[0001] Die Erfindung betrifft eine Verbindungseinrichtung für eine ein Gehäuse aufweisende
Leistungshalbleitereinrichtung, wobei die Verbindungseinrichtung einen Steckverbinder
mit einer Zuleitung mit angeschlossener Kontakteinrichtung und einem Dichtstoffformkörper
aufweist, vorteilhafterweise weist die Verbindungseinrichtung eine Mehrzahl von Steckverbindern
auf. Derartige Verbindungseinrichtungen finden Anwendung in der Leistungselektronik.
[0002] Derartige Verbindungseinrichtungen müssen unter erschwerten Umweltbedingungen über
lange Jahre funktionsfähig sein. Korrosive Belastungen wie Feuchte, Dämpfe, Wasser
etc. führen zu einer Einsatzbeschränkung oder zum Ausfall der hergestellten Verbindung.
Auch aus Sicherheitsgründen müssen Industriesteckverbinder gegen Einflüsse von außen
wie z.B. Staub, Wasser etc. geschützt werden. Dieser Schutz muss durch das Gehäuse
und dessen Verriegelung sowie eine geeignete Abdichtung gewährleistet werden.
[0003] Es ist bekannt, zur Abdichtung einer Steckverbindungseinrichtung gegen Spritzwasser
nach dem Schutzgrad IP 54 oder höher spezielle Steckverbinder einzusetzen, die spritzwasserdicht
sind und dicht montiert werden können. Handelsübliche Steckverbinder weisen fachüblich
angeformte Dichtungen aus einem elastischen Dichtstoff, beispielhaft Silikon, auf.
[0004] Aus der Druckschrift
WO 2006/054574 ist ein wasserdichter Buchsenverbinder, der mit einem Steckverbinder verbindbar ist
bekannt, wobei der Steckverbinder mit einer Mehrzahl von Steckeranschlüssen versehen
ist, von denen jeder einen Vorderendabschnitt als elektrischen Verbinderabschnitt
hat, wobei der Steckeranschluss von einem Steckergehäuse nach vorne vorsteht und von
diesem gehalten ist, wobei das Steckergehäuse mit Vorsprüngen versehen ist, von denen
jeder von einer Vorderfläche des Steckergehäuses für einen entsprechenden Steckeranschluss
vorsteht, um einen hinteren Teil eines elektrischen Verbindungsabschnittes abzudecken,
wobei der wasserdichte Buchsenverbinder aufweist: eine Mehrzahl von Buchsenanschlüssen,
in welche die elektrischen Verbindungsabschnitte der Steckeranschlüsse entsprechend
einpassbar sind; ein Buchsengehäuse, welches aufweist: Anschlussaufnahmekammern zur
Aufnahme der entsprechenden Buchsenanschlüsse; Anschlussverriegelungsabschnitte zum
Verriegeln der Buchsenanschlüsse in den jeweiligen Anschlussaufnahmekammern und Steckeranschlusseinführöffnung,
in welche die Steckeranschlüsse zum Einpassen in die Buchsenanschlüsse entsprechend
einführbar sind, wobei die Steckeranschlusseinführöffnungen vorderhalb der Buchsenanschlüsse
ausgebildet sind; ein wasserdichtes Dichtteil aus elastischem Material mit einer Form
für einen engen Kontakt mit einer Vorderfläche des Buchsengehäuses und einem Dichtteilhalter
zum Halten des wasserdichten Dichtteils.
[0005] Nachteilig am o.g. Stand der Technik ist, dass handelsübliche spritzwasserdichte
Steckverbinder häufig zusätzliche Kosten verursachen, da bereits vorkonfektionierte
Steckverbinder daran adaptiert werden müssen und ggf. die bereits vorhandenen Steckverbinder
durch die spritzwasserdichte ersetzt werden müssen.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Verbindungseinrichtung vorzustellen,
die mindestens einen Schutz nach der Schutzklasse IP54, insbesondere nach IP 65 aufweist,
wobei der Einsatz von vorkonfektionierten Standard-Steckverbindern möglich ist, wobei
diese Verbindungseinrichtung in sich und zum Gehäuse dicht gegen Spritzwasser geschützt
sein soll.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Verbindungseinrichtung mit den
Merkmalen nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen
Ansprüchen beschrieben. Die Ausbildung einer derartigen Verbindung erfolgt nach den
Merkmalen des Anspruchs 11.
