DE10359945A1 - Gassensor mit verbessertem Aufbau zur Minimierung thermischer Schäden der Abdichtung - Google Patents

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Kazuya Kariya Nakagawa
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4077Means for protecting the electrolyte or the electrodes

Abstract

Es wird ein verbesserter Aufbau für einen Gassensor zur Verfügung gestellt, mit dem sich in einem Fußende eines Sensorkörpers ein luftdichter Abschluss bilden lässt, der gegenüber Hitze unempfindlich ist. Der Gassensor (1) enthält einen aus einer elastischen Dichtung (2) und einer hitzebeständigen Abstützung (3) bestehenden Dichtungsaufbau (17). Die hitzebeständige Abstützung (3) befindet sich näher am Kopf des Gassensors als die elastische Dichtung (2), um die elastische Dichtung (2) vor der von dem Kopf des Sensorkörpers zum Fußende übertragenen Hitze zu schützen. Die elastische Dichtung (2) ist in dem Fußende des Sensorkörpers angeordnet und wird dauerhaft zusammengepresst, um eine Gegenkraft zu erzeugen, die dazu dient, in dem Fußende des Gassensors, durch das Leitungsdrähte (16) gehen, den luftdichten Abschluss zu erzeugen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Gassensor, der in einem Auspuffrohr eines Kraftfahrzeugmotors eingebaut werden kann, um die Konzentration eines Gases wie O2, NOx oder CO zu messen, und insbesondere auf einen verbesserten Aufbau für einen solchen Gassensor, mit dem sich eine thermische Schädigung einer Abdichtung im Fußende eines Sensorkörpers minimieren lässt, aus dem ein Leitungsdraht herausläuft.
  • Es ist bekannt, einen Gassensor in einem Auspuffrohr eines Kraftfahrzeugmotors zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Motors einzubauen.
  • 14 zeigt ein Beispiel für einen solchen Gassensor, das in der JP 11-72472 B1 (entspricht dem am 21. November 2000 veröffentlichten US-Patent Nr. 6 150 607) offenbart ist.
  • In dem Gassensor 9 ist ein (nicht gezeigter) Messfühler eingebaut, der über Leitungen 16 elektrisch mit einer externen Steuerungsvorrichtung verbunden ist, um ein Sensorausgangssignal zu übertragen und von dieser elektrischen Strom aufzunehmen. Der Gassensor 9 hat ein aus Gummi oder Harz bestehendes Dichtungsbauteil 97, das zwischen den Leitungen 16 und der Innenwand eines offenen Fußendes des Gassensors 9 eine Abdichtung bildet. Das Dichtungsbauteil 97 wird in einer Luftabdeckung 92 durch Quetschung einer Seitenwand der Luftabdeckung 92 gehalten.
  • Wenn der Gassensor 9 in dem Auspuffrohr des Kraftfahrzeugmotors eingebaut ist, ist der Kopfabschnitt des Gassensors dem heißen Abgas ausgesetzt, so dass er sich erhitzt. Die Hitze wird zum Fußende des Gassensors 9 übertragen, was zu einer thermischen Verformung oder einer Änderung des Elastizitätskoeffizienten des Dichtungsbauteils 97 führen kann. Dies kann dazu führen, dass sich zwischen dem Dichtungsbauteil 97 und der Innenwand der Luftabdeckung 92 ein Luftspalt bildet, was den Abdichtungsgrad dazwischen mindert und dazu führt, dass die Leitungen 16 ihre Lage verändern oder sich aus dem Fußende der Luftabdeckung 92 lösen.
  • Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden, und insbesondere, einen verbesserten Aufbau für einen Gassensor zur Verfügung zu stellen, der in einem Ende des Sensorkörpers eine Abdichtung bildet, die gegenüber Hitze unempfindlich ist.
  • Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Gassensor vorgesehen, der in einem Auspuffrohr eines Kraftfahrzeugmotors eingebaut werden kann, um die Konzentration eines gegebenen Bestandteils der Motorabgase zu messen, und der eine Länge mit einem ersten Ende und einem zu dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende hat und Folgendes umfasst: (a) ein hohlzylinderförmiges Gehäuse, das eine Länge mit einem dem ersten Ende des Gassensors zugewandten ersten Ende und einem dem zweiten Ende des Gassensors zugewandten zweiten Ende hat; (b) einen in dem Gehäuse gehaltenen Messfühler mit einer Länge, die aus einem Fußabschnitt und einem Messabschnitt besteht, der zur Messung der Konzentration eines gegebenen Gasbestandteils dient; (c) eine messgasseitige zylinderförmige Abdeckung, die so mit dem ersten Ende des Gehäuses verbunden ist, dass sie den Messabschnitt des Messfühlers bedeckt; (d) eine atmosphärenseitige zylinderförmige Abdeckung, die eine Länge mit einem dem ersten Ende des Gassensors zugewandten ersten Ende und einem dem zweiten Ende des Gassensors zugewandten zweiten Ende hat und die so an ihrem ersten Ende auf dem zweiten Ende des Gehäuses installiert ist, dass sie den Fußabschnitt des Messfühlers bedeckt; (e) eine an dem zweiten Ende der atmosphärenseitigen zylinderförmigen Abdeckung ausgebildete Endabdeckung; und (f) einen Dichtungsaufbau, der dazu dient, in sich abdichtend eine Leitung zu halten, die elektrisch mit dem Messfühler verbunden ist, um ein Ausgangssignal des Messfühlers zu einer externen Vorrichtung zu übertragen oder von dieser elektrischen Strom aufzunehmen. Der Dichtungsaufbau besteht aus einer elastischen Dichtung und einer hitzebeständigen Abstützung. Die elastische Dichtung umfasst einen Scheibenabschnitt, der ein dem ersten Ende des Gassensors zugewandtes erstes Ende und ein dem zweiten Ende des Gassensors zugewandtes zweites Ende hat und mit seinem zweiten Ende gegen die Endabdeckung stößt, und einen zylinderförmigen Dichtungsabschnitt, in dem die Leitung eingepasst ist und der eine Länge mit einem dem ersten Ende des Gassensors zugewandten ersten Ende und einem dem zweiten Ende des Gassensors zugewandten zweiten Ende hat. Der zylinderförmige Dichtungsabschnitt verläuft von dem Scheibenabschnitt aus in Längsrichtung des Gassensors und hat einen Außendurchmesser, der von seinem zweiten Ende zum ersten Ende hin abnimmt. Die hitzebeständige Abstützung besteht aus einem hohlzylinderförmigen Körper und einer an dem hohlzylinderförmigen Körper ausgebildeten scheibenförmigen Abstützung, ist innerhalb der atmosphärenseitigen zylinderförmigen Abdeckung angeordnet und wird von dem Gehäuse über ein inneres Stützbauteil getragen. Die Innenfläche des hohlzylinderförmigen Körpers ist im Großen und Ganzen so profiliert, dass sie mit der Kontur der Außenfläche des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts der elastischen Dichtung übereinstimmt, so dass der zylinderförmige Dichtungsabschnitt abdichtend in dem hohlzylinderförmigen Körper eingepasst ist. Die scheibenförmige Abstützung stößt gegen den Scheibenabschnitt der elastischen Dichtung, wobei die elastische Dichtung zwischen der Endabdeckung und der hitzebeständigen Abstützung in Längsrichtung des Gassensors elastisch zusammengepresst wird, so dass sie eine Gegenkraft erzeugt, die dazu dient, zwischen der Leitung und dem zylinderförmigen Dichtungsabschnitt und zwischen der Endabdeckung und der elastischen Dichtung Abdichtungen sicherzustellen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Gassensor außerdem ein hitzebeständiges elastisches Bauteil enthalten, das zwischen der hitzebeständigen Abstützung und dem inneren Stützbauteil angeordnet ist. Wie bereits in der Einleitung diskutiert wurde, hat der Kopf des Gassensors die höchste Temperatur, wenn der Gassensor im Auspuffrohr des Motors eingebaut ist. Wenn das hitzebeständige elastische Bauteil näher an der Wärmequelle eingebaut wird als der Dichtungsaufbau, dient das dazu, die Abdichtungen vor Hitze zu schützen.
