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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Befestigung eines eine
physikalische Eigenschaft eines Messgases, insbesondere des Abgases
von Brennkraftmaschinen, bestimmenden Messfühlers an einem das Messgas
führenden
Rohrabschnitt nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei
einer bekannten Befestigungsvorrichtung dieser Art (
DE 43 18 107 A1 ) ist das
dem Rohrabschnitt zugeordnete Befestigungsteil ein Montagestutzen
mit Innengewinde, der außen
an der Rohrwand des Rohrabschnitts, die Einfuhröffnung für den Messfühler konzentrisch umgebend,
angeschweißt ist.
Das dem Gehäuse
zugeordnete Befestigungsteil ist eine über das Gehäuse geschobene Hohlschraube
mit Außengewinde
und Außensechskant,
die sich stirnseitig auf einem am Gehäuse ausgebildeten Spannflansch
abstützt
und diesen durch Verschrauben im Innengewinde des Montagestutzens
auf eine auf dem Außenmantel
des Rohrabschnitts ausgebildete Passfläche aufpresst. Im montierten
Zustand ragt der Messfühler
mit dem messgasseitigen Ende des Sensorelements, über das
eine Schutzkappe gestülpt
ist, durch die Einführöffnung in
der Rohrwand hindurch bis in das Innere des Rohrabschnitts.
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Aus
der
DE 197 14 203
C2 ist es für
die Befestigung eines Messfühlers
zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts in Abgasen von Verbrennungsmotoren
am Abgasrohr des Verbrennungsmotors bekannt, am Gehäuse des
Messfühlers
ein Außengewinde
und einen Schlüsselsechskant
auszuarbeiten und das Gehäuse
in ein Innengewinde eines die Einfuhröffnung im Rohrabschnitt konzentrisch
umgebenden Montagestutzens einzuschrauben.
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Aus
der
DE 196 08 543
A1 ist ein Messfühler bekannt,
insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen von
Verbrennungsmotoren, mit einem in einem metallischen Gehäuse gasdicht
fixierten Sensorelement und mit einem am Gehäuse angeordneten Dichtflansch,
der auf einem an einer Abgasanlage ausgebildeten Dichtsitz aufliegt. Über das
Gehäuse
ist eine Überwurfmutter
geführt,
die in ein Gewinde einer in der Abgasanlage vorgesehenen Öffnung einschraubbar
ist und den Dichtflansch auf den Dichtsitz presst. Das Gehäuse weist
einen messgasseitigen Gehäuseteil
und einen anschlußseitigen Gehäuseteil
auf, wobei der Dichtflansch am anschlussseitigen Gehäuseteil
angeordnet und aus dem Material des anschlussseitigen Gehäuseteils geformt
ist.
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Außerdem ist
aus der
DE 100 22
958 A1 ein ein metallisches Gehäuse aufweisender Gassensor bekannt,
der mittels einer Hohlschraube in einer ein Messgas aufweisenden
Messöffnung
befestigt ist, wobei das Gehäuse
einen Kragen als Widerlager für die
Hohlschraube aufweist. Auf der der Messöffnung zugewandten Seite des
Gehäuses
ist eine konisch geformte Fläche
vorgesehen, mit der der Gassensor auf einer konisch geformten Gegenfläche der
Messöffnung
aufsitzt. Die konisch geformte Fläche des Gehäuses weist zu einer Langsachse
des Gehäuses einen
Winkel α von
kleiner 60 Grad auf.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 11 hat den
Vorteil, dass durch die den Befestigungsteilen zugeordneten, paarweise
durch eine Schwenk- oder Schiebebewegung miteinander in Eingriff
bringbaren Klemmstücke
mit keilförmiger Kontur
bzw. durch das die Befestigungsteile über deren Spannschultern kraftschlüssig verspannende
Federelement eine Schnellmontage und Demontage des Messfühlers möglich ist,
die wesentlich weniger Montagezeit als das zeitaufwendige Eindrehen
von Gewindeteile erfordert und zudem eine gleich zuverlässige Sicherung
gegen ungewolltes Lösen
infolge von Erschütterungen
bietet. Der Messfühler
kann selbst an schwer zugänglichen
Stellen montiert werden, an dem ein Eindrehen nicht mehr möglich ist. Diese
Vorteile machen sich insbesondere beim Einsatz des Messfühlers als
Lambdasonde oder Temperatursonde im Abgastrakt von Kraftfahrzeugen
bezahlt, da hier die Kosten für
die Arbeitszeit bei Montage, Wartung und Reparatur besonders zu
Buche schlagen. Darüber
hinaus müssen
die Befestigungsteile im Gegensatz zu Gewindeteile nicht als teuere Drehteile
gefertigt werden, sondern können
im Umformverfahren hergestellt werden, wodurch die Fertigungskosten
für die
Befestigungsvorrichtung reduziert werden. Durch Verzicht auf die
Gewinde an den Befestigungsteilen besteht keine Gefahr mehr, dass durch
ein unzulässig
hohes Anzugsdrehmoment die Befestigungsvorrichtung zerstört wird
oder dass sich Gewindegänge
festfressen, was die Demontage erschwert.
