DE102010038901A1 - Gassensor - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Gassensor zum Einbau in einen Aufnahmestutzen (11) einer Messgasleitung (10), insbesondere eines Abgasstrangs einer Brennkraftmaschine angegeben, der ein Sensorgehäuse (12) mit einem umlaufenden Kragen (121) und ein durch den Aufnahmestutzen (11) hindurchführbares, dem Messgas aussetzbares Schutzrohr (13) aufweist, das an dem Sensorgehäuse (12) unterhalb des Kragens (121) befestigt ist. Zur Anpassung des Gassensors an geforderte, unterschiedliche Einbautiefen im Aufnahmestutzen (11) bei gleichzeitiger Montagefreundlichkeit sitzt auf dem Sensorgehäuse (12) eine im Aufnahmestutzen (11) verschraubbare Hohlschraube (17). Die Hohlschraube (17) weist einerseits innen eine am Sensorgehäuse-Kragen (121) anliegende, ringförmige Stützschulter (19) und andererseits außen einen radial abstehenden Montageflansch (20) auf und ist mit dem Sensorgehäuse (12), z. B. durch eine Schweißnaht (21), fest verbunden.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Gassensor zum Einbau in einen Aufnahmestutzen einer Messgasleitung, insbesondere einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Ein bekannter Gassensor oder Messfühler zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas von Verbrennungsmotoren ( DE 197 39 435 A1 ) weist ein rohrförmiges Sensorgehäuse mit einem radial umlaufenden Kragen auf, der von einem durch Stauchen des Sensorgehäuses erzeugten Wulst gebildet ist. In das abgasseitige Ende des Gehäuses ist ein Schutzrohr mit einem im Durchmesser reduzierten Rohrende eingesetzt, und Schutzrohr und Sensorgehäuse sind im Überlappungsbereich miteinander verschweißt. Das den aus dem Sensorgehäuse herausragenden Endabschnitt eines im Sensorgehäuse festgelegten Sensorelements überdeckende Schutzrohr ist nach Einbau in einen Aufnahmestutzen eines Abgasrohrs dem Abgas ausgesetzt. Zum Einbau des Gassensors in den Aufnahmestutzen wird das Schutzrohr und teilweise das Gehäuse durch den hohlen Aufnahmestutzen hindurchgeführt, bis sich der Kragen am Sensorgehäuse auf die ringförmige Stirnfläche des Aufnahmestutzens auflegt. Dann wird eine auf das Sensorgehäuse aufgeschobene Überwurfmutter, die sich mit einer Ringschulter auf der vom Schutzrohr abgekehrten Oberseite des Kragens abstützt, mit ihrem Innengewinde in einem am Aufnahmestutzen vorhandenen Außengewinde verschraubt, bis der Kragen am Sensorgehäuse zwischen der Überwurfmutter und dem Aufnahmestutzen festgespannt ist.
  • Ein ebenfalls bekannter Gassensor zur Bestimmung der Konzentration oder der Temperatur einer Gaskomponente ( US 2003/0019751 A1 ) weist ein Sensorgehäuse mit einem außen radial abstehenden, umlaufenden Kragen sowie ein mit dem Sensorgehäuse unterhalb des Kragens verbundenes Schutzrohr auf. Das Sensorgehäuse besteht aus einem den Kragen tragenden Gehäusekörper und einer auf den Gehäusekörper aufgesetzten Schutzhülse, die oberhalb des Kragens mit dem Gehäusekörper fest verbunden ist. Auch bei diesem Gassensor dient der Kragen zum Festspannen des Gassensors in einem Aufnahmestutzen, wobei der Kragen so angeordnet ist, dass zumindest das Schutzrohr durch den Aufnahmestutzen hindurchgeführt und vollständig dem Messgas ausgesetzt ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Gassensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass mittels der auf dem Sensorgehäuse festgelegten Hohlschraube die Einbautiefe des Gassensors im Aufnahmestutzen variiert und somit an unterschiedliche Einbauvorgaben angepasst werden kann. Hierzu ist lediglich das axiale Abstandsmaß zwischen der Stützschulter und der dem Schutzrohr zugekehrten Unterseite des Montageflansches an der Hohlschraube zu verändern. Da die Hohlschraube ein separat gefertigtes, kostengünstiges Bauteil ist, können diverse Hohlschrauben mit an die Kundenwünsche angepassten, unterschiedlichen Einbautiefen des Gassensors vorgehalten werden. Der Gassensor wird mit der entsprechend ausgewählten Hohlschraube komplett vormontiert und braucht am Einbauort nur noch mit einem handelsüblichen Montagewerkzeug eingeschraubt zu werden. Die auf dem Sensorgehäuse festgelegte Hohlschraube ist besonders zum Einbau von baukleinen Gassensoren, wie sie in Motorsportfahrzeugen zum Einsatz kommen, geeignet, wobei die Hohlschraube zusätzlich als Adapter zur Anpassung an Aufnahmestutzen mit unterschiedlichen Innengewindemaßen genutzt werden kann.
