BROKMANN, Frank (Strangweg 7, Detmold, 32760, DE)
HOPPE, Udo (Alter Burgweg 19, Blomberg, 32825, DE)
GIEFERS, Stefan (Hünenweg 12, Detmold, 32760, DE)
STARKE, Cord (Walkenmühle 2c, Blomberg, 32825, DE)
BROKMANN, Frank (Strangweg 7, Detmold, 32760, DE)
HOPPE, Udo (Alter Burgweg 19, Blomberg, 32825, DE)
GIEFERS, Stefan (Hünenweg 12, Detmold, 32760, DE)
| Patentansprüche 1. Anordnung mit einem Kabel (1) und einem das Kabel (1) wenigstens teilweise umgebenden Spritzbauteils (2), wobei das Spritzbauteil (2 ) Umspritzmaterial (3) aufweist, mit dem das Kabel umspritzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Kabel ein Dichtelement (4) vorgesehen ist, das von dem Umspritzmaterial (3) umspritzt ist, und das Dichtelement (4) verformbar und/oder spannbar ist und mittels des Umspritzmaterials (3) in eine derartige Verformung bzw. Spannung gebracht ist, dass das Dichtelement (4) einen Druck auf das Kabel (1) ausübt und dazu als Widerlager gegen das Umspritzmaterial drückt. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement ( 4 ) wenigstens eine Hebelflache ( 5 ) aufweist und die Verformung bzw. Spannung des Dichtelements ( 4 ) durch Druck des Umspritzmaterials auf die Hebelflache ( 5 ) des Dichtelements ( 4 ) erzielt wird. 3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelflache ( 5 ) als Lamelle (6) des Dichtelements ( 4 ) ausgebildet ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamelle (6) als umfangsmäßig vollständig umlaufende Lamelle ausgebildet ist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Lamellen vorgesehen sind . 6. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umsprit zmaterial (3) aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht. 7. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement ( 4 ) Silikon aufweist. 8. Verfahren zum Abdichten eines Kabels (1) zu einem Spritzbauteil (2) , wobei das Kabel (1) zur Herstellung des Spritzbauteils (2 ) mit einem Umsprit zmaterial (3) umspritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Herstellung des Spritzbauteils (2 ) auf dem Kabel (1) ein verformbares und/oder spannbares Dichtelement (4) angeordnet wird, und das Dichtelement beim Umspritzen des Kabels (1) aufgrund des strömenden Umsprit zmaterials (3) in eine derartige Verformung bzw. Spannung gebracht wird, dass das Dichtelement (4) einen Druck auf das Kabel (1) ausübt und dazu als Widerlager gegen das Umsprit zmaterial drückt. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (4) eine Hebelfläche (5) aufweist und die Verformung bzw. Spannung des Dichtelements (4) dadurch erzielt wird, dass ein durch das strömende Umsprit zmaterials ein Druck auf die Hebelflache ( 5 ) des Dichtelements ( 4 ) ausgeübt wird. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein derartiger Einspritzpunkt ( 6) gewählt wird, der ein Anströmen des Umsprit zmaterials (3) in einem Winkel zu der Hebelfläche (5) erlaubt, so dass ein Strömungsdruck gegen die Hebelfläche (5) erzielt wird. |
Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Kabel und einem das Kabel wenigstens teilweise umgebenden
Spritzbauteils, wobei das Spritzbauteil Umspritzmaterial aufweist, mit dem das Kabel umspritzt ist, sowie ein
Verfahren zum Abdichten eines Kabels zu einem
Spritzbauteil, wobei das Kabel zur Herstellung des
Spritzbauteils mit einem Umspritzmaterial umspritzt wird.
Zur Abdichtung von Kabeldurchführungen sind aus dem Stand der Technik verschiedene Lösungen bekannt. Häufig kommen Schraubverbindungen zum Einsatz, bei denen eine Dichtung, in der Regel eine Dichthülse oder Dichtring, mittels einer Schraubverbindung auf das Kabel gepresst wird.
