Stand der TechnikState of the art
Die
Erfindung geht aus von einem Gassensor zur Bestimmung einer physikalischen
Eigenschaft eines Messgases, insbesondere der Konzentration mindestens
einer Gaskomponente oder der Temperatur im Messgas, nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.The
The invention is based on a gas sensor for determining a physical
Property of a sample gas, in particular the concentration at least
a gas component or the temperature in the sample gas, according to the generic term
of claim 1.
Bei
einem bekannten Gassensor, auch Gasmessfühler genannt ( DE 196 38 208 C2 ),
ist das metallische Sensorgehäuse aus einem messgasseitigen Gehäuseteil
und einem anschlussseitigen Gehäuseteil zusammengesetzt,
die endseitig einander übergreifen und durch eine umlaufende
Schweißnaht miteinander verbunden sind. Der messgasseitige
Gehäuseteil ist ein beidseitig offenes Rohrelement, in dem
zwei Keramikformteile und ein dazwischenliegendes Dichtelement aus
Steatitpulver das Sensorelement gasdicht halten. Das Sensorelement
ist messgasseitig von einem Doppelschutzrohr, bestehend aus einem
inneren Schutzrohr und einem dazu koaxialen, äußeren
Schutzrohr, umgeben. Die Schutzrohre besitzen Gasdurchtrittsöffnungen,
durch welche das Mess- oder Abgas an das Sensorelement gelangen
kann. Der anschlussseitige Gehäuseteil ist ebenfalls rohrförmig
ausgeführt und mit einem angeformten Montageflansch versehen
ist. Dieser Montageflansch dient zum Einbau des Gassensors in ein am
Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordnetes, hohlzylindrisches
Anschlussstück. Der Gassensor ist in das Anschlussstück
eingesetzt, wobei der Montageflansch auf der ringförmigen
Stirnfläche des Anschlussstücks aufliegt. Auf
das Anschlussstück ist eine Überwurfmutter geschraubt,
die den Montageflansch auf die Ringfläche des Anschlussstücks
aufpresst und damit für eine Gasabdichtung sorgt. Am vom
Montageflansch abgekehrten, messgasfernen Ende des anschlussseitigen
Gehäuseteils ist ein metallisches Mantelrohr eingeschweißt,
in dem das Anschlusskabel in den anschlussseitigen Gehäuseteil
geführt ist. Das Anschlusskabel weist mehrere, isolierte,
elektrische Leiter auf, die mit Kontaktteilen verbunden sind. Die
Kontaktteile sind auf Kontaktflächen stoffschlüssig
kontaktiert, die auf dem im anschlussseitigen Gehäuseteil
einliegenden, anschlussseitigen Endabschnitt des Sensorelements vorhanden
sind.In a known gas sensor, also called gas sensor ( DE 196 38 208 C2 ), the metallic sensor housing is composed of a measuring gas-side housing part and a connection-side housing part, the end overlap each other and are interconnected by a circumferential weld. The measuring gas side housing part is a tube element which is open on both sides, in which two ceramic shaped parts and an intermediate sealing element made of steatite powder keep the sensor element gas-tight. The sensor element is on the measured gas side of a double protective tube, consisting of an inner protective tube and a coaxial outer protective tube, surrounded. The protective tubes have gas passage openings through which the measuring or exhaust gas can reach the sensor element. The connection-side housing part is also tubular and is provided with a molded mounting flange. This mounting flange is used to install the gas sensor in a arranged on the exhaust line of an internal combustion engine, hollow cylindrical connector. The gas sensor is inserted into the connector, wherein the mounting flange rests on the annular end face of the connector. A union nut is screwed onto the connection piece, which presses the mounting flange onto the ring surface of the connection piece and thus ensures a gas seal. At the end facing away from the mounting flange, measuring gas remote end of the connection-side housing part a metallic casing tube is welded, in which the connecting cable is guided in the connection-side housing part. The connection cable has a plurality of insulated electrical conductors which are connected to contact parts. The contact parts are contacted on contact surfaces cohesively, which are present on the in the connection-side housing part einliegen, connection-side end portion of the sensor element.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der
erfindungsgemäße Gassensor mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Verbauung des Sensorelements
im Sensorgehäuse mit wesentlich weniger Einzelteilen auskommt
und dabei der Kontaktbereich zwischen Sensorelement und Anschlusskabel
gegen Gaszutritt, wie Mess- oder Abgas oder Umgebungsluft, hermetisch
abgeschlossen ist. Das Keramikgehäuse gewährleistet eine
zuverlässige, elektrische Isolierung des Sensorelements
gegenüber dem metallischen Sensorgehäuse selbst
dann, wenn infolge der hohen Betriebstemperatur des Gassensors der
elektrische Widerstand der Glaseinschmelzung, die den Kontaktbereich
umgibt, abnimmt. Das Keramikgehäuse sorgt für
eine genaue Positionierung des Sensorelements während der
Herstellung der den Kontaktbereich einschließenden Glaseinschmelzung
und ermöglicht die Herstellung einer kompletten Verbauungsgruppe
außerhalb des Sensorgehäuses die dann in einem
einfachen Montagevorgang in das Sensorgehäuse eingesetzt
werden kann. Dadurch, dass die Verbauungsbaugruppe außerhalb
des Sensorgehäuses hergestellt wird, wird auch ein Weichglühen
des metallischen Sensorgehäuses beim Aufschmelzen des Glas-
oder Glaskeramikmaterials vermieden. Das Keramikgehäuse
hält zudem das aggressive Abgas von der Glaseinschmelzung
fern, so dass letztere keinen aggressiven Korrosionseinflüssen
ausgesetzt ist. Das Keramikgehäuse trennt die Glaseinschmelzung
von dem metallischen Sensorgehäuse, so dass das metallische
Sensorgehäuse nicht einer unter Umständen bei
hohen Betriebstemperaturen einsetzenden, recht großen Korrosivität
der Glaseinschmelzung ausgesetzt ist. Das Keramikgehäuse
ermöglicht neben der Positionierung des Sensorelements
auch eine gute Positionierung des mindestens einen elektrischen
Leiters des Anschlusskabels auf der Kontaktfläche des Sensorelements
und damit ein automatisiertes Verfahren wie z. B. Spalt- oder Laserschweißen
zur stoffschlüssigen Anbindung des mindestens einen elektrischen
Leiters an die Kontaktfläche des Sensorelements.Of the
Gas sensor according to the invention with the features of
Claim 1 has the advantage that the obstruction of the sensor element
in the sensor housing with significantly fewer parts
and at the same time the contact area between sensor element and connection cable
against gas access, such as measuring or exhaust gas or ambient air, hermetically
is completed. The ceramic housing ensures a
reliable, electrical insulation of the sensor element
opposite the metallic sensor housing itself
when, due to the high operating temperature of the gas sensor the
electrical resistance of the glass fusion, which is the contact area
surrounds, decreases. The ceramic case ensures
a precise positioning of the sensor element during the
Production of glass enamel enclosing the contact area
and allows the production of a complete Verbauungsgruppe
outside of the sensor housing then in one
easy assembly process used in the sensor housing
can be. As a result, the enclosure assembly outside
The sensor housing is also made an annealing
of the metallic sensor housing during the melting of the glass
or glass-ceramic material avoided. The ceramic case
also keeps the aggressive exhaust gas from the glass melting
far, so that the latter no aggressive corrosion
is exposed. The ceramic housing separates the Glaseinschmelzung
from the metallic sensor housing, so that the metallic
Sensor housing may not be one
high operating temperatures starting, quite large corrosivity
the glass fusion is exposed. The ceramic case
allows in addition to the positioning of the sensor element
also a good positioning of the at least one electric
Conductor of the connection cable on the contact surface of the sensor element
and thus an automated process such. B. slit or laser welding
for cohesive connection of the at least one electrical
Conductor to the contact surface of the sensor element.
