DE19742321A1

DE19742321A1 - Cable penetration seal for gas sensor e.g. lamba probe in exhaust system of IC engine

Info

Publication number: DE19742321A1
Application number: DE1997142321
Authority: DE
Inventors: Helmut Weyl; Udo Jauernig; Anton Hans; Johann Wehrmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1997-09-25
Publication date: 1999-04-01
Also published as: JPH11193886A

Abstract

An arrangement for sealing a cable penetration for a measurement probe sensor element connection cable comprises a sealing unit (18) in a housing opening, through which the cable can be passed. The unit consists of a temp. resistant thermoplastic. The thermoplastic is pref. polyarylenetherketone.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung zum Abdichten einer Kabeldurchführung für mindestens ein Anschlußkabel eines Sensorelements eines Meßfühlers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on an arrangement for sealing a cable entry for at least one connection cable a sensor element of a sensor according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Abdichtung von Kabeldurchführungen geht beispielsweise aus der DE 195 40 022 hervor, bei der Anschlußkabel durch in Längsrichtung verlaufende Bohrungen einer Dichtung aus PTFE hindurchgeführt sind und die Dichtung von einem Gehäuseteil mittels einer Quetschverbindung fest umfaßt ist.Such sealing of cable bushings is possible for example from DE 195 40 022, in which Connection cable through bores running in the longitudinal direction a seal made of PTFE and the Seal of a housing part by means of a Crimp connection is firmly included.

Die Kabeldurchführung ist insbesondere bei Gassensoren in Abgasanlagen von Brennkraftmotoren einer hohen Temperaturbelastung ausgesetzt. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsverhalten der verschiedenen Werkstoffe der PTFE-Dichtung, des Isolationsmantels des Anschlußkabels und des aus Stahl bestehenden Gehäuseteils kommt es zwischen diesen Teilen infolge Temperaturbelastung und Temperaturschwankungen zum Auftreten von Spalten, durch die Wasser oder andere Medien in das Gehäuse des Gasmeßfühlers eindringen können. Um den Spalt zwischen Gehäuse und PTFE-Dichtung abzudichten, ist deshalb ein zusätzlicher Viton-Dichtring eingesetzt.The cable entry is particularly in the case of gas sensors Exhaust systems of internal combustion engines of a high Exposed to thermal stress. Due to the different thermal expansion behavior of the various materials of the PTFE seal, the Insulation jacket of the connection cable and of steel existing housing part it comes between these parts due to temperature load and temperature fluctuations Occurrence of cracks through which water or other media can penetrate into the housing of the gas sensor. To the Seal the gap between the housing and the PTFE seal therefore an additional Viton sealing ring is used.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine einfache und temperaturbeständige Dichtung für die Kabeldurchführung möglich ist. Die Verwendung eines zusätzlichen Dichtelements, wie z. B. eines zusätzlichen Viton-O-Rings entfällt.The arrangement according to the invention with the characteristic In contrast, features of the main claim have the advantage that a simple and temperature resistant seal for the Cable entry is possible. The use of a additional sealing element, such as. B. an additional Viton O-Rings are no longer required.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche ausgeführt. Besonders vorteilhaft ist es, den Dichtkörper aus thermoplastischem Kunststoff zwischen zwei Metallscheiben anzuordnen, wobei beim Fügen der Teile bei der Verarbeitungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffs ein Druck ausgeübt wird, so daß der Dichtkörper in dieser Phase unter Druck zusammengepreßt wird. Bei der Verarbeitungstemperatur verschmelzen die Kabelisolation und der Dichtkörper. Zusätzlich wird eine gute Haftung des Kunststoffs am Material des Gehäuseteils realisiert. Der von außen aufgebrachte Druck fördert diese Verbindungsstellen. Ein Umbördeln des Gehäuseteils am äußeren Ende hält die äußere Scheibe in der vorgespannten Position, was sich zusätzlich günstig auf die Verbindung zu den einzelnen Teilen auswirkt und zusätzlich die Dichtung gegen Herausziehen sichert.Advantageous further training and improvements to arrangement according to the invention are the measures of Subclaims executed. It is particularly advantageous Sealing body made of thermoplastic between two Arrange metal washers, when joining the parts the processing temperature of the thermoplastic Plastic pressure is exerted so that the sealing body is compressed under pressure in this phase. In the Processing temperature merge the cable insulation and the sealing body. In addition, good liability of the Plastic realized on the material of the housing part. The of external pressure promotes these connection points. Flanging the housing part at the outer end holds the outer washer in the biased position, which is additionally favorable to the connection to the individual Parts affects and also the seal against Pulling out secures.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Kabeldurchführung eines Gasmeßfühlers.An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the following description explained. The only figure shows a sectional view through a cable entry of a gas sensor.