Derartige Lösungen sind jedoch hinsichtlich der Komplexität aufwändig und erfordern von der Dimensionierung her einen großen Raumbedarf. Für die Realisierung kompakterer Dichtlösungen ist die
Verwendung von SchrumpfSchläuchen oder das Umspritzen eines Kabel zur Herstellung beispielsweise eines Steckers
bekannt. Dabei ist für die Technik des Umspritzens
diejenige Situation von besonderer Problematik, bei der das Umspritzmaterial keine oder nur eine schlecht haftende Verbindung mit dem Kabel eingeht.
Insbesondere bei dynamischer Belastung der Dichtung, wie es beispielsweise bei Kabelzugentlastungen der Fall ist, entstehen leicht Undichtigkeiten entlang des Kabels, d.h. die Längswasserdichtigkeit ist begrenzt.
Um höheren Anforderungen an die Längswasserdichtigkeit gerecht zu werden, z.B. um den Standard IP 67 (International Protection Code 67) oder höher zu erzielen, sind aufwändige Lösungen erforderlich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und eine Verfahren anzugeben, welche insbesondere auch bei Verwendung eines nicht oder nur schlecht auf dem Kabel haftenden Umspritzmaterials bei hoher Kompaktheit und geringer Komplexität hohe Anforderungen an die
Längswasserdichtigkeit bietet.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben .
Erfindungsgemäß ist damit eine Anordnung mit einem Kabel und einem das Kabel wenigstens teilweise umgebenden
Spritzbauteils, wobei das Spritzbauteil Umspritzmaterial aufweist, mit dem das Kabel umspritzt ist, dadurch
gekennzeichnet, dass auf dem Kabel ein Dichtelement
vorgesehen ist, das von dem Umspritzmaterial umspritzt ist, und das Dichtelement verformbar und/oder spannbar ist und mittels des Umspritzmaterials in eine derartige Verformung bzw. Spannung gebracht ist, dass das Dichtelement einen Druck auf das Kabel ausübt und dazu als Widerlager gegen das Umspritzmaterial drückt.
Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass durch Einspritzen des Umspritzmaterials ein Dichtelement derart unter Spannung gesetzt wird, dass es auf das Kabel aufgedrückt und somit die gewünschte Dichtigkeit erzielt wird. Von besonderem Vorteil dieser Lösung ist dabei, dass bei der Konfektionierung beispielsweise eines Steckers zur Abdichtung neben dem vorzugsweise zuvor auf das Kabel aufgeschobenen Dichtelements keine weiteren Materialien wie Überwurfmuttern oder additive Zugentlastungen erforderlich sind. In gleichem Maße entfallen auch Arbeitsschritte für eine Verarbeitung dieser Materialien.
Für einen guten Andruck des Dichtelements an das Kabel weist das Dichtelement vorteilhaft eine Hebelfläche auf, gegen welche das eingespritzte Umspritzmaterial drückt. Dabei ist die Hebelfläche vorzugsweise wenigstens
teilweise, vorzugsweise vollständig, orthogonal zur
Kabelachse angeordnet, so dass das Dichtelement im Profil einen (L) -Schnitt oder einen (-L) -Schnitt beschreibt. Bei axialem Druck gegen die orthogonal zur Kabelauflagefläche stehende Hebelfläche der Dichtung drückt das in der
Dichtung wirkende Drehmoment die Auflagefläche der Dichtung gegen das Kabel.
Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass bei Verwendung geeigneter Materialien wie Silikon die Dichtung eine
Federwirkung aufweist, die einen dauerhaften Andruck, auch bei dynamischen Belastungswechseln, gewährleistet.
Weiterhin ist der Spritzpunkt zum Einspritzen des
Umspritzmaterials vorteilhaft so gelegen, dass das
Spritzmaterial in axialer Richtung strömt und senkrecht auf die Hebelfläche des Dichtelements einwirkt.