  • 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 liegt die im Innern der Hohlschraube ausgebildete Stützschulter auf der vom Schutzrohr abgekehrten Oberseite des Sensorgehäuse-Kragens auf, und die festen Verbindung zwischen Hohlschraube und Sensorgehäuse ist durch eine Schweißnaht hergestellt, die an dem vom Montageflansch abgekehrten Ende der Hohlschraube um das Sensorgehäuse herumgeführt ist. Durch Stützschulter und umlaufende Schweißnaht wird in fertigungstechnisch einfacher Weise eine Gasdichtheit zwischen Sensorgehäuse und Hohlschraube hergestellt.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung liegt die Hohlschraube mit ihrer Stützschulter an der dem Schutzrohr zugekehrte Unterseite des Sensorgehäuse-Kragens an, und die feste Verbindung zwischen Hohlschraube und Sensorgehäuse ist durch eine mit einem Außengewinde versehene Gewindehülse hergestellt, die in einem in der Hohlschraube im Bereich des Montageflansches ausgebildeten Innengewinde verschraubt ist und sich auf der vom Schutzrohr abgekehrten Oberseite des Sensorgehäuse-Kragens abstützt. Diese alternative Verbindung von Hohlschraube und Sensorgehäuse hat den Vorteil, dass bei nicht mehr lösbarem Festsitz des Gassensors im Aufnahmestutzen, also bei sog. Gewindefressern, eine Demontage des Gassensors über die Gewindehülse möglich ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Stirnseite der Gewindehülse und dem Kragen am Sensorgehäuse eine vorzugsweise aus Kupfer hergestellte Ausgleichsscheibe angeordnet. Durch plastisches Verformen der Ausgleichsscheibe beim Einschrauben und Festziehen der Gewindehülse werden Fertigungstoleranzen ausgeglichen und die Gasdichtheit zwischen Sensorgehäuse, Gewindehülse und Hohlschraube sichergestellt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in die Hohlschraube unmittelbar unterhalb der dem Schutzrohr zugekehrten Unterseite des Montageflansches eine Ringnut eingearbeitet, in der ein zwischen Montageflansch und Stirnseite des Aufnahmestutzens eingepresser Dichtungsring gehalten ist. Mittels dieser Ringnut kann bereits auch das zur Abdichtugn des Aufnahmestutzens erforderliche Dichtungselement vormontiert werden, so dass der komplette Gassensor zur direkten Montage im Fahrzeug angeliefert werden kann.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ausschnittweise einen Gassensor in Einbaulage in einem Aufnahmestutzen einer Messgasleitung, teilweise geschnitten dargestellt,
  • 2 eine gleiche Darstellung wie in 1 eines weiteren Ausführungsbeispiels des Gassensors,
  • 3 eine perspektivische Darstellung einer Ausgleichsscheibe des Gassensors in 2.
  • Der in 1 in Seitenansicht ausschnittweise und teilweise geschnitten dargestellte Gassensor ist zum Einbau in einen Aufnahmestutzen 11 einer Messgasleitung 10 vorgesehen und dient beispielsweise zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente oder der Temperatur eines in der Messgasleitung 10 strömenden Messgases. Im Kraftfahrzeugbau, z. B. bei Kraftwagen oder Motorrädern, wird der Gassensor in den Abgasstrang des Verbrennungsmotors eingesetzt und dient als Lambdasonde oder Stickoxidsonde zurr Bestimmung der Sauerstoff- bzw. Stickoxidkonzentration im Abgas des Verbrennungsmotors.