  • In der Endabdeckung kann ein Loch ausgebildet sein, durch das die Leitung geht. Das Loch hat in der zur Längsrichtung des Gassensors senkrechten Richtung einen Querschnitt, der im Großen und Ganzen die gleiche Form hat wie eine im zweiten Ende des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts der elastischen Dichtung ausgebildete Öffnung. Dies maximiert den Flächenkontakt zwischen der Endabdeckung und dem zylinderförmigen Dichtungsabschnitt, wodurch die gegen den zylinderförmigen Dichtungsabschnitt pressende Fläche der Endabdeckung vergrößert wird, so dass sich der Abdichtungsgrad zwischen der Endabdeckung und dem zylinderförmigen Dichtungsabschnitt verbessert.
  • Das zweite Ende des Scheibenabschnitts der elastischen Dichtung kann eine gegen die Endabdeckung stoßende flache Oberfläche haben, was zu einer Verringerung der Herstellungskosten für die elastische Dichtung und auch zu einer Minimierung der thermischen Schädigung oder eines Bruchs der elastischen Dichtung führt.
  • Die Endabdeckung kann um den Rand eines Loches von ihr einen ringförmigen Vorsprung haben, der auf den Rand einer in dem zweiten Ende des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts der elastischen Dichtung ausgebildeten Öffnung drückt, wodurch der Abdichtungsgrad zwischen der Endabdeckung und dem zylinderförmigen Dichtungsabschnitt verbessert wird.
  • Der Scheibenabschnitt der elastischen Dichtung kann eine in seinem zweiten Ende um die Öffnung des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts herum ausgebildete ringförmige Vertiefung haben, in der der ringförmige Vorsprung der Endabdeckung abdichtend eingepasst ist.
  • Der zylinderförmige Dichtungsabschnitt der elastischen Dichtung kann einen um eine Öffnung in seinem zweiten Ende herum ausgebildeten ringförmigen Vorsprung haben, der abdichtend in einer in der Endabdeckung ausgebildeten Öffnung eingepasst ist, wodurch der Abdichtungsgrad zwischen der Endabdeckung und dem zylinderförmigen Dichtungsabschnitt verbessert wird.
  • Die Endabdeckung kann eine innere Endfläche haben, die gegen das zweite Ende des Scheibenabschnitts der elastischen Dichtung stößt, wobei der Scheibenabschnitt mit seinem ersten Ende gegen das zweite Ende der scheibenförmigen Abstützung der hitzebeständigen Abstützung stößt und die scheibenförmige Abstützung mit ihrem ersten Ende gegen das dem zweiten Ende des Gassensors zugewandte Ende des inneren Stützbauteils stößt. Auf der inneren Endfläche der Endabdeckung kann eine Rippe ausgebildet sein, die zu dem zweiten Ende des Scheibenabschnitts der elastischen Dichtung hin vorragt, um zwischen der inneren Endfläche der Endabdeckung und der zweiten Endfläche des Scheibenabschnitts eine Abdichtung sicherzustellen.
  • Die Rippe kann kreisförmig sein, wobei in dem zweiten Ende des Scheibenabschnitts der elastischen Dichtung eine ringförmige Nut ausgebildet ist, in der die Rippe abdichtend eingepasst ist.
  • Die hitzebeständige Abstützung kann aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen, wodurch ein Stromverlust von dem Kopf zu anderen Teilen des Gassensors und ein dielektrischer Durchbruch vermieden werden kann, der zu einem Versagen des Gassensors führt.
  • Auf einer Innenfläche des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts kann eine Rippe ausgebildet sein, die gegen die Leitung stößt, um dazwischen eine Abdichtung herzustellen.
  • Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Gassensor vorgesehen, der eine Länge mit einem ersten Ende und einem zum ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende hat und der Folgendes umfasst: (a) ein hohlzylinderförmiges Gehäuse, das eine Länge mit einem dem ersten Ende des Gassensors zugewandten ersten Ende und einem dem zweiten Ende des Gassensors zugewandten zweiten Ende hat; (b) einen in dem Gehäuse gehaltenen Messfühler mit einer Länge, die aus einem Fußabschnitt und einem Messabschnitt besteht, der zur Messung der Konzentration eines gegebenen Gasbestandteils dient; (c) eine messgasseitige zylinderförmige Abdeckung, die so mit dem ersten Ende des Gehäuses verbunden ist, dass sie den Messabschnitt des Messfühlers bedeckt; (d) eine atmosphärenseitige zylinderförmige Abdeckung, die eine Länge mit einem dem ersten Ende des Gassensors zugewandten ersten Ende und einem dem zweiten Ende des Gassensors zugewandten zweiten Ende hat und die so an ihrem ersten Ende auf dem zweiten Ende des Gehäuses installiert ist, dass sie den Fußabschnitt des Messfühlers bedeckt; (e) eine an dem zweiten Ende der atmosphärenseitigen zylinderförmigen Abdeckung ausgebildete Endabdeckung; und (f) einen Dichtungsaufbau, der dazu dient, in sich abdichtend eine Leitung zu halten, die elektrisch mit dem Messfühler verbunden ist, um ein Ausgangssignal des Messfühlers zu einer externen Vorrichtung zu übertragen oder von dieser elektrischen Strom aufzunehmen. Der Dichtungsaufbau besteht aus einer elastischen Dichtung und einer hitzebeständigen Abstützung. Die elastische Dichtung umfasst einen Scheibenabschnitt, der ein dem ersten Ende des Gassensors zugewandtes erstes Ende und ein dem zweiten Ende des Gassensors zugewandtes zweites Ende hat und mit seinem zweiten Ende gegen die Endabdeckung stößt, und einen zylinderförmigen Dichtungsabschnitt, in dem die Leitung eingepasst ist und der ein dem ersten Ende des Gassensors zugewandtes erstes Ende und ein dem zweiten Ende des Gassensors zugewandtes zweites Ende hat. Der zylinderförmige Dichtungsabschnitt verläuft von dem Scheibenabschnitt aus in Längsrichtung des Gassensors. Die hitzebeständige Abstützung umfasst einen hohlzylinderförmigen Körper, ist innerhalb der atmosphärenseitigen zylinderförmigen Abdeckung angeordnet und wird von dieser von der Seite des zweiten Endes des Gassensors aus getragen. Die hitzebeständige Abstützung hat ein dem ersten Ende des Gassensors zugewandtes erstes Ende und ein dem zweiten Ende des Gassensors zugewandtes zweites Ende und stößt mit ihrem zweiten Ende gegen das erste Ende des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts der elastischen Dichtung. Die elastische Dichtung wird zwischen der Endabdeckung und der hitzebeständigen Abstützung in Längsrichtung des Gassensors elastisch zusammengepresst, so dass sie eine Gegenkraft erzeugt, die dazu dient, zwischen der Leitung und dem zylinderförmigen Dichtungsabschnitt und zwischen der Endabdeckung und der elastischen Dichtung Abdichtungen sicherzustellen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Endabdeckung ein Loch ausgebildet, durch das die Leitung geht. Das Loch hat in der zur Längsrichtung des Gassensors senkrechten Richtung einen Querschnitt, der im Großen und Ganzen die gleiche Form hat wie eine im zweiten Ende des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts der elastischen Dichtung ausgebildete Öffnung.