Durch
die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Gassensors möglich.By
the measures listed in the further claims
are advantageous developments and improvements of the claim
1 specified gas sensor possible.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Keramikgehäuse
einen Keramiktopf mit einer im Topfboden angeordneten, zentralen Öffnung
für den Durchtritt des Sensorelements und eine die Topföffnung
verschließende Keramikbuchse auf, durch die der mindestens
eine Leiter des Anschlusskabels hindurchgeführt ist. Die
Keramikbuchse weist auf ihrer ins Topfinnere weisenden Stirnfläche
eine zentrale Ausnehmung zum formschlüssigen Eintauchen
des Sensorelementendes und auf ihrer davon abgekehrten Stirnfläche
ein zentrales Sackloch zur Aufnahme des sensorseitigen Endes des
Anschlusskabels auf. Für die Durchführung des
mindestens einen elektrischen Leiters geht von dem Sacklochboden
mindestens ein die Keramikbuchse durchdringender Kanal aus, der
auf der dem Topfinnern zugekehrten Stirnseite der Keramikbuchse
mit Radialabstand von der zentralen Ausnehmung mündet.
Durch diese konstruktive Ausgestaltung des Keramikgehäuses
ist eine einfache Fertigung der Verbaugruppe aus Sensorelement,
Anschlussleitung und Keramikgehäuse außerhalb
des Sensorgehäuses möglich, wobei zugleich eine
gute gegenseitige Positionierung von Anschlusskabel und Sensorelement
gewährleistet ist, die sowohl das stoffschlüssige
Verbinden des mindestens einen Leiters mit der Kontaktfläche
des Sensorelements als auch das Herstellen der Glaseinschmelzung
mit technisch wenig anspruchsvollen Fertigungsautomaten ermöglicht.According to a preferred embodiment of the invention, the ceramic housing has a ceramic pot with a central opening arranged in the bottom of the pot for the passage of the sensor element and a ceramic bush closing the pot opening, through which the at least one conductor of the connecting cable is passed. The ceramic bushing has on its pointing into the interior of the pot end face a central recess for positive immersion of the sensor element end and on its side facing away from the end face a central blind hole for receiving the sensor-side end of the connecting cable. For the implementation of the at least one electrical conductor is at least one of the ceramic sleeve penetrating channel of the blind hole bottom, which opens on the inside of the pot facing end face of the ceramic sleeve with a radial distance from the central recess. Through this constructive Ausgestal tion of the ceramic housing is a simple manufacture of the assembly of sensor element, connecting cable and ceramic housing outside the sensor housing possible, at the same time a good mutual positioning of connecting cable and sensor element is ensured, both the cohesive connection of the at least one conductor to the contact surface of the sensor element and the Producing the glass melting with technically less demanding automatic manufacturing enabled.
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung taucht das
Anschlusskabel mit seinem Kabelmantel in das Sackloch der Keramikbuchse
ein. Der Bereich zwischen dem Ende des Kabelmantels und dem Sacklochgrund
ist mit einer den mindestens einen durch die Keramikbuchse hindurchgeführten Leiter
umschließenden Glasversiegelung verschlossen. Hierzu wird
eine Glasperle, die bereits bei der Konfektionierung einer als Anschlusskabel
verwendeten Metallmantelleitung in das Ende der Metallmantelleitung
zum Schutze des mineralischen Füllstoffs in der Metallmantelleitung
gegen Wasseraufnahme eingesetzt ist, in dem Ofenprozess zur Herstellung
der Glaseinschmelzung im Keramiktopf mit aufgeschmolzen, wobei die
Schmelze den Kabelausgang im Sackloch gasdicht verschließt.According to one
advantageous embodiment of the invention emerges
Connecting cable with its cable sheath into the blind hole of the ceramic bushing
one. The area between the end of the cable sheath and the blind hole bottom
is with a at least one conductor passed through the ceramic bushing
enclosed glass sealing sealed. For this purpose is
a glass bead, which is already used in making a connection cable
used metal sheath line in the end of the metal sheath line
to protect the mineral filler in the metal sheath line
used against water absorption, in the furnace process for the production
the glass melt in the ceramic pot with melted, the
Melt closes the cable outlet gas-tight in a blind hole.
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist auf der
vom Keramiktopf abgekehrten Stirnseite der Keramikbuchse ein auf
dem das Anschlusskabel formschlüssig aufsitzendes Abdeckelement
angeordnet, das sich einerseits an der Stirnfläche der
Keramikbuchse anlegt und sich andererseits mit seinem Umfang am
Sensorgehäuse abstützt. Das Abdeckelement ist
vorzugsweise als Scheibe aus Metall ausgebildet. Das Sackloch ist trichterförmig
ausgebildet und weist neben einem zylinderförmigen ersten
Lochabschnitt, in den das Ende des Anschlusskabels mit dem Kabelmantel
eintaucht, einen sich daran nach außen hin anschließenden,
zum Abdeckelement sich konisch erweiternden zweiten Lochabschnitt
auf. Der zweite Lochabschnitt ist mit einer Glasversiegelung ausgefüllt. Durch
das in dem zweiten Lochabschnitt geschaffene, größere
Volumen der Glasversiegelung wird eine sichere Abdichtung des Spalts zwischen
dem Anschlusskabel und der Keramikbuchse erreicht. Das Abdeckelement
wird vorteilhaft auf dem Mantel des Anschlusskabels fixiert, z.
B. durch Verschweißen oder Aufschrumpfen oder Umformen
des Abdeckelements. Die Glasversiegelung im zweiten Lochabschnitt
des Sacklochs wird vorzugsweise durch das während des Ofenprozesses
schmelzende Glaslot eines in den Keramiktopf eingesetzten Glaslotpressling
mit hergestellt, wozu der lichte Durchmesser des mindestens einen
die Keramikbuchse durchdringenden Kanals größer
gemacht wird als der Leiterdurchmesser des durch den Kanal hindurchgeführten
Leiters des Anschlusskabels und/oder in der Keramikbuchse zusätzliche
Kanäle eingebracht werden, die im zweiten Lochabschnitt
des Sackloches münden. Alternativ kann auch eine zusätzliche
Glasfritte in den zweiten Lochabschnitt des Sacklochs eingesetzt werden,
die dann im Ofenprozess schmilzt.According to one
advantageous embodiment of the invention is on the
from the ceramic pot facing away from the ceramic socket on
the connection cable form-fitting seated cover
arranged on the one hand on the end face of the
Ceramic sleeve applies and on the other hand with its circumference on
Sensor housing supported. The cover is
preferably formed as a disc made of metal. The blind hole is funnel-shaped
formed and has next to a cylindrical first
Hole section in which the end of the connection cable to the cable sheath
dive in, following it outward,
to cover the conically widening second hole section
on. The second hole section is filled with a glass seal. By
created in the second hole section, larger
Volume of the glass seal will seal the gap between
reached the connection cable and the ceramic socket. The cover element
is advantageously fixed on the jacket of the connection cable, z.
