DE19706208C2 - Feuchtigkeitsgeschützte Verbindungsanordnung und Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Verbindung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine feuchtigkeitsge­ schützte Verbindungsanordnung zweier mehradriger Leitungs­ enden sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen elektrischen Verbindung. Insbesondere betrifft die Erfin­ dung den Anwendungsbereich in der Wärme- bzw. Heizungstech­ nik, bei welcher unter Bedingungen hoher Wärme-, Schmutz- und Feuchtigkeitsbelastung eine - in der Regel von einem starren Metallmantel ummantelte - Anschlußleitung für ei­ nen Rauch- oder Abgasfühler mit einer angeschlossenen Meß- und Steuerelektronik zu verbinden ist.

Es sind verschiedene Arten bekannt, ein solches Verbin­ dungsproblem zu lösen - etwa durch speziell gefertigte, kunststoffgespritzte Verbindungsstecker. Auch ist es be­ kannt, eine - etwa durch Punktschweißen - hergestellte Verbindung der einzelnen signalführenden Leiter als ganzes mit einer geeigneten Dichtmasse, generell einem Epoxidharz, in einem entsprechend ausgebildeten Werkzeug zu umspritzen.

Derartige, bekannte Vorgehensweisen sind allerdings mit mehreren Nachteilen behaftet: So sind etwa herkömmliche, kunststoffbasierte Steckerelemente nur sehr begrenzt wärme­ beständig, und gerade bei Temperaturbelastungen oberhalb von 200°C, wie sie im Schornsteinbereich auftreten können, ist eine solche Verbindung thermisch mangelhaft. Darüber hinaus ist der Herstellungsaufwand - bedingt durch ent­ sprechend aufwendige Spritzwerkzeuge der Steckerteile - und ein Montageaufwand bei der Herstellung - durch die nur geringe Automatisierbarkeit - hoch, so daß insbesondere auch beträchtliche Herstellungskosten zu erwarten sind.

Demgegenüber sind die Dichtigkeitseigenschaften eines mit einem geeigneten Dichtmedium umspritzten Verbindungsbe­ reichs der zu koppelnden Leitungsenden besser, jedoch ist auch diese Vorgehensweise nicht optimal: Zum einen besteht die Gefahr, daß bei hoher Umgebungstemperatur oder etwa bei kurzfristigen Temperaturspitzen, wie sie durch Berührungen o. ä. entstehen können, der schützende Mantel beschädigt wird oder seine Form und damit seine Dichtwirkung verliert. Zum anderen eignet sich zwar ein solcher Ansatz im Grund­ satz besser für einen automatisierten Herstellungsvorgang, jedoch werden durch das notwendige Einspritzen und das dar­ auffolgende Erkalten der Vergußmasse in einem geeignet da­ für ausgebildeten Spritzwerkzeug lange Zykluszeiten erfor­ derlich sein, welche den Herstellungsprozeß langwierig und somit teuer machen. Dazu kämen nicht unbeträchtliche Her­ stellungskosten des Spritzwerkzeugs selbst.

Aus der DE-AS 10 13 740 ist eine Verbindungsanordnung zum feuchtigkeitsgeschützten, elektrischen Verbinden zweier Leiter bekannt, wobei die Leiterenden hier zunächst verlö­ tet werden, dann über diese Lötstelle eine Isolierung aus Kunststoff-Klebeband aufgebracht wird, hierauf über die verlöteten und isolierten Leiterenden eine Kunststoffhülse geschoben und schließlich in die Kunststoffhülse eine kalt vergießbare Masse eingebracht wird.

Ferner ist es aus der US 46 91 080 bekannt, eine feuchtig­ keitsgeschützte, elektrische Verbindungsanordnung mit einer metallischen Hülse zu realisieren, wobei diese Hülse bei­ spielsweise durch Schweißen oder Löten mit einem Leitungs­ ende verbunden werden kann.

Auch ist aus DE-GM 18 16 761 eine Verbindungsanordnung zum feuchtigkeitsgeschützten, elektrischen Verbinden zweier mehradriger Leitungsenden bekannt, wobei diese Verbindung durch die gemeinsame Kerbverformung einer Metall- oder Iso­ liermaterialhülse hergestellt wird.

