DE19632817A1 - Elektrische Vorrichtung mit mehreren Ports sowie elektrischer Kabelbaum hierfür - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elek­ trischen Kabelbaum gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine elektrische Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Die Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung, bei der mehrere Kabel mittels eines Kabelbaums mit der Vorrichtung verbunden werden müssen, insbesondere zur zuverlässigen Positio­ nierung der Kabel des Kabelbaums in der Vorrichtung.

Es gibt viele Anwendungen, bei denen es erforderlich ist, an einer bestimmten Stelle einen Steuerkasten oder ein Informationszentrum als Teil einer bestimmten Vorrichtung zu integrieren, wobei der Steuerkasten von verschiedenen Sensoren in der Vorrichtung Nachrichten empfängt, diese Information analysiert und dann Befeh­ le verteilt, um die Vorrichtung zu steuern. Ein Bei­ spiel hierfür ist ein modernes Fahrzeug, in dem ein Steuerkasten typischerweise solche Dinge, wie das Kraftstoff-Luft-Gemisch, den Zündzeitpunkt usw. steuert, wobei all diese Vorgänge zur Erzielung eines effizienten Motorbetriebs wichtig sind. Typischerweise sind diese Sensoren über das gesamte Fahrzeug ver­ streut angeordnet. Sie müssen alle mit den elektroni­ schen Schaltungseinrichtungen im Inneren des Kastens in Kommunikation gebracht werden. Da der Kasten typi­ scherweise an einer Stelle angeordnet ist, an der er Verunreinigungen ausgesetzt ist, ist es notwendig, eine Dichtung um den Kasten herum vorzusehen, um da­ durch sicherzustellen, daß die Verunreinigungen nicht in das Gehäuse eindringen und dadurch in negativer Weise auf den Betrieb derselben einwirken. Da mehr und mehr Sensoren verwendet werden, ist auch eine größere Anzahl von Eingängen in den Kasten sowie Ausgängen aus dem Kasten erforderlich. Da die Steuerschaltungen ty­ pischerweise auf einer gedruckten Schaltungsplatte angeordnet sind, ist es notwendig, daß die in den Ka­ sten eintretenden Kabel in einem Verbinder abgeschlos­ sen werden, der mit herkömmlichen Verbindungseinrich­ tungen gedruckter Schaltungsplatten, wie durchplat­ tierten Löchern, verbindbar ist. Da die gedruckt Schaltungsplatte normalerweise an einem Ort herge­ stellt wird und die Drahtkabelbäume an einem anderen Ort hergestellt werden, wäre es ferner vorteilhaft, einen Weg zur Positionierung der Verbinder an den En­ den der Kabel in einer derartigen Weise zu ermögli­ chen, daß eine exakte Ausrichtung mit der elektrischen Grenzfläche an der gedruckten Schaltungsplatte gewähr­ leistet ist, während gleichzeitig die Anzahl der er­ forderlichen Zwischenverbindungs- und Montageschritte reduziert wird.

Erreicht werden diese Ziele mit der vorliegenden Er­ findung durch Schaffung eines elektrischen Kabelbaums für eine Vorrichtung mit einem Gehäuse mit mehreren Ports, die einen Kabelzugang zu einer darin befindli­ chen elektrischen Vorrichtung schaffen, wobei die Vor­ richtung wenigstens zwei Verbindungsstellen besitzt und wobei der Kabelbaum wenigstens zwei Kabel auf­ weist, die mit ihrem einen Ende jeweils an einen Ver­ binder angeschlossen sind, der zu einer jeweiligen Verbindungsstelle an der elektrischen Vorrichtung kom­ plementär ist, wobei sich der Kabelbaum erfindungs­ gemäß dadurch auszeichnet, daß die Kabel in ihren je­ weiligen Positionen gegenüber den Verbindungsstellen in ein Dichtungselement eingekapselt sind und das Dich­ tungselement in dem Gehäuse derart festgesetzt wird, daß die jeweiligen Verbinder und Verbindungsstellen einander entsprechen.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein einzelnes Drahtkabelbaum-Gehäuse hergestellt wird, von dem sich mehrere Kabel wegerstrecken. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sich der elektrische Kabelbaum separat von der Vorrichtung herstellen läßt und durch korrektes Positionieren der Dichtung in der Vorrichtung an dieser montieren läßt. Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß durch korrektes Positionieren der Dichtung die Verbinder auf den Kabeln relativ zu ihren Verbindungsstellen richtig positioniert werden. Wei­ terhin besteht ein Vorteil der Erfindung darin, daß durch Einkapseln der Kabel in das Dichtungselement und Festsetzen des Dichtungselements in dem Gehäuse der Vorrichtung ein abgedichtetes Gehäuseelement herge­ stellt werden kann, bei dem verhindert ist, daß Ver­ unreinigungen das Innere erreichen, in dem die elek­ trische Vorrichtung angeordnet ist. Zusätzlich dazu besteht noch ein weiterer Vorteil darin, daß die Kabel in einer Dichtungskonstruktion angeordnet sind und die Dichtungskonstruktion ausreichend nachgiebig ist, um Schwankungen in der Lage der Verbindungsstellen Rech­ nung zu tragen.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der zeichnerischen Darstellungen eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert; in den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine von oben gesehene, teilweise weggeschnit­ tene Ansicht eines elektrischen Kabelbaums gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines elektrischen Verbinders, der in den Ka­ belbaum der Fig. 1 integriert werden kann;

