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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Durchführung elektrischer
Anschlusskabel durch eine Öffnung,
insbesondere Gehäuseöffnung in
einem Fühlergehäuse eines
Gasmessfühlers,
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei
einem bekannten Gasmessfühler
oder Gassensor zum Nachweis mindestens einer Gaskomponente in einem
Abgas (
DE 101 51 291
A1 ) ist das ein Sensorelement aufnehmende Fühlergehäuse an seinem
vom Messgas abgekehrten Ende mit einer Kabeldurchführung gasdicht
verschlossen, durch welche die elektrischen Anschlusskabel hindurchgeführt sind.
Die abisolierten Enden der Anschlusskabel sind über Crimpverbindungen mit Kontaktteilen
eines Verbindungssteckers verbunden, der auf das Sensorelement so
aufgeschoben ist, dass die Kontaktteile auf dem Sensorelement angeordnete Kontaktflächen kontaktieren.
Die Kabeldurchführung besteht
aus einem Stopfen aus Silikongummi oder einem temperaturbeständigen Fluorelastomer,
beispielsweise Viton, der Durchgangskanäle für die isolierten Anschlusskabel
aufweist und auch die Crimpverbindungen zu den Kontaktteilen des
Verbindungssteckers aufnimmt. Der Stopfen aus Silikongummi ist im
Gehäuse
verpresst und damit in der Gehäuseöffnung axial
unverschieblich festgelegt.
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Bei
einer ebenfalls bekannten Kabeldurchführung für mindestens ein Anschlusskabel
eines Sensorelements, insbesondere eines Sensorelements eines Gassensors (
DE 94 10 070 U1 ),
weist die in der messgasfernen Gehäuseöffnung einliegende Dichtung
aus Kunststoff einen in das Innere des Gehäuses weisenden ersten Dichtungskörper und
einen nach außen
weisenden zweiten Dichtungskörper auf.
Der nach außen
weisende Dichtungskörper
aus einem Fluorelastomer hat eine höhere Elastizität, als der
an diesem anliegende, nach innen weisende Dichtungskörper, der
aus PTFE besteht. Die die Anschlusskabel mit Kontaktteilen eines
Verbindungssteckers für
das Sensorelement verbindenden Crimpverbindungen sind teilweise
in den Durchgangskanälen
des nach innen weisenden Dichtungskörpers angeordnet. Nach Verstemmen
der beiden Dichtungskörper
im Gehäuse
umschließen
die Dichtungskörper
die Kabelisolation der Anschlusskabel dicht und verankern die Crimpverbindungen
in den Durchgangskanälen.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Durchführung
elektrischer Anschlusskabel durch eine Öffnung, auch Kabeldurchführung genannt,
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch die
Zusammensetzung des einen Dichtungskörpers aus einer Mehrzahl von
kreissektorförmigen
Zylindersektoren, die beim radialen Zusammensetzen die Durchgangskanäle formen,
die Anschlusskabel in den zwischen den Zylindersektoren sich bildenden
Kanalabschnitten kraft- und/oder formschlüssig geklemmt werden, so dass
eine zuverlässige
Kabelauszugssicherung erhalten wird, die jegliche Zugkraft von den
elektrischen Verbindungsstellen, den sog. Crimpstellen, am Ende
der Anschlusskabel fernhält.
Infolge des durch Zusammensetzen der Zylindersektoren erfolgenden
Klemmens der Kabelabschnitte braucht der Dichtungskörper nicht
aus elastischem oder plastisch verformbaren Material gefertigt zu
werden, um durch Verstemmen der die Öffnung umgrenzenden Wand eine
gasdichte formschlüssige
Verbindung zu den Anschlusskabeln herzustellen. Damit eröffnet sich
die Möglichkeit,
diesen Dichtungskörper
aus einem Material zu fertigen, der wesentlich temperaturbeständiger ist
als der andere Dichtungskörper
und der den nach wie vor aus elastischem Material bestehenden, anderen
Dichtungskörper
gegen Temperaturbelastung schützt.
Die Abdichtung der Kabeldurchführung
an der die Öffnung
umgebenden Wand und eine weitere Abdichtung an den Anschlusskabeln
wird dann durch Verstemmen des zweiten Dichtungskörpers erzielt.
Die beiden Dichtungskörper
werden so in die Gehäuseöffnung eingesetzt,
dass der aus den Zylindersektoren zusammengesetzte Dichtungskörper immer
zu dem Bereich mit der höheren
Temperaturbelastung weist. Dabei können die beiden Dichtungskörper sowohl
aneinanderliegen als auch mit axialem Abstand voneinander angeordnet
werden.
