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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Messfühler nach der Gattung des Anspruchs 1. Bei diesem Messfühler handelt es sich insbesondere um einen Gassensor zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, insbesondere der Temperatur oder der Konzentration einer Gaskomponente, und insbesondere im Abgas einer Brennkraftmaschine.
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Solche Messfühler werden beispielsweise als so genannte Lambdasonden zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Dabei ragt das Sensorelement im Allgemeinen in einer Längserstreckungsrichtung des Messfühlers aus dem Fühlergehäuse heraus. Diese Längserstreckungsrichtung oder auch Längsachse des Messfühlers kann dabei gleichzeitig eine Symmetrieachse des Messfühlers vorgeben, da bekannte Messfühler verbreitet einen rotationssymmetrischen Aufbau in Bezug auf die genannte Längsachse aufweisen.
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Des Weiteren ist entscheidend, dass das Sensorelement in einen direkten Kontakt mit dem Messgas bringbar sein muss. Daher weisen das äußere Schutzrohr sowie das innere Schutzrohr und ein gegebenenfalls zusätzlich vorhandenes zentrales Schutzrohr bei bekannten Messfühlern stets geeignete Öffnungen auf, um einen Durchtritt des umströmenden Messgases zu ermöglichen.
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Gattungsgemäße Messfühler sind bereits in
WO 2010/015445 A1 ,
WO 2006/005641 A1 und
DE 10 2007 040 507 A1 beschrieben worden.
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WO 2010/015445 A1 offenbart einen Messfühler, bei dem der gasseitige Endabschnitt des Sensorelements ausschließlich von einem Doppelschutzrohr, bestehend aus einem inneren sowie einem äußeren Schutzrohr, umgeben wird.
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WO 2006/005641 A1 sowie
DE 10 2007 040 507 A1 hingegen zeigen Vorrichtungen, in denen das Sensorelement zusätzlich von einem zentralen Schutzrohr umgeben wird, welches wiederum innerhalb des Doppelschutzrohrs, bestehend aus äußerem und innerem Schutzrohr, angeordnet ist. Im Ergebnis betreffen auch diese Schriften gattungsgemäße Messfühler.
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Die genannten Schriften zeigen jedoch eine identische Technik, was die Festlegung sowohl des äußeren Schutzrohrs als auch des inneren Schutzrohrs an dem Fühlergehäuse betrifft. Der gehäuseseitige Endabschnitt des inneren Schutzrohrs ist dabei auf einen Ringabsatz des Fühlergehäuses aufgeschoben. Dazu kann der gehäuseseitige Endabschnitt des inneren Schutzrohrs eine Querschnittserweiterung aufweisen, so dass dieser Abschnitt als Ringschulter ausgebildet sein kann. Der gehäuseseitige Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs ist wiederum in Längserstreckungsrichtung des Messfühlers gesehen auf den genannten Endabschnitt (Ringschulter) des inneren Schutzrohrs und damit ebenfalls, allerdings mittelbar, auf den Ringabsatz des Fühlergehäuses aufgeschoben. Zur Festlegung des Doppelschutzrohrs an dem Fühlergehäuse wird gemäß Stand der Technik schließlich eine Schweißnaht gesetzt, welche vom gehäuseseitigen Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs durch den darunterliegenden Endabschnitt des inneren Schutzrohrs bis in das Fühlergehäuse, insbesondere einen Ringabsatz des Fühlergehäuses, reicht.
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Diese Festlegung des äußeren Schutzrohrs sowie des inneren Schutzrohrs an dem Fühlergehäuse gemäß Stand der Technik ist jedoch mit Nachteilen behaftet. Diese Nachteile betreffen insbesondere die Herstellung sowie die Haltbarkeit der Verbindung.
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Zunächst ist das Anbringen einer Schweißnaht, welche ausgehend von dem äußeren Schutzrohr durch das innere Schutzrohr bis in das Fühlergehäuse verläuft, kompliziert und fehlerbehaftet, da mehrere benachbarte bzw. übereinanderliegende Teile miteinander zu verschweißen sind. Des Weiteren muss in den meisten Fällen ein inneres Schutzrohr verwendet werden, welches an seinem gehäuseseitigen Endabschnitt eine merkliche Querschnittserweiterung aufweist, um als Ringschulter auf einen Ringabsatz des Fühlergehäuses aufsteckbar zu sein. Ein solches inneres Schutzrohr bedingt daher einen erhöhten Material- und Fertigungsaufwand.