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Durch
die in den Ansprüchen
2-10 aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch
1 angegebenen Befestigungsvorrichtung und durch die in den Ansprüchen 12-21
aufgeführten
Maßnahmen,
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch
11 angegebenen Befestigungsvorrichtung möglich.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung nach Anspruch 1 ist das eine Befestigungsteil ein Spannring,
der mit einer radial nach innen vorspringenden Ringschulter eine
am Gehäuse ausgebildete,
ringförmige
Auflagefläche übergreift, und
das andere Befestigungsteil ein die Einführöffnung im Rohrabschnitt umschließender Gegenring. Die
an Spannring und Gegenring angeordneten Klemmstücke greifen nach Art eines
Bajonettverschlusses ineinander und erzeugen so eine axiale Anpresskraft
zum axialen Festspannen des Messfühlers am Rohrgehäuse.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
Erfindung nach Anspruch 1 ist das eine Befestigungsteil vom Gehäuse selbst
und das andere Befestigungsteil von einer die Einfuhröffnung im
Rohrabschnitt umschließenden
Hülse gebildet.
Die dem Gehäuse
zugeordneten Klemmstücke
sind von zwei am Gehäuse
diametral angeordneten, nach außen abfallenden
Schrägschulterabschnitten
und die der Hülse
zugeordneten Klemmstücke
von zwei Schenkeln einer in der Querschnittsebene der Hülse radial verschieblich
geführten
Schiebeplatte gebildet, wobei die Schenkel in der Hülse so geführt sind,
dass sie auf jeweils eine der Schrägschulterabschnitte aufschiebbar
sind. Hier wird eine Schnellbefestigung des in die Hülse eingesetzten
Messfühlers
dadurch erreicht, dass die Schiebeplatte quer zur Längsachse des
Messfühlers
eingeschoben wird, dabei mit ihren Schenkeln auf die Schrägschulterabschnitte
aufläuft und
dadurch das Gehäuse
mit einer zur Rohrwand hin gerichteten axialen Kraftkomponente beaufschlagt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung nach Anspruch 11 ist das dem Gehäuse zugeordnete Befestigungsteil
ein einstückig
am Gehäuse
ausgebildeter Radialflansch und das dem Rohrabschnitt zugeordnete
Befestigungsteil ein am Rohrabschnitt konzentrisch zur Einfuhröffnung befestigter
Montagestutzen, in den der Messfühler
eingeführt
ist und an dem sich der Messfühler
mit seinem Gehäuse
axial abstützt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung nach Anspruch 11 ist die eine Spannschulter am Radialflansch
auf dessen vom Montagestutzen abgekehrte Oberseite und die andere
Spannschulter am Montageflansch auf der vom Radialflansch abgekehrten
Unterseite eines am Montageflansch angeformten Ringwulstes ausgebildet.
Das Federelement ist ein Ring aus Federstahl mit stern- oder strahlenförmig abgehenden,
mit dem Federring einstückigen
Federarmen, die unter einem spitzen Winkel zur Ringachse vom Federring
abgebogen sind und an ihrem freien Ende eine abgewinkelte Verrastkralle
tragen. Der Ring liegt auf der am Radialflansch ausgebildeten Spannschulter
auf, und die Verrastkrallen werden auf die Spannschulter am Ringwulst
aufgeclipst. Dabei ist vorzugsweise die Spannschulter am Ringwulst
abgeschrägt
und verläuft
unter einem stumpfen Winkel zur Mantelfläche des Montagestutzens. Dadurch
wird mit zunehmendem Aufschieben der Verastkrallen auf die Spannschulter
am Ringwulst die axiale Anpresskraft des Gehäuses am Montagestutzen vergrößert.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung nach Anspruch 11 ist der Ring auf dem Radialflansch befestigt,
z.B. verschweißt
oder aufgepresst, so dass das Federelement fester Bestandteil des
Messfühlers
ist und bei der Montage nicht als separates Teile gehandhabt werden
muss.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
Erfindung nach Anspruch 11 ist der Montagestutzen so ausgebildet,
dass der Radialflansch am Gehäuse
in den Montagestutzen eintaucht. Die Spannschulter am Montagestutzen
ist von einem dem Radialflansch zugekehrten Hinterschnitt in der
Innenwand des Montagestutzens gebildet und die Spannschulter am
Gehäuse
auf der dem Hinterschnitt zugekehrten Oberseite des Radialflansches
ausgebildet. Das Federelement ist hier ein Sprengring, der nach
Aufsetzen auf den Radialflansch sich aufspreizt und sich radial
zwischen Spannflansch und Hinterschnitt einschiebt. Vorzugsweise
ist der Hinterschnitt keilförmig derart
abgeschrägt,
dass mit zunehmendem Aufweiten des Sprengrings die axiale Klemmkraft
zwischen Hinterschnitt und Radialflansch anwächst, so dass das Gehäuse fest
an den Montagestutzen angepresst wird.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung ist an dem am Rohrabschnitt festgelegten, z.B. verschweißten, Befestigungsteil
eine Andruckschulter ausgebildet, auf die sich eine am Gehäuse angeordnete
Gegenschulter bei montierter Befestigungsvorrichtung gasdicht aufsetzt.
