DE102010038778A1

DE102010038778A1 - Gassensor

Info

Publication number: DE102010038778A1
Application number: DE201010038778
Authority: DE
Inventors: Joachim Stier; Matthias Oechsle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2012-02-02

Abstract

Es wird ein Gassensor zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, insbesondere der Konzentration mindestens einer Gaskomponente im Abgas von Brennkraftmaschinen, angegeben, der ein in einem Sensorgehäuse (11) aufgenommenes Sensorelement (12) und mehrere elektrische Anschlusskabel (18) für das Sensorelement (12) aufweist, die jeweils aus einem von einem Isoliermantel (22) umschlossenen Leiter (21) bestehen. Zwecks Reduzierung der Gefahr von Kabelbrüchen am Kabelausgang des Sensorgehäuses (11) sind die mehreren Anschlusskabel (18) zu einem am Umfang isolierten Kabelstrang (20) gebündelt und im Kabelstrang (20) untereinander fixiert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Gassensor zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente oder der Temperatur in einem Messgas, insbesondere im Abgas einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein bekannter Gassensor oder Messfühler, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts im Abgas von Verbrennungsmotoren ( DE 196 11 572 A1 ), weist ein Gehäuse und ein im Gehäuse gasdicht fixiertes Sensorelement auf, das mit aus dem Gehäuse herausgeführten Anschlusskabeln kontaktiert ist. Jedes Anschlusskabel besteht aus einem elektrischen Leiter und einem den Leiter umschließenden Isoliermantel. Die Anschlusskabel sind einzeln durch separate Durchgangsbohrungen in einer das Gehäuse abschließenden Tülle hindurchgeführt und außerhalb des Gehäuses von einer z. B. als PTFE- oder Silikongummi-Schlauch ausgeführten Kabelumhüllung umgeben, in der die Anschlusskabel lose einliegen. Das gehäuseseitige Ende der Kabelumhüllung ist auf einen zylinderförmigen Endabschnitt des Gehäuses gestülpt und mittels eines Klemmrings festgelegt.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Gassensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch die Bündelung und Fixierung der mehreren Anschlusskabel in einem Kabelstrang die Biegewechselfestigkeit der Verbindung zwischen Gassensor und Steuergerät bei unverändertem Querschnitt der Anschlusskabel deutlich erhöht ist und die Gefahr von Kabelbrüchen, die insbesondere beim Einsatz des Gassensors in Abgasanlagen von Kraftfahrzeugen am gehäuseseitigen Ende der Anschlusskabel auftreten, deutlich reduziert ist. Umgekehrt kann bei gleicher Biegefestigkeit der Durchmesser der Anschlusskabel verkleinert und somit der Kabelstrang dünner ausgeführt werden, was Materialkosten senken hilft. Anders als bei dem eingangs beschriebenen bekannten Gassensor ist für die Temperaturfestigkeit der elektrischen Verbindung kein gesonderter Silikongummi-Schlauch und für den Knickschutz auch kein PTFE-Formschlauch, in dem die Anschlusskabel lose geführt sind, erforderlich, so dass Kosten bei der Herstellung des Gassensors gesenkt werden können.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Gassensors möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegen die Anschlusskabel über ihre Isoliermäntel aneinander an, stützen sich also aneinander ab, und sind durch eine außen um die Bündelung der Anschlusskabel gewickelte Bandage fest miteinander verbunden. Die Bandage ist vorteilhaft aus einem mehrlagig gewickelten PTFE-Band hergestellt und anschließend gesintert. Bevorzugt wird dabei eine kreuzweise Wicklung.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist der Kabelstrang ein Vollkörper-Kunststoffstrang, in dem die Anschlusskabel fest eingebettet sind. Dabei sind die Isoliermäntel der Anschlusskabel vollständig vom Kunststoffmaterial des Vollkörper-Kunststoffstrangs umschlossen.
In beiden alternativen Ausführungsformen des Kabelstrangs sind die Anschlusskabel so angeordnet, dass sie im Kabelstrang parallel zueinander verlaufen und ihre Kabelachsen einen zur Achse des Kabelstrangs konzentrischen Kreis durchstoßen. Die Anzahl der Anschlusskabel richtet sich nach dem Kontaktierungsbedarf des Gassensors und kann z. B. vier oder fünf betragen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen eines Gassensors in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Gassensors, teilweise geschnitten,
2 einen Schnitt längs der Linie II-II in 1,
3 eine gleiche Darstellung wie in 2 eines modifizierten Kabelstrangs des Gassensors.
