DE102019218505A1

DE102019218505A1 - Sensor for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space

Info

Publication number: DE102019218505A1
Application number: DE102019218505.3A
Authority: DE
Inventors: Thomas Pastuszka; Ramesh Harsha Vardhana; Juergen Ruth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2020-12-31

Abstract

Es wird ein Sensor (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, vorgeschlagen. Der Sensor (10) umfasst ein Sensorelement (20) und ein Gehäuse (12), wobei das Gehäuse (12) eine Längsbohrung (16) aufweist, in der das Sensorelement (20) angeordnet ist, wobei der Sensor (10) weiterhin einen Kontakthalter (28) und ein Stützelement (30) aufweist, wobei der Kontakthalter (28) derart ausgebildet ist, dass der Kontakthalter (28) von dem Sensorelement (20) in eine vorbestimmte Endposition in dem Gehäuse (12) geführt ist, wobei das Stützelement (30) zum Fixieren des Kontakthalters (28) in der Endposition ausgebildet ist, wobei das Stützelement (30) zum Lagern an einem Kabelbaum (32) ausgebildet ist, wobei das Stützelement (30) und der Kontakthalter (28) miteinander kardanisch verbunden sind.A sensor (10) is proposed for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space, in particular for detecting a proportion of a gas component in the measurement gas or a temperature of the measurement gas. The sensor (10) comprises a sensor element (20) and a housing (12), the housing (12) having a longitudinal bore (16) in which the sensor element (20) is arranged, the sensor (10) also having a contact holder (28) and a support element (30), wherein the contact holder (28) is designed such that the contact holder (28) is guided by the sensor element (20) into a predetermined end position in the housing (12), the support element ( 30) is designed to fix the contact holder (28) in the end position, the support element (30) being designed for mounting on a cable harness (32), the support element (30) and the contact holder (28) being cardanically connected to one another.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Sensorelementen 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 eines Anteils 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.A large number of sensor elements and methods for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space are known from the prior art. In principle, any physical and / or chemical properties of the measurement gas can be involved, with one or more properties being able to be recorded. The invention is described below in particular with reference to a qualitative and / or quantitative detection of a proportion of a gas component of the measurement gas, in particular with reference to a detection of an oxygen proportion in the measurement gas. The oxygen content can be recorded, for example, in the form of a partial pressure and / or in the form of a percentage. As an alternative or in addition, however, other properties of the measurement gas can also be recorded, such as the temperature.

Beispielsweise können derartige Sensorelemente als so genannte Lambdasonden ausgestaltet sein, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, S. 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 I beschreibt dieses Luft-Kraftstoff-Verhältnis.For example, such sensor elements can be designed as so-called lambda probes, as they are known, for example, from Konrad Reif (Ed.): Sensors in Motor Vehicle, 1st edition 2010, pp. 160-165. With broadband lambda probes, in particular with planar broadband lambda probes, it is possible, for example, to determine the oxygen concentration in the exhaust gas over a wide range and thus to infer the air-fuel ratio in the combustion chamber. The air ratio I describes this air-fuel ratio.

Aus dem Stand der Technik sind insbesondere Sensoren mit keramischen Sensorelementen bekannt, welche auf der Verwendung von elektrolytischen Eigenschaften bestimmter Festkörper basieren, also auf Ionen leitenden Eigenschaften dieser Festkörper. Insbesondere kann es sich bei diesen Festkörpern um keramische Festelektrolyte handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid (ZrO₂), insbesondere yttriumstabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und scandiumdotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ), die geringe Zusätze an Aluminiumoxid (Al₂O₃) und/oder Siliziumoxid (SiO₂) enthalten können.In particular, sensors with ceramic sensor elements are known from the prior art which are based on the use of electrolytic properties of certain solid bodies, that is to say on ion-conducting properties of these solid bodies. In particular, these solids can be ceramic solid electrolytes, such as zirconium dioxide (ZrO ₂ ), in particular yttrium-stabilized zirconium dioxide (YSZ) and scandium-doped zirconium dioxide (ScSZ), the small additions of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) and / or silicon oxide (SiO ₂ ) may contain.