Andruckschulter und Gegenschulter sind dabei vorzugsweise unter
einem spitzen Winkel > 0° und ≤ 90° zur Gehäuseachse
des Messfühlers
geneigt, um so bei der Abdichtung Fertigungstoleranzen auszugleichen.
Die Schultern können
dabei ebene Flächen
bilden, oder mindestens eine Schulter kann konvex ausgebildet sein.
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Zeichnung
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Die
Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
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1 ausschnittweise
einen Längsschnitt eines
mittels einer Befestigungsvorrichtung an einem gasführenden
Rohrabschnitt befestigten Messfühlers,
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2 eine
perspektivische Darstellung des oberen Befestigungsteils der Befestigungsvorrichtung
in 1,
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3 eine
perspektivische Darstellung des unteren Befestigungsteils der oberen
Befestigungsvorrichtung in 1,
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4 einen
Schnitt längs
der Linie IV-IV in 1 eines modifizierten Befestigungsteils
der Befestigungsvorrichtung,
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5 ausschnittweise
einen Längsschnitt eines
mittels einer Befestigungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
an einem gasführenden
Rohrabschnitt befestigten Messfühlers,
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6 eine
perspektivische Darstellung der Befestigungsvorrichtung in 5,
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7 einen
Querschnitt der Befestigungsvorrichtung in 6,
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8 ausschnittweise
einen Längsschnitt eines
mittels einer Befestigungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
an einem gasführenden
Rohrabschnitt befestigten Messfühlers,
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9 eine
Draufsicht eines Federelements der Befestigungsvorrichtung in 8,
als Blechteilzuschnitt gezeichnet,
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10 ausschnittweise
einen Längsschnitt eines
mittels einer Befestigungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
an einem gasführenden
Rohrabschnitt befestigten Messfühlers,
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11 eine
Draufsicht eines Federelements der Befestigungsvorrichtung in 9,
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12 ausschnittweise
einen Längsschnitt eines
mittels einer Befestigungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel an einem gasführenden
Rohrabschnitt befestigten Messfühlers,
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13 eine
Draufsicht eines Federelements der Befestigungsvorrichtung in 12 mit
zusätzlich eingezeichnetem,
am Gehäuse
des Messfühlers ausgebildeten
Radialflansch.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In
1 ist
beispielhaft ein Messfühler
10 für die Bestimmung
des Sauerstoffgehalts in Abgasen von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen,
kurz Lambda-Sonde genannt, dargestellt, der in einen Rohrabschnitt
11 einer
Abgasleitung der Brennkraftmaschine eingesetzt ist. Der ausschnittweise,
teilweise geschnitten dargestellte Messfühler
10 besitzt ein Gehäuse
12,
in dem ein Sensorelement
13 aufgenommen ist, das mit einem
gasseitigen Ende aus dem Gehäuse
12 vorsteht,
das seinerseits von einer am Gehäuse
12 befestigten
Schutzkappe
14 überdeckt
ist. In der Rohrwand
111 des Rohrabschnitts
11 ist
eine Einfuhröffnung
15 für den Messfühler
10 vorgesehen,
in die das Gehäuse
12 in
der Weise eingesetzt ist, dass das gasseitige Ende des Sensorelements
13 mit
Schutzkappe
14 in den im Rohrabschnitt
11 geführten Gasstrom
hineinragt. Ein kompletter Aufbau des Messfühlers
10 ist beispielsweise in
der
DE 197 14 203
C2 beschrieben.