[0008] Die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung ist insbesondere für die Verbindingung
von Steuerleitungen mit einer ein Gehäuse aufweisenden Leistungshalbleitereinrichtung
vorgesehen. Die Verbindungseinrichtung weist einen Dichtstoffformkörper und mindestens
einen Steckverbinder mit einer Zuleitung mit angeschlossener Kontakteinrichtung auf,
wobei die Kontakteinrichtungen jeweils mit einer Positioniereinrichtung ausgebildet
sind, und wobei der Dichtstoffformkörper bevorzugt einstückig mit zwei zueinander
korrespondierenden zusammenfügbaren Teilkörpern ausgebildet ist. Zur Abdichtung der
Verbindungseinrichtung gegenüber einer zugeordneten zweiten Ausnehmung im Gehäuse
der Leistungshalbleitereinrichtung weist an seiner Außenseite erste Lamellen auf.
An der jeweiligen Innenseite der Teilkörper sind zweite Lamellen angeordnet, wobei
die zweiten Lamellen der Teilkörper ineinandergreifend angeordnet sind. Weiterhin
weis die Verbindungseinrichtung vorzugsweise mehrere erste Ausnehmungen zur Aufnahme
zugeorndeter Zuleitungen bzw. der Kontakteinrichtungen auf.
[0009] Die erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung besteht Abdichtungselementen besteht
vorteilhafterweise lediglich aus einem Element, das als einstückiger Dichtstoffformkörper
mit zwei zueinander korrespondierenden zusammengefügten Teilkörpern ausgebildet ist,
die mittels einer verbiegbaren Lasche verbunden sind. Dadurch ist eine schnelle und
einfache Montage und Demontage des Steckverbinders möglich. Diese Ausführungsform
bietet den Vorteil einer kostengünstigen Fertigung des Dichtstoffformkörpers beispielsweise
durch Spritzguss. Alternativ könnte der Dichtstoffformkörper auch aus zwei oder mehreren
zueinander korrespondierenden Teilkörpern ausgebildet sein.
[0010] Weiterhin vorteilhaft ist, dass verschiedene Steckverbinderausbildungen also mit
unterschiedlichen Kontakteinrichtungen und unterschiedlichen Zuleitung anordenbar
sind. Es können also verschiedene Ausbildungen von Lichtwellenleitern oder elektrischen
Leitern verwendet werden.
[0011] Ein weiterer Vorteil ist, wenn der Dichtstoffformkörper in zusammengefügtem Zustand
nur einen Abschnitt des Steckverbinders umhüllt. Dadurch liegt ein Teil der Kontakteinrichtungen
frei, der in die zugehörige Steckerbuchse, die nicht Teil der Verbindungseinrichtung
ist, angeordnet werden kann.
[0012] Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Dichtstoffformkörper in seiner
Gesamtheit aus einem elastischem Material ausgebildet ist. Dadurch wird eine Langzeitdichtwirkung
gewährleistet. Auch ist es vorteilhaft, wenn der Dichtstoffformkörper aus elektrisch
isolierendem Material ausgebildet ist. Dadurch wird keine zusätzliche Isolierung des
Steckverbinders benötigt.
[0013] Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Dichtstoffformkörper an den Teilkörpern,
die auch nach der Anordnung in der Verbindungseinrichtung im Gehäuse zugänglich sind,
weitere Laschen aufweist. Dadurch kann die Verbindungseinrichtung leicht in das Gehäuse
eingesteckt werden und auch wieder leicht aus dem Gehäuse entfernt werden. Zusätzlich
bieten die Laschen den Vorteil, dass durch das Zusammendrücken der Laschen beim Entfernen
des Dichtstoffformkörpers aus dem Gehäuse die Zuleitungen des Steckverbinders fixiert
werden können.
