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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. Eine weitere Kabeldurchführung ist aus der
GB 2058988 A bekannt.
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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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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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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 vorstellt 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 21 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 29 versehen, die auf dem Teilerkreis der Durchgangskanäle 22 liegt, so dass die Axialnuten 29 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 21 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.