Der in 1 in Seitenansicht und teilweise geschnitten dargestellte Gassensor, auch Messfühler genannt, dient zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, z. B. der Konzentration einer Gaskomponente oder der Temperatur des Messgases. Er wird vorzugsweise im Abgasstrang von Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge eingesetzt, um als Lambdasonde die Sauerstoffkonzentration oder als Stickoxidsonde die Stickoxidkonzentration im Abgas der Brennkraftmaschine zu messen.
Der Gassensor weist ein Sensorgehäuse 11 und ein im Sensorgehäuse 11 aufgenommenes Sensorelement 12 auf. Das Sensorgehäuse 11 besteht im Ausführungsbeispiel aus einem Gehäusekörper 13 mit einem Sechskant 131 und einem Außengewinde 132 als Befestigungsmittel in einem Aufnahmestutzen einer Messgasleitung und einer auf den Gehäusekörper 13 aufgesetzten und mit diesem fest verbundenen, z. B. verschweißten, Schutzhülse 14. Das Sensorelement 12 ist in bekannter Weise mittels einer Dichtungspackung in dem Gehäusekörper 13 gasdicht festgelegt und ragt mit einem anschlussseitigen Endabschnitt 121 und einem nicht zu sehenden, messgasseitigen Endabschnitt aus der Dichtungspackung heraus. Die Dichtungspackung ist mittels einer sie übergreifenden und am Gehäusekörper 13 verschweißten Spannhülse 25 im Gehäusekörper 13 axial verpresst. Der messgasseitige Endabschnitt des Sensorelements taucht in ein am Gehäuse 11 angesetztes Schutzrohr 15 mit Gasdurchtrittslöchern 16 ein und ist dem durch die Gasdurchtrittslöcher 16 in das Schutzrohr 15 eintretenden Messgas ausgesetzt. Auf den anschlussseitigen Endabschnitt 121 des Sensorelements 12 sind Kontaktflächen vorhanden, auf die mittels eines Anschlusssteckers 17 Anschlusskabel 18, mitunter auch Adern genannt, einer elektrischen Verbindungsleitung zu einem Steuergerät kontaktiert sind. Die Zahl der Anschlusskabel 18 richtet sich nach der Anzahl der auf dem anschlussseitigen Endabschnitt 121 des Sensorelements 12 vorhandenen Kontaktflächen und beträgt im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 vier.
Wie aus der Schnittdarstellung in 2 ersichtlich ist, sind die mehreren, hier vier, Anschlusskabel 18 zu einem am Umfang isolierten Kabelstrang 20 gebündelt und im Kabelstrang 20 untereinander fixiert, wobei die Anschlusskabel 18 im Kabelstrang 20 parallel zueinander verlaufen und ihre Kabelachsen einen zur Achse des Kabelstrangs 20 konzentrischen Kreis durchstoßen. Die Umfangs- oder Außenisolierung des Kabelstrangs 20 besteht aus einem hochtemperaturfesten Material, z. B. PTFE (Polytetrafluorethylen). Jedes Anschlusskabel 18 besteht aus einem elektrischen Leiter 21, der hier als Litze aus einer Mehrzahl verdrillter Einzeldrähte 211 ausgeführt ist, und einem den elektrischen Leiter 21 umschließenden Isoliermantel 22. Die Bündelung der Anschlusskabel 18 zu dem Kabelstrang 20 und die äußere Isolierung des Kabelstrangs 20 wird im Ausführungsbeispiel der 1 und 2 durch eine außen um die Bündelung der Anschlusskabel 18 gewickelte Bandage 23 hergestellt. Vorteihaft besteht die Bandage 23 aus einem mehrlagig und vorzugsweise kreuzweise gewickelten PTFE-Band, das nach Wicklung gesintert wird. Durch die Sinterung verschmelzen die Bandränder, sodass die Kabelstrang 20 eine glatte Außenfläche aufweist.
In dem alternativen Ausführungsbeispiel des Kabelstrangs 20 gemäß 3 ist der Kabelstrang 20 ein Vollkörper-Kunststoffstrang 24, in dem die Anschlusskabel 18 fest eingebettet sind. Auch hier verlaufen die Anschlusskabel 18 parallel zueinander, und ihre Kabelachsen durchstoßen einen zur Achse des Kabelstrangs 20 konzentrischen Kreis, wobei im Ausführungsbeispiel der 3 im Kabelstrang 20 fünf Anschlusskabel 18 vorhanden sind. Die Isoliermäntel 22 aller Anschlusskabel 18 sind dabei vollständig vom Kunststoffmaterial des Vollkörper-Kunststoffstrangs umschlossen, sodass die Anschlusskabel 18 voneinander etwas beabstandet sind und das Kunststoffmaterial zugleich die äußere Isolierung des Kabelstrangs 20 bildet. Ein solcher Vollkörper-Kunststoffstrang 24 mit eingebetteten Anschlusskabel 18, wie er in 3 im Querschnitt zu sehen ist, wird vorteilhaft durch Extrusion hergestellt. Als Kunststoffmaterial wird beispielsweise PTFE verwendet.
Wie aus 1 ersichtlich ist, weist das anschlussseitige Ende des Sensorgehäuses 11, genauer gesagt die Schutzhülse 14, einen zylindrischen Endabschnitt 141 auf, in den eine Tülle 19 aus Kunststoff, z. B. aus PTFE, gasdicht eingesetzt ist. In der Tülle 19 ist eine vorzugsweise zentral angeordnete Durchgangsöffnung 191 vorgehalten, durch die der Kabelstrang 20 gasdicht in das Sensorgehäuse 11 eingeführt ist. Im Innern des Sensorgehäuses 11 werden dann die einzelnen Anschlusskabel 18 mittels des Anschlusssteckers 17 auf die einzelnen Kontaktflächen auf der Oberfläche des anschlussseitigen Endabschnitts 121 des Sensorelements 12 verteilt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19611572 A1 [0002]