Fig. 3 eine im Schnitt dargestellte Endansicht des elektrischen Verbinders der Fig. 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines elektrischen Kon­ takts, der in dem Verbinder der Fig. 2 ver­ wendet wird;

Fig. 5 eine Rückansicht des elektrischen Kontakts der Fig. 4;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Verbindergehäuses, das an dem Ende der Kabel des Kabelbaums der Fig. 1 integriert werden kann;

Fig. 7 eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines vollständigen Verbinders gemäß Fig. 6; und

Fig. 8 eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer elektrischen Vorrichtung, in die der Kabelbaum der Fig. 1 integriert ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist ein elektrischer Ka­ belbaum gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein bei dem Bezugszeichen 2 darstellt. Der elektrische Kabel­ baum 2 beinhaltet eine Anzahl von Kabeln 4a bis 4i, bei denen es sich bei dem vorliegenden Ausführungsbei­ spiel um Bandkabel mit unterschiedlichen Anzahlen von darin enthaltenen Leitern handelt. Dabei variiert bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Anzahl der Leiter zwischen 1 bis 7 in den verschiedenen Kabeln, wobei eine Gesamtanzahl von 9 Kabeln dargestellt ist; es können jedoch auch andere Kabel mit mehr oder weni­ ger Leitern verwendet werden, ebenso wie auch ein Ka­ belbaum mit einer größeren oder geringeren Anzahl von Kabeln verwendet werden kann. An dem einen Ende jedes Kabels ist ein innerer elektrischer Verbinder 6a bis 6i zum Anschließen der elektrischen Kabel 4a bis 4i angeordnet. An dem gegenüberliegenden Ende der Kabel 4a bis 4i befinden sich entsprechende äußere Verbinder 8a bis 8i. Die Kabel 4 und ihre zugehörigen Verbinder 6, 8 werden relativ zu ihren gewünschten Zwischenver­ bindungsstellen positioniert und um diese herum ist ein Dichtungselement 10 ausgebildet, das die Kabel 4 in der Nähe der inneren Verbinder 6 umschließt, so daß die inneren Verbinder 6 im allgemeinen relativ zu der gewünschten Anordnungsstelle ihrer Zwischenverbindugs­ punkte positioniert sind. Die inneren Verbinder 6 sind außerdem im Inneren des Innenbereichs 11 der Dichtung 10 angeordnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbei­ spiel ist die Dichtung 10 in vorteilhafter Weise auf die Kabel aufgeformt und aus einem typischen Material gebildet, das für Anwendungen im Motorbereich von Kraftfahrzeugen bekannt und geeignet ist, wobei die Dichtung ein gewisses Federvermögen relativ dazu auf­ weist.