Weiterer Stand der Technik ergibt sich aus US 55 94 211, DE 44 38 228 A1 sowie DE 94 19 532 U1. So ist aus der US 52 94 211 ein metallisches Hülsenelement bekannt, welches in seinem Mantel einen Durchbruch aufweist. Aus der DE 44 38 228 A1 ist ferner eine Verbindungsanordnung be­ kannt, bei welcher die elektrische Verbindung in zwei Form­ schalen einzubetten ist und nach deren Zusammenschluß die Verbindungsstelle mittels einer Einfüllöffnung mit Gießharz ausgegossen werden kann. Schließlich ist eine gattungsge­ mäße Verbindungsanordnung aus der DE 94 19 532 U1 bekannt, welche im Automobilbau verwendet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine feuchtigkeitsgeschützte, elektrische Verbindungsanordnung zweier mehradriger Leitungsenden, insbesondere zum Einsatz im Heizungsbereich, zu schaffen, welche im Hinblick auf ihre Wärmebeständigkeit und ihre Dichtigkeitseigenschaften verbessert ist, und welche darüber hinaus einfach und ko­ stengünstig herstellbar und der automatisierten Fertigung zugänglich ist. Ferner ist ein Verfahren zum Herstellen ei­ ner solchen Verbindungsanordnung zu schaffen.

Die Aufgabe wird durch die Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 12 gelöst.

Vorteilhaft gestattet das metallische Hülsenelement das vollständige Umschließen des empfindlichen Verbindungsbe­ reichs, sorgt durch sein Material für hohe mechanische Be­ ständigkeit und dient gleichzeitig zur Wärmeableitung, etwa von kurzfristigen oder punktuellen, hohen Temperaturbela­ stungen. Darüber hinaus bildet die Metallhülse im Verbin­ dungsbereich den Hohlraum aus, der - bei befestigtem Hül­ senelement - mit einem geeigneten aushärtbaren, wärmebe­ ständigen und isolierenden Dichtmaterial gefüllt (etwa gespritzt oder gegossen) wird. Auf diese Weise ist dann vorteilhaft für das Aushärten der Dichtmasse weder ein spe­ ziell ausgebildetes Spritzwerkzeug notwendig, noch etwa im Rahmen der automatisierten Herstellung ein spezieller Ab­ kühl- bzw. Aushärtzyklus in der Maschine. Vielmehr erlaubt der erfindungsgemäße Aufbau der Verbindungsanordnung bzw. die Abfolge der Verfahrensschritte ein überraschend kurzes, einfaches Herstellen der Verbindung, die darüber hinaus gegenüber den bekannten Verbindungen herausragende Dichtigkeitseigenschaften, selbst unter extremen Tempera­ tur- und Feuchtigkeitsbedingungen, besitzt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

So hat es sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, eine feste Verbindung zwischen dem Hülsenelement und dem Mantel der zweiten Leitung - die i. ü. oft auch als metallum­ mantelte MI-Leitung realisiert wird - als Crimpverbindung auszubilden, und diese weiter bevorzugt im Querschnitt sechskantförmig zu gestalten.

Vorteilhaft gestattet die erfindungsgemäße Ausbildung des Steckerstücks aus sprödem, unelastischem Kunststoffmaterial die Verwendung preisgünstiger Großserienteile, ohne daß etwa in diesem Bereich Dichtigkeitsprobleme oder mögliche mechanische Beschädigungen zu erwarten sind: Weder erfolgt nämlich eine Druckbeaufschlagung des Hülsenelements oberhalb des Steckerstücks, noch ist, etwa eine besondere, elastische Wirkung von diesem notwendig. Lediglich die wei­ terbildungsgemäß vorgesehene Bördelung am entsprechenden Rand des Hülsenelements sorgt dafür, daß bei Befüllen des Hohlraums mit der Dichtmasse unter Druck das Steckerstück nicht rückwärts aus der Hülse herausgepreßt wird.

Je nach Anforderung bzw. Gestaltung der Befüllung des Hohl­ raumes weist das Hülsenelement eine geeignete Öffnung auf, die weiter bevorzugt zum Einsetzen, Führen und Zentrieren einer entsprechenden Materialzuführungsdüse ausgebildet sein kann.

Während für Anwendungen etwa im Bereich bis 200°C durchaus auch herkömmliche, wärmehärtbare Harze als Dichtmasse ge­ eignet sind, hat es sich als besonders bevorzugt herausge­ stellt, eine Füllmasse auf Silikonbasis zu verwenden, wel­ che insbesondere auch wesentlich höhere Temperaturen ohne Beeinträchtigung der Dicht- und Isolationswirkung aushält.

Zur weiteren Verbesserung der Dichtwirkung ist es weiterbildungsgemäß vorgesehen, das Hülsenelement um den (starren) Leitungsmantel der zweiten Leitung herum zu formen, so daß der durchmesserreduzierte Abschnitt entsteht; eine weitere Verbesserung der Dichtwirkung wird dann durch zusätzliches Dichten des entstehenden Spaltes mit einem separat aufgebrachten Dichtmittel oder aber mit dem in den Hohlraum eingefüllten und sich bis in diesen Spalt ausbreitenden Dichtmedium erzielt.

