JPH08509280A - 金属製ハウジングを貫通する少なくとも一つの電気導体の電気絶縁気密ブッシング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関の排気装置、特に電気加熱可能な触媒コンバータ（１１）の金属製ハウジング（１、２）を貫通する少なくとも一つの電気導体（５、６）の電気絶縁気密ブッシングであって、ハウジング（１、２）がブッシングの範囲にカラー（３、４）を有し、このカラー（３、４）間を電気導体（５、６）が延びているようなブッシングにおいて、このブッシングが互いに連続して位置する二つの区域（ａ、ｂ）に仕切られ、その排気装置（１１）に近い方の第１の区域（ａ）は電気絶縁するためにおよび１３００℃までの温度に耐えるように設計されているが完全に気密にする必要がなく、排気装置（１１）から離れた第２の区域（ｂ）は約５００℃までの温度に対する電気絶縁気密ブッシングとして形成されている。第１の区域（ａ）における絶緑材料としてはセラミックス材料（９）、好適には圧縮された粘土が適している。第２の区域（ｂ）における絶縁密封材料としてシリンダヘッドガスケットなどで知られているような弾性・塑性材料（１０）が使用される。このブッシングは自動車における電気加熱可能な触媒コンバータに価格的に有利に採用できる。

Description

【発明の詳細な説明】 金属製ハウジングを貫通する少なくとも一つの 電気導体の電気絶縁気密ブッシング 本発明は、内燃機関の排気装置、特に電気加熱可能な触媒コンバータの金属製 ハウジングを貫通する少なくとも一つの電気導体の電気絶縁気密ブッシングに関 する。 電気絶縁気密ブッシングは従来技術から多数知られている。種々の目的に対し てこの種のブッシングが存在している。 自動車からの有害排気ガスを制限する規定がますます厳しくなっていることか ら、ますます複雑な構成の排気ガス浄化装置が採用されている。特に自動車の低 温始動過程中において有害物質の放出を減少するために、制御形三方向触媒体の 他に、電気加熱可能な触媒コンバータが採用されている。このために適した電気 加熱可能なハニカム体は例えば国際特許出願公開第９２／０２７１４号明細書に 記載されている。本発明はこの従来技術から出発しているが、電気加熱可能なハ ニカム体の構造の詳細に関しては重複を避けるために前記明細書の内容全体を参 照されたい。自動車の排気装置における電気ブッシングの問題は、そのブッシン グが電気絶縁性を有し、機械的に安定であり、気密性を有し、非常に高い温度お よび大きな温度勾配に適していなければならない点にある。このために従来技術 においては電気絶縁層の他に、例えば雲母繊維から成る膨潤材料によるガスケッ トが提案されている。しかしこの種のガスケットは、実際に完全な気密性を有す るとともに長寿命を持たせて作ることは難しい。制御形三方向触媒体を備えた排 気装置では正確な制御にとって排気装置が気密であることが正に重要である。さ もなければ内部で行われる酸素の測定に狂いが生ずるからである。 原理的には従来技術における同様の問題は、古くから例えば点火プラグにおけ る場合のように金属製・セラミックス・構造物によって解決されている。しかし 製造の際におけるその結合は高度な技術を必要とし、従って高価となる。 なお電気加熱可能な触媒コンバータの場合、コンバータが一般にろう付け過程 あるいは焼結工程で作られるが、その際製造を容易にするために製造の際にブッ シングの電気絶縁層は既に固定されていなければならない。即ちこの絶縁層はろ う付けあるいは焼結温度に耐えなければならない。 本発明の課題は、価格的に有利に製造でき、それにも拘わらずその特性が長い 寿命期間にわたって維持されるような内燃機閏の排気装置および電気加熱可能な 触媒コンバータにおける電気絶縁気密ブッシングを作ることにある。 この課題を解決するためには、内燃機関の排気装置特に電気加熱可能な触媒コ ンバータの金属製ハウジングを貫通する少なくとも一つの電気導体の電気絶縁気 密ブッシングであって、そのハウジングがブッシングの範囲にカラーを有し、こ のカラーに電気導体が延びているようなブッシングが役立つ。その際ブッシング ば互いに連続して位置する二つの区域に仕切られ、その排気装置に近い方の第１ の区域は電気絶縁のためにおよび１３００℃までの温度に耐えるように設計され ているが完全には気密にする必要がなく、これに対し排気装置から離れた第２の 区域は約５００℃までの温度に対する気密な電気絶縁ブッシングとして形成され ている。 その場合本発明は、排気装置内で生ずる最大温度が排気装置の外側で例えば１ ｃｍの間隔を隔てて配置された金属製ブッシングの個所において既に大きく低下 しているということから出発している。従って、ブッシングが要求するすべての 特性を小さな範囲で且つ唯一の密封絶縁材料で実現することは必ずしも必要とさ れない。