In den Fig. 2 und 3 ist der innere elektrische Ver­ binder 6 dargestellt. Der elektrische Verbinder 6 be­ sitzt ein Verbindergehäuse 12, das eine Basis 14 und eine obere Oberfläche 16 mit einer Vielzahl darin vor­ gesehener Kontaktaufnahme-Aussparungen 18 aufweist. Jede Aussparung 18 ist durch einen Kanal 20 von der Oberseite 16 her durch die Basis 14 hindurch offen. Ein Hilfskanal 22 ist entlang jeder der Aussparungen 18 angeordnet und beinhaltet eine Schulter 24 für Kon­ taktfesthaltezwecke, wie dies im folgenden noch erläu­ tert wird. Innerhalb jeder Aussparung 18 befindet sich ein elektrischer Kontakt 26, der nachfolgend ebenfalls noch ausführlicher beschrieben wird. Von der Basis 14 erstreckt sich ein Positionierstift 28 nach außen weg, der mit jeder der Aussparungen 18 und Kanäle 20 derart ausgerichtet ist, daß die darin angeordneten Kontakte 26 in bezug auf die Aussparungen 18 und die Kanäle 20 zuverlässig positioniert werden. Durch entsprechendes Positionieren des Positionierstifts 28 läßt sich somit der gesamte Verbinder 6 in zuverlässiger Weise posi­ tionieren, und die Kontakte lassen sich in ihrer ge­ wünschten Ausrichtung korrekt anordnen. Der vorstehend beschriebene Verbinder ist zwar für das Kabel mit ei­ nem vier Leiter aufweisenden Kern beschrieben worden, wie es z. B. bei dem Bezugszeichen 4e dargestellt ist, jedoch versteht es sich, daß sich die Anzahl der Kon­ taktaufnahme-Aussparungen erhöhen oder reduzieren läßt, je nachdem, wie dies zur Aufnahme von mehr oder weniger Kontakten in diesen erforderlich ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 wird der Kon­ takt 26 nun ausführlicher beschrieben. Der Kontakt 26 besitzt einen oberen die Isolierung verdrängenden Kon­ taktbereich bzw. Schneid-Klemm-Kontaktbereich 30 sowie einen unteren Durchgangsloch-Stiftbereich 32. Der ob­ ere Schneid-Klemm-Kontaktbereich 30 weist voneinander beabstandete Platten 34 auf, in denen ein die Isolie­ rung verdrängender bzw. Schneid-Klemm-Schlitz 36 vor­ gesehen ist, wobei die Platten durch eine Rückwand 38 miteinander verbunden sind. Die Rückwand 38 trägt eine Verriegelungszunge 40, die aus dieser derart in Rich­ tung nach außen herausgestreckt ist, daß sie an der Schulter 24 des Verbindergehäuses 12 in der in Fig. 2 gezeigten Weise in Anlage gelangen kann, um den Kon­ takt 26 in dem Gehäuse 12 festzuhalten. Der Stiftbe­ reich 32 beinhaltet einen Material-Überlappungsab­ schnitt, der durch Umfalten des Materials an einer Biegestelle 42 desselben gebildet ist, so daß die Dicke des Stiftbereichs 32 nunmehr das Doppelte der Dicke des Materials beträgt, aus dem der Kontakt 26 gebildet ist. Der Überlappungsbereich 44 beinhaltet ein Paar Laschen 46, die um den Hauptbereich 48 des Stiftbereichs 32 festgepreßt sind. Der Hauptbereich 48 und der überlappungsbereich 44 besitzen jeweils sich in entgegengesetzte Richtungen schlängelnde bzw. mäandernde Abschnitte 50, 50′, so daß die Breite des Stiftabschnitts 32 ein gewisses Ausmaß an Federverm­ ögen und Nachgiebigkeit aufweist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 wird nun der elektrische Verbinder 8 an dem äußeren Ende der Kabel 4 erläutert. Der Verbinder 8 beinhaltet ein äußeres Gehäuse 52 mit einer Abdeckung 54 und einem Drahtein­ trittsbereich 56, der einen Basisbereich 58 und eine Klappe 60 aufweist, wobei entlang derselben eine Viel­ zahl von Leisten 62 ausgebildet ist, die zwischen sich Nuten 64 bilden. Wie insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 7 zu sehen ist, ist der Verbinder 