DE10138124A1 - Isolierhülle - Google Patents

Abstract

Es wird eine Isolierhülle für mindestens zwei elektrische Leiter (151) angegeben, die zwecks vorteilhafter, kostengünstiger Fertigung und Vermeiden auch langfristig auftretender Isolationsschäden zwei nebeneinanderliegende, parallele Tunnel (21) zur Aufnahme jeweils eines elektrischen Leiters (151) aufweist, die durch Formen mindestens eines dünnen, langgestreckten, flexiblen Streifens (22) aus elektrisch isolierendem Material gebildet sind (Fig. 2).

Description

Stand der Technik
• Die Erfindung geht aus von einer Isolierhülle für mindestens zwei parallel verlaufende elektrische Leiter.
• Bei einer bekannten Anschlußverbindung für einen Meßfühler, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts in Abgasen von Verbrennungsmotoren (DE 195 23 911 C2), sind mindestens zwei elektrische Anschlußleiter für das Sensorelement des Meßfühlers innerhalb eines an einem Meßfühlergehäuse endseitig festgelegten Metallrohrs geführt. Zum Zwecke der elektrischen Isolation der Anschlußleiter gegeneinander und gegenüber dem Metallrohr ist jeder Anschlußleiter mit Glasseide umflochten, die eine Temperaturbeständigkeit von etwa 700°C aufweist. Alternativ wird ein den Anschlußleiter umschließendes Geflecht aus Keramikfasern verwendet, das eine Temperaturbeständigkeit von etwa 1200°C erreicht. Am sensorseitigen Ende und am steckerseitigen Ende der Anschlußverbindung sind die elektrischen Leiter abisoliert, um eine Crimpverbindung zum Sensorelement und zum Anschlußstecker herzustellen.
• Vorteile der Erfindung
• Die erfindungsgemäße Isolierhülle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß der Aufbau der Isolierhülle aus einem, zwei oder mehreren flachen, flexiblen Isolierstreifen mit der Tunnelbildung beim Durchführen der Leiter, die Möglichkeit eröffnet, eine Vielzahl verschiedener, preiswerter, elektrisch isolierender Werkstoffe, die sich - anders als Glasseide - nicht zum Umflechten von Leitern eignen, für die Isolation von parallelverlaufender Leitern zu verwenden. Die Isolierhülle stellt eine feste Zuordnung der parallel verlaufenden Leiter sicher, so daß die Leiter gegen Schwingungsanregung resistent sind und auch im Langzeitbetrieb Isolationsschäden nicht auftreten können, wie sie bei frei aneinanderliegenden, isolierummantelten Leitern durch Scheuern der Ummantelungen aneinander hervorgerufen werden. Die Herstellung der Isolierhülle ist einfach und kostengünstig, und die Herstellungskosten lassen sich durch Auswahl eines preiswerten Werkstoff weiter senken. Je nach Anzahl der aufzunehmenden Leiter in der Isolierhülle können durch Verwendung nur eines Isolierstreifens mit aufgeklappten Längsrändern gemäß Anspruch 2 oder von zwei oder mehreren flachen Isolierstreifen gemäß Anspruch 3 oder 6 zwei oder mehrere Tunnel zum Durchführen je eines Leiters gebildet werden. Durch die einfache Trennung von Isolierhülle und Leiter ist eine gute Recyclingfähigkeit der Isolierhülle gegeben.
• Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Isolierhülle möglich.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jeder Isolierstreifen von einer Lage eines Textilgewebes gebildet. Das Textilgewebe wird dabei durch Nähen so in Form gebracht, daß sich zwischen den Längsnähten die Tunnel bilden.
• Um Tunnel mit besonders großem lichten Querschnitt zu erhalten, werden gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die in Längsrichtung der Textilgewebelagen verlaufenden Nähten in einem Querabstand voneinander angeordnet, der kleiner ist als das Breitenmaß, der zwischen den Nähten verbleibenden Abschnitte in mindestens einer Textilgewebelage, so daß sich diese Abschnitte ausbeulen oder auswölben und zwischen sich einen größeren lichten Querschnitt freigeben.
