DE19833863A1

DE19833863A1 - Kabelanschluß für Meßfühler

Info

Publication number: DE19833863A1
Application number: DE1998133863
Authority: DE
Inventors: Helmut Weyl; Bernhard Wild
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2000-02-03
Also published as: JP2000055851A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Meßfühler, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen von Verbrennungsmotoren, mit einem am anschlußseitigen Ende einer den Meßfühler und eine die Anschlußkabel stützende Tülle umhüllenden äußeren Metallhülse (19) dicht anschließenden rohrförmigen Anschlußstutzen, der an seinem anschlußseitigen Ende (A) von einem zylinderförmigen, von den Anschlußkabeln (4, 5) durchsetzten Formteil (11) abgedichtet ist, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der rohrförmige Anschlußstutzen aus einem metallischen Wellrohr (10) besteht. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Kabelanschlusses an einem solchen Meßfühler.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Meßfühler, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen von Verbrennungsmotoren, mit einem am anschlußseitigen Ende einer den Meßfühler und eine die Anschlußkabel stützende Tülle umhüllenden äußeren Metallhülse dicht anschließenden rohrförmigen Anschlußstutzen, der an seinem anschlußseitigen Ende von einem zylinderförmigen, von den Anschlußkabeln durchsetzten Formteil abgedichtet ist und ein Verfahren zur Herstellung eines Kabelanschlusses an einem solchen Meßfühler.

Ein derartiger Meßfühler ist z. B. aus DE 195 23 903 bekannt.

Die beiliegende Fig. 2 zeigt in Form eines schematischen Längsschnitts den konstruktiven Aufbau des anschlußseitigen Endes des bekannten Meßfühlers. Gemäß Fig. 2 besteht bei diesem bekannten Meßfühler der am anschluß seitigen Ende an die den (nicht gezeigten) Meßfühler und seine Kabelanschlüsse 4, 5 stützende glasfasergefüllte PTFE-Tülle 6 umhüllende äußere Metallhülse 9 dicht anschließende rohrförmigen Anschlußstutzen 1 aus einem gewellten Formschlauch aus PTFE-Material. An seinem in Fig. 2 unten liegenden Ende ist dieser PTFE-Formschlauch 1 durch eine Crimphülse 7 zwischen dem anschlußseitigen Ende der Metallhülse 19 und der PTFE-Tülle 6 dicht eingeklemmt. Der aus PTFE-Material bestehende Formschlauch 1 umhüllt die flexiblen, mit Kunststoff isolierten Kabelanschlüsse 4, 5 und ein diese Kabelanschlüsse umhüllendes flexibles Füllmaterial 8, so daß der gewellte Formschlauch 1 aus PTFE flexibel in eine gewünschte Richtung abgebogen werden kann. An seinem Kabelausgang, d. h. am anschlußseitigen Ende A wird der gewellte PTFE-Formschlauch 1 dadurch abgedichtet, daß er durch eine darüber gecrimpte Crimphülse 2 gegen einen inneren, von den Kabel anschlüssen 4 und 5 durchsetzten Dichtungsstopfen 3 gepreßt wird.

Der bei dem bekannten Meßfühler gem. Fig. 2 verwendete, gewellte PTFE-Formschlauch 1 hat zwar eine Temperaturbeständigkeit bis 250°C, kurzzeitig bis 280°C, diese stellt jedoch eine obere Grenze der Temperaturbelastbarkeit dar. Ferner kann bei dem gewellten PTFE-Formschlauch 1 ein Abknicken bei häufiger Knickbeanspruchung, beim Schütteln etc. auftreten, da er aufgrund seiner Flexibilität nicht ausreichend starr ist.

Aufgaben und Vorteile der Erfindung

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen gattungsgemäßen Meßfühler sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Kabelanschlusses an einem solchen Meßfühler anzugeben, so daß der Kabelanschluß des Meßfühlers eine höhere Temperatur- und Knickbelastbarkeit aufweist und gegenüber mechanischen Beanspruchungen, wie z. B. gegen Schütteln oder Steinschlag wesentlich unempfindlicher ist, als der in Fig. 2 gezeigte und oben beschriebene gewellte PTFE-Formschlauch.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der bekannte PTFE-Formschlauch durch ein Wellrohr aus Metall, insbesondere aus rostfreiem Stahl, ersetzt wird.