Embodiment

Die in Fig. 1 dargestellte Kabeldurchführung ist Teil eines Gasmeßfühlers, beispielsweise einer Lambda-Sonde. Die Kabeldurchführung 10 umfaßt ein lediglich im Ausschnitt dargestelltes Gehäuseteil 12, das beispielsweise aus Stahl hergestellt ist. Das Gehäuseteil 12 umgibt einen Innenraum 13, in dem ein nicht dargestelltes Sensorelement mit Anschlußkabeln 19 kontaktiert ist. Die Anschlußkabel 19 sind mit jeweils einer Kabelisolation 20 ausgeführt. Das Gehäuseteil 12 hat ferner einen rohrförmigen Endabschnitt 14 mit einer Verengung 15 und einer rohrförmigen Öffnung 16. In der rohrförmigen Öffnung 16 ist eine Dichtungsanordnung 18 angeordnet. Durch die Dichtungsanordnung 18 werden die im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellten beiden Anschlußkabel 19 geführt.The grommet shown in Fig. 1 is part of a gas sensor such as a lambda probe. The cable bushing 10 comprises a housing part 12 , which is only shown in the cutout and is made of steel, for example. The housing part 12 surrounds an interior 13 , in which a sensor element, not shown, is contacted with connecting cables 19 . The connecting cables 19 are each provided with a cable insulation 20 . The housing part 12 also has a tubular end section 14 with a constriction 15 and a tubular opening 16 . A sealing arrangement 18 is arranged in the tubular opening 16 . The two connecting cables 19 shown in the present exemplary embodiment are guided through the sealing arrangement 18 .

Die Dichtungsanordnung 18 weist eine erste, innere Metallscheibe 21, einen Dichtkörper 22 aus einem temperaturbeständigen, thermoplastischen Kunststoff, beispielsweise aus Polyarylenetherketon, und eine zweite, äußere Metallscheibe 23 auf. Der Dichtkörper 22 ist zwischen den beiden Metallscheiben 21, 23 positioniert. Die erste Metallscheibe 21 liegt auf einer von der Verengung 15 gebildeten Ringfläche 17 auf und bildet ein Widerlager zur Aufnahme eines Anpreßdrucks.The sealing arrangement 18 has a first, inner metal disk 21 , a sealing body 22 made of a temperature-resistant, thermoplastic material, for example made of polyarylene ether ketone, and a second, outer metal disk 23 . The sealing body 22 is positioned between the two metal disks 21 , 23 . The first metal disc 21 lies on an annular surface 17 formed by the constriction 15 and forms an abutment for receiving a contact pressure.

Der Dichtkörper 22 hat entsprechend der Anzahl der Anschlußkabel längs verlaufende Durchführungen 24, deren Durchmesser an den Außendurchmesser der Kabelisolation 20 angepaßt ist. Auf dem Dichtkörper 22 liegt die äußere Metallscheibe 23, über die eine an der Öffnung 16 ausgeführte Umbördelung 25 greift.The sealing body 22 has longitudinal passages 24 , the diameter of which is adapted to the outer diameter of the cable insulation 20 , corresponding to the number of connecting cables. On the sealing body 22 lies the outer metal disk 23 , over which a flanging 25 made at the opening 16 engages.

Zur Herstellung der Kabeldurchführung 10 wird zunächst die innere Metallscheibe 21 in den rohrförmigen Endabschnitt 14 eingesetzt. Über die aus dem Gehäuseteil 12 herausragenden Anschlußkabel 19 wird der die Dichtung realisierende Dichtkörper 22 gesteckt und auf der inneren Metallscheibe 21 aufgesetzt. Auf den Dichtkörper 22 wird die äußere Metallscheibe 23 gelegt. Die derart aufgebaute Anordnung wird nun einer Erwärmung bis zur Verarbeitungstemperatur des thermoplastischen Kunststoffs unterzogen, d. h., eine Erwärmung bis zum Erweichungspunkt dieses Materials. Dabei verschmilzt das Material der Kabelisolation mit dem Material der Dichtkörper 22. Zusätzlich stellt sich eine gute Haftung des thermoplastischen Kunststoffs des Dichtkörpers 22 am Gehäuseteil 12 ein.To produce the cable bushing 10 , the inner metal disk 21 is first inserted into the tubular end section 14 . The sealing body 22 that realizes the seal is placed over the connecting cable 19 protruding from the housing part 12 and placed on the inner metal disk 21 . The outer metal disk 23 is placed on the sealing body 22 . The arrangement constructed in this way is then subjected to heating up to the processing temperature of the thermoplastic, ie heating to the softening point of this material. The material of the cable insulation melts with the material of the sealing body 22 . In addition, the thermoplastic material of the sealing body 22 adheres well to the housing part 12 .