Zwecks verstärkter Wirkung dieses Mechanismus kann das Dichtelement weiterhin mehrere nebeneinanderliegende (L) -
Profile z.B. in Form eines (LLL) -Profils aufweisen, so dass eine bevorzugte Ausgestaltung des Dichtelements zum
Beispiel in einer mit Lamellen besetzte Silikonhülse besteht . Dabei bieten komplett umlaufende Hebelflächen weiterhin den Vorteil, dass ein Umströmen oder Zurückströmen der
Spritzmasse erschwert wird, so dass die Druckwirkung aufrecht erhalten wird, auch wenn der Strömungsdruck mit Abschluss des Spritzvorgangs endet.
Vorteilhaft liegt daher auch die Lamelle bis zur oder bis nahe an die Innenseite der verwendeten Spritzform an, so dass eine Art Ventilwirkung entsteht, die ein Umströmen der Hebelfläche zusätzlich erschwert.
Um ein Rückstellen der Hebelfläche vor Erstarren des
Umspritzmaterials zu verhindern, kann das Umspritzmaterial als zähe Masse in einer auf die verbleibenden Spaltmasse abstimmbaren Viskosität eingebracht werden.
Um eine gute Elastizität bei gleichzeitig guter
Temperaturbeständigkeit in einem Einsatzbereich bis wenigstens 200°C, vorzugsweise bis 340°C, zu erzielen, wird für das Umspritzmaterial vorzugsweise ein thermoelastischer Kunststoff und für das Dichtungselement vorzugsweise
Silikon verwendet. Alternativ zu einem Dichtungselement mit Lamellenstruktur kann auch ein O-Ring verwendet werden, welcher ebenfalls durch den Spritzdruck und einem aufgrund des elastischen Spritzbauteils anhaltenden Druck der umgebenden Spritzmasse anhaltend und federnd auf das Kabel gedrückt wird.
Ebenso kann das Verfahren auch zum Mediendichten von z.B. Metallteilen (z.B. Schirmhülsen) verwendet werden.
Neben der beschriebenen Wirkung der Abdichtung des Kabels gegenüber dem Umspritzmaterial sowie dem Spritzbauteil weist die Erfindung die weitere Wirkung einer erhöhten Haftung zwischen Kabel und Spritzbauteil auf, so dass eine höhere Zugfestigkeit erzielt wird. Das auf das Kabel gepresste Dichtelement ist aufgrund der Hebelflächen gut von der Umspritzmasse umgeben und dadurch in ihr verankert. Ein Herausziehen des Dichtelements aus der Umspritzmasse ist daher nur unter Anwendung hoher Zugkräfte unter Zerstörung des Spritzbauteils möglich.
Die für ein Herausziehen des Kabels aus dem Dichtelement erforderliche Zugkraft wird ebenfalls aufgrund der mit dem Andruck des Dichtelements auf das Kabel einhergehenden Vergrößerung der Haftreibung durch die vorliegende
Erfindung deutlich erhöht.
Bevorzugte Einsatzbereiche der vorliegenden Erfindung sind die Abdichtung vorkonfektionierter Stecker, die Abdichtung von Zugentlastungen oder Gehäusedurchführungen.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert . Es zeigen
Fig. 1 die Abdichtung eines Kabels gegenüber einem
Spritzbauteil gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt,
Fig. 2 ein Dichtungselement gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt und Fig. 3 ein Dichtungselement gemäß einem anderen
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Schnitt .
Figur 1 zeigt die Abdichtung eines Kabels gegenüber einem Spritzbauteil gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in axialer Schnittrichtung. Das Kabel 1 mündet in einer Spritzform 12. Das Kabel 1 wird in dieser Spritzform 12 mit dem Umspritzmaterial 3 umspritzt, wodurch das Spritzbauteil 2 gebildet wird. Da das Umspritzmaterial
3 an dem Kabel lvorliegend nicht gut haftet, entsteht dabei leicht ein Spalt 8, in welchen Feuchtigkeit in Vorrichtung eindringen kann.