Derartige Sensoren weisen üblicherweise eine Dichtung auf. Die Dichtung ist aus einem Material hergestellt, das eine Mischung aus Bornitrid und einer oxidkeramischen Komponente, wie beispielsweise Steatit umfasst. Ein derartiger Sensor ist beispielsweise in der DE 100 09 597 A1 , DE 195 32 090 A1 und DE 197 14 203 A1 beschrieben. Die Dichtungen sind scheibenförmig ausgebildet. Die dort beschriebenen Materialien sorgen für eine gute Dichtwirkung, insbesondere gegenüber Kraftstoff, und eine hohe Temperaturbeständigkeit.Such sensors usually have a seal. The seal is made of a material that comprises a mixture of boron nitride and an oxide-ceramic component such as steatite. Such a sensor is for example in the DE 100 09 597 A1 , DE 195 32 090 A1 and DE 197 14 203 A1 described. The seals are disc-shaped. The materials described there ensure a good sealing effect, especially with respect to fuel, and a high temperature resistance.

Weiterhin ist bei derartigen Sensoren ein Kontakthalter vorgesehen, der bei seiner Montage vom Sensorelement geführt wird. Der Kontakthalter ist einteilig oder mehrteilig, wie beispielsweise zweiteilig, ausgebildet und weist eine Klammer auf oder ist innerhalb einer äußeren Schutzhülse des Sensors befestigt. In seiner Endposition stützt sich der einteilige Kontakthalter auf dem Gehäuseboden ab, wobei von oben, vom äußeren Gehäuseschutzrohr, eine Presskraft aufgebracht wird, die den Kontakthalter fixiert.Furthermore, a contact holder is provided in such sensors, which is guided by the sensor element during its assembly. The contact holder is made in one piece or in several parts, for example in two parts, and has a clamp or is fastened within an outer protective sleeve of the sensor. In its end position, the one-piece contact holder is supported on the housing base, with a pressing force being applied from above, by the outer protective housing tube, which fixes the contact holder.

Trotz der Vorteile, der aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren, beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. So kann es bei der Montage eines vorverbauten Kabelbaums, insbesondere bei der Verbindung von Kontakthalter und Sensorelement, zu einer ungleichmäßigen Verteilung von Kräften kommen. Diese ungleichmäßige Kraftverteilung kann zu einer Beschädigung des Sensorelementes, als auch Messsignalungenauigkeit des Sensors führen.Despite the advantages of the sensors known from the prior art, there is still room for improvement. For example, when installing a pre-installed cable harness, in particular when connecting the contact holder and the sensor element, forces can be unevenly distributed. This uneven force distribution can lead to damage to the sensor element and to inaccuracy of the sensor's measurement signal.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

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 der insbesondere eine kraftfreie Positionierung eines Kabelbaums auf einem Sensorelement des Sensors erlaubt.A sensor for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space is therefore proposed, which at least largely avoids the disadvantages of known sensors and which in particular allows a cable harness to be positioned without force on a sensor element of the sensor.

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 Sensorelement und ein Gehäuse. Das Gehäuse weist eine Längsbohrung auf, in der das Sensorelement angeordnet ist. Der Sensor weist weiterhin einen Kontakthalter und ein Stützelement auf. Der Kontakthalter ist zum Kontaktieren der Kontaktpads auf dem Sensorelement, zum Lagern des Stützelementes, und derart ausgebildet, dass der Kontakthalter von dem Sensorelement in eine vorbestimmte Montageendposition in dem Gehäuse geführt ist, wobei das Stützelement zum Fixieren des Kontakthalters in der Endposition ausgebildet ist, wobei das Stützelement und der Kontakthalter miteinander kardanisch verbunden sind.A sensor according to the invention for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space, in particular for detecting a proportion of a gas component in the measurement gas or a temperature of the measurement gas, comprises a sensor element and a housing. The housing has a longitudinal bore in which the sensor element is arranged. The sensor also has a contact holder and a support element. The contact holder is designed for contacting the contact pads on the sensor element, for mounting the support element, and such that the contact holder is guided by the sensor element into a predetermined assembly end position in the housing, the support element being designed to fix the contact holder in the end position, wherein the support element and the contact holder are cardanically connected to one another.

Die kardanische Aufhängung zwischen Kontakthalter und Stützelement sorgt für eine gleichmäßige Kraftverteilung während der Montage eines Kabelbaums.The cardanic suspension between the contact holder and the support element ensures an even distribution of force during the assembly of a cable harness.