[0014] Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn ein Teilkörper eine Nase, vorzugsweise
eine Rastnase, und der korrespondierende Teilkörper eine zugeordnete Ausnehmung aufweist.
Dadurch werden die Teilkörper zusätzlich zueinander mechanisch fixiert. Eine andere
Ausführungsform wäre eine unlösbare Verbindung, bei der die Teilkörper beispielhaft
durch Verkleben verbunden werden.
[0015] Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Dichtstoffformkörper mindestens
eine Anschlagkante aufweist, die jeweils zum Anschlag an einem zugeordnete Widerlager
im Gehäuse ausgebildet ist. Dadurch wird ein dichter und dauerhafter Sitz gewährleistet.
[0016] Die Erfindung beschreibt zudem ein Verfahren zur Ausbildung einer Verbindungseinrichtung
nach folgenden Verfahrensschritten:
- Einlegen des Steckverbinders in einen Teilkörper des Dichtstoffformkörpers
- Verschließen der Teilkörper des Dichtstoffformkörpers
- Zusammenfügen des Dichtstoffformkörpers mit dem Gehäuse
[0017] Beim Einlegen des Steckverbinders werden die Zuleitungen mit angeschlossenen Kontakteinrichtungen
in die ersten Ausnehmungen in einem der beiden Teilkörper eingelegt. Dabei wird der
Steckverbinder mit leichtem Druck eingelegt, so dass die Lamellen die Zuleitungen
teilweise umfassen.
[0018] Beim Verschließen der beiden Teilkörper des Dichtstoffformkörpers werden die Teilkörper
zusammengedrückt. Dabei rastet die Rastnase des einen Teilkörpers in die zugeordnete
Einrastausnehmung des korrespondierenden Teilkörpers ein.
[0019] Der letzte Verfahrensschritt beinhaltet das Zusammenfügen des Dichtstoffformkörpers
mit dem Gehäuse. Hier wird die Verbindungseinrichtung in das Gehäuse der Leistungshalbleitereinrichtung
eingesteckt.
[0020] Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass die Verbindungseinrichtung nach obengenannten
Verfahrensschritten schnell montiert werden kann. Zudem ist das Verfahren einfach
ausgelegt, so dass auch Nicht-Fachpersonal diese Verfahrensschritte durchführen kann.
[0021] Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren 1 bis 4 dargestellt
und wird im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung mit perspektivischer Ansicht des
Innenbereichs des Dichtstoffformkörpers,
Fig. 2 eine dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung,
Fig. 3 eine dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung
mit einem Gehäuse,
Fig. 4 eine Schnittdarstellung der Verbindungseinrichtung gemäß Fig. 3.
[0022] Gleiche Einzelheiten sind in den Fig. 1 bis 4 jeweils mit denselben Bezugsziffern
bezeichnet, so dass es sich erübrigt, in Verbindung mit allen Figuren alle Einzelheiten
jeweils detailliert zu beschreiben.
[0023] Fig. 1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung
10 mit perspektivischer Ansicht des Innenbereichs des Dichtstoffformkörpers 40. Der
einstückig ausgebildete Dichtstoffformkörper 40 ist hier in geöffnetem Zustand mit
den beiden Teilkörpern 41 dargestellt. In einem der beiden Teilkörper 41 sind die
Steckverbinder 30, also die beiden Zuleitungen 31 mit angeschlossenen Kontakteinrichtungen
32, eingesetzt dargestellt. Die Kontakteinrichtungen 32 sind mit den Zuleitungen 31
jeweils über eine wellenförmige Kupplung 323 verbunden. Die Kupplung 323 kann aus
einem Metall oder Kunststoff ausgebildet sein. Unter der Kupplung 323 ist eine weitere
Positioniereinrichtung 322 in Form einer flachen runden Scheibe angeordnet, an die
ein zylinderförmiger Kontaktstift mit einer Positioniereinrichtung 321 anschließt.