Alternativ ist vorgesehen, ein separates - weiter bevor­ zugt gummielastisches - Dichtelement auf den Endbereich der zweiten Leitung aufzusetzen, welches dann wiederum von der metallischen Hülse umschlossen ist. Auch hierdurch läßt sich die Dichtwirkung bei einfacher Fertigung weiter verbessern; zusätzlich können weiterbildungsgemäß vorgese­ hene Führungsnuten bzw. -schlitze in diesem Dichtstück die exakte Ausrichtung und Positionierung der Drahtenden der zweiten Leitung verbessern und somit das Herstellen der elektrischen Verbindung erleichtern.

Eine umlaufende Sicke im Hülsenelement ist geeignet, ein unerwünschtes Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit in den Hohlraum 44 zusätzlich zu verhindern; in einem solchen Fall ist es jedoch bevorzugt, das Steckerstück aus einem diese Dichtwirkung verbessernden, gummielastischen Material herzustellen. Auch ist es erfindungsgemäß möglich, in einem solchen Fall den Hohlraum 44 nicht mit der Dichtmasse aus­ zufüllen.

Während erfindungsgemäß der Einsatz der Verbindungsanordnung bzw. des zugehörigen Herstellungsverfahrens sich als besonders bevorzugt für das Gebiet der Heizungstechnik her­ ausgestellt hat, liegt es im Rahmen der Erfindung, den Er­ findungsgegenstand insbesondere auch in der KFZ-Technik einzusetzen, und zwar besonders geeignet zur Verbindung einer Zuleitung für eine Abgassonde (Lambda-Sonde) als zweite Leitung mit einer flexiblen Zuleitung zur Motorelek­ tronik, die mit einem gerätespezifischen Stecker zur Ver­ bindung mit der Elektronik versehen ist. Aufgrund der sehr hohen Typenvielfalt für derartige Stecker wird sich gerade auch im Ersatzteilgeschäft der Nutzen der vorliegenden Er­ findung erweisen; diese gestattet nämlich in einfacher und kostengünstig herstellbarer Weise das Herstellen einer hochgradig wärmebeständigen und dichten Verbindung mit einer jeweils gerätespezifischen Zuleitung.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in

Fig. 1: eine Seitenansicht der mittels der erfin­ dungsgemäßen Verbindungsanordnung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verbin­ denden, gerätespezifischen Zuleitung;

Fig. 2: eine Seitenansicht der mit der Zuleitung gemäß Fig. 1 als Kupplungspartner zu ver­ bindenden Fühlerzuleitung;

Fig. 3: eine vergrößerte Schnittdarstellung der Verbindungsanordnung gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform im montierten Zustand;

Fig. 4: eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 3;

Fig. 5: eine vergrößerte Schnittansicht des Verbin­ dungsbereichs gemäß einer zweiten, alterna­ tiven Ausführungsform ohne Dichtstück;

Fig. 6: eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 5;

Fig. 7: eine schematische Schnittansicht einer Wei­ terbildung der vorliegenden Erfindung zum weiteren Verbessern der Dichtwirkung und

Fig. 8: eine Seitenansicht einer Verbindungsanord­ nung gemäß Fig. 7.

Eine Zuleitung 10 für eine Steuerelektronik - etwa eine Heizungssteuerung oder aber auch eine (Verbrennungs-) Moto­ relektronik - ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel vieradrig aufgebaut und besitzt einends einen steuerge­ rätspezifischen Stecker 12, der etwa in geeigneter Weise mit einem entsprechenden Partner einer Heizungssteuerung verbindbar ist oder, für Anwendungen im Automobilbereich, in vorgesehene Steckplätze der Motorelektronik einrastbar ist. Anderenends eines gummiummantelten Kabelabschnitts 14 weist die Zuleitung 10 einen aus einem Kunststoffmaterial gefertigten Verbindungsstecker 16 auf, der - entsprechend der Anzahl der Adern 20 _a - vier aus einer Steckertülle 18 als Trägerkörper herausgeführte Steckerkontakte 20 hält. Die Steckerkontakte 20 sind, wie in der Fig. 3 gezeigt, als nach außen geschlossene Halbrundschalen ausgebildet und dienen als Schweißkontaktpartner für zugehörige Leitungsen­ den 22 einer Fühlerzuleitung 24. Die Steckertülle 18 ist als Spritzteil unter Verwendung eines handelsüblichen Kunststoffmaterials, etwa PA oder GFK-Kunststoff, reali­ siert und als Massenteil kostengünstig fertigbar. Besondere Elastizitätseigenschaften der Steckertülle 18 sind nicht erforderlich.

