DE102004059102A1

DE102004059102A1 - Sensor for determining physical parameter of gas sample has clamping device, provided at contact area, having clamping elements arranged one behind other in the direction of longitudinal axis of sensor element

Info

Publication number: DE102004059102A1
Application number: DE200410059102
Authority: DE
Inventors: Helmut Weyl; Rainer Maier; Juergen Wilde
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2006-06-22

Abstract

Sensor unit has sensor element (4), which has solid electrolyte and contact area for creating electric contact with electrical conducting element (5). Clamping device (1), provided at contact area (8) for seizing conducting element, has two clamping elements (2), adjustable transverse to longitudinal axis of sensor element and arranged one behind other in direction of longitudinal axis.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zur Bestimmung eines physikalischen Parameters eines Messgases, insbesondere eines Sauerstoffgehalts in einem Abgas einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a sensor unit for determining a physical Parameters of a sample gas, in particular an oxygen content in an exhaust gas of an internal combustion engine, according to the preamble of Claim 1.

Beispielsweise werden die Elektroden einer Lambdasonde bzw. eines sonstigen Messgasfühlers elektrisch mit Anschlussleitungen verbunden, über die die Elektroden mit der Eingangsseite einer elektronischen Auswerteschaltung bzw. einer elektronische Motorsteuerung eines Verbrennungsmotors, dem die Lambdasonde bzw. Sensoreinheit zugeordnet ist, elektrisch verbunden sind. Hierbei werden zum Anschließen der Anschlussleitungen an die Kontaktflächen des Sensorelementes oftmals Klemmverbindungen bevorzugt, wie sie beispielsweise aus der EP 506 897 B1 , DE 101 32 826 C1 oder DE 100 28 909 A1 bekannt sind.For example, the electrodes of a lambda probe or of another sample gas sensor are electrically connected to connection lines via which the electrodes are electrically connected to the input side of an electronic evaluation circuit or an electronic engine control of an internal combustion engine to which the lambda probe or sensor unit is assigned. In this case, clamping connections are often preferred for connecting the connection lines to the contact surfaces of the sensor element, as for example from the EP 506 897 B1 . DE 101 32 826 C1 or DE 100 28 909 A1 are known.

Sensoreinheiten bzw. Lambdasonden werden bei der Anordnung in einer Abgasleitung eines Verbrennungsmotors außerordentlich hohen Temperaturen von bis zu 1200° C ausgesetzt. Aus diesem Grund ist es wesentlich, die den Kraftschluss aufrecht erhaltenden Klemmverbindungen, die beispielsweise Federelemente oder dergleichen umfassen, temperaturunempfindlich auszubilden.sensor units or Lambda probes are in the arrangement in an exhaust pipe of an internal combustion engine extraordinarily exposed to high temperatures of up to 1200 ° C. For this reason it is essential that the force-locking upright receiving clamping connections, for example, comprise spring elements or the like, insensitive to temperature train.

Aus der DE 100 28 909 A1 ist beispielsweise eine Kontaktierung eines planaren Sensorelementes bekannt, an dessen einem Ende mehrere Kontaktflächen vorgesehen sind, die in leitender Verbindung mit je einem Leiterelement stehen. Die Leiterelemente werden mittels zweier keramischer Kontakthalter auf die jeweiligen Kontaktflächen gedrückt. Hierzu umgreift ein Federelement die beiden Kontakthalter. Das Federelement ist ringförmig geformt und wird über eine Schräge in eine Raststufe der Kontakthalter geschoben. Hierbei wird das Federelement elastisch verbogen und übt eine Kraft auf die Kontakthalter aus.From the DE 100 28 909 A1 For example, a contacting of a planar sensor element is known, at one end of a plurality of contact surfaces are provided, which are in conductive connection with a respective conductor element. The conductor elements are pressed by means of two ceramic contact holder on the respective contact surfaces. For this purpose, a spring element surrounds the two contact holders. The spring element is annular and is pushed over a slope in a latching step of the contact holder. Here, the spring element is elastically bent and exerts a force on the contact holder.

Die bisher bekannten Klemmverbindungen weisen zwei insbesondere keramische Klemmelemente auf, die sich auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Sensorelementes befinden und zwischen die das Sensorelement bzw. die entsprechenden Kontaktflächen mit Hilfe eines Federelementes eingeklemmt sind. Nachteilig hierbei ist die Handhabe bzw. Montage der Einzelteile, insbesondere bei einer Massenfertigung der Sonden.The previously known clamping compounds have two particular ceramic Clamping elements, which are located on two opposite sides of the sensor element and between the sensor element and the corresponding contact surfaces with Help a spring element are trapped. Disadvantage here is the handle or assembly of the items, especially at a mass production of the probes.