[0024] Die Zuleitungen 31 werden im Bereich über der Kupplung 323 von Lamellen 420 umfasst.
Dadurch werden die Zuleitungen 31 im Teilkörper rutschfest angeordent. Die Lamellen
420 sind in beiden Teilkörpern 41, auf gleicher Höhe wie die Lamellen 410 an der Außenseite
der Teilkörper 41, angebracht und mit diesen verbunden. Zudem sind sie flach und in
2 Reihen mit jeweiligen Ausnehmungen 430 in beiden Reihen für die Zuleitungen 31 ausgebildet
und auf den Teilkörpern gegeneinander versetzt angeordnet. Dadurch greifen die Lamellen
420 beim Zusammenfügen der Teilkörper 41 des Dichtstoffformkörpers 40 ineinander und
verschließen diesen.
[0025] Der korrespondierende Teilkörper 41 weist senkrecht zu einer Abdichtkante 440 zwei
Ausnehmungen 430 auf, die sich von der Unterseite des Teilkörpers 41 bis zu der Abdichtkante
440 erstrecken. Im oberen Teil sind die Ausnehmungen 430 angepasst für die Zuleitungen
31 ausgebildet. Im unteren Teil des Teilkörpers 41 sind die Ausnehmungen 430 in Form
der Kontakteinrichtungen 32 ausgebildet. Die Ausnehmungen 430 weisen zudem die Form
der wellenförmigen Kupplung 323, die darunterliegende flache scheibenförmige weitere
Positioniereinrichtung 322 und den zylinderförmigen Kontaktstift auf. Die Ausnehmungen
430 können jede für sich grundsätzlich beliebig und für verschiedenartige Steckverbinder
30 ausgelegt sein.
[0026] Zusätzlich ist im unteren Teil des Teilkörpers 41 eine Rastnase 45 angeordnet. Diese
ist zylinderförmig mit umlaufenden Lamellen, aus dem gleichen Material wie der Dichtstoffformkörper
40 ausgebildet und senkrecht zur Abdichtkante 440 angeordnet. Im korrespondierenden
Teilkörper 41 ist eine zugehörige Einrastausnehmung 46 angeordnet. Durch diese Einrastfunktion
werden die beiden Teilkörper 41 zusätzlich im zusammengefügten Zustand zusammengehalten.
[0027] Die beiden Teilkörper 41 sind über eine elasitische Lasche 42 miteinander verbunden.
Die Lasche 42 ist als Steg ausgebildet, der an der Oberseite des Dichtstoffformkörpers
40 mittig zur Abdichtkante 440 angeordnet ist. Für eine bessere Zusammenklappbarkeit
weist die Lasche 42 mittig eine Ausdünnung des Materials auf.
[0028] Der Dichtstoffformkörper 40 weist zwei halbkreisförmige weitere Laschen 43 auf, die
ebenfalls auf der Oberseite, längsseitig am Randbereich der Teilkörper parallel zur
Abdichtkante 440 angeordnet sind. Dadurch kann die Verbindungseinrichtung 10 anhand
der beiden weiteren Laschen 43 leicht aus dem Gehäuse entfernt bzw. eingesteckt werden.
Die Laschen 43 können aber auch in einer anderen Geometrie ausgebildet sein.
[0029] Fig. 2 zeigt eine dreidimensionale Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbindungseinrichtung
10, die zwei Steckverbinder 30 mit ihren beiden Zuleitungen 31 mit angeschlossenen
Kontakteinrichtungen 32 und einen Dichtstoffformkörper 40 aufweist. Der Dichtstoffformkörper
40 weist, wie bereits in Fig. 1 beschrieben, auf der Oberseite eine Lasche 42 zur
Verbindung der beiden Teilkörper 41 und halbkreisförmige Laschen 43 auf. Der obere
Teil des Dichtstoffformkörpers 40 ist in Form eines Quaders mit abgerundeten Ecken
an den gegenüberliegenden Breitseiten ausgebildet. Unter diesem oberen Teil sind umlaufende
Lamellen 410 an der Außenseite der Teilkörper 41 angeordnet. Diese Lamellen 410 sind
flach ausgebildet und in zwei Reihen übereinander angeordnet.