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Darüber hinaus ist in der Praxis festzustellen, dass eine wie oben beschriebene Verbindung des Doppelschutzrohrs mit dem Fühlergehäuse oft nur eine unbefriedigende Stabilität und Haltbarkeit aufweist. Verbreitet kommt es zu einem Versagen der Verbindung des Doppelschutzrohrs mit dem Fühlergehäuse. Dies betrifft insbesondere Anwendungsfälle, bei denen der Messfühler sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist, beispielsweise im Falle eines Einbaus des Messfühlers vor einem Turbolader. Des Weiteren erweisen sich beschriebene Verbindungen gemäß Stand der Technik als ausgesprochen empfindlich gegenüber Temperaturwechseln mit großen Temperaturhüben und/oder großen Temperaturgradienten.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird daher ein Messfühler, insbesondere ein Gassensor zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, vorgeschlagen, welcher die oben genannten Nachteile vermeidet und eine optimierte Festlegung des Doppelschutzrohrs an dem Fühlergehäuse aufweist. Ein solcher erfindungsgemäßer Messfühler ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 angegeben. Zur Vermeidung der genannten Nachteile ist ein gattungsgemäßer Messfühler im Rahmen der Erfindung so ausgestaltet, dass der gehäuseseitige Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs unmittelbar an dem Fühlergehäuse festgelegt ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachgeordneten Ansprüchen.
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Zur Realisierung einer einfachen, kostengünstigen und haltbaren Verbindung ist der gehäuseseitige Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs unmittelbar an dem Fühlergehäuse festgelegt. Dies bedeutet, dass unter Abkehr vom Stand der Technik keine mittelbare Festlegung über das innere Schutzrohr erfolgt. Eine lediglich das äußere Schutzrohr mit dem Fühlergehäuse verbindende Schweißnaht ist einfach und mit besser vorhersagbarer und vergrößerter Haltbarkeit herstellbar. Durch den Wegfall des inneren Schutzrohrs aus diesem Verbindungsbereich lässt sich der Durchmesser eines Ringabsatzes des Fühlergehäuses, auf den das äußere Schutzrohr aufgesteckt wird, vergrößern. Dadurch lässt sich eine noch stabilere Verbindung zwischen dem äußeren Schutzrohr und dem Fühlergehäuse herstellen. Die Güte der Schweißnaht lässt sich besser beurteilen, da das festzulegende Teil (das äußere Schutzrohr) direkt und unmittelbar mit dem Fühlergehäuse verschweißt werden kann.
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Die vorgeschlagene Verbindung zwischen äußerem Schutzrohr und dem Fühlergehäuse ist weitgehend unempfindlich gegenüber hohen Temperaturen und/oder starken Temperaturschwankungen.
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Erfindungsgemäß ist eine räumliche Trennung der Verbindung von äußerem Schutzrohr mit dem Fühlergehäuse und von innerem Schutzrohr mit dem Fühlergehäuse ermöglicht. Das innere Schutzrohr lässt sich demnach an anderer, besser einzusehender und zu überwachender Position mit dem Fühlergehäuse verbinden. Dabei kann insbesondere auf eine Querschnittserweiterung des gehäuseseitigen Endabschnitts des inneren Schutzrohrs verzichtet werden. Das innere Schutzrohr muss nicht länger zwingend auf einen Ringabsatz des Fühlergehäuses aufsteckbar ausgestaltet sein. Vielmehr kann das innere Schutzrohr beispielsweise mit einem (auf die Längserstreckungsrichtung des Messfühlers bezogen) stirnflächenartigen gasseitigen Endabschnitt des Fühlergehäuses verbunden werden. Ein hierfür geeignetes inneres Schutzrohr lässt sich vorzugsweise mit verringertem Materialeinsatz und verringertem Fertigungsaufwand bereitstellen.
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Im Ergebnis ist ein Messfühler angegeben, der eine einfach herstellbare, hoch belastbare und sehr haltbare Verbindung des Doppelschutzrohrs mit dem Fühlergehäuse aufweist.