B. by welding or shrinking or forming
of the cover. The glass seal in the second hole section
the blind hole is preferably through during the furnace process
Melting glass solder of a glass solder used in the ceramic pot
manufactured with, including the clear diameter of at least one
the ceramic bush penetrating channel larger
is made as the conductor diameter of the guided through the channel
Conductor of the connecting cable and / or in the ceramic socket additional
Channels are introduced in the second hole section
lead the blind hole. Alternatively, an additional
Glass frit are inserted into the second hole portion of the blind hole,
which then melts in the oven process.
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Sensorgehäuse
an einem Gehäuseende mindestens mit einem inneren Schutzrohr
abgeschlossen, das einen aus dem Sensorgehäuse herausragenden,
dem Messgas ausgesetzten Endabschnitt des Sensorelements umschließt,
und das Keramikgehäuse zwischen einem am inneren Schutzrohr
und einem am Sensorgehäuse ausgebildeten Anschlag mit Vorspannung
axial fixiert. Dadurch ergibt sich eine sehr gute Abdichtung gegenüber
dem Messgas, das nicht in einen evtl. vorhandenen Luftspalt zwischen
Keramikgehäuse und Sensorgehäuse einströmen
und durch diesen hindurchströmen kann. Eine zusätzliche
Abdichtung wird gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung dadurch erreicht, dass am Sensorgehäuse und am
inneren Schutzrohr jeweils ein Ringflansch ausgebildet ist, die
aneinanderliegenden Ringflansche von dem Ende eines auf das innere
Schutzrohr aufgeschobenen äußeren Schutzrohrs
umbördelt ist und zwischen den Ringflanschen und der Außenwand des
Keramiktopfes eine Dichtung hergestellt ist.According to one
advantageous embodiment of the invention is the sensor housing
at one end of the housing at least with an inner protective tube
completed, the one protruding from the sensor housing,
encloses the measuring gas exposed end portion of the sensor element,
and the ceramic housing between one on the inner protective tube
and a sensor housing formed on the stop with bias
axially fixed. This results in a very good seal over
the measuring gas that is not in a possibly existing air gap between
Ceramics housing and sensor housing flow
and can flow through it. An additional
Sealing is according to another embodiment
the invention achieved in that the sensor housing and the
inner protective tube each have an annular flange is formed, the
abutting annular flanges from the end of one to the inside
Protective tube deferred outer protective tube
is beaded and between the annular flanges and the outer wall of the
Ceramic pot a seal is made.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die
Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:The
The invention is based on embodiments shown in the drawings
explained in more detail in the following description.
Show it:
1 eine
perspektivische Ansicht eines Gassensors, 1 a perspective view of a gas sensor,
2 einen
Längsschnitt des Gassensors in 1, 2 a longitudinal section of the gas sensor in 1 .
3 eine
perspektivische Darstellung einer Keramikbuchse im Gassensor gemäß 2, 3 a perspective view of a ceramic bushing in the gas sensor according to 2 .
4 eine
gleiche Darstellung wie in 2 des Gassensors
mit einer modifizierten Keramikbuchse, 4 a same representation as in 2 the gas sensor with a modified ceramic bush,
5 eine
vergrößerte Darstellung des Ausschnitts V in 4 mit
einer weiteren Modifikation der Keramikbuchse, 5 an enlarged view of the section V in 4 with a further modification of the ceramic bush,
6 eine
vergrößerte Darstellung des Ausschnitts VI in 2 im
Verbauungszustand des Gassensors am Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, 6 an enlarged view of the section VI in 2 in Verbauungszustand the gas sensor on the exhaust system of an internal combustion engine,
7 eine
vergrößerte Darstellung des Ausschnitts VI in 2 mit
einer Modifikation des Flanschverbunds zwischen Sensorgehäuse
und Doppelschutzrohr, 7 an enlarged view of the section VI in 2 with a modification of the Flange connection between sensor housing and double protection tube,
8 eine
gleiche Darstellung wie in 7 mit einer
weiteren Modifizierung des Flanschverbundes. 8th a same representation as in 7 with a further modification of the flange connection.
Der
in 1 perspektivisch und in 2 im Längsschnitt
dargestellte Gassensor zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft
eines Messgases, insbesondere der Konzentration mindestens einer
Gaskomponente oder der Temperatur im Messgas, ist beispielsweise
eine Lambdasonde zur Messung der Sauerstoffkonzentration im Abgas
einer Brennkraftmaschine. Alternativ kann der Gassensor auch zur
Messung der Konzentration von Stickoxiden im Abgas oder zur Messung
der Temperatur des Messgases konzipiert sein.The in 1 in perspective and in 2 in longitudinal section shown gas sensor for determining a physical property of a measurement gas, in particular the concentration of at least one gas component or the temperature in the measurement gas, for example, a lambda probe for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine. Alternatively, the gas sensor may also be designed for measuring the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas or for measuring the temperature of the measurement gas.
Der
Gassensor weist ein Sensorgehäuse 11, ein Sensorelement 12 und
ein Anschlusskabel 13 mit mehreren, isoliert geführten,
elektrischen Leitern 14 auf. Das Anschlusskabel 13 ist
als an sich bekannte Metallmantelleitung ausgebildet. Die Metallmantelleitung
weist in bekannter Weise einen Metallmantel 19 aus oxidations-
und korrosionsbeständigem Material auf, in den gut isolierendes
Mineralpulver 18 eingepresst ist, in dem wiederum die drahtförmigen
Leiter 14 voneinander beabstandet eingebettet sind. Wie hier
nicht weiter dargestellt ist, ist das Anschlusskabel 13 mit
einem üblichen Kraftfahrzeug-Kabelbaum verbunden und über
diesen an ein Steuergerät angeschlossen. Das Sensorgehäuse 11 ist
aus einem Metallrohr, vorzugsweise aus einem Edelstahlrohr, gefertigt
und weist einen zylinderförmigen Aufnahmeabschnitt 111 zur
teilweisen Aufnahme des Sensorelements 12 und einen sich
daran anschließenden, im Durchmesser reduzierten Halterungsabschnitt 112 für
das Anschlusskabel 13 auf. Der Halterungsabschnitt 112 wird
durch Vercrimpen des Metallrohrs in dessen über Anschlusskabel 13 sich
erstreckenden Bereich hergestellt. An dem vom Halterungsabschnitt 112 abgekehrten
Ende des Sensorgehäuses 11 ist ein Ringflansch 15 angeformt,
der zum Einbau des Gassensors am Messort herangezogen wird, wie dies
noch in Verbindung mit 6 nachfolgend beschrieben wird.