Aufgabe und Vorteile der ErfindungTask and Advantages of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Sensoreinheit zur Bestimmung eines physikalischen Parameters eines Messgases, wobei ein Sensorelement einen Festelektrolyt sowie wenigstens eine Kontaktfläche zum Erzeugen eines elektrischen Kontaktes mit einem elektrischen Leiterelement umfasst, wobei eine Klemmvorrichtung zum Verklemmen des Leiterelementes an der Kontaktfläche vorgesehen ist und wobei die Klemmvorrichtung wenigstens zwei quer zur Längsachse des Sensorelementes verstellbare Klemmelemente aufweist, vorzuschlagen, die im Vergleich zum Stand der Technik einfacher zu handhaben und insbesondere bei der Massenfertigung kostengünstiger ist.task the invention it is in contrast, a Sensor unit for determining a physical parameter of a Measuring gas, wherein a sensor element is a solid electrolyte and at least one contact area for generating an electrical contact with an electrical Includes conductor element, wherein a clamping device for clamping the conductor element is provided on the contact surface and wherein the clamping device at least two transverse to the longitudinal axis of the sensor element adjustable clamping elements has to suggest that in comparison to the prior art easier to handle and especially at the mass production cost-effective is.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Sensoreinheit der einleitend genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.These Task is, starting from a sensor unit mentioned in the introduction Art, solved by the characterizing features of claim 1. By in the subclaims mentioned measures are advantageous embodiments and further developments of the invention possible.

Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Sensoreinheit dadurch aus, dass die wenigstens zwei Klemmelemente in Richtung der Längsachse des Sensorelementes im Wesentlichen hintereinander angeordnet sind. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung der Klemmelemente kann in besonders einfacher Weise eine Vormontage der Klemmvorrichtung erfolgen, die einerseits unabhängig von der Montage der Sensoreinheit realisiert werden kann. Andererseits kann gerade bei einer Massenfertigungen entsprechender Sensoreinheiten die vorteilhaft vormontierte Klemmvorrichtung vergleichsweise schnell am Sensorelement angeordnet bzw. fixiert werden.Accordingly is a sensor unit according to the invention characterized in that the at least two clamping elements in the direction the longitudinal axis the sensor element are arranged substantially one behind the other. With the help of the inventive arrangement the clamping elements can in a particularly simple way, a pre-assembly of Clamping carried out, on the one hand independently of the mounting of the sensor unit can be realized. On the other hand, especially in a mass production corresponding sensor units advantageously preassembled clamping device arranged or fixed comparatively quickly on the sensor element become.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist ein Montagehilfswerkzeug vorgesehen. Hierdurch kann die Vormontage bzw. die Endmontage der Klemmvorrichtung weiter verbessert werden.In a particular embodiment of the invention is a mounting auxiliary tool intended. As a result, the pre-assembly or final assembly of Clamping device can be further improved.

Vorteilhafterweise ist wenigstens eine Federvorrichtung zum Drücken der Klemmelemente quer zur Längsachse des Sensorelementes vorgesehen. Hiermit wird gewährleistet, dass die Leiterelemente auch bei vergleichsweise großer Temperatur- bzw. mechanischer Beanspruchung fest an den Kontaktflächen des Sensorelementes angeordnet bzw. fixiert bleiben. Vorteilhafterweise ermöglicht die Federvorrichtung den Ausgleich von thermisch bedingten Ausdehnungen einzelner Komponenten der Sensoreinheit bzw. von Herstellungstoleranzen.advantageously, is at least one spring device for pressing the clamping elements transversely to longitudinal axis provided the sensor element. This ensures that the conductor elements also at comparatively large Temperature or mechanical stress firmly on the contact surfaces of the Sensor element arranged or fixed remain. advantageously, allows the spring device to compensate for thermally induced expansions individual components of the sensor unit or of manufacturing tolerances.

Vorzugsweise weist die Federvorrichtung für jedes Klemmelement wenigstens einen Federfinger auf. Hiermit wird ermöglicht, dass jedes einzelne Klemmelement unabhängig von einem anderen oder den anderen Klemmelementen mit dem Sensorelement bzw. der entsprechenden Kontaktfläche verklemmbar ist.Preferably, the spring device has at least one spring finger for each clamping element on. This makes it possible that each individual clamping element can be clamped independently of another or the other clamping elements with the sensor element or the corresponding contact surface.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung sind wenigstens zwei auf gegenüberliegenden Seiten der Klemmelemente angeordnete Federvorrichtungen vorgesehen. Mit dieser Maßnahme wird das Verklemmen weiter verbessert.In an advantageous variant of the invention are at least two on opposite Side of the clamping elements arranged spring devices provided. With this measure the jamming is further improved.