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Eine unmittelbare Festlegung des gehäuseseitigen Endabschnitts des äußeren Schutzrohrs an dem Fühlergehäuse im Sinne der vorliegenden Anmeldung liegt vor, falls zwischen dem äußeren Schutzrohr und dem korrespondierenden Abschnitt des Fühlergehäuses kein weiteres Bauteil, insbesondere ein inneres Schutzrohr, angeordnet ist. Demgemäß liegt eine unmittelbare Festlegung im Sinne der Erfindung gerade nicht vor, wenn ein weiteres Bauteil, insbesondere ein inneres Schutzrohr, im Bereich der Verbindung sandwichartig von dem äußeren Schutzrohr und dem korrespondierenden Abschnitt des Fühlergehäuses eingefasst wird. Eine unmittelbare Festlegung des gehäuseseitigen Endabschnitts des äußeren Schutzrohrs an dem Fühlergehäuse ist allerdings ohne weiteres realisierbar, falls das äußere Schutzrohr mit dem Fühlergehäuse verschweißt ist, und/oder falls das äußere Schutzrohr mittels geeigneter Verbindungsmittel, insbesondere Schrauben, Stifte oder Nieten, an dem Fühlergehäuse festgelegt ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Messfühlers ist der gehäuseseitige Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs an einem Ringabsatz des Fühlergehäuses festgelegt. Hierzu kann das äußere Schutzrohr vorzugsweise von der Außenseite ausgehend an dem Ringabsatz festgelegt sein, nämlich insbesondere durch Verschweißen. Alternative oder zusätzliche Verbindungstechniken sind möglich, wozu auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, in der der gehäuseseitige Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs als Ringschulter ausgebildet ist, welche auf einen korrespondierenden Ringabsatz des Fühlergehäuses aufschiebbar und festlegbar ist.
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Unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des gehäuseseitigen Endabschnitts des äußeren Schutzrohrs ist eine Ausführung bevorzugt, in der der gehäuseseitige Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs mit dem Fühlergehäuse verschweißt ist. So lässt sich eine einfach herstellbare, stabile und haltbare Festlegung des äußeren Schutzrohrs realisieren. Eine Schweißverbindung des gehäuseseitigen Endabschnitts des äußeren Schutzrohrs mit dem Fühlergehäuse kann als Überlapp- oder Bundnaht, welche sich in radialer Richtung durch die verbundenen Teile erstreckt, ausgeführt werden. Besonders bevorzugt ist jedoch, den gehäuseseitigen Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs bis auf den Boden eines Ringabsatzes des Fühlergehäuses aufzuschieben und so einen I-Stoß zu realisieren. Durch das folgende Verschweißen des gehäuseseitigen Endabschnitts des äußeren Schutzrohrs mit dem Fühlergehäuse kann sowohl eine in radialer Richtung wirkende Verbindung mit dem Ringabsatz als auch eine in axialer Richtung wirkende Verbindung mit dem Boden des Ringabsatzes hergestellt werden. Der Boden des Ringabsatzes kann dabei auch als Gehäusestoß bezeichnet werden und bezeichnet eine axial ausgerichtete Stirn-Ringfläche, welche den Übergang zwischen dem Ringabsatz und dem restlichen Fühlergehäuse bildet. Eine solche I-Naht ist mit einer größtmöglichen Entfernung zu dem einwirkenden Messgas positioniert und daher thermisch möglichst gering belastet. Wegen der gleichzeitigen axialen und radialen Festlegung ist die Stabilität und Haltbarkeit gleichzeitig erhöht. Aufgrund der beidseitigen Schweißanbindung kann die Schweißnahttiefe und damit der Energieeintrag reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein Verschweißen des gehäuseseitigen Endabschnitts des äußeren Schutzrohrs unter einer Schutzgasatmosphäre, insbesondere unter Argon, erfolgen.
