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Die
Erfindung betrifft einen Zentralstecker zur flüssigkeitsdichten Anordnung
an einem Metallgehäuse,
insbesondere im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine.
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Es
ist bekannt, im zumindest teilweise mit Schmiermittel gefüllten Zylinderkopf
einer Brennkraftmaschine angeordnete elektrisch betätigbare Aggregate,
wie Magnetventile von Pumpe-Düse-Elementen, über elektrische
Leitungen, die von einem als ein Kunststoffbauteil ausgeführten Zentralstecker ausgehen,
mit Energie zu versorgen. Dieser Zentralstecker ist flüssigkeitsdicht
in einer runden Öffnung im
Gehäuse
des Zylinderkopfes angeordnet, derart, dass der Austritt von Schmiermittel
aus dem Zylinderkopf und der Eintritt von Feuchtigkeit oder Benzin bzw.
Dieselöl
in diesen verhindert sind. Dabei können der Zentralstecker und
die elektrischen Leitungen vorteilhaft mit einem das gegebene Leitungsbündel zusammenfassenden
formstabilen Mittel zu einem Verkabelungsmodul zusammengefasst sein,
das mit Steckern für
die Aggregate versehen ist, um diese auf einfache Weise zuverlässig elektrisch
zu kontaktieren. Aus der
EP
0 896 902 A2 ist es bekannt, den in sich gedichteten Zentralstecker
mit einer Dichtungslippen aufweisenden Radialdichtung dichtend in
der Öffnung
der Gehäusewandung,
vorzugsweise des Zylinderkopfes, festzulegen, wobei der Zentralstecker
mit einem Flansch an der Aussenseite der Gehäusewandung anliegt und die
Radialdichtung in der Kehle zwischen diesem und der Mantelfläche des Zentralsteckers
angeordnet ist. Der Schmiermittelaustritt aus dem schmiermittelgefüllten Raum
in den schmiermittelfreien Raum ist somit sicher verhindert. In
umgekehrter Richtung ist auch der Eintritt von das Schmiermittel
verschmutzenden oder verdünnenden
Medien, wie z. B. Feuchtigkeit, verhindert. Bei dieser Anordnung
ist das Einbringen der elektrischen Leitungen bzw. die Montage des
Verkabelungsmoduls von der Aussenseite der Gehäusewandung her bei beengten
Raumverhältnissen
jedoch erschwert und aufwendig.
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Es
ist deshalb in der
DE
197 53 098 A1 vorgeschlagen worden, die Öffnung zur
Hälfte
in einem ersten Gehäuseteil – der Zylinderkopfwanne – und zur
Hälfte
in einem zweiten Gehäuseteil – dem Zylinderkopfdeckel – auszubilden
und im Bereich der Öffnung
in den Gehäuseteilwandungen
eine umlaufende Nut für
ein flüssiges
Dichtungsmittel vorzusehen.
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Der
Zentralstecker ist mit einer Metallbuchse versehen und liegt mit
dieser in der Öffnung
formschlüssig
an, wobei dieser an wenigstens einer Gehäuseteilwandung festgelegt,
insbesondere festgeschraubt, ist. Die Anordnung des Zentralsteckers
in einer derart ausgebildeten Öffnung
erleichtert die Montage und Demontage des Zentralsteckers bei engsten
Raumverhältnissen,
ist jedoch durch die Anordnung der die Abdichtung sicherstellenden
Metallbuchse am Kunststoffteil des Zentralsteckers und dessen Befestigung
an wenigstens einer Gehäusehälfte mit
zwei Schrauben auch aufwendig.
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Die
DE 198 39 342 A1 offenbart
einen Gerätesteckverbinder
zum Einsetzen in eine Öffnung
in einer Gerätewand
eines elektrischen Geräts.
Der Gerätesteckverbinder
weist ein Steckverbinderelement auf, das mit Außenbajonettgewinde und einem
Anschlagelement von der Innenseite des Geräts in die Öffnung bis zum Anschlagelement
einführbar
ist. Dieses wird durch Aufschrauben einer Klemmmutter von der gegenüberliegenden
Seite in der Öffnung
festgelegt. Dabei ist die Klemmmutter nicht zur Verbindung mit einem
Gegensteckverbinder ausgebildet. Ein derartiger Gerätesteckverbinder
ist nicht zur Gewährleistung
einer Flüssigkeitsdichtung
vorgesehen.