In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist eine Fixiereinheit zum Fixieren der Klemmelemente wenigstens in Richtung der Längsachse des Sensorelementes vorgesehen. Die vorteilhafte Fixiervorrichtung gewährleistet den Zusammenhalt der Klemmelemente in axialer Richtung, so dass beispielsweise keine Abstände zwischen den Klemmelementen im Betrieb entstehen sollten und die Klemmelemente sich auch bei großer thermischer oder mechanischer Belastung im Wesentlichen über die gesamte Lebensdauer der Klemmvorrichtung berühren.In a particular embodiment The invention is a fixing unit for fixing the clamping elements at least in the direction of the longitudinal axis provided the sensor element. The advantageous fixing device guaranteed the cohesion of the clamping elements in the axial direction, so that for example, no distances should arise between the clamping elements in operation and the Clamping elements are also great thermal or mechanical stress substantially over the touch the entire service life of the clamping device.

Vorteilhafterweise ist die Federvorrichtung als Fixiereinheit ausgebildet. Hiermit wird auch eine axiale Ausdehnung der Klemmelemente in vorteilhafter Weise ausgleichbar. Darüber hinaus wird durch die Doppelfunktion der Federvorrichtung eine Reduktion der vorzusehenden Komponenten erreicht. Dies führt zu einer Kostenreduktion der Klemmvorrichtung gemäß der Erfindung.advantageously, the spring device is designed as a fixing unit. Herewith is also an axial extension of the clamping elements in an advantageous Way compensated. About that In addition, by the double function of the spring device, a reduction reached the components to be provided. This leads to a cost reduction the clamping device according to the invention.

Vorteilhafterweise weisen die Klemmelemente eine Ausnehmung zum Aufnehmen des Sensorelementes auf. Beispielsweise sind die Klemmelemente im Wesentlichen in C-Form ausgebildet, wobei die Schenkel des C mindestens soweit voneinander beabstandet sind, dass ein Sensorelement in das C einbringbar ist. Entsprechend ausgeformte Klemmelemente können in einfacher Weise auf ein Sensorelement unter anderem quer zu dessen Längsachse aufgeschoben werden.advantageously, the clamping elements have a recess for receiving the sensor element on. For example, the clamping elements are substantially in C-shape formed, wherein the legs of the C at least as far apart are that a sensor element in the C can be introduced. Corresponding molded clamping elements can in a simple manner to a sensor element, inter alia, transversely to its Slid along the longitudinal axis become.

Vorzugsweise ist die Federvorrichtung derart ausgebildet, dass diese das als C ausgebildete Klemmelement gegen das Sensorelement drückt.Preferably the spring device is designed such that this as C trained clamping element presses against the sensor element.

In einer bevorzugten Variante der Erfindung ist wenigstens eines der Klemmelement als Ring mit einer Öffnung zum Aufnehmen des Sensorelementes ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Aufnahme des Klemmelementes als die Öffnung bzw. als eine Bohrung ausgebildet ist. Vorteilhafterweise ist der Ring im Wesentlichen als geschlossener Ring ausgebildet. Entsprechende als Ring ausgebildete Klemmelemente können in einfacher Weise in Richtung der Längsachse des Sensorelementes auf dieses aufgeschoben werden. Besonderer Vorteil hierbei ist auch, dass ein als Ring ausgebildetes Klemmelement quer zur Längsachse des Sensorelementes nicht verlierbar angeordnet ist.In a preferred variant of the invention is at least one of Clamping element as a ring with an opening designed for receiving the sensor element. This means that the inclusion of the clamping element as the opening or as a bore is trained. Advantageously, the ring is substantially designed as a closed ring. Corresponding trained as a ring Clamping elements can in a simple manner in the direction of the longitudinal axis of the sensor element be postponed to this. Special advantage here is also that a trained as a ring clamping element transverse to the longitudinal axis the sensor element is not arranged to be lost.

Gegebenenfalls kann die Ausnehmung bzw. die Öffnung exzentrisch bezüglich dem Querschnitt des Klemmelementes angeordnet werden. Vorteilhafterweise ist die Öffnung bzw. die Ausnehmung im Wesentlichen zentrisch angeordnet. Beispielsweise werden Klemmelemente mit zentrisch angeordneter Öffnung bei der Montage in einem ersten Arbeitsschritt bezüglich deren Außenkanten bündig bzw. fluchtend zueinander angeordnet und in diesem Zustand in einem weiteren Arbeitsschritt längs des Sensorelementes auf dieses aufgeschoben.Possibly can the recess or the opening eccentric regarding be arranged in the cross section of the clamping element. advantageously, is the opening or the recess arranged substantially centrally. For example Clamping elements with centric opening when mounted in one first step regarding their outer edges flush or aligned with each other and in this state in one further step along the sensor element is pushed onto this.