Durch die Verwendung des metallischen Wellrohrs läßt sich die Temperaturbelastbarkeit auf ca. 280°C und kurzzeitig auf 300°C erhöhen. Eine weitere Erhöhung der Temperaturbelastbarkeit ist durch Einsatz der in Fig. 2 gezeigten, glasfasergefüllten PTFE-Tülle 6 durch ein entsprechendes Keramikteil möglich.

Das metallische Wellrohr ist außerdem gegenüber mechanischer Beschädigung durch Steinschlag u. a. wesentlich unempfindlicher als der bekannte PTFE-Formschlauch.

Bei Verwendung eines Wellrohrs aus rostfreiem Stahl als Meterware, ist diese Lösung mit Sicherheit kostengünstiger als die bekannte mit dem PTFE-Formschlauch, da die Herstellungsschritte vereinfacht sind.

In bevorzugter Weiterbildung weist das das anschlußseitige Ende des Wellrohrs abdichtende zylindrische Formteil eine an die Innenkontur des Wellrohrs angepaßte, gewellte Außenkontur auf. Dieses zylinderförmige Formteil kann aus FPM- oder VMQ-Elastomer bestehen. Damit kann diese Dichtung bequem vormontiert und nach Montage des kompletten Meßfühlers durch radiale Verstemmung des metallischen Wellrohrs sicher abgedichtet werden.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden nachstehend anhand der ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Meßfühlers sowie Herstellungsschritte zur Herstellung eines Kabelanschlusses an einem solchen Meßfühler beschreibenden Fig. 1 näher erläutert.

Ausführungsbeispiel

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß gestalteten Meßfühlers, bei dem der rohrförmige Anschlußstutzen aus einem Wellrohr 10 aus rostfreiem Stahl besteht. Das Wellrohr 10 ist durch eine Rundum schweißnaht 13 mit der den (nicht gezeigten) Meßfühler und eine die Kabelanschlüsse stützende Tülle 16 umhüllenden äußeren Metallhülse 19 gas- und flüssigkeitsdicht verschweißt. Die Tülle 16 kann alternativ als GF-gefüllte PTFE-Tülle oder als Keramikteil realisiert werden. In letzterem Fall erhöht sich die Temperaturbelastbarkeit des Meßfühlers auf 300°C und mehr. Die im bekannten Meßfühler verwendete PTFE-Isolierung der Litzen der Anschlußkabel 4 und 5 müßte innerhalb des Wellrohrs 10 durch eine hochtemperaturfeste Isolierung, wie z. B. durch eine Glas-Seiden-Isolierung ersetzt werden.

Mit 14 ist der Verstemmbereich angedeutet, längs dem die äußere Metallhülse 19 verstemmt werden kann, wenn als Tülle 16 eine PTFE-Tülle Verwendung findet.

Fig. 1 zeigt im Vergleich mit Fig. 2 deutlich, daß bei der erfindungsgemäßen Gestaltung des Meßfühlers die untere Crimphülse 7, wie sie in Fig. 2 zum Einklemmen des gewellten PTFE-Formschlauchs 1 notwendig ist, entfallen kann.

Am Kabelausgang, d. h. am anschlußseitigen Ende A ist das Wellrohr 10 mittels eines zylinderförmigen Formteils 11 z. B. aus FPM- oder VMQ-Elastomer abgedichtet, welches an seinem Außenumfang eine der gewellten Innenkontur des Wellrohrs angepaßte Rillenstruktur aufweist. Damit kann das Dichtungs formteil 11 bequem vormontiert und das anschlußseitige Ende A nach Montage der kompletten Sonde durch eine durch den Pfeil 12 symbolisierte Radial verstemmung des Wellrohrs 10 sicher abgedichtet werden.

Weiterhin werden Schritte zur Herstellung des Kabelanschlusses an dem in Fig. 1 gezeigten erfindungsgemäßen Meßfühler beschrieben.

Das Wellrohr, z. B. mit einem Außendurchmesser von ca. 9 mm, einem Innendurchmesser von ca. 6,5 mm und einer Wandstärke von ca. 0,15 mm wird als Meterware bereitgestellt und in die gewünschte Länge geschnitten. Das das anschlußseitige Ende A des Wellrohrs 10 abschließende Formteil 11 wird in das anschlußseitige Ende A des Wellrohrs 10 eingesetzt. Das entgegen gesetzte Ende des Wellrohrs 10 wird mit der äußeren Metallhülse 19 durch eine Laser-, Rollnaht- oder ähnliche Verschweißung 13 vor der Sonden montage gas- und flüssigkeitsdicht verbunden. Dazu wird das Wellrohr 10 mit einem Wellengrund bündig auf den trichterförmigen Ansatz der Metallhülse 19 aufgeschoben und dann an dem Wellengrund verschweißt.