  • Der Gassensor weist ein Sensorgehäuse 12 mit einem umlaufenden Kragen 121 und ein und am Sensorgehäuse 12 befestigtes Schutzrohr 13 auf. Das Sensorgehäuse 12 umfasst einen metallischen Gehäusekörper 15, der den Kragen 121 trägt, und eine ausschnittweise dargestellte Schutzhülse 14. Wie bekannt und beispielsweise in der US 2003/0019751 A1 beschrieben ist, ist im Gehäusekörper 15 ein gassensitives Sensorelement mittels einer Dichtungspackung festgelegt. Das Sensorelement ragt mit einem messgasseitigen Endabschnitt und einem anschlussseitigen Endabschnitt aus dem Gehäusekörper 15 heraus. Der anschlussseitige Endabschnitt ist von der Schutzhülse 14 und der messgasseitige Endabschnitt vom Schutzrohr 13 überdeckt. Das Schutzrohr 13 ist unterhalb des Kragens 121 mittels einer Schweißnaht 161 und die Schutzhülse 14 ist oberhalb des Kragens 121 mittels einer Schweißnaht 162 jeweils mit dem Gehäusekörper 15 verbunden. Zum Einbau in den mit einem Innengewinde ausgestatteten Aufnahmestutzen 11 weist der Gassensor eine auf dem Sensorgehäuse 12 sitzende, im Aufnahmestutzen 11 verschraubbare Hohlschraube 17 auf. Die mit einem Außengewinde 18 versehene Hohlschraube 17 weist einerseits innen eine am Kragen 121 des Sensorgehäuses 12 anliegende, ringförmige Stützschulter 19 und andererseits außen einen radial abstehenden Montageflansch 20 auf und ist fest mit dem Sensorgehäuse 12, genauer mit dem Gehäusekörper 15 des Sensorgehäuses 12, verbunden.
  • Im Ausführungsbeispiel des Gassensors gemäß 1 liegt die Stützschulter 19 auf der vom Schutzrohr 13 abgekehrten Oberseite des Kragens 121 auf, und die feste Verbindung zwischen Hohlschraube 17 und Sensorgehäuse 12 ist durch eine Schweißnaht 21 hergestellt, die an dem vom Montageflansch 20 abgekehrten Ende der Hohlschraube 17 um das Sensorgehäuse 12, genauer um den dessen Gehäusekörper 15, herumgeführt ist. In die Hohlschraube 17 ist unmittelbar unterhalb der dem Schutzrohr 13 zugekehrten Unterseite 201 des Montageflansches 20 eine Ringnut 22 eingearbeitet. In die Ringnut 22 ist ein Dichtungsring 23 eingeschnappt, so dass er nicht unbeabsichtigt von der Hohlschraube 17 abfallen kann. Mit Einschrauben des Gassensors in den Aufnahmestutzen 11 wird der Dichtungsring 23 zwischen der Unterseite 201 des Montageflansches 20 und der ringförmigen Stirnfläche 111 des Aufnahmestutzens 11 zusammengepresst und stellt so die Gasdichtheit zwischen Aufnahmestutzen 11 und Gassensor her.
  • Bei dem in 2 skizzierten Ausführungsbeispiel des Gassensors wird die feste Verbindung zwischen Sensorgehäuse 12 und Hohlschraube 17 nicht durch Schweißen, sondern durch Schrauben hergestellt. Hierzu liegt die Hohlschraube 17 mit einer gegenüber der Hohlschraube 17 in 1 etwas verlagerten Stützschulter 24 an der dem Schutzrohr 13 zugekehrten Unterseite des Kragens 121 am Sensorgehäuse 12 an, und die feste Verbindung zwischen Hohlschraube 17 und Sensorgehäuse 12 ist durch eine auf dem Sensorgehäuse 12, genauer auf dessen Schutzhülse 14 sitzende Gewindehülse 25 hergestellt, die mit einem Außengewinde 26 in einem in der Hohlschraube 17 im Bereich des Montageflansches 20 ausgebildeten Innengewinde 27 verschraubt ist und sich mit ihrer einen ringförmigen Stirnseite auf der vom Schutzrohr 13 abgekehrten Oberseite des Kragens 121 abstützt. Für die Montage besitzt die Gewindehülse 25 an ihrer anderen Stirnseite Aussparungen 28 zum Einsetzen eines Montagewerkzeugs. In der Darstellung in 2 sind zwei diametrale Aussparungen 28 zu sehen.
