DE19649780A1 - Wasserdichter Leitungsverbinder - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen wasserdichten Leitungsverbinder für den Einsatz in Bereichen erhöhter Umgebungstemperaturen, insbesondere für die Verwendung in der Sensortechnik.

In der Anschluß- und Verbindungstechnik für elektrische Kabel und Leitungen werden die unterschiedlichsten Verfahren angewendet. So ist es beispielsweise für die Verbindung zweier Leitungsenden bekannt (DE-AS 15 40 454), die Verbindungsstelle mit einer Bewicklung aus selbstverschweißenden oder -verklebenden Kunststoffbändern zu versehen, und diese Verbindungsstelle anschließend einer Wärmebehandlung zu unterwerfen. Wenn auch zum Zwecke der Wärmebehandlung der Wickel aus den Kunststoffbändern mit einer Bebänderung aus hochtemperaturbeständigen Werkstoffen, beispielsweise Tetrafluorethylen, umgeben wird, reicht eine solche Verbindungsmuffe nicht aus, im Bereich erhöhter Umgebungstemperaturen eingesetzt zu werden.

Eine andere bekannte Verbindungsmuffe (US-PS 3,487,160) besteht aus einem die Verbindungsstelle umgebenden metallischen Gehäuse, das mit einer Bohrung zum Einfüllen einer die Hohlräume im Innern des Muffengehäuses ausfüllenden Masse versehen ist. Als die Verbindungsstelle dichtend umschließende Masse ist ein Epoxydharz vorgesehen, das nach dem Aushärten die durchverbundenen elektrischen Leiter fest umschließt. Nachteilig hierbei ist die Verschraubung der Muffenenden, die bei Temperaturwechselspielen die geforderte Wasserdichtigkeit in diesem Bereich nicht zuverlässig erfüllt, auch wenn, wie weiterhin vorgesehen, der einführungsseitige Bereich dieser bekannten Muffe zusätzlich mit einer Bebänderung versehen wird. Abgesehen davon, führt der Einsatz vieler Einzelteile und umfangreicher Montageschritte zu einer kostenaufwendigen Lösung.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, Leitungsverbinder für den Einsatz in Bereichen erhöhter Umgebungstemperaturen so aufzubauen, daß sie wasserdicht sind, auch den Einsatz flexibler Leitungen mit hochtemperaturbeständigen Isolierungen erlauben sowie den Einsatz dort gestatten, wo es, wie beispielsweise in der Sensortechnik, um die dauerhafte Kontaktierung zwischen Sensor- oder Metallmantelrohrleitungen geht.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die Verbindungsstelle der jeweiligen Leitungsenden von einem geteilten Führungskörper mit einführungsseitig integrierten Dichtungselementen für die Leitungsenden umgeben ist, dessen freier Innenraum von einer spritzgießfähigen Kunststoffmasse ausgefüllt ist, die gleichzeitig auch die Umhüllung für den Führungskörper bildet. Durch die vollständige Aus- und Umspritzung des die Leitungsenden aufnehmenden Führungskörpers entsteht ein in sich geschlossenes wasserdichtes Bauelement, ohne Hohlräume und Kammern. Die Kompaktheit des Leitungsverbinders sichert auch bei erhöhten Umgebungstemperaturen einen dauerhaften Schutz der durchverbundenen Leitungsenden. Da die Ausfüllung der Hohlräume des Führungskörpers und dessen Umhüllung in einem Arbeitsgang erfolgt, kann die Außenumspritzung gleichzeitig zur Fixierung der Kabel- oder Leitungsumhüllungen sowie zur Aufnahme von Verankerungspunkten, wie Klipsen, mitgenutzt werden. Durch diese Integration von Einzelbauelementen in die. Umhüllung des Leitungsverbinders ergeben sich weitere Vorteile in der kostengünstigen Montage sowie erhöhter Betriebssicherheit.