Das Sensorelement 12 weist einen aus dem Sensorgehäuse 11 herausragenden
und von einem Gasdurchtrittslöcher 17 aufweisenden Doppelschutzrohr
abgedeckten, messgasseitigen Endabschnitt 121 und einen
im Aufnahmeabschnitt 111 des Sensorgehäuses 11 einliegenden,
anschlussseitigen Endabschnitt 122 auf. Am anschlussseitigen
Endabschnitt 122 des stabförmigen Sensorelements 12 sind
auf dessen voneinander abgekehrten Großflächen
Kontaktflächen 16 (5) angeordnet,
die über hier nicht dargestellte Leitungsbahnen mit im
messgasseitigen Endabschnitt 121 des Sensorelements 12 angeordneten
Elektroden verbunden sind. Auf die Kontaktflächen 16 ist
jeweils ein elektrischer Leiter 14 des Anschlusskabels 13 kontaktiert, wobei
durch Widerstandsschweißen, Spaltschweißen oder
Hartlöten eine stoffschlüssige Verbindung zwischen
dem elektrischen Leiter 14 und der Kontaktfläche 16 hergestellt
ist. Der Kontaktbereich und die im Kontaktbereich einander zugekehrten
Endabschnitte von Sensorelement 12 und Anschlussleitung 13 sind
in einem allseits geschlossenen Keramikgehäuse 20 positioniert
und in einer im Keramikgehäuse 20 hergestellten
Glaseinschmelzung 21 eingeschlossen. Das Keramikgehäuse 20 ist
in dem Aufnahmeabschnitt 111 des Sensorgehäuses 11 radial formschlüssig
eingesetzt.The gas sensor has a sensor housing 11 , a sensor element 12 and a connection cable 13 with several insulated electrical conductors 14 on. The connection cable 13 is designed as a metal sheath line known per se. The metal sheath line has a metal sheath in a known manner 19 Made of oxidation and corrosion resistant material, in the well insulating mineral powder 18 is pressed in, in turn, the wire-shaped conductor 14 are embedded spaced apart. As not shown here is the connection cable 13 connected to a conventional motor vehicle wiring harness and connected via this to a control unit. The sensor housing 11 is made of a metal tube, preferably made of a stainless steel tube, and has a cylindrical receiving portion 111 for partially receiving the sensor element 12 and an adjoining, reduced diameter support portion 112 for the connection cable 13 on. The support section 112 is by crimping the metal tube in its over connecting cable 13 produced extending area. At the from the support portion 112 remote end of the sensor housing 11 is an annular flange 15 formed, which is used for installation of the gas sensor at the measuring location, as still in connection with 6 will be described below. The sensor element 12 has one out of the sensor housing 11 outstanding and by a gas passage holes 17 having double protection tube covered, measuring gas side end portion 121 and one in the receiving section 111 of the sensor housing 11 einliegen, connection-side end portion 122 on. At the connection-side end section 122 the rod-shaped sensor element 12 are contact surfaces on the large areas facing away from each other 16 ( 5 ), which are not shown here via conductor paths with in the measuring gas side end portion 121 of the sensor element 12 arranged electrodes are connected. On the contact surfaces 16 is in each case an electrical conductor 14 of the connection cable 13 contacted, by resistance welding, gap welding or brazing a cohesive connection between the electrical conductor 14 and the contact surface 16 is made. The contact area and the end portions of sensor element facing each other in the contact area 12 and connecting cable 13 are in a completely closed ceramic housing 20 positioned and in a ceramic case 20 produced glass fusion 21 locked in. The ceramic case 20 is in the receiving section 111 of the sensor housing 11 used radially form-fitting.
Das
Keramikgehäuse 20 ist zweiteilig und besteht aus
einem Gehäusetopf 22 mit einer im Topfboden 221 angeordneten,
zentralen Öffnung 23 für den Durchtritt
des Sensorelements 12 und aus einer die Topföffnung
des Gehäusetopfes verschließenden Keramikbuchse 24,
durch die die elektrischen Leiter 14 des Anschlusskabels 13 hindurch
an die Kontaktflächen 16 des anschlussseitigen
Endabschnitts 122 des Sensorelements 12 geführt
sind. Der Keramiktopf 22 besitzt einen vom Topfmantel sich
einstückig über den Topfboden 221 hinaus
erstreckenden Ringbund 222, der bei in das Sensorgehäuse 11 eingesetztem
Keramikgehäuse 20 aus dem Aufnahmeabschnitt 111 des
Sensorgehäuses 11 herausragt.The ceramic case 20 is in two parts and consists of a housing pot 22 with one in the bottom of the pot 221 arranged, central opening 23 for the passage of the sensor element 12 and from a pot opening of the housing pot closing ceramic bushing 24 through which the electrical conductors 14 of the connection cable 13 through to the contact surfaces 16 of the terminal-side end portion 122 of the sensor element 12 are guided. The ceramic pot 22 has one of the pot shell in one piece over the bottom of the pot 221 also extending annular collar 222 in the sensor housing 11 inserted ceramic housing 20 from the receiving section 111 of the sensor housing 11 protrudes.
Die
in 2 im Längsschnitt und in 3 vergrößert
und perspektivisch dargestellte Keramikbuchse 24 weist
ein T-förmiges Längsprofil mit einem zylindrischen
Mittelteil 241 und einem scheibenförmigen Querteil 242 auf,
wobei der Mittelteil 241 formschlüssig in den
Keramiktopf 22 eintaucht, während der Querteil 242 auf
der ringförmigen Stirnfläche des Keramiktopfes 22 bündig
mit der Außenwand des Keramiktopfes 22 aufliegt.
Die Keramikbuchse 24 weist ein zentrales Sackloch 25 zur
Aufnahme des sensorseitigen Endes des Anschlusskabels 13 sowie
eine zentrale Ausnehmung 26 zum formschlüssigen
Eintauchen des Sensorelements 12 auf.In the 2 in longitudinal section and in 3 enlarged and perspective ceramic bushing shown 24 has a T-shaped longitudinal profile with a cylindrical central part 241 and a disc-shaped cross member 242 on, with the middle part 241 positively in the ceramic pot 22 dips while the crosspiece 242 on the annular end face of the ceramic pot 22 flush with the outer wall of the ceramic pot 22 rests. The ceramic bush 24 has a central blind hole 25 for receiving the sensor-side end of the connection cable 13 and a central recess 26 for positive immersion of the sensor element 12 on.
Sackloch 25 und
Ausnehmung 26 sind von voneinander abgekehrten Stirnseiten
der Keramikbuchse 24 aus in diese eingebracht. Vom Lochgrund des
zentralen Sacklochs 25 ausgehend, führen Kanäle 27 durch
die Keramikbuchse 24, die in der Stirnfläche des
Mittelteils 241 münden. Die Anzahl der Kanäle 27 entspricht
der Anzahl der durch die Keramikbuchse 24 hindurchzuführenden
Leiter 14 des Anschlusskabels 13, wobei jeweils
ein Leiter 14 durch einen Kanal 27 hindurchgeführt
ist. Jeder Kanal 27 weist einen an dem Boden des Sacklochs 25 sich
anschließenden ersten Kanalabschnitt 271 auf,
dessen lichter Durchmesser etwa dem Leiterdurchmesser entspricht,
und einen sich daran zu der Stirnfläche des Mittelteils 241 fortsetzenden,
radial nach außen erweiterten zweiten Kanalabschnitt 272 auf,
in dem der Leiter 14 nach außen ausgebogen werden
kann (vgl. auch 5). Die Keramikbuche 24 ist
von der freien Stirnfläche des Mittelteils 241 aus
im Endbereich der radial nach außen erweiterten zweiten
Kanalabschnitte 272 nach außen hin abgeschrägt.blind 25 and recess 26 are of facing away from each other end faces of the ceramic sleeve 24 from introduced into this. From the hole bottom of the central blind hole 25 starting, lead channels 27 through the ceramic bush 24 placed in the face of the middle section 241 lead. The number of channels 27 corresponds to the number through the ceramic bush 24 conductor to be passed 14 of the connection cable 13 , each with a ladder 14 through a canal 27 passed through. Every channel 27 has one at the bottom of the blind hole 25 adjoining first channel section 271 on, whose light diameter corresponds approximately to the conductor diameter, and one to the end face of the central part 241 continuing, radially outwardly expanded second channel section 272 in which the leader 14 can be bent outwards (see also 5 ). The ceramic beech 24 is from the free end face of the middle part 241 from in the end region of the radially outwardly expanded second channel sections 272 beveled outwards.
