WO1997002624A1 - Anschlussleitung für einen messfühler - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a connecting line for a sensor, in particular for determining the
- a generic connection line is known for example from DE-OS 28 05 598, in which electrical connection cables led out of a metallic housing of a sensor are sheathed by a jacket tube.
- the jacket tube is used to conduct an outside air shielded from splash water and air pollution into the interior of the sensor housing.
- the connecting lines known to date have PTFE-insulated connecting cables, the outside air, which serves as reference air, being passed over the cable core.
- MgO powder is hygroscopic, which makes the Insulation resistance between the cables decreases if the connecting cable is stored for a short time at room temperature and room humidity. In order to avoid this, complex production, with heating and sealing of the line ends, is necessary.
- the connecting cable according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that a high-temperature stable electrical and thermal insulation of the connecting cable in the jacket tube is possible.
- the reference air supply is not affected.
- This high-temperature stable connecting cable enables a cost reduction due to the short design of the sensor.
- the use of normal connection cables and plugs are further advantages.
- the sealing element has a cavity, so that the reference air guided via the connector-side connection cable can be transmitted to the tubular casing.
- the sealing element is expediently made of a plastic which is applied by overmolding the interface.
- FIG. 1 shows a connecting line for a sensor
- FIG. 2 shows a cross section through the connecting line according to line II-II in a first embodiment
- FIG. 3 shows a cross section according to line II-II in a second embodiment.
- Sensor 10 only a connection-side section is shown.
- the plug 11 is connected to a control device or evaluation device, not shown.
- the sensor 10 has a sensor element 13 arranged in a metallic housing 12, of which only an end section on the connection side can be seen.
- the connection-side end section of the sensor element 13 has connection contacts, not shown.
- the connecting line has a sensor side
- the sensor-side connecting cable 16 is encased by a metallic jacket tube 19.
- the casing tube 19 is, for example, with a rectangular arc executed. However, it can also be straight or angled at any other angle.
- the connecting cables 16, 18 each have electrical conductors 21 and 22, which are encased in the measuring gas-side connecting cables 16 by high-temperature-resistant electrical insulation 23 and in the plug-side connecting cables 18 by a plastic insulation 24, for example made of PTFE.
- a crimp sleeve 27 is welded to the ends of the conductors 21 of the measuring gas-side connection cable 16, in which the conductors 22 of the connector-side connection cable 18 are caulked so that a crimp connection is present.
- the contact connection 26 is encased with a sealing element 30, a cavity 31 being provided within the sealing element 30, into which the insulation 24 of the connector-side connecting cable 18 opens.
- the sealing element 30 is connected to the casing tube 19 such that the cavity 31 has a connection to the inside of the casing pipe 19.
- the connection realized via the cavity 31 serves that the air penetrating via the plug 11 into the conductor 22, which is preferably designed as a strand, can be guided via the cavity 31 into the casing tube 19, from where the air continues into the Interior of the housing 12 is passed.
- the air introduced there serves as reference air for the sensor element 13. It is conceivable to dispense with the cavity 31 if this Sensor element 13 manages without reference air.
- the sealing element 30 is produced, for example, by extrusion-coating the contact connection 26 with a plastic. This creates a watertight connection to the connector-side connecting cable 18 and to the jacket tube 19.
- the housing 12 has a connection section 33 which tapers into a cylindrical opening 34 with respect to the shape on the sensor element side.
- the metallic jacket tube 19 is inserted in the cylindrical opening 34, the jacket tube 19 being welded to the housing 12, for example by means of a closed weld seam 35 at the connection section 33.
- the weld seam 35 can be carried out by means of laser welding.
- the sensor element-side ends of the conductors 21 of the sensor-side connection cable 16 are each provided with a soldered or welded contact strip 28, which is contacted with the respective connection contacts of the sensor element by soldering or welding.
- FIGS. 2 and 3 Two embodiments of the line section 15 on the measuring element side are shown in FIGS. 2 and 3.
- four connecting cables 16 on the measuring element side are arranged in the jacket tube 19, the conductors 21 of which are sheathed by the high-temperature-resistant electrical insulation 23.
- five connecting cables 16 are guided in the casing 19 on the measuring element, the connection cables 16 being arranged in the casing 19 in such a way that the greatest possible packing density can be achieved.
- 3 corresponds to that of the exemplary embodiment according to FIG. 2.
- the casing tube 19 consists of a temperature-resistant metal, for example of a CrNi or NiCr alloy, and has an outer diameter of about 3 to 6 mm, depending on the number of connection cables to be accommodated.