  • Das zweite Ende des Scheibenabschnitts der elastischen Dichtung kann eine gegen die Endabdeckung stoßende flache Oberfläche haben.
  • Die Endabdeckung kann um den Rand eines Loches von ihr einen ringförmigen Vorsprung haben, der auf den Rand einer in dem zweiten Ende des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts der elastischen Dichtung ausgebildeten Öffnung drückt.
  • Der Scheibenabschnitt der elastischen Dichtung kann eine in seinem zweiten Ende um die Öffnung des zylinder förmigen Dichtungsabschnitts herum ausgebildete ringförmige Vertiefung haben, in der der ringförmige Vorsprung eingepasst ist, um dazwischen einen luftdichten Abschluss herzustellen.
  • Der zylinderförmige Dichtungsabschnitt der elastischen Dichtung kann einen um eine Öffnung in seinem zweiten Ende herum ausgebildeten ringförmigen Vorsprung haben, der in einer in der Endabdeckung ausgebildeten Öffnung eingepasst ist, so dass dazwischen ein luftdichter Abschluss erzeugt wird.
  • Die Endabdeckung kann eine innere Endfläche haben, die gegen das zweite Ende des Scheibenabschnitts der elastischen Dichtung stößt, wobei der Scheibenabschnitt mit seinem ersten Ende gegen das zweite Ende des hohlzylinderförmigen Körpers der hitzebeständigen Abstützung stößt und der hohlzylinderförmige Körper an seinem ersten Ende von der atmosphärenseitigen zylinderförmigen Abdeckung gestützt wird und über einen Hohlzylinder gegen das erste Ende des Scheibenabschnitts der elastischen Dichtung drängt, so dass die elastische Dichtung zusammengepresst wird, was die Gegenkraft erzeugt. Auf der inneren Endfläche der Endabdeckung ist eine Rippe ausgebildet, die zu dem zweiten Ende des Scheibenabschnitts der elastischen Dichtung hin vorragt, um zwischen der inneren Endfläche der Endabdeckung und der zweiten Endfläche des Scheibenabschnitts eine Abdichtung sicherzustellen.
  • Die Rippe kann kreisförmig sein, wobei in dem zweiten Ende des Scheibenabschnitts der elastischen Dichtung eine ringförmige Nut ausgebildet ist, in der die Rippe abdichtend eingepasst ist, um dazwischen einen luftdichten Abschluss herzustellen.
  • Die hitzebeständige Abstützung kann aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen, wodurch ein Stromverlust von dem Kopf zu anderen Teilen des Gassensors und ein dielektrischer Durchbruch vermieden werden kann, der zu einem Versagen des Gassensors führt.
  • Auf einer Innenfläche des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts kann eine Rippe ausgebildet sein, die gegen die Leitung stößt, um dazwischen eine Abdichtung herzustellen.
  • Ein vollständigeres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und anhand der beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, die jedoch nicht als Einschränkung der Erfindung verstanden werden sollten, sondern allein der Erläuterung und dem Verständnis dienen. Es zeigen:
  • 1 im Längsschnitt einen Gassensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 2 im Teilschnitt den Aufbau einer Abdichtung in einem offenen Ende des Gassensors von 1;
  • 3 im auseinander gezogenen Schnitt den in 2 dargestellten, im offenen Ende des Gassensors eingebauten Dichtungsaufbau;
  • 4(a) eine Draufsicht auf eine elastische Dichtung des in 3 dargestellten Dichtungsaufbaus;
  • 4(b) eine Seitenansicht von 4(a);
  • 5(a) eine Draufsicht auf eine Endabdeckung des in 1 dargestellten Gassensors;
  • 5(b) eine Seitenansicht von 5(a);
  • 6(a) eine Draufsicht auf eine in dem in 1 dargestellten Gassensor eingebaute Distanzscheibe;
  • 6(b) eine Seitenansicht von 6(a);
  • 7 im Längsschnitt einen Gassensor gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 8(a) eine Draufsicht auf eine in dem in 7 dargestellten Gassensor eingebaute elastische Dichtung;
  • 8(b) die elastische Dichtung von 8(a) im Vertikalschnitt;
  • 8(c) im Vertikalschnitt eine in dem in 7 gezeigten Gassensor eingebaute hitzebeständige Abstützung;
  • 9(a) und 9(b) im Teilschnitt aufeinanderfolgende Schritte zum Einbau eines Dichtungsaufbaus in dem in 7 gezeigten Gassensor;
  • 10 im vertikalen Teilschnitt den Aufbau einer Abdichtung in einem Fußende eines Gassensors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 11 im vertikalen Teilschnitt den Aufbau einer Abdichtung in einem Fußende eines Gassensors gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 12 im vertikalen Teilschnitt den Aufbau einer Abdichtung in einem Fußende eines Gassensors gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 13 eine Draufsicht auf 12; und
  • 14 im vertikalen Teilschnitt den Aufbau einer Abdichtung in einem Fußende eines herkömmlichen Gassensors.
  • In den Zeichnungen, in denen sich in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszahlen auf gleiche Teile beziehen, zeigt 1 einen Gassensor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der in Kraftfahrzeugsteuerungssystemen für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eingesetzt werden kann, um das in den Verbrennungsmotorabgasen enthaltene O2, HC, CO oder NOx zu messen.
  • Der Gassensor 1 hat generell einen Gasmessfühler 19, der dazu dient, einen vorgewählten Gasbestandteil zu messen, ein hohlzylinderförmiges Gehäuse 10, das in sich den Gasmessfühler 19 hält, einen Schutzabdeckungsaufbau 11, der so auf einem Kopfende des Gehäuses 10 installiert ist, dass er einen Kopfabschnitt (d.h. einen Messabschnitt) des Gasmessfühlers bedeckt, eine zylinderförmige Luftabdeckung 4, die so auf einem Fußende des Gehäuses 10 installiert ist, dass sie einen Fußabschnitt des Gasmessfühlers 19 bedeckt, und einen Dichtungsaufbau 17, der abdichtend in einem offenen Ende der Luftabdeckung 4 eingepasst ist. Der Dichtungsaufbau 7 dient auch dazu, Leitungen 16 zu halten, die den Gasmessfühler 19 elektrisch mit einer (nicht gezeigten) externen Sensorsteuerung verbinden, um zu der Sensorsteuerung ein Sensorausgangssignal zu übertragen und von ihr elektrischen Strom aufzunehmen.
