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Stand der Technik
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Sensoren und Verfahren zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum bekannt. Dabei kann es sich grundsätzlich um beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaften des Messgases handeln, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung einer Gaskomponente des Messgases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Messgas. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Messgases erfassbar, wie beispielsweise die Temperatur.
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Derartige Sensoren beruhen auf der Verwendung entsprechend ausgebildeter Sensorelemente. Beispiele für derartige Sensoren sind als so genannte Lambdasonden ausgestaltet, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Aufl. 2010, Seiten 160–165 bekannt sind. Mit Breitband-Lambdasonden, insbesondere mit planaren Breitband-Lambdasonden, kann beispielsweise die Sauerstoffkonzentration im Abgas in einem großen Bereich bestimmt und damit auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Brennraum geschlossen werden. Die Luftzahl λ beschreibt dieses Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Aus dem Stand der Technik sind insbesondere keramische Sensorelemente bekannt, welche auf der Verwendung von elektrolytischen Eigenschaften bestimmter Festkörper basieren, also auf ionenleitenden Eigenschaften dieser Festkörper. Insbesondere kann es sich bei diesen Festkörpern um keramische Festelektrolyte handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid, insbesondere Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid und Scandium-dotiertes Zirkoniumdioxid, die geringe Zusätze an Aluminiumoxid und/oder Siliziumoxid enthalten können.
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Aus der
DE 197 14 203 A1 und der
DE 195 32 090 C2 sind Lambdasonden mit einem Dichtpackungssystem bekannt, welches aus einer Kombination mehrerer Dichtscheiben aus Steatit und Bornitrid besteht. Bei den Steatitdichtscheiben handelt es sich um ungesinterten Steatitrohstoff. Beim Bornitrid handelt es sich um hexagonales heißgepresstes Bornitrid. Bei der Montage wird das Dichtpackungssystem durch zwei angrenzende Stützkeramikbuchsen aus hartgesintertem Steatit im Sensorgehäuse gekammert und durch axiale Krafteinleitung pulverisiert und verdichtet. Dabei werden Fügespalte geschlossen und die Dichtheit gesteigert. Das Dichtsystem hat die Aufgabe, Abgas und Feuchtigkeit vom Referenzluftraum des Sensors zu trennen.
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Trotz der Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. Zwar weist das oben beschriebene Dichtpackungssystem gute Dichteigenschaften gegenüber Gasen und Flüssigkeiten auf, jedoch kann es bei Anwendung mit niedriger Temperatur vorkommen, dass sich Wasserdampf ins Kristallgitter des Bornitrids einlagert sowie mit dem im Bornitrid enthaltenen Boroxid zu Borsäure reagiert. Beim Aufheizen der Lambdasonde während des Motorstarts kann es dann vorkommen, dass das gebundene Wasser aus der Bornitridscheibe in den Referenzluftraum ausgetrieben wird, was dann zur Verfälschung des Sondensignals führen kann. Dabei kommt es zusätzlich zu einer starken Absenkung des Isolationswiderstands.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird daher ein Sensor zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum vorgeschlagen, welcher die Nachteile bekannter Sensoren zumindest weitgehend vermeidet und bei dem insbesondere eine verbesserte Dichtwirkung gegenüber Feuchtigkeit und Abgasen realisiert ist sowie der Isolationswiderstand zwischen dem Sensorelement und dem Sensorgehäuse verbessert ist.
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Ein erfindungsgemäßer Sensor zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, umfasst ein Sensorgehäuse und ein Sensorelement zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum. Das Sensorgehäuse weist eine Längsbohrung auf. Die Längsbohrung erstreckt sich entlang einer Längsachse. Das Sensorelement ist mit einer Dichtung stoffschlüssig verbunden. Das Sensorelement ist in der Längsbohrung angeordnet.
