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Die Erfindung bezieht sich gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 auf eine Schutzeinrichtung für einen Gassensor, insbesondere zur Analyse von Abgasen von Brennkraftmaschinen, mit einem in einem Gehäuse angeordneten Sensorelement, wobei das Gehäuse einen sensorseitigen Endbereich sowie einen anschlussseitigen Endbereich aufweist und anschlussseitig Leitungen zum Anschluss des Sensors aus dem Gehäuse führen.
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Gassensoren kommen beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich zur Analyse von Abgasen von Brennkraftmaschinen zum Einsatz; Hintergrund ist dabei insbesondere die Abgasreinigung.
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Mit der
DE 101 51 291 A1 ist ein derartiger Gassensor bekannt geworden. Das eigentliche Sensorelement ist in einem zylindrischen, metallischen Gehäuse angeordnet und ragt aus diesem endseitig heraus, während aus dem anderen Ende des Gehäuses Leitungen zum Anschluss des Sensors herausgeführt sind. Die abgehenden Leitungen sind von einer flexiblen Kabelumhüllung aus Kunststoff umhüllt welche bis zu Temperaturen von ca. 250°C bis 280°C beständig ist.
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Die Offenlegungsschrift
DE 28 05 598 A1 zeigt eine Sauerstoff-Sonde mit einer Schutzhülle, wobei die Schutzhülle von einer Hohlleitung durchdrungen wird, welche eine von Spritzwasser und Luftverunreinigungen abgeschirmte Außenluft in einen Innenraum der Sonde leitet.
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Aufgrund der ständig steigenden Komplexität werden einerseits insbesondere bei kleineren Fahrzeugen die Einbauverhältnisse gerade im Motorbereich immer enger, andererseits werden vor dem Hintergrund einer verbesserten Aerodynamik Brennkraftmaschinen häufig gekapselt, was eine verschlechterte Durchlüftung zufolge hat, so dass die Temperatur im gesamten Brennkraftmaschinenraum stark ansteigt. Ferner resultiert aus der zunehmend strengeren Abgasgesetzgebung die Notwendigkeit, Gassensoren zur Analyse der Abgase der Brennkraftmaschine sehr motornah anzuordnen, mit der Folge, dass die Gassensoren einer sehr hohen Temperaturbelastung insbesondere auch durch Strahlungswärme ausgesetzt sind.
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Die Temperaturen im Einsatzbereich können leicht 300°C übersteigen, was dazu führt, dass Beschädigungen, wie beispielsweise ein aufschmelzen von Kabelumhüllungen, auftreten, was letztlich die Funktion des Gassensors bis hin zum vollständigen Ausfall beeinträchtigt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen eingangs genannten Gassensor dahingehend weiterzubilden, dass dessen Funktion auch bei einer hohen Umgebungstemperatur gewährleistet ist, die Hitzebeständigkeit insbesondere gegen Strahlungswärme soll auf einfache Weise erhöht werden, dabei soll der Aufwand hinsichtlich Fertigung, Montage und/oder Kosten gering sein.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruches 1, wobei gemäß der zu Grunde liegende Idee ausgehend vom Gehäuse die Anschlussleitungen von einem Schutzrohr umgeben sind, wobei das Schutzrohr als Aluminium-Wellrohr ausgeführt ist.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Außerdem ist das Schutzrohr flexibel, hitzebeständig, wärmereflektierend und/oder wärmeisolierend, auf diese Weise bietet das Schutzrohres den innenliegenden Leitungen einen mechanischen Support, Strahlungswärme wird wirksam reflektiert und der innere Bereich unmittelbar um die Leitungen ist isoliert.
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Zweckmäßigerweise ist das Schutzrohr auf das kabelabgangseitig stutzenartig ausgebildete Gehäuse des Gassensors aufgeschoben und fixiert, beispielsweise kann die Fixierung mittels einer Schlauchschelle erfolgen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist zwischen Schutzrohr und Anschlussleitungen eine isolierende Luftschicht vorgesehen, wobei zweckmäßigerweise der Raum zwischen Anschlussleitungen und Schutzrohr kabelabgangseitig offen ist. Auf diese Weise kann nicht nur eventuell eingedrungene Feuchtigkeit wieder entweichen, sondern es ist auch ein Zugang für Referenzluft gebildet.
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Nachfolgend ist ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen
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1 einen Gassensoren nach dem Stand der Technik und
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2 eine erfindungsgemäße Schutzeinrichtung für einen Gassensor.