  • Der Dichtungsaufbau 17 besteht aus einer elastischen Dichtung 2 und einer hitzebeständigen Abstützung 3. Wie in 3 deutlich gezeigt ist, besteht die elastische Dichtung 2 aus einer scheibenförmigen Abstützung 21 (nachstehend auch als Flansch bezeichnet) und vier hohlzylinderförmigen Leitungsdichtungen 22. Die Leitungsdichtungen 22 verlaufen in Längsrichtung des Gassensors 1 und haben einen Außendurchmesser, der von dem mit dem Flansch 21 verbundenen Fußende (d.h. dem oberen Ende in 3) zum Kopfende (d.h. dem unteren Ende in 3) abnimmt. Die Leitungsdichtungen 22 halten jeweils in sich abdichtend eine der Leitungen 16.
  • Die hitzebeständige Abstützung 3 besteht aus einer scheibenförmigen Abstützung 31 (nachstehend auch als Flansch bezeichnet) und einem zylinderförmigen Körper 32. In dem zylinderförmigen Körper 32 sind vier zylinderförmige Durchgangslöcher 333 ausgebildet, in denen die Leitungsdichtungen 22 der elastischen Dichtung 2 einzupassen sind. Die hitzebeständige Abstützung 3 ist, wie sich aus den 1 und 2 ergibt, innerhalb eines Abschnitts kleinen Durchmessers der Luftabdeckung 4 angeordnet und wird von einer Innenabdeckung 42 getragen, die indirekt von dem Gehäuse 10 abgestützt wird. Die hitzebeständige Abstützung 3 kann aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen, um einen Stromverlust von den Leitungen 16 zu Teilen des Gassensors 1 und einen dielektrischen Durchbruch zu vermeiden, der zu einem Versagen des Gassensors 1 führt.
  • Der kreisförmige Flansch 31 hat eine Fußfläche 311, die gegen eine Kopffläche 212 des kreisförmigen Flansches 21 der elastischen Dichtung 2 stößt. Der zylinderförmige Körper 32 hat innere Seitenflächen 322, die jeweils im Großen und Ganzen so profiliert sind, dass sie mit der Kontur einer der Leitungsdichtungen 22 übereinstimmen, so dass jede Leitungsdichtung 22 abgedichtet in das Durchgangsloch 333 eingepasst ist.
  • Die Luftabdeckung 4 enthält, wie in 1 gezeigt ist, eine Endabdeckung 45, die wie in 3 gezeigt gegen eine Fußfläche 211 des kreisförmigen Flansches 21 der elastischen Dichtung 2 stößt.
  • Durch Druckkräfte, die wie durch die Pfeile F in 2 angegeben zwischen der Endabdeckung 45 und dem Flansch 31 der hitzebeständigen Abstützung 3 in entgegengesetzten Richtungen parallel zu der längs verlaufenden Mittellinie des Gassensors 1 auf den kreisförmigen Flansch 21 wirken, wird eine Gegenkraft erzeugt, die dazu dient, zwischen den Leitungen 16 und den zylinderförmigen Leitungsdichtungen 22 und zwischen dem Flansch 21 und der Endabdeckung 45 der Luftabdeckung 4 luftdichte Abschlüsse zu bilden.
  • Der Gassensor 1 kann beispielsweise in die Wand eines mit einem Kraftfahrzeugmotor verbundenen Auspuffrohrs eingebaut werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis für die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Motors zu bestimmen. Bei dem Einbau des Gassensors 1 wird die Endfläche 108 eines Flansches 100 des Gehäuses 10 wie in 1 dargestellt über eine Feder 107 mit der Außenfläche des Auspuffrohrs zusammengebracht. Die Feder 107 dient dazu, zwischen der Endfläche 108 und der Außenfläche des Auspuffrohrs für eine Abdichtung zu sorgen.
  • Wenn der Motor läuft, ist ein unterer Abschnitt des Gassensors 1 unterhalb der Strichellinie M in 1 den durch das Auspuffrohr strömenden Abgasen ausgesetzt und wird durch diese erhitzt. Ein oberer Abschnitt des Gassensors 1 oberhalb der Strichellinie L ist der Außenluft ausgesetzt. Die Temperatur des Gassensors 1 nimmt daher allmählich von der Strichellinie L zum Fußende des Gassensors 1 (d.h. zum oberen Ende in 1) hin ab.
  • Der Schutzabdeckungsaufbau 11 ist doppelwandig gestaltet und besteht aus einer zylinderförmigen Außenabdeckung und einer in der Außenabdeckung gleichachsig zu dieser angeordneten zylinderförmigen Innenabdeckung. Die Außen- und Innenabdeckung haben, wie in 1 gezeigt ist, Gaslöcher 112, durch die die Abgase gehen und in eine in der Innenabdeckung definierte Gaskammer eindringen. Der Gasmessfühler 19 hat einen Kopfabschnitt (d.h. einen Messabschnitt), der zu den Abgasen in der Innenabdeckung hin frei liegt. Der Schutzabdeckungsaufbau 11 kann wahlweise auch einen einwandig oder mehrwandig (mehr als doppelwandig) sein.
  • Der Gasmessfühler 19 wird über das Isolationsporzellan 12 in dem Gehäuse 10 gehalten. Zwischen dem Isolationsporzellan 12 und dem Gehäuse 10 und zwischen dem Isolationsporzellan 12 und dem Gasmessfühler 19 sind gasdichte Abschlüsse ausgebildet.
  • Das Isolationsporzellan 13 ist innerhalb der Luftabdeckung 4 an dem Isolationsporzellan 12 ausgerichtet. In dem Isolationsporzellan 13 ist ein Hohlraum 130 ausgebildet, in dem sich ein Fußabschnitt des Gasmessfühlers 19 befindet. In dem Fußende des Isolationsporzellans 13 sind Löcher 131 ausgebildet, die zu dem Hohlraum 130 führen.
  • Der Gasmessfühler 19 ist über Anschlüsse 191 und Verbindungsstücke 192, etwa Klemmkontakte, mit den Leitungen 16 verbunden, um ein Ausgangssignal zu einer (nicht gezeigten) externen Sensorsteuerung zu übertragen und von ihr elektrischen Strom aufzunehmen. Die Anschlüsse 191 gehen durch die Löcher 131 hindurch und laufen in eine Luftkammer, die oberhalb des Isolationsporzellans 13 in einem Fußabschnitt der Luftabdeckung 4 ausgebildet ist. In der Luftkammer sind die Anschlüsse 191 über die Verbindungsstücke 192 elektrisch mit den Leitungen 16 verbunden. Die Leitungen 16 gehen durch den Dichtungsaufbau 17 hindurch und sind mit der externen Sensorsteuerung verbunden.
  • Auf das Fußende des Isolationsporzellans 13 ist eine Tellerfeder 151 gesetzt. Die Tellerfeder 151 wird elastisch von dem Isolationsporzellan 13 und einer Schulter der Innenabdeckung 42 zusammengedrängt, so dass sie einen Federdruck erzeugt.