Anschließend wird die Verklemmung der Klemmelemente, insbesondere die einzelne Verklemmung jedes Klemmelementes, durchgeführt. Dies führt dazu, dass ein gewisser Versatz der Außenkonturen der Klemmelemente im montierten Zustand vorhanden sein wird, da die Öffnung im Allgemeinen etwas größer als das Sensorelement auszubilden ist und/oder Herstellungstoleranzen der Ausnehmungen bzw. Öffnungen der Klemmelemente bzw. Herstellungstoleranzen des Sensorelementes im Normalfall vorhanden sein werden.Subsequently, will the jamming of the clamping elements, in particular the individual jamming each clamping element performed. This leads to, that a certain offset of the outer contours of the clamping elements will be present in the assembled state, since the opening in the Generally slightly larger than the sensor element is to be formed and / or manufacturing tolerances the recesses or openings the clamping elements or manufacturing tolerances of the sensor element in Normally, it will be present.

Vorteilhafterweise sind wenigstens drei Klemmelemente, vorzugsweise sind jedoch mehr als drei Klemmelemente vorgesehen. Mit mindestens drei Klemmelementen wird ermöglicht, dass zwei Klemmelemente in eine Richtung und ein vorzugsweise dazwischen liegendes Klemmelement in die entgegengesetzte Richtung drücken, so dass eine vorteilhafte Verklemmung des Sensorelementes erreicht wird. Bei mehr als drei Klemmelementen kann die Verklemmung weiter verbessert werden.advantageously, are at least three clamping elements, but preferably more provided as three clamping elements. With at least three clamping elements is enabled that two clamping elements in one direction and preferably in between Press lying clamping element in the opposite direction, so that achieves an advantageous jamming of the sensor element becomes. If more than three clamping elements, the jamming can continue be improved.

Grundsätzlich kann ein Klemmelement zum Verklemmen mehrerer Leiterelemente bzw. Kontaktflächen ausgebildet werden. Beispielsweise werden bei dieser Variante der Erfindung bereits mit zwei Klemmelementen vier Leiterelemente an vier Kontaktflächen verklemmbar. Vorzugsweise ist die Anzahl der Klemmelemente gleich oder größer als die Anzahl der Kontaktflächen des Sensorelementes und/oder gleich oder größer als die Anzahl der Leiterelemente der Sensoreinheit. Hiermit wird die Verklemmung jeder Kontaktfläche bzw. jedes Leiterelementes dadurch verbessert, dass wenigstens ein Klemmelement pro Kontaktfläche bzw. pro Leiterelement eine Verklemmung realisiert, wodurch beispielsweise Herstellungstoleranzen besonders vorteilhaft ausgleichbar sind.Basically a clamping element for clamping a plurality of conductor elements or contact surfaces is formed become. For example, in this variant of the invention already clamped with two clamping elements four conductor elements at four contact surfaces. Preferably, the number of clamping elements is equal to or greater than the number of contact surfaces of the sensor element and / or equal to or greater than the number of conductor elements the sensor unit. This is the deadlock of each contact surface or each conductor element improved by at least one clamping element per contact surface or realized per conductor element jamming, which, for example Manufacturing tolerances are particularly advantageous compensated.

Vorteilhafterweise sind die Klemmelemente als Scheiben ausgebildet. Dies bedeutet, dass insbesondere zwei gegenüberliegende Mantelflächen der Klemmelemente im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei vorzugsweise diese Mantelflächen im Wesentlichen planar und/oder als Berührungsflächen der hintereinander angeordneten Klemmelemente ausgebildet sind. Gegebenenfalls weisen die Scheiben im Wesentlichen einen polygonförmigen oder kreisrunden Querschnitt auf.Advantageously, the clamping elements are designed as discs. This means that in particular two opposite lateral surfaces of the clamping elements are substantially parallel zueinan are aligned, wherein preferably these lateral surfaces are formed substantially planar and / or as contact surfaces of the successively arranged clamping elements. Optionally, the discs have a substantially polygonal or circular cross-section.

In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung sind die Klemmelemente im Wesentlichen identisch bzw. als sogenannte Gleichteile ausgebildet. Hiermit wird der Herstellungsaufwand bzw. die Herstellungskosten für die Klemmelemente unter anderem dadurch reduziert, dass die Stückzahl der Klemmelemente vergleichsweise groß bzw. multipliziert wird. Dies ist insbesondere bei einer Massenfertigung entsprechender Sensoreinheiten gemäß der Erfindung von besonderem Vorteil.In a particular embodiment of the invention, the clamping elements essentially identical or designed as so-called equal parts. Herewith is the production cost or the manufacturing cost of the clamping elements reduced, inter alia, that the number of clamping elements comparatively big or is multiplied. This is especially true in mass production corresponding sensor units according to the invention of particular Advantage.