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In vorteilhafter Weise kann der gehäuseseitige Endabschnitt des inneren Schutzrohrs in das Fühlergehäuse, insbesondere in eine Sackbohrung im Fühlergehäuse, eingesteckt sein. Hierdurch lässt sich eine einfach herstellbare, aber dennoch sichere Festlegung des inneren Schutzrohrs an dem Fühlergehäuse erreichen. Der gehäuseseitige Endabschnitt des inneren Schutzrohrs ist dabei allgemein in den gasseitigen Endabschnitt des Fühlergehäuses eingesteckt. Hierzu kann der gasseitige Endabschnitt des Fühlergehäuses als Stirnbereich, insbesondere als Stirnfläche ausgestaltet sein. Eine Bezeichnung als Stirnbereich oder -fläche bezieht sich dabei auf eine Längserstreckungsrichtung des Messfühlers, in Bezug auf welche der genannte Stirnbereich bzw. die Stirnfläche im Wesentlichen senkrecht angeordnet ist. Eine Sackbohrung im Fühlergehäuse, in welche der gehäuseseitige Endabschnitt des inneren Schutzrohrs eingesteckt ist, weist vorzugsweise eine Tiefe von 1 bis 2 mm, insbesondere von ca. 1,3 mm, auf. Aufgrund der von der Verbindung des äußeren Schutzrohrs mit dem Fühlergehäuse unabhängigen Verbindung des inneren Schutzrohrs mit dem Fühlergehäuse, insbesondere durch Einstecken, kann der gehäuseseitige Endabschnitt des inneren Schutzrohrs einen sehr viel geringeren Durchmesser aufweisen als der gehäuseseitige Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs. So lässt sich ein inneres Schutzrohr verwenden, dessen Herstellung einfach und mit wenig Materialeinsatz realisierbar ist.
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In diesem Zusammenhang ist eine Ausführungsform bevorzugt, in der der gehäuseseitige Endabschnitt des inneren Schutzrohrs denselben Durchmesser aufweist wie ein mittlerer Abschnitt des inneren Schutzrohrs. Mit anderen Worten wird hiermit eine Ausführungsform beschrieben, in der das innere Schutzrohr ausgehend von dessen mittlerem Bereich bis zum gehäuseseitigen Endabschnitt im Wesentlichen keine Querschnittserweiterung aufweist. Insbesondere ist die Verwendung eines inneren Schutzrohrs mit einer zylindrischen Mantelfläche bevorzugt, wobei die Formgebung des gasseitigen Endabschnitts des inneren Schutzrohrs jedoch stets von der Zylinderform abweichen kann. Ein inneres Schutzrohr gemäß dieser Ausführungsform ist einfach und mit geringem Materialeinsatz herstellbar, und stellt auch mit einer geringen Wandstärke eine beträchtliche Stabilität bereit.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des Messfühlers ist der gasseitige Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs so ausgestaltet, dass dieser den gasseitigen Endabschnitt des inneren Schutzrohrs in axialer und/oder radialer Richtung formschlüssig festlegt, insbesondere wobei der gasseitige Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs auf den gasseitigen Endabschnitt des inneren Schutzrohrs aufsteckbar ist. Aus dem Stand der Technik sind bisher Ausgestaltungen bekannt, bei denen der gasseitige Endabschnitt des inneren Schutzrohrs durch eine große, axiale Öffnung im gasseitigen Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs, nämlich insbesondere durch einen Lochbund, hindurchgeführt ist. Abweichend hiervon wird vorgeschlagen, das innere Schutzrohr vollständig von dem äußeren Schutzrohr zu umgeben, wobei das innere Schutzrohr überdies durch den gasseitigen Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs formschlüssig festgelegt sein kann. Hierdurch wird eine weit bessere Zentrierung und/oder Festlegung des inneren Schutzrohrs erreicht als durch die bisher bekannte Öffnung im gasseitigen Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs. Durch ein Aufstecken des äußeren Schutzrohrs auf das von diesem vollkommen umgebene innere Schutzrohr kann gleichzeitig eine Zentrierung und eine sichere Festlegung des inneren Schutzrohrs in Bezug auf das Fühlergehäuse erreicht werden.