Bei einer Weiterbildung ist das Stützelement zum kardanischen Lagern an dem Kabelbaum ausgebildet. Somit lässt sich auch das Stützelement verdrehen und erleichtert die Montage eines Kabelbaums.In a further development, the support element is designed for cardanic mounting on the cable harness. Thus, the support element twist and facilitate the assembly of a wiring harness.

Bei einer Weiterbildung ist der Kontakthalter im Wesentlichen außen zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, ausgebildet. Damit wird das kardanisch gedämpfte Führen des Kontakthalters auf dem Sensorelement erleichtert.In a further development, the contact holder is essentially cylindrical on the outside, in particular circular cylindrical. This facilitates the gimbal damped guiding of the contact holder on the sensor element.

Bei einer Weiterbildung weist der Kontakthalter Lagerzapfen auf, wobei das Stützelement Aussparungen aufweist, wobei jeweils ein Lagerzapfen in eine Aussparung eingreift. Damit wird eine besonders einfach realisierbare und kostengünstige kardanische Aufhängung geschaffen. Hier ist zu beachten, dass es Auswirkung hat, ob die kardanischen Achsen in einer Ebene liegen, oder auch nicht. Aus diesem Grund sind der Rollradius der kardanischen Achsen ggf. aufeinander abzustimmen.In a further development, the contact holder has bearing journals, the support element having recesses, with one bearing journal engaging in a recess. This creates a cardanic suspension that is particularly easy to implement and inexpensive. It should be noted here that it has an effect whether the cardanic axes lie in one plane or not. For this reason, the rolling radius of the cardanic axes may have to be coordinated with one another.

Bei einer Weiterbildung ist das Stützelement im Wesentlichen ringförmig ausgebildet. Damit wird der Bauraum optimal genutzt. Ggf. weist das Stützelement eine offene Stelle auf, die herstellungstechnisch bedingt (Formteil-Stanzung mit anschließender Rundformung des Stanzteiles) sein kann. Diese offene Stelle kann zur Fixierung ggf. mit einem Schweißpunkt versehen sein.In a further development, the support element is essentially annular. This means that the installation space is used optimally. Possibly. if the support element has an open point, which can be due to manufacturing technology (molded part punching with subsequent round shaping of the punched part). This open point can optionally be provided with a spot weld for fixation.

Bei einer Weiterbildung umgibt der Kontakthalter das Sensorelement in einer Umfangsrichtung zumindest teilweise und bevorzugt vollständig. Insbesondere lässt sich der Kabelbaum blind am Gehäuse montieren und muss nur noch mit einem Prozessschritt fixiert werden, beispielsweise mittels Laserschweißens, und Fixierung des Stützelementes an der äußeren Schutzhülse.In a further development, the contact holder surrounds the sensor element at least partially and preferably completely in a circumferential direction. In particular, the cable harness can be mounted blindly on the housing and only needs to be fixed in one process step, for example by means of laser welding, and the support element is fixed on the outer protective sleeve.

Bei einer Weiterbildung ist zwischen dem Kontakthalter und dem Sensorelement mindestens eine Kontaktfeder angeordnet, wobei die Kontaktfeder eine Vorspannkraft auf das Sensorelement ausübt. Damit wird das Sensorelement in eine vorbestimmte Position gebracht.In a further development, at least one contact spring is arranged between the contact holder and the sensor element, the contact spring exerting a pretensioning force on the sensor element. The sensor element is thus brought into a predetermined position.

Bei einer Weiterbildung erstreckt sich die Längsbohrung entlang einer Längserstreckungsrichtung, wobei die Vorspannkraft in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Längserstreckungsrichtung wirkt. Damit wird das Sensorelement fixiert.In a further development, the longitudinal bore extends along a direction of longitudinal extent, the pretensioning force acting in a direction essentially perpendicular to the direction of longitudinal extent. This fixes the sensor element.

Bei einer Weiterbildung ist die Kontaktfeder zum Zentrieren des Sensorelements in dem Kontakthalter ausgebildet. Somit wird das Sensorelement in seine Sollposition gebracht.
Bei ungerader Kontaktfederanzahl sind die Kontaktfedern so auszulegen, dass die Presskraft dazu führt, dass das Sensorelement, in seiner MontageEndposition, radialsymmetrisch zum Liegen kommt.In a further development, the contact spring is designed to center the sensor element in the contact holder. The sensor element is thus brought into its desired position.
If the number of contact springs is uneven, the contact springs must be designed so that the pressing force causes the sensor element to come to a radially symmetrical position in its final assembly position.