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Durch
die in den weiteren Ansprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch
1 angegebenen Kabeldurchführung
möglich.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist der zwischen den Zylindersektoren des Dichtungskörpers bestehende
Kraftschluss durch auf die Zylindersektoren wirkende Radialkräfte herbeigeführt und
hierzu ein die Öffnung
umschließender
Wandbereich zumindest im Bereich des Halterings verstemmt. Dadurch
werden bei der Vormontage zwischen den Zylindersektoren vorhandene,
radial verlaufende Spalten minimiert, wobei sich die Zylindersektoren
auf die durch die Durchgangskanäle hindurchgeführten Anschlusskabel
aufpressen und diese zuverlässig
klemmen. Dadurch wird eine hohe Auszugssicherheit der Anschlusskabel
erreicht.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung liegen die beiden Dichtungskörper axial aneinander, und
der Haltering wird von einem an dem anderen Dichtungsköper vorzugsweise
einstückig
angeformten, umlaufenden Kragen gebildet, der die Zylindersektoren
außen übergreift.
In vorteilhafter Weise sind dabei außen an den Zylindersektoren
miteinander fluchtende Nutabschnitte einer nach Zusammensetzen der
Zylindersektoren außen
am Dichtungskörper
umlaufenden Ringnut ausgebildet, in die der Kragen an dem anderen
Dichtungskörper
mit einem endseitig, vorzugsweise einstückig angeformten Ringsteg eingreift.
Durch diese konstruktiven Maßnahmen
bildet die Kabeldurchführung
ein komplett vormontierbares, montagefreundliches Bauteil, das gut
in die Montagekette beim Montieren eines Gasmessfühlers eingefügt werden
kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung weist jeder Zylindersektor an seinen voneinander abgekehrten,
radial verlaufenden Seitenflächen
eine Axialnut mit halbkreisförmigem
Querschnitt auf, die so angeordnet sind, dass die Axialnuten benachbarter
Zylindersektoren unter Bildung eines Durchgangskanals aufeinanderliegen.
Jede Axialnut hat einen querschnittsgrößeren Nutabschnitt, der auf
der vom anderen Dichtungskörper
abgekehrten Stirnseite des Dichtungskörpers frei ausläuft, und eine
querschnittskleineren Nutabschnitt der auf der dem anderen Dichtungskörper zugekehrten
Stirnseite des Dichtungskörpers
ausläuft
und dessen Nutradius dem Radius der Durchgangskanäle im anderen Dichtungskörper entspricht.
Die von den querschnittsgrößeren Nutabschnitten
gebildeten durchmessergrößeren Kanalabschnitte
dienen der Aufnahme der Crimpverbindungen, über die die elektrischen Anschlusskabel
mit Kontaktteilen eines Verbindungssteckers verbunden sind.
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Zeichnung
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Die
Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ausschnittweise
einen Längsschnitt eines
Gasmessfühlers
mit einer in einer Gehäuseöffnung angeordneten
Kabeldurchführung,
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2 eine
perspektivische Ansicht der Kabeldurchführung in 1,
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3 eine
Explosionsdarstellung der Kabeldurchführung in 2,
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4 eine
Seitenansicht eines Zylindersektors der Kabeldurchführung in
Richtung Pfeil IV in 3,
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5 eine
perspektivische Ansicht des in 2 hinteren
Dichtungskörpers
der Kabeldurchführung,
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6 einen
Längsschnitt
des Dichtungskörpers
in 5.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Der
in 1 mit seinem messgasfernen Ende dargestellte Gasmessfühler dient
zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine
in Kraftfahrzeugen. Er weist in bekannter Weise ein Sensorelement 11 auf
das in einem Fühlergehäuse 12 aufgenommen
ist und mit einem messgasseitigen Endabschnitt aus dem Gehäuse 12 vorsteht
und dem Messgas ausgesetzt ist. Am anschlussseitigen Endabschnitt 111 des
Sensorelements 11 sind Kontaktflächen angeordnet, die über einen
Verbindungsstecker 13 von Anschlusskabeln 14 einer
elektrischen Anschlussleitung 15 kontaktiert sind. Der
Verbindungsstecker 13 weist hierzu Kontaktteilträger 16 auf,
die jeweils Kontaktteile 17 tragen und mittels einer Federbuchse 18 so
auf den anschlussseitigen Endabschnitt 111 des Sensorelements 11 aufgepresst
werden, dass die Kontaktteile 17 kraftschlüssig auf
den Kontaktflächen
des Sensorelements 11 aufliegen. Die Kontaktteile 17 sind über Crimpverbindungen 19 mit
jeweils einem abisolierten Ende eines Anschlusskabels 14 elektrisch
und mechanisch verbunden.