Der
Ablauf der Montage des bisher beschriebenen Gassensors ist wie folgt:
Die
Keramikbuchse 24 wird auf das Ende des Anschlusskabels 13 aufgesteckt,
wobei dessen elektrische Leiter 14 soweit durch die Kanäle 27 geführt werden,
bis dessen Metallmantel 19 in das Sackloch 25 eintaucht.
In dem Ende des vorkonfektionierten Anschlusskabels 13 befindet
sich eine zum Schutz des Mineralpulvers 18 gegen schädigende
Feuchtigkeit eingebrachte Glasperle 29, die somit in dem Sackloch 25 zu
liegen kommt. In den radial nach außen erweiterten zweiten
Kanalabschnitten 272 werden die elektrischen Leiter 14 ausgebaucht,
wodurch eine formschlüssige Verbindung des Anschlusskabels 13 mit
der Keramikbuchse 24 erreicht wird. Diese Baugruppe wird
in einen Werkstückträger eingesetzt. Nunmehr wird
das Sensorelement 12 mit dem Ende seines anschlussseitigen
Endabschnitts 122 in die zentrale Ausnehmung 26 der
Keramikbuchse 24 eingesteckt, wobei die elektrischen Leiter 14 etwas auseinandergezogen
werden und dann aufgrund der Eigenfederwirkung wieder zurückfedern,
um flächig auf den Kontaktflächen 16 aufzuliegen.
Nunmehr werden die elektrischen Leiter 14 auf den Kontaktflächen 16 durch
Spaltschweißen befestigt, wobei durch die beschriebene
Abschrägung des Mittelteils 241 der Keramikbuchse 24 die
Kontaktstellen für die Schweißelektroden frei
zugänglich sind. Auf das Sensorelement 12 wird
ein Glaspulver- oder Glaslotpressling 28 aus Glas oder
einer Glaskeramik zur späteren Herstellung der Glaseinschmelzung 21 aufgeschoben.
Der Glaslotpressling 28 weist entsprechende Aussparungen
für das Sensorelement 12 und für die
elektrischen Leiter 14 auf. Über den Glaslotpressling 28 wird
der Keramiktopf 22 geschoben, wobei das Sensorelement 12 durch
die Öffnung 23 im Topfboden 221 hindurchtritt.
Der Keramiktopf 22 wird über den Mittelteil 241 der
Keramikbucbse 24 geschoben und formschlüssig auf
den Querteil 242 der Keramikbuchse 24 aufgesetzt.
Die so vormontierte Baugruppe wird in einen Ofen eingesetzt. Während
des Ofenprozesses werden der Glaslotpressling 28 und die
Glasperle 29 aufgeschmolzen. Die Glasschmelze des Glaslotpresslings 28 fließt
einerseits in die Kanäle 27 in der Kontaktbuchse 24 ein
und umschließt andererseits die auf den Kontaktflächen 16 aufgeschweißten
elektrischen Leiter 14, so dass der Kontaktbereich zwischen
Sensorelement 12 und Anschlusskabel 13 vollständig
in die Glaseinschmelzung 21 eingeschlossen sind. Die Glaseinschmelzung 21 füllt
dabei weitgehend das Innere des Keramiktopfes 22 aus. Durch
die aufschmelzende Glasperle 29 entsteht eine Glasversiegelung,
die das hintere Ende der Keramikbuchse 24 und das vordere Ende
des Anschlusskabels 13 gegen eindringende Feuchtigkeit
schützt. Vorzugsweise ist die Glasperle 29 konvex
ausgeformt, so dass ein Teil der Glasschmelze der Glasperle 29 während
des Ofenprozesses durch Kapillarkräfte in den Spalt zwischen Keramikbuchse 24 und
Anschlusskabel 13 gezogen wird und auch diesen gasdicht
abschließt. In 2 sind Glasperle 29 und
Glaslotpressling 28 dargestellt, wie sie vor dem Ofenprozess
konfektioniert sind. Nach dem Ofenprozess sind die in 2 noch zu
sehenden Hohlräume von der Glaseinschmelzung 21 und
der Glasversiegelung vollständig aufgefüllt. Entsprechend
hinterlässt die in die Hohlräume einfließende
Glasschmelze im Innern des Keramiktopfes 22 unmittelbar
am Topfboden 221 einen entsprechenden Hohlraum.The sequence of assembly of the previously described gas sensor is as follows:
The ceramic bush 24 gets on the end of the connection cable 13 attached, with its electrical conductors 14 so far through the channels 27 be guided until the metal shell 19 in the blind hole 25 dips. In the end of the prefabricated connection cable 13 there is one to protect the mineral powder 18 against harmful moisture introduced glass bead 29 thus in the blind hole 25 to come to rest. In the radially outwardly expanded second channel sections 272 become the electrical conductors 14 bulged, creating a positive connection of the connecting cable 13 with the ceramic bush 24 is reached. This module is used in a workpiece carrier. Now, the sensor element 12 with the end of its connection-side end section 122 in the central recess 26 the ceramic socket 24 plugged in, the electrical conductors 14 be pulled apart slightly and then spring back due to the natural spring action to flat on the contact surfaces 16 to rest. Now the electrical conductors 14 on the contact surfaces 16 fixed by gap welding, wherein the described bevel of the middle part 241 the ceramic socket 24 the contact points for the welding electrodes are freely accessible. On the sensor element 12 becomes a glass powder or glass solder compact 28 made of glass or a glass ceramic for the later production of the Glaseinschmelzung 21 postponed. The glass solder compact 28 has corresponding recesses for the sensor element 12 and for the electrical conductors 14 on. About the glass solder paste 28 becomes the ceramic pot 22 pushed, wherein the sensor element 12 through the opening 23 in the bottom of the pot 221 passes. The ceramic pot 22 is about the middle part 241 the ceramic bell 24 pushed and positively on the cross member 242 the ceramic socket 24 placed. The pre-assembled module is inserted into a furnace. During the oven process, the glass solder paste becomes 28 and the glass bead 29 melted. The glass melt of the glass solder paste 28 on the one hand flows into the channels 27 in the contact socket 24 on the other hand encloses the on the contact surfaces 16 welded electrical conductor 14 so that the contact area between sensor element 12 and connection cable 13 completely in the glass melting 21 are included. The glass melting 21 largely fills the interior of the ceramic pot 22 out. Through the melting glass bead 29 creates a glass seal, which is the rear end of the ceramic bushing 24 and the front end of the connection cable 13 protects against moisture penetration. Preferably, the glass bead 29 Convex shaped, so that part of the glass melt the glass bead 29 during the furnace process by capillary forces into the gap between the ceramic bush 24 and connection cable 13 is pulled and this also gas-tight. In 2 are glass bead 29 and glass solder paste 28 represented as they are made before the oven process. After the oven process, the in 2 still to be seen cavities of the Glaseinschmelzung 21 and the glass seal completely filled. Accordingly, the glass melt flowing into the cavities leaves inside the ceramic pot 22 directly on the bottom of the pot 221 a corresponding cavity.