Der die Verbindungsstelle umgebende Führungskörper ist zum Zwecke der Montageerleichterung geteilt, er wird über der Verbindungsstelle nach dem Durchverbinden der Leitungsenden zusammengeführt. Als besonders vorteilhaft hat es sich hierbei erwiesen, den Führungskörper quer zur Einführungsrichtung der Leitungsenden zu teilen. Dies hat den besonderen Vorteil, daß die einführungsseitigen Enden des Führungskörpers völlig unterschiedlich ausgebildet sein können, so daß die Anpassung an beliebige Erfordernisse möglich ist. Das gilt beispielsweise für die Sensortechnik dann, wenn, wie bei der Lambdasonde für die Automobilindustrie, mit sehr hohen Temperaturen gerechnet werden muß und auf der einen Seite der Verbindungsstelle eine metallrohrgeschützte Leitung zum Sensor führt, während auf der anderen Seite der Verbindungsstelle, also im Bereich der nicht mehr extrem hohen Umgebungstemperaturen, flexible Leitungen mit einer hochtemperaturbeständigen Kunststoffumhüllung eingesetzt werden.

Die quer zur Einführungsrichtung der Leitungsenden gewählte Teilung des Führungskörpers erlaubt es in Weiterführung der Erfindung, daß die integrierten Dichtungselemente und die Teile des Führungskörpers Verbundspritzteile sind. Wenn, wie in Weiterführung der Erfindung auch vorgesehen, die Dichtungselemente aus einem gummielastischen Material bestehen, ergibt sich innerhalb des kompakten Muffenkörpers aus der spritzgießfähigen Kunststoffmasse eine dauerelastische Abdichtung der Leitungsenden im Innern des kompakten Bauteiles.

Der Führungskörper selbst besteht in Weiterführung der Erfindung aus einem hochtemperaturbeständigen thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise auf Basis Polyamid. Der Führungskörper kann ein zylindrischer Formkörper mit Bohrungen oder Ausnehmungen in seiner Wandung zum Füllen des Innenraumes mit der spritzgießfähigen Kunststoffmasse sein, als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn der Führungskörper ein käfigartiger Formkörper aus hochtemperaturbeständigen Kunststoffen ist. In letzterem Fall ist das Ausfüllen der Hohlräume im Innern des Formkörpers und das gleichzeitige Umspritzen zu einem kompakten Formteil besonders montagefreundlich und kostengünstig durchzuführen.

Besondere Vorteile ergeben sich in Weiterführung der Erfindung dann, wenn als spritzgießfähige Kunststoffmasse ein Schmelzklebstoff verwendet wird. Solche Schmelzkleber, wie sie z. B. unter der Bezeichnung "MACROMELT" von der Fa. Henkel vertrieben werden, zeichnen sich durch eine ausreichend niedrige Viskosität aus, die es der Masse ermöglicht, Hohlräume in dem Führungskörper problemlos auszufüllen. Den z. B. im Kraftfahrzeugbau gestellten hohen Forderungen aufgrund der dort herrschenden extremen äußeren Bedingungen, wie Temperatur, Temperaturwechsel, Spritzwasser, Öl, Staub usw., genügen daher erfindungsgemäß dichtend abgeschlossene Leitungsverbinder vollauf.

In diesem Zusammenhang hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn es sich bei der spritzgießfähigen Kunststoffmasse um einen Schmelzklebstoff handelt, der vernetzbar ist. Die mechanische Stabilität der Dichtmasse kann so weiter erhöht werden. Da es für die wasserdichte Ausführung des erfindungsgemäßen Leitungsverbinders nicht nur darauf ankommt, verbleibende Hohlräume im Innenbereich des Führungskörpers auszufüllen, vielmehr Spalte zwischen der eingebrachten Masse und den inneren Wandungen des Führungskörpers sowie den äußeren Wandungen desselben und der umgebenden Masse zu vermeiden, ist es ferner entscheidend, daß eine innige Verbindung zwischen der Masse und den Wandungen des Führungskörpers an jeder Stelle des Leitungsverbinders dauerhaft gewährleistet ist. Für die Zwecke der Erfindung haben sich daher solche Schmelzklebstoffe als vorteilhaft erwiesen, wie sie z. B. in der DE-PS 42 26 081 beschrieben sind, oder solche auf der Basis von Polyamiden, wie sie Gegenstand der DE-PS 42 11 125 sind. Andere bekannte und für die Zwecke der Erfindung geeignete Schmelzklebstoffe (WO 92/07020) härten unter der Einwirkung von Feuchtigkeit aus, andere wiederum (EP 0 193 746) weisen hinsichtlich ihrer Flexibilität besonders günstige Eigenschaften auf.