• Besonders vorteilhaft läßt sich die erfindungsgemäße Isolierhülle in einer Anschlußverbindung für einen Meßfühler einsetzen, wie er zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts oder der Temperatur im Abgas einer Brennkraftmaschine verwendet wird. Eine solche Anschlußverbindung zeichnet sich dadurch aus, daß die zum Verbinden eines in einem Meßfühlergehäuse angeordneten Sensors des Meßfühlers mit einem Stecker dienenden elektrischen Leiter innerhalb eines Metallrohrs verlaufen, das endseitig einerseits am metallischen Meßfühlergehäuse und andererseits an einem Steckergehäuse festgelegt ist. Im Steckergehäuse sind elektrische Verbindungen zu ummantelten Anschlußkabeln hergestellt, die ihrerseits endseitig in einem Anschlußstecker festgelegt sind, so daß im Steckergehäuse eine Schnittstelle zwischen den elektrischen Leitern und den Anschlußkabeln gebildet ist. Die erfindungsgemäße Isolierhülle ist in das Metallrohr eingezogen und nimmt in ihren vorstehend beschriebenen Tunneln die elektrischen Leiter in der gewünschten Anzahl auf, so daß sie sowohl gegeneinander als auch gegenüber dem Metallrohr elektrisch isoliert sind. Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Isolierhülle können als Leiter blanke Drähte oder Litzen verwendet werden, so daß das Abisolieren der bisher verwendeten, ummantelten Leiter zur Herstellung der Crimpkontakte am Sensorelement und Stecker entfällt. Aufgrund der flachen Isolierhülle ist auch ein Flachdrücken des Metallrohrs und damit ein extrem kleines Abbiegen oder Abkanten des Metallrohrs möglich, so daß der für den Einbau des Meßfühlers in der Abgasanlage der Brennkraftmaschine vorzuhaltende Einbauraum verringert werden kann.
• Bei Verwendung von Volldrähten als elektrischer Leiter lassen sich in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Isolierhülle in dem Verbund aus Volldrähten und Isolierhülle in Längsrichtung des Metallrohrs verlaufende Wellen ausformen, die zum Längenausgleich des Verbunds mit dem Metallrohr oder zum Abstützen des Verbunds gegenüber der Rohrinnenwand genutzt werden können.
• Werden in der Anschlußverbindung ummantelte Schaltlitzen als elektrischen Leiter verwendet, die unter Wegfall der beschriebenen Schnittstelle zwischen Leiter und Anschlußkabel das Sensorelement unmittelbar mit den Steckkontakten des Anschlußsteckers verbinden, so kann auch hier die erfindungsgemäße Isolierhülle vorteilhaft eingesetzt werden. Die im Bereich des Metallrohrs verlaufenden Abschnitte der Litze müssen abisoliert sein, da die PTFE-Ummantelung der Litzen nicht ausreichend hitzebeständig ist. Die abisolierten Abschnitte der Litzen werden in den Tunneln der eingesetzten Isolierhülle geführt und somit gegeneinander und gegen das Metallrohr isoliert.
Zeichnung
• Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:
• Fig. 1 ausschnittweise einen Längsschnitt eines Meßfühlers mit einer Anschlußverbindung zu einem Anschlußstecker,
• Fig. 2 ausschnittweise einen Längsschnitt des meßfühlerseitigen Endes der Anschlußverbindung, perspektivisch dargestellt,
• Fig. 3 bis 6 jeweils einen Querschnitt (oben) und eine ausschnittweise Draufsicht (unten) einer Isolierhülle in der Anschlußverbindung gemäß Fig. 1 und 2 in insgesamt vier verschiedenen Ausführungen.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
• Ein in Fig. 1 im Längsschnitt ausschnittweise dargestellter Meßfühler 10 kann je nach Ausführung als Abgastemperatursensor zur Bestimmung der Abgastemperatur einer Brennkraftmaschine oder als kleinbauende Lambdasonde zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts im Abgas der Brennkraftmaschine verwendet werden.