Bei einer Weiterbildung ist die Kontaktfeder im Wesentlichen bügelförmig ausgebildet. Die Bügel werden beim Einschieben des Sensorelements zwischen die Bügel auseinander gedrückt, so dass der Kontakthalter über dem Sensorelement zentriert wird. Derartige bügelförmige Kontaktfedern sind kostengünstig herzustellen.In a further development, the contact spring is designed essentially in the shape of a bow. The brackets are pressed apart when the sensor element is pushed in between the brackets, so that the contact holder is centered over the sensor element. Such bow-shaped contact springs are inexpensive to manufacture.

FigurenlisteFigure list

Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.Further optional details and features of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments, which are shown schematically in the figures.

Es zeigen:

1 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Sensors gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine Draufsicht auf einen Kontakthalter und ein Stützelement,
3 eine schematische Darstellung der Aufhängung des Kontakthalters an dem Stützelement,
4 eine Draufsicht auf einen Kontakthalter und montiertes Sensorelement und
5 einen vergrößerten Ausschnitt des Sensors gemäß der ersten Ausführungsform.

Show it:

1 a cross-sectional view of a sensor according to the invention according to a first embodiment,
2 a plan view of a contact holder and a support element,
3 a schematic representation of the suspension of the contact holder on the support element,
4th a plan view of a contact holder and mounted sensor element and
5 an enlarged section of the sensor according to the first embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

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. 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. 1 Figure 10 shows a cross-sectional view of a sensor 10 for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space, in particular for detecting a proportion of a gas component in the measurement gas or a temperature of the measurement gas, according to a first embodiment of the invention. The sensor 10 can in particular be used to detect physical and / or chemical properties of the measurement gas, whereby one or more properties can be recorded. The invention is described below in particular with reference to a qualitative and / or quantitative detection of a gas component of the measurement gas, in particular with reference to a detection of an oxygen content in the measurement gas. In principle, however, other types of gas components can also be detected, such as nitrogen oxides, hydrocarbons and / or hydrogen. As an alternative or in addition, however, other properties of the measurement gas can also be recorded. The invention can be used in particular in the field of motor vehicle technology, so that the measurement gas space can be, in particular, an exhaust gas tract of an internal combustion engine and the measurement gas, in particular, an exhaust gas.

Der Sensor 10 weist ein Gehäuse 12 auf. Das Gehäuse 12 kann beispielsweise ein metallisches Gehäuse sein. Das Gehäuse 12 weist ein Gewinde 14 als Befestigungsmittel für den Einbau in einer Wand des Messgasraums (nicht näher gezeigt) auf. Das Gehäuse 12 weist eine Längsbohrung 16 auf. Die Längsbohrung 16 erstreckt sich entlang einer Längsachse bzw. Längserstreckungsrichtung 18.The sensor 10 has a housing 12 on. The case 12 can for example be a metallic housing. The case 12 has a thread 14th as fastening means for installation in a wall of the measuring gas chamber (not shown in detail). The case 12 has a longitudinal bore 16 on. The longitudinal bore 16 extends along a longitudinal axis or longitudinal extension direction 18th .

Der Sensor 10 weist weiterhin ein Sensorelement 20 zur Erfassung der mindestens einen Eigenschaft des Messgases auf. Das Sensorelement 20 ist planar ausgebildet. Das Sensorelement 20 erstreckt sich in einer Längserstreckungsrichtung 22. Das Sensorelement 20 weist ein anschlussseitiges Ende 24 und ein messgasseitiges Ende 26 auf. Das messgasseitige Ende 26 liegt dem anschlussseitigen Ende 24 in der Längserstreckungsrichtung 22 gesehen gegenüber. Das anschlussseitige Ende 24 ist mit nicht näher gezeigten elektrischen Anschlüssen ausgebildet, um elektrisch kontaktiert zu werden. Das messgasseitige Ende 26 ist ausgebildet, dem Messgas ausgesetzt zu werden, beispielsweise im Inneren eines nicht näher gezeigten Schutzrohrs.The sensor 10 furthermore has a sensor element 20th to detect the at least one property of the measurement gas. The sensor element 20th is planar. The sensor element 20th extends in a longitudinal direction 22nd . The sensor element 20th has one end on the connection side 24 and one end on the measuring gas side 26th on. The end of the measuring gas side 26th is at the connection end 24 in the longitudinal direction 22nd seen opposite. The connection-side end 24 is designed with electrical connections not shown in more detail in order to be electrically contacted. The end of the measuring gas side 26th is designed to be exposed to the measurement gas, for example inside a protective tube not shown in detail.