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Der
in den Rohrabschnitt 11 eingesetzte Messfühler 10 wird
mittels einer Befestigungsvorrichtung 20 am Rohrabschnitt 11 axial
festgespannt, wobei zugleich die Einfuhröffnung 15 gasdicht
abgedeckt wird. Die zweiteilig ausgebildete Befestigungsvorrichtung 20 besteht
aus zwei ineinandergreifenden Befestigungsteilen 201 und 202,
von denen das obere Befestigungsteil 201 am Gehäuse 12 angreift und
das untere Befestigungsteil 202 in die Einfuhröffnung 15 eingesetzt
und mit der Rohrwand 111 gasdicht und fest, z.B. durch
gasdichtes Schweißen,
verbunden ist. An den Befestigungsteilen 201 und 202 sind
paarweise miteinander korrespondierende Klemmstücke vorhanden, wobei bei jedem
Klemmstückpaar
ein Klemmstück
eine keilförmige
Kontur aufweist, die derart ausgerichtet ist, dass durch formschlüssiges Aufschieben
der Klemmstücke
eines Klemmstückpaars
aufeinander eine vom Gehäuse 12 zum
Rohrabschnitt 11 gerichtete, axiale Kraftkomponente entsteht.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 1-3 ist das obere Befestigungsteil 201 ein
kreisrunder Spannring 21, der an seinem oberen Ende eine
einstückig,
radial nach innen vorspringende Ringschulter 22 und eine
Mehrzahl, im Ausführungsbeispiel
der 2 insgesamt sechs, um gleiche Umfangswinkel zueinander
versetzt angeordneter Spannlaschen 23 aufweist, die an
dem von der Ringschulter 22 abgekehrten Stirnende des Spannrings 21 radial
nach außen
abstehen. Die Spannlaschen 23 bilden die am oberen Befestigungsteil 201 angeordneten
Klemmstücke.
Die Ringschulter 22 vermag sich auf eine am Gehäuse 12 ausgebildete,
radial ausgerichtete, ringförmige
Auflagefläche 16 aufzulegen,
wenn der Spannring 21 von dem vom gasseitigen Ende abgekehrten
Ende her auf das Gehäuse 12 aufgeschoben wird.
Das in 3 dargestellte, untere Befestigungsteil 202 ist
ein kreisrunder Gegenring 24, an dem ein eingezogener Hals 25 einstückig axial
angeformt ist. Wie 2 zeigt, ist der Gegenring 24 mit
seinem Hals 25 in die Einführöffnung 15 eingesetzt
und durch eine umlaufende Schweißnaht 26 mit der Rohrwand 111 fest
verbunden. Zur Realisierung der am Gegenring 24 angeordneten
Klemmstücke
mit keilförmiger Kontur
ist in der Ringwand des Gegenrings 24 eine der Zahl der
Spannlaschen 23 am Spannring 21 entsprechende
Anzahl von zum oberen Stirnende hin offenen Aussparungen 27 ausgeschnitten,
die gegeneinander um den gleichen Umfangswinkel versetzt sind wie
die Spannlaschen 23 am Spannring 21. Am Grund
einer jeden Aussparung 27 schließt sich an die Aussparung 27 ein
in Umfangsrichtung mit sich verjüngender
Schlitzbreite verlaufender Schlitz 28 an. Die Verjüngung der
Schlitzbreite wird dadurch erreicht, dass die in Einbaulage vom
Rohrabschnitt 11 abgewandte, obere Schlitzkante 281 keilförmig in Axialrichtung
hin zum Rohrabschnitt 111 ansteigt, also unter einem spitzen
Winkel zur Querschnittsebene des Gegenrings 24 verläuft. Am
hinteren Ende des Schlitzes 28 ist die Schlitzbreite weitgehend
konstant, und die in Umfangsrichtung gesehene Länge des Schlitzendes mit konstanter
Schlitzbreite entspricht in etwa der in Umfangsrichtung gesehenen Breite
der Spannlaschen 23. Um das Einführen der Spannlaschen 23 in
die Schlitze 28 zu gewährleisten, ist
die in Umfangsrichtung gesehene Breite der Aussparungen 27 etwas
größer bemessen
als die in Umfangsrichtung gesehene Breite der Spannlaschen 23. Der
Innendurchmesser des Gegenrings 24 ist etwas kleiner gewählt als
der Außendurchmesser
des Spannrings 21, so dass letzterer bei axialer Ausrichtung
von Spannlaschen 23 und Aussparungen 27 in den
Gegenring 24 axial eingesetzt werden kann.
