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Die
Erfindung betrifft eine Baueinheit aus einem Gehäusekörper mit Durchführung zur
Aufnahme eines Anschlusskabels, umfassend einen an der Stirnseite
des Gehäusekörpers im
Bereich der Durchführung
und diese umgebend vorgesehenen, bevorzugt ringförmigen Adapter, in das Innere
des Gehäusekörpers hineinreichende
Enden des Anschlusskabels sowie Mittel zum Abdichten des Anschlusskabels
im Bereich der Durchführung
und/oder des Adapters, gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 sowie ein vorkonfektioniertes Anschlusskabel
für eine
derartige Baueinheit und ein Montageverfahren hierfür.
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Aus
der
DE 101 08 350
C1 ist eine Baueinheit aus einem Näherungsschalter und einem Kabelanschlussteil
vorbekannt.
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Der
Näherungsschalter
weist ein Außengehäuse und
ein Isolationsteil auf und es ist das Isolationsteil an einer Stirnseite
des Außengehäuses befindlich.
Das Anschlusselement weist nach außen führende Anschlüsse auf,
wobei diese als Steckhülsen
ausgebildet sind. Das Kabelanschlussteil umfasst ein Kabel und ein
Verbindungsteil, wobei das Kabel im Verbindungsteil befestigt ist
und die Enden der Adern des Kabels mit Steckhülsen des Anschlusselements
in elektrisch leitender Verbindung stehen.
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Um
notwendigen Dichtheits- und Festigkeitsansprüchen zu genügen, weist das Kabelanschlussteil
eine zumindest das Verbindungsteil umschließende Kappe auf. Das Kabelanschlussteil
ist mit Hilfe der Kappe am Außengehäuse befestigt.
Diese Befestigung erfolgt über
eine Rastverbindung und/oder eine Verprägung mit dem Außengehäuse. Das
Ende der Kappe kann sich an seinem dem Näherungsschalter abgewandten
Ende verjüngen.
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Um
die notwendige Dichtheit und eine Zugentlastung zu gewährleisten,
ist dem Verbindungsteil ein Ring zugeordnet. Der Ring kann aus einer
ersten Form, in der der Innendurchmesser des Ringes größer oder
gleich dem Außendurchmesser
des Verbindungsteils bzw. größer oder
gleich den Außenabmessungen
des Kabels ist, in eine zweite Form, in der der Innendurchmesser
des Ringes kleiner als die Außenabmessungen
des Verbindungsteils bzw. kleiner als die Außenabmessungen des Kabels ist,
verformt werden. Bevorzugt ist der Ring in einer im Verbindungsteil
ausgebildeten Nut angeordnet und besteht aus einem metallischen
Material. Bei einer solchen Ausbildung eines Kabelanschlussteils
ist eine Vielzahl von Einzelteilen erforderlich, die zu einem höheren Kostenaufwand
und auch steigenden Montageaufwendungen führt. Schwierigkeiten bestehen darüber hinaus
dann, wenn das freie Ende des Anschlusskabels nur sehr kurz ist
und der Gehäusekörper eine
längliche,
hohlzylindrische oder Glockenform aufweist, mit einem komplizierten
Zugang zu einem darin befindlichen Kontaktierungs-Kabelende.
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Aus
der
DE 197 24 309
A1 ist ein Sensorgehäuse
mit Prozessanschluss vorbekannt, wobei dort von einem zweiteiligen
Gehäuse,
z. B. für
Druck- oder Strömungssensoren,
umfassend ein Gehäuseteil
und ein Oberteil, ausgegangen wird.