- Glass silk with which the conductors 21 are braided, is used as the high-temperature-resistant electrical insulation 23. It is also possible to use a braid of ceramic fibers enclosing the conductors 21. The temperature resistance of the glass silk reaches around 700 ° C, that of the ceramic fiber up to around 1200 ° C.
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Abstract
Es wird eine Anschlußleitung für einen Meßfühler (10), insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen von Verbrennungsmotoren vorgeschlagen, mit aus einem metallischen Gehäuse (12) herausgeführten und eine elektrische Isolierung (23) aufweisenden Anschlußkabeln (16), welche von einem metallischen Mantelrohr (19) umgeben sind. Die Isolierung (23) der Anschlußkabel (16) besteht aus einem Geflecht eines hochtemperaturfesten Materials, beispielsweise Glasseide oder aus Keramikfasern. Das Mantelrohr (19) ist mit dem Gehäuse (12) gasdicht verschweißt. Ferner sind ein meßfühlerseitiger Leitungsabschnitt (15) mit meßfühlerseitigen Anschlußkabeln (16) und ein steckerseitiger Leitungsabschnitt (17) mit steckerseitigen Anschlußkabeln (18) vorgesehen, zwischen denen sich ein Schnittstelle (20) für eine Kontaktverbindung (26) befindet, mit der die meßfühlerseitigen Anschlußkabel (16) und die steckerseitigen Anschlußkabel (18) kontaktiert sind. Die Kontaktverbindung (26) ist mit einem Dichtelement (30) ummantelt, wobei das Dichtelement (30) einen Hohlraum (31) aufweist, über den Luft in das Mantelrohr (19) leitbar ist.
Description
Anschlußleitung für einen Meßfühler
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Anschlußleitung für einen Meßfühler, insbesondere zur Bestimmung des
Sauerstoffgehaltes in Abgasen von Verbrennungsmotoren nach der Gattung des Hauptanspruchs .
Eine gattungsgemäße Anschlußleitung ist beispielsweise aus der DE-OS 28 05 598 bekannt, bei der aus einem metallischen Gehäuse eines Meßfühlers herausgeführte elektrische Anschlußkabel von einem Mantelrohr ummantelt sind. Das Mantelrohr dient dazu, eine von Spritzwasser und Luftverunreinigungen abgeschirmte Außenluft in das Innere des Gehäuses des Meßfühlers zu leiten. Die bislang bekannten Anschlußleitungen weisen PTFE-isolierte Anschlußkabel auf, wobei die Außenluft, die als Referenzluft dient, über die Kabelseele geleitet wird.
Es ist ferner bekanntgeworden, als Mantelrohr ein Metallrohr zu verwenden und die elektrischen Leiter des Anschlußkabels im Metallrohr mittels MgO-Pulver thermisch und elektrisch zu isolieren. Das MgO-Pulver ist hygroskopisch, wodurch der
Isolationswiderstand zwischen den Leitungen abnimmt, wenn die Anschlußleitung bei Raumtemperatur und Raumfeuchtigkeit kurze Zeit gelagert wird. Um dies zu vermeiden, ist eine aufwendige Fertigung, mit Ausheizen und Versiegeln der Leitungsenden nötig.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Anschlußleitung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine hochtemperaturstabile elektrische und thermische Isolation der Anschlußkabel im Mantelrohr möglich ist. Die Referenzluftzuführung wird dabei nicht beeinträchtigt. Diese hochtemperaturstabile Anschlußleitung ermöglicht eine Kostenreduzierung durch eine kurze Bauform des Meßfühlers. Die Verwendung von normalen Anschlußkabeln und Anschlußsteckern sind weitere Vorteile.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Anschlußleitung möglich. Besonders vorteilhaft ist es, die Anschlußkabel zwischen Meßfühler und Anschlußstecker mit einer Schnittstelle zu versehen, in der die sensorelementseitigen Anschlußkabel mit steckerseitigen Anschlußkabeln elektrisch kontaktiert sind, und die
Schnittstelle mit einem Dichtelement abzudichten. Das Dichtelement weist dabei einen Hohlraum auf, so daß die über die steckerseitigen Anschlußkabel geführte Referenzluft zum Mantelrohr hin übertragen werden kann. Das Dichtelement wird dabei zweckmäßigerweise aus einem Kunststoff hergestellt, der durch Umspritzen der Schnittstelle aufgebracht wird. Die Ausführung der sensorelementseitigen Kabelenden jeweils mit einem Kontaktstreifen ermöglicht, daß die Anschlußkabel mit den Anschlußkontakten des Sensorelements verschweißt oder verlötet werden können. Dadurch entfällt der sonst übliche
und konstruktiv sehr aufwendige Kontaktierstecker. Durch den Wegfall des Kontaktiersteckers kann gleichzeitig das anschlußseitige Ende des Sensorelements höheren Temperaturen ausgesetzt werden, wodurch die Baulänge des Sensorelements reduziert werden kann.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Anschlußleitung für einen Meßfühler, Figur 2 einen Querschnitt durch die Anschlußleitung gemäß der Linie II - II in einer ersten Ausführungsform und Figur 3 einen Querschnitt gemäß der Linie II - II in einer zweiten Ausführungsform.