Das tiefere Eindringen von Feuchtigkeit wird vorliegend durch ein Dichtelement 4 verhindert. Damit es zwischen Dichtelement 4 und Kabel 1 nicht ebenfalls zur
Spaltenstehung kommt, ist vorgesehen, dass das Dichtelement
4 auf die Kabeloberfläche aufgepresst wird.
Gemäß dem vorliegend beschriebenen bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt dies durch ein Verbiegen von Hebelflächen 5 des Dichtelements 4, in verbogenem Zustand als 5 'skizziert. Das Verbiegen der
Hebelflächen 5 erzeugt im Knickpunkt zwischen Hebelfläche 5 und der Kabelauflagefläche der Dichtung ein Drehmoment, welches die Kabelauflagefläche gegen das Kabel 1 presst und damit eine Spaltbildung verhindert.
Durch die Spannung des Dichtelements 4 wirkt dieses ferner als Feder, so dass auch bei Bewegung des Kabels 1 gegenüber der Kabeltülle 2 eine Spaltbildung dauerhaft vermieden werden kann. Das Spannen des Dichtelements erfolgt bei der
Konfektionierung der Vorrichtung durch das Einbringen des Umspritzmaterial 3. Für eine ideale Wirkung wird der
Spritzpunkt 7 zum Einbringen des Umspritzmaterials 3 derart gewählt, dass die Fließrichtung des Umspritzmaterials 3 in axialer Richtung, und damit vorliegend orthogonal zu den Hebelflächen 5 verläuft, so dass die Hebelflächen 5 einem hohen Strömungsdruck ausgesetzt sind. Durch die Anordnung mehrerer Hebelflächen 5 bzw. Lamellen 6 hintereinander lässt sich diese Wirkung verstärken.
Der Durchgangsspalt zwischen Lamelle 6 und Innenwand der Spritzform 12 kann möglichst schmal bemessen werden, so dass ein Umströmen der Hebelflächen 5 bzw. Lamellen 6 und ein Wiederaufrichten bei Beendigung des Spritzvorgangs durch das angemessen zäh zu haltende Spritzmaterial 3 möglichst nicht erfolgt.
Die Figuren 2 und 3 zeigen zwei Ausgestaltungsformen des Dichtelements 4 in radialer Schnittrichtung. Durch die
Verformung der ringartigen Hebelflächen 5 verringert sich deren Außenradius, wodurch das Material innerhalb der
Dichtungsscheibe in zirkularer Richtung gestaucht wird. Diese Stauchung ist nicht erwünscht und setzt zudem dem Biegevorgang eine nicht erwünschte Kraft entgegen.
In den Figuren 2 und 3 sind daher Ausgestaltungsformen des Dichtelements 4 gezeigt, die ein Stauchen des Materials innerhalb der Ringfläche vermeiden.
Figur 2 zeigt eine unterbrochene Ringfläche, so dass einzelne, sich außer am Fußpunkt (Knickpunkt) berührende Hebelflächen 5 frei voneinander beweglich sind. Durch gemeinsames Umbiegen der einzelnen Hebelflächen wird zum Einen ein umlaufender Druck auf die Dichtung ausgeübt, zum Anderen reduziert sich der (projizierte) Radius des Ringes, so dass die äußeren Eckpunkte der Hebelflächen 5 näher aneinander liegen. Durch den zwischen ihnen liegenden Abstand treten unerwünschte Stauchkräfte nicht auf.
Figur 3 zeigt eine vereinfachte Ausführung der Anordnung aus Figur 2, wobei die Ringscheibe lediglich in radialer Richtung eingeschnitten ist. Der Vorteil dieser Ausführung liegt darin, dass ein Umströmen der Hebelfläche 5 weniger leicht erfolgt. Aufgrund der Radiusreduzierung der Scheibe erfolgt in diesem Fall ein Überlappen der äußeren Ecken der Hebelflächen .
Bezugs zeichenliste
Kabel 1
Spritzbauteil 2 Umspritzmaterial 3
Dichtelement 4
Hebelfläche 5
Lamelle 6
Spritzpunkt 7 Spalt 8
Spritzform 12