Aufnahmekammer angeordnet ist und der mit einer Anschlussleitung elektrisch verbunden ist, wobei in jede Aufnahmekammer ein Dichtstopfen eingesetzt ist, wobei jede Anschlussleitung einen isolierten Abschnitt mit einer Isolierhülle aufweist, der durch ein Durchgangsloch eines Dichtstopfens hindurchgeführt ist.
Ein derartiger Steckverbinder ist aus der deutschen Patentschrift DE 42 24 155 C2 bekannt.
Das Aufbauprinzip eines Steckverbinders nach dem Stand der Technik ist auch in der 2 skizzenhaft dargestellt. Bei diesem Steckverbinder bildet ein Steckhülsengehäuse 1 mindestens eine Aufnahmekammer 2 für einen elektrischen Steckkontakt 5 aus. Bei der Montage des Steckverbinders wird in jede vorhandene Aufnahmekammer 2 ein elektrischer Steckkontakt 5 eingesetzt, der mit einer elektrischen Anschlussleitung 6 verbunden ist. Alle Anschlussleitungen 6 sind aus dem Steckhülsengehäuse 1 herausgeführt wobei jeweils ein isolierter Abschnitt jeder Anschlussleitung 6 einen Dichtstopfen 3 durchläuft.
Jeder Dichtstopfen 3 ist in einer der Aufnahmekammern 2 angeordnet und dichtet die Aufnahmekammer 2, die einen elektrischen Steckkontakt 5 enthält, gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Verschmutzungen ab, welche die elektrische Verbindungen der Steckkontakte 5 und damit die Funktion des Steckverbinders beeinträchtigen könnten.
Die Dichtigkeit eines solchen Dichtstopfens 3 ist üblicherweise gut, jedenfalls solange keine äußeren Kräfte auf die durchgeführte Anschlussleitung 6 einwirken. Besonders Missbrauchskräfte FZ, die senkrecht zur Steckrichtung des Steckverbinders auf eine Anschlussleitung 6 einwirken, können eine Verbiegung des zu der Anschlussleitung 6 gehörenden Dichtstopfens 3 in der zugehörigen Aufnahmekammer 2 bewirken, durch das, zumindest temporär, die abdichtende Wirkung des Dichtstopfens 3 beeinträchtigt wird. Unter diesen Umständen kann Feuchtigkeit und/oder Schmutz bis zu dem Steckkontakt 5 in der Aufnahmekammer vordringen.
Es stellte sich die Aufgabe auf einfache und kostengünstige Weise, einen gattungsgemäßen Steckverbinder zu schaffen, der unter den vorgenannten Umständen vor dem Eindringen von Feuchtigkeit und/oder Schmutz besser geschützt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Isolierhüllen der Anschlussleitungen außerhalb der Durchgangslöcher der Dichtstopfen jeweils mindestens eine Anformung mit einer vergrößerten Querschnittsweite aufweisen.
Darüber hinaus stellte sich die Aufgabe, ein vorteilhaftes Verfahren zum Konfektionieren der elektrischen Anschlussleitungen für einen solchen Steckverbinder zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 13 gelöst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Querschnittsweite der Isolierhüllen der Anschlussleitungen bereichsweise durch Anformungen zu vergrößern. Der Begriff Anformung soll dabei im weiten Sinne entsprechend der nachfolgenden Beschreibung verstanden werden.
Der Bereich mit einer vergrößerten Querschnittsweite liegt dabei noch vor den Durchgangslöchern der Dichtstopfen, das heißt, die Anformungen liegen der zuleitungsseitigen Außenseite des Steckverbinders näher als die Dichtstopfen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Querschnittsweite der Anformungen möglichst genau der Querschnittsweite der Aufnahmekammer, die auch oval, rechteckig, quadratisch oder abgeflacht ausgebildet sein kann, vor dem Dichtstopfen entspricht.