  • Wie in 3 zu erkennen ist, umfasst die elastische Dichtung 2 den kreisförmigen Flansch 21 und die zylinderförmigen Leitungsdichtungen 22. Die Leitungsdichtungen 22 verlaufen von dem Flansch 22 aus parallel zu der längs verlaufenden Mittellinie des Gassensors 1. Die Leitungsdichtungen 22 haben jeweils eine Außenwand, die sich zu ihrem Kopfende hin (d.h. dem unteren Ende der Zeichnung) verjüngt. Auf einer Innenwand 222 der Leitungsdichtungen 22 sind jeweils zwei ringförmige Rippen 2220 ausgebildet, die dazu dienen, die Leitungen 16 abdichtend zu halten.
  • Die Leitungsdichtungen 22 haben jeweils einen ringförmigen Ansatz 290, der sich von dem Flansch 21 aus in der Zeichnung nach oben zur Endabdeckung 45 erstreckt. Wie in 4(a) deutlich gezeigt ist, ist in jeder Leitungsdichtung 22 eine Öffnung 291 ausgebildet, um eine der Leitungen 16 einzuführen.
  • Der in 4(a) angegebene Außendurchmesser R1 der elastischen Dichtung 2 (d.h. des Flansches 21) beträgt 13 mm. Der Abstand R2 zwischen den Mittelpunkten der beiden zueinander diametral entgegengesetzten Öffnungen 291 beträgt 5,4 mm. Der in 4(b) angegebene minimale Außendurchmesser R3 der zylinderförmigen Leitungsdichtungen 22 beträgt 3 mm und der maximale Außendurchmesser R4 der zylinderförmigen Leitungsdichtungen 22 (d.h. des Fußendes gerade unterhalb des Flansches 21) 4 mm. Die Gesamthöhe R5 der elastischen Dichtung 2 beträgt 5,4 mm.
  • Die hitzebeständige Abstützung 3 besteht, wie in 3 gezeigt ist, aus dem Flansch 31 und dem zylinderförmigen Körper 32.
  • Der Flansch 31 hat die Fußfläche 311, die gegen die Kopffläche 212 des Flansches 21 der elastischen Dichtung 2 stößt, und den zylinderförmigen Körper 32 mit den vier Durchgangslöchern 333, in die jeweils die zylinderförmigen Leitungsdichtungen 22 eingepasst sind. Der zylinderförmige Körper 32 hat zylinderförmige Innenflächen 322, die die Durchgangslöcher 333 definieren und so profiliert sind, dass sie mit der Kontur der Leitungsdichtungen 22 der elastischen Dichtung 2 übereinstimmen, um das Einführen der Leitungsdichtungen 22 zu erleichtern, wenn die elastische Dichtung 2 und die hitzebeständige Abstützung 3 zusammengebaut werden. Der Außendurchmesser der Leitungsdichtungen 22 ist etwas größer als der Durchmesser der Durchgangslöcher 333, was eine Presspassung der Leitungsdichtungen 22 innerhalb der Durchgangslöcher 333 ergibt, so dass der Abdichtungsgrad zwischen den Leitungsdichtungen 22 und den Durchgangslöchern 333 verbessert wird.
  • Wie in den 5(a) und 5(b) gezeigt ist, bildet die Hauptabdeckung 41 der Luftabdeckung 4 mit der Endabdeckung 45 eine Einheit. Die Endabdeckung 45 hat eine außerhalb des Gassensors 1 frei liegende äußere Endfläche 451 und eine gegen die Fußfläche 211 des Flansches 21 der elastischen Dichtung 2 stoßende innere Endfläche 452. In der Endabdeckung 45 sind vier Leitungseinführlöcher 459 ausgebildet, die beim Einbau in der Luftabdeckung 4 jeweils mit den Öffnungen 291 der elastischen Dichtung 2 zusammenfallen, und ringförmige Vorsprünge 450, die jeweils um den Rand eines der Leitungseinführlöcher 459 verlaufen. Die Löcher 459 sind wie die Öffnungen 291 der elastischen Dichtung 2 kreisförmig, was die Fläche der Endabdeckung 45 maximiert, die mit Hilfe der Innenabdeckung 42 gegen die elastische Dichtung 2 drückt, und zwischen der Endabdeckung 45 und der elastischen Dichtung 2 den luftdichten Abschluss erzeugt.
  • Die elastische Dichtung 2 hat wie gesagt die ringförmigen Ansätze 290, die wie in 2 gezeigt durch Pressung in den Leitungseinführlöcher 459 eingepasst sind, um zwischen den Leitungen 16 und den Leitungseinführlöchern 459 luftdichte Abschlüsse zu bilden.
  • Der Dichtungsaufbau 17 besteht wie gesagt aus der elastischen Dichtung 2 und der hitzebeständigen Abstützung 3. Die elastische Dichtung 2 ist innerhalb der Hauptabdeckung 41 der Luftabdeckung 4 angeordnet und wird über die hitzebeständige Abstützung 3 und die Distanzscheiben 461 und 462 elastisch zwischen der Endabdeckung 45 und dem Fußende der Innenabdeckung 42 zusammengedrängt, was den Luftabdichtungsrad zwischen den Leitungen 16 und den Leitungsdichtungen 22 der elastischen Dichtung 2 und zwischen der Endabdeckung 45 und der elastischen Dichtung 2 verbessert. Die Distanzscheiben 461 und 462 können aus einem hitzebeständigen Material wie einem Edelstahl bestehen, um den Dichtungsaufbau 17 vor der von dem Kopf des Gassensors 1 aus übertragenen Hitze zu schützen, wenn dieser in dem Auspuffrohr des Kraftfahrzeugmotors eingebaut ist, was das Abdichtungsvermögen des Dichtungsaufbaus 17 sicherstellt. Anstelle der Distanzscheiben 461 und 462 können auch Tellerfedern oder Blattfedern eingesetzt werden.
  • Die hitzebeständige Abstützung 3 wird über die Isolationsporzellane 12 und 13 und die Innenabdeckung 42 von dem Gehäuse 210 gehalten. Die hitzebeständige Abstützung 3 drängt die elastische Dichtung 2 elastisch und dauerhaft gegen die Endabdeckung 45.
  • Wenn der Gassensor 1 in dem Auspuffrohr des Kraftfahrzeugmotors eingebaut ist, nimmt die Temperatur des Gassensors 1 von seinem Kopfende (d.h. vom Schutzabdeckungsaufbau 11) zum Fußende (d.h. zur Endabdeckung 45) hin ab. Das Fußende des Gassensors 1 ist also weiter von der Wärmequelle entfernt. Die hitzebeständige Abstützung 3 befindet sich näher an der Wärmequelle als die elastische Dichtung 2, wodurch die von der elastischen Dichtung 2 erzeugten luftdichten Abschlüsse gegen die Hitze geschützt werden.