Vorteilhaft ist es in Weiterführung der Erfindung ferner, daß die Leitungsenden einführungsseitig von Schutzschläuchen oder -hülsen umgeben sind. Beispielsweise ein aus einem Gewebe bestehender Schutzschlauch kann bei der Montage des Leitungsverbinders an seinem Ende mit in die Umhüllung eingeschlossen werden. Für den Fall, daß es sich um eine Schutzhülse aus einem Metallrohr handelt, kann man auch so vorgehen, daß diese Schutzhülle am einführungsseitigen Ende des Führungskörpers durch dessen flanschartige Wandung an dieser Stelle geführt ist. Dies ist besonders dann vorteilhaft wenn, wie in dem Falle der bereits erwähnten Lambdasonden, dieses Ende des Führungskörpers in den Bereich extrem hoher Temperaturen reicht, die spritzgießfähige Kunststoffmasse aber diesen Temperaturen nicht unmittelbar auszusetzen ist. Hier übernimmt also der Führungskörper selbst die Aufnahme des Endes der metallischen Schutzhülse, im Innern des Führungskörpers dienen die in den Führungskörper integrierten Dichtungselemente aus einem dauerelastischen Material für die sichere Abdichtung auch in diesem Bereich.

Die Erfindung sei anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles einer wasserdichten Leitungsverbindung für einen Temperatursensor näher erläutert.

Die aus einem Temperaturbereich von 700° bis 800°C zur Verbindungsstelle herangeführten Adern sind mit bezeichnet, sie sind umgeben von der Schutzhülle 2 in Form eines Metallrohres. Elektrisch durchverbunden sind die Adern 1 mit den Adern 3 einer weiterführenden elektrischen Leitung, zur Verbindung der Leiter 4 der Adern 3 mit den Leitern 5 der Adern 1 dienen Klemm- oder Verbindungshülsen 6. Zur mechanischen Stabilisierung dient der Führungskörper 7, er ist quergeteilt und besteht aus den Einzelelementen 8 und 9. Integriert in diese Einzelteile sind die die Leitungsenden umschließenden Dichtungselemente 10 und 11, sie bestehen aus einem gummielastischen Material, beispielsweise aus einem Silikonkautschuk, und bilden mit den sie aufnehmenden Einzelteilen 8 und 9 des Führungskörpers 7 Verbundspritzteile. Die im Innern des Führungskörpers 7 nach dem Durchverbinden der Adern 1 und 3 verbleibenden Hohlräume sind beispielsweise mit dem unter der Markenbezeichnung "MACROMELT" bekannten Schmelzkleber 12 ausgefüllt, dieser Schmelzkleber 12 dient gleichzeitig auch zur Umspritzung des Führungskörpers 7, so daß sich eine äußere Einkapselung 13 ergibt. Um dies auf einfachem Wege kostengünstig zu erreichen, sind nicht nur, wie dargestellt, Öffnungen 14 und 15 im Führungskörper vorgesehen, der Führungskörper 7 ist vielmehr als Käfig aufgebaut, so daß mit dem Fließen des Schmelzklebers gleichzeitig die inneren Bereiche des Käfigs ausgefüllt und die äußere Umkapselung hergestellt werden kann. Im Grunde dient der Führungskörper dann nur der mechanischen Stabilisierung des die Verbindungsstelle umgebenden Schmelzklebers, insbesondere hinsichtlich der Querdrucksteifigkeit bei erhöhten Betriebstemperaturen.

Die abgehenden Adern 3, die etwa in die Verkabelung eines Automobils integriert sind, sind zusätzlich durch einen umgebenden Gewebeschlauch 16 geschützt, das Ende dieses Gewebeschlauches 16 ist, wie dargestellt, in den kompakten wasserdichten Leitungsverbinder integriert, in dem das Leitungsende mitumspritzt ist.