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Die Längsbohrung kann zylindrisch, beispielsweise kreiszylindrisch, ausgebildet sein. Das Sensorelement kann planar ausgebildet sein. Das Sensorelement kann sich in einer Längserstreckungsrichtung erstrecken. Die Dichtung kann das Sensorelement in einer Umfangsrichtung um die Längserstreckungsrichtung vollständig umgeben. Das Sensorelement kann in der Längsbohrung in einer axialen Richtung und/oder in einer radialen Richtung bezüglich der Längsachse fixiert sein. Die Dichtung kann aus mindestens einem keramischen Material hergestellt sein. Das Sensorelement kann mit der Dichtung mittels gemeinsamen Sinterns stoffschlüssig verbunden sein. Das Sensorelement kann ein anschlussseitiges Ende und ein messgasseitiges Ende aufweisen. Die Dichtung kann zwischen dem anschlussseitigen Ende und dem messgasseitigen Ende angeordnet sein. Der Sensor kann weiterhin ein Dichtelement umfassen. Das Dichtelement kann in der Längsbohrung zwischen der Dichtung und dem messgasseitigen Ende des Sensorelements angeordnet sein. Der Sensor kann weiterhin eine Stahlhülse umfassen. Die Stahlhülse kann in der Längsbohrung zwischen der Dichtung und dem anschlussseitigen Ende des Sensorelements angeordnet sein. Der Sensor kann weiterhin ein Vorspannelement umfassen. Das Vorspannelement kann in der Längsbohrung zwischen der Dichtung und dem anschlussseitigen Ende des Sensorelements angeordnet sein. Das Vorspannelement ist zum Vorspannen der Dichtung in Richtung zu dem Dichtelement ausgebildet. Die Dichtung kann aus mindestens einem keramischen Material hergestellt sein. Das Sensorelement kann mit der Dichtung mittels eines Klebstoffs, insbesondere eines Keramikklebstoffs und/oder Glaslots, stoffschlüssig verbunden sein. Das Sensorelement kann ein anschlussseitiges Ende und ein messgasseitiges Ende aufweisen. Die Dichtung ist zwischen dem anschlussseitigen Ende und dem messgasseitigen Ende angeordnet. Der Sensor weist weiterhin ein Dichtelement auf. Das Dichtelement kann in der Längsbohrung zwischen der Dichtung und dem messgasseitigen Ende des Sensorelements angeordnet sein. Der Sensor kann weiterhin ein Vorspannelement umfassen. Das Vorspannelement kann in der Längsbohrung zwischen der Dichtung und dem anschlussseitigen Ende des Sensorelements angeordnet sein. Das Vorspannelement kann zum Vorspannen der Dichtung in Richtung zu dem Dichtelement ausgebildet sein. Das Dichtelement kann eine Dichtlippe sein.
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Die Dichtung kann eine Hülse sein, wobei die Hülse aus mindestens einem metallischen Material hergestellt sein kann. Das Sensorelement kann mit der Hülse mittels einer Lötverbindung stoffschlüssig verbunden sein. Die Hülse kann einen äußeren Abschnitt und einen inneren Abschnitt aufweisen. Der äußere Abschnitt und der innere Abschnitt können miteinander verbunden sein. Der äußere Abschnitt kann zum Anliegen an die Längsbohrung ausgebildet sein. Das Sensorelement kann mit dem inneren Abschnitt mittels der Lötverbindung stoffschlüssig verbunden sein.
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Unter einer Erstreckung entlang einer Längsachse ist eine Erstreckung zu verstehen parallel oder um eine Mittellinie bzw. Mittelachse, die durch eine Erstreckung parallel zu einer längsten Abmessung eines Bauteils definiert ist.
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Unter einer stoffschlüssigen Verbindung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verbindung zu verstehen, bei der die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten werden. Derartige Verbindungen sind gleichzeitig nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen.
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Unter einer planaren Ausbildung eines Sensorelements ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Ausbildung des Sensorelements zu verstehen, bei der das Sensorelement eine im Wesentlichen quaderförmige Ausbildung aufweist, wobei die Quaderform eine Höhe aufweist, die deutlich kleiner als die anderen Abmessungen Breite und Länge ist.