Das
Sensorgehäuse 11 ist zunächst ein glattes
Metallrohr, insbesondere Edelmetallrohr, mit endseitig angeformten
Ringflansch 15, dessen sich an den Ringflansch unmittelbar
anschließender Rohrabschnitt den Aufnahmeabschnitt 111 des
Sensorgehäuses 11 bildet. An den Ringflansch 15 ist
das Doppelschutzrohr angesetzt. Das Doppelschutzrohr weist ein innere
Schutzrohr 30 mit einem im Durchmesser vergrößerten
Endabschnitt 301 und einem am Stirnende des Endabschnitts 301 angeformten Ringflansch 31 sowie
ein auf den Endabschnitt 301 des inneren Schutzrohrs 20 aufgeschobenes äußeres
Schutzrohr 32 auf. Beide Schutzrohre 30, 32 sind als
Tiefziehteile ausgebildet und mit den Gasdurchtrittslöchern 17 versehen.
Der Ringflansch 31 am inneren Schutzrohr 30 hat
die gleiche Abmessungen wie der Ringflansch 15 am Sensorgehäuse 11.
Das am Ringflansch 31 des inneren Schutzrohrs 30 anliegende
Ende des äußeren Schutzrohrs 32 ist nach
außen umgebogen und wird nach Anlegen beider Ringflansche 15 und 31 um
die beiden Ringflansche 15, 31 umgebördelt.
Die Umbördelung dient zugleich als Montage- und Dichtungsflansch 33 beim
Einbau des Gassensors in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine,
wie dies in 6 dargestellt ist.The sensor housing 11 is initially a smooth metal tube, in particular noble metal tube, with the end integrally formed annular flange 15 , which is at the annular flange immediately adjacent pipe section the receiving portion 111 of the sensor housing 11 forms. To the ring flange 15 is the double protection tube attached. The double protection tube has an inner protective tube 30 with an enlarged diameter end portion 301 and one at the front end of the end portion 301 molded annular flange 31 as well as on the end section 301 of the inner protective tube 20 deferred outer protective tube 32 on. Both protective tubes 30 . 32 are formed as deep-drawn parts and with the gas passage holes 17 Mistake. The ring flange 31 on the inner protective tube 30 has the same dimensions as the ring flange 15 on the sensor housing 11 , The at the ring flange 31 of the inner protective tube 30 adjacent end of the outer protective tube 32 is bent to the outside and is after applying both ring flanges 15 and 31 around the two ring flanges 15 . 31 crimped. The bead also serves as a mounting and sealing flange 33 when installing the gas sensor in the exhaust system of an internal combustion engine, as in 6 is shown.
Die
wie beschrieben vorgefertigte Baugruppe aus Anschlusskabel 13,
Sensorelement 12 und Keramikgehäuse 20 wird
in die Baueinheit aus Sensorgehäuse 11 und Doppelschutzrohr
eingeschoben, bis das Keramikgehäuse 20, genauer
gesagt dessen über den Topfboden 221 vorstehende
Ringbund 222, an der sich konisch zum Endabschnitt 301 erweiternden
Ringschulter 302 im inneren Schutzrohr 30 anliegt,
die einen schutzrohrseitigen ersten Anschlag für das Keramikgehäuse 20 bildet.
Vorzugsweise liegt in dieser Position des Keramikgehäuses 20 der Topfboden 221 des
Keramiktopfes 22 in der Ebene des Montageflansches 33,
um eine erhöhte Stabilität des Keramiktopfes 22 beim
Anbau des Gassensors an das Abgasrohr 34 (6)
der Brennkraftmaschine sicherzustellen. Dann wird der Rohrbereich
hinter der Keramikbuchse 24, der sich über das
Anschlusskabel 13 erstreckt, sternförmig vercrimpt,
wodurch der im Durchmesser reduzierte Halterungsabschnitt 112 des
Sensorgehäuses 11 entsteht. Bei der Vercrimpung
bildet sich im Metallrohr zwischen dem Aufnahmeabschnitt 111 und
dem Halterungsabschnitt 112 des Sensorgehäuses 11 ein
zum Halterungsabschnitt 112 sich verjüngender Übergangsbereich,
der sich an die Keramikbuchse 24 andrückt und
einen sensorgehäuseseitigen zweiten Anschlag für
das Keramikgehäuse 20 darstellt. Das Keramikgehäuse 20 ist
somit zwischen dem schutzrohrseitigen ersten Anschlag und dem sensorgehäuseseitigen
zweiten Anschlag mit axial gerichteter Vorspannung fixiert. Durch
diese mit Vorspannung erfolgende Fixierung des Keramikgehäuses 20 wird
eine gute Dichtwirkung gegenüber dem Messgas erzielt, so
dass diese nicht zwischen evtl. zwischen Sensorgehäuse 11 und Keramikgehäuse 20 vorhandenen
Luftspalte austreten kann. Mit der Vercrimpung wird gleichzeitig
eine Klemmung des Anschlusskabels 13 im Sensorgehäuse 11 erreicht,
so dass das Anschlusskabel 13 zugfest im Sensorgehäuse 11 festgelegt
ist und keine Zugkräfte auf den Kontaktbereich zwischen
Anschlusskabel 13 und Sensorelement 12 wirken
können. Zusätzlich können in dem Halterungsabschnitt 112 noch
Einprägungen vorgenommen werden oder es kann der Halterungsabschnitt 112 auf
dem Metallmantel 19 des Anschlusskabels 13 Punkt-
oder linienförmig verschweißt werden.The as described prefabricated assembly of connection cable 13 , Sensor element 12 and ceramic case 20 is in the assembly of sensor housing 11 and double protective tube inserted until the ceramic housing 20 , more precisely, about the bottom of the pot 221 protruding collar 222 , at the conical end section 301 expanding ring shoulder 302 in the inner protective tube 30 is present, which is a protective pipe-side first stop for the ceramic housing 20 forms. Preferably lies in this position of the ceramic housing 20 the bottom of the pot 221 of the ceramic pot 22 in the plane of the mounting flange 33 To increase the stability of the ceramic pot 22 when mounting the gas sensor to the exhaust pipe 34 ( 6 ) of the internal combustion engine. Then the pipe area behind the ceramic bush 24 that is above the connection cable 13 extends, crimped star-shaped, causing the reduced diameter support portion 112 of the sensor housing 11 arises. In the crimping forms in the metal tube between the receiving portion 111 and the support portion 112 of the sensor housing 11 a to the support section 112 Tapered transitional area attached to the ceramic bushing 24 presses and a sensor housing side second stop for the ceramic housing 20 represents. The ceramic case 20 is thus fixed between the protective tube side first stop and the sensor housing side second stop with axially directed bias. By this taking place with bias fixation of the ceramic housing 20 a good sealing effect is achieved with respect to the sample gas, so that it is not between possibly between the sensor housing 11 and ceramic case 20 existing air gaps can escape. With the crimping is simultaneously a clamping of the connecting cable 13 in the sensor housing 11 achieved, so that the connection cable 13 tensile strength in the sensor housing 11 is fixed and no tensile forces on the contact area between connection cable 13 and sensor element 12 can act. In addition, in the support portion 112 indentations are made or it can be the mounting portion 112 on the metal jacket 19 of the connection cable 13 Be welded point or line.