Ausfuhrungsbeispiele
In Figur 1 ist eine Anschlußleitung für einen Meßfühler 10 mit einem Anschlußstecker 11 dargestellt, wobei vom
Meßfühler 10 lediglich ein anschlußseitiger Abschnitt gezeigt wird. Der Stecker 11 wird mit einem nicht dargestellten Steuergerät beziehungsweise Auswertegerät verbunden. Der Meßfühler 10 hat ein in einem metallischen Gehäuse 12 angeordnetes Sensorelement 13, von dem lediglich ein anschlußseitiger Endabschnitt zu sehen ist. Der anschlußseitige Endabschnitt des Sensorelements 13 besitzt nicht näher dargestellte Anschlußkontakte.
Die Anschlußleitung weist einen meßfuhlerseitigen
Leitungsabschnitt 15 mit meßfuhlerseitigen Anschlußkabeln 16 und einen steckerseitigen Leitungsabschnitt 17 mit steckerseitigen Anschlußkabeln 18 auf. Die meßfuhlerseitigen Anschlußkabel 16 sind von einem metallischen Mantelrohr 19 umhüllt. Das Mantelrohr 19 ist beispielsweise mit einem etwa
rechtwinklig verlaufenden Bogen ausgeführt. Es kann jedoch ebenfalls gerade oder mit jedem anderen Winkel abgewinkelt verlaufen. Die Anschlußkabel 16, 18 weisen jeweils elektrischen Leiter 21 bzw. 22 auf, die bei den meßgasseitigen Anschlußkabeln 16 von einer hochtemperaturfesten elektrischen Isolierung 23 und bei den steckerseitigen Anεchlußkabeln 18 von einer Kunststoff- Isolierung 24, beispielsweise aus PTFE ummantelt sind.
Zwischen den beiden Leitungsabschnitten 15, 17 befindet sich eine Schnittstelle 20, in der das meßgasseitige Anschlußkabel 16 und das steckerseitige Anschlußkabel 18 mittels einer KontaktVerbindung 26 verbunden sind. Dazu sind an die Enden der Leiter 21 der meßgasseitigen Anschlußkabel 16 beispielsweise jeweils eine Crimphülse 27 angeschweißt, in der die Leiter 22 der steckerseitigen Anschlußkabel 18 verstemmt sind, so das eine Crimpverbindung vorliegt.
Die Kontaktverbindung 26 ist mit einem Dichtelement 30 ummantelt, wobei innerhalb des Dichtelements 30 ein Hohlraum 31 vorgesehen ist, in den die Isolierungen 24 der steckerseitigen Anschlußkabel 18 münden. Auf der Seite des meßelementseitigen Leitungsabschnitts 15 ist das Dichtelement 30 mit dem Mantelrohr 19 verbunden, derart, daß der Hohlraum 31 eine Verbindung mit dem Innern des Mantelrohres 19 aufweist.
Die über den Hohlraum 31 realisierte Verbindung dient dazu, daß die über den Stecker 11 in die Leiter 22, die vorzugsweise als Litze ausgeführt sind, eindringende Luft über den Hohlraum 31 in das Mantelrohr 19 geführt werden kann, von wo aus die Luft weiter in das Innere des Gehäuses 12 geleitet wird. Dort dient die eingeleitete Luft als Referenzluft für das Sensorelement 13. Es ist insofern denkbar, auf den Hohlraum 31 zu verzichten, wenn das
Sensorelement 13 ohne Referenzluft auskommt. Das Dichtelement 30 wird beispielsweise durch Umspritzen der Kontaktverbindung 26 mit einem Kunststoff hergestellt. Dadurch entsteht eine wasserdichte Verbindung zum steckerseitigen Anschlußkabel 18 und zum Mantelrohr 19 hin.