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Unter einem anschlussseitigen Ende des Sensorelements ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung dasjenige Ende des Sensorelements zu verstehen, das ausgebildet ist, mit elektrischen Verbindungsmitteln des Sensors, wie beispielsweise Leitungen in einem Steckerteil, verbunden zu werden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem messgasseitigen Ende des Sensorelements dasjenige Ende zu verstehen, das in einem eingesetzten Zustand des Sensors dem Messgas aussetzbar ist.
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Unter einem Vorspannelement ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Element zu verstehen, das ausgebildet ist, eine Vorspannkraft auf ein anderes Bauteil zu erzeugen, so dass dieses in eine bestimmte Richtung gedrückt bzw. gepresst wird. Die Vorspannkraft kann dabei elastisch erzeugt werden. Mit anderen Worten lässt sich das Vorspannelement elastisch verformen und bringt dabei dennoch die Vorspannkraft auf.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
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Es zeigen:
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1 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Sensorelements gemäß einer ersten Ausführungsform,
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2 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Sensorelements gemäß einer zweiten Ausführungsform,
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3 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Sensorelements gemäß einer dritten Ausführungsform,
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4 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Sensorelements gemäß einer vierten Ausführungsform und
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5 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Sensorelements gemäß einer fünften Ausführungsform.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Sensors 10 zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Sensor 10 kann insbesondere zum Nachweis von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Messgases verwendet werden, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung einer Gaskomponente des Messgases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Messgas. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Arten von Gaskomponenten erfassbar, wie beispielsweise Stickoxide, Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserstoff. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Messgases erfassbar. Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik einsetzbar, so dass es sich bei dem Messgasraum insbesondere um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine handeln kann und bei dem Messgas insbesondere um ein Abgas.
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Der Sensor 10 weist ein Sensorgehäuse 12 auf. Das Sensorgehäuse 12 kann beispielsweise ein metallisches Gehäuse sein. Das Sensorgehäuse 12 weist ein Gewinde 14 als Befestigungsmittel für den Einbau in einer Wand des Messgasraums (nicht näher gezeigt) auf. Das Sensorgehäuse 12 weist eine Längsbohrung 16 auf. Die Längsbohrung 16 erstreckt sich entlang einer Längsachse 18. Die Längsbohrung 16 weist eine schulterförmige Ringfläche 20 auf. Die Ringfläche 20 befindet sich angrenzend an einem dem Messgasraum zugewandten stirnseitigen Ende 22 des Sensorgehäuses 12. An dem stirnseitigen Ende 22 ist eine Schutzrohrbaugruppe 24 festgelegt, beispielsweise angeschweißt. Die Schutzrohrbaugruppe 24 weist mindestens ein Schutzrohr auf. Beispielsweise weist die Schutzrohrbaugruppe ein äußeres Schutzrohr 26 und ein darin angeordnetes inneres Schutzrohr 28 auf. Sowohl das äußere Schutzrohr 26 als auch das innere Schutzrohr 28 weisen Ein- und Austrittsöffnungen 30 auf, durch die das Messgas in einen Innenraum des inneren Schutzrohrs 28 eintreten kann bzw. aus diesem heraustreten kann.
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Der Sensor 10 weist weiterhin ein Sensorelement 32 zur Erfassung der mindestens einen Eigenschaft des Messgases auf. Das Sensorelement 32 ist planar ausgebildet. Das Sensorelement 32 erstreckt sich in einer Längserstreckungsrichtung 34. Das Sensorelement 32 weist ein anschlussseitiges Ende 36 und ein messgasseitiges Ende 38 auf. Das anschlussseitige Ende 36 ist ausgebildet, mit elektrischen Anschlüssen 40 des Sensors 10 elektrisch kontaktiert zu werden. Das messgasseitige Ende 38 ist ausgebildet, dem Messgas im Inneren des inneren Schutzrohrs 28 ausgesetzt zu werden.