  • Die 7 bis 9(b) zeigen den Gassensor 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Der Gassensor 1 besteht hauptsächlich aus dem Gasmessfühler 19, dem hohlzylinderförmigen Gehäuse 10, das in sich den Gasmessfühler 19 hält, dem auf dem Kopfende des Gehäuses 10 installierten Schutzabdeckungsaufbau 11, der auf dem Fußende des Gehäuses 10 installierten zylinderförmigen Luftabdeckung 4 und dem abdichtend in das offene Ende der Luftabdeckung 4 eingepassten Dichtungsaufbau 17. Der Dichtungsaufbau 17 dient wie beim ersten Ausführungsbeispiel dazu, die Leitungen 16 zu halten, die den Gasmessfühler 19 elektrisch mit einer (nicht gezeigten) externen Sensorsteuerung verbinden, um zu der Sensorsteuerung ein Sensorausgangssignal zu übertragen und von ihr elektrischen Strom aufzunehmen, und die Abdichtungen zwischen den Leitungen 16 und der elastischen Dichtung 2 und zwischen der elastischen Dichtung 2 und der Endabdeckung 45 der Luftabdeckung 4 herzustellen.
  • Die Luftabdeckung 4 umfasst eine mit der Seitenwand des Fußendes des Gehäuses 10 verschweißte zylinderförmige Hauptabdeckung 41 und eine zylinderförmige Filterabdeckung 44. Die Hauptabdeckung 41 ist direkt mit der Seitenwand des Fußabschnitts des Gehäuses 10 verschweißt, während die Filterabdeckung 44 an der Außenfläche eines Abschnitts kleinen Durchmessers der Hauptabdeckung 41 befestigt und gequetscht ist, um auf dem Umfang der Hauptabdeckung 41 einen Wasser abweisenden Filter 43 zu halten. In der Hauptabdeckung 41 und der Filterabdeckung 44 sind Luftdurchlässe ausgebildet, durch die Luft in eine innerhalb des Abschnitts kleinen Durchmessers der Hauptabdeckung 41 definierte Luftkammer gelassen wird.
  • Der Dichtungsaufbau 17 ist zwischen dem Fußende 419 der Hauptabdeckung 41 und der mit der Filterabdeckung 44 eine Einheit bildenden Endabdeckung 45 angeordnet. Der Dichtungsaufbau 17 besteht aus einer elastischen Dichtung 2 und einer hitzebeständigen Abstützung 5.
  • Wie in den 8(a) und 8(b) deutlich gezeigt ist, umfasst die elastische Dichtung 2 eine Scheibe 21 und zylinderförmige Leitungsdichtungen 290. Die Leitungsdichtungen 290 gehen durch die Scheibe 21 in der Richtung parallel zur längs verlaufenden Mittellinie des Gassensors 1 hindurch und dienen dazu, die Leitungen 16 abdichtend zu halten.
  • Die hitzebeständige Abstützung 5 ist, wie in 8(c) gezeigt ist, ein zylinderförmiges Bauteil, in dem vier zylinderförmige Durchgangslöcher 32 ausgebildet sind und das einen Flansch 595 hat. Die Löcher 32 haben Öffnungen 391, die jeweils mit den Öffnungen 292 der Leitungsdichtungen 22 in Verbindung stehen, wenn die hitzebeständige Abstützung 5 und die elastische Dichtung 2 wie in 7 dargestellt zusammengebaut sind.
  • Die hitzebeständige Abstützung 5 ist wie in 7 gezeigt in der Luftabdeckung 4 angeordnet und wird über die Hauptabdeckung 41 von dem Gehäuse 10 getragen. Genauer gesagt trägt die Hauptabdeckung 41 die hitzebeständige Abstützung 5 so, dass ihr Fußende 419 gegen die Kopffläche 592 der hitzebeständigen Abstützung 5 stößt.
  • Die Fußfläche 591 der hitzebeständigen Abstützung 5 stößt gegen die Kopfflächen 252 der Leitungsdichtungen 22 der elastischen Dichtung 2.
  • An der äußeren Seitenwand der hitzebeständigen Abstützung 5 ist eine Schulter 54 ausgebildet, und in der Hauptabdeckung 41 ist eine Metallhülse 55 angeordnet, die mit ihrem unteren Ende gegen die Schulter 54 der hitzebeständigen Abstützung 5 stößt. Die Metallhülse 55 hat einen in Radiusrichtung des Gassensors 1 verlaufenden Flansch 551, der gegen die Endfläche 212 der Scheibe 21 der elastischen Dichtung 2 stößt. Genauer gesagt dient die Metallhülse 55 als ein Stützbauteil, das die Scheibe 21 der elastischen Dichtung 2 elastisch abstützt, um zwischen der Innenfläche der Endabdeckung 45 und der Endfläche der Scheibe 21 einen luftdichten Abschluss zu erzeugen.
  • Die Filterabdeckung 44 weist wie gesagt die Endabdeckung 45 auf, die gegen die Endfläche 211 der Scheibe 21 der elastischen Dichtung 2 stößt.
  • Der Gesamtaußendurchmesser S1, d.h. der Abstand zwischen den Rändern der beiden diametral entgegengesetzten Leitungsdichtungen 291, beträgt 10 mm. Der Abstand S2 zwischen den Mitten der Öffnungen 292 der Leitungsdichtungen 291 beträgt 5,4 mm.
  • Der Einbau des Dichtungsaufbaus 17 beinhaltet die folgenden Schritte.
  • Die elastische Dichtung 2 wird zunächst wie in 9(a) gezeigt innerhalb der Filterabdeckung 44 auf der hitzebeständigen Abstützung 5 angeordnet, wobei sich die Scheibe 21 zwischen der Endabdeckung 45 und dem Flansch 551 der Metallhülse 55 befindet. Die hitzebeständige Abstützung 5 wird von dem Fußende 419 der Hauptabdeckung 41 getragen. Zwischen der Seitenwand der Filterabdeckung 44 und den Seitenwänden der Metallhülse 55, der hitzebeständigen Abstützung 5 und der Hauptabdeckung 41 wird der Wasser abweisende Filter 43 angeordnet. Der Wasser abweisende Filter 43 ist an seinem unteren Ende über einen Luftspalt 601 von der Schulter der Hauptabdeckung 41 getrennt, während die Metallhülse 5 an ihrem unteren Ende über einen Luftspalt 602 von der Schulter 54 der hitzebeständigen Abstützung 5 getrennt ist. Auch wenn dies nicht in diesem Schritt dargestellt ist, werden die Leitungen 16 in die elastische Dichtung 2 und die Kitzebeständige Abstützung 5 eingeführt.
  • Als nächstes wird auf die Endabdeckung 45 wie durch die Pfeile F in 9(b) angegeben ein Druck aufgebracht, um sie solange zusammenzudrücken, bis die Luftspalte 601 und 602 verschwinden und Gegenkräfte erzeugt werden, die auf die Metallhülse 55 und den Wasser abweisenden Filter 43 wirken. Die auf die Metallhülse 55 wirkende Gegenkraft führt dazu, dass sich der Durchmesser der inneren Seitenwände 222 der Leitungsabdeckungen 22 verringert, was den Abdichtungsgrad zwischen den inneren Seitenwänden 222 und den Leitungen 16 verbessert.
  • Schließlich werden die Seitenwände der Filterabdeckung 44 und der Hauptabdeckung 41 wie in 9(b) gezeigt gequetscht, um den Wasser abweisenden Filter 43 zu halten und die angesprochenen Gegenkräfte auf einem konstanten Niveau zu halten.