Im Falle der Realisierung der Tülle 16 aus glasfasergefülltem PTFE-Material wird anschließend die Metallhülse 19 der PTFE-Tülle 16 längs des Verstemmungsbereichs 14 radial verstemmt, um so eine ausreichende Schüttel- und Kabelauszugsfestigkeit herzustellen. Wenn statt dessen ein Keramikkörper als Tülle 16 verwendet wird, wird die Schüttel- und Kabelauszugsfestigkeit ohne Verstemmung erreicht.

Nach der kompletten Sondenmontage wird schließlich das Wellrohr 10 an dem Dichtungsformteil 11 radial verstemmt (siehe Pfeile 12). Deshalb entfällt die Crimphülse 2 gem. Fig. 2.

Das Wellrohr 10 des komplett montierten Meßfühlers läßt sich nach der Montage in der Auspuffleitung einfach in die gewünschte Vorzugsrichtung biegen und bleibt in der gebogenen Richtung. Verschiedene Wellrohrlängen sind - je nach Anwendungsfall - kostengünstig realisierbar.

Der oben beschriebene Kabelanschluß des Meßfühlers ist, wie schon erwähnt, bei Verwendung einer Keramiktülle 16 für höhere Temperaturen als 300°C geeignet, wenn die herkömmlicherweise verwendete PTFE-Isolierung der CU-Kabellitzen der Anschlußkabel 4, 5 durch Litzen aus rostfreiem Stahl und - innerhalb des Wellrohrs - z. B. durch einen Glas-Seiden-Isolierung ersetzt werden.

Die obige Beschreibung zeigt, daß die Montage des Kabelanschlusses an den Meßfühler bei der Verwendung von Wellrohr als Meterware kostengünstiger als die bisher bekannte Lösung mit PTFE-Formschlauch ist, da die beiden Crimphülsen 2 und 7 als Bauteile entfallen.

Claims

1. Meßfühler, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen von Verbrennungsmotoren, mit einem am anschlußseitigen Ende einer den Meßfühler und eine die Anschlußkabel stützende Tülle umhüllenden äußeren Metallhülse (19) dicht anschließenden rohrförmigen Anschlußstutzen der an seinem anschlußseitigen Ende (A) von einem zylinderförmigen, von den Anschlußkabeln (4, 5) durchsetzten Formteil (11) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Anschlußstutzen ein metallisches Wellrohr (10) aufweist.

2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohr (10) aus rostfreiem Stahl besteht und mit der Metallhülse (19) durch eine Rundumnaht (13) gas- und flüssigkeitsdicht verschweißt ist.

3. Meßfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das das anschlußseitige Ende (A) des Wellrohrs (10) abdichtende Formteil (11) eine an die Innenkontur des Wellrohrs (10) angepaßte, gewellte Außenkontur hat, und das Wellrohr (10) im Bereich dieses Formteils (11) eine radiale Verstemmung aufweist.

4. Meßfühler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil (11) aus FPM- oder VMQ-Elastomerstoff besteht.

5. Meßfühler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Anschlußkabel (4, 5) im Bereich der Metallhülse (19) stützende Tülle (16) ein Keramikformteil ist.

6. Verfahren zur Herstellung eines Kabelanschlusses an einem Meßfühler, der gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 gestaltet ist,

gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Bereitstellen des Wellrohrs (10) in einer gewünschten Abmessung von einer Meterware desselben;
b) Aufschieben des in Form eines Wellengrundes auslaufenden meßfühlerseitigen Endes des Wellrohrs (10) bündig auf den Außenumfang der Metallhülse (19);
c) Anbringen einer gas- und flüssigkeitsdichten Laserschweißnaht zum Verschweißen des meßfühlerseitigen Endes des Wellrohrs (10) mit dem Außenumfang der Metallhülse (19), wobei das das anschlußseitige Ende (A) des Wellrohrs (10) abdichtende Formteil (11) vor der Montage des kompletten Meßfühlers im Wellrohr (10) vormontiert und nach der Montage durch Radialverstemmung des Wellrohrs in diesem Bereich eine sichere Abdichtung erzielt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Wellrohr nach Montage des Meßfühlers in einer Auspuffleitung eines Verbrennungsmotors in die gewünschte Richtung biegbar ist.