In 6 ist
ausschnittweise ein Abgasrohr 34 einer Brennkraftmaschine
dargestellt, in dessen Rohrwandung 341 ein Montageloch 35 zum
Einführen des messgasseitigen Endes des Gassensors eingebracht
ist. In das Montageloch 35 ist ein hohlzylindrisches Anschlussstück 36 eingeschweißt,
das mit einem Außengewinde 37 versehen ist. Der
Gassensor wird nunmehr mit seinem Doppelschutzrohr durch das Anschlussstück 36 hindurchgesteckt,
bis der Montageflansch 33 auf der ringförmigen
Stirnfläche des Anschlussstücks 36 aufliegt. Über
das Sensorgehäuse 11 wird eine Überwurfmutter 38 geschoben
und mit ihrem Innengewinde 39 auf dem Außengewinde 37 des
Anschlussstücks 36 verschraubt, die den Montageflansch 33 fest
auf das Anschlussstück 36 aufpresst und somit
eine Dichtung gegen das Austreten von Abgas aus dem Montageloch 35 sicher verhindert.
Anstelle einer Überwurfmutter kann auch eine Hohlschraube
verwendet werden. Ist das hohlzylindrische Anschlussstück
mit einem Innengewinde versehen, so wird für die Festlegung
des Montageflansches 33 eine Überwurfmutter oder
Hohlschraube mit Außengewinde verwendet.In 6 is a detail of an exhaust pipe 34 an internal combustion engine shown in the pipe wall 341 a mounting hole 35 for introducing the measuring gas side end of the gas sensor is introduced. In the mounting hole 35 is a hollow cylindrical connector 36 welded, with an external thread 37 is provided. The gas sensor is now with its double protection tube through the connector 36 put through until the mounting flange 33 on the annular end face of the fitting 36 rests. About the sensor housing 11 becomes a union nut 38 pushed and with its internal thread 39 on the external thread 37 of the connector 36 bolted to the mounting flange 33 firmly on the fitting 36 presses and thus a seal against the escape of exhaust gas from the mounting hole 35 safely prevented. Instead of a union nut and a hollow screw can be used. If the hollow cylindrical connector is provided with an internal thread, so is for the determination of the mounting flange 33 a union nut or hollow screw with external thread used.
Um
auch das Eindringen von Abgas in den Zwischenraum zwischen Keramikgehäuse 20 und Sensorgehäuse 11 zuverlässig
zu verhindern, sind die Ringflansche 15 und 31 an
Sensorgehäuse 11 und innerem Schutzrohr 30 nicht
rechtwinklig, sondern stumpfwinklig abgebogen, so dass der Ringflansch 15 mit
dem Sensorgehäuse 11 und der Ringflansch 31 mit
Schutzrohr 30 jeweils einen Winkel größer
90° einschließen. Dadurch liegen die Ringflansche 15 und 31 in
der Ebene des Topfbodens 221 nicht eben, sondern nur mit
ihrem äußeren Rand aneinander, wie dies in 7 dargestellt
ist. Beim Aufschrauben der Überwurfmutter 38 auf
das Anschlussstück 36 erzeugt die Einschraubkraft
der Überwurfmutter 38 eine axiale Presskraft,
die eine Verformung der Ringflansche 15, 31 und
auch teilweise der Rohrwandung von Sensorgehäuse 11 und innerem
Schutzrohr 30 bewirkt. Dadurch wird eine sehr gute Anschmiegung
von Sensorgehäuse 11 und Keramiktopf 22 einerseits
und innerem Schutzrohr 30 und Keramiktopf 22 andererseits
im Einspannbereich erreicht, was zu einer sehr guten Abdichtung
führt. Dabei wird auch die Abdichtung zwischen dem Montageflansch 33 und
der ringförmigen Stirnfläche des Anschlussstücks 36 deutlich
verbessert.To also prevent the ingress of exhaust gas into the space between ceramic housing 20 and sensor housing 11 Reliable to prevent, are the ring flanges 15 and 31 to sensor housing 11 and inner protection tube 30 not bent at right angles, but at an obtuse angle, so that the ring flange 15 with the sensor housing 11 and the ring flange 31 with protective tube 30 each include an angle greater than 90 °. This causes the ring flanges 15 and 31 in the plane of the pot bottom 221 not just, but only with their outer edge together, as in 7 is shown. When screwing on the union nut 38 on the connector 36 generates the screwing force of the union nut 38 an axial pressing force, a deformation of the annular flanges 15 . 31 and also partially the pipe wall of sensor housing 11 and inner protection tube 30 causes. This results in a very good fitting of sensor housing 11 and ceramic pot 22 on the one hand and inner protective tube 30 and ceramic pot 22 on the other hand achieved in the clamping area, which leads to a very good seal. It also the seal between the mounting flange 33 and the annular end face of the fitting 36 clearly improved.
Wie
in 8 dargestellt ist, kann in den hohlen Ringraum
zwischen den spitzwinklig aneinanderliegenden Ringflanschen 15 und 31 von
Sensorgehäuse 11 und innerem Schutzrohr 30 noch
ein Dichtring 40 aus einem weichen, korrosionsbeständigem Material
eingelegt sein. Der Dichtring 40 kann beispielsweise aus
Nickel bestehen. Durch das axiale Verpressen der durch die Umbördelung
zusammengehaltenen Ringflansche 15, 31 beim Aufschrauben der Überwurfmutter 38 auf
das Anschlussstück 36 wird der Dichtring 40 mindestens
elastisch, aber auch teilweise plastisch verformt und drückt
sich in vorhandene Spalte zwischen Keramikgehäuse 20 und
Sensorgehäuse 11 einerseits und Keramikgehäuse 20 und
innerem Schutzrohr 30 andererseits hinein und bewirkt somit
eine sehr gute Abdichtung im Klemmbereich der Überwurfmutter 38.As in 8th can be shown in the hollow annulus between the acute-angled annular flanges 15 and 31 from sensor housing 11 and inner protection tube 30 another sealing ring 40 be inserted from a soft, corrosion-resistant material. The sealing ring 40 may for example consist of nickel. By the axial compression of the ring flanges held together by the flange 15 . 31 when screwing on the union nut 38 on the connector 36 becomes the sealing ring 40 at least elastic, but also partially plastically deformed and expresses itself in existing gaps between ceramic housing 20 and sensor housing 11 on the one hand and ceramic housing 20 and inner protection tube 30 on the other hand, and thus causes a very good seal in the clamping area of the union nut 38 ,
Das
in 4 und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel
des Gassensors ist gegenüber dem zuvor beschriebenen Gassensor
nur bezüglich der Glasversiegelung auf der vom Keramiktopf 22 abgekehrten
Stirnseite der Keramikbuchse 24 modifiziert. Alle übrigen
Bauelemente und Baugruppen sind identisch, so dass diese mit den
gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet sind.This in 4 and 5 illustrated embodiment of the gas sensor is compared to the previously described gas sensor only with respect to the glass seal on the ceramic pot 22 facing away from the ceramic socket 24 modified. All other components and assemblies are identical, so that they are marked with the same reference numerals.