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Bei
der Montage des Messfühlers 10 ist
dieser mit seinem schutzkappenseitigen Ende in den bereits an dem
Rohrabschnitt 11 fixierten Gegenring 24 hindurch
einzusetzen. Danach wird der Spannring 21 über das
Gehäuse 12 geführt und
unter fluchtendem Ausrichten der Spannlaschen 23 zu den
Aussparungen 27 in den Gegenring 24 eingesetzt,
wobei die Ringschulter 22 auf der Auflagefläche 16 am
Gehäuse 12 zur
Auflage kommt. Durch Verdrehen des Spannrings 21 um einen
relativ kleinen Schwenkwinkel von beispielsweise 15° werden die
Spannlaschen 23 in die Schlitze 28 hineingedreht,
wobei durch die nach unten hin keilförmig ansteigenden Schlitzkanten 281 die
Ringschulter 22 auf die Auflagefläche 16 zunehmend aufgepresst
wird. Dadurch wird eine axiale Kraftkomponente erzeugt, die das
Gehäuse 12 mit
einer Gegenschulter 17 auf eine Andruckschulter 29 aufdrückt, die
im Übergangsbereich
zum Hals 25 am Spannring 21 ausgebildet ist. Die
von den Spannlaschen 23 einerseits und den Schlitzen 28 andererseits
gebildeten Klemmstücke
an den Befestigungsteilen 201 und 202 wirken somit
nach Art eines Bajonettverschlusses, der das Gehäuse 12 des Messfühlers 10 kraftschlüssig an
der Rohrwand 111 mit einer in Achsrichtung des Gehäuses 12 wirkenden
Kraftkomponente axial verspannt. Dadurch, dass der Gegenring 24 gasdicht
in der Einfuhröffnung 15 im
Rohrabschnitt 11 sitzt und das Gehäuse 12 gasdicht auf den
Gegenring 24 aufgesetzt ist, ist insgesamt durch die Befestigungsvorrichtung 20 der
Messfühler 10 gasdicht
am Rohrabschnitt 11 axial festgespannt. Um Undichtigkeiten
zwischen Andruckschulter 29 und Gegenschulter 17 infolge
von Fertigungstoleranzen zu vermeiden, verlaufen die beiden ringförmigen Schultern 29, 17 unter
einem Winkel zur Gehäuseachse,
der größer 0° und kleiner
oder gleich 90° ist, so
dass sich eine Art Kegelsitz und eine Zentrierung zwischen Gehäuse 12 und
Gegenring 24 ergibt. Im Ausführungsbeispiel der 1 sind
die Schultern 29, 17 konvex ausgeführt. Aber
auch eine ebene Ausbildung der einen und eine konvexe Ausbildung
der anderen Schulter ist ebenso möglich wie die ebene Ausbildung
beider Schultern 29, 17.
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Zum
Drehen des Spannrings 21 sind im Spannring 21 Bohrlöcher 30 vorgesehen,
in welcher ein stiftartiges Montagewerkzeug eingesteckt werden kann.
In dem in 1-3 dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind die Bohrlöcher 30 in
die Ringschulter 22 einge bracht, sie können aber genauso gut in die
Ringwand des Spannrings 21 eingearbeitet werden.
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Bei
dem in 4 im Querschnitt dargestellten, modifizierten
Spannring 21' ist
zum Drehen des Spannrings 21' an
einem Wandabschnitt des Spannrings 21' ein Schlüsselsechskant 31 ausgeformt.
In seiner übrigen
Ausgestaltung entspricht der Spannring 21' den in Verbindung mit 2 beschriebenen Spannring 21.
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Bei
dem in 5-7 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Messfühler 10 bis
auf eine Modifikation am Gehäuse 12 identisch
mit dem in 1 dargestellten Messfühler 10 aufgebaut,
so dass gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Anstelle der Auflagefläche 16 ist
das Gehäuse 12 mit
einer umlaufenden, nach außen
abfallenden Schrägschulter 18 versehen,
die für
die nachstehend beschriebene Befestigungsvorrichtung 20 von
Bedeutung ist, mit welcher wiederum der Messfühler 10 am Rohrabschnitt 11 axial
kraftschlüssig
festgespannt wird. Das Gehäuse 12 wird
dabei selbst als das obere Befestigungsteil 201 der Befestigungsvorrichtung 20 genutzt.
Das untere Befestigungsteil 202 der Befestigungsvorrichtung 20 ist
eine an der Rohrwand 111 festgelegte Hülse 33, die die Einführöffnung 15 für den Messfühler 10 gasdicht umschließt. Die
Hülse 33 trägt einen
einstückigen Ringsteg 34,
der am unteren Ende der Hülse 33 radial
nach innen vorspringt und eine abgeschrägte Andruckschulter 29 zur
Aufnahme der am Gehäuse 12 ausgebildeten,
ebenfalls schräg
verlaufenden Gegenschulter 17 bildet. An der Hülse 33 ist
ein radial nach außen
abstehender Flansch 35 vorhanden, der nach Einstecken des
unteren Endes der Hülse 33 mit Ringsteg 34 in
die Einführöffnung 15 auf
der Rohrwand 111 aufliegt und über eine umlaufende Schweißnaht 26 mit
dieser fest verbunden ist, so dass die Einfuhröffnung 15 randseitig
gasdicht abgeschlossen ist.