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Das
Unterteil dient dort als Prozessanschluss, wobei das Oberteil elektronische
Bauteile aufnimmt. Das Zusammenfügen
von Unterteil und Oberteil erfolgt dadurch, dass das Unterteil und
das Oberteil durch eine elastische Pressverbindung miteinander verbunden
und im Bereich der Presspassung gerade Flächen und gekrümmte Flächen vorhanden
sind. Durch die dort vorgesehene elastische Pressung und die unterschiedliche
Flächengestaltung
sollen Toleranzen des Innendurchmessers bzw. des Außendurchmesser
von Ober- und Unterteil des Gehäuses
nicht besonders eng auslegbar sein, so dass Beschädigungen
von Ober- oder Unterteil des Gehäuses
verringert werden. Die notwendigen geraden und gekrümmten Flächen befinden
sich vorzugsweise im Bereich des Unterteils und bilden dort eine Presspassungsfläche. Beim
Zusammenfügen
des Oberteils und des Unterteils liegt dann das Oberteil im Bereich
der gekrümmten
Flächen
am Unterteil an, während
es im Bereich der geraden Flächen
nicht oder nur wenig am Unterteil anliegt, so dass ein Freiraum
zwischen Oberteil und Unterteil resultiert. Das Oberteil kann sich
dadurch in Richtung der geraden Flächen verformen, ohne dass es
zu Rissen kommt. Bei einer Ausgestaltung dieser Lösung des
Standes der Technik ist im Unterteil unterhalb der Presspassungsfläche eine
Nut zur zusätzlichen
Aufnahme eines O-Ringes ausgebildet. Erst mit diesem O-Ring ergibt
sich die notwendige Dichtheit des Gehäuses.
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Es
hat sich gezeigt, dass die elastische Presspassung gemäß der Lehre
nach
DE 197 24 309
A1 nicht die notwendigen Anforderungen an Mediendichtheit,
insbesondere Gasdichtheit erfüllt,
so dass die Langzeitstabilität
einer entsprechenden Gehäuseanordnung
nur unzureichend ist.
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Aus
der
US 2003/0207615
A1 ist eine Baueinheit aus einem Gehäusekörper mit Durchführung zur
Aufnahme eines Anschlusskabels vorbekannt, wobei die dortigen Mittel
zum Abdichten des Anschlusskabels mindestens eine Dichtlamelle aufweisen.
Der dortige Adapter ist als Stülpkonturadapter ausgebildet
und einstückig
am Gehäusekörper angeformt
oder mit diesem verbunden. Außerdem
ist es aus der erwähnten
Druckschrift des Standes der Technik bekannt, eine Überwurfkappe
auf dem Anschlusskabel durch Verkrimpen zu befestigen. Bei dem vorbekannten
Dichtelement ist dieses als separates, auf ein Kabelende aufschiebbares
Teil ausgeführt,
welches sowohl innenseitig als auch außenseitig eine Struktur aufweist,
die Dichtlamellen umfasst. Herstellungsseitig ist es daher notwendig,
ein weiteres, von der Struktur recht kompliziertes Teil, nämlich das
Dichtlamellen aufweisende Dichtelement zu fertigen.
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Aus
der
DE 7919544 U1 ist
eine Anschlussleitung für
ein elektrisches Gerät
bekannt. Die dortige Anschlussleitung umfasst eine Tülle. Um
das Ende der Anschlussleitung in ein Kunststoffgehäuse eines elektrischen
Gerätes
Druck- und feuchtigkeitsdicht einzuführen, wird
das Leitungsende in einer Spritzform mit der Tülle aus einem thermoplastischen Kunststoff
umspritzt.
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Aus
dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte
Baueinheit aus einem Gehäusekörper mit
Durchführung
zur Aufnahme eines Anschlusskabels anzugeben, wobei die Verbindungsstelle
zwischen Kabel und Gehäuse
mediendicht zu gestalten ist und gleichzeitig für die erforderliche Zugentlastung
des Kabels Sorge getragen wird, ohne dass eine hohe Anzahl von Einzelteilen
benötigt
wird oder aufwendige Montageschritte erfolgen müssen.
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Eine
Teilaufgabe besteht demgemäß darin, ein
weiterentwickeltes Montageverfahren für die erfindungsgemäße Baueinheit
sowie ein entsprechend optimiertes vorkonfektioniertes Anschlusskabel
anzugeben.
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Die
Lösung
der Aufgabe der Erfindung erfolgt hinsichtlich der Baueinheit gemäß der Merkmalskombination
nach Patentanspruch 1, bezogen auf das vorkonfektionierte Anschlusskabel
gemäß der Lehre
nach Patentanspruch 11 und hinsichtlich des Montageverfahrens für eine Baueinheit
mit Anschlusskabel gemäß der Definition
nach Anspruch 15.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Baueinheit aus einem Gehäusekörper mit
Durchführung
zur Aufnahme eines Anschlusskabels umfasst einen bevorzugt an der
Stirnseite des Gehäusekörpers im
Bereich der Durchführung
und diese umgebend vorgesehenen ringförmigen Adapter, in das Innere
des Gehäusekörpers hineinreichende
Enden des Anschlusskabels sowie Mittel zum Abdichten des Anschlusskabels
im Bereich der Durchführung
und/oder des vorerwähnten
Adapters.