  • Zur Herstellung der Gasdichtheit zwischen Gewindehülse 25 und Sensorgehäuse 12 ist zwischen dem Kragen 121 am Sensorgehäuse und der dem Kragen 121 12 zugekehrten Stirnseite der Gewindehülse 25 eine Ausgleichsscheibe 29 angeordnet, wie sie in 2 im Schnitt und in 3 in perspektivischer Darstellung zu sehen ist. Die Ausgleichsscheibe 29 ist vorzugsweise aus Kupfer und wird beim Verschrauben der Gewindehülse 25 in der Hohlschraube 17 gegen den Kragen 121 gepresst. Die Abdichtung zwischen Hohlschraube 17 und Aufnahmestutzen 11 erfolgt in gleicher Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel in 1 durch den vormontierten, in der Ringnut 22 gehaltenen Dichtungsring 23, der zwischen dem Montageflansch 20 am Gehäusekörper 15 und der Stirnseite 111 des Aufnahmestutzens 11 zusammengepresst wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19739435 A1 [0002]
    • US 2003/0019751 A1 [0003, 0015]

Claims (7)

  1. Gassensor zum Einbau in einen Aufnahmestutzen (11) einer Messgasleitung (10), insbesondere eines Abgasstrangs einer Brennkraftmaschine, mit einem einen umlaufenden Kragen (121) aufweisenden Sensorgehäuse (12) und einem durch den Aufnahmestutzen (11) hindurchführbaren, dem Messgas aussetzbaren Schutzrohr (13), das unterhalb des Kragens (121) am Sensorgehäuse (12) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf das Sensorgehäuse (12) sitzende, im Aufnahmestutzen (11) verschraubbare Hohlschraube (17) einerseits innen eine am Kragen (121) anliegende, ringförmige Stützschulter (19; 24) und andererseits außen einen radial abstehenden Montageflansch (20) aufweist und mit dem Sensorgehäuse (12) fest verbunden ist.
  2. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschulter (19) der Hohlschraube (17) auf der vom Schutzrohr (13) abgekehrten Oberseite des Kragens (121) am Sensorgehäuse (12) aufliegt und die feste Verbindung zwischen Hohlschraube (17) und Sensorgehäuse (12) durch eine Schweißnaht (21) hergestellt ist, die an dem vom Montageflansch (20) abgekehrten Ende der Hohlschraube (17) um das Sensorgehäuse (12) herumgeführt ist.
  3. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlschraube (17) mit ihrer Stützschulter (24) an der dem Schutzrohr (13) zugekehrten Unterseite des Kragens (121) am Sensorgehäuse (12) anliegt und die feste Verbindung zwischen Hohlschraube (17) und Sensorgehäuse (12) durch eine auf das Sensorgehäuse (12) aufgeschobene Gewindehülse (25) hergestellt ist, die mit einem Außengewinde (26) in einem in der Hohlschraube (17) im Bereich des Montageflansches (20) ausgebildeten Innengewinde (27) verschraubt ist und sich mit einer Stirnseite auf der vom Schutzrohr (13) abgekehrten Oberseite des Kragens (121) am Sensorgehäuse (12) abstützt.
  4. Gassensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindehülse (25) stirnseitig mindestens zwei Aussparungen (28) zum Einsetzen eines Montagewerkzeugs aufweist.
  5. Gassensor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kragen (121) am Sensorgehäuse (12) und der dem Kragen (121) zugekehrten Stirnseite der Gewindehülse (25) eine Ausgleichsscheibe (29), vorzugsweise aus Kupfer, angeordnet ist.
  6. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Hohlschraube (17) unmittelbar unterhalb der dem Schutzrohr (13) zugekehrten Unterseite des Montageflansches (20) eine Ringnut (22) eingearbeitet ist, in der ein zwischen Montageflansch (20) und Stirnseite des Aufnahmestutzens (11) eingepresster Dichtungsring (23) festgelegt ist.
  7. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorgehäuse (12) einen den Kragen (121) tragenden Gehäusekörper (15) und eine Schutzhülse (14) umfasst und dass die Schutzhülse (14) oberhalb des Kragens (12) und das Schutzrohr (13) unterhalb des Kragens (121) jeweils fest, vorzugsweise durch Schweißen, mit dem Gehäusekörper (15) verbunden sind.
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