Vorteilhafterweise sind die Klemmelemente als Strangpresselemente oder Pulverpresselemente ausgebildet. Diese Maßnahme verringert weiterhin die Herstellungskosten vor allem bei einem industriellen bzw. Massenfertigungseinsatz. Vorteilhafterweise sind die Klemmelemente möglichst hinterschnittfrei und/oder strangpressgerecht zu gestalten, wodurch das Strangpressen bzw. das Pulverpressen deutlich vereinfacht wird.advantageously, the clamping elements are formed as extruded or powder compacting elements. This measure further reduces manufacturing costs, especially at a industrial or mass production use. Advantageously the clamping elements as possible to make undercut-free and / or extrusion, which the extrusion or powder pressing is significantly simplified.

Vorzugsweise sind die Klemmelemente durch Abschneiden von einem Strang herstellbar.Preferably the clamping elements can be produced by cutting off a strand.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung sind die Klemmelemente als Keramikelemente, insbesondere als aluminiumoxidhaltige Keramik oder Magnesiumsilikate ausgebildet. Diese zeigen eine besonders gute elektrische Isolationsfestigkeit bei relativ hohen Temperaturen, wie sie beim Betrieb der Sensoreinheit gemäß der Erfindung zu erwarten sind.In an advantageous variant of the invention, the clamping elements as ceramic elements, in particular as aluminum oxide-containing ceramic or magnesium silicates. These show a special good electrical insulation strength at relatively high temperatures, as they are to be expected during operation of the sensor unit according to the invention.

Vorzugsweise ist die Federvorrichtung aus einem Metallblech und/oder aus hochtemperaturbeständigen Stählen, wie z.B. X12CrNi2521 oder als Nickel-Basis-Legierungen (NiCr19FeNbMo, NiCr15Fe7TiAl oder NiCr20TiAl) verwirklicht. In einer besonderen Variante der Erfindung wird die Federvorrichtung aus entsprechenden Blechen zugeschnitten oder gestanzt und anschließend in vorteilhafter Weise gebogen.Preferably is the spring device made of a metal sheet and / or high temperature resistant steels, such as e.g. X12CrNi2521 or as nickel-based alloys (NiCr19FeNbMo, NiCr15Fe7TiAl or NiCr20TiAl). In a special variant of the Invention, the spring device is cut from corresponding sheets or punched and then bent in an advantageous manner.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.One embodiment The invention is illustrated in the drawing and is based on the Figures in more detail below explained.

Im Einzelnen zeigt:in the Individual shows:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung im geklemmten als auch im nicht geklemmten Zustand, 1 a schematic representation of a clamping device according to the invention in the clamped and unclamped state,

2 eine schematische, perspektivische Darstellung einer zweiten Klemmvorrichtung gemäß der Erfindung, 2 a schematic, perspective view of a second clamping device according to the invention,

3 eine schematische, perspektivische Darstellung einer dritten erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung ohne Sensorelement, 3 a schematic, perspective view of a third clamping device according to the invention without sensor element,

4 eine schematische, perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung einer vierten erfindungsgemäßen Klemmvorrichtung ohne Sensorelement und 4 a schematic, perspective, partially sectioned view of a fourth clamping device according to the invention without sensor element and

5 ein schematisches Kontaktflächenlayout eines Sensorelementes gemäß der Erfindung. 5 a schematic contact surface layout of a sensor element according to the invention.

In 1a ist schematisch der Zustand beim Montieren einer Klemmvorrichtung 1 auf ein Sensorelement 4 in Seitenansicht als auch in einer Schnittansicht dargestellt. 1 b zeigt den geklemmten Zustand des Sensorelementes 4 im verklemmten Zustand, wiederum in Seitenansicht als auch in Schnittansicht.In 1a schematically is the state when mounting a clamping device 1 on a sensor element 4 shown in side view as well as in a sectional view. 1 b shows the clamped state of the sensor element 4 in the jammed condition, again in side view as well as in sectional view.

Die Klemmvorrichtung 1 umfasst Klemmscheiben 2, die längs einer Längsachse 10 hintereinander angeordnet sind. Die Klemmscheiben 2 werden mittels einer Feder 3 bzw. einer Fixierung 6 in Richtung der Längsachse 10 zusammengehalten und mit Hilfe von Federfingern 9 quer zur Längsachse 10 verstellt bzw. gegen das Sensorelement 4 gedrückt, so dass eine vorteilhafte Verklemmung verwirklicht wird. Hierfür weisen die Klemmscheiben insbesondere Rast- bzw. Klemmnasen 11 auf, an denen die Klemmfinger 9 ansetzen, um die Klemmscheiben 2 quer zur Längsachse 10 zu drücken.The clamping device 1 includes clamping discs 2 along a longitudinal axis 10 arranged one behind the other. The clamping discs 2 be by means of a spring 3 or a fixation 6 in the direction of the longitudinal axis 10 held together and with the help of spring fingers 9 transverse to the longitudinal axis 10 adjusted or against the sensor element 4 pressed, so that a favorable jamming is realized. For this purpose, the clamping plates in particular latching or clamping lugs 11 on which the clamping fingers 9 attach to the clamping discs 2 transverse to the longitudinal axis 10 to press.