• Er weist ein in einem Fühlergehäuse 11 angeordnetes Sensorelement 12 auf, von dem in Fig. 1 nur das in einem elektrischen Stecker 13 aufgenommene und mit einer Anschlußverbindung 14 kontaktierte anschlußseitige Ende zu sehen ist. Die Anschlußverbindung 14 stellt eine elektrische Verbindung des Meßfühlers 10 mit einem hier nicht dargestellten Anschlußstecker her. Die Anschlußverbindung 14 weist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 für einen als Abgastemperatursensor ausgebildeten Meßfühler 10 zwei Litzen 15, die eine elektrische Verbindung des elektrischen Steckers 13 im Fühlergehäuse 11 zu einem hier nicht dargestellten Anschlußstecker herstellen, sowie ein Metallrohr 16 auf, das an einem Ende im Fühlergehäuse 11 festgelegt ist und die Litzen 15 in deren fühlernahem Abschnitt aufnimmt. Jede flexible Litze 15 besteht aus einem Leiter 151 mit einer Mehrzahl von dünnen Einzeldrähten aus einem temperaturfesten Werkstoff mit einem kleinen, wenig temperaturabhängigen spezifischen, Widerstand und aus einem den Leiter 151 umschließenden Isolationsmantel 152 aus Kunststoff, vorzugsweise PTFE. Die Litzen 15 sind an dem freien Ende des Metallrohrs 16 in dieses eingeführt, wobei im Einführbereich des Metallrohrs 16 der Isolationsmantel 152 in einer Dichtungstülle 17 aufgenommen ist, die im Metallrohr 16 befestigt ist. In dem zwischen der Dichtungstülle 17 und dem elektrischen Stecker 13 im Fühlergehäuse 11 verlaufenden Litzenabschnitt ist der Isolationsmantel 152 von den Litzen 15 entfernt, so daß in dem im Hitzebereich der Brennkraftmaschine liegenden Metallrohr 16 nur die nackten Leiter 151 verlaufen. An dem fühlergehäuseseitigen Ende des Metallrohrs 16 ist im Metallrohr 16 eine Auszugsicherung 18 angeordnet, durch die die Leiter 151 hindurchgeführt sind. Nach Durchführen der Leiter 151 sind die Enden der Leiter 151 mit dem elektrischen Stecker 13 im Fühlergehäuse 11 kontaktiert.
• Um die Leiter 151 gegeneinander und gegen das Metallrohr 16 elektrisch zu isolieren, ist in das Metallrohr 16 eine Isolierhülle 20 eingeschoben, und die Leiter 151 sind durch jeweils einen von zwei in der Isolierhülle 20 ausgebildeten, sich über deren gesamte Länge erstreckende Tunnel (Fig. 2) hindurchgezogen. Wie Fig. 1 zeigt, erstreckt sich die Isolierhülle 20 von der Dichtungstülle 17 bis zur Auszugssicherung 18 und liegt mit ihren Stirnseiten jeweils an diesen an. In Fig. 2 ist der Übersichtlichkeit halber die Isolierhülle 20 mit den in den Tunneln 21 einliegenden Leitern 151 etwas aus dem Metallrohr 16 herausgezogen dargestellt. In Fig. 3 ist nochmals die in Fig. 2 zu sehenden Isolierhülle 20 im Schnitt (oben) und ausschnittweise in Draufsicht (unten) dargestellt. Die Isolierhülle 20 ist durch einen dünnen, flexiblen, langgestreckten Streifen 22 aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet. Der langgestreckte flexible Streifen 22 weist eine Mittelzone 221, die sich über die gesamte Streifenlänge erstreckt, und zwei sich daran seitlich anschließende, sich ebenfalls über die gesamte Streifenlänge erstreckende Randzonen 222 auf. Zur Bildung der beschriebenen Tunnel 21 sind die Randzonen 222 auf die Mittelzone 221 so aufgeklappt, daß die eine Randzone 222 mit ihrem freien Ende auf der Mittelzone 221 und die andere Randzone 222 mit ihrem freien Ende auf dem freien Ende der auf die Mittelzone 221 aufgeklappten Randzone 222 aufliegt. Die Randzonen 222 sind mit der Mittelzone 221 längs einer Linie 23, die sich in geringem Abstand von den Längskanten 223 der Randzonen 222 erstreckt und in Fig. 3 strichliniert angedeutet ist, verbunden. Möglich ist auch, daß die beiden Randzonen 222 so auf die Mittelzone 221 umgeklappt sind, daß ihre freien Enden auf der Mittelzone 221 liegend mit ihren Längskanten 223 aneinanderstoßen. In diesem Fall wird jeweils eine Linienverbindung 23 zwischen einer Randzone 222 und der Mittelzone 221 hergestellt, die dicht an den aneinanderstoßenden Längskanten 223 der Randzonen 222 liegt. Bevorzugt wird als Streifen 22 eine Lage eines Textilgewebes, z. B. Glasseide, verwendet, das hochtemperaturfest ist und gute Isoliereigenschaften aufweist. Eine solche Textilgewebelage ist hochflexibel, so daß auch ein Flachdrücken des Metallrohrs 16, wie dies in Fig. 2 angedeutet ist, sowie ein extrem kleines Abbiegen des Metallrohrs 16 möglich ist. Durch die Möglichkeit des Flachdrückens und Abbiegens des Metallrohrs 16 kann ein zur Verfügung stehender Einbauraum für den Meßfühler 10 optimal genutzt werden. Die Linienverbindung 23 zwischen den Randzonen 222 und der Mittelzonen 221 wird bei Ausbildung des Streifens 22 als flexibles Textilgewebe durch Vernähen der umgeklappten Randzonen 222 auf der Mittelzone 221 erzeugt.