Der Sensor 10 weist weiterhin einen Kontakthalter 28 und ein Stützelement 30 auf. Der Kontakthalter 28 ist im Wesentlichen zylindrisch und bevorzugt kreiszylindrisch ausgebildet. Der Kontakthalter 28 ist zum Herstellen der elektrischen Verbindung zwischen Kontaktfeder und Sensorelements 20 ausgebildet. Der Kontakthalter 28 ist derart geformt bzw. ausgebildet, dass er von dem Sensorelement 20 in eine vorbestimmte Endposition in dem Gehäuse 12 geführt ist. Mit anderen Worten führt, das Sensorelement den Kontakthalter 28 aufgrund dessen Form beim Montieren in seine Montageendposition. Das Stützelement 30 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet. Das Stützelement 30 ist zum freibeweglichen Führen um eine Achse des Kontakthalters 28 ausgebildet. Das Stützelement 30 ist zum Lagern an einem Kabelbaum 32 ausgebildet. Das Stützelement 30, der Kontakthalter 28, und die Abstützung auf der äußeren Schutzhülse bilden im Zusammenspiel eine kardanische Aufhängung, die nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Das Stützelement 30 fixiert den Kontakthalter 28 in dessen Endposition.The sensor 10 furthermore has a contact holder 28 and a support member 30th on. The contact holder 28 is essentially cylindrical and preferably circular-cylindrical. The contact holder 28 is used to establish the electrical connection between the contact spring and the sensor element 20th educated. The contact holder 28 is shaped or designed such that it is supported by the sensor element 20th in a predetermined end position in the housing 12 is led. In other words, the sensor element guides the contact holder 28 due to its shape when assembling in its final assembly position. The support element 30th is essentially annular. The support element 30th is for freely moving guidance around an axis of the contact holder 28 educated. The support element 30th is for storage on a wiring harness 32 educated. The support element 30th , the contact holder 28 , and the support on the outer protective sleeve together form a cardanic suspension which is described in more detail below. The support element 30th fixes the contact holder 28 in its end position.

2 zeigt eine Draufsicht auf den Kontakthalter 28 und ein Stützelement 30. Wie zu erkennen ist, ist der Kontakthalter 28 in dem Stützelement 30 drehbar gelagert. Das Stützelement 30 ist wiederum ausgebildet, an dem Kabelbaum 32 so gelagert zu werden, dass sich im Zusammenspiel von Kontakthalter, Stützelement und Lagerung am Kabelbaum eine kardanische Lagerung ergibt. Zu diesem Zweck sind an dem Stützelement 30 zwei sich mit dem Mittelpunkt des Stützelements 30 gegenüberliegende Lagerpunkte 34 vorgesehen. Somit ist das Stützelement 30 drehbar, wobei die Drehachse des Stützelements 30 um 90° versetzt zu der Drehachse des Kontakthalters 28 ist. 2 shows a plan view of the contact holder 28 and a support member 30th . As can be seen, the contact holder is 28 in the support element 30th rotatably mounted. The support element 30th is in turn formed on the wiring harness 32 to be stored in such a way that the interaction of contact holder, support element and mounting on the cable harness results in a cardanic mounting. For this purpose are on the support element 30th two align with the center of the support element 30th opposite bearing points 34 intended. Thus the support element 30th rotatable, the axis of rotation of the support element 30th offset by 90 ° to the axis of rotation of the contact holder 28 is.