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Erfindungsgemäß ist der
Adapter als Stülpkonturadapter,
bevorzugt aus Metall, ausgebildet und entweder einstückig am
Gehäusekörper angeformt oder
mit diesem verbunden. Der Gehäusekörper kann
ein metallisches Tiefziehformteil sein, wobei bei dieser Ausführungsform
dann auch der Stülpkonturadapter
in einem Tiefzieh- oder Prägeschritt
ausbildbar ist. Ergänzend
besteht die Möglichkeit
der Herstellung mittels Drehen oder durch Gießen.
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Das
Anschlusskabel weist eine Umspritzung, bevorzugt aus einem thermoplastischen
Polyurethan-Kunststoffmaterial mit mindestens einer Dichtlamelle
auf, wobei sich die Umspritzung über
einen Kabellängsabschnitt
erstreckt, welcher größer als
die Längsausdehnung
des Stülpkonturadapters
ist.
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Auf
dem Anschlusskabel ist eine Überwurfkappe
befindlich bzw. anordenbar, wobei nach dem Einbringen des Anschlusskabels
in den Gehäusekörper über die
Durchgangsöffnung
und den Stülpkonturadapter
die Überwurfkappe
mit ihrem gehäuseseitigen
Ende auf den Stülpkonturadapter
aufgepresst wird. Nach Positionierung des Anschlusskabels erfolgt
eine Vercrimpung zwischen dem gehäusefernen Ende der Überwurfkappe
und einem entsprechenden Abschnitt der Umspritzung.
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Ausgestaltend
weist die Umspritzung eine Durchmesserstufenkontur auf, wobei die Überwurfkappe
eine hierzu komplementäre
Innenkontur besitzt derart, dass bei Positionierung des Anschlusskabels
ein Anschlag sowie eine zusätzliche
Abdichtung entsteht.
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Der
Stülpkonturadapter
ist auch als Hülse oder
Ring separat hersteilbar, der dann stoffschlüssig mit dem Gehäusekörper in
dem Bereich der Durchführung
verbunden wird. Diester Stoffschluss kann z. B. mittels Widerstands-
oder Laserschweißen
erfolgen.
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Die
mindestens eine Dichtlamelle kann als Teil der Umspritzung oder
aber auch als separat hergestellter, aufgeschobener Dichtring ausgebildet sein.
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Die
Umspritzung besitzt einen Vercrimpungsabschnitt, welcher der Dichtlamelle
in Längsrichtung
beabstandet gegenüberliegt.
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Der
Stülpkonturadapter,
die Umspritzung und die Überwurfmutter
sind bevorzugt als rotationssymmetrische Teile ausgeführt.
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Weiterhin
weist bei einer Ausgestaltung der Erfindung der Stülpkonturadapter
einen außendurchmesserreduzierten
Abschnitt auf.
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Im
außendurchmesserreduzierten
Abschnitt des Stülpkonturadapters
kann mindestens ein radial umlaufender Vorsprung und/oder ein entsprechend umlaufender
Rücksprung
vorgesehen sein. Der Vorsprung bildet hier über eine Kantengestalt einen
Widerhaken und sichert die Pressverbindung der Überwurfkappe bezüglich des
Stülpkonturadapters.
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Auch
kann der außendurchmesserreduzierte Abschnitt
einen konischen Verlauf besitzen, mit der Folge, dass die Überwurfkappe
beim Aufpressen zusätzlichen
Keilkräften
unterliegt.
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Der
Stülpkonturadapter
und die Überwurfkappe
sind aus einem kriechfesten Material ausgebildet und weisen einen
sich in axialer Richtung erstreckenden Überlappungsbereich auf, wobei
die Querschnittsform des Stülpkonturadapters
und der Überwurfkappe
im Überlappungsbereich
komplementär ist
und ein Übermaß vorliegt,
so dass die Überwurfkappe
mit dem Stülpkonturadapter
durch axiale Einpresskräfte
unter Übermaßverlust
mediendicht gefügt
verbindbar sind.