Das Sensorelement 4 umfasst Kontaktflächen 8, die in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt wurden.The sensor element 4 includes contact surfaces 8th , in the 1 have not been shown for reasons of clarity.

In 5 ist beispielsweise ein mögliches Kontaktflächenlayout eines Sensorelementes 4 schematisch dargestellt, wobei die Klemmscheiben 2 lediglich als Bereiche 2' skizziert sind. Bei der Variante gemäß 5 weist das Sensorelement 4 beispielhaft zwei Kontaktflächen 8 auf der Oberseite und zwei Kontaktflächen 8 auf der Unterseite des Sensorelementes 4 auf. Hiermit wird erreicht, dass die Kontaktflächen 8 vergleichsweise große Abstände aufweisen, so dass auch bei einer Massenfertigung mit vergleichsweise großen Herstellungstoleranzen ein Fehlanschluss elektrischer Leiter 5 sicher vermieden wird. Entsprechend große Herstellungstoleranzen führen zu besonders geringen Herstellungskosten.In 5 is, for example, a possible contact surface layout of a sensor element 4 shown schematically, wherein the clamping discs 2 only as areas 2 ' are sketched. In the variant according to 5 has the sensor element 4 exemplified two contact surfaces 8th on the top and two contact surfaces 8th on the underside of the sensor element 4 on. This ensures that the contact surfaces 8th have comparatively large distances, so that even with a mass production with comparatively large manufacturing tolerances a faulty connection of electrical conductors 5 safely avoided. Correspondingly large manufacturing tolerances lead to particularly low production costs.

Darüber hinaus kann beispielsweise auf der Oberseite vier Kontaktflächen 8 und auf der Unterseite vier Kontaktflächen 8 oder beliebig viele Kontaktflächen 8 am Sensorelement 4 mit unterschiedlichsten Kontaktflächen-Layout-Varianten realisiert werden. Gerade die vorliegende Erfindung ermöglicht im Gegensatz zum Stand der Technik eine nahezu unbegrenzte Anzahl an möglichen Kontaktflächenlayouten.In addition, for example, on the top of four contact surfaces 8th and on the Untersei te four contact surfaces 8th or any number of contact surfaces 8th on the sensor element 4 be realized with a variety of contact surface layout variants. Especially the present invention allows in contrast to the prior art, a virtually unlimited number of possible contact surface layouts.

Die Variante gemäß 1a zeigt die Klemmvorrichtung 1 im nicht verklemmten Zustand, wobei die Klemmscheiben 2 bündige Außenkanten aufweisen. Beispielsweise kann hier eine Montagehilfe, wie beispielsweise ein Rohr oder dergleichen bei der Montage verwendet werden, das über die Klemmvorrichtung 1 in nicht montiertem Zustand geschoben wird und somit die Bündigkeit der Klemmscheiben 2 trotz der Federwirkung erhalten bleibt.The variant according to 1a shows the clamping device 1 in the unbent state, with the clamping washers 2 have flush outer edges. For example, here an assembly aid, such as a pipe or the like can be used during assembly, via the clamping device 1 is pushed in the unassembled state and thus the flush of the clamping discs 2 despite the spring effect is maintained.

In 1b sind die Klemmscheiben 2 bzw. deren Außenkanten zueinander versetzt, da aufgrund der Federwirkung der Feder 3 die Klemmscheiben 2 abwechselnd nach oben und nach unten gedrückt werden und die Verklemmung der elektrischen Leiter 5 mit den Kontaktflächen 8 realisieren.In 1b are the clamping discs 2 or their outer edges offset from each other, since due to the spring action of the spring 3 the clamping disks 2 be pressed alternately up and down and the jamming of the electrical conductors 5 with the contact surfaces 8th realize.

Grundsätzlich können die Leiter 5 vor dem Anbringen der Klemmvorrichtung 1 mit den Kontaktflächen 8 bereits fixiert, beispielsweise verklebt, verlötet, geschweißt, insbesondere lasergeschweißt oder widerstandsgeschweißt werden. Hierdurch wird die Montage der Sensoreinheit gemäß der Erfindung bzw. das Anbringen der Klemmvorrichtung 1 am Sensorelement mit den elektrischem Leiter 5 weiter vereinfacht. Die Verklemmung gewährleistet in diesem Fall insbesondere im Betrieb bei Abgastemperaturen mit bis zu 1200° C die sichere Fixierung der Leiter 5 an den Kontaktflächen 8.Basically, the ladder 5 before attaching the clamping device 1 with the contact surfaces 8th already fixed, for example glued, soldered, welded, in particular laser welded or resistance welded. As a result, the assembly of the sensor unit according to the invention or the attachment of the clamping device 1 on the sensor element with the electrical conductor 5 further simplified. The deadlock ensures in this case, especially in operation at exhaust gas temperatures of up to 1200 ° C, the secure fixation of the ladder 5 at the contact surfaces 8th ,