Zur
Schaffung eines größeren Glaslotreservoirs zur
Herstellung der Glasversiegelung 43 auf der vom Keramiktopf 22 abgekehrten
Stirnseite der Keramikbuchse 24 ist das Sackloch 25' zweistufig
ausgeführt und weist einen zylindrischen Lochabschnitt 251 und
einen sich daran nach außen hin anschließenden,
sich konisch erweiternden zweiten Lochabschnitt 252 auf,
dessen durchmessergrößte Öffnung in der
vom Keramiktopf 22 abgekehrten Stirnseite der Keramikbuchse 24 liegt.
Der zweite Lochabschnitt 252 ist von einem Abdeckelement 41 abgeschlossen, das
auf dem Anschlusskabel 13 fixiert ist. Im Ausführungsbeispiel
der 4 und 5 ist das Abdeckelement 41 als
Metallscheibe 42 ausgeführt und die Fixierung
der Metallscheibe 42 auf dem Metallmantel 19 des
Anschlusskabels 13 durch Schweißen oder durch
Aufschrumpfen oder durch Umformung der Metallscheibe 42 vorgenommen.
Beim Umformen kann dabei die Metallscheibe 42 in axialer
Richtung, bei gleichzeitiger Begrenzung des äußeren
Umfangs in radialer Richtung, zusammengepresst werden. Auch kann
die Metallscheibe 42 zunächst trichterförmig
ausgebildet sein und durch axiales Plattdrücken auf dem
Anschlusskabel 13 fixiert werden. Im endgefertigten Zustand
des Gassensors ist das von der Metallscheibe 42 abgedeckte
Sackloch 25' vollständig mit einer erstarrten
Glasschmelze versiegelt. Diese Glasversiegelung 43 wird
beispielsweise durch Einlegen eines formangepassten Glaslotpresslings
in den zweiten Lochabschnitt 252 des Sacklochs 25' erzielt, der
dann im Ofenprozess aufschmilzt.To create a larger glass solder reservoir for making the glass seal 43 on the ceramic pot 22 facing away from the ceramic socket 24 is the blind hole 25 ' designed in two stages and has a cylindrical hole section 251 and an adjoining the outside, conically widening second hole section 252 on, whose largest opening in the ceramic pot 22 facing away from the ceramic socket 24 lies. The second hole section 252 is from a cover 41 completed that on the connection cable 13 is fixed. In the embodiment of 4 and 5 is the cover element 41 as a metal disc 42 executed and the Fi xing the metal disc 42 on the metal jacket 19 of the connection cable 13 by welding or by shrinking or by forming the metal disc 42 performed. When forming while the metal disc 42 in the axial direction, while limiting the outer circumference in the radial direction, are pressed together. Also, the metal disk can 42 initially funnel-shaped and by axial Flattdrücken on the connecting cable 13 be fixed. In the finished state of the gas sensor is that of the metal disc 42 covered blind hole 25 ' completely sealed with a solidified glass melt. This glass seal 43 For example, by inserting a shape matched glass solder compact in the second hole section 252 the blind hole 25 ' achieved, which then melts in the oven process.
Bei
der in 5 dargestellten Variante des Gassensors wird die
Glasversiegelung 43 im Sackloch 25' nicht durch
einen gesonderten Glaslot- oder Glaspulverpressling generiert, sondern
durch in das Sackloch 25' einfließende Glasschmelze
des während des Ofenprozesses aufschmelzenden, in den Keramiktopf 22 eingesetzten
Glaslotpresslings 28. Hierzu ist entweder der lichte Durchmesser
der Kanäle 27, durch die die Leiter 14 hindurchgeführt
sind, deutlich größer bemessen als der Außendurchmesser
der Leiter 14 oder sind in die Keramikbuchse 24 zusätzliche
Kanäle 44 eingebracht, die im zweiten Lochabschnitt 252 münden.
Auch ist es möglich, beide Maßnahmen vorzusehen.
Beim Aufschmelzen des Glaslotpresslings 28 während
des Ofenprozesses dringt Glasschmelze durch die Kanäle 44 und/oder
die erweiterten Kanäle 27 in das Sackloch 25' ein.
Ein Ausfließen der Glasschmelze aus dem Sackloch 25' wird
durch die Metallscheibe 42 verhindert. Damit ist eine sehr
zuverlässige, gas- und feuchtigkeitsdichte Versiegelung
des Eintrittsbereichs des Anschlusskabels 13 in der Keramikbuchse 24 herbeigeführt.At the in 5 illustrated variant of the gas sensor is the glass seal 43 in the blind hole 25 ' not generated by a separate glass solder or glass powder compact, but by in the blind hole 25 ' inflowing glass melt of the melting during the furnace process, in the ceramic pot 22 used glass solder pellet 28 , For this purpose, either the clear diameter of the channels 27 through which the ladder 14 passed through, significantly larger than the outer diameter of the ladder 14 or are in the ceramic socket 24 additional channels 44 introduced in the second hole section 252 lead. It is also possible to provide for both measures. When melting the glass solder paste 28 during the oven process, molten glass penetrates through the channels 44 and / or the advanced channels 27 in the blind hole 25 ' one. An outflow of molten glass from the blind hole 25 ' gets through the metal disc 42 prevented. This is a very reliable, gas- and moisture-proof sealing of the entry area of the connection cable 13 in the ceramic bush 24 brought about.
Während
des Ofenprozesses dient die Metallscheibe 42 zusätzlich
als Halterung für das Anschlusskabel 13. Außerdem
führt das Vorhandensein der Metallscheibe 42 zu
einer weiteren Verbesserung der durch den Führungsabschnitt 112 des
Sensorgehäuses 11 bewirkten Abstützung des
Anschlusskabels 13. Für eine weitere Stabilisierung
kann die Metallscheibe 42 vor Vercrimpen des hinteren Rohrbereichs
des Metallrohrs längs ihres Umfangs noch mit dem Metallrohr
verschweißt werden. Die Metallscheibe 42 kann
auch topfförmig ausgeführt sein und die Keramikbuchse 24 mit
ihrem Topfmantel übergreifen.During the furnace process, the metal disc is used 42 additionally as a holder for the connection cable 13 , In addition, the presence of the metal disc leads 42 to a further improvement of the guide section 112 of the sensor housing 11 caused support of the connection cable 13 , For further stabilization, the metal disc 42 Before crimping the rear tube portion of the metal tube along its circumference are still welded to the metal tube. The metal disc 42 can also be executed pot-shaped and the ceramic bushing 24 overlap with her pot coat.
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