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Das
vorkonfektionierte Anschlusskabel, insbesondere für die vorstehend
beschriebene Baueinheit geht von einem Rohkabel aus, an dessen einem Ende
eine Umspritzung befindlich ist, die bevorzugt aus einem thermoplastischen
Polyurethan-Kunststoffmaterial besteht. Weiterhin weist das Kabel
eine metallische Überwurfkappe
auf, wobei die Überwurfkappe
eine Innenkontur besitzt, die der Außenkontur der Umspritzung im
Wesentlichen komplementär
ist. Weiterhin ist die Überwurfkappe
im konfektionierten Zustand auf das Kabel aufschiebbar oder bereits
aufgeschoben.
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Das
Montageverfahren für
die Baueinheit mit Anschlusskabel gestaltet sich wie folgt.
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Zunächst wird
das mit Umspritzung versehene Kabel in den Gehäusekörper über die Durchgangsöffnung und
den Stülpkonturadapter
eingebracht. Dann können
notwendige elektrische Kontaktierungen am freien, umspritzungsseitigen
Kabelende ausgeführt
werden, wobei die Konfektionierung auch das Vorsehen von Löthilfen
am abisolierten Kabelende umfassen kann.
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Im
Anschluss wird die Überwurfkappe
durch Pressen mit dem Stülpkonturadapter
kraft- und/oder formschlüssig
verbunden.
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Dann
kann das Anschlusskabel durch Ziehen in seine Endlage positioniert
werden, wobei die Umspritzung zusammen mit der Innenkontur der Überwurfkappe
einen Dicht- und Positionieranschlag bildet.
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Mit
Hilfe des freien Endes der metallischen Überwurfkappe erfolgt dann ein
Vercrimpen des Anschlusskabels im Bereich der Umspritzung als Zugentlastung
und zur weiteren Erhöhung
der Dichtheit.
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Die
Umspritzung des Anschlusskabels kann auch einen konischen Abschnitt
aufweisen, wobei der konische Abschnitt bezogen auf die Hülsengestalt
des Stülpkonturadapters
zu einem Presssitz führt,
so dass sich die notwendige Dichtheit im Kabelanschlussbereich der
Baueinheit ergibt.
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Die
erwähnten
Dichtlamellen besitzen bei einer Ausführungsform einen im Längsschnitt
annähernd
sinusförmigen
oder einen Mäander-Verlauf, wobei
mehrere Dichtlamellen axial beabstandet hintereinander vorgesehen
sein können.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter
Zuhilfenahme von Figuren näher
erläutert
werden.
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Hierbei
zeigen:
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1a und b Ansicht und Schnittdarstellung der
Baueinheit mit Gehäusekörper und
darin aufgenommenem Anschlusskabel;
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2a bis c eine Darstellung des vorkonfektionierten
Anschlusskabels mit Umspritzung und den Detaildarstellungen X und
Y bezogen auf den Umspritzungsabschnitt und die dort befindlichen
Dichtlamellen;
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2d und e Ansichten und Schnittdarstellungen
weiterer Ausführungsformen
der Anschluss- und Dichteinheit;
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3a bis d Ausführungsformen der Überwurfkappe
mit mehrfacher und einfacher Stufung, aber auch in einer hohlzylindrischen
Hülsenform;
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4a bis c verschiedene Ausführungsvarianten
des Stülpkonturadapters
und
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5a und b verschiedene Ansichten eines Gehäusekörpers mit
angeformtem Stülpkonturadapter
unterschiedlicher Gestalt.
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Die
Baueinheit gemäß der Darstellung
nach 1a und 1b geht
zunächst
von einem Gehäusekörper 1 aus.
Dieser Gehäusekörper 1 kann
ein haubenförmiges,
metallisches Tiefziehteil sein, das in seinem Inneren eine Leiterplatte 2 mit
nicht gezeigten elektronischen Bauelementen aufnimmt.
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Zwischen
der Leiterplatte 2 und einem Ende des Anschlusskabels (siehe 2,
Bezugszeichen 3) wird eine elektrische Verbindung z. B.
durch Löten hergestellt.
