Tinel-Lock Endgehäuse: Fortschrittliche Lösung für Militär und Verteidigung

Endgehäuse (Backshells) erfüllen mehrere Funktionen: Sie bieten Schutz gegen das Durchscheuern von Kabeln und ermöglichen so eine kontrollierte Verlegung von Kabelbäumen. Sie sind außerdem mit Funktionen zur Aufnahme von Warmschrumpfschläuchen zur Abdichtung und mit Befestigungspunkten für Kabelbaumgeflechte oder Abschirmungen ausgestattet, um eine gewisse EMI-Abschirmung zu gewährleisten. Die leitfähige Abschirmung von Kabeln dient der Erdung elektrischer und magnetischer Feldspannungen. Andernfalls können die Kabel wie Antennen wirken – sie nehmen EMI auf, übertragen Störungen und strahlen sogar Energie von anderen Kabeln in Form von „Nebensprechen“ ab. Die korrekte Befestigung des Metallgeflechts der Kabelabschirmung am Endgehäuse ist entscheidend für den EMV-Schutz. Die Wahl der optimalen Füllmethode gewährleistet auch die elektrische Kontinuität in Form eines niedrigen Gleichstromwiderstands, bietet eine starke physische Befestigung und ermöglicht die Unterbringung einer Warmschrumpfmuffe, wenn eine Zugentlastung des Kabels und eine gegen Umwelteinflüsse abgedichtete Lösung gewünscht werden.

Ein typisches Tinel-Lock Endverschlusssystem besteht aus dem Steckverbinder, dem Endgehäuse, einer optionalen Warmschrumpfmuffe mit Formgedächtnis und mit umweltfreundlichem Klebstoff, dem Kabel, der Kabelschirmung und dem Tinel-Lock Ring, der verwendet wird, um das Geflecht am Endgehäuse zu befestigen (Abbildung 1).

Bei der Tinel-Lock Technologie handelt es sich um einen Metallring mit Formgedächtnis, der sich bei Erwärmung zusammenzieht, um das Geflecht zu verschließen und eine gleichmäßige, kreisförmige 360°-Verbindung zu bilden. Der resultierende Kabelendverschluss widersteht starken Stößen und Temperaturschwankungen von –65 °C bis 200 °C und bietet gleichzeitig hervorragende elektrische Kontinuität, Vibrationsbeständigkeit und Korrosionswiderstand. Tinel-Lock Endgehäuse können für den Abschluss von nickel-, silber- und zinnbeschichteten Kabelschirmungen verwendet werden.

Die Tinel-Lock Lösung bietet im Vergleich zu den anderen Kabelendverschlussmethoden, auf die weiter unten eingegangen wird, mehrere Montagevorteile.

Mit seiner vorgeformten, einteiligen Metallkonstruktion behält der Tinel-Lock Ring seine runde Form. Nach der Montage nimmt der Tinel-Lock Ring seinen ursprünglichen Durchmesser wieder an, wobei eine minimale Schrumpfung den Ring gleichmäßig um die Schirmung sichert.

Das TE AD-5000 Tinel-Lock Montagewerkzeug ist ein manuell zu bedienendes Widerstandsheizgerät, das speziell für die Montage des Tinel-Lock entwickelt wurde (Abbildung 2).

Bei umflochtenen Kabeln beginnt die Montage, indem der Tinel-Lock Ring über das Kabel geschoben wird. Anschließend wird das Geflecht so geöffnet, dass es über das Profil der Endgehäuseeinführung passt. Das Geflecht/Abschirmungsmaterial wird nach oben geschoben, bis es den Landebereich vollständig bedeckt und an der Schulter des Endgehäuses anliegt. Der Monteur schiebt dann den Tinel-Lock entlang des Kabels und positioniert ihn senkrecht zum Kabel, wobei er kurz vor der Schulter des Endgehäuses und 3 mm vor der Einführung stoppt.

Der Monteur schaltet das AD-5000 Montagewerkzeug ein und verwendet die gekerbten Elektroden des Werkzeugs, um den Tinel-Lock zu greifen, ohne das Endgehäuse zu berühren. Der Monteur betätigt ein Fußpedal, um die Elektroden mit Strom zu versorgen, die den Tinel-Lock Ring sofort erhitzen.

Ein thermochromer Farbpunkt auf der Außenseite des Tinel-Lock Rings ändert seine Farbe, wenn die richtige Montagetemperatur erreicht ist. Sobald die Farbe schwarz wird, lässt der Monteur den Fußschalter los und entfernt die Elektroden. Der Tinel-Lock kühlt in Sekundenschnelle ab und schrumpft leicht aus seiner ursprünglichen runden Form, um das Geflecht mit gleichmäßigem Druck um 360° fest zu fixieren.