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Der
anschlussseitige Endabschnitt 111 des Sensorelements 11 mit
Verbindungsstecker 13 ist in einem eine Schutzhülse bildenden,
messgasfernen Endabschnitt des Fühlergehäuses 12 aufgenommen, das
in seinem Endbereich auf einen kleineren lichten Durchmesser mit
einer Gehäuseöffnung 20 reduziert ist.
In der Gehäuseöffnung 20 ist
eine Kabeldurchführung 2l eingesetzt,
die die Anschlusskabel 14 gasdicht durch die Gehäuseöffnung 20 hindurchführt und zugleich
eine Auszugssicherung gegen mechanisches Ausziehen der Anschlusskabel 14 bietet.
Die Kabeldurchführung 21 ist
axial unverschieblich in der Gehäuseöffnung 20 fixiert
und dichtet diese gasdicht ab.
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Die
in 2 perspektivisch und in 3 in Explosionsdarstellung
skizzierte Kabeldurchführung 21 weist
zwei Dichtungskörper 22, 23 auf,
die mit Durchgangskanälen 24, 25 zum
Aufnehmen von isolierten Kabelabschnitten der Anschlusskabel 14 versehen
sind. Im Ausführungsbeispiel
sind in jedem Dichtungskörper 22, 23 fünf Durchgangskanäle 24 bzw. 25 vorhanden,
die auf einem Teilerkreis um gleiche Umfangswinkel zueinander versetzt
angeordnet sind. Der in 2 und 3 vordere
Dichtungskörper 22,
der in 1 näher
zum Verbindungsstecker 13 auf dem Sensorelement 11 liegt,
besteht aus fünf gleichen
kreissektorförmigen
Zylindersektoren 26, die radial zusammengesetzt und außen von
einem Haltering 27 umschlossen sind, über den die Zylindersektoren 26 radial
zusammengepresst werden. Die zusammengesetzten Zylindersektoren 26 sparen eine
zentrale axiale Öffnung 35 aus,
in die eine radial sich aufspreizende Spannhülse 28 (2)
einsetzbar ist, die eine zusätzliche
Verspannung der Zylindersektoren 26 bewirkt. Alternativ
kann die axiale Öffnung 35 auch
zur Durchführung
eines zusätzlichen Anschlusskabels 14 genutzt
werden, wenn im anderen Dichtungskörper 23 auch eine
solche zentrale Durchgangsöffnung
vorgesehen wird.
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Jeder
Zylindersektor 26 ist auf seinen voneinander abgekehrten,
radial verlaufenden Seitenflächen
mit einer einen halbkreisförmigen
Querschnitt aufweisenden Axialnut 28 versehen, die auf
dem Tellerkreis der Durchgangskanäle 22 liegt, so dass
die Axialnuten 28 benachbarter Zylindersektoren 26 jeweils
einen der Durchgangskanäle 24 bilden.
Wie 4 zeigt, weist jede Axialnut 29 einen
querschnittsgrößeren Nutabschnitt 291 und
einen sich daran fortsetzenden querschnittskleineren Nutabschnitt 292 auf.
Der querschnittsgrößere Nutabschnitt 291 mündet auf
der vom Dichtungskörper 23 abgekehrten
Stirnseite des Dichtungskörpers 22 bzw.
des Zylindersektors 26 und der querschnittskleinere Nutabschnitt 292 auf
der dem Dichtungskörper 23 zugekehrten
Seite des Dichtungskörpers 22 bzw. des
Zylindersektors 26. Der lichte Radius des querschnittskleineren
Nutabschnitts 292 entspricht dem Radius der Durchgangskanäle 25 im
Dichtungskörper 23,
so dass bei aneinanderliegenden Dichtungskörpern 22, 23 und
fluchtend ausgerichteten Durchgangskanälen 24, 25 die
von den querschnittskleineren Nutabschnitten 292 gebildeten
Kanalabschnitte der Durchgangskanäle 24 stufenlos in
die Durchgangskanäle 25 im
Dichtungskörper 23 übergehen.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
wird der die Zylindersektoren 26 des Dichtungskörpers 22 zusammenhaltende
Haltering 27 von einem an den Dichtungskörper 23 einstückig angeformten,
umlaufenden Kragen 30 gebildet (5 und 6),
der einen ihm zugekehrten Bereich der Zylindersektoren 26 außen übergreift.