Die mindestens eine Anformung an jeder Anschlussleitung kann auf einfache und vorteilhafte Weise durch ein erwärmtes Formwerkzeug hergestellt werden. Besonders vorteilhaft kann die Formung dieser Bereiche durch ein Werkzeug erfolgen, welches die Anschlussleitungen auch abisoliert.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung der Figuren hervor. Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt und näher erläutert werden. In jeweils einer Schnittansicht zeigen die

1 einen erfindungsgemäßen Steckverbinder,
2 einen Steckverbinder nach dem Stand der Technik,
3 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Steckverbinders,
4 drei Ausführungsvariante einer Anformung an einer Isolierhülle,
5 drei Schritte zur Montage einer Anschlussleitung an einen Steckverbinder,
6 Verfahrensschritte zum Konfektionieren einer Anschlussleitung.

Bei allen nachfolgend dargestellten Ausführungsformen von Steckverbindern, sind gleiche und gleichwirkende Komponenten jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden.
Die 2 zeigt einen Steckverbinder nach dem Stand der Technik. Der Steckverbinder weist ein Steckhülsengehäuse 1 auf, welches mindestens eine und vorzugsweise mehrere Aufnahmekammern 2 besitzt, in die bei einem vollständig montierten Steckverbinder jeweils ein Steckkontakt 5 eingesetzt ist. Der Steckkontakt 5 weist mindestens eine Rastfeder 11 auf, durch die er in der Aufnahmekammer 2 fixiert ist. Die Aufnahmekammern 2 erstrecken sich jeweils durch das gesamte Steckhülsengehäuse 1 in dessen Längsrichtung.
Mit jedem Steckkontakt 5 ist der abisolierte Massiv- oder Litzendraht einer einadrigen elektrischen Anschlussleitung 6 verbunden. Die mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Steckkontakt 5 und dem Draht der Anschlussleitung 6 ist auf eine bekannte Weise, wie beispielsweise durch Crimpen, Löten oder Schweißen hergestellt.
Außerhalb ihres Verbindungsbereichs mit dem Steckkontakt 5 ist die aus dem Steckhülsengehäuse 1 herausgeführte elektrische Anschlussleitung 6 mit einer Isolierhülle 7 aus einem thermoplastischen Material versehen.
Jede Anschlussleitung 6 ist bei einem endmontierten Steckverbinder durch einen Dichtstopfen 3 hindurchgeführt, der ebenfalls in die Aufnahmekammer 2 des zugehörigen Steckkontakts 5 eingesetzt ist.
Jeder Dichtstopfen 3 stellt für eine Anschlussleitung 6 ein zumeist kreisrundes Durchgangsloch 4 bereit, durch die die jeweilige Anschlussleitung 6 hindurchgefädelt ist. Der hier im Schnitt dargestellte Dichtstopfen 3 weist an seinem Außenumfang mehrere umlaufende Dichtlippen 12 auf, die dicht an den Innenseiten einer Aufnahmekammer 2 anliegen.
Der Dichtstopfen 3 stabilisiert die Anschlussleitung 6 in der Aufnahmekammer 2 und erfüllt darüber hinaus die Funktion, den Steckkontakt 5 vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen zu schützen, die vom zuleitungsseitigem Ende her in das Steckhülsengehäuse 1 gelangen können.
Problematisch ist, dass eine an der Anschlussleitung 6 angreifende Missbrauchskraft FZ, die senkrecht zur vorgesehenen Steckrichtung des Steckverbinders auf die Anschlussleitung 6 einwirkt, die Anschlussleitung 6 innerhalb der Aufnahmekammer 2 verkippen kann, wodurch auf verschiedene Stellen des Dichtstopfens 3 unterschiedliche Zug- und Druckkräfte einwirken, welche den Dichtstopfen 3 asymmetrisch verformen. Durch diese Verformung kann die dichtende Wirkung des Dichtstopfens 3 zumindest temporär verlorengehen, wodurch zeitweise Schmutz und Feuchtigkeit bis zum Steckkontakt 5 vordringen kann.
Die erfindungsgemäße Lösung dieses Problems ist in der 1 dargestellt. Hierzu ist auf dem durch die Aufnahmekammer 2 hindurchgeführten Abschnitt der Anschlussleitung 6 auf der Isolierhülle 7 eine Anformung 8 angebracht, welche die Querschnittsweite der Isolierhülle 7 abschnittsweise vergrößert.