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In diesem Zusammenhang ist vorteilhaft, falls der gasseitige Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs einen Übergangsbereich zwischen zwei durchmesserverschiedenen Abschnitten des äußeren Schutzrohrs aufweist. Insbesondere kann ein solcher Bereich als Hutze oder Deckel ausgestaltet sein, welcher bei einem Anbringen an das Fühlergehäuse automatisch den gasseitigen Endabschnitt des inneren Schutzrohrs in geeigneter Weise formschlüssig erfasst und in oben beschriebener Weise axial und/oder radial festlegt. Dabei ist bevorzugt, dass die Außenseite des gasseitigen Endabschnitts des inneren Schutzrohrs und die Innenseite des gasseitigen Endabschnitts des äußeren Schutzrohrs einander in der Formgebung entsprechen, so dass ein Auf- oder Einstecken erleichtert ist.
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Allgemein ist bevorzugt, dass der gasseitige Endabschnitt des äußeren Schutzrohrs in Richtung der Gasseite gesehen eine Querschnittsverjüngung aufweist. So kann in genereller Hinsicht eine axiale und/oder radiale Festlegung des von dem äußeren Schutzrohr umgebenen inneren Schutzrohrs realisiert werden.
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Der erfindungsgemäße Messfühler kann ein zusätzliches zentrales Schutzrohr aufweisen, welches von dem Doppelschutzrohr umgeben wird. Mit anderen Worten bezieht sich die Erfindung einerseits auf Messfühler, deren Sensorelement lediglich von einem Doppelschutzrohr mit einem äußeren Schutzrohr und einem inneren Schutzrohr umgeben wird. Andererseits umfasst die Erfindung ebenso Ausführungsformen von Messfühlern, in denen das Sensorelement zusätzlich und innerhalb des genannten Doppelschutzrohrs von einem weiteren zentralen Schutzrohr umgeben wird. Derartige Ausgestaltungen sind beispielsweise in den genannten
WO 2006/005641 A1 oder
DE 10 2007 040 507 A1 gezeigt. Mit anderen Worten ist die Erfindung nicht auf Ausgestaltungen beschränkt, in denen lediglich ein das Sensorelement umgebendes Doppelschutzrohr vorgesehen ist. Die Erfindung ist vielmehr ohne Abstriche realisierbar, falls im Inneren des Doppelschutzrohrs ein weiteres, zentrales Schutzrohr angeordnet ist. Dabei ist zu beachten, dass im Rahmen der Erfindung für einen solchen Fall jenes Schutzrohr, welches das Sensorelement direkt umgibt, stets als zentrales Schutzrohr bezeichnet wird. Dieses zentrale Schutzrohr wiederum wird in Richtung der Außenseite von dem bereits ausführlich beschriebenen inneren Schutzrohr umgeben.
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Sofern ein zusätzliches zentrales Schutzrohr vorgesehen ist, kann das Fühlergehäuse eine Zentriernase für das zentrale Schutzrohr aufweisen, welche in Richtung der Gehäusemitte von dem gasseitigen Ende des Gehäuses, insbesondere einer Stirnfläche, zurückgesetzt ist. Eine solche Ausführung ist besonders vorteilhaft, falls das innere Schutzrohr in einen gasseitigen Stirnbereich, insbesondere in eine Stirnfläche, des Fühlergehäuses eingesteckt ist. Durch ein Zurücksetzen der Zentriernase für das zentrale Schutzrohr von dem gasseitigen Ende des Gehäuses wird in vorteilhafter Weise Raum für eine Sackbohrung als Sitz für das innere Schutzrohr geschaffen. Diese Bohrung kann sich demnach ausgehend von dem gasseitigen Ende des Fühlergehäuses in Richtung der Gehäusemitte erstrecken.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigt:
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1 in einer seitlichen Schnittdarstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messfühlers, der als Gassensor, nämlich als Lambdasonde mit Doppelschutzrohr und zusätzlichem zentralen Schutzrohr um das Sensorelement, ausgestaltet ist.
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1 zeigt in einer seitlichen Schnittdarstellung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Messfühlers. Zur Reduktion der Schadstoffemission von Verbrennungsmotoren in Fahrzeugen wird ein Drei-Wege-Katalysator mit Lambdaregelung eingesetzt. Das in 1 ausschnittsweise dargestellte, bevorzugte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messfühlers 10 ist beispielhaft als eine solche Lambdasonde ausgestaltet. Die Lambdasonde dient zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Gemischs, um mittels einer Messung der Konzentration des Sauerstoffgehalts im Abgas ein möglichst stöchiometrisches Gemisch einstellen zu können, so dass durch eine möglichst optimale Verbrennung der Schadstoffausstoß minimiert wird.