3 zeigt eine schematische Darstellung der Aufhängung des Kontakthalters 28 an dem Stützelement 30. Der Kontakthalter 28 weist zwei sich mit dem Mittelpunkt des Kontakthalters 28 gegenüberliegende Lagerzapfen 36 auf. Das Stützelement 30 weist zwei sich gegenüberliegende Aussparungen 38 auf. Jeweils ein Lagerzapfen 36 greift in eine der Aussparungen 38, so dass der Kontakthalter 28 relativ zu dem Stützelement 30 drehbar gelagert ist. 3 shows a schematic representation of the suspension of the contact holder 28 on the support element 30th . The contact holder 28 points two to the center of the contact holder 28 opposing trunnions 36 on. The support element 30th has two opposing recesses 38 on. One bearing journal each 36 reaches into one of the recesses 38 so that the contact holder 28 relative to the support element 30th is rotatably mounted.

4 zeigt eine Draufsicht auf den Kontakthalter 28 und das montierte Sensorelement 20. Der Kontakthalter 28 umgibt das Sensorelement 20 an dessen anschlussseitigen Ende 24. 4th shows a plan view of the contact holder 28 and the mounted sensor element 20th . The contact holder 28 surrounds the sensor element 20th at its connection-side end 24 .

Wie in 1 weiter zu erkennen ist, ist zwischen dem Kontakthalter 28 und dem Sensorelement 20 mindestens eine Kontaktfeder 40 angeordnet. Die Kontaktfeder 40 ist im Wesentlichen bügelförmig ausgebildet. Die Kontaktfeder 40 übt eine Vorspannkraft auf das Sensorelement aus. Die Vorspannkraft wirkt in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der Längserstreckungsrichtung 18. Die Kontaktfeder 40 ist zum Zentrieren des Sensorelements 20 in dem Kontakthalter 28 ausgebildet. Zu diesem Zweck sind zwei Kontaktfedern 40 vorgesehen, die auf gegenüberliegenden Seiten des Sensorelements 20 angeordnet sind. Wie in 1 weiter zu erkennen ist, umgibt der Kabelbaum 32 im montierten Zustand das Stützelement 30 in Umfangsrichtung. Die elektrischen Kontakte des Kabelbaums 32 sind mit den elektrischen Kontakten des Sensorelements 20 kontaktiert. Durch die kardanische Aufhängung des Kontakthalters 28 und des Stützelements 30 werden die beim Montieren des Kabelbaums 32 wirkenden Kräfte gleichmäßig verteilt, so dass eine Beschädigung des Sensorelements 20 verhindert wird.As in 1 can also be seen is between the contact holder 28 and the sensor element 20th at least one contact spring 40 arranged. The contact spring 40 is essentially bow-shaped. The contact spring 40 exerts a preload force on the sensor element. The prestressing force acts in a direction essentially perpendicular to the direction of longitudinal extent 18th . The contact spring 40 is for centering the sensor element 20th in the contact holder 28 educated. For this purpose there are two contact springs 40 provided on opposite sides of the sensor element 20th are arranged. As in 1 can also be seen, surrounds the wiring harness 32 in the assembled state the support element 30th in the circumferential direction. The electrical contacts of the wiring harness 32 are with the electrical contacts of the sensor element 20th contacted. Due to the cardanic suspension of the contact holder 28 and the support element 30th will be used when assembling the wiring harness 32 acting forces evenly distributed, so that damage to the sensor element 20th is prevented.

5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt des Sensors 10 gemäß der ersten Ausführungsform. Zu erkennen ist, dass das Stützelement 30 eine Stützelementnase 42 aufweist. Die Stützelementnase 42 befindet sich an einem dem Kontakthalter 28 abgewandten Ende des Stützelements 30. Die Stützelementnase 42 ist im Wesentlichen kalottenförmig ausgebildet. Im montierten Zustand befindet sich die Stützelementnase 42 bezüglich der Längserstreckungsrichtung 18 der Längsbohrung 16 an einer Position, die mit Kontaktclips 44 zum elektrischen Kontaktieren des Sensorelements 20 überlappt. Genauer überlappt die Stützelementnase 42 mit Kontaktclipfedern 46 der Kontaktclips 44. Dabei stützt sich die Stützelementnase 42 an einem äußeren Schutzrohr 48 des Kabelbaums 32 ab. Dadurch ist das Stützelement 30 an einem Drehlagerpunkt 50 auf einer ersten Drehachse 52 senkrecht zur Längserstreckungsrichtung 18 der Längsbohrung 16 drehbar gelagert. 5 shows an enlarged section of the sensor 10 according to the first embodiment. It can be seen that the support element 30th a support nose 42 having. The support element nose 42 is located on one of the contact holders 28 remote end of the support element 30th . The support element nose 42 is essentially dome-shaped. The support element nose is in the assembled state 42 with respect to the longitudinal direction 18th the longitudinal bore 16 at a position that has contact clips 44 for electrical contact with the sensor element 20th overlaps. More precisely, the support element nose overlaps 42 with contact clip springs 46 the contact clips 44 . The support element nose is supported here 42 on an outer protective tube 48 of the wiring harness 32 from. This is the support element 30th at a pivot point 50 on a first axis of rotation 52 perpendicular to the longitudinal direction 18th the longitudinal bore 16 rotatably mounted.