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Der Sensor 10 weist weiterhin eine Dichtung 42 auf. Das Sensorelement 32 ist mit der Dichtung 42 stoffschlüssig verbunden. Die Dichtung 42 ist dabei zwischen dem anschlussseitigen Ende 36 und dem messgasseitigen Ende 38 des Sensorelements 32 angeordnet. Dabei umgibt die Dichtung 42 das Sensorelement 32 in einer Umfangsrichtung um die Längserstreckungsrichtung 34 vollständig. Das Sensorelement 32 ist zusammen mit der Dichtung 42 in der Längsbohrung 16 angeordnet. Dabei ist das anschlussseitige Ende 36 mit den elektrischen Anschlüssen 40 verbunden und das messgasseitige Ende 38 befindet sich in dem Innenraum des inneren Schutzrohrs 28. Bei dem Sensor 10 der ersten Ausführungsform ist die Dichtung 42 aus mindestens einem keramischen Material hergestellt. Beispielsweise ist die Dichtung 42 aus Forsterit hergestellt. Das Sensorelement 32 kann mit der Dichtung 42 mittels gemeinsamen Sinterns stoffschlüssig verbunden sein. Beispielsweise wird das Sensorelement 32 direkt in einer Pressform im Trockenpressverfahren von einem Keramikpulver, wie beispielsweise Forsterit, das einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie das Zirkoniumdioxid des Sensorelements 32 und das Sensorgehäuse 12 aufweist, umhüllt und dabei eingebettet. Anschließend wird der so hergestellte Verbund gemeinsam gasdicht hartgesintert. Anschließend wird das Sensorelement 32 mit der umgebenden Dichtung 42 in der Längsbohrung 16 angeordnet, so dass die Dichtung 42 an der Ringfläche 20 anliegt. Durch das gemeinsame Sintern des Sensorelements 32 und der Dichtung 42 wird ein gasdichter Verbund hergestellt, so dass kein Gas zwischen der Dichtung 42 und dem Sensorelement 32 in Richtung zu den elektrischen Anschlüssen 40 hindurchdringen kann. Die Dichtung 42 kann dabei so ausgebildet sein, dass diese auch in einer radialen Richtung bezüglich der Längserstreckungsrichtung 34 an dem Sensorgehäuse 12 anliegt und dort eine gasdichte Abdichtung herstellt. Optional kann ein Dichtelement 44 vorgesehen sein. Das Dichtelement 44 ist dabei zwischen der Dichtung 42 und dem messgasseitigen Ende 38 des Sensorelements 32 angeordnet. Das Dichtelement 44 liegt dabei an der Ringfläche 20 an und wird von der Dichtung 42 derart berührt, dass eine gasdichte Verbindung zwischen der Dichtung 42 und dem Dichtelement 44 geschaffen wird. Bei dem Sensor 10 der ersten Ausführungsform ist das Dichtelement 44 als Dichtscheibe 46 ausgebildet. Die Dichtscheibe 46 ist aus einem duktilen hitzebeständigen Stahl, Kupfer oder einem hitzebeständigen Glimmer hergestellt, wie beispielsweise Vermikulit oder Phlogopit. Die Dichtung 42 kann dabei zusammen mit dem Sensorelement 32 in einer axialen Richtung bezüglich der Längserstreckungsrichtung 34 in Richtung zu der Ringfläche 20 vorgespannt sein, so dass auch ein möglicherweise bei der Herstellung entstandener Spalt zwischen der Dichtung 42 und dem Sensorgehäuse 12 in einer radialen Richtung abgedichtet wird.