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Wie
bei der Befestigungsvorrichtung 20 gemäß 1-3 sind
auch hier den beiden Befestigungsteilen 201 und 202 Klemmstücke zugeordnet. Die
dem oberen Befestigungsteil 201, also dem Gehäuse 12,
zugeordneten Klemmstücke
mit keilförmiger
Kontur werden dabei von zwei am Gehäuse 12 einander diametral
gegenüberliegenden
Schrägschulterabschnitten 181 der
Schrägschulter 18 gebildet,
während
die der Hülse 33 zugeordneten
Klemmstücke
durch zwei Schenkel 361, 362 einer in der Querschnittsebene
der Hülse 33 radial
verschieblich geführten,
hufeisenförmigen
Schiebeplatte 36 realisiert werden, die sich unter federelastischem
Abspreizen voneinander auf jeweils eine der beiden Schrägschulterabschnitte 181 aufzuschieben
vermögen.
Zur verbesserten Auflage der Schenkel 361, 362 auf
den Schrägschulterabschnitten 181, 182 sind
die Schenkel 361, 362 an ihrer dem Gehäuse 12 zugekehrten
Innenkante kreisbogenförmig
eingewölbt
und umschließen
nach ihrem Aufschieben auf die Schrägschulterabschnitte 181, 182 teilweise
die Kontur des Gehäuses 12.
Zur Führung
der Schiebeplatte 36 weist die Hülse 33 – wie dies
insbesondere in 7 zu erkennen ist – zwei diametral
angeordnete, kreissegmentförmige
Einschnitte 37 auf, deren axiale Breite größer ist
als die Schenkelstärke
der Schiebeplatte 36. In 7 ist ebenso
wie in 6 noch ein Teil des leeren Gehäuses 12 des Messfühlers 10 dargestellt,
um die Zuordnung der am Gehäuse 12 ausgebildeten
Schrägschulter 18 zu
den Schenkeln 361, 362 der Schiebeplatte 36 zu
verdeutlichen.
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Zur
Montage des Messfühlers 10 wird
der Messfühler 10 mit
seinem Gehäuse 12 in
die am Rohrabschnitt 11 befestigte Hülse 33 eingesetzt,
bis die am Ringsteg 34 der Hülse 33 ausgebildete
Andruckschulter 29 und die am Gehäuse 12 ausgebildete
Gegenschulter 17 aufeinanderliegen. Dann wird die hufeisenförmige Schiebeplatte 36 mit
ihren beiden Schenkeln 361, 362 in die segmentartigen
Einschnitte 37 in der Hülse 33 eingeschoben,
wobei sich die Schenkel 361, 362 zunehmend auf
die diametralen Schrägschulterabschnitte 181 der
am Gehäuse 12 ausgebildeten
Schrägschulter 18 aufschieben
und das Gehäuse 12 mit
seiner Gegenschulter 217 kraftschlüssig auf die Andruckschulter 29 aufspannen,
so dass die von dem Ringsteg 24 der Hülse 33 umschlossene Öffnung 32 rundum
gasdicht abgeschlossen ist. In 7 sind die
Schrägschulterabschnitte 181 der
am Gehäuse 12 ausgebildeten
Schrägschulter 18,
auf die sich die Schenkel 361, 362 aufschieben
deutlich erkennbar. Zum Lösen
der Befestigungsvorrichtung 16 muss die Schiebeplatte 36 aus der
Hülse 33 ausgezogen
werden. Dies erfordert das federelastische Auseinanderspreizen der
Schenkel 361, 362, wozu eine nennenswerte Zugkraft
an der Schiebeplatte 36 angreifen muss. Diese Zugkraft wird
relativ hoch bemessen, so dass die Schiebeplatte 36 mit
einer gewissen Rastung am Gehäuse 12 festgelegt
ist und sich durch Erschütterungen,
wie sie im Fahrbetrieb auftreten, nicht selbsttätig und ungewollt lösen kann.
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Bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen müssen der
Gegenring 24, (1 und 3) und die
Hülse 33 (5-7)
der beiden Befestigungsvorrichtungen 20 nicht in die Einfuhröffnung 15 im
Rohrabschnitt 11 eingesetzt sein. Sie können auch auf die Rohrwand 111 des
Rohrabschnitts 11 so aufgesetzt werden, dass sie die Einfuhröffnung 15 konzentrisch
umgeben. Sie werden dann auf der Rohrwand 111 verschweißt oder
in anderer Weise auf der Rohrwand 111 gasdicht festgelegt.
Das Gehäuse 12 presst
sich dann beim Verspannen mit seiner Gegenschulter 17 auf
eine auf der Rohrwand 111 ausgebildete, die Einfuhröffnung 15 konzentrisch
umschließende
Andruckschulter gasdicht auf.