Die in Fig. 2 gezeigte Fühlerzuleitung weist an ihrem dem Steckerkontakt 20 des Verbindungspartners zugewandten Ende die gabelförmig aufgebogenen Leitungsenden 22 von Me­ talladern 28 auf, die aus gängigen Metallegierungen, etwa Cr-Ni oder Cu-Ni, gebildet sind. Die Leitungsenden 22 sind so aufgebogen, daß eine in Fig. 3 gezeigte fluchtende Zu­ ordnung zu den Steckerkontakten 20 des Verbindungssteckers 16 erfolgt - insbesondere liegen die Leitungsenden 22 im eingeschobenen (Verbindungs-) Zustand mit leichtem, radial auswärts gerichtetem Druck an den Innenflächen der jeweili­ gen, halbrundschalenförmigen Steckerkontakte 20 an. In diesem Übergangsbereich wird dann eine elektrisch leitende und mechanisch feste Verbindung mittels eines - nicht nä­ her gezeigten - Schweißkontakts hergestellt, der durch ein geeignetes Schweißverfahren, etwa Laserschweißen, Punktschweißen oder induktives Schweißen, realisiert werden kann. Alternativ ist es etwa auch möglich, den Kontakt durch Verlöten oder ein anderes, geeignetes Verbindungsver­ fahren herzustellen.

Die Metalladern 28 werden - voneinander isoliert - in einem langgestreckten Metallmantel 30 geführt und an­ derenends als Fühlerkontakte 26 wiederum herausgeführt. An dieser Stelle wird ein jeweiliges (Abgas-) Sondenelement mit den Fühlerkontakten 26 verbunden.

Der Metallmantel 30 ist bevorzugt als Stahlmantel reali­ siert und wird in geeigneter Weise am Abgasrohr (im Falle einer Heizungssteuerung) oder im Auspuff (im Falle einer KFZ-Abgassteuerung) befestigt.

Wie in Fig. 3 gezeigt, ist der erfindungsgemäß realisierte Verbindungsabschnitt zwischen der Gerätezuleitung 10 und der Fühlerzuleitung 24 von einer Metallhülse 34 aus ver­ formbarem Material umschlossen, die im dargestellten Aus­ führungsbeispiel aus Aluminium oder Tiefziehblech reali­ siert ist. Einends, d. h. auf der Seite der Fühlerzuleitung (die aufgrund ihres Metallmantels auch als MI-Leitung be­ zeichnet wird), erfolgt eine drehfeste mechanische Verbin­ dung mittels einer bevorzugt als Sechskant ausgestalteten Crimpverbindung 36, die das Material der Metallhülse 34 im Bereich der Crimpverbindung fest auf den Metallmantel 30 der MI-Leitung aufpreßt und so einen Sechskant-Querschnitt in diesem Bereich herbeiführt. Damit wird dann nicht nur eine verdrehsichere Verbindung realisiert; gleichzeitig ist die Hülse 34 gegen ein axiales Verschieben entlang des Me­ tallmantels 30 gesichert.

Andernends erstreckt sich die i. w. zylindrisch ausgebildete Metallhülse 34 über die Steckertülle 18 und ist an deren rückwärtigem Ende umgebördelt, wie in der Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 38 schematisch bezeichnet. In diesem Ausfüh­ rungsbeispiel findet jedoch kein Verpressen der Metallhülse 34 mit dem Verbindungsstecker 16 statt, so daß insbesondere auch das beschriebene, spröde (aber preisgünstig herstell­ bare) Kunststoffmaterial für die Steckertülle 18 verwendet werden kann. Gleichwohl verhindert die Bördelung 38, daß der Verbindungsstecker 16 aus der Steckverbindung herausge­ zogen werden kann (Zugentlastung) bzw. aus dieser herausge­ schoben wird.

Das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel weist zusätzlich ein auf dem Kupplungsende der Fühlerzuleitung 24 sitzendes, hohlzylindrisches Dichtstück 40 auf, welches aus gummiela­ stischem Kunststoff - etwa Raytheon - realisiert ist, im Bereich der Leitungsenden 22 der Metalladern geeignete Füh­ rungsnuten bzw. -schlitze für diese aufweist (und insoweit die Positionierung der Leitungsenden 22 erleichtert), wäh­ rend zum entgegengesetzten Ende des Dichtstücks 40 hin die­ ses konisch abgeflacht ist. In entsprechender Weise weist in diesem Bereich die aufliegende Metallhülse 34 einen sich konisch verjüngenden Bereich 42 auf.

Zusätzlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der zwischen der Steckertülle 18 und dem Dichtstück 40 gebildete, von der Metallhülse 34 umschlossene Hohlraum 44 mit einer Dichtmasse gefüllt ist, wobei erfindungsgemäß diese Dicht­ masse durch Spritzen in die Verbindungsanordnung einge­ bracht wird, nachdem die Metallhülse 34 in der in Fig. 3 gezeigten Weise aufgebracht und mit den jeweiligen Lei­ tungspartnern verbunden ist.

