DE102009047513A1

DE102009047513A1 - Device for connecting a sensor element

Info

Publication number: DE102009047513A1
Application number: DE102009047513A
Authority: DE
Inventors: Olav Harzer; Rainer Maier; Gregor Jaehnig; Bastian Buchholz; Bernhard Wild; Bernd Rattay; Peter Dettling; Juergen Moratz; Dieter Bieck; Hasan Sert; Joachim Stier; Sebastian Russ; Arno Clauss; John Robison
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-06-09
Anticipated expiration: 2029-12-05
Also published as: WO2011067020A1; DE102009047513B4

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Anschließen eines Sensorelements an eine elektrische Anschlussleitung, insbesondere eines Sensorelements für einen Gassensor zur Bestimmung mindestens einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, angegeben, die einen einen Endabschnitt des Sensorelements aufnehmenden, keramischen Kontakthalter (16) und mindestes ein Paar im Kontakthalter (16) festgelegter, elektrischer Kontaktfedern aufweist, die sich auf im Endabschnitt (121) nebeneinanderliegenden Kontaktflächen aufpressen und eine elektrische Verbindung zu der Anschlussleitung herstellen. Zur Montageerleichterung bei gleichzeitiger Senkung der Ausschussquote bei der Herstellung des Kontakthalters (16) ist der Kontakthalter (16) als ein aus Keramik gepresster Vollkörper (18) mit einer für die Entformung vorteilhaften Extrusionsgeometrie ausgebildet, wozu zum Einstecken des Sensorelements eine axial durchgehende Zentralöffnung (20) und zur Aufnahme der Kontaktfedern mindestens ein Paar parallel verlaufender, axial durchgehender und zur Zentralöffnung (20) hin offener Führungskanäle (21, 22) beim Pressen des Vollkörpers (18) eingeformt sind.A device is disclosed for connecting a sensor element to an electrical connection line, in particular a sensor element for a gas sensor for determining at least one physical property of a measurement gas, comprising a ceramic contact holder (16) receiving an end section of the sensor element and at least one pair in the contact holder (FIG. 16) fixed, electrical contact springs, which press on in the end portion (121) adjacent contact surfaces and establish an electrical connection to the connecting cable. For ease of assembly while reducing the reject rate in the production of the contact holder (16) of the contact holder (16) is formed as a full body pressed ceramic (18) with an advantageous extrusion for extrusion geometry, including for insertion of the sensor element, an axially continuous central opening (20 ) and for receiving the contact springs, at least one pair of parallel running, axially continuous and to the central opening (20) open towards the guide channels (21, 22) during pressing of the solid body (18) are formed.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Anschließen eines Sensorelement an eine elektrische Anschlussleitung, insbesondere eines Sensorelements für einen Gassensor zur Bestimmung mindestens einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention is based on a device for connecting a sensor element to an electrical connecting line, in particular a sensor element for a gas sensor for determining at least one physical property of a measuring gas, according to the preamble of claim 1.