Ein Tinel-Lock mit seitlichem Eingang ist erhältlich, um eine Kabel- oder Kabelbaumabschirmung mit einem benutzerdefinierten Steckverbinder, einer Endgehäusebaugruppe oder einem anderen Kabelendverschlussgerät zu verbinden, ohne den Ring auf dem Kabelbaum vorher auszurichten. Die flache, schnallenlose Ausführung mit seitlichem Zugang hat eine Öffnung mit ineinandergreifenden Enden (Abbildung 3). Diese Funktion ermöglicht das einfache Entfernen des Tinel-Lock, um Zugang zum Endverschluss zu erhalten, ohne den Steckverbinder zu demontieren, falls ein Steckverbinder oder ein Kabel abgeklemmt oder repariert werden muss. Bei der Montage wird die Öffnung des seitlichen Tinel-Lock Rings einfach über die Abschirmung geschoben. Anschließend wird der Ring mit einer Widerstandsheizung oder einer einfachen Heißluftpistole erwärmt. Die auf den Ring aufgetragene thermochrome Farbe ändert ihre Farbe, um anzuzeigen, wann der Ring seine endgültige Form erreicht hat. 

Der EMV-Schutz eines Kabelbaumsystems ist nur so stark wie sein schwächstes Glied. Abschirmungen sind keine perfekten Leiter, und jede Öffnung im Abschirmsystem kann externe magnetische und elektrische Felder in das Kabel eindringen lassen. Mit anderen Worten: EVERY CONNECTION COUNTS – und zwar auch beim Design von Kabelbäumen.

Die Auswahl des Schirmungsabschlusses richtet sich nach den spezifischen Kabelschirmungen und der erforderlichen Abschirmungswirkung über den zu erwartenden Frequenzbereich.

Die EMV-Abschirmungsleistung variiert erheblich zwischen den verschiedenen Typen abgeschirmter militärischer Endgehäuse. Die Wirksamkeit der Abschirmung wird durch die Dämpfung des elektromagnetischen Feldes (je höher der dB-Wert, desto besser) und den elektrischen Widerstand (je niedriger der Milliohmwert, desto besser) bei einer bestimmten Frequenz (MHz) gemessen. Abbildung 4 zeigt einen Vergleich zwischen Tinel-Lock Ringen und einem anderen Typ von Endgehäusen:

• Bei Standard-Endgehäusen kann die Kabelabschirmung entweder mit einer Band-Strap-Schelle oder einem Magneform-Crimpring abgeschlossen werden. Die Band-Strap-Schelle ist zunächst ein flaches Stück Metall, das zu einem Kreis geformt werden muss. Mit einem Werkzeug zieht der Monteur das Band vorsichtig in einer gleichmäßigen kreisförmigen Form fest. Band-Strap-Schellen sind eine beliebte Lösung, aber Monteure können Probleme bekommen, wenn eine ungleichmäßige Spannung aufgebracht wird und das Band an Bruchfestigkeit stößt, sodass ein neues Band erneut angebracht werden muss. Alternativ zu Band-Strap-Schellen kann das Endgehäuse mit einem Geflecht versehen werden, das mit einem Magneform-Ring befestigt wird. Abschirmungen sind in der Regel in 6-, 12- oder 18-Zoll-Längen erhältlich. Der Monteur hat die Möglichkeit, die geflochtene Endgehäuse mit einem bereits vorhandenen Kabel zu verbinden, was jedoch eine andere Technik erfordert, wenn das vorbereitete Geflecht des Endgehäuses mit dem Geflecht des Kabelbaums oder Kabels verbunden werden soll. Obwohl geflochtene Endgehäuse kostengünstig sind, kann ihre EMI-Abschirmwirkung beeinträchtigt werden, wenn die Geflechtöffnungen während der Endmontage verändert werden.
•  Die Endgehäuse der Tinel-Lock TXR Serie mit Tinel-Lock-Ringtechnologie bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Kosten und Abschirmwirkung über das gesamte elektromagnetische Spektrum von 1 MHz bis 1.000 MHz. Die Abschirmwirkung ist gleichbleibend, unabhängig davon, ob die Endgehäuse der TXR Serie in Kabelbäumen verwendet werden, die direkt aus dem Gerät austreten, oder mit Warmschrumpfmuffen verwendet werden. Wenn ein abgewinkelter Ausgang erforderlich ist, können gerade Endgehäuse der Serie TXR mit geformten Warmschrumpfschläuchen verwendet werden, die nach dem Erwärmen wieder einen Winkel von 45° oder 90° bilden.

Als geformte Metallringe mit Formgedächtnis, die sich beim Erhitzen gleichmäßig und sicher um das Geflecht zusammenziehen, sind Tinel-Lock Endgehäuse von Natur aus widerstandsfähig gegen starke Stöße, Schwingungen und Temperaturschwankungen. Thermisch ist Tinel-Lock ein sehr stabiles Material, das das Geflecht über einen Temperaturbereich von –50 °C bis 200 °C sicher umschließt. Eine Tinel-Lock Baugruppe kann durch eine Warmschrumpf-Formmuffe mit Klebstoff ergänzt werden. Diese Konfiguration dichtet und verstärkt die Zugentlastung zwischen dem Endgehäuse und dem Kabelmantel. So wird die Belastung und der Zug auf die Kabel reduziert. Die Tinel-Lock Technologie ist in den geschirmten Endgehäusen der TXR Serie erhältlich, die für Steckverbinder der Serien MIL-DTL 5015, MIL-DTL-26482 und MIL-DTL-38999 sowie für andere MIL-STD-konforme Produkte geeignet sind.