  • In dem Aufbau des Gassensors 1 dieses Ausführungsbeispiels ist die elastische Dichtung 2 wie beim ersten Ausführungsbeispiel weiter von der Wärmequelle entfernt als die hitzebeständige Abstützung 5, um die von der elastischen Dichtung 2 erzeugten luftdichten Abschlüsse gegen die Hitze zu schützen. Der Aufbau ist ansonsten der gleiche wie im ersten Ausführungsbeispiel, weswegen auf eine ausführliche Erläuterung verzichtet wird.
  • 10 zeigt den Gassensor 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch unterscheidet, dass die Endabdeckung 45 eine flache Innenfläche 452 und die Scheibe 21 der elastischen Dichtung 2 eine flache Oberfläche 211 hat, die gegen die Innenfläche 452 der Endabdeckung 45 stößt. Der Aufbau ist ansonsten identisch, weswegen auf eine ausführliche Erläuterung verzichtet wird.
  • Der Aufbau dieses Ausführungsbeispiels vereinfacht die Form der elastischen Dichtung 2, was die Bearbeitung der elastischen Dichtung 2 erleichtert und auch eine thermische Schädigung oder einen Bruch der elastischen Dichtung 2 minimiert.
  • 11 zeigt den Gassensor 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels darstellt.
  • Um die Öffnungen 291 der elastischen Dichtung 2 herum sind ringförmige Nuten 2910 ausgebildet. Die Endabdeckung 45 der Luftabdeckung 4 hat ringförmige Vorsprünge 4500, die jeweils fest in den ringförmigen Nuten 2910 eingepasst sind, wodurch sich der Abdichtungsgrad zwischen der Endabdeckung 45 und der Scheibe 21 der elastischen Dichtung 2 erhöht.
  • Die ringförmigen Nuten 2910 können wahlweise auch wegfallen, während die ringförmigen Vorsprünge 4500 auf die flache Endfläche 211 der Scheibe 21 drücken können, um zwischen der Innenfläche der Endabdeckung 45 und der Endfläche 211 der Scheibe 21 einen luftdichten Abschluss zu erzeugen.
  • Der Aufbau ist ansonsten mit dem des dritten Ausführungsbeispiels identisch, weswegen auf eine ausführliche Erläuterung verzichtet wird.
  • Die 12 und 13 zeigen den Gassensor 1 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung, der eine Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels darstellt.
  • Wie in 13 deutlich gezeigt ist, hat die Scheibe 21 der elastischen Dichtung 2 eine ringförmige Dichtungsnut 2100, die gleichachsig zum Außenrand der Scheibe 21 in der flachen Endfläche 211 ausgebildet ist. Auf der Innenfläche 452 der Endabdeckung 45 der Luftabdeckung 4 ist eine ringförmige Dichtungsrippe (d.h. ein Vorsprung) 4521 ausgebildet, der in der ringförmigen Nut 2100 eingepasst ist, um zwischen der Endfläche 211 der Scheibe 21 der elastischen Dichtung 2 und der Endabdeckung 45 der Luftabdeckung 4 einen luftdichten Abschluss zu bilden.
  • Die ringförmige Dichtungsnut 2100 kann wahlweise auch wegfallen, während die ringförmige Dichtungsrippe 4521 auf die flache Endfläche 211 der Scheibe 21 drücken kann, um zwischen der Innenfläche 452 der Endabdeckung 45 und der Endfläche 211 der Scheibe 21 einen luftdichten Abschluss zu erzeugen.
  • Der Aufbau ist ansonsten mit dem dritten Ausführungsbeispiel identisch, weswegen auf eine ausführliche Erläuterung verzichtet wird.
  • Der Aufbau der Endabdeckung 45 in der elastischen Dichtung 2 des dritten bis fünften Ausführungsbeispiels kann auch bei dem in den 1 bis 6 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel Verwendung finden.
  • Der Gasmessfühler 19 kann aus einer mehrlagigen Platte bestehen, wie sie in der am 12. November 1996 veröffentlichten US-Patentschrift Nr. 5 573 650 von Fukaya et al. offenbart ist, auf die hiermit Bezug genommen wird. Der Gasmessfühler 19 kann wahlweise auch aus einem bekannten becherförmigen Messfühler bestehen.
  • Die Erfindung wurde zwar anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben, um das Verständnis zu erleichtern, doch wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch auf verschiedene andere Weise ausgeführt werden kann, ohne vom Erfindungsprinzip abzuweichen. Es versteht sich also, dass die Erfindung sämtliche Ausführungsbeispiele und Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele umfasst, in die sie umgesetzt werden kann, ohne von dem in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Erfindungsprinzip abzuweichen.
  • Es wird ein verbesserter Aufbau für einen Gassensor zur Verfügung gestellt, mit dem sich in einem Fußende eines Sensorkörpers ein luftdichter Abschluss bilden lässt, der gegenüber Hitze unempfindlich ist. Der Gassensor enthält einen aus einer elastischen Dichtung und einer hitzebeständigen Abstützung bestehenden Dichtungsaufbau. Die hitzebeständige Abstützung befindet sich näher am Kopf des Gassensors als die elastische Dichtung, um die elastische Dichtung vor der von dem Kopf des Sensorkörpers zum Fußende übertragenen Hitze zu schützen. Die elastische Dichtung ist in dem Fußende des Sensorkörpers angeordnet und wird dauerhaft zusammengepresst, um eine Gegenkraft zu erzeugen, die dazu dient, in dem Fußende des Gassensors, durch das Leitungsdrähte gehen, den luftdichten Abschluss zu erzeugen.