8 an das Kabel 4 mit einem Kontakt 66 angeschlossen, der zur Herstel­ lung einer Verbindung mit einem komplementären An­ schluß dient, wobei der Kontakt 66 mit den Leitern 70 des Kabels 4 durch eine Crimphülse 72 verbunden ist, wobei jedoch auch andere Anschlußtechniken verwendet werden können. Das Verbindergehäuse 8 besitzt einen Anschlußblockbereich 74, in dem diese buchsenartigen Kontakte 66 angeordnet sind, und der Anschlußblock 64 trägt ein Dichtungselement 76 zur Bildung eines ab­ dichtenden festen Sitzes gegenüber einem komplemen­ tären Verbinder, der einen komplementären Anschluß 68 trägt. Nachdem der Kontakt 66 korrekt in dem Verbinder 8 positioniert ist, kann eine Manschette 78 auf den Verbinder aufgeformt werden, die den hinteren Bereich 56 und das Kabel 4 abdichtet, so daß ein Eindringen von Verunreinigungen verhindert wird und eine verun­ reinigungsdichte Verbindung hergestellt wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 ist eine elektrische Vor­ richtung, in die die vorliegende Erfindung integriert ist, allgemein bei dem Bezugszeichen 80 dargestellt. Die elektrische Vorrichtung 80 beinhaltet ein unteres Gehäuseteil 82 und ein oberes Gehäuseteil 84 mit sich durch diese hindurcherstreckenden Zugangseinrichtungen 85. Eine gedruckte Schaltungsplatte 86 ist im Inneren der Gehäuseeinrichtung 82, 84 angeordnet, wobei auf der gedruckten Schaltungsplatte eine Vielzahl inte­ grierter Schaltungskomponenten 88 angebracht ist. Die gedruckte Schaltungsplatte 86 weist eine Vielzahl durchplattierter Öffnungen 90 auf, die durch Leiter­ bahnen 89 mit Komponenten 88 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit den Kabeln 4 verbunden sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwar durchplattierte Öffnungen 90 dargestellt, jedoch können auch andere Arten von an der gedruckten Schal­ tungsplatte vorgesehenen Verbindungsstellen verwendet werden, und der damit zu verbindende Verbinder kann diesbezüglich komplementär ausgebildet werden. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, ist der Drahtkabelbaum 2 derart auf dem unteren Gehäuseteil 82 angeordnet, daß die Dichtung 10 einem Flansch 91 mit einer daran vor­ gesehenen Positioniererhebung 92 entspricht. Es ist zwar nicht dargestellt, jedoch ist der Ausrichtungs­ stift 28 des Gehäuses 12 des Verbinders 6 in einer entsprechenden Öffnung in der gedruckten Schaltungs­ platte 86 aufgenommen, um dadurch sicherzustellen, daß die Kontaktenden 32 bei der Herstellung der Verbindung mit ihren jeweiligen Durchgangsöffnungen 90 ausgerich­ tet sind. Es kann wünschenswert sein, um das gesamte Verbindergehäuse 6 Dichtungsmaterial herumzuformen, nachdem die Kabel 4 daran angeschlossen worden sind, wobei das Dichtungsmaterial 10′ in den Kontaktaufnah­ meaussparungen 18 sowie um die Kontakte 26 herum auf­ genommen wird und sich über die Enden der Kabel in einem bei dem Bezugszeichen 10′′ dargestellten Ausmaß hinauserstreckt, wodurch der Verbinder mit den Kabeln 4 verbunden und vollständig abgedichtet ist. Bei An­ bringung der oberen Gehäusehälfte 84 an der unteren Gehäusehälfte 82 greift ein Haken 94 an dem Flansch 91 der unteren Gehäusehälfte 82 an, wodurch die Dichtung 10 zwischen diesem und dem Flansch 91 der unteren Ge­ häusehälfte 82 vollständig eingeschlossen ist. Ein Flansch 96 der oberen Gehäusehälfte 84 besitzt eben­ falls eine Erhebung, so daß die Dichtung 10 dazwischen in druckbeaufschlagter Weise festgelegt wird und eine feste Dichtung gegenüber den Gehäusehälften 82, 84 gebildet wird.