Endgehäusematerialien

• Aluminium ist ein starkes, leichtes und kostengünstiges Material, das für viele Anwendungen ausgewählt wird.
• Nickel-Aluminium-Bronze wird bevorzugt für den Einsatz in rauen Salzwasser-/Marinebedingungen verwendet.
• Die Edelstahlsorten 303, 304 und 316 sind korrosionsbeständige Stähle (CRES), die sich durch eine ausgezeichnete Korrosions- und Chemikalienbeständigkeit auszeichnen, eine höhere Festigkeit als Aluminium bieten und oberflächenbehandelt werden können, um die Anforderungen der Kundenanwendung zu erfüllen.

Beispiele für Oberflächenbehandlungsmöglichkeiten

• Cadmium, die historische Standardausführung für militärische und industrielle Steckverbinder und Endgehäuse, bietet einen hervorragenden Korrosionswiderstand gegen Salzsprühnebel.
• Stromloses Nickel wird häufig in Industrie- und Hochtemperaturanwendungen verwendet, bei denen eine entspiegelte Oberfläche und ein hoher Korrosionswiderstand nicht unbedingt erforderlich sind.
  
• Harteloxalbeschichtungen werden dort eingesetzt, wo Oberflächenhärte und Abriebfestigkeit die Hauptkriterien sind. Der Auftrag beim Harteloxieren ist viel dicker als beim Standardeloxieren.
•  Zink-Kobalt ist eine verbesserte korrosionsbeständige Beschichtung im Vergleich zu herkömmlichen Verzinkungen gleicher Dicke. Durch die galvanische Beschichtung des jeweiligen Metalls mit Zink und Kobalt entsteht eine gleichmäßige Duktilität, die einen bis zu sechsmal höheren Korrosionswiderstand als die herkömmliche Verzinkung bietet.
• Das Kugelstrahlen wird für eine entspiegelte Oberfläche auf Nickel-, Aluminium-, Bronze- und Edelstahlmaterialien verwendet.
• Schwarzes Zink-Nickel ist die neueste RoHS-konforme Lösung (Restriction of Hazardous Substances) für die Umweltbeschichtung von Steckverbindern und Endgehäusen. Es ist auch sehr gut mit anderen Beschichtungsmaterialien kompatibel.
  

Bei der Auswahl von Endgehäusen für militärische Elektroniksysteme und Kabelbäume müssen die Konstrukteure heute ein Gleichgewicht zwischen Wirtschaftlichkeit, einfacher Montage, physikalischer Robustheit, Materialeignung und elektrischer Leistung finden. Um den Konstrukteuren eine optimale Auswahl zu ermöglichen, bietet TE eine breite Palette von Tinel-Lock Endgehäusen, Steckverbindern, Kabeln, Werkzeugen und kompletten Verkabelungslösungen an, um vielen Anwendungsherausforderungen gerecht zu werden. Von der Unterstützung bei der Entwicklung über die Erprobung und den Prototypenbau bis hin zum Werkzeugbau und der Großserienfertigung können Sie auf unser Know-how zählen, um Ihre spezifischen Ziele für elektronische Systeme zu erreichen, die am Boden oder in der Luft anspruchsvollen Bedingungen ausgesetzt sind.

• TE hat die Tinel-Lock Technologie in Verbindung mit den Endgehäusen der TXR Serie entwickelt, um eine einzigartige Ausgewogenheit von Eigenschaften für den Abschluss von geflochtenen Kabelabschirmungen für eine robuste und kostengünstige Leistung zu bieten.
• Steckverbinder mit Tinel-Lock Endgehäusen bieten eine inhärente Widerstandsfähigkeit gegen starke Stöße, Schwingungen und Temperaturschwankungen – allesamt häufige Herausforderungen bei elektronischen Systemen in militärischen Fahrzeugen und Flugzeugen.
• Bei der Tinel-Lock Technologie handelt es sich um einen Metallring mit Formgedächtnis, der sich bei Erwärmung zusammenzieht, um das Geflecht zu verschließen und eine gleichmäßige, kreisförmige 360°-Verbindung zu bilden.
• Im Vergleich zu anderen Kabelendverschlussmethoden bietet die Tinel-Lock Lösung mehrere Montagevorteile, darunter ein verringertes notwendiges handwerkliches Geschick des Monteurs, einen sichtbaren Indikator für die korrekte Montage und ein einfach zu montierendes Design mit seitlichem Zugang.