ブッシングを別々の機能を持った二つの区域に仕切ることによって、個 々の特性に対して価格的に有利に得られる材料が、高価な製造工程を必要とする ことなしに利用できる。特に第１の区域における絶縁材料はろう付けあるいは焼 結工程の前に既にはめ込められる。この材料は製造中においても将来においても 電気導体を機械的に安定して保持する働きをする。 例えば第１の区域における絶縁材料としてセラミックス材料、好適には圧縮さ れた粘土が使用される。この材料は高温でも確実に電気絶縁を保証するが、永久 的な密封作用は生じない。 第２の区域における最高温度は既に著しく低下してかつ温度勾配も非常に小さ くなっているので、そこの絶縁密封材料としては、長い寿命期間中にわたって良 好な密封特性を有する弾性・塑性材料が使用される。これには排気装置における パッキンあるいはシリンダヘッドガスケットに対して公知の材料が用いられる。 第２の区域は高い温度負荷に曝されないので、ろう付けあるいは焼結工程後に問 題なしに製造することができる。 二つの区域を組み合わせることによってすべての所望の特性、即ちすべての運 転条件のもとで機械的に安定な電気絶縁性および気密性が得られる。 ブッシングは好適には導体が同心的に配置されている円形のカラーを有してい る。 この種のブッシングは、勿論本発明の原理を変更する必要なしに、同時に二本 あるいはそれ以上の電気導体を並べて収容することができ、その際カラーは好適 には断面が四角形をしている。 またこの種のブッシングが５０〜５００アンペアあるいはそれ以上の電流を流 す必要がある電気導体に対して適していることが重要である。そのような導体は 大きな断面積を有していなければならず、これによって例えば点火プラグの場合 よりも、温度変化時における種々の熱膨張を生ずるという問題が大きくなる。大 きな導体断面積を有する電気導体に対して正に、本発明はパッキンとして弾性・ 塑性材料を利用することにより有利である。 ブッシングを簡単に製造できるようにするとともに弾性・塑性材料の境界面へ の適合を保証するために、ブッシングが、少なくともその第２の区域を包囲し圧 縮するように成形されている金属製キャップあるいは止め輪によって包囲されて いると有利である。個々の区域に対する同様の構造物は従来技術から知られてい るが、ブッシングを二つの区域に仕切ることにより、キャップの形状および固定 に対して更に種々の構造方式が提供される。 即ち例えばハウジングから舌片が突出し、これらの舌片間に電気導体が位置し 、舌片は横側が導体のそばで互いに気密にカラーの形に好適には硬ろう付けある いは溶接により結合される。従ってこの範囲においては完全な気密性が保証され る。 金属製キャップが第２の区域および突出舌片を少なくとも部分的に包囲して取 り囲むようにするど、排気装置の完全な気密性が保証される。特に金属製キャッ プは突出舌片に硬ろう付けあるいは溶接によって結合される。また突出舌片がキ ャップの形に一緒に曲げられる横側羽根を有することにより、キャップを突出舌 片の一部とすることもできる。 以下図面に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明するが、本発明はこれ に限定されるものではない。 図１は電気加熱可能なハニカム体におけるブッシングの概略横断面図、 図２および図３はそれぞれブッシングの周囲に折り重ねられた金属製キャップ の構造の横断面図および側面図である。 図１は、電流を導入するための電気導体構造物７、８がその中に設けられてい る排気装置における電気加熱可能なハニカム体１１の内部構造を概略的に示して いる。この種のハニカム体の構造の詳細については国際特許出願公開第９２／０ ２７１４号明細書を参照されたい。排気装置は例えば二つの半殻体１、２から成 るハウジングによって取り囲まれている。半殻体１、２はそれぞれブッシングの 範囲に突出舌片３、４を有しており、これらの舌片３、４の間を通して大きな電 流に対して設計された電気導体５、６が導出されている。電気導体５、６の外側 には大きな横断面積のリード線用接続端子が設けられている。舌片３、４間のブ ッシングの範囲は二つの区域ａ、ｂに仕切られ、舌片３、４と導体５、６との間 に絶縁材料としてセラミックス材料９、好適には粘土が設けられている。第２の 区域ｂは外側に位置し、比較的低い最大温度にしか曝されない。この第２の区域 ｂにおいて電気導体５、６と舌片３、４との間に絶縁・密封材料として例えばシ リンダヘッドガスケットで知られている永久弾性・塑性材料がはめ込まれている 。第２の区域ｂは第１の区域ａに対して３０°〜１００°、特に約４５°の角度 αだけ折り曲げられ、これによって所要面積を節約した構造が得られる。その際 電気導体５、６は外側でもう一度折り曲げられて、全体としてリード線用の保護 形接続端子のコンパクトな配置構造が得られる。