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2 zeigt einen Sensor 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dem Sensor 10 der zweiten Ausführungsform weist die Dichtung 42 im Vergleich zu dem Sensor 10 der ersten Ausführungsform eine geringere Abmessung in der Längserstreckungsrichtung 34 auf. Mit anderen Worten ist die Dichtung 42 kürzer in axialer Richtung ausgebildet. Der Sensor 10 weist weiterhin eine Stahlhülse 48 auf. Die Stahlhülse 48 ist zwischen der Dichtung 42 und dem anschlussseitigen Ende 36 angeordnet. Die Stahlhülse 48 ist dabei aus einem Stahl ausgebildet, der einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als ein Material des Sensorgehäuses 12 aufweist. Dadurch lassen sich Unterschiede der Wärmeausdehnungskoeffizienten des Dichtsitzes gegen das Sensorgehäuse 12 ausgleichen, die bei Betriebstemperatur des Sensors 10 zu Vorspannungsverlust führen könnten. Dadurch, dass die Dichtung 42 in axialer Richtung kürzer ausgebildet ist, lässt sich eine bessere thermische Entkopplung realisieren.
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3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Sensors 10 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Sensor 10 der dritten Ausführungsform basiert auf dem Sensor 10 der ersten Ausführungsform. Dabei weist der Sensor 10 der dritten Ausführungsform ein Vorspannelement 50 auf. Das Vorspannelement 50 ist beispielsweise als Tellerfeder 52 ausgebildet. Das Vorspannelement 50 ist in der Längsbohrung 16 zwischen der Dichtung 42 und dem anschlussseitigen Ende 36 angeordnet. Das Vorspannelement 50 ist dabei zum Vorspannen der Dichtung 42 bzw. der Dichtung 42 und des Sensorelements 32 in Richtung zu dem Dichtelement 44 bzw. der Ringfläche 20 ausgebildet. Mit anderen Worten wird die Dichtung 44 gegen das Dichtelement 44 oder die Ringfläche 20 gedrückt, so dass kein Spalt mehr zwischen der Dichtung 42 und dem Sensorgehäuse 12 in axialer Richtung besteht.
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4 zeigt eine Querschnittsansicht eines Sensors 10 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Vergleich zu dem Sensor 10 der ersten Ausführungsform ist die Dichtung 42 zylinderförmig bzw. als Keramikzylinder 54 ausgebildet. Das Sensorelement 32 ist mit der Dichtung 42 bzw. dem Keramikzylinder 54 mittels eines Klebstoffs 56 stoffschlüssig verbunden. Der Klebstoff 56 kann ein Keramikklebstoff sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Sensorelement 32 mit dem Keramikzylinder 54 mittels eines Glaslots stoffschlüssig verbunden sein. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass der Keramikzylinder 54 ein Hohlzylinder ist, in den das Sensorelement 32 eingesetzt wird. Mittels eines vorgeformten Anspritzkanals 58, der sich in radialer Richtung bezüglich einer Zylinderachse des Keramikzylinders 54 erstreckt, wird der Klebstoff 56 in Form eines Keramikklebers oder einer Glaslotpaste eingespritzt. Danach wird die so hergestellte Baugruppe aus Sensorelement 32 und Keramikzylinder 54 thermisch ausgeheizt. Anschließend wird die Baugruppe aus Sensorelement 32 und Keramikzylinder 54 in die Längsbohrung 16 eingesetzt. Wie bei dem Sensor 10 der dritten Ausführungsform kann die Dichtung 42 in axialer Richtung vorgespannt sein. Beispielsweise ist wiederum ein Vorspannelement 50 in Form einer Tellerfeder 52 zwischen der Dichtung 42 und dem anschlussseitigen Ende 36 in der Längsbohrung 16 angeordnet. Die Tellerfeder 52 kann sich dabei an einer in der Nähe des anschlussseitigen Endes 36 angeordneten Ausgleichscheibe 60 abstützen. Zwischen der Dichtung 42 und dem messgasseitigen Ende 38 kann ein Dichtelement 44 in der Längsbohrung 16 angeordnet sein. Das Dichtelement 44 liegt dabei an der Ringfläche 20 an. Das Vorspannelement 50 spannt die Dichtung 42 wiederum in Richtung zu dem Dichtelement 44 vor. Bei dem Sensor der vierten Ausführungsform ist das Dichtelement 44 als Dichtlippe ausgebildet bzw. weist eine Dichtlippe 62 auf. Die Dichtlippe 62 steht dabei in einer axialen Richtung entgegen der Längserstreckungsrichtung 34 in Richtung zu dem anschlussseitigen Ende 36 des Sensorelements 32 vor. Das Vorspannelement 50 drückt dabei die Dichtung 42 gegen die Dichtlippe 62, so dass kein Spalt mehr zwischen Dichtelement 44 und Dichtung 42 gebildet ist. Die Ausgleichscheibe 60 kann dabei von einer Verstemmung 64 des Sensorgehäuses 12 in radialer Richtung nach innen gehalten sein.