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Es
ist nun Aufgabe der Erfindung, einen Zentralstecker zur flüssigkeitsdichten
Anordnung an einem Metallgehäuse
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu gestalten, dass dessen
Montage und Demontage und die der elektrischen Leitungen wesentlich
erleichtert sind. Diese Aufgabe wird bei einem Zentralstecker nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
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Die
Erfindung besteht darin, dass ein Zentralstecker zur flüssigkeitsdichten
Anordnung in der Öffnung
einer Wandung eines Metallgehäuses,
der elektrische Steckkontakte für
im Metallgehäuse
anzuordnende Stromversorgungsleitungen beherbergt, die von der Aussenseite
des Metallgehäuses
her kontaktierbar sind, wobei zwischen dem Zentralstecker und der
Wandung eine umlaufende Dichtung vorgesehen ist, mehrteilig aufgebaut
ist. Er weist ein in sich dichtes erstes Teil zur Aufnahme der Steckkontakte
und zur Anordnung in der Öffnung
auf, das mit einem Flansch zur Anlage an der Innenseite der Wandung
versehen ist. An diesem ersten Teil ist an dessen Mantelfläche flanschseitig
ein Dichtring angeordnet, der den Teil radial und axial gegenüber der Wandung
abdichtet. An dem ersten Teil ist von der Aussenseite des Gehäuses her
ein zweites Teil anordbar, dass das erste Teil an der Wandung dichtend
festlegt und das zur Anordnung eines entsprechend gestalteten Gegensteckers
an der Aussenseite des Metallgehäuses
ausgebildet ist.
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Der
Zentralstecker wird derart montiert, daß das erste Teil von der Innenseite
der Gehäusewandung
her, insbesondere von der Innenseite des geöffneten Zylinderkopfes her,
in die Öffnung
gesteckt und dabei mit Hilfe eines an diesem angeordneten Rastelementes,
beispielsweise einer Feder, in seine vorbestimmte Winkelposition
gebracht wird. Die Öffnung kann
auch zur Hälfte
in einem ersten Wandungsteil und zur Hälfte in einem zweiten Wandungsteil,
insbesondere zur Hälfte
in der Zylinderkopfwanne und zur anderen Hälfte im Zylinderkopfdeckel,
angeordnet sein, so daß die
Anordnung des ersten Teils in dieser Öffnung weitestgehend erleichtert
ist. Anschließend wird
das zweite Teil von außen
auf das erste Teil gebracht und dieses bei der Befestigung des zweiten Teils
an die Innenseite der Wandung gezogen und an dieser durch die Dichtung
axial und radial dicht festgelegt. An diesem zweiten (äußeren) Teil
wird der Gegenstecker mit seinen Gegensteckkontakten unter Kontaktierung
der Steckkontakte des ersten Teils befestigt. Eine Demontage erfolgt
auf die gleiche einfache Weise in umgekehrter Reihenfolge.
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Zur
Anordnung des Dichtringes zur axialen und radialen Abdichtung kann
das erste Teil eine an den Flansch grenzende umlaufende Nut oder
Einsenkung in der Mantelfläche
aufweisen. Der Dichtring hat dabei insbesondere einen L-förmigen Querschnitt,
dessen einer Profilabschnitt in der Nut oder Einsenkung fest angeordnet
und dessen anderer Profilabschnitt am Flansch anliegt. Beide Profilabschnitte
sind profilinnenseitig vorteilhaft mit wenigstens einer Dichtlippe
zur Anlage an der Wandung des Metallgehäuses versehen, die sich jeweils
bei der Festlegung des Zentralsteckers an der Wandung unter elastischer
Verdichtung und Materialverdrängung dicht
an die Wandung anlegt.
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Um
eine vorbestimmte Winkelposion des Zentralsteckers an der Wandung
sicherzustellen, die eine vorbestimmte Verkabelung im Innern des
Metallgehäuses,
insbesondere Zylinderkopfes, reproduzierbar ermöglicht, sind in einer bevorzugten
Ausführungsform
am Flansch des ersten Teils oder an zwei im geringen Abstand zum
Flansch angeordneten Vorsprüngen
Rastwangen ausgebildet, die mit einem an der Innenseite der Wandung
angeordneten Vorsprung in Eingriff bringbar sind.