ブッシング全体は図１に示され ていないキャップによって取り囲まれている。このキャップは例えば図２および 図３に示されている構造を有している。このキャップはブッシングの周囲に折り 重ねられ、その際弾性・塑性材料１０を境界面に押しつけて永久的な密封性を生 じさせている。必要な場合にはキャップ１２は第１の区域ａにおいて舌片３、４ に溶接できるが、折り重ねなどによって堅牢に固定することもできる。なお、キ ャ ップ１２が図２および図３に示されているように半殻体１、２あるいはそれらの 突出舌片３、４に一体成形されていると有利である。図３から分かるように、一 体成形されたキャップ１２は二つの区域から構成することもでき、その第１の区 域はろう付けあるいは焼結工程の前に既にブッシングの第１の区域ａの周囲に折 り重ねられる（図２参照）。これによって絶縁材料９は既に固定され、一方では 第２の区域ｂにおいて導体５、６および舌片３、４はまだ互いに隙間がある。ろ う付けあるいは焼結工程後に初めて弾性・塑性材料がはめ込まれ、キャップ１２ が閉じられて圧縮される。 次いで第２の区域ｂにおいても、図２が第１の区域ａに対して示しているもの と同じ横断面形状が生ずる。（舌片４に一体成形された）キャップ１２はその側 面壁４．１、４．３および終端部片４．２、４．４でブッシング全体を包囲し、 これらの部分を互いに圧縮する。 本発明は特に、５０〜５００アンペアの電流が供給される加熱可能な触媒コン バータにおける電気ブッシングを価格的に有利に製造するのに適している。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関の排気装置特に電気加熱可能な触媒コンバータ（１１）の金属製ハ ウジング（１、２）を貫通する少なくとも一つの電気導体（５、６）の電気絶緑 気密ブッシングであって、ハウジング（１、２）がブッシングの範囲にカラー（ ３、４）を有し、このカラー（３、４）間を電気導体（５、６）が延びているよ うなブッシングにおいて、ブッシングが互いに連続して位置する二つの区域（ａ 、ｂ）に仕切られ、その排気装置（１１）に近い方の第１の区域（ａ）は電気絶 縁のためにおよび１３００℃までの温度に耐えるように設計されているが完全に 気密にする必要がなく、排気装置（１１）から離れた第２の区域（ｂ）は約５０ ０℃までの温度に対する電気絶縁気密ブッシングとして形成されていることを特 徴とする金属製ハウジングを貫通する少なくとも一つの電気導体の電気絶縁気密 ブッシング。 ２．第１の区域（ａ）における絶縁材料としてセラミックス材料（９）、好適に は圧縮された粘土が用いられていることを特徴とする請求項１記載のブッシング 。 ３．第２の区域（ｂ）における絶縁密封材料として弾性・塑性材料、好適にはエ ンジンあるいは排気装置のパッキンに適した材料（１０）が用いられていること を特徴とする請求項１又は２記載のブッシング。 ４．二つの電気導体（５、６）が並んでハウジング（１、２）を貫通して導かれ ていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれが１つに記載のブッシング。 ５．各電気導体（５、６）が５０〜５００アンペアの電流強度に対して設計され ていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のブッシング。 ６．ブッシングの第１および第２の両区域（ａ、ｂ）が、少なくともその第２の 区域（ｂ）を包囲し圧縮するように成形されている金属製キャップ（１２）ある いは止め輪によって包囲されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれ が１つに記載のブッシング。 ７．ハウジング（１、２）から舌片（３、４）が突出し、これらの舌片が少なく とも第１の区域（ａ）の全長にわたって側面が互いに気密にカラーの形に結合さ れ、特に硬ろう付けあるいは溶接されていることを特徴とする請求項１ないし７ のいずれか１つに記載のブッシング。 ８．金属製キャップ（１２）が気密にカラー（３、４）を少なくとも部分的に包 囲し、好適には硬ろう付けあるいは溶接によってカラー（３、４）に結合されて いるか、これと一体に成形されていることを特徴とする請求項１ないし７のいず れか１つに記載のブッシング。 ９．第２の区域（ｂ）が第１の区域（ａ）に対して折り曲げられ、、好適には３ ０°〜１００°、特に約４５°の角度（α）だけ折り曲げられていることを特徴 とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のブッシング。 １０．第１および第２の両区域（ａ、ｂ）の範囲における電気導体（５、６）が 、排気装置（１１）の内部においてそれに接続されている電気導体構造物（７、 ８）より大きな横断面積を有していることを特徴とする請求項１ないし９のいず れか１つに記載のブッシング。