Die Anformung 8, deren Querschnitt vorzugsweise den Querschnitt Aufnahmekammer 2 ganz ausfüllt, begrenzt oder verhindert die Möglichkeit der Anschlussleitung 6, innerhalb der Aufnahmekammer 2 zu verkippen, und dadurch den Dichtstopfen 3 in der Aufnahmekammer 2 zu deformieren. Entsprechend verringert ist die Gefahr des Eindringens von Schmutz und Feuchtigkeit bei einer auf die Anschlussleitung 6 einwirkenden Missbrauchskraft FZ.
Die 3 zeigt eine alternative Ausführung eines erfindungsgemäßen Steckverbinders. Zur Unterstützung der Wirkung der an der Anschlussleitung 6 angeordneten Anformung 8 ist hier zusätzlich ein zylinderförmiges Formteil 9 über die Anschlussleitung 6 gefädelt, welches nun zwischen der Anformung 8 und einer Stirnfläche des Dichtstopfens 3 gehalten wird. Das zylinderförmige Formteil 9 hat vorzugsweise ebenfalls eine Querschnittsweite, die der Querschnittsweite und Form der Aufnahmekammer 2 entspricht. Das zylinderförmige Formteil 9 kann besonders vorteilhaft aus einem schwer verformbaren Material wie Metall oder einem harten Kunststoff bestehen.
Die eine oder mehreren Anformungen 8, welche die Querschnittsweite an einer oder an mehreren Stellen der Isolierhülle 7 erhöhen, können auf vielfältige Weise erzeugt werden. Dabei bestehen die Möglichkeiten, die Anformungen 8 entweder durch das ursprüngliche Material der Isolierhülle 7 selber zu formen oder aber durch ein zusätzliches Material bereichsweise auf der Isolierhülle 7 aufzubringen.
Bezüglich der ersten Möglichkeit kann speziell vorgesehen werden, die mindestens eine Anformung 8 durch eine Erwärmung und abschnittsweise Stauchung der Isolierhülle 7 zu erzeugen.
Bei geeignet gewähltem Material der Isolierhülle 7 können die Anformungen 8 auch durch eine Kältebehandlung oder eine chemische Behandlung der Isolierhülle 7 geschaffen werden, die zu einem Aufquellen des Materials der Isolierhülle 7 führt.
Eine bereichsweise Querschnittsvergrößerung der Isolierhülle 7 durch ein zusätzlich eingebrachtes Material kann ebenfalls auf unterschiedliche Weisen erfolgen. So kann etwa auf die zu vergrößernden Bereiche der Isolierhülle 7 eine Kunststoffumspritzung aufgebracht werden.
Alternativ kann die mindestens eine Anformung 8 auf die Isolierhülle 7 aufvulkanisiert werden.
Querschnittsvergrößernde Anformungen 8 an der Isolierhülle 7 können auch durch einen aufgebrachten Schrumpfschlauch ausgebildet werden. Oder auch durch eine auf der Isolierhülle 7 befestigte Metall- oder Kunststoffhülse, die an der Isolierhülle 7 durch Kleben befestigt wird. Alternativ dazu auch durch eine Metallhülse, die auf die Isolierhülle 7 aufgepresst wird.
Die an den Anschlussleitungen 6 angeordneten Anformungen 8 können zudem in unterschiedlichen Formen (oval, rechteckig, quadratisch oder abgeflacht) ausgebildet sein, wobei selbstverständlich rotationssymmetrische Formen besonders vorteilhaft und zweckmäßig sind.
Die 4 zeigt drei Beispiele für derartige Formen; selbstverständlich sind darüber hinaus viele weitere Formen vorstellbar und realisierbar.
In der 4a) weist eine Anformung 8 eine annähernd doppelkegelförmige Form auf, wobei der äquatoriale Bereich umlaufend einen schmalen Dichtring 19 ausbildet. 4b) zeigt eine ellipsoidförmige Wulst 8 um die Anschlussleitung 6. In der 4c) weist die Anschlussleitung 6 zwei aufeinanderfolgende Anformungen 8, von der Art wie sie einmal bereits in der 4a) dargestellt.