Mechanisch entkoppelt mit der die Verbindungsstelle einschließlich des Führungskörpers 7 umschließenden Schmelzkleberumspritzung ist das am anderen Ende des Führungskörpers eingeführte metallische Schutzrohr 2, daß die ankommenden Adern 1 umschließt. In diesem Bereich weist der Führungskörper 7 einen Flansch 17 auf, der zur Führung des metallischen Rohres 2 in das Innere des Führungskörpers 7 hinein dient. Die innere Abdichtung erfolgt auch hier durch eine dauerelastische Dichtung 11, die zusammen mit dem Führungskörperelement 9 ein Verbundspritzteil bildet. Da das metallische Rohr 2 als Schutzrohr für die Adern 1 im Bereich der hohen Umgebungstemperaturen dient, werden auch entsprechend hohe Temperaturen bis in den Bereich der Verbindungsstelle herangeführt. Die dargestellte erfindungsgemäße Ausbildung des einführungsseitigen Endes des Führungskörpers 7 mit dem Flansch 17 gewährleistet, daß dieser Flansch 17 als Wärmepuffer dient, erhöhte Temperaturen also nicht an den die kompakte Umhüllung bildenden Schmelzkleber herangetragen werden.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. In den Fällen, wo es beispielsweise nicht darauf ankommt, wegen der im Falle der Lambdasonde erhöhten Außentemperaturen für einen Wärmeschutz der Schmelzkleberumhüllung zu sorgen, können beispielsweise beide die Leitungsenden aufnehmende Einführungen des Führungskörpers 7 mit in der Schmelzkleberumhüllung eingebetteten Gewebeschläuchen versehen sein. Umgekehrt, wenn es darauf ankommt, die Eingangsbereiche von erhöhten Umgebungstemperaturen zu entkoppeln, wird man beide Enden des Führungskörpers mit Flanschen entsprechend dem Teil 17 ausrüsten.

Claims (16)

1. Wasserdichter Leitungsverbinder für den Einsatz in Bereichen erhöhter Umgebungstemperaturen, insbesondere für die Verwendung in der Sensortechnik, gekennzeichnet durch einen die Verbindungsquelle der jeweiligen Leitungsenden umgebenden geteilten Führungskörper mit einführungsseitig integrierten Dichtungselementen für die Leitungsenden, dessen freier Innenraum von einer spritzgießfähigen Kunststoffmasse ausgefüllt ist, die gleichzeitig auch die Umhüllung für den Führungskörper bildet.

2. Leitungsverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper quer zur Einführungsrichtung der Leitungsenden geteilt ist.

3. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskörperteile und die integrierten Dichtungselemente Verbundspritzteile sind.

4. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselemente die Leitungsenden stopfbuchsenartig umschließen.

5. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselemente aus einem gummielastischen Werkstoff bestehen.

6. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungskörper aus einem hochtemperaturbeständigen thermoplastischen Kunststoff hergestellt sind.

7. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsenden einführungsseitig von Schutzschläuchen oder -hülsen umgeben sind.

8. Leitungsverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülsen aus Metall bestehen.

9. Leitungsverbinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Schutzhülsen am einführungsseitigen Ende des Führungskörpers durch dessen flanschartige Wandung an dieser Stelle geführt ist.

10. Leitungsverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Schutzschläuche am einführungsseitigen Ende des Führungskörpers in der spritzgußfähigen Kunststoffmasse eingebettet sind.

11. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper ein zylindrischer Formkörper aus hochtemperaturbeständigen Kunststoffen ist mit Bohrungen/Ausnehmungen in seiner Wandung zum Füllen des Innenraumes mit der spritzgießfähigen Kunststoffmasse.

12. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskörper ein käfigartiger Formkörper aus hochtemperaturbeständigen Kunststoffen ist.

13. Leitungsverbinder nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die spritzgießfähige Kunststoffmasse ein Schmelzklebstoff ist.

14. Leitungsverbinder nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzklebstoff lösungsmittelfrei ist.

15. Leitungsverbinder nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzklebstoff vernetzbar ist.

16. Leitungsverbinder nach Anspruch 13 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Schmelzklebstoffes Polyamide sind.