Zu diesem Zweck weist die Metallhülse 34 im Bereich des Hohlraumes 44 mantelseitig eine - in den Figur nicht näher gezeigte - Öffnung bzw. Bohrung eines Durchmessers von etwa 2 bis 5 mm auf, durch welche dann das Dichtmaterial durch Einspritzen oder Gießen eingebracht werden kann. Die Öffnung in der Metallhülse 34 dient dann zur Führung bzw. Zentrierung einer entsprechenden Einfüll- bzw. Einspritz­ düse.

Als Material zum Ausfüllen des Hohlraumes 44 eignet sich jedes beliebige, verfestigbare und füllbare Material, etwa Epoxidharz, welches für Temperaturbelastungen der Verbin­ dung bis zu etwa 200° geeignet ist. Für einen Einsatz unter höheren Temperaturen, wie er etwa im KFZ-Bereich auftreten kann, bietet es sich alternativ an, den Hohlraum 44 mit einer Silikon-Spritzmasse auszuspritzen, welche bis zu Tem­ peraturen von etwa 300°C und höher wärmebeständig ist.

Da ein solches Einspritzen zum Zwecke der Automatisierung und der kurzen Zykluszeiten unter sehr hohem Druck (beispielsweise etwa 40 bar) erfolgen kann, stellt, wie oben beschrieben, die besondere Befestigung der Metallhülse 34 durch die Bördelung 38 einends und die Crimpverbindung 36 andernends sicher, daß selbst bei einem derart hohen Einspritz- bzw. Einpreßdruck die Kupplungspartner in ihrer Position verbleiben und nicht etwa auseinandergepreßt wer­ den. Andererseits kann aber geeignetes Spritz- bzw. Dicht­ mittel - über den eigentlichen, von der Steckertülle 18 bzw. dem Dichtstück 40 gebildeten Hohlraum 44 hinaus - in ggf. noch vorhandene, schmale Spalten 46 zwischen den Man­ telflächen des Dichtstücks 40 bzw. der Steckertülle 18 und der umgebenden Metallhülse 44 eindringen und so eine Dicht­ wirkung weiter verbessern.

In für die Automatisierung günstiger Weise dient die Me­ tallhülse 34 nicht nur als mechanisch stabiler und wärmeab­ leitender Schutz der Verbindung; darüber hinaus bietet er für den Ausspritzvorgang des Hohlraumes 44 gleichzeitig eine Begrenzung an, die die Verwendung aufwendiger und in der Herstellung teuerer Spritzwerkzeuge unnötig macht.

Auf diese Weise wird dann eine elektrische Verbindung rea­ lisiert, die nicht nur in herausragender Weise gegen das Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit geschützt ist, sondern zudem - durch die Metallummantelung und die hoch­ gradig wärmebeständige Füllung - in optimaler Weise wärme­ beständig und schlagfest ist. Die erfindungsgemäße Verbin­ dungsanordnung bietet sich somit insbesondere für den Einsatz in Umgebungen mit hohen oder stark wechselnden Tem­ peraturen, wie etwa im Heizungsbereich oder aber zur Ab­ gasmessung in KFZ, an und ermöglicht langzeitstabile, zu­ verlässige Verbindungen.

Da zudem für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbin­ dungsanordnung weitgehend auf teuere Spezialkomponenten verzichtet wird und der vergleichsweise einfache Aufbau sich in besonders günstiger Weise für eine automatisierte Herstellung eignet, sind neben den verbesserten technischen Eigenschaften auch beträchtliche Rationalisierungen bzw. Kostenersparnisse möglich.

Da ferner der - etwa in der Fig. 4 in der Gesamtansicht gezeigte - Aufbau ein gegenüber herkömmlichen Verbindungen deutlich reduziertes Volumen und Gewicht besitzt, ist dar­ über hinaus vorteilhaft sichergestellt, daß die Anordnung im montierten Zustand (z. B. endseitig am Metallmantel 30 der Fühlerzuleitung 24 festgelegt) in nur sehr geringem Maße schwingt oder Vibrationen verursacht. Auch hierdurch steht zu erwarten, daß Lebensdauer und Betriebssicherheit der Verbindungsanordnung deutlich verbessert sind.

Das erfindungsgemäße Verbindungsverfahren ergibt sich aus der Abfolge der zum Herstellen der in Fig. 3 bzw. Fig. 4 gezeigten Verbindung notwendigen Schritte: In der gezeigten Weise werden die Steckerkontakte 20 des Verbindungssteckers 16 mit den geeignet gebogenen Leitungsenden 22 der Fühler­ zuleitung 24 zusammengebracht, wobei die bevorzugt als Halbrundschalen ausgebildeten Steckerkontakte 20 bereits eine gewisse mechanische Führung der Verbindung übernehmen. Eine zusätzliche Führungswirkung für die Leitungsenden 22 wird durch die entsprechend gebildeten Führungsschlitze im Dichtstück 40 angeboten.