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Der
Gehäusekörper 1 weist
eine Durchführung 4 auf,
wobei im Bereich der Durchführung 4 ein Stülpkonturadapter 5 befindlich
ist.
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Das
Anschlusskabel 6 weist eine Umspritzung 7 auf,
wobei die Umspritzung 7 am zum Gehäusekörper 1 weisenden Ende
des Anschlusskabels 6 Dichtlamellen 8 umfasst.
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Wie
aus der 1b ersichtlich, erstreckt
sich die Umspritzung 7 über
einen Kabellängsabschnitt, welcher
größer als
die Längsausdehnung
des Stülpkonturadapters
und einer Überwurfkappe 9 ist.
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Nach
dem Einbringen des Anschlusskabels 6 in den Gehäusekörper 1 über die
Durchgangsöffnung
bzw. Durchführung 4 und
den Stülpkonturadapter 5 wird
die Überwurfkappe 9 mit
ihrem gehäuseseitigen
Ende auf den Stülpkonturadapter 5 aufgepresst.
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Nach
Positionierung des Anschlusskabels erfolgt eine Vercrimpung im Bereich
des gehäusefernen
Endes 10 der Überwurfkappe 9.
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Die
Wahl der Abmessungen zwischen Kabel mit Umspritzung sowie dem Innendurchmesser
des Stülpkonturadapters
sowie der Durchführung 4 erfolgt
so, dass das vorkonfektionierte Kabel nach innen in den Gehäusekörper hinein
geschoben werden kann, so dass die dann eingeführten Lötenden 3 frei zu Montagezwecken
zugänglich
sind. Nachdem ein Anschluss, insbesondere Lötvorgang abgeschlossen wurde,
kann das Anschlusskabel zurückgezogen werden,
wobei durch die Kontur der Umspritzung 7 in Verbindung
mit der Innenkontur der Überwurfkappe 9 ein
Anschlag gegeben ist.
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Das
vorkonfektionierte Anschlusskabel nach 2a bis
c weist die bereits erwähnte
Umspritzung 7 mit einer Stufenkontur und beispielsweise
drei Dichtlamellen 8 auf.
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Die
Dichtlamellen 8 können
während
des Umspritzungsvorgangs erzeugt, aber auch durch separate Dichtringe
ausgebildet werden.
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Mit
Hilfe der Darstellungen nach den 2d und
e sollen weitere Möglichkeiten
der Ausgestaltung der Anschluss- und Dichteinheit erläutert werden.
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Auch
bei diesem Beispiel besitzt der Gehäusekörper 1 im Bereich
einer Durchführung
einen Stülpkonturadapter 5.
Weiterhin befindet sich über
dem Anschlusskabel 6 eine Überwurfkappe 9.
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Beim
Beispiel nach 2d ist die Umspritzung 7 des
Anschlusskabels 6 mit einem konischen Abschnitt 7.1 versehen,
welcher bezogen auf den diesbezüglichen
Bereich des Stülpkonturadapters 5 zu
einem Presssitz führt,
wenn mit einer definierten Zugkraft (Pfeildarstellung) das Anschlusskabel
bei der Montage bewegt wird. Wenn das Kabel seine entsprechende
Position mit Presssitz erreicht hat, kann die Überwurfkappe 9 am
Stülpkonturadapter 5 fixiert und
ein Crimpschritt im gehäusefernen
Bereich der Überwurfkappe 9 vollzogen
werden. Eine derartige Lösung
ist besonders dann von Vorteil, wenn relativ kurze Kabel vom Inneren
des Gehäusekörpers 1 durch
die dort vorgesehene Öffnung
eingebracht und dann fixiert werden. Der konische Abschnitt 7.1 wirkt hier
gleichzeitig zentrierend, bildet einen Anschlag und erhöht die notwendige
Dichtigkeit.
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Beim
Ausführungsbeispiel
gemäß den Darstellungen
nach 2e ist das Anschlusskabel 6 ebenfalls
eine Umspritzung 7 ausgebildet.