Hierzu sind außen
an den Zylindersektoren 26 miteinander fluchtende Nutabschnitte 31 (4)
ausgebildet, die bei zusammengesetzten Zylindersektoren 26 eine
umlaufende Ringnut bilden. In diese Ringnut greift der Kragen 30 am
Dichtungskörper 23 mit
einem an dem Kragen 30 einstückig angeformten, nach innen
vorspringenden Radialsteg 32 (6) ein,
so dass die beiden Dichtungskörper 22, 23 axial
unverschieblich aneinander festgelegt sind. Der vom Kragen 30 des
Dichtungskörpers 22 übergriffene
Bereich der Zylindersektoren 26 ist durchmesserkleiner
ausgeführt,
und zwar so, dass die Außenkonturen
des Dichtungskörpers 23 und
der zu dem Dichtungskörper 22 zusammengesetzten
Zylindersektoren 26 bündig
sind.
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Die
Zylindersektoren 26 sind aus keramischem Material, z.B.
Aluminiumoxid (Al2O3),
oder aus PTFE oder PEK und der Dichtungskörper 23 aus einem
temperaturbeständigen
Silicongummi oder einem Fluorelastomer, z.B. Viton der Firma Dupont, hergestellt.
Je nach Anwendungsfall und den damit verbundenen Umgebungsbedingungen
ist die Kabeldurchführung 2l in
die Gehäuseöffnung 20 – wie in 1 dargestellt – so eingesetzt,
dass der Dichtungskörper 22 ins
Gehäuseinnere
weist, oder um 180° gedreht
eingesetzt, so dass der Dichtungskörper 23 ins Gehäuseinnere
weist. In jedem Fall liegt der aus den Zylindersektoren 26 zusammengesetzte Dichtungskörper 22 immer
auf der Seite der größeren Temperaturbelastung
und hält
eine für
den Dichtungskörper 23 kritische
Temperaturbelastung von dem Dichtungskörper 23 ab.
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Es
ist möglich,
die beiden Dichtungskörper 22, 23 im
Axialabstand voneinander anzuordnen. In diesem Fall entfällt der
Kragen 30 an dem Dichtungskörper 23 und die Zylindersektoren 26 werden
durch einen separaten Haltering 27 zusammengehalten.
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Wie
in 1 dargestellt ist, kann auf den durchmesserreduzierten
Endabschnitt des Fühlergehäuses 12 noch
ein Formschlauch 33 aufgeschoben sein, der die Anschlussleitung 15 im
Ganzen umschließt.
Der Formschlauch 33 wird mit einem Spannglied 34 auf
den Gehäuseabschnitt
aufgepresst, wobei das Spannglied 34 gleichzeitig dazu benutzt
wird, den Dichtungskörper 23 im
Gehäuseabschnitt
zu verpressen, so dass dieser sowohl gegen die Anschlusskabel 14 als
auch gegen die Gehäuseinnenwand
angepresst wird und damit die Gehäuseöffnung 20 gasdicht
abschließt.
Der Formschlauch 33 kann aber auch entfallen. In diesem
Fall wird der Dichtungskörper 23 durch
eine in den den Dichtungskörper 23 umschließenden Gehäuseabschnitt
des Fühlergehäuses 12 eingebrachte
Verstemmung in gleicher Weise gepresst. Der Kraftschluss zwischen
den Zylindersektoren 26 des Dichtungskörpers 22 wird durch
Verstemmen des Fühlergehäuses 12 im
Bereich des Kragens 30 am Dichtungskörper 23 hergestellt,
wodurch über
den Kragen 30 Radialkräfte
auf die Zylindersektoren 26 wirken und die Zylindersektoren 26 zusammenpressen.
Dadurch werden am vormontierten Dichtungskörper 22 die zwischen
den Zylindersektoren 26 vorhandenen Radialspalte verkleinert,
so dass sich die Zylindersektoren 26 mit den Nutwänden ihrer
Nuten 29 auf die Anschlussleiter 14 aufpressen,
die durch die aus den Nuten 29 zusammengesetzten Durchgangskanäle 24 hindurchgeführt sind.
Dies führt
zu einer hohen Sicherheit gegen Ausziehen der Anschlussleiter 14,
so dass jegliche Zugkraft von den elektrischen Verbindungsstellen
der Anschlussleiter 14 mit den Kontaktflächen des
Sensorelements 11 abgehalten wird. Wenn anstelle des Kragens 30 ein
separater Haltering 27 zum radialen Verspannen der Zylindersektoren 26 des
Dichtungskröpers 22 verwendet wird,
kann dieser in gleicher Weise verstemmt werden.
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Die
Erfindung kann in gleich vorteilhafter Weise auch bei Gasmessfühlern eingesetzt
werden, die z.B. als Stickoxid-Sonden die Konzentration von Stickoxiden
im Abgas von Brennkraftmaschinen oder Verbrennungsmotoren erfassen
oder als Temperaturmesser zur Erfassung der Abgastemperatur ausgeführt sind.