Nach dem Zusammenbringen der Kontakte wird dann die Metall­ hülse 34 aufgeschoben, einends zur Crimpverbindung 36 be­ vorzugt sechskantförmig mit dem Metallmantel 30 vercrimpt und anderenends um eine rückwärtige Kante der Steckertülle 18 umgebördelt. Ein darauffolgendes Einspritzen des Füllma­ terials in den Hohlraum 44 sorgt dann - nach dem Erkalten bzw. Verfestigen des Füllmaterials - für die beabsichtigte dichte, feuchtigkeitsgeschützte und mechanisch beanspruch­ bare Verbindung.

Unter Bezug auf die Fig. 5 und 6 wird nunmehr eine alterna­ tive Ausführungsform der vorstehend beschriebenen Ausbil­ dung dargestellt. In der vorbeschriebenen Weise werden wiederum eine Steuergerätzuleitung mit Verbindungsstecker 16 sowie eine MI-Leitung - etwa eines Durchmessers von 3,5 mm - mit gabelartig gebogenen Leitungsenden 22 miteinander verbunden. Im Unterschied zu der vorbeschriebenen Ausfüh­ rungsform weist hier jedoch das verbindungsseitige Ende der MI-Leitung 24 kein aufgeschobenes Dichtstück auf; vielmehr ist die Metallhülse 34 _a um den Endbereich des Metallmantels 30 der MI-Leitung 24 herumgepreßt, so daß lediglich ein schmaler Spalt 46 verbleibt. Wie auch im ersten Aus­ führungsbeispiel dichtet eine bevorzugt sechskantförmige Crimpverbindung 36 die Metallhülse 34 _a zum restlichen Lei­ ter 24 hin ab. In der in Fig. 5 bzw. Fig. 6 gezeigten Weise wird somit die Metallhülse 34 _a im Endbereich des Mantels 30 zu einem anliegenden Flachabschnitt 48 verformt, und erst im Übergangsbereich weitet sich dann die Metallhülse 34 _a konusförmig bis zum Durchmesser der Steckertülle 18 des Verbindungspartners auf.

Auch der sich auf diese Weise ergebene Hohlraum 50 zwischen den Verbindungspartnern wird in der vorbeschriebenen Weise mit einem geeigneten Füllmedium befüllt, welches dann zum Herstellen der endgültigen, dauerhaften Verbindung aushär­ tet. Vorteilhaft wird dabei durch einen Einfülldruck der Dichtungsmasse diese über den Hohlraum 50 hinaus in den Spalt 46 entlang des Flachabschnittes 48 der Metallhülse 34 _a gepreßt, so daß in diesem Bereich zusätzliche Dichtwir­ kung erzielt wird. Alternativ ist es möglich, den Spalt 46 bereits bei der Montage (dem Aufschieben) der Metallhülse 34 mit einer geeigneten Dichtmasse bzw. einem Kleber zu versehen, welcher geeignet zwar dem späteren Füllmedium entsprechen kann, dies aber nicht notwendigerweise iden­ tisch sein muß. Entsprechendes gilt für etwaiges, zusätzli­ ches Dichtmaterial, welches in einen zwischen Hülse 34 und Steckerkörper 18 gebildeten Spalt 52 eindringen kann.

Die in den Fig. 5 und 6 beschriebene Ausführungsform ist somit vorteilhaft geeignet, die Herstellungskosten der er­ findungsgemäßen Verbindungsanordnung durch das Fehlen eines Dichtstückes (Bezugszeichen 40 im ersten Ausführungs­ beispiel der Fig. 3) weiter zu verringern.

Unter Bezug auf die Fig. 7 und 8 wird im weiteren eine er­ findungsgemäße Weiterbildung beschrieben, welche - je nach Dichtungserfordernissen - das Dichtigkeitsverhalten der vorliegenden Verbindungsanordnung weiter verbessern kann. Weiterbildungsgemäß wird zu diesem Zweck die Metallhülse 34 umfangsseitig mit einer punktuellen, ringförmigen Verfor­ mung 54 in der Art einer Rändelung oder Sicke versehen, welche in geeigneter Weise oberhalb des Dichtstückes 40 der Fig. 3 und/oder - wie in Fig. 8 gezeigt - auch außerhalb des Bereiches des Verbindungssteckers 16 angebracht sein kann; dieser sollte jedoch bevorzugt zu diesem Zweck aus (Gummi-) elastischem Material gefertigt sein. Während solche Rändelungen 54, die bevorzugt vor einem Ausspritzen des Verbindungshohlraumes aufgebracht werden, eine zusätz­ liche Dichtwirkung gegenüber dem Eindringen von Schmutz oder Feuchtigkeit bewirken, wird zusätzlich die Relativpo­ sition der Kupplungspartner zueinander fixiert, so daß ins­ besondere auch ein nachfolgendes Einspritzen von Füllmate­ rial unter hohem Druck diese nicht in unerwünschter Weise auseinanderpressen kann.