[0030] Der untere Teil des Dichtstoffformkörpers 40 ist ebenfalls als Quader ausgelegt,
der an den Breitseiten stufenförmig abgeschrägt ist. Zudem ist der untere Teil durch
eine kleine, mittig positionierte rechteckige Aussparung mit einer Abschrägung zur
Unterseite des Dichtstoffformkörpers 40 hin ausgebildet. Durch die stufenförmige Abschrägung
werden Anschlagkanten 44 an den Breitseiten der Teilkörper 41 geformt, die das Durchrutschen
der Verbindungseinrichtung 10 durch das Gehäuse 20 (vgl. Fig. 4) verhindern.
[0031] Aus dem unteren Teil des Dichtstoffformkörpers 40 ragen senkrecht zur Abdichtkante
440 durch die Ausnehmungen 430 die Kontakteinrichtungen 32 mit einer Positioniereinrichtung
321, die nach dem Einsetzen der Verbindungseinrichtung 10 ins Gehäuse 20 (vgl. Fig.
3 und 4) mit einer zugehörigen Steckerbuchse verbunden werden. Zwischen den halbkreisförmigen
Laschen 43 ragen mittig durch eine Aussparung längsseitig der Abdichtkante 440 des
Dichtstoffformkörpers 40 zwei Zuleitungen 31, die als elektrischer Leiter oder Lichtwellenleiter
ausgebildet sind. Durch die Positionierung zwischen den Laschen 43 können die Zuleitungen
31 durch das Zusammendrücken der Laschen 43 beim Entfernen oder Einstecken des Dichtstoffformkörpers
40 festgehalten werden und ein Verrutschen wird verhindert.
[0032] Fig. 3 zeigt in dreidimensionaler Darstellung eine erfindungsgemäße Verbindungseinrichtung
10 mit integriertem Steckverbindern 30 und einem Gehäuse 20. Das Gehäuse 20 ist einstückig
in Form eines Quaders mit domartig herausragendem oberen Teil und mit abgerundeten
Ecken an den gegenüberliegenden Breitseiten ausgebildet. Der Dichtstoffformkörper
40 ist einstückig aus zwei zueinander korrespondieren zusammengefügten Teilkörpern
41 ausgebildet.
[0033] Eine Abdichtkante 440 der zusammengefügten Teilkörper 41 liegt parallel zu den Längsseiten
des Gehäuses 20. Beide Teilkörper 41 sind durch eine verbiegbare Lasche 42 verbunden,
die seitlich auf der Oberseite des Dichtstoffformkörpers 40 angeordnet ist. Dadurch
ist ein problemloses Einstecken der Verbindungseinrichtung 10 in das Gehäuse 20 möglich,
da die Lasche 42 durch ihre Positionierung oberhalb des Gehäuses 20 angeordnet ist.
[0034] Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung der Verbindungseinrichtung 10 mit einem Gehäuse
20 gemäß der Figur 3. Der Dichtstoffformkörper 40 ist in zusammengefügtem Zustand
mit eingesetztem Steckverbindern 30 dargestellt. Das Gehäuse 20 weist eine Ausnehmung
21 auf, in die der Dichtstoffformkörper 40 eingesetzt wird. Die Ausnehmung 21 weist
zwei Widerlager 22 auf, auf denen die Anschlagkanten 44 der Teilkörper 41 aufliegen.
Zusätzlich dichten die Lamellen 410 zum Gehäuse 20 hin ab.