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1 zeigt einen Gassensor 10, beispielsweise einer Lambdasonde oder einer Breitband-Lambdasonde, nach dem Stand der Technik. Der Gassensor 10 hat einen messseitigen Abschnitt 15 und einen anschlussseitigen Abschnitt 16 und weist ein metallisches Gehäuse 13 auf, das im messseitigen Abschnitt mit dem Bezugszeichen 13a und im anschlussseitigen Abschnitt 16 mit dem Bezugszeichen 13b gekennzeichnet ist. In dem Gehäuse 13 ist ein Sensorelement 14 durch keramische Formteile 25, 26 sowie durch ein Dichtelemente 27 gasdicht fixiert. Der Gassensor 10 ist in seinem anschlussseitigen Abschnitt 16 mit einer Kabelumhüllung 12 verbunden, in der Anschlusskabel 18 für das Sensorelement 14 geführt sind.
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Am messseitigen Abschnitt 13a des Gehäuses 13 ist eine Schutzkappe 22 mit Gaseinlass- und Gasauslassöffnungen 23 befestigt. Die Schutzkappe 22 umgibt das aus dem messseitigen Abschnitt 13a des Gehäuses 13 herausragende messseitige Ende 14a des Sensorelementes 14. Am messseitigen Abschnitt 15 ist ferner ein Gewinde 24 angebracht, mit dem der Gassensor 10 in einem nicht dargestellten Abgasrohr befestigt werden kann.
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Der anschlussseitige Abschnitt des Gehäuses 13b ist gasdicht mittels einer radial umlaufenden Schweißnaht 31 am messseitigen Abschnitt des Gehäuses 13a befestigt. Der anschlussseitige Abschnitt des Gehäuses 13b umgibt das anschlussseitigen Ende 14b des Sensorelementes 14 und bildet einen Innenraum 33, der eine Referenzatmosphäre, beispielsweise Luft, enthält, die in einen nicht dargestellten, in das Sensorelement 14 eingebrachten Referenzkanal gelangen kann.
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Am anschlussseitigen Ende 14b besitzt das Sensorelement 14 nicht dargestellte Kontaktflächen, die mit Kontaktteilen 35 kontaktiert sind. Die Kontaktteile 35 sind in einem beispielsweise zweiteiligen Verbindungselement 40 angeordnet, wobei die beiden Teile des Verbindungselements 40 von einem Federelement 41 zusammengehalten werden. Dadurch werden die Kontaktteile 35 auf die Kontaktflächen des Sensorelementes 14 gedrückt. Der kabelseitige Abschnitt der Kontaktteile 35 ist mit einer Crimpverbindung 43 ausgeführt. Mittels der Crimpverbindungen 43 werden die Kontaktteile 35 mit den Anschlusskabeln 18 elektrisch verbunden.
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Das Gehäuse 13 ist am anschlussseitigen Ende 13b mit einem sich verjüngenden zylindrischen Abschnitt 45 ausgeführt. Der zylindrische Abschnitt 45 ist mit einer Kabeldurchführung 50 verschlossen. Die Kabeldurchführung 50 besteht beispielsweise aus PTFE und weist entsprechend der Anzahl der durchzuführenden Anschlusskabel 18 Durchgangslöcher 51 auf. Die Durchgangslöcher 51 sind im Durchmesser so dimensioniert, dass sich zwischen dem Anschlusskabel 18 und den Durchgangslöchern 51 ein Spalt ausbildet, durch den das Referenzgas in den Innenraum 33 gelangen kann. Die Kabelumhüllung 12 ist beispielsweise ein PTFE-Schlauch, der an seiner Mantelfläche Poren und/oder gasdurchlässige Abschnitte aufweist, durch die die Referenzluft in das Innere des Schlauches eindringen kann.
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2 zeigt eine Schutzeinrichtung 220 für einen Gassensor 228. Erfindungsgemäß ist auf den anschlussseitigen Abschnitt des Gehäuses 223b ein Schutzrohr 222 aufgeschoben und mittels einer Befestigungsschelle 224 befestigt. Das Schutzrohr 222 ist vorliegend flexibel, wärmereflektierend und isolierend als Aluminium-Wellrohr ausgeführt. Ausgehend vom anschlussseitigen Abschnitt des Gehäuses 223b bietet es den innenliegenden geführten Kabeln 226 einen mechanischen Support. Die Befestigungsschelle 224 ist beispielsweise gecrimpt oder verschraubt vorgespannt. Zwischen den Kabeln 226 und dem Schutzrohr 222 ist eine isolierende Luftschicht 221 vorgesehen, wobei der Luftraum kabelabgangsseitig geöffnet ist, so dass einerseits Referenzluft eindringen und andererseits Feuchtigkeit entweichen kann. Das Schutzrohr 222 weist eine ausreichende Länge auf, um die Kabel 226 aus dem hitzegefährdeten Bereich herauszuführen. Gegenüber einer Anordnung ohne Schutzrohr 222 wird eine Verminderung der Temperatur im Bereich des Kabelabganges am anschlussseitigen Abschnitt des Gehäuses 223b ca. 50–100°C erreicht.