• Ist der Meßfühler 10 als kleinbauende Lambdasonde ausgeführt, so wird eine Anschlußverbindung 14 erforderlich, in der eine elektrische Verbindung zwischen Stecker 13 im Fühlergehäuse 10 und dem Anschlußstecker durch je nach Ausbildung der Lambdasonde vier oder fünf Litzen 15 hergestellt werden muß. Für diese Fälle wird lediglich die Isolierhülle 20 so modifiziert, daß sie die vier oder fünf abisolierten elektrischen Leiter 151 aufzunehmen vermag. Die übrige Gestaltung der Anschlußverbindung 14 bleibt unverändert. In Fig. 4 und 6 sind zwei Beispiele dargestellt, in welcher die Isolierhülle 20 mit vier parallelen Tunneln 21 ausgeführt ist.
• Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 sind fünf dünne, flexible, langgestreckte Streifen 22 aus einem elektrisch isolierenden Material aufeinandergelegt und längs einer nahe ihrer Längskanten 223 verlaufenden Linie 23 miteinander verbunden. Dabei weist der auf den vorangegangenen Streifen 22 aufgelegte, nachfolgende Streifen 22 diesem gegenüber ein Breitenübermaß auf und die Streifen 22 sind so aufeinandergelegt, daß ihre Längskanten 223 miteinander bündig sind. Auf diese Weise bilden sich zwischen den Streifen 22 die gewünschten Tunnel 21, wobei die Zahl der Tunnel 21 immer um eins kleiner ist als die Zahl der aufeinanderliegenden Streifen 22. Bei den wie hier gewünschten vier Tunneln 21 sind also fünf Streifen 22 in der beschriebenen Weise zu verarbeiten. Vorzugsweise werden als Streifen 22 wiederum flexible Textilgewebelage aus hochtemperaturfestem Textilgewebe, z. B. Glasseide, verwendet. Die Linienverbindungen 23 werden durch Nähte realisiert.
• Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 werden zur Herstellung der vier benötigten Tunnel 21 in der Isolierhülle 20 zwei breite Streifen 22, vorzugsweise wiederum Textilgewebelagen, aufeinandergelegt und längs mehrerer im Querabstand zueinander verlaufender Linien 23 miteinander verbunden. Die Linienverbindungen 23 werden wiederum durch entsprechendes Vernähen der beiden Streifen 22 erzeugt. Für die Gewinnung der vier parallelen Tunnel 21 sind insgesamt fünf Nähte oder Linienverbindungen 23 erforderlich. Die zwischen den Linienverbindungen 23 verbleibenden Abschnitte der Streifen 22 liegen lose aufeinander und können bei Einschieben jeweils eines Leiters 151 zu einem Tunnel 21 aufgeweitet werden.
• Sind Tunnel 21 mit einem größeren lichten Querschnitt erforderlich, so wird - wie dies in Fig. 6 dargestellt ist - der eine Streifen 22 auf dem anderen Streifen 22 so festgenäht, daß das Breitenmaß der zwischen den Linienverbindungen 23 verbleibenden Streifenabschnitte des einen Streifens 22 etwas größer ist als der Querabstand der Linienverbindungen 23. Dadurch bilden sich in dem Streifen 22 mit Breitenübermaß die in Fig. 6 in der Querschnittsdarstellung zu sehenden, wellenförmigen Ausbuchtungen, die zusammen mit den sie abdeckenden anderen Streifen 22 die Tunnel 21 einschließen.
• Die Realisierung der Isolierhülle 20 mit insgesamt fünf Tunnel 21 für die Aufnahme je eines Leiters 151, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist, wird ebenso wie die Isolierhülle 20 gemäß Fig. 6 aus zwei breiten Streifen 22 aus elektrisch isolierendem Material hergestellt. Entsprechend der Anzahl von fünf gewünschten Tunnel 21 werden die beiden Streifen 22längs insgesamt sechs Linien 23 miteinander verbunden, die im gleichen Querabstand voneinander parallel zueinander über die gesamte Streifenlänge verlaufen.