Ein bekannter Gassensor oder Gasmessfühler zur Bestimmung der Konzentration oder der Temperatur einer Gaskomponente im Messgas ( DE 101 32 828 A1 ) weist ein in einem Gehäuse festgelegtes, stabförmiges Sensorelement auf, das aus dem Gehäuse mit einem dem Messgas ausgesetzten messgasseitigen Endabschnitt und einem zum Anschließen an eine Anschlussleitung dienenden anschlussseitigen Endabschnitt vorsteht. Der anschlussseitige Endabschnitt trägt mindestens ein Paar Kontaktflächen, die auf einer der beiden Großflächen des stabförmigen Sensorelements nebeneinander angeordnet sind. Üblicherweise ist auf der anderen Großfläche des Endschnitts ein weiteres Paar von nebeneinander angeordneten Kontaktflächen vorhanden. Über diese Kontaktflächen ist das Sensorelement an eine zu einem Steuergerät führende, elektrische Anschlussleitung anschließbar. Hierzu ist auf den anschlussseitigen Endabschnitt des Sensorelements ein zweiteiliger, keramischer Kontakthalter aufgesetzt, wobei jeder Halterteil auf einer der beiden Großflächen des Endabschnitts aufliegt und die beiden Halterteile mittels eines die beiden Halterteile umschließenden, ringförmigen Federelements auf dem Endabschnitt aufgespannt sind. Zwischen jeder Kontaktfläche und den beiden Halterteilen ist jeweils eine Kontaktfeder, die im Beispiel als einfacher Leiterdraht ausgebildet ist, kraftschlüssig festgespannt. Die Kontaktfedern stehen über das vom Sensorelement abgekehrte Ende des Kontakthalters vor und sind dort je mit einem Leiterdraht der Anschlussleitung kontaktiert.A known gas sensor or gas sensor for determining the concentration or the temperature of a gas component in the measurement gas ( DE 101 32 828 A1 ) has a rod-shaped sensor element which is fixed in a housing and projects from the housing with a measuring-gas-side end section exposed to the measurement gas and a connection-side end section serving for connection to a connection line. The connection-side end section carries at least one pair of contact surfaces, which are arranged next to one another on one of the two large surfaces of the rod-shaped sensor element. Usually, another pair of adjacent contact surfaces is present on the other large surface of the end section. About these contact surfaces, the sensor element is connected to a leading to a control unit, electrical connection cable. For this purpose, a two-part, ceramic contact holder is placed on the connection-side end portion of the sensor element, wherein each holder part rests on one of the two large surfaces of the end portion and the two holder parts are clamped by means of a two holding parts enclosing annular spring element on the end portion. Between each contact surface and the two holder parts is in each case a contact spring, which is formed in the example as a simple conductor wire, positively clamped. The contact springs protrude beyond the end of the contact holder remote from the sensor element and are each contacted there with a conductor wire of the connection line.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anschließen eines Sensorelements an eine elektrische Anschlussleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch die Ausbildung des keramischen Kontakthalters als ein die Kontaktfedern aufnehmender Vollkörper die Montage der Vorrichtung und damit die des Sensorelements deutlich vereinfacht wird, wobei sowohl bezüglich der Verkürzung der Montagezeit als auch der Senkung der Ausschussquote deutliche Verbesserungen erzielt werden. Infolge der axial durchgehenden Führungskanäle, in die die Kontaktfedern einfach eingeschoben werden können und dabei automatisch lagerichtig positioniert und fixiert werden, wird eine für das Trockenpressen des keramischen Vollkörpers vorteilhafte Extrusionsgeometrie gewonnen, die ein gutes Entformen des Vollkörpers ohne Materialausbrüche im Vollkörper gewährleitstet. Damit wird bereits beim Herstellen des Vollkörpers die Ausschussquote gesenkt und damit eine wesentliche Fehlerquelle am Anfang der Montagekette weitgehend ausgeschaltet. Die Geometrie der Fertigungskanäle gewährleistet in Verbindung mit der noch nachstehend ausgeführten Ausgestaltung der Kontaktfedern eine einfache und zuverlässige Positionierung und Fixierung der Kontaktfedern im Vollkörper im automatisierten Montageprozess.The inventive device for connecting a sensor element to an electrical connection line with the features of claim 1 has the advantage that the assembly of the device and thus that of the sensor element is significantly simplified by the formation of the ceramic contact holder as a contact body receiving full body, with respect both Shortening the assembly time as well as lowering the reject rate will bring significant improvements. As a result of the axially continuous guide channels, in which the contact springs can be easily inserted and automatically positioned and fixed automatically, an advantageous for the dry pressing of the solid ceramic extrusion geometry is obtained, which ensures a good demolding of the solid body without material outbreaks in the solid body. Thus, the scrap rate is lowered already during the manufacture of the solid body and thus largely eliminated a significant source of error at the beginning of the assembly chain. The geometry of the production channels, in conjunction with the configuration of the contact springs embodied below, ensures a simple and reliable positioning and fixing of the contact springs in the solid body in the automated assembly process.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.The measures listed in the further claims advantageous refinements and improvements of claim 1 device are possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist jeder Führungskanal einen L-förmigen lichten Querschnitt mit einem ersten und einem davon rechtwinklig abgehenden zweiten Querschnitt-Schenkel auf und ist das Führungskanal-Paar so angeordnet, dass die ersten Querschnitt-Schenkel parallel zueinander verlaufen und in der Zentralöffnung münden und die zweiten Querschnitt-Schenkel voneinander wegweisen. Von den in diesen Kanälen einliegenden Kontaktfedern weist jede Kontaktfeder einen in dem zweiten Schenkel des Führungskanals einliegenden, ebenen führenden Abschnitt und einen davon einstückig um einen spitzen Winkel zurückgebogenen, schmaleren federnden Abschnitt auf, der asymmetrisch zu dem führenden Abschnitt angeordnet ist und in dem ersten Schenkel, in die Zentralöffnung hineinragend, einliegt. Durch diese konstruktiven Maßnahmen kann der Abstand zwischen den auf dem Endabschnitt des Sensorelements nebeneinander angeordneten Kontaktflächen maximal für die Breite des Trennstegs zwischen den auf der gleichen Seite der Zentralöffnung nebeneinander verlaufenden, parallelen Führungskanälen genutzt werden, was sich vorteilhaft auf die Extrusionsgeometrie auswirkt. Entsprechend der spiegelbildlichen Anordnung der auf der einen Seite der Zentralöffnung nebeneinander verlaufenden Führungskanäle und der durch den Querschnitt der Führungskanäle bedingten Asymmetrie der darin aufgenommenen Kontaktfedern müssen jedoch zwei verschiedene, ebenfalls spiegelbildlich zueinander ausgebildete Kontaktfedervarianten vorgehalten werden.According to an advantageous embodiment of the invention, each guide channel has an L-shaped clear cross section with a first and a right angle outgoing second cross-sectional leg and the guide channel pair is arranged so that the first cross-sectional legs parallel to each other and in the central opening open and the second cross-sectional legs point away from each other. Of the contact springs inserted in these channels, each contact spring has a planar leading portion in the second leg of the guide channel and a narrower resilient portion integrally bent back at an acute angle and arranged asymmetrically to the leading portion and in the first leg , protruding into the central opening, rests. As a result of these design measures, the distance between the contact surfaces arranged side by side on the end section of the sensor element can be maximally utilized for the width of the separating web between the parallel guide channels running on the same side of the central opening, which has an advantageous effect on the extrusion geometry. According to the mirror-image arrangement of the one side of the central opening side by side extending guide channels and the conditional by the cross section of the guide channels asymmetry of the contact springs received therein, however, two different, also mirror images of each other formed contact spring variants must be kept.