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Die
in 8, 10 und 12 ausschnittweise
im Längsschnitt
dargestellten Messfühler
sind bis auf Modifikationen am Gehäuse 12 identisch mit dem
in 1 bzw. 5 dargestellten Messfühler, so
dass gleich Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Die
Befestigungsvorrichtung 20 umfasst wiederum die beiden
Befestigungsteile 201 und 202 sowie ein Federelement 40,
das an einer an jedem Befestigungsteil 201, 202 ausgebildeten
Spannschulter 41, 42 angreift und eine zwischen
den Befestigungsteilen 201 und 202 wirkende, axiale
Spannkraft aufbringt. Das dem Gehäuse 12 zugeordnete obere
Befestigungsteil 201 ist ein am Gehäuse 12 einstückig ausgebildeter
Radialflansch 43, und das dem Rohrabschnitt 11 zugeordnete
Befestigungsteil 202 ein am Rohrabschnitt konzentrisch
zur Einfuhröffnung 15 befestigter
Montagestutzen 44. Der Montagestutzen 44 ist wiederum
mit einer Andruckschulter 29 versehen, auf der sich das
Gehäuse 12 mit
einer Gegenschulter 17 abstützt. Der Montagestutzen 44 ist
in die Einführöffnung 15 eingesetzt
und mit der Rohrwand 111 des Rohrabschnitts 11 durch
eine rundum verlaufende Schweißnaht 26 verbunden.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der 8 ist die dem oberen Befestigungsteil 201 zugeordnete Spannschulter 41 am
Radialflansch 43 auf dessen vom Montagestutzen 44 abgekehrten
Oberseite und die dem unteren Befestigungsteil 202 zugeordnete Spannschulter 42 am
Montagestutzen 44 auf der vom Radialflansch 43 abgekehrten
Unterseite eines am freien Ende des Montagestutzens 44 angeformten,
umlaufenden Ringwulstes 45 ausgebildet. Die Spannschulter 42 an
der Unterseite des Ringwulstes 45 verläuft dabei unter einem stumpfen
Winkel zur Mantelfläche
des Montagestutzens 44. Im Ausführungsbeispiel der Befestigungsvorrichtung 20 gemäß 8 und 10 ist
das Federelement 40 ein Ring 46 aus Federstahl
mit stern- oder strahlenförmig
abgehenden Federarmen 47. Die einstückig mit dem Ring 46 ausgebildete
Federarme 47 sind unter einem spitzen Winkel vom Ring 46 abgebogen
und an ihrem freien Ende zu einer Verrastkralle 471 abgewinkelt. Der
Ring 46 liegt auf der Spannschulter 41 am Radialflansch 43 auf
und ist auf diesem entweder verschweißt oder aufgepresst. Im Ausführungsbeispiel der 8 wird
der Ring 46 von einer Abdeckkappe 19, die auf
das Gehäuse 12 aufgesetzt
und mit diesem verschweißt
ist, an dem Radialflansch 43 festgepresst.
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Bei
der Montage des Messfühlers
gemäß 8 wird
dieser mit seinem schutzkappenseitigen Ende in den bereits an dem
Rohrabschnitt 11 verschweißten Montagestutzen 44 soweit
eingesteckt, bis die am Gehäuse 12 ausgebildete
Gegenschulter 17 auf der Andruckschulter 29 aufliegt.
Danach werden die Federarme 47 mit ihren Verrastkrallen 471 auf
den Ringwulst 45 aufgeclipst, wobei mit zunehmendem radialen
Aufdrücken
der Federarme 47 auf den Ringwulst 45 die Verrastkrallen 471 auf
der schrägen
Spannschulter 42 entlanggleiten und eine zunehmende axiale
Anpresskraft zwischen Andruckschulter 29 und Gegenschulter 17 erzeugen,
die zu einer gasdichten Halterung des Messfühlers 10 im Montagestutzen 44 führt.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der Befestigungsvorrichtung 20 gemäß 10 ist
der das untere Befestigungsteil 202 bildende Montagestutzen 44 so
ausgeführt,
dass der am Gehäuse 12 einstückig ausgeformte,
das obere Befestigungsteil 201 bildende Radialflansch 43 in
den Montagestutzen 44 eintaucht. Die dem unteren Befestigungsteil 202 zugeordnete
Spannschulter 42 ist von einem dem eingetauchten Radialflansch 43 zugekehrten
Hinterschnitt 48 und die dem oberen Befestigungsteil 201 zugeordnete
Spannschulter 41 auf der dem Hinterschnitt 48 zugekehrten
Oberseite des Radialflansches 43 ausgebildet. Das Federelement 40 der
Befestigungsvorrichtung 20 ist ein Sprengring 49,
der an seinen beiden einander zugekehrten Enden nach oben abgebogene
Greifstege 491 trägt, über die
der Sprengring 49 zusammengezogen werden kann.