Es muß an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß das Federvermögen des Dichtungselements eine gewisse begrenzte Verlagerung des Verbinders 6 gestattet, um dadurch sicherzustellen, daß eine korrekte Positionie­ rung relativ zu der gedruckten Schaltungsplatte er­ folgt, und zwar aufgrund der Toleranzunterschiede zwi­ schen dem Dichtungsmaterial-Aufformvorgang und den Vorgängen zur Herstellung der gedruckten Schaltungs­ platte. Vorteilhafterweise schafft die Dichtung - die erforderliche Abdichtung für das Verbindergehäuse so­ wie auch die Positionierung, die zur Gewährleistung einer korrekten Handhabung sowie einer vorteilhaften Montage der Vorrichtung erforderlich ist.

Claims (9)

1. Elektrischer Kabelbaum (2) für eine Vorrichtung (80) mit einem Gehäuse (82, 84) mit mehreren Ports (85), die einen Kabelzugang zu einer darin befindli­ chen elektrischen Vorrichtung (86) schaffen, wobei die Vorrichtung (86) wenigstens zwei Verbindungsstellen (90) besitzt und wobei der Kabelbaum (2) wenigstens zwei Kabel (4a-4i) aufweist, die mit ihrem einen Ende jeweils an einen Verbinder (6a-6i) angeschlossen sind, der zu einer jeweiligen Verbindungsstelle (90) der elektrischen Vorrichtung (86) komplementär ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel (4a-4i) in ihren relativen Positionen gegenüber den Verbindungsstellen (90) in ein Dichtungselement (10) eingekapselt sind und das Dichtungselement (10) in dem Gehäuse (82, 84) derart festzusetzen ist, daß die jeweiligen Verbinder (6a-6i) und Verbindungsstellen (90) einander dann ent­ sprechen.

2. Kabelbaum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungsmaterial (10′, 10′′) um den mit der jeweiligen Verbindungsstel­ le 90 zu verbindenden Verbinder (6a-6i) vollständig herumgeformt ist, nachdem das Kabel (4a-4i) in diesem angeschlossen ist.

3. Kabelbaum nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verbinder (6a-6i) Schneid-Klemm-Kon­ takte (26) aufweist, die voneinander beabstandete Platten (34) mit darin ausgebildeten, miteinander aus­ gerichteten Schneid-Klemm-Schlitzen (36) aufweisen, wobei die Platten durch eine Rückwand (38) miteinander verbunden sind, in der eine Verriegelungszunge (40) vorgesehen ist, und daß den Schneid-Klemm-Schlitzen (36) gegenüberliegend ein Stiftbereich (32) für den elektrischen Eingriff in eine gedruckte Schaltungs­ platte (86) vorgesehen ist.

4. Kabelbaum nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (10) und das Gehäuse (82, 84) komplementäre Positionierein­ richtungen (92, 98) zum Festlegen der Dichtung (10) beinhalten.

5. Kabelbaum nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (10) einen geschlossenen Innenraum (11) definiert, in dem die inneren Verbinder (6a-6i) angeordnet sind.

6. Elektrische Vorrichtung (80) mit einem unteren Ge­ häuseteil (82), einem oberen Gehäuseteil (84), einem darin angeordneten Substrat (89) mit einer Anzahl dar­ auf vorgesehener Verbindungsstellen (90) und mit einem Drahtkabelbaum (2) mit einer Anzahl von Kabeln (4a-4i), an denen ein Verbinder (6a-6i) angebracht ist, der komplementär zu den Verbindungsstellen (90) ausge­ bildet ist, wobei die Kabel (4a-4i) in ein Dichtungs­ element (10) eingekapselt sind, wodurch die Verbinder (6a-6i) den Verbindungsstellen (90) entsprechend posi­ tioniert sind und das Dichtungselement (10) zwischen dem oberen und dem unteren Gehäuseteil (82, 84) derart aufnehmbar ist, daß ein verunreinigungsdichtes Gebilde geschaffen ist, von dem sich die Kabel wegerstrecken.

7. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Gehäuseteil (82) eine Positioniereinrichtung (92) zum Festlegen des Dich­ tungselements (10) aufweist.

8. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabel (4a-4i) in den entsprechen den Kontakten (26) in den Verbindern (6a-6i) mittels Schneid-Klemm-Techniken angeschlossen sind.

9. Elektrische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungs­ element (10) einen geschlossenen Innenraum (11) bil­ det, in dem die inneren Verbinder angeordnet sind.