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung steht nahe der dem zweiten Schenkel eines jeden Führungskanals zugekehrten Längsseite des führenden Abschnitts einer jeden Kontaktfeder eine Stützwange rechtwinkelig ab, die in den ersten Schenkel des jeweiligen Führungskanals hineinragt. Mittels der Stützwange wird die Kontaktfeder im ersten Schenkel seitlich abgestützt, so dass mögliche Kippbewegungen des führenden Abschnitts der Kontaktfeder bei der Montage deutlich eingeschränkt sind und nicht zu einem Verkanten des führenden Abschnitts der Kontaktfeder in dem Führungskanal führt. Ein seitliches Überstehmaß des führenden Abschnitts über den federnden Abschnitt der Kontaktfeder an der von der Stützwange abgekehrten Seite des führenden Abschnitts unterstützt eine solche Verhinderung einer Kippbewegung und ermöglicht ein freies Federn des federnden Abschnitts der Kontaktfeder ohne Berührung der seitlichen Kanalwand im ersten Schenkel des Führungskanals.According to an advantageous embodiment of the invention is close to the second leg of each guide channel facing the longitudinal side of the leading portion of each contact spring from a support bracket at right angles, in the first leg of the respective guide channel protrudes. By means of the support cheek, the contact spring is laterally supported in the first leg, so that possible tilting movements of the leading portion of the contact spring during assembly are significantly restricted and does not lead to tilting of the leading portion of the contact spring in the guide channel. A lateral Überstehmaß the leading portion of the resilient portion of the contact spring on the side facing away from the support cheek side of the leading portion supports such a prevention of tilting movement and allows free springs of the resilient portion of the contact spring without contacting the lateral channel wall in the first leg of the guide channel.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung weist jeder Führungskanal einen T-förmigen lichten Querschnitt mit einem in der Zentralöffnung mündenden Querschnitt-Mittelteil und einem dazu rechtwinkelig ausgerichteten, zum Mittelteil symmetrischen Querschnitt-Querteil auf. Jeder Kontaktfeder weist einen in dem Querteil des Führungskanals einliegenden führenden Abschnitt und einen davon in einem spitzen Winkel einstückig zurückgebogenen federnden Abschnitt mit geringerer Breite auf, der symmetrisch zu dem führenden Abschnitt angeordnet ist und in dem Mittelteil des Führungskanals, in die Zentralöffnung hineinragend, einliegt. Bei dieser Extrusionsgeometrie des Vollkörpers ist zwar der Trennsteg zwischen den auf derselben Seite der Zentralöffnung parallel zueinander verlaufenden Führungskanäle schmaler, jedoch braucht wegen der Symmetrie des Kanalquerschnitts, nur ein einziger Typ von Kontaktfedern gefertigt zu werden. Der führende Abschnitt der Kontaktfeder ist beidseitig des Mittelteils in dem Querteil geführt und kann zu keinem Zeitpunkt der Montage kippen. Eine separate Stützwange ist nicht erforderlich, so dass eine für die Fertigung günstigere Geometrie der Kontaktfeder gewonnen wird.According to an alternative embodiment of the invention, each guide channel has a T-shaped clear cross-section with an opening in the central opening cross-section middle part and a perpendicular thereto aligned, symmetrical to the central part cross-section transverse part. Each contact spring has a leading portion located in the transverse part of the guide channel and one of which at an acute angle integrally bent back resilient portion of lesser width, which is arranged symmetrically to the leading portion and in the middle part of the guide channel, projecting into the central opening, rests. Although in this extrusion geometry of the solid body, the separating web between the guide channels running parallel to one another on the same side of the central opening is narrower, but because of the symmetry of the channel cross section, only a single type of contact spring is required. The leading portion of the contact spring is guided on both sides of the central part in the transverse part and can not tilt at any time of assembly. A separate support cheek is not required, so that a more favorable for the production geometry of the contact spring is obtained.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist aus dem führenden Abschnitt der Kontaktfeder nahe dessen Übergang zum federnden Abschnitt eine federnde Rastzunge ausgeschnitten und gegen die Einschieberichtung der Kontaktfeder ausgestellt. In dem zweiten Querschnitt-Schenkel des L-förmingen Querschnitts bzw. alternativ in dem Querschnitt-Querteil des T-förmigen Querschnitts eines jeden Führungskanals ist an dessen in Einschieberichtung der Kontaktfeder hinterem Ende eine mit der Rastfeder zusammenwirkende Rastschulter ausgebildet. Durch Rastzunge und Rastschulter wird die Kontaktfeder bei der Montage automatisch richtig positioniert und zugleich ein Ausziehen der montierten, mit der Anschlussleitung verbundenen Kontaktfeder aus dem Vollkörper zuverlässig blockiert.According to an advantageous embodiment of the invention, a resilient latching tongue is cut out of the leading portion of the contact spring near its transition to the resilient portion and issued against the insertion direction of the contact spring. In the second cross-sectional leg of the L-shaped cross-section or, alternatively, in the cross-section transverse part of the T-shaped cross section of each guide channel, a locking shoulder cooperating with the detent spring is formed at its rear end in the insertion direction of the contact spring. By latching tongue and locking shoulder, the contact spring is automatically positioned correctly during assembly and at the same time a withdrawal of the mounted, connected to the connecting line contact spring from the solid body reliably blocked.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Rastschulter von dem Taschengrund einer die Rastzunge aufnehmenden, zur Stirnseite des Vollkörpers hin offene Tasche gebildet. Eine solche Tasche verhindert ein Ausweichen der Rastzunge weg von dem führenden Abschnitt und stellt eine spiellose Anlage der Rastzunge an der Rastschulter sicher. Eine solche Tasche kann mit eingeschränkter, hier aber ausreichender Dimensionierung beim Trockenpressen des keramischen Vollkörpers mit eingeformt werden, ohne Abstriche an der vorteilhaften Extrusionsgeometrie machen zu müssen.According to an advantageous embodiment of the invention, the latching shoulder is formed by the pocket bottom of the latching tongue receiving, open towards the front side of the solid body bag. Such a pocket prevents evasion of the latching tongue away from the leading portion and ensures a playless abutment of the latching tongue on the latching shoulder. Such a bag can be molded with limited, but sufficient sizing when dry pressing the ceramic solid body without having to make compromises on the advantageous extrusion geometry.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist an dem in Einschieberichtung der Kontaktfeder in den Führungskanal hinterem Ende des führenden Abschnitts der Kontaktfeder ein mit dem Vollkörper zusammenwirkender Axialanschlag ausgebildet, der die Kontaktfeder so im Vollkörper positioniert, dass die federnde Rastzunge sich an der Rastschulter abstützt. Der Axialanschlag stellt zusammen mit der Rastzunge und Rastschulter eine spiellose Fixierung der Kontaktfeder im Vollkörper in dessen Längsachse sicher. Bei der Montage wird die Kontaktfeder mit dem federnden Abschnitt voran in den Führungskanal eingeschoben bis der Axialanschlag an dem Vollkörper anliegt. In dieser Montageposition federt die während des Einschiebens der Kontaktfeder in den Führungskanal an den führenden Abschnitt angedrückte Rastzunge auf und hintergreift den Taschengrund, an dem sie sich anschließend spiellos abstützt, so dass die Kontaktfeder in Axialrichtung nicht mehr bewegt werden kann.According to an advantageous embodiment of the invention in the insertion direction of the contact spring in the guide channel rear end of the leading portion of the contact spring cooperating with the solid body axial stop is formed, which positions the contact spring in the solid body, that the resilient latching tongue is supported on the latching shoulder. The axial stop, together with the locking tongue and locking shoulder a playless fixation of the contact spring in the solid body in the longitudinal axis safely. During assembly, the contact spring with the resilient portion is pushed forward in the guide channel until the axial stop rests against the solid body. In this mounting position the pressed during insertion of the contact spring in the guide channel to the leading portion latching tongue and engages behind the pocket bottom on which it is then supported without play, so that the contact spring in the axial direction can not be moved.

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 invention is explained in more detail in the following description with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. Show it:

1 eine Explosionsdarstellung eines Gassensors, teilweise aufgeschnitten, 1 an exploded view of a gas sensor, partially cut open,

2 eine perspektivische Darstellung eines Kontakthalters im Gassensor gemäß 1, 2 a perspective view of a contact holder in the gas sensor according to 1 .

3 ausschnittweise eine Draufsicht des Kontakthalters in 2 mit zwei eingelegten Kontaktfedern, 3 a detail of a plan view of the contact holder in 2 with two inserted contact springs,

4 eine perspektivische Darstellung der in 3 linken Kontaktfeder, 4 a perspective view of in 3 left contact spring,

5 eine perspektivische Darstellung der in 3 rechten Kontaktfeder, 5 a perspective view of in 3 right contact spring,

6 ausschnittweise eine Draufsicht des Kontakthalters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einer eingelegten Kontaktfeder, 6 1 a detail of a top view of the contact holder according to a second exemplary embodiment with an inserted contact spring,

7 eine perspektivische Darstellung der Kontaktfeder in 6, 7 a perspective view of the contact spring in 6 .

8 einen Ausschnitt A in 4, 5 oder 7 einer im Ausschnittbereich modifizierten Kontaktfeder, 8th a section A in 4 . 5 or 7 a modified in the cutting area contact spring,

9 einen Ausschnitt A in 4, 5 oder 7 einer im Ausschnittbereich modifizierten Kontaktfeder gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. 9 a section A in 4 . 5 or 7 a modified in the cutting area contact spring according to another embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Der in 1 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellte Gassensor dient zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases. Er wird beispielsweise im Abgastrakt von Brennkraftmaschinen eingesetzt, um die Konzentration von Gaskomponenten im Abgas, wie Sauerstoff oder Stickoxide, oder die Temperatur des Abgases zu erfassen. Der Gassensor weist ein Sensorgehäuse 11 mit Befestigungsmitteln für den Einbau in ein Messrohr oder Abgasrohr auf. Zentral im Sensorgehäuse 11 ist ein Sensorelement 12 gasdicht aufgenommen, das mit zwei Endabschnitten aus dem Sensorgehäuse 11 herausragt. Von den beiden Endabschnitten ist ein dem Messgas ausgesetzter messgasseitiger Endabschnitt von einem Schutzrohr 13 umschlossen, das Gasdurchtrittslöcher 14 besitzt, damit das Messgas an den gassensitiven Endabschnitt des Sensorelements 12 gelangen kann. Der an den davon abgekehrten Ende des Sensorgehäuses 11 vorstehende, anschlussseitige Endabschnitt 121 des stabförmigen Sensorelements 12 mit rechteckförmigem Querschnitt weist mindestens ein Paar von Kontaktflächen 14 auf, die auf einer Großfläche des Sensorelements 12 quer zur Längsachse des Sensorelements 12 nebeneinander angeordnet sind. Üblicherweise ist auf der von dieser Großfläche abgekehrten anderen Großfläche ein weiteres Paar von Kontaktflächen vorhanden. Die Kontaktflächen 14 stellen über Leiterbahnen eine Verbindung zu dem messgassensitiven, messgasseitigen Endabschnitt her und dienen zum Anschluss des Sensorelements 12 an eine zu einem Steuergerät führende Anschlussleitung 15. Die Verbindung zwischen Sensorelement 12 und Anschlussleitung 15 erfolgt durch eine entsprechende Vorrichtung, die einen den anschlussseitigen Endabschnitt 121 aufnehmenden, keramischen Kontakthalter 16 und eine der Anzahl der Kontaktflächen 14 auf dem anschlussseitigen Endabschnitt 121 entsprechende Zahl von Kontaktfedern 17 aufweist, die im Kontakthalter 16 einliegen. Jede Kontaktfeder 17 ist dabei einer Kontaktfläche 14 zugeordnet. Nach Montage legt sich die Kontaktfeder 17 kraftschlüssig auf die zugeordnete Kontaktfläche 14 auf und verbindet diese mit einem Leiterdraht der Anschlussleitung 15. Der Kontakthalter 16 mit einliegenden Kontaktfedern 17 ist in einer im Durchmesser abgestuften Hülse 31 aufgenommen, deren durchmessergrößerer Hülsenabschnitt 312 am Sensorgehäuse 11 festgelegt, z. B. angeschweißt, ist, und deren durchmesserkleinerer Hülsenabschnitt 311 den Kabelmäntel der Anschlussleitung 15 umschließt.The in 1 Sectionally in longitudinal section shown gas sensor is used to determine a physical property of a sample gas. It is used for example in the exhaust system of internal combustion engines to detect the concentration of gas components in the exhaust gas, such as oxygen or nitrogen oxides, or the temperature of the exhaust gas. The gas sensor has a sensor housing 11 with fasteners for installation in a measuring tube or exhaust pipe. Central in the sensor housing 11 is a sensor element 12 gas-tight, with two end sections from the sensor housing 11 protrudes. Of the two end portions is a measuring gas exposed to the measured gas side end portion of a protective tube 13 enclosed, the gas passage holes 14 has, so that the sample gas to the gas-sensitive end portion of the sensor element 12 can get. The at the end facing away from the sensor housing 11 protruding, connection-side end portion 121 the rod-shaped sensor element 12 with rectangular cross section has at least one pair of contact surfaces 14 on that on a large area of the sensor element 12 transverse to the longitudinal axis of the sensor element 12 are arranged side by side. Usually, another pair of contact surfaces is present on the other large area facing away from this large area. The contact surfaces 14 provide via interconnects a connection to the messgassensitiven, measuring gas side end portion and serve to connect the sensor element 12 to a connecting cable leading to a control unit 15 , The connection between sensor element 12 and connecting cable 15 is done by a corresponding device, the one the connection-side end portion 121 receiving, ceramic contact holder 16 and one of the number of contact surfaces 14 on the terminal-side end portion 121 corresponding number of contact springs 17 that in the contact holder 16 einliegen. Each contact spring 17 is thereby a contact surface 14 assigned. After assembly, the contact spring sets 17 non-positively on the associated contact surface 14 and connects them with a conductor wire of the connecting cable 15 , The contact holder 16 with inserted contact springs 17 is in a graduated in diameter sleeve 31 recorded, whose diameter larger sleeve section 312 on the sensor housing 11 determined, z. B. welded, is, and their smaller diameter sleeve section 311 the cable sheaths of the connecting cable 15 encloses.

Der in 2 vergrößert in perspektivischer Draufsicht dargestellte, keramische Kontakthalter 16 ist als Vollkörper 18 im Trockenpressverfahren aus keramischem Material hergestellt. Er besitzt eine axial durchgehende Zentralöffnung 20 zum Einstecken des die Kontaktflächen 14 tragenden Endabschnitts 121 des Sensorelements 12 und mindestens ein Paar parallel verlaufender, axial durchgehender und zur Zentralöffnung 20 hin offener Führungskanäle 21, 22 zur Aufnahme jeweils einer der Kontaktfedern 17. Ist, wie dies vorstehend ausgeführt ist, an dem Sensorelement 12 ein weiteres Paar von Kontaktflächen 141 vorhanden, so ist – wie hier dargestellt – im Vollkörper 18 ein weiteres Paar von gleichen Führungskanälen 21, 22 ausgebildet, die dem ersten Paar von Führungskanälen 21, 22 an der Zentralöffnung 20 spiegelbildlich gegenüberliegend angeordnet sind.The in 2 enlarged, shown in perspective plan view, ceramic contact holder 16 is as a solid body 18 produced in dry pressing process of ceramic material. He has an axially continuous central opening 20 for plugging in the contact surfaces 14 carrying end section 121 of the sensor element 12 and at least one pair of parallel, axially continuous and central openings 20 towards open guide channels 21 . 22 for receiving one of the contact springs 17 , Is, as stated above, on the sensor element 12 another pair of contact surfaces 141 present, it is - as shown here - in full body 18 another pair of identical guide channels 21 . 22 formed corresponding to the first pair of guide channels 21 . 22 at the central opening 20 are arranged mirror-inverted opposite.

In dem Ausführungsbeispiel der 2 und 3 weist jeder Führungskanal 21, 22 einen L-förmigen, lichten Querschnitt mit einem ersten und zweiten Querschnitt-Schenkel 231 bzw. 232 auf, wobei der zweite Querschnitt-Schenkel 232 rechtwinklig von dem ersten Querschnitt-Schenkel 231 abstrebt. Jedes Paar Führungskanäle 21, 22 ist dabei auf einer Seite der Zentralöffnung 20 so angeordnet, dass die ersten Querschnitt-Schenkel 231 parallel zueinander verlaufen und in der Zentralöffnung 20 münden und die zweiten Querschnitt-Schenkel 232 voneinander wegweisen. Die in den Führungskanälen 21, 22 einliegenden Kontaktfedern 17 sind in 4 und 5 perspektivisch dargestellt. Wegen der zueinander spiegelbildlichen Anordnung der beiden Führungskanäle 21, 22 eines Führungskanal-Paars mit asymmetrischem Querschnitt sind zwei verschiedene Kontaktfedern 17 erforderlich, die ebenfalls zueinander spiegelbildlich ausgebildet sind. Für den in 3 linken Führungskanal 21 ist die in 4 dargestellte Kontaktfeder 17, im folgenden mit 17L bezeichnet, und für die in 3 in den rechten Führungskanal 22 einzusetzende Kontaktfeder 17, die in 5 dargestellte und im folgenden mit 17R bezeichnete Kontaktfeder 17 erforderlich. Bis auf die spiegelbildliche Ausbildung sind die Kontaktfedern 17L und 17R identisch. Jede Kontaktfeder 17L bzw. 17R weist einen in dem zweiten Querschnitt-Schenkel 232 einliegenden, ebenen führenden Abschnitt 171, einen davon um einem spitzen Winkel einstückig zurückgebogenen federnden Abschnitt 172 mit einer gegenüber dem führenden Abschnitt 171 kleineren Breite, sowie einen Kontaktierabschnitt 173 mit ebenfalls kleinerer Breite auf, der von dem vom federnden Abschnitt 172 abgekehrten Ende des führenden Abschnitts 171 einstückig abstrebt und nach Montage aus dem Vollkörper 18 herausragt. Wie in 4 angedeutet ist, wird auf den Kontaktierabschnitt 173 ein Kabelschuh 191 aufgeschoben, der an einem Verbindungselement 19 angeformt ist, das seinerseits mit einem Leiterdraht der Anschlussleitung 15, vorzugsweise durch Crimpen, verbunden ist. Mehrere dieser Anschlusselemente 19 mit angeformtem Kabelschuh 191 sind in 1 zu sehen.In the embodiment of 2 and 3 has each guide channel 21 . 22 an L-shaped, clear cross section with a first and second cross-sectional legs 231 respectively. 232 on, wherein the second cross-sectional leg 232 perpendicular to the first cross-sectional leg 231 abstrebt. Each pair of guide channels 21 . 22 is on one side of the central opening 20 arranged so that the first cross-sectional legs 231 parallel to each other and in the central opening 20 open and the second cross-sectional legs 232 pointing away from each other. The in the guide channels 21 . 22 inlaid contact springs 17 are in 4 and 5 shown in perspective. Because of the mutually mirror-image arrangement of the two guide channels 21 . 22 of a guide channel pair with asymmetric cross section are two different contact springs 17 required, which are also mirror images of each other. For the in 3 left guide channel 21 is the in 4 illustrated contact spring 17 , in the following with 17L designated, and for the in 3 in the right guide channel 22 to be used contact spring 17 , in the 5 shown and in the following with 17R designated contact spring 17 required. Except for the mirror image training, the contact springs 17L and 17R identical. Each contact spring 17L respectively. 17R has one in the second cross-sectional leg 232 Inlaid, level leading section 171 one of which at an acute angle integrally bent back resilient portion 172 with one opposite the leading section 171 smaller width, as well as a Kontaktierabschnitt 173 also with a smaller width, from that of the resilient section 172 turned away end of the leading section 171 struts in one piece and after assembly from the full body 18 protrudes. As in 4 is indicated is on the Kontaktierabschnitt 173 a cable lug 191 slid on a connecting element 19 is formed, in turn, with a conductor wire of the connecting cable 15 , preferably by crimping. Several of these connection elements 19 with molded cable lug 191 are in 1 to see.

Der federnde Abschnitt 172 ist asymmetrisch zu dem führenden Abschnitt 171 angeordnet und liegt in dem ersten Querschnitt-Schenkel 231 des Führungskanals 21 bzw. 22 ein und ragt in die Zentralöffnung 20 hinein. Um einem Kippen der Kontaktfedern 17 beim Einschieben in den zugeordneten Führungskanal 21 bzw. 22 zu begegnen, ist nahe der dem zweiten Querschnitt-Schenkel 232 zugekehrten Längsseite des führenden Abschnitts 171 eine Stützwange 24 angeformt, die von dem führenden Abschnitt 171 rechtwinklig absteht und in den ersten Querschnitt-Schenkel 231 hineinragt. Diese Stützwange 24 ist vorzugsweise einstückig aus dem führenden Abschnitt 171 abgebogen. Beim leichten Kippen der Kontaktfeder 17 stützt sich die Stützwange 24 an der Seitenwand im zweiten Querschnitt-Schenkel 232 ab und verhindert somit ein Verkanten der Kontaktfeder 17 im Führungskanal 21 bzw. 22. Unterstützt wird diese Kippbegrenzung noch durch ein Überstehmaß des führenden Abschnitts 171 über den federnden Abschnitt 172 auf der von der Stützwange 24 abgekehrten Längsseite des führenden Abschnitts 171. Dieses Überstehmaß gewährleistet gleichzeitig, dass der federnde Abschnitt 172 der Kontaktfedern 17 freiliegt und nicht an der Seitenwand oder an der Austrittskante des ersten Querschnitt-Schenkels 231 anschlägt. Entsprechend der spiegelbildlichen Ausbildung der Kontaktfedern 17L und 17R sind die Stützwangen 24 an den führenden Abschnitten 171 der Kontaktfedern 17L und 17R spiegelbildlich versetzt, wie dies im Vergleich der 4 und 5 zu sehen ist.The springy section 172 is asymmetric to the leading section 171 arranged and lies in the first cross-sectional leg 231 of the guide channel 21 respectively. 22 and protrudes into the central opening 20 into it. To a tilting of the contact springs 17 when inserted into the assigned guide channel 21 respectively. 22 to encounter is close to the second cross-sectional thigh 232 facing longitudinal side of the leading section 171 a support cheek 24 molded by the leading section 171 protrudes at right angles and in the first cross-sectional leg 231 protrudes. This support cheek 24 is preferably in one piece from the leading section 171 bent. When slightly tilting the contact spring 17 supports the support cheek 24 on the side wall in the second cross-sectional leg 232 and thus prevents tilting of the contact spring 17 in the guide channel 21 respectively. 22 , This Kippbegrenzung is supported by a Überstehmaß the leading section 171 over the resilient section 172 on the from the support cheek 24 turned away longitudinal side of the leading section 171 , This Überstehmaß ensures at the same time that the resilient section 172 the contact springs 17 exposed and not on the side wall or at the trailing edge of the first cross-sectional leg 231 strikes. According to the mirror image of the contact springs 17L and 17R are the supporting cheeks 24 at the leading sections 171 the contact springs 17L and 17R offset in mirror image, as compared to the 4 and 5 you can see.

Des weiteren ist aus dem führenden Kontaktabschnitt 171 nahe dem Übergang vom führenden Abschnitt 171 zum federnden Abschnitt 172, also an dem in Einschieberichtung der Kontaktfeder 17 in den Führungskanal 21 bzw. 22 vorderen Ende der Kontaktfeder 17L bzw. 17R, eine federnde Rastzunge 25 ausgeschnitten und gegen die Einschieberichtung der Kontaktfeder 17 ausgestellt. Diese Rastzunge 25 wirkt zum Positionieren der Kontaktfeder 17 beim Einschieben in den zugeordneten Führungskanal 21 bzw. 22 mit einer Rastschulter 26 ( 2) zusammen, die im Vollkörper 18, und zwar in den zweiten Querschnitt-Schenkel 232 des Führungskanals 21 bzw. 22, an dessen in Einschieberichtung der Kontaktfeder 17 hinterem Ende, ausgebildet ist. Vorzugsweise ist diese Rastschulter 26 von dem Taschengrund einer in den Vollkörper 18 eingeformten, zur Stirnseite hin offenen Tasche 27 gebildet.Furthermore, from the leading contact section 171 near the transition from the leading section 171 to the resilient section 172 , that is to say in the insertion direction of the contact spring 17 in the guide channel 21 respectively. 22 front end of the contact spring 17L respectively. 17R , a resilient latching tongue 25 cut out and against the insertion direction of the contact spring 17 issued. This latching tongue 25 acts to position the contact spring 17 when inserted into the assigned guide channel 21 respectively. 22 with a latching shoulder 26 ( 2 ) together, in full body 18 , in the second cross-sectional leg 232 of the guide channel 21 respectively. 22 , at which in the insertion direction of the contact spring 17 rear end, is formed. Preferably, this locking shoulder 26 from the pocket bottom one into the solid body 18 molded, open towards the front pocket 27 educated.

An dem von der Rastzunge 25 abgekehrten Ende des führenden Abschnitts 171 der Kontaktfeder 17, also an dem in Einschieberichtung hinteren Ende des führenden Abschnitts 171, ist ein Axialanschlag 28 angeformt, der mit dem Vollkörper 18 zusammenwirkt und die Kontaktfeder 17 so im Vollkörper 18 positioniert, dass beim Anschlagen des Axialanschlags 28 am Vollkörper 18 die federnde Rastzunge 25 sich an der Rastschulter 26 abstützt. Der Axialanschlag 28 kann durch eine einfache Verbreiterung des in Einschieberichtung hinteren Endes des führenden Abschnitts 171 oder durch ein Abkröpfen einer von dem führenden Abschnitt 171 einstückig abgehenden Lasche 30 realisiert werden, wie dies in 8 und 9 dargestellt ist.At the of the latching tongue 25 turned away end of the leading section 171 the contact spring 17 , ie at the rear end of the leading section in the insertion direction 171 , is an axial stop 28 molded, with the solid body 18 interacts and the contact spring 17 so in full body 18 positioned that when striking the axial stop 28 on the solid body 18 the resilient latching tongue 25 at the rest shoulder 26 supported. The axial stop 28 can by a simple broadening of the insertion direction in the rear end of the leading section 171 or by cranking one of the leading section 171 in one piece outgoing tab 30 be realized, as in 8th and 9 is shown.

Der in 6 ausschnittweise in Draufsicht dargestellte Vollkörper 18 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen dadurch, dass jeder der insgesamt vier vorhandenen Führungskanäle identisch mit einem T-förmigen lichten Querschnitt 29 ausgebildet ist.The in 6 partially in plan view shown solid body 18 differs from that described above in that each of the four existing guide channels identical to a T-shaped clear cross-section 29 is trained.

Jeder Führungskanal 21 bzw. 22 weist somit einen Querschnitt-Mittelteil 291, der in der Zentralöffnung 20 mündet, und einen dazu rechtwinklig verlaufenden, zum Mittelteil 291 symmetrischen Querschnitt-Querteil 292 auf. Entsprechend der symmetrischen Querschnitte 29 der Führungskanäle 21, 22 kann in alle Führungskanäle 21, 22 eine identisch ausgebildete Kontaktfeder 17 eingesetzt werden. Wie in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel weist auch hier die Kontaktfeder 17 einen führenden Abschnitt 171, einen an diesem sich einstückig fortsetzenden und um einen spitzen Winkel zurückgebogenen federnden Abschnitt 172 sowie einen an dem vom federnden Abschnitt 172 abgekehrten Ende vom führenden Abschnitt 171 sich fortsetzenden, ebenen Kontaktierabschnitt 173 auf. Die Kontaktfeder 17 liegt mit dem führenden Abschnitt 171 in dem Querteil 292 und mit dem federnden Abschnitt 172 in dem Mittelteil 292 ein, wobei der federnde Abschnitt 172 wiederum in die Zentralöffnung 20 hineinragt. Der gegenüber dem führenden Abschnitt 171 schmalere federnde Abschnitt 172 ist ebenso wie der gegenüber dem führenden Abschnitt 171 schmalere Kontaktierabschnitt 173 symmetrisch zu dem führenden Abschnitt 171 angeordnet, so dass alle Mittellinien der Abschnitte 171, 172, 173 fluchten. In gleicher Weise wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist auch hier die Rastzunge 25 und der Axialanschlag 28 ausgebildet. Die Rastzunge 25 ist hier mittig, kann aber auch außermittig, im führenden Abschnitt 171 angeordnet, und die Rastschulter 26, die wiederum vom Taschengrund einer im Vollkörper 18 eingeformten Tasche 27 gebildet ist, ist mittig bzw. außermittig in dem Querteil 292 eingeformt. Auch hier kann der Axialanschlag 28 so modifiziert werden, wie dies in der Darstellung des Ausschnitts A in 8 und 9 abgebildet ist.Each guide channel 21 respectively. 22 thus has a cross-section middle part 291 in the central opening 20 opens, and a perpendicular extending to the middle part 291 symmetrical cross-section transverse part 292 on. According to the symmetrical cross sections 29 the guide channels 21 . 22 can in all channels 21 . 22 an identically formed contact spring 17 be used. As in the embodiment described above, here too the contact spring 17 a leading section 171 , one at this integrally continuing and bent back at an acute angle resilient portion 172 and one of the resilient portion 172 turned away end from the leading section 171 Continuing, flat contact section 173 on. The contact spring 17 lies with the leading section 171 in the crosspiece 292 and with the resilient section 172 in the middle part 292 one, wherein the resilient section 172 again in the central opening 20 protrudes. The opposite to the leading section 171 narrower springy section 172 is the same as the opposite to the leading section 171 narrower Kontaktierabschnitt 173 symmetrical to the leading section 171 arranged so that all the centerlines of the sections 171 . 172 . 173 aligned. In the same way as in the embodiment described above, the latching tongue is also here 25 and the axial stop 28 educated. The catch tongue 25 is centered here, but may also be off-center, in the leading section 171 arranged, and the latching shoulder 26 , in turn, from the pocket bottom one in full body 18 molded bag 27 is formed is centrally or eccentrically in the transverse part 292 formed. Again, the axial stop 28 be modified as shown in the representation of the section A in 8th and 9 is shown.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10132828 A1 [0002]

Claims

Device for connecting a sensor element ( 12 ) to an electrical connection line ( 15 ), in particular a sensor element ( 12 ) for a gas sensor for determining at least one physical property of a measurement gas, having an end portion ( 121 ) of the sensor element ( 12 ), ceramic contact holder ( 16 ) and at least one pair in the contact holder ( 16 ) fixed, electrical contact springs ( 17 ), which are located in the end section ( 121 ) adjacent contact surfaces ( 14 ) and apply an electrical connection to the connecting cable ( 15 ), characterized in that the contact holder ( 16 ) a ceramic solid body ( 18 ), which has an axially continuous central opening ( 20 ) for inserting the contact surfaces ( 14 ) carrying end section ( 121 ) of the sensor element ( 12 ) and at least one pair of parallel, axially continuous and to the central opening ( 20 ) open guide channels ( 21 . 22 ) for receiving the contact springs ( 18 ) having.

Device according to claim 1, characterized in that in the solid body ( 18 ) another pair of identically arranged and formed guide channels ( 21 . 22 ) the first pair of guide channels ( 21 . 22 ) at the central opening ( 20 ) are arranged in mirror image opposite one another.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that each guide channel ( 21 . 22 ) an L-shaped clear cross section ( 23 ) with a first and a right-angled aligned second cross-sectional leg ( 231 . 232 ) and that the pair of guide channels ( 21 . 22 ) is arranged so that the first cross-sectional limbs ( 231 ) run parallel and in the central opening ( 20 ) and the second cross-sectional legs ( 232 ) away from each other.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that each guide channel ( 21 . 22 ) has a T-shaped clear cross-section ( 29 ) with one in the central opening ( 20 ) opening cross-section middle part ( 291 ) and a perpendicular and symmetrically arranged cross-section transverse part ( 292 ) having.

Device according to claim 3, characterized in that each contact spring ( 17 ) one in the second cross-sectional leg ( 232 ) of the guide channel ( 21 . 22 ), planar leading section ( 171 ) and one of them bent back by an acute angle resilient portion ( 172 ) with one opposite the leading section ( 171 ) of smaller width which is asymmetric to the leading section ( 171 ) and in the first cross-sectional leg ( 231 ), into the central opening ( 20 protruding, rests.

Apparatus according to claim 5, characterized in that close to the second cross-sectional leg ( 232 ) facing longitudinal side of the leading section ( 171 ) of the contact spring ( 17 ) a preferably with this one-piece support cheek ( 24 ) projects at right angles, which in the first cross-sectional leg ( 231 ) of the guide channel ( 21 . 22 ) protrudes.

Device according to claim 4, characterized in that each contact spring ( 17 ) one in the cross-section transverse part ( 292 ) of the guide channel ( 21 . 22 ) inlaid leading section ( 171 ) and one of them at an acute angle integrally bent back resilient portion ( 172 ) of lesser width which is symmetrical to the leading section ( 171 ) and in the cross-section middle part ( 291 ), into the central opening ( 20 protruding, rests.

Device according to one of claims 3 to 7, characterized in that from the leading section ( 171 ) near its transition to the resilient section ( 172 ) a resilient latching tongue ( 25 ) and against the insertion direction of the contact spring ( 17 ) in the guide channels ( 21 . 22 ) and that in the second cross-sectional leg ( 232 ) or the transverse cross-section ( 292 ) of the guide channel ( 21 . 22 ), in which in the insertion direction of the contact spring ( 17 ) rear end, one with the latching tongue ( 25 ) cooperating detent shoulder ( 26 ) is trained.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the latching shoulder ( 26 ) of the pocket bottom of a latching tongue ( 25 ) receiving, to the front side of the solid body ( 18 ) open pocket ( 27 ) is formed.

Apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that on the insertion direction of the contact spring ( 17 ) rear end of the leading section ( 171 ) of the contact spring ( 17 ) one with the solid body ( 18 ) cooperating axial stop ( 28 ) is formed, the contact spring ( 17 ) so in full body ( 18 ), that with application of the axial stop ( 28 ) to the solid body ( 18 ) the resilient latching tongue ( 25 ) at the latch shoulder ( 26 ) is supported.

Device according to one of claims 5 to 10, characterized in that each contact spring ( 17 ) one of the leading section ( 171 ) integrally continuing Kontaktierabschnitt ( 173 ) has a smaller width, on the of the sensor element ( 12 ) facing away from the front of the solid body ( 18 ) and for contacting by a with an electrical conductor of the connecting cable ( 15 ) firmly connected, preferably crimped, electrical connecting element ( 19 ) is trained.