Wie bereits bei der vorstehenden Beschreibung des Herstel­ lungsverfahrens umrissen, ermöglicht die vorliegende Erfin­ dung eine außerordentlich wirtschaftliche Fertigung, die sich in besonders günstiger Weise für die Automatisierung und die Großserienfertigung eignet. Durch das Vorsehen des nachfolgend auszuspritzenden Metallmantels wird ein Aus­ härt- bzw. Erkaltungszyklus in einer Spritzgießmaschine un­ nötig, so daß mögliche Fertigungstaktzyklen deutlich ver­ ringert sind. Gleichzeitig sorgt der Metallmantel durch seine Wärmeleitfähigkeit für guten Schutz auch gegenüber kurzzeitigem, punktuellen Hochtemperatureinwirkungen, die sogar oberhalb einer Schmelztemperatur des Füllmaterials liegen können. Darüber hinaus wirken sich selbstverständ­ lich auch die mechanischen Festigkeitseigenschaften des Me­ tallmantels vorteilhaft aus.

Über die vorstehend beschriebenen, konkreten Ausführungsfor­ men hinaus ist es selbstverständlich möglich, die Erfindung für beliebige geeignete ein- und mehradrige Leitungen vor­ zusehen und entsprechend konfigurierte Leitungen zu verwen­ den - insbesondere auch z. B. in besonderer Weise tempera­ turbeständige Leitungen (z. B. mit Schutzschlauch-Glasseide, etwa für die Zuleitung zum Verbindungsstecker).

Zum Herstellen der erfindungsgemäßen elektrischen Verbindung zwischen den Adern bieten sich beliebige Verbindungsarten und Ausbildungen der Kontakte an, etwa Schweiß- oder Lötverfahren beliebiger Art, insbesondere auch Rundhülsen statt der beschriebenen Halbrundschalen, oder aber auch die Herstellung von Steckkontakten.

Für die Verwendung als Metallhülse zum Umschließen der er­ findungsgemäßen Verbindungsvorrichtung ist es insbesondere auch möglich, ein geeignetes Preß- oder Drehteil vorzuse­ hen.

Für den Fall, daß weiterbildungsgemäß eine Sicke der in Fig. 7 oder 8 beschriebenen Art verwendet wird, kann es sich zudem ergeben, daß eine zusätzliche Befüllung bzw. ein Ausspritzen des Hohlraumes 44 nicht mehr notwendig ist.

Während die beschriebenen Ausführungsformen in besonders geeigneter Weise einerseits für Anlagen der Heizungstech­ nik, insbesondere der Abgasmessung im Abgaskanal, und ande­ rerseits für die Anwendung als Verbindung zwischen Abgas­ fühler und Motorelektronik im KFZ-Bereich optimal einsetz­ bar erscheinen, bietet sich eine Übertragung der vorliegen­ den Erfindung auf beliebige andere Anwendungsbereiche an, insbesondere, wenn eine stabile elektrische Verbindung zwi­ schen Leitungen für stark feuchtigkeits- und/oder ver­ schmutzungsgefährdete, temperaturbelastete und mechanisch sensible Umgebungen notwendig ist.

Claims (17)