In 2 ist schematisch eine Subvariante gemäß der Variante aus 1 dargestellt, wobei jedoch Öffnungen 7 der Klemmscheiben 2 nicht wie in 1 zentrisch, sondern etwas exzentrisch angeordnet sind. Hiermit wird ermöglicht, dass im montierten bzw. geklemmten Zustand der Klemmvorrichtung 1 am Sensorelement 4, wie in 2 dargestellt, die Klemmscheiben 2 bzw. deren Außenkanten fluchtend bzw. bündig zueinander angeordnet sind. Hier ist von Vorteil, dass eine entsprechend bündige Klemmvorrichtung 1 im montierten Zustand vorteilhaft im nicht näher dargestellten Gehäuse der Sensoreinheit gemäß der Erfindung anordenbar ist.In 2 is schematically a sub-variant according to the variant 1 shown, but with openings 7 the clamping washers 2 not like in 1 Centric, but are arranged slightly eccentric. This is to allow that in the assembled or clamped state of the clamping device 1 on the sensor element 4 , as in 2 shown, the clamping washers 2 or whose outer edges are aligned or flush with each other. The advantage here is that a correspondingly flush clamping device 1 in the assembled state advantageous in the housing, not shown, the sensor unit according to the invention can be arranged.

3 zeigt eine weitere Variante der Klemmvorrichtung 1 gemäß der Erfindung, wobei die Öffnungen 7 nicht als mittige Bohrung 7, sondern derart ausgebildet sind, dass die Klemmscheiben 2 eine C-Form aufweisen. Im Gegensatz hierzu weisen die Klemmscheiben 2 in den Varianten gemäß 1 und 2 eine O-Form bzw. eine Ringform auf. 3 shows a further variant of the clamping device 1 according to the invention, wherein the openings 7 not as a central hole 7 but are formed such that the clamping discs 2 have a C-shape. In contrast, the clamping discs have 2 in the variants according to 1 and 2 an O-shape or a ring shape.

4 zeigt eine weitere Variante der Klemmvorrichtung 1 gemäß der Erfindung, wobei die Feder 3 Spiralfederfinger 9 umfasst. Wird der Spiralfederfinger 9 von außen gedrückt, dann verschieben sich die Klemmscheiben 2, so dass sie fluchten. 4 shows a further variant of the clamping device 1 according to the invention, wherein the spring 3 Spiral spring fingers 9 includes. Will the spiral spring finger 9 pressed from the outside, then move the clamping plates 2 so that they are aligned.

Generell können Federn 3 derart ausgebildet werden, dass ein querschnittsgleicher Beanspruchungszustand vorliegt, z.B. durch trapezförmige Gestaltung der auskragenden Finger 9 der in den Figuren dargestellten Federn 3. Es können zahlreiche weitere Gestaltungen von Federn 3 realisiert werden, die die Funktion aufweisen, dass die Klemmscheiben 2 verschoben werden können und eine Klemmkraft aufrechterhalten wird. Die Gestaltungsvariationen wirken auch auf die Gestalt der Außenkontur der Klemmscheiben 2 zurück. Zum Beispiel können die Federn 3 in einer die Klemmscheiben 2 umgebenden Hülse integriert sein. Die federnden Elemente 3 sind hierbei durch Schneid-, Stanz- und Biegeoperationen in die Hülse eingebracht worden.In general, springs can 3 be formed so that a cross-section equal stress state is present, for example, by trapezoidal design of the cantilevered fingers 9 the springs shown in the figures 3 , There can be numerous other designs of feathers 3 be realized, which have the function that the clamping discs 2 can be moved and a clamping force is maintained. The design variations also affect the shape of the outer contour of the clamping discs 2 back. For example, the springs can 3 in one the clamping disks 2 be integrated surrounding sleeve. The resilient elements 3 have been introduced by cutting, punching and bending operations in the sleeve.

Vorzugsweise sind die Klemmscheiben 2 möglichst hinterschnittfrei und strangpressgerecht gestaltet. Die Herstellung kann sowohl mittels Pulverpressen als auch mittels Strangpressverfahren und nachfolgendem Zerschneiden des Stranges erfolgen. Für die Klemmscheiben 2 werden vorteilhafterweise, insbesondere aufgrund der elektrischen Isolationsfestigkeit bei erhöhter Temperatur hoch aluminiumoxidhaltige Keramiken oder Magnesiumsilikate vorgesehen.Preferably, the clamping discs 2 designed as possible undercut and extruded. The preparation can be carried out both by means of powder presses and by means of extrusion molding and subsequent cutting of the strand. For the clamping discs 2 are advantageously provided, especially due to the electrical insulation strength at elevated temperature high alumina ceramics or magnesium silicates.