Durch Aufbringen eines Anpreßdrucks auf die äußere Metallscheibe 23 wird der Kontakt zu den zu fügenden Teilen weiter verbessert, wobei beim Halten des Anpreßdrucks die Umbördelung 25 über die äußere Metallscheibe 23 gezogen wird, so daß beim Erkalten des thermoplastischen Kunststoffs der Druck ebenfalls auf den Dichtkörper 22 wirkt. Dadurch wird gewährleistet, daß die Dichtwirkung des Dichtkörpers 22 auch bei hohen Temperaturwechseln erhalten bleibt. Ein thermisches, chemisches oder physikalisches Vorbehandeln, z. B. reinigen oder Aufrauhen der mit dem thermoplastischen Kunststoff des Dichtkörpers 22 in Berührung kommenden Teile, kann die Dichtwirkung der Dichtungsanordnung 18 noch weiter verbessern. Durch die Verwendung der äußeren Scheibe 23, die den Anpreßdruck auf den Dichtkörper 22 überträgt, kann auf spezielle Werkzeuge verzichtet werden, die sich unter Umständen schlecht vom thermoplastischen Kunststoff lösen lassen. Die Umbördelung 25 des Gehäuseteils 12 sichert zusätzlich den Dichtkörper 22 gegen Herausziehen aus der Öffnung 16.By applying a contact pressure to the outer metal disk 23 , the contact with the parts to be joined is further improved, the flare 25 being pulled over the outer metal disk 23 while the contact pressure is being held, so that the pressure also exerts on the sealing body 22 when the thermoplastic material cools works. This ensures that the sealing effect of the sealing body 22 is retained even with high temperature changes. A thermal, chemical or physical pretreatment, e.g. B. cleaning or roughening the parts coming into contact with the thermoplastic plastic of the sealing body 22 , the sealing effect of the sealing arrangement 18 can be further improved. By using the outer disk 23 , which transmits the contact pressure to the sealing body 22 , it is possible to dispense with special tools which, under certain circumstances, are difficult to detach from the thermoplastic. The flange 25 of the housing part 12 additionally secures the sealing body 22 against being pulled out of the opening 16 .

Das für die Dichtkörper als besonders geeignete thermoplastische Material Polyarylenetherketon weist eine sehr gute Temperaturbeständigkeit auf. Die teilkristalline Struktur führt zu einer hohen Kristallitschmelztemperatur, die höher liegt als die Glastemperatur des Kunststoffs. Durch eine zusätzliche Faserverstärkung des Polyarylenetherketons kann zusätzlich die Warmformbeständigkeit verbessert werden. Eine thermooxidaktive Beständigkeit ist ebenfalls gegeben, was insbesondere bei Lambda-Sonden eine Rolle spielt, um dort eine Referenzluftverfälschung durch Aufspaltung/Ausgasung leicht flüchtiger Bestandteile zu vermeiden. Der Kunststoff Polyarylenetherketon hat ferner eine hohe Kerbschlagzähigkeit, eine geringe Kriechneigung, ist chemisch beständig, schwer entflammbar und weist gute elektrische Isolationseigenschaften auf. Die Haftneigung auf metallische Oberflächen des Polyarylenetherketons ist hoch. Darüberhinaus ist das Material spanend verarbeitbar, schweißbar und der Längenausdehnungskoeffizient liegt im Bereich von Stahl, wenn der Kunststoff mit Fasern gefüllt ist. Als Faser-Füllstoff eignen sich beispielsweise Kohlefasern oder Glasfasern.That is particularly suitable for the sealing body thermoplastic material polyarylene ether ketone has one very good temperature resistance. The semi-crystalline Structure leads to a high crystallite melting temperature, which is higher than the glass temperature of the plastic. By additional fiber reinforcement of the Polyarylene ether ketones can additionally Heat resistance can be improved. A thermal oxide resistance is also given what especially with lambda probes plays a role to get there a reference air falsification by splitting / degassing avoid volatile components. Plastic Polyarylene ether ketone also has a high one Notched impact strength, low tendency to creep chemically resistant, flame retardant and good electrical insulation properties. The tendency to stick to metallic surfaces of the polyarylene ether ketone is high. In addition, the material can be machined, weldable and the coefficient of linear expansion lies in Area of steel when the plastic is filled with fibers is. Suitable as fiber fillers are, for example Carbon fibers or glass fibers.

Claims

1. Arrangement for sealing a cable bushing for at least one connecting cable of a sensor element of a sensor, with a sealing arrangement arranged in an opening of a housing for the passage of the connecting cable, characterized in that the sealing arrangement ( 18 ) contains a sealing body ( 22 ) made of a temperature-resistant thermoplastic .

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the sealing body ( 22 ) between two metal disks ( 21 , 23 ) is arranged.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the sealing body ( 22 ) between the two metal disks ( 21 , 23 ) is held together under pressure in the softening state.

4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the sealing body ( 22 ) in a tubular opening ( 16 ) of an end portion ( 14 ) of the housing ( 12 ) is arranged.

5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the end portion ( 14 ) has an annular surface ( 17 ) for supporting the one metal disc ( 21 ) and that on the tubular opening ( 16 ) has a beading ( 25 ) is carried out over the outer metal disc ( 23 ) engages.

6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the connecting cable ( 19 ) has a cable insulation ( 20 ) which is made of the same material as the sealing body ( 22 ).

7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the cable insulation ( 20 ) with the sealing body ( 23 ) is fused or fused.

8. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the thermoplastic is a polyarylene ether ketone.

9. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the thermoplastic is reinforced with fibers.