5 zeigt drei Schritte zur Montage einer Anschlussleitung 6 an einem elektrischen Steckverbinder. Ausgehend von einer elektrischen Anschlussleitung 6, die als Draht- oder Litzenleitung mit einer thermoplastischen Isolierhülle 7 ausgebildet ist, wird in einem ersten Schritt mindestens eine Anformung 8 an der Isolierhülle 7 angeformt oder angeordnet (5a). In einem nächsten Schritt wird von der Anschlussseite der Anschlussleitung 6 her ein Dichtstopfen 3 auf die Isolierhülle 7 bis vor die mindestens eine Anformung 8 aufgeschoben. In einem weiteren, hier nicht explizit dargestellten Montageschritt, wird die freigelegte Seele 18 am Ende der Anschlussleitung 6, beispielsweise durch Crimpen, Schweißen oder Löten, mit einem Steckkontakt 5 verbunden.
Die soweit vorbereitete Anschlussleitung 6 wird abschließend mit dem Steckkontakt 5 voran in die Aufnahmekammer 2 eines Steckhülsengehäuses 1 eingeschoben, bis mindestens eine an dem Steckkontakt 5 angeformte Rastfeder 11 an einem Vorsprung des Steckhülsengehäuses 1 einrastet und sowohl die Dichtlippen des Dichtstopfens 3 als auch die mindestens eine Anformung 8 an Innenwänden der Aufnahmekammer 2 zur Anlage kommt.
Da die Anformung 8 auch als Anschlag beziehungsweise Halterung für den Dichtstopfen 3 gegen Herausrutschen aus der Aufnahmekammer 2 beim Bestücken des Steckhülsengehäuses 1 dient, können Kontakte 5 Verwendung finden, die nicht mit einem Dichtstopfencrimp 10 ausgelegt sind. Ebenso können Dichtstopfen 3 ohne Halterungsansatz 17 bis zur Anformung 8 aufgezogen werden und die Anschlussleitung 6 mit Steckkontakten 5 versehen werden, die keinen Dichtstopfencrimp 10 haben.
Ein bevorzugtes Verfahren zum Konfektionieren einer Anschlussleitung 6 ist in der 6 skizzenhaft illustriert. Durch dieses Verfahren können insbesondere die in der 4 beispielhaft dargestellten Anformungen 8 jeweils durch ein Abisolierformgebungswerkzeug 13 erstellt werden.
Die zum Verfahren gehörenden Verfahrensschritte a) bis g) sind wie folgt:

a) Fixieren einer isolierten elektrischen Anschlussleitung 6 in einem Fixierblock 16. Hierbei wird eine vorzugsweise als Endlosleitung ausgeführte Anschlussleitung 6 an vorbestimmter Leitungslänge mit einer Kraft F in einem Fixierblock 16 fixiert.
b) Ansetzen eines zwei- oder mehrteiligen Abisolierformgebungswerkzeugs 13, welches die vorgesehene Form der mindestens einen Anformung 8 als eine Hohlform 14 ausbildet und an einem Endabschnitt ein Abisoliermesser 15 ausbildet, an die Anschlussleitung 6.
c) Zusammenfahren und Erhitzen der Teile des Abisolierformgebungswerkzeugs 13, oder alternativ Zusammenfahren des vorab erhitzten Abisolierformgebungswerkzeugs 13.
d) Abisolieren der Anschlussleitung 6 durch Verfahren des Abisolierformgebungswerkzeugs 13 relativ zum Fixierblock 16 um eine vorgegebene Wegstrecke s in axialer Richtung der Anschlussleitung 6. Das geschlossene Abisolierformgebungswerkzeug 13 fährt dabei die Wegstrecke s, bis das noch freie Volumen in der Hohlform 14 des Abisolierformgebungswerkzeugs 13 mit weich gewordener Isolationsmasse 20 von der Isolierhülle 7 der Anschlussleitung 6 gefüllt ist und damit die gewünschte Form auf der Isolierhülle 7 entstanden ist.
e) Trennen und optional Kürzen der freigelegten Seele 18 der Anschlussleitung 6.
f) Entnehmen der Anschlussleitung 6 aus dem Abisolierformgebungswerkzeugs 13 und
g) Verbinden eines Steckkontakts 5 mit der Seele 18 der Anschlussleitung 6.