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Das
zweite Teil ist am ersten Teil bei zwischen beiden Teilen angeordneter
Wandung bevorzugt durch eine Bajonettverbindung festlegbar, durch die
auch die Anzugskraft bzw. der erforderliche Anpreßdruck an
der Wandung erzeugt wird, der für
eine dichtende Anordnung des ersten Teils an der Wandung erforderlich
ist. Die schlitzartige Bajonettführung
kann am ersten Teil ausgebildet sein, in die drei an der Innenseite
des ringförmigen
zweiten Teils angeformte Elemente eingreifen. Ebenso kann bei dieser
Ausführungsform
der Gegenstecker am zweiten Teil über eine solche Bajonettverbindung
festlegbar sein. Dabei ist die Bajonettführung an der Mantelfläche desselben
ausgebildet und die in deren Schlitze eingreifenden Elemente am
Gegenstecker.
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Die
für den
Zentralstecker verwendeten Materialien müssen den höheren mechanischen, thermodynamischen
und chemischen Anforderungen genügen,
die am Einsatzort des Zentralsteckers vorherrschen oder auftreten
können.
Diese Materialien sind gegenüber
Mineralölen
und pflanzlichen Schmiermitteln chemisch resistent und gegenüber mechanischen
und thermischen Belastungen beständig.
Insbesondere sind die beiden Teile des Zentralsteckers aus Polyamid
(PA) 66 und der Dichtring aus SILOPREN gefertigt. Die Steckkontakte
sind oberflächenbehandelte
Hochdruckkontakte.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In
den zugehörigen
Zeichnungen zeigen, teilweise schematisch:
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1:
einen Zylinderkopf mit einem schmiermitteldicht in dessen Wandung
angeordneten Zentralstecker mit einem Verkabelungsmodul,
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2a:
eine Stirnseitenansicht des Zentralsteckers von der Innenseite des
Zylinderkopfes aus,
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2b:
eine Seitenansicht des Zentralsteckers, positioniert in einer Öffnung im
Zylinderkopf,
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2c:
eine Teilansicht auf ein erstes (inneres) Teil des Zentralsteckers
von unten,
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3:
den Bereich der Öffnung
im Zylinderkopf zur Anordnung des Zentralsteckers,
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4a:
eine Seitenansicht eines zweiten (äußeren) Teils des Zentralsteckers,
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4b:
eine Stirnseitenansicht desselben,
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5a:
einen Vertikalschnitt durch das erste Teil und
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5b:
eine Seitenansicht von diesem.
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1 zeigt
den aus einer Zylinderkopfwanne 1 und einem Zylinderkopfdeckel 2 gebildeten
Zylinderkopf 3 mit in dessen Innerem angeordneten, elektrisch
betätigbaren
Aggregaten, wie Magnetventilen 4 von Pumpe-Düse-Elementen.
Der Innenraum 5 ist teilweise mit Schmiermittel gefüllt. Die
elektrisch betätigbaren
Magnetventile 4 sind mit Stromversorgungsleitungen 6 verbunden,
die in einem formstabilen Verkabelungsmodul 7 vereint und
mit einem codierten Zentralstecker 8 aus Kunststoff (PA
66) verbunden sind, der in einer zur Hälfte in der Wandung 9 der
Zylinderkopfwanne 1 und zur Hälfte in der Wandung 10 des
Zylinderkopfdeckels 2 ausgebildeten runden Öffnung 11 flüssigkeitsdicht
festgelegt ist, so daß der
Austritt von Schmiermittel aus dem Zylinderkopf 3 – aber auch
der Eintritt von Benzin bzw. Diesel und Feuchtigkeit aus dem Motorraum
in den Zylinderkopf – sicher
verhindert ist. Der Zentralstecker 8 weist ein erstes,
mit einem Flansch 12 zur Anlage an der Innenseite der Gehäuseteilwandungen 9 und 10 versehenes
und Steckkontakte 13 aufnehmendes, in sich dichtes Teil 14 zur
Anordnung in der Öffnung 11 auf,
das flanschseitig an der Mantelfläche mit einem gegenüber den
Gehäuseteilwandungen 9 und 10 radial
und axial wirkenden Dichtring 15 versehen ist. Das erste
Teil 14 ist durch ein zweites Teil 16 (2b),
das von der Außenseite
des Zylinderkopfes 3 her an dem ersten Teil 14 fest
anordbar ist, in der Öffnung 11 am
Zylinderkopf 3 festgelegt. Auf diesem zweiten Teil 16 ist
ein Gegenstecker 17 mit Gegensteckkontakten angeordnet.