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Diese Lambdasonde wird nachfolgend aus Ausführungsbeispiel für einen als Gassensor eingesetzten allgemeinen Messfühler 10 beschrieben, mit dem eine physikalische Eigenschaft eines Messgases, insbesondere die Temperatur oder die Konzentration einer Gaskomponente, bestimmt wird.
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Dazu weist der Messfühler 10 ein Sensorelement 11 auf, das mit einem dem Messgas ausgesetzten, gasseitigen Endabschnitt 111 aus einem Fühlergehäuse 12 herausragt. Dieser gasseitige Endabschnitt 111 des Sensorelements 11 wird von außen nach innen gesehen zunächst von einem Doppelschutzrohr 13 umgeben. Dieses Doppelschutzrohr 13 umfasst ein äußeres Schutzrohr 14 und ein inneres Schutzrohr 15. Des Weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein zusätzliches zentrales Schutzrohr 16 vorgesehen, welches das Sensorelement 11 innerhalb des Doppelschutzrohrs 13 umgibt.
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Es sei darauf verwiesen, dass das Vorhandensein eines zentralen Schutzrohrs 16 jedoch keine Voraussetzung für die Umsetzung der Erfindung darstellt. Vielmehr lässt sich die Erfindung wahlweise auch in einem Messfühler 10 umsetzen, welcher lediglich ein Doppelschutzrohr 13 und kein zusätzliches zentrales Schutzrohr 16 aufweist.
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Bei dem vorliegenden Beispiel eines Messfühlers 10, nämlich hier beispielhaft einer Lambdasonde, sind des Weiteren sämtliche Schutzrohre 14, 15, 16 an dem Fühlergehäuse 12 festgelegt. Des Weiteren weisen sämtliche Schutzrohre 14, 15, 16 geeignete Öffnungen bzw. Durchbrechungen in ihrer Wand auf, um eine Kontaktierung des Sensorelements 11 mit dem zu untersuchenden Messgas zu erlauben. Diese Öffnungen werden hier nicht eingehend beschrieben.
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Erfindungsgemäß ist der gehäuseseitige Endabschnitt 142 des äußeren Schutzrohrs 14 unmittelbar an dem Fühlergehäuse 12 festgelegt. Dazu ist dieser gehäuseseitige Endabschnitt 142 auf einen Ringabsatz 17 des Fühlergehäuses 12 aufgeschoben und über eine Schweißnaht 18 an diesem festgelegt. Der Ringabsatz 17 des Fühlergehäuses 12 ist hierbei in Bezug auf die Längserstreckungsrichtung und gleichzeitig die Längsachse des Messfühlers 10 zu sehen, welche mit der Längserstreckungsachse des Sensorelements 11 zusammenfällt. Die in 1 dargestellte Schweißnaht 18 ist lediglich beispielhaft als einfache Überlapp- oder Bundnaht ausgeführt. Besonders bevorzugt ist hingegen, den links der dargestellten Schweißnaht 18 liegenden Bereich des gehäuseseitigen Endabschnitts 142 des äußeren Schutzrohrs 14 mittels einer bereits erläuterten I-Stoß-Schweißnaht sowohl radial mit dem Ringabsatz 17 als auch axial mit dem Boden des Ringabsatzes 17, welcher durch das restliche Fühlergehäuse 12 gebildet wird, festzulegen. Dieser Boden des Ringabsatzes 17 oder der Stumpfstoß wird dabei durch die Stirn-Ringfläche des Fühlergehäuses 12 gebildet, welche sich zwischen dem Ringabsatz 17 und dem restlichen Fühlergehäuse 12 erstreckt.
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Ein gasseitiger Endabschnitt des Fühlergehäuses 12 wird durch den Ringabsatz 17 und eine diesen in Richtung der Gasseite begrenzende Stirnfläche 19 gebildet. In den gasseitigen Endabschnitt des Fühlergehäuses 12, nämlich konkret in die Stirnfläche 19, ist eine Sackbohrung 20 eingebracht, in die der gehäuseseitige Endabschnitt 152 des inneren Schutzrohrs 15 eingesteckt ist. Dadurch ist dieser Endabschnitt 152 am Fühlergehäuse 12 festgelegt.