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5 zeigt eine Querschnittsansicht eines Sensors 10 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben und gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei dem Sensor 10 der fünften Ausführungsform ist die Dichtung 42 eine Hülse 66. Die Hülse 66 ist aus mindestens einem metallischen Material hergestellt. Beispielsweise ist die Hülse 66 aus Crofer 22 APU hergestellt. Die Hülse 66 weist einen äußeren Abschnitt 68 und einen inneren Abschnitt 70 auf. Der äußere Abschnitt 68 und der innere Abschnitt 70 sind dabei miteinander verbunden. Der äußere Abschnitt 68 und der innere Abschnitt 70 sind derart verbunden, dass der Verbindungsbereich an der Ringfläche 20 anliegt. Beispielsweise ist die Hülse 66 als tiefgezogene Hülse ausgebildet, so dass sich der innere Abschnitt 70 in der Art einer Einstülpung von dem äußeren Abschnitt 68 in axialer Richtung erstreckt. Der äußere Abschnitt 68 ist zum Anliegen an die Längsbohrung 16 ausgebildet. Beispielsweise ist der äußere Abschnitt 68 in das Sensorgehäuse 12 im Bereich der Längsbohrung 16 eingepresst und/oder verschweißt. Das Sensorelement 32 ist mit dem inneren Abschnitt 70 mittels einer Lötverbindung 72 stoffschlüssig verbunden. Beispielsweise ist die Lötverbindung 72 mittels eines Nickelreaktivlots realisiert, wie beispielsweise NiSiBFeCr. Das Lot kann dabei als Lotpaste oder Lotfolie eingebracht werden. Zur elektrischen Isolation ist der innere Abschnitt 70 auf seiner dem Sensorelement 32 zugewandten Seite mit einer keramischen Isolationsschicht 74 beschichtet. Die Isolationsschicht 74 ist beispielsweise aus Magnesiumoxid hergestellt, das kostengünstig ist und einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Dadurch lässt sich eine thermische Entkopplung des Sensorelements 32 vom Sensorgehäuse 12 realisieren. Durch die Reduzierung des Wärmetransports reduziert sich auch die Heizleistung des Sensorelements 32 bzw. dessen Heizelements, so dass das Heizelement des Sensorelements 32 kleiner ausgelegt werden kann. Entsprechend wird weniger Platin für das Heizelement benötigt, so dass auch eine schnellere Betriebsbereitschaft realisiert werden kann. Über 90 % der Dichtfläche ist bei dem Sensor 10 der fünften Ausführungsform metallisch, so dass eine hohe Gasdichtheit realisiert wird. Das Magnesiumoxid der Isolationsschicht 74 erreicht dabei eine hohe Isolationsfestigkeit von mehr als 200 MOhm. Ist das Sensorelement 32 jedoch aus Aluminiumoxid hergestellt, kann die Isolationsschicht 74 entfallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19714203 A1 [0003]
- DE 19532090 C2 [0003]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Aufl. 2010, Seiten 160–165 [0002]