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In
diesem Fall wird die Umspritzung 7 mit einem größeren Durchmesser
bezogen auf den Außendurchmesser
des Stülpkonturadapters 5 ausgeführt. Hier
wird das Anschlusskabel 6 mit seinem freien Anschlussende
von außen
in den Gehäusekörper 1 eingeführt, wobei
das untere Ende der Umspritzung 7 in dichtenden Anschlag
mit dem Stülpkonturadapter 5 gelangt.
Nachdem dieser Montageschritt vollzogen wurde, wird die Überwurfkappe 9 in
Richtung Gehäusekörper 1 über die
Umspritzung 7 bewegt und mit dem Stülpkonturadapter 5 bevorzugt
durch Form- und/oder Kraftschluss verbunden. Hieran schließt sich
der bereits erwähnte
Schritt des Vercrimpens unter Zuhilfenahme eines entsprechenden
Abschnitts der Überwurfkappe 9.
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Wie
das Detail Y gemäß 2c erkennen lässt, weisen die Dichtlamellen 8 einen
Abstand zueinander auf, wobei sich eine im Wesentlichen Sinusform
im Längsschnitt
ergibt. Hierdurch wird eine verbesserte Labyrinthdichtung bewirkt.
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Die Überwurfkappe 9 gemäß den Darstellungen
nach 3a bis d kann zweifach gestuft
(3a und b), aber auch mit einer einfachen
Stufung (3c) oder in Form einer länglichen
Hülse (3d) ausgeführt werden. Zum leichteren
Ausführen
der Verpressung zwischen der Überwurfkappe 9 und
dem Stülpkonturadapter 5 ist
das zum Gehäusekörper 1 weisende
innenseitige Ende der Überwurfkappe 9 mit
einer umlaufenden Einführschräge oder Fase 11 versehen.
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Auch
bei der Gestaltung des Stülpkonturadapters 5 bestehen
unter Hinweis auf die 4a bis c verschiedene
Möglichkeiten.
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Zunächst kann
der Stülpkonturadapter 5 nach 4a und der dortigen Detaildarstellung
als Ringhülse
ausgebildet sein, welche einen außendurchmesserreduzierten Abschnitt 12 aufweist.
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Im
Bereich dieses außendurchmesserreduzierten
Abschnitts 12 kann ein radial umlaufender hakenartiger
Vorsprung 13 vorhanden sein und/oder ein radial umlaufender
nut- oder rillenförmiger
Rücksprung 14 ausgebildet
werden.
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Durch
die Maßnahmen
umlaufender Vorsprung 13/umlaufender Rücksprung 14 ergibt
sich beim Verpressen der Überwurfkappe 9 auf
den Abschnitt 12 des Stülpkonturadapters 5 ein
verbesserter Kraft- bzw. Kraft-/Formschluss.
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Die
Ausführungsform
des Stülpkonturadapters 5 nach 4b weist wiederum einen außendurchmesserreduzierten
Abschnitt 12 auf, der eine konische Gestalt besitzen kann.
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Der
Stülpkonturadapter 5 nach 4c ist als Ringhülse ausgestaltet und besitzt
einen über
seine Länge
konstanten Durchmesser.
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Die 5a und 5b zeigen
die Möglichkeit des
Anformens eines Stülpkonturadapters 5 an
einen Gehäusekörper 1,
z. B. durch einen Tiefziehvorgang.
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Dabei
kann der Stülpkonturadapter 5 wiederum
gemäß dem Detail
X und 5a einen im Außendurchmesser
reduzierten Abschnitt 12 mit umlaufendem Vorsprung 13 und/oder
umlaufendem Rücksprung 14 aufweisen
oder aber auch nur als Hülse mit
konstanter Wandstärke
(5b) ausgebildet sein.
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- 1
- Gehäusekörper
- 2
- Leiterplatte
- 3
- Lötende des
Anschlusskabels
- 4
- Durchführung/Durchgangsöffnung
- 5
- Stülpkonturadapter
- 6
- Anschlusskabel
- 7
- Umspritzung
- 7.1
- konischer
Abschnitt
- 8
- Dichtlamelle
- 9
- Überwurfkappe
- 10
- gehäusefernes
Ende der Überwurfkappe
- 11
- Einführfase oder
Einfuhrschräge
- 12
- außendurchmesserreduzierter
Abschnitt
- 13
- umlaufender
Vorsprung
- 14
- umlaufender
Rücksprung