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In 2b ist
der am Zylinderkopf 3 festgelegte Zentralstecker 8 dargestellt.
Die Öffnung 11 ist, wie 3 zeigt,
zur Hälfte
in der Wandung 9 der Zylinderkopfwanne 1 und zur
anderen Hälfte
in der Wandung 10 des Zylinderkopfdeckels 2 ausgebildet. An
der Wandung 9 ist unterhalb der Öffnung 11 im Innern
der Zylinderkopfwanne 1 ein Vorsprung 18 (3)
angeformt, der der Anlage zweier Rastwangen 19 (2a)
dient, die im Abstand voneinander am ersten Teil 14 an
zwei in im wesentlicher radialer Richtung angeformten Vorsprüngen 20 ausgebildet sind,
um eine vorbestimmte Winkelposition des Zentralsteckers 8 am
Zylinderkopf 3 sicherzustellen. Die Ausbildung und Lage
der Vorsprünge 20 sind
in Verbindung mit den 2a und 2c verdeutlicht.
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Die 5a und 5b zeigen
die Gestaltung des ersten Teils 14 des Zentralsteckers 8 in
einem Vertikalschnitt und in einer Seitenansicht. Dieses weist eine
an den Flansch 12 grenzende umlaufende Einsenkung 21 in
seiner Mantelfläche
auf, in der ein Dichtring 15 aus SILOPREN mit einem L-Profil
derart angeordnet ist, daß der
eine Profilabschnitt die Einsenkung 21 ausfüllt und
der andere am Flansch 12 anliegt. Der flanschseitige Profilabschnitt weist
peripher eine axial ausgerichtete Dichtlippe 23 und der
andere Profilabschnitt zwei radiale Dichtlippen 24 zur
Anlage an den Wandungen 9 und 10 auf. Auf der
nach der Außenseite
des Zylinderkopfes weisenden Mantelfläche des ersten Teil 14 ist
eine Bajonettführung
(B) mit drei um 120° versetzt
angeordneten Gängen
ausgebildet (Fig. b), in die jeweils ein mit diesen korrespondierendes
und am zweiten Teil 16 angeformtes Gleitelement 25 eingreift.
Das zweite Teil 16 weist gemäß 4a an
seiner Mantelfläche ebenfalls
eine ebenso gestaltete Bajonettführung
B auf, über
die ein Gegenstecker 17 fest anordbar ist, wie schematisch
in 1 gezeigt ist.
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Der
Zentralstecker 8 wird montiert, indem das erste Teil 14 in
die in der Wandung 9 ausgebildete Öffnung 11 gelegt und
mit Hilfe der Vorsprünge 20 positioniert
wird. Anschließend
wird die Verkabelung im Innern der Zylinderkopfwanne 1 vorgenommen und
dann das zweite Teil 16 an der Außenseite derselben vormontiert.
Nach dem Aufsetzen und Montieren des Zylinderkopfdeckels 2 wird
das Teil 16 endmontiert, wobei das Teil 14 an
die Innenseite der Wandungen 9 und 10 gezogen
und an diesen durch den Dichtring 15, axial und radial
abgedichtet, festgelegt wird. Dabei legen sich die Dichtlippen 23 und 24 unter
elastischer Verdichtung und Materialverdrängung dicht an die jeweilige
Wandungsfläche 9 und 10 an.
An dem zweiten Teil 16, das nun an der Außenseite
der Wandungen 9 und 10 fest anliegt, wird der Gegenstecker 17 mit
seinen Gegensteckkontakten unter Kontaktierung der Steckkontakte 13 des
Teils 14 befestigt.
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- 1
- Zylinderkopfwanne
- 2
- Zylinderkopfdeckel
- 3
- Zylinderkopf
- 4
- Magnetventil
- 5
- Innenraum
- 6
- Stromversorgungsleitung
- 7
- Verkabelungsmodul
- 8
- Zentralstecker
- 9
- Wandung
- 10
- Wandung
- 11
- Öffnung
- 12
- Flansch
- 13
- Steckkontakt
- 14
- Teil
- 15
- Dichtring
- 16
- Teil
- 17
- Gegenstecker
- 18
- Vorsprung
- 19
- Rastwange
- 20
- Vorsprung
- 21
- Einsenkung
- 22
-
- 23
- Dichtlippe
- 24
- Dichtlippe
- 25
- Gleitelement
- B
- Bajonettführung