Für die Klemmfedern 3 werden insbesondere Bleche aus hoch temperaturbeständigen Stählen und/oder Nickel-Basis-Legierungen verwendet, die zugeschnitten, gestanzt und gebogen werden.For the clamping springs 3 In particular sheets of high temperature resistant steels and / or nickel-based alloys are used, which are cut, stamped and bent.

Gemäß der Erfindung sind in vorteilhafter Weise mehrere hintereinander angeordnete Klemmscheiben 2 längs der Längsachse 10 vorgesehen, die im geklemmten Zustand gegeneinander verschoben werden. Sie weisen einen Durchbruch 7 bzw. eine Ausnehmung 7 für das Sensorelement 4 auf. Diese Innenkontur ist an die Kontaktierzone, wobei der elektrische Leiter 5 mit der Sensorelementkontaktfläche 8 verbunden wird, angepasst. Die Scheiben 2 werden im geklemmten Zustand durch eine oder mehrere Federn 3 zusammengehalten.According to the invention, a plurality of successively arranged clamping disks are advantageously 2 along the longitudinal axis 10 provided, which are moved in the clamped state against each other. They show a breakthrough 7 or a recess 7 for the sensor element 4 on. This inner contour is to the Kontaktierzone, wherein the electrical conductor 5 with the sensor element contact surface 8th connected, adjusted. The disks 2 be in the clamped state by one or more springs 3 held together.

Eine Klemmscheibe 2 kann mehrere elektrische Leiter 5 oder aber auch lediglich genau einen elektrischen Leiter 5 klemmen. Zusammen mit einem Kontaktflächenlayout wie beispielsweise in 5 dargestellt, sind z.B. vier oder mehr elektrische Leiter 5 klemmbar. Die Innenkontur der einzelnen Klemmscheiben 2 wird entsprechend der Kontaktierzone 8, wo der elektrische Leiter 5 mit der Kontaktfläche 8 verbunden wird, gestaltet. Die Scheiben 2 können sowohl als Gleichteile bzw. nahezu identisch oder unterschiedlich ausgebildet werden.A clamping disc 2 can have several electrical conductors 5 or else just exactly one electrical conductor 5 terminals. Along with a contact surface layout such as in 5 are shown, for example, four or more electrical conductors 5 clamped. The inner contour of the individual clamping disks 2 becomes according to the contact zone 8th where the electrical conductor 5 with the contact surface 8th connected, designed. The disks 2 can both as identical parts or almost identical or un be formed different.

Claims

Sensor unit for determining a physical parameter of a measuring gas, in particular an oxygen content in an exhaust gas of an internal combustion engine, wherein a sensor element ( 4 ) a solid electrolyte and at least one contact surface ( 8th ) for producing an electrical contact with an electrical conductor element ( 5 ), wherein a clamping device ( 1 ) for clamping the conductor element ( 5 ) at the contact surface ( 8th ) is provided and wherein the clamping device ( 1 ) at least two transverse to the longitudinal axis of the sensor element ( 4 ) adjustable clamping elements ( 2 ), characterized in that the at least two clamping elements ( 2 ) in the direction of the longitudinal axis ( 10 ) of the sensor element ( 4 ) are arranged substantially one behind the other.

Sensor unit according to claim 1, characterized in that at least one spring device ( 3 ) for pressing the clamping elements ( 2 ) transverse to the longitudinal axis ( 10 ) of the sensor element ( 4 ) is provided.

Sensor unit according to one of the preceding claims, characterized in that the spring device ( 3 ) for each clamping element ( 2 ) at least one spring finger ( 9 ) having.

Sensor unit according to one of the preceding claims, characterized in that at least two on opposite sides of the clamping elements ( 2 ) arranged spring devices ( 3 ) are provided.

Sensor unit according to one of the preceding claims, characterized in that a fixing unit ( 6 ) for fixing the clamping elements ( 2 ) at least in the direction of the longitudinal axis ( 10 ) of the sensor element ( 4 ) is provided.

Sensor unit according to one of the preceding claims, characterized in that the spring device ( 3 ) as a fixing unit ( 6 ) is trained.

Sensor unit according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the clamping elements ( 2 ) as a ring ( 2 ) with an opening ( 7 ) for receiving the sensor element ( 4 ) is trained.

Sensor unit according to one of the preceding claims, characterized in that the opening ( 7 ) is arranged substantially centrally.

Sensor unit according to one of the preceding claims, characterized in that at least three clamping elements ( 2 ) are provided.

Sensor unit according to one of the preceding claims, characterized in that the number of clamping elements ( 2 ) equal to or greater than the number of contact surfaces ( 8th ) of the sensor element ( 4 ).

Sensor unit according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping elements ( 2 ) as slices ( 2 ) are formed.

Sensor unit according to one of the preceding claims, characterized in that the clamping elements ( 2 ) are formed as extruded elements or powder pressing elements.