Dieser Schritt kann vorzugsweise durch Crimpen erfolgen.
Bezugszeichenliste

1: Steckhülsengehäuse
2: Aufnahmekammer
3: Dichtstopfen
4: Durchgangsloch
5: Steckkontakt
6: Anschlussleitung
7: Isolierhülle
8: Anformung
9: Formteil
10: Dichtstopfencrimp
11: Rastfeder
12: Dichtlippe
13: Abisolierformgebungswerkzeug
14: Hohlform
15: Abisoliermesser
16: Fixierblock
17: Halterungsansatz
18: Seele
19: Dichtring
20: Isolationsmasse
F: Kraft
FZ: Missbrauchskraft (seitliche Zugkraft)
s: Wegstrecke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4224155 C2 [0002]

Claims

Elektrischer Steckverbinder mit einem Steckhülsengehäuse (1), das mindestens eine Aufnahmekammer (2) aufweist, mit mindestens einem elektrischen Steckkontakt (5), der in der mindestens einen Aufnahmekammer (2) angeordnet ist und der mit einer Anschlussleitung (6) elektrisch verbunden ist, wobei in jede Aufnahmekammer ein Dichtstopfen (3) eingesetzt ist, wobei jede Anschlussleitung (6) einen isolierten Abschnitt mit einer Isolierhülle (7) aufweist, der durch ein Durchgangsloch (4) eines Dichtstopfens (3) hindurchgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierhüllen (7) der Anschlussleitungen (6) außerhalb der Durchgangslöcher der Dichtstopfen (3) jeweils mindestens eine Anformung (8) mit einer vergrößerten Querschnittsweite aufweisen.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (8) zylinderförmig ausgebildet ist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (8) doppelkegelförmig oder mehrfach doppelkegelförmig ausgebildet ist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (8) durch Erwärmung und abschnittsweise Stauchung der Isolierhülle (7) erzeugt ist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Anformung (8) durch eine Kunststoffumspritzung auf die Isolierhülle (7) aufgebracht ist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, gekennzeichnet, dass die Anformung (8) auf die Isolierhülle (7) aufvulkanisiert ist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (8) als Schrumpfschlauch auf die der Isolierhülle (7) aufgebracht ist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (8) als Metall- oder Kunststoffhülse auf die Isolierhülle (7) aufgebracht ist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metall- oder Kunststoffhülse auf die Isolierhülle (7) aufgeklebt ist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metallhülse auf die Isolierhülle (7) aufgepresst ist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (8) durch eine Wärme- oder Kältebehandlung der Isolierhülle (7) erzeugt ist.
Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anformung (8) durch eine chemische Behandlung der Isolierhülle (7) erzeugt ist.
Verfahren zum Konfektionieren einer elektrischen Anschlussleitung für einen Steckverbinder nach Anspruch 1, mit folgenden Verfahrensschritten: a) Fixieren einer isolierten elektrischen Anschlussleitung (6) in einem Fixierblock (16), b) Ansetzen eines Abisolierformgebungswerkzeugs (13), welches die vorgesehene Form der mindestens einen Anformung (8) als eine Hohlform (14) ausbildet und an einem Endabschnitt ein Abisoliermesser (15) ausbildet, an die Anschlussleitung (6), c) Zusammenfahren und Erhitzen des Abisolierformgebungswerkzeugs (13), oder alternativ Zusammenfahren des vorab erhitzten Abisolierformgebungswerkzeugs (13), d) Abisolieren der Anschlussleitung durch Verfahren des Abisolierformgebungswerkzeugs (13) relativ zum Fixierblock (16) um eine vorgegebene Wegstrecke (s) in axialer Richtung der Anschlussleitung (6), e) Trennen und optional kürzen der freigelegten Seele (18) der Anschlussleitung (6), f) Entnehmen der Anschlussleitung (6) aus dem Abisolierformgebungswerkzeugs (13) und g) Verbinden eines Steckkontakts (5) mit der Seele der Anschlussleitung (6).