1. Feuchtigkeitsgeschützte, elektrische Verbindungsanord­ nung zweier mehradriger Leitungsenden, mit
einer Mehrzahl von ersten, aus einem Steckerstück (18) herausgeführten Kontaktelementen (20) einer ersten Lei­ tung (14),
einer Mehrzahl von aus einem starren Leitungsmantel (30) herausgeführten Drahtenden (22) einer zweiten Lei­ tung (24),
die zum elektrischen Verbinden mit den Kontaktelementen (20) mit diesen fluchtend ausgerichtet und so aus­ gebildet sind, dass eine unlösbare Verbindung entsteht, und
einem einen Verbindungsbereich zwischen den Drahtenden (22) und den Kontaktelementen (20) umschließenden Hül­ senelement (34) aus metallischem Material, das einends unlösbar mit dem starren Leitungsmantel (30) verbunden ist, zum Herstellen einer Dichtwirkung ausgebildet ist und sich anderenends über das Steckerstück (18) er­ streckt, wobei ein von dem Hülsenelement (34) um­ schlossener Hohlraum (44) zumindest im Verbindungsbe­ reich mit einer aushärtbaren, wärmebeständigen und elektrisch isolierenden Dichtmasse ausgefüllt ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen dem starren Leitungsmantel (30) und dem Hülsenelement (34) durch eine mechanische Ver­ formung der Verbindungspartner hergestellt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, dass das Steckerstück (18) blockartig und zylin­ drisch aus unelastischem Kunststoffmaterial realisiert ist und das Hülsenelement (34) sich über das zylindri­ sche Steckerstück (18) erstreckt und endseitig eine um­ laufende Bördelung (38) aufweist, die so ausgebildet ist, dass eine Relativbewegung zwischen dem Stecker­ stück (18) und dem Hülsenelement (34) begrenzt werden kann.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Hülsenelement (34) im Bereich des Hohlraums (44) einen in seinem Mantel vorgesehenen Durchbruch aufweist, der so ausgebildet ist, dass ein Einspritzen oder Eingießen der Dichtmasse in den Hohl­ raum (44) erfolgen kann.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Dichtmasse als unter Wärmeein­ wirkung aushärtendes Harz oder als Silikonfüllmasse realisiert ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Hülsenelement (34) im verbin­ dungsseitigen Endbereich der zweiten Leitung (24) so formschlüssig in Kontakt gebracht ist, dass ein durch­ messerreduzierter Abschnitt (48) in Kontakt mit dem Leitungsmantel (30) der zweiten Leitung (30) entsteht.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zwischen dem durchmesserreduzierten Abschnitt (48) und dem starren Leitungsmantel (30) gebildeter Spalt (46) mit einem Dichtmittel gefüllt ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtmittel der in den Hohlraum einzufüllenden oder eingefüllten Dichtmasse entspricht.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass im Endbereich der zweiten Leitung (24) ein zylindrisches Dichtstück (40) den starren Lei­ tungsmantel (30) umschließend aufgesetzt ist, das Hül­ senelement (34) das Dichtstück (40) mantelseitig um­ schließt und eine verbindungsseitige Wand des Dicht­ stücks (40) den Hohlraum (44) begrenzt.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die verbindungsseitige Wand des Dichtstücks (40) Füh­ rungsnuten für die Drahtenden (22) aufweist.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenelement (34) im Endbe­ reich der zweiten Leitung und/oder im Bereich des Steckerstücks (18) mit einer umlaufenden Vertiefung (54) versehen ist, die so ausgebildet ist, dass eine Dichtwirkung entsteht.

12. Verfahren zum Herstellen einer feuchtigkeitsgeschütz­ ten, elektrischen Verbindung zweier mehradriger Lei­ tungsenden, mit den Schritten:

• 1. Ausrichten einer Mehrzahl von ersten, aus einem Steckerstück (18) herausgeführten Kontaktelementen (20) einer ersten Leitung (10) mit einer entspre­ chenden Mehrzahl von aus einer zweiten Leitung (24) herausgeführten Drahtenden (22),
• 2. unlösbares, elektrisches Verbinden eines jeweili­ gen der Kontaktelemente (20) mit einem zugehörigen der Drahtenden (22),
• 3. Aufschieben eines metallischen Hülsenelements (34) über den Verbindungsbereich zwischen den Kontakt­ elementen (20) und den Drahtenden (22),
• 4. mechanisches, unlösbares Verbinden des metalli­ schen Hülsenelements (34) mit einem starren Mantel (30) der zweiten Leitung (24) in einem zugehörigen Endbereich des Hülsenelements (34) und
• 5. Ausfüllen eines durch das Steckerstück (18) und die mechanische, unlösbare Verbindung beidseitig begrenzten, von dem Hülsenelement (34) umschlosse­ nen Hohlraums (44) mit einer wärmebeständigen, elektrisch isolierenden Dichtmasse durch eine Öff­ nung im Hülsenelement (34).

13. Verfahren nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch den Schritt:

• 1. Herstellen einer Bördelung (38) im steckerstück­ seitigen Endbereich des Hülsenelements (34).

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch den Schritt:

• 1. Herstellen einer umlaufenden, rinnenförmigen Ver­ tiefung (54) im Endbereich der zweiten Leitung (44) und/oder im Bereich des Steckerstücks (18).

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekenn­ zeichnet durch den Schritt:

• 1. Aufsetzen eines zylindrischen Dichtstückes (40) auf den Endbereich der zweiten Leitung, wobei das Hülsenelement (34) sich über das Dichtstück (40) erstreckt.

16. Verwendung der Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Verbindung eines Abgasfühlerele­ ments für eine Heizungsanlage mit einer mit der ersten Leitung (10) zu verbindenden, elektronischen Steuerein­ richtung.

17. Verwendung der Verbindungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, zum Verbinden eines endseits an der zweiten Leitung (24) vorgesehenen Abgasfühlerelements für eine KFZ-Abgasanlage mit einer einen bauartspezifi­ schen Stecker (12) der ersten Leitung (10) kontaktie­ renden KFZ-Motorelektronik.