Claims (16)

1. Isolierhülle für mindestens zwei elektrische Leiter, gekennzeichnet durch mindestens zwei nebeneinanderliegende, parallele Tunnel (21) zur Aufnahme eines elektrischen Leiters (151), die durch Formen mindestens eines dünnen, flexiblen, langgestreckten Streifens (22) aus elektrisch isolierendem Material gebildet sind.

2. Isolierhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei links und rechts einer definierten, über die Streifenlänge reichenden Mittelzone (221) sich erstreckenden, durch die Streifenlängskanten (223) begrenzten Randzonen (222) eines einzelnen Streifens (22) auf die Mittelzone (221) aufgeklappt und auf dieser längs mindestens einer nahe den Streifenlängskanten (223) verlaufenden Linie (23) mit der Mittelzone (221) verbunden sind, so daß sich zwischen jeder der Randzonen (222) und der Mittelzone (221) einer der Tunnel (21) bildet.

3. Isolierhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Streifen (22) aufeinandergelegt und längs querbeabstandeter, paralleler Linien (23) über die gesamte Streifenlänge miteinander verbunden sind, so daß sich zwischen den zwischen den Linienverbindungen (23) lose aufeinanderliegenden Streifenabschnitte der beiden Streifen (22) die Tunnel (21) bilden.

4. Isolierhülle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl der vorhandenen Linienverbindungen (23) um eins größer ist als die Zahl der vorhandenen Tunnel (21).

5. Isolierhülle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Breitenmaß der zwischen den Linienverbindungen (23) liegenden Streifenabschnitte mindestens eines der beiden Streifen (22) größer ist als der Querabstand der Linienverbindungen (23) voneinander.

6. Isolierhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Streifen (22) aufeinandergelegt und längs zweier im geringen Abstand zu ihren Längskanten (223) verlaufenden Linien (23) über die gesamte Streifenlänge miteinander verbunden sind.

7. Isolierhülle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der auf den vorangehenden Streifen (22) aufgelegte, nachfolgende Streifen (22) diesem gegenüber ein Breitenübermaß aufweist und daß die Streifen (22) so aufeinander gelegt Sind, daß ihre Längskanten (223) miteinander bündig sind.

8. Isolierhülle nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch isolierende Material hochtemperaturfest ist.

9. Isolierhülle nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Streifen (22) von einer Textilgewebelage, vorzugsweise aus Glasseide, gebildet ist und daß die Linienverbindungen (23) durch Nähen hergestellt sind.

10. Isolierhülle nach einem der Ansprüche 1-9, gekennzeichnet durch ihr Verwendung in einer Anschlußverbindung (14) für einen Meßfühler (10), insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts oder der Temperatur im Abgas einer Brennkraftmaschine, die mindestens zwei in einem Metallrohr (16) verlaufende Leiter (151) aufweist, indem die Isolierhülle (20) in das Metallrohr (16) eingeschoben ist und die blanken Leiter (151) durch jeweils einen der Tunnel (21) gezogen sind.

11. Anschlußverbindung für einen Meßfühler (10) insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts oder der Temperatur im Abgas einer Brennkraftmaschine, mit einem an einem Ende in einem Meßfühlergehäuse (11) festlegbaren Metallrohr (16) und mindestens zwei im Metallrohr (16) verlaufenden elektrischen Leitern (151), die gegeneinander und gegenüber dem Metallrohr (16) isoliert sind, gekennzeichnet durch eine im Metallrohr (16) verlaufende Isolierhülle (20) mit die elektrischen Leiter (151) über deren gesamte Länge jeweils umschließenden Tunneln (21) nach einem der Ansprüche 1-9.

12. Anschlußverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder elektrische Leiter ein Volldraht ist.

13. Anschlußverbindung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder elektrische Leiter (151) der abisolierte Abschnitt einer einen Isoliermantel (152) aus wenig hitzebeständigem Material aufweisenden Litze (15) ist.

14. Meßfühler, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts oder der Temperatur im Abgas einer Brennkraftmaschine, mit einem in einem Fühlergehäuse (11) angeordneten Sensorelement (12) und mit mindestens zwei aus dem Fühlergehäuse (11) herausgeführten elektrischen Leitern (151) zum Anschließen des Sensorelements (12), die in einem an einem Ende im Fühlergehäuse (11) festgelegten Metallrohr (16) geführt und gegeneinander und gegenüber dem Metallrohr (16) elektrisch isoliert sind, gekennzeichnet durch eine im Metallrohr (16) angeordnete Isolierhülle (20) mit die elektrischen Leiter (151) über deren gesamte Länge jeweils umschließenden Tunneln (21) nach einem der Ansprüche 1-9.

15. Meßfühler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder elektrische Leiter ein Volldraht ist.

16. Meßfühler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jeder elektrische Leiter (151) der abisolierte Abschnitt einer einen Isoliermantel (152) aus wenig hitzebeständigem Material aufweisenden Litze (15) ist.