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Aufgrund der unmittelbaren Festlegung des gehäuseseitigen Endabschnitts 142 des äußeren Schutzrohrs 14 an dem Fühlergehäuse 12, nämlich ohne ein zwischen dem Endabschnitt 142 und dem Fühlergehäuse 12 angeordnetes inneres Schutzrohr, ist eine einfach herstellbare, hoch belastbare und sehr haltbare Verbindung des äußeren Schutzrohrs 14 mit dem Fühlergehäuse 12 geschaffen worden.
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Auch das innere Schutzrohr 15 ist in vorteilhafter Weise mit dem Fühlergehäuse 12 verbunden. Durch das Einstecken in die Sackbohrung 20 ergibt sich zunächst eine genaue Zentrierung des inneren Schutzrohrs 15 und gegebenenfalls eine Klemmkraft gegenüber dem Fühlergehäuse 12. Da der jeweilige Verbindungsbereich des äußeren Schutzrohrs 14 mit dem Fühlergehäuse 12 und des inneren Schutzrohrs 15 mit dem Fühlergehäuse 12 räumlich voneinander getrennt sind, lässt sich ein inneres Schutzrohr 15 verwenden, welches im Wesentlichen (d.h. in diesem Fall bis auf den gasseitigen Endabschnitt 151) eine zylindrische Formgebung aufweist. Das innere Schutzrohr 15 ist daher einfacher, stabiler und mit weniger Materialaufwand herstellbar.
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Der gasseitige Endabschnitt 151 des inneren Schutzrohrs 15 weist eine gerundet ausgeführte Querschnittsverjüngung auf. Entsprechend ist der gasseitige Endabschnitt 141 des äußeren Schutzrohrs 14 so ausgestaltet, dass dieser den gasseitigen Endabschnitt 151 des inneren Schutzrohrs 15 in axialer und radialer Richtung formschlüssig festlegt. Mit anderen Worten ist der gasseitige Endabschnitt 141 des äußeren Schutzrohrs 14 auf den gasseitigen Endabschnitt 151 des inneren Schutzrohrs 15 aufsteckbar. Die Innenseite des gasseitigen Endabschnitts 141 korrespondiert dabei mit der äußeren Form des gasseitigen Endabschnitts 151. Demnach weist der gasseitige Endabschnitt 141 des äußeren Schutzrohrs 14 einen Übergangsbereich zwischen zwei durchmesserverschiedenen Abschnitten des äußeren Schutzrohrs 14 auf. Dieser gasseitige Endabschnitt 141 ist als Hutze 21 oder auch Deckel ausgestaltet, welcher auf den gasseitigen Endabschnitt 151 des inneren Schutzrohrs 15 aufsteckbar ist. So wird in besonders raffinierter Weise über ein Einstecken des inneren Schutzrohrs 15 in die Sackbohrung 20, ein Aufstecken des äußeren Schutzrohrs 14 auf das innere Schutzrohr 15 und über den Ringabsatz 17 und das Anbringen der Schweißnaht 18 sowohl das innere Schutzrohr 15 als auch das äußere Schutzrohr 14 sicher am Fühlergehäuse 12 festgelegt, ohne dass eine Verbindung mit den Nachteilen des Stands der Technik geschaffen wird.
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Das zusätzliche zentrale Schutzrohr 16 weist einen geringeren Durchmesser als das innere Schutzrohr 15 auf. Das zentrale Schutzrohr 16 ist über Zentriernasen 22 in einer mittigen Öffnung im Fühlergehäuse 12 positioniert, welche sich von der Sackbohrung 20 ausgehend in Richtung der Mitte des Fühlergehäuses 12 erstreckt. Die Zentriernasen 22 sind um ca. 1,3 mm von der Stirnfläche 19 zurückgesetzt angebracht. Zur axialen Festlegung des zentralen Schutzrohrs 16 ist dieses im Inneren des Fühlergehäuses 12 in geeigneter Weise aufgeweitet und verklemmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/015445 A1 [0004, 0005]
- WO 2006/005641 A1 [0004, 0006, 0024]
- DE 102007040507 A1 [0004, 0006, 0024]