Die Lagerzapfen 36 des Kontakthalters 28 bilden ebenfalls Lagerpunkte 54 um eine zweite Drehachse 56 an dem Stützelement 30. Die Lagerzapfen 36 ermöglichen zudem, dass der Kontakthalter 28 eine Wippbewegung aus der Zeichenebene der 5 heraus bzw. in diese hinein vollziehen kann. Wie zu erkennen ist, verläuft die zweite Drehachse 56 senkrecht zur ersten Drehachse 52. Dabei müssen die Kontaktclipfedern 46 relativ gesehen um 90° gedreht angeordnet sein. Durch die beschriebene Anordnung wird beim Montieren der Kontakthalter 28 mitsamt den Kontaktclips 44 nicht wie bisher auf das Sensorelement 20 geschoben, sondern gezogen, was Vorteile hinsichtlich der Ausrichtung und Stabilisierung mit sich bringt.The bearing journals 36 of the contact holder 28 also form storage points 54 around a second axis of rotation 56 on the support element 30th . The bearing journals 36 also allow the contact holder 28 a rocking movement from the plane of the drawing 5 out or into it. As can be seen, the second axis of rotation runs 56 perpendicular to the first axis of rotation 52 . The contact clip springs must 46 be arranged rotated by 90 ° relatively seen. Due to the arrangement described, the contact holder is installed during assembly 28 including the contact clips 44 not on the sensor element as before 20th pushed, but pulled, which has advantages in terms of alignment and stabilization.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 10009597 A1 [0004]
DE 19532090 A1 [0004]
DE 19714203 A1 [0004]

Claims

Sensor (10) for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space, in particular for detecting a proportion of a gas component in the measurement gas or a temperature of the measurement gas, comprising a sensor element (20) and a housing (12), the housing (12) has a longitudinal bore (16) in which the sensor element (20) is arranged, the sensor (10) also having a contact holder (28) and a support element (30), the contact holder (28) being designed such that the contact holder (28) is guided by the sensor element (20) into a predetermined end position in the housing (12), the support element (30) being designed to fix the contact holder (28) in the end position, the support element (30) for mounting a cable harness (32) is formed, wherein the support element (30) and the contact holder (28) are gimbaled to one another.

Sensor (10) Claim 1 , wherein the support element (30) is designed for cardanic mounting on the cable harness (32).

Sensor (10) Claim 1 or 2 , wherein the contact holder (28) is essentially cylindrical.

Sensor (10) after one of the Claims 1 to 3 wherein the contact holder (28) has bearing journals (36), the supporting element (30) having recesses (38), with one bearing journal (36) engaging in a recess (38).

Sensor (10) after one of the Claims 1 to 4th , wherein the support element (30) is essentially annular.

Sensor (10) after one of the Claims 1 to 5 , wherein the contact holder (28) at least partially and preferably completely surrounds the sensor element (20) in a circumferential direction.

Sensor (10) after one of the Claims 1 to 6th , wherein a contact spring (40) is arranged between the contact holder (28) and the sensor element (20), the contact spring (40) exerting a pretensioning force on the sensor element (20).

Sensor (10) Claim 7 wherein the longitudinal bore (16) extends along a direction of longitudinal extension (18), the pretensioning force acting in a direction essentially perpendicular to the direction of longitudinal extension (18).

Sensor (10) Claim 7 or 8th , wherein the contact spring (40) for centering the sensor element (20) is formed in the contact holder (28).

Sensor (10) after one of the Claims 7 to 9 , wherein the contact spring (40) is essentially bow-shaped.