Claims (21)

  1. Gassensor (1), der eine Länge mit einem ersten Ende und einem zu dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende hat und Folgendes umfasst: ein hohlzylinderförmiges Gehäuse (10), das eine Länge mit einem dem ersten Ende des Gassensors zugewandten ersten Ende und einem dem zweiten Ende des Gassensors zugewandten zweiten Ende hat; einen in dem Gehäuse gehaltenen Messfühler (19) mit einer Länge, die aus einem Fußabschnitt und einem Messabschnitt besteht, der zur Messung der Konzentration eines gegebenen Gasbestandteils dient; eine messgasseitige zylinderförmige Abdeckung (11), die so mit dem ersten Ende des Gehäuses verbunden ist, dass sie den Messabschnitt des Messfühlers bedeckt; eine atmosphärenseitige zylinderförmige Abdeckung (4), die eine Länge mit einem dem ersten Ende des Gassensors zugewandten ersten Ende und einem dem zweiten Ende des Gassensors zugewandten zweiten Ende hat und die so an ihrem ersten Ende auf dem zweiten Ende des Gehäuses installiert ist, dass sie den Fußabschnitt des Messfühlers bedeckt; eine an dem zweiten Ende der atmosphärenseitigen zylinderförmigen Abdeckung (4) ausgebildete Endabdeckung (45); und einen Dichtungsaufbau (17), der dazu dient, in sich abdichtend eine Leitung (16) zu halten, die elektrisch mit dem Messfühler (19) verbunden ist, um ein Ausgangssignal des Messfühlers zu einer externen Vorrichtung zu übertragen oder von dieser elektrischen Strom aufzunehmen, und der aus einer elastischen Dichtung (2) und einer hitzebeständigen Abstützung (3) besteht, wobei die elastische Dichtung (2) einen Scheibenabschnitt (21), der ein dem ersten Ende des Gassensors zugewandtes erstes Ende und ein dem zweiten Ende des Gassensors zugewandtes zweites Ende hat und mit seinem zweiten Ende gegen die Endabdeckung (45) stößt, und einen zylinderförmigen Dichtungsabschnitt (22) umfasst, in dem die Leitung (16) eingepasst ist und der eine Länge mit einem dem ersten Ende des Gassensors zugewandten ersten Ende und einem dem zweiten Ende des Gassensors zugewandten zweiten Ende hat und von dem Scheibenabschnitt (21) aus in Längsrichtung des Gassensors verläuft und einen Außendurchmesser (R3, R4) hat, der von seinem zweiten Ende zum ersten Ende hin abnimmt, und die hitzebeständige Abstützung (3) aus einem hohlzylinderförmigen Körper (32) und einer an dem hohlzylinderförmigen Körper ausgebildeten scheibenförmigen Abstützung (31) besteht, innerhalb der atmosphärenseitigen zylinderförmigen Abdeckung (4) angeordnet ist und von dem Gehäuse (10) über ein inneres Stützbauteil (42) getragen wird, wobei die Innenfläche (322) des hohlzylinderförmigen Körpers (32) im Großen und Ganzen so profiliert ist, dass sie mit der Kontur der Außenfläche (221) des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts (22) der elastischen Dichtung (2) übereinstimmt, so dass der zylinderförmige Dichtungsabschnitt (22) abdichtend in dem hohlzylinderförmigen Körper (32) eingepasst ist, und die scheibenförmige Abstützung (31) gegen den Scheibenabschnitt (21) der elastischen Dichtung (2) stößt, wobei die elastische Dichtung (2) zwischen der Endabdeckung (45) und der hitzebeständigen Abstützung (3) in Längsrichtung des Gassensors elastisch zusammengepresst wird, so dass sie eine Gegenkraft erzeugt, die dazu dient, zwischen der Leitung (16) und dem zylinderförmigen Dichtungsabschnitt (22) und zwischen der Endabdeckung (45) und der elastischen Dichtung (2) Abdichtungen sicherzustellen.
  2. Gassensor nach Anspruch 1, mit einem hitzebeständigen elastischen Bauteil (461, 462), das zwischen der hitzebeständigen Abstützung (3) und dem inneren Stützbauteil (42) angeordnet ist.
  3. Gassensor nach Anspruch 1, bei dem in der Endabdeckung (45) ein Loch (459) ausgebildet ist, durch das die Leitung (16) geht, wobei das Loch (459) in der zur Längsrichtung des Gassensors senkrechten Richtung einen Querschnitt hat, der im Großen und Ganzen die gleiche Form hat wie eine im zweiten Ende des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts (22) der elastischen Dichtung (2) ausgebildete Öffnung (291).
  4. Gassensor nach Anspruch 1, bei dem das zweite Ende des Scheibenabschnitts (21) der elastischen Dichtung (2) eine flache Oberfläche (211) hat, die gegen die Endabdeckung (45) stößt.
  5. Gassensor nach Anspruch 4, bei dem die Endabdeckung (45) um den Rand eines Loches (459) von ihr einen ringförmigen Vorsprung (4500) hat, der auf den Rand einer in dem zweiten Ende des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts (22) der elastischen Dichtung (2) ausgebildeten Öffnung (291) drückt.
  6. Gassensor nach Anspruch 5, bei dem der Scheibenabschnitt (21) der elastischen Dichtung (2) eine in seinem zweiten Ende um die Öffnung (291) des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts (22) herum ausgebildete ringförmige Vertiefung (2910) hat, in der der ringförmige Vorsprung (4500) eingepasst ist.
  7. Gassensor nach Anspruch 1, bei dem der zylinderförmige Dichtungsabschnitt (22) der elastischen Dichtung (2) einen um eine Öffnung (291) in seinem zweiten Ende herum ausgebildeten ringförmigen Vorsprung (290) hat, der in einer in der Endabdeckung (45) ausgebildeten Öffnung (459) eingepasst ist.
  8. Gassensor nach Anspruch 1, bei dem die Endabdeckung (45) eine innere Endfläche (452) hat, die gegen das zweite Ende des Scheibenabschnitts (21) der elastischen Dichtung (2) stößt, wobei der Scheibenabschnitt (21) mit seinem ersten Ende gegen das zweite Ende der scheibenförmigen Abstützung (31) der hitzebeständigen Abstützung (3) stößt und die scheibenförmige Abstützung (31) mit ihrem ersten Ende gegen das dem zweiten Ende des Gassensors zugewandte Ende des inneren Stützbauteils (42) stößt, und bei dem auf der inneren Endfläche (452) der Endabdeckung (45) eine Rippe (4521) ausgebildet ist, die zu dem zweiten Ende des Scheibenabschnitts (21) der elastischen Dichtung hin vorragt, um zwischen der inneren Endfläche (452) der Endabdeckung (45) und der zweiten Endfläche des Scheibenabschnitts (21) eine Abdichtung herzustellen.
  9. Gassensor nach Anspruch 8, bei dem die Rippe (4521) kreisförmig ist und bei dem in dem zweiten Ende des Scheibenabschnitts (21) der elastischen Dichtung (22) eine ringförmige Nut (2100) ausgebildet ist, in der die Rippe (4521) abdichtend eingepasst ist.
  10. Gassensor nach Anspruch 1, bei dem die hitzebeständige Abstützung (3) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
  11. Gassensor nach Anspruch 1, bei dem auf einer Innenfläche (222) des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts (22) eine Rippe (222) ausgebildet ist, die gegen die Leitung (16) stößt, um dazwischen eine Abdichtung herzustellen.
  12. Gassensor (1), der eine Länge mit einem ersten Ende und einem zu dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Ende hat und Folgendes umfasst: ein hohlzylinderförmiges Gehäuse (10), das eine Länge mit einem dem ersten Ende des Gassensors zugewandten ersten Ende und einem dem zweiten Ende des Gassensors zugewandten zweiten Ende hat; einen in dem Gehäuse gehaltenen Messfühler (19) mit einer Länge, die aus einem Fußabschnitt und einem Messabschnitt besteht, der zur Messung der Konzentration eines gegebenen Gasbestandteils dient; eine messgasseitige zylinderförmige Abdeckung (11), die so mit dem ersten Ende des Gehäuses verbunden ist, dass sie den Messabschnitt des Messfühlers bedeckt; eine atmosphärenseitige zylinderförmige Abdeckung (4), die eine Länge mit einem dem ersten Ende des Gassensors zugewandten ersten Ende und einem dem zweiten Ende des Gassensors zugewandten zweiten Ende hat und die so an ihrem ersten Ende auf dem zweiten Ende des Gehäuses installiert ist, dass sie den Fußabschnitt des Messfühlers bedeckt; eine an dem zweiten Ende der atmosphärenseitigen zylinderförmigen Abdeckung (4) ausgebildete Endabdeckung (45); und einen Dichtungsaufbau (17), der dazu dient, in sich abdichtend eine Leitung (16) zu halten, die elektrisch mit dem Messfühler (19) verbunden ist, um ein Ausgangssignal des Messfühlers zu einer externen Vorrichtung zu übertragen oder