Das Gehäuse 12 besitzt einen Anschlußabschnitt 33, der sich gegenüber der sensorelementseitigen Form zu einer zylindrischen Öffnung 34 verjüngt. In der zylindrischen Öffnung 34 steckt das metallisches Mantelrohr 19, wobei das Mantelrohr 19 beispielsweise mittels einer geschlossenen Schweißnaht 35 am Anschlußabschnitt 33 mit dem Gehäuse 12 verschweißt ist. Die Schweißnaht 35 kann mittels Laserschweißen vorgenommen werden. Die sensorelementseitigen Enden der Leiter 21 der meßfuhlerseitigen Anschlußkabel 16 sind jeweils mit einem aufgelöteten oder angeschweißten Kontaktstreifen 28 versehen, der mit den jeweiligen Anschlußkontakten des Sensorelements durch Löten oder Schweißen kontaktiert ist.
Zwei Ausführungsformen des meßelementseitigen Leitungsabschnitts 15 gehen aus Figur 2 und 3 hervor. Gemäß Figur 2 sind im Mantelrohr 19 vier meßelementseitige Anschlußkabel 16 angeordnet, deren Leiter 21 von der hochtemperaturfesten elektrischen Isolierungen 23 ummantelt sind. Gemäß Figur 3 sind im Mantelrohr 19 fünf meßelementseitig Anschlußkabel 16 geführt, wobei die Anordnung der Anschlußkabel 16 im Mantelrohr 19 derart erfolgt, daß größtmögliche Packungsdichte realisierbar ist. Die Ausführung der Anschlußkabel 16 in Figur 3 entspricht der des Ausfuhrungsbeispiels gemäß Figur 2.
Das Mantelrohr 19 besteht aus einem temperaturfesten Metall, beispielsweise aus einer CrNi- bzw. NiCr-Legierung, und
besitzt je nach Anzahl der aufzunehmenden Anschlußkabel 16 einen Außendurchmesser von etwa 3 bis 6 mm.
Als hochtemperaturfeste elektrische Isolierung 23 wird Glasseide verwendet, mit der die Leiter 21 umflochten sind. Es ist auch möglich, ein die Leiter 21 umschließendes Geflecht aus Keramikfasern zu verwenden. Die Temperaturbeständigkeit der Glasseide erreicht etwa 700° C, die der Keramikfaser reicht bis etwa 1200° C.
Claims
1. Anschlußleitung für einen Meßfühler, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen von Verbrennungsmotoren, mit mindestens einem aus einem metallischen Gehäuse herausgeführten und eine elektrische Isolierung aufweisenden Anschlußkabel, welches von einem Mantelrohr umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung (23) des Anschlußkabels aus einem Geflecht eines hochtemperaturstabilen Materials besteht und daß das Mantelrohr (19) mit dem Gehäuse (11) verschweißt ist.
2. Anschlußleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein meßfühlerseitiger Leitungsabschnitt (15) mit meßfuhlerseitigen Anschlußkabeln (16) und ein steckerseitiger Leitungsabschnitt (17) mit steckerseitigen Anschlußkabeln (18) vorgesehen sind, zwischen denen sich eine Schnittstelle (20) für eine Kontaktverbindung (26) befindet, mit der die meßfuhlerseitigen Anschlußkabel (16) und die steckerseitigen Anschlußkabel (18) kontaktierbar sind.
3. Anschlußleitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktverbindung (26) mit einem Dichtelement (30) ummantelt ist.
4. Anschlußleitung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Dichtelement (30) das Mantelrohr (19) und das steckerseitigen Anschlußkabel (18) zumindest wasserdicht umfaßt ist.
5. Anschlußleitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (30) einen Hohlraum (31) aufweist, über den Gas beziehungsweise Luft in das Mantelrohr (19) einleitbar ist.
6. Anschlußleitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (31) derart ausgebildet ist, daß das über das steckerseitige Anschlußkabel (18) einströmende Gas beziehungsweise Luft in das Mantelrohr (19) weiterleitbar ist.
7. Anschlußleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochtemperaturstabile Isolierung (23) eine geflochtene Glasseide ist.
8. Anschlußleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochtemperaturstabile Isolierung (23) ein Geflecht aus Keramikfasern ist.
9. Anschlußleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gehäuse (12) zu einem Anschlußabschnitt (33) hin mit einer zylindrischen Öffnung (34) verjüngt und daß in der zylindrischen Öffung (34) das Mantelrohr (19) mittels einer Schweißnaht (35) gasdicht festgelegt ist.
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