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Zur
Montage des Sprengrings 49 bei in dem Montagestutzen 44 eingesetztem
Messfühler 10,
wobei wiederum die am Gehäuse 12 ausgebildete
Gegenschulter 17 auf der im Montagestutzen 44 ausgebildeten
Andruckschulter 29 aufliegt, wird der Sprengring 49 durch
Zusammendrücken
der beiden Greifstege 491 mit einem Werkzeug im Durchmesser
reduziert und in diesem Zustand von oben her auf den im Montagestutzen 44 einliegenden
Radialflansch 43 aufgesetzt. Nach Freigeben der Greifstege 491 spreizt
sich der Sprengring 49 radial auf und schiebt sich zwischen
Radialflansch 43 und Hinterschnitt 48 ein, wobei
er eine axiale Anpresskraft der Gegenschulter 17 auf der
Andruckschulter 29 erzeugt. Der Hinterschnitt 48 ist
vorzugsweise keilförmig
derart abgeschrägt,
dass mit zunehmender radialer Tiefe des Hinterschnitts 48 sein
Abstand vom freien Ende des Montagestutzens 44 anwachst.
Das hat zur Folge, dass die vorstehend genannte axiale Anpresskraft
sich mit zunehmendem Aufspreizen des Sprengrings 49 verstärkt. In 11 ist
der Sprengring 49 in Draufsicht zu sehen.
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In
dem Ausführungsbeispiel
der Befestigungsvorrichtung 20 in 12 ist
wiederum das obere Befestigungsteil 201 von einem am Gehäuse 12 ausgebildeten
Radialflansch 43 und das untere Befestigungsteil 202 von
dem Montagestutzen 44 gebildet, der in die Einfuhröffnung 15 eingesetzt
und mit der Rohrwand 111 des Rohrabschnitts 11 über die umlaufende
Schweißnaht 26 gasdicht
verbunden ist. Am freien Ende des Montagestutzens 44 ist – wie in 8 – ein umlaufender
Ringwulst 45 angeformt, der auf seiner vom Radialflansch 43 abgekehrten
Unterseite die Spannschulter 43 trägt. Die andere Spannschulter 41 ist
wiederum am Radialflansch 42 ausgebildet. Beide Spannschultern 41, 42 sind
ringförmig umlaufende
Abschrägungen 51, 52 am
Radialflansch 43 und Ringwulst 45. Das Federelement 40 der
Befestigungsvorrichtung 20 weist zwei diametral gegenüberliegende
Elementbereiche 53, 54 mit einem V-förmigen Querschnittsprofil
auf, die bei montierter Befestigungsvorrichtung 20 auf
den Abschrägungen 51, 52 kraftschlüssig aufliegen
(12). Im Ausführungsbeispiel
der 12 und 13 ist
das Federelement 40 als U-förmige Federklammer 50 mit
zwei Federschenkeln 501 und 502 ausgebildet. Die
angesprochenen Elementbereiche 53, 54 mit V-förmigem Querschnittsprofil
sind an den Federschenkeln 501 und 502 ausgebildet.
Alternativ kann auch die komplette Federklammer 50 ein
V-förmiges
Querschnittsprofil aufweisen. Bei der Montage wird die Federklammer 50 bei
in den Montagestutzen 44 eingesetztem Messfühler 10 quer
zum Messfühler 10 mit
ihrem Federschenkeln 501, 502 auf Radialflansch 43 und Ringwulst 45 am
Montagestutzen 44 aufgeschoben, wobei sich die Elementbereiche 53, 54 mit
dem V-förmigen
Querschnittsprofil an diametralen Bereichen der umlaufenden, ringförmigen Abschrägungen 51, 52 an
Radialflansch 43 und Ringwulst 45 unter Auseinanderspreizen
der Federschenkel 501, 502 auf die Abschrägungen 51, 52 kraftschlüssig aufschieben.
Wie 13 zeigt, sind die Schenkelenden der Federschenkel 501, 502 so
geformt, dass sich nach Aufschieben der Federklammer 50 eine
gewisse Verrastung der Federschenkel 501, 502 ergibt.
Zum Demontieren der Federklammer 50 müssen die Schenkelenden der
Federschenkel 501, 502 etwas aufgespreizt werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele des als Lambda-Sonde
eingesetzten Messfühlers
beschränkt.
In gleicher Weise kann ein Messfühler
zur Bestimmung der Konzentration von Stickoxiden oder anderen gasförmigen Schadstoffen im
Abgas einer Brennkraftmaschine oder ein Temperaturfühler zur
Messung der Abgastemperatur durch die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 20 an
einem das Abgas führenden Rohrabschnitt 11 festgelegt
werden.