Bezugszeichenliste:
[0035]
- 1
- Leistungshalbleitereinrichtung
- 10
- Verbindungseinrichtung
- 20
- Gehäuse
- 21
- zweite Ausnehmung
- 22
- Widerlager
- 30
- Steckverbinder
- 31
- Zuleitung von 30
- 32
- Kontakteinrichtung von 30
- 321
- Positioniereinrichtung
- 322
- weitere Positioniereinrichtung
- 323
- Kupplung
- 40
- Dichtstoffformkörper
- 41
- Teilkörper
- 410
- erste Lamelle
- 420
- zweite Lamelle
- 430
- erste Ausnehmung
- 440
- Abdichtkante
- 42
- verbiegbare Lasche
- 43
- weitere Lasche
- 44
- Anschlagkante
- 45
- Rastnase
- 46
- Einrastausnehmung
1. Verbindungseinrichtung (10) für eine ein Gehäuse (20) aufweisende Leistungshalbleitereinrichtung
(1), wobei die Verbindungseinrichtung (10) einen Dichtstoffformkörper (40) und mindestens
einen Steckverbinder (30) mit Zuleitung (31) mit angeschlossener Kontakteinrichtung
(32) aufweist, wobei die Kontakteinrichtung (32) mit einer Positioniereinrichtung
(321) ausgebildet sind, und wobei der Dichtstoffformkörper (40)
• ein- oder mehrstückig mit mindestens zwei zueinander korrespondierenden zusammenfügbaren
Teilkörpern (41) ausgebildet ist,
• zur Abdichtung der Verbindungseinrichtung (10) gegenüber einer zugeordneten zweiten
Ausnehmung (21) im Gehäuse (20) der Leistungshalbleitereinrichtung (1) an seiner Außenseite
erste Lamellen (410) aufweist,
• an der jeweiligen Innenseite der Teilkörper (41) angeordnete zweite Lamellen (420)
aufweist, wobei die zweiten Lamellen (420) der Teilkörper (41)) im zusammengefügten
Zustand ineinandergreifen und
• mindestens eine erste Ausnehmungen (430) zur Aufnahme einer Zuleitung (31) und der
Kontakteinrichtung (32) aufweist.
2. Verbindungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Steckverbinder (30) zur Übertragung
von optischen oder elektrischen Signalen ausgebildet ist.
3. Verbindungseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Dichtstoffformkörper
(40) im zusammengefügten Zustand einen Abschnitt des Steckverbinders (30) umhüllt.
4. Verbindungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils
zwei Teilkörper (41) mittels einer verbiegbaren Lasche (42) miteinander verbunden
sind.
5. Verbindungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dichtstoffformkörper
(40) aus elastischem Material ausgebildet ist.
6. Verbindungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dichtstoffformkörper
(40) aus elektrisch isolierendem Material ausgebildet ist.
7. Verbindungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dichtstoffformkörper
(40) an den Teilkörpern (41) angeordnete weitere Laschen (43) aufweist.
8. Verbindungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Teilkörper
(41) eine Nase, insbesondere eine Rastnase (45), aufweist und der korrespondierende
Teilkörper (41) eine zugeordnete Ausnehmung (46) aufweist.
9. Verbindungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dichtstoffformkörper
(40) eine Anschlagkante (44) aufweist, die zum Anschlag an einem Widerlager (22) des
Gehäuses (20) ausgebildet ist.
10. Leistungshalbleitereinrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
die Leistungshalbleitereinrichtung (1) ein Gehäuse (20) und eine Verbindungseinrichtung
(10) aufweist.
11. Verfahren zur Ausbildung einer Verbindung mit einer Verbindungseinrichtung (10) nach
den Ansprüchen 1 bis 9 mit folgenden Verfahrensschritten:
• Einlegen von Steckverbindern (30) in einen Teilkörper (41) des Dichtstoffformkörpers
(40)
• Verschließen der Teilkörper (41) des Dichtstoffformkörpers (40)
• Zusammenfügen des Dichtstoffformkörpers (40) mit dem Gehäuse (20).