Claims

Gassensor zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, insbesondere der Konzentration einer Gaskomponente oder der Temperatur in einem Messgas, mit einem in einem Sensorgehäuse (11) aufgenommenen Sensorelement (12) und mit mehreren elektrischen Anschlusskabeln (18) für das Sensorelement (12), die jeweils einen von einem Isoliermantel (22) umschlossenen elektrischen Leiter (21) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskabel (18) zu einem am Umfang isolierten Kabelstrang (20) gebündelt und im Kabelstrang (20) untereinander fixiert sind.
Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskabel (18) im Kabelstrang (20) parallel zueinander verlaufen und ihre Kabelachsen einen zur Achse des Kabelstrangs (20) konzentrischen Kreis durchstoßen.
Gassensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlusskabel (18) über ihre Isoliermäntel (22) aneinanderliegen und durch eine außen um die Bündelung der Anschlusskabel (18) gewickelte Bandage (23) fest miteinander verbunden sind.
Gassensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandage (23) aus einem mehrlagig und kreuzweise gewickelten und anschließend gesinterten PTFE-Band besteht.
Gassensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelstrang (20) ein Vollkörper-Kunststoffstrang (24) ist, in dem die Anschlusskabel (18) fest eingebettet sind.
Gassensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Isoliermäntel (22) der Anschlusskabel (18) vollständig vom Kunststoffmaterial des Vollkörper-Kunststoffstrangs (24) umschlossen sind.
Gassensor nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vollkörper-Kunststoffstrang (24) mit eingebetteten Anschlusskabeln (18) durch Extrusion hergestellt ist.
Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (11) mit einer Tülle (19) abgeschlossen ist und der Kabelstrang (20) durch eine vorzugsweise zentrale Durchgangsöffnung (191) in der Tülle (19) in das Sensorgehäuse (11) eingeführt ist.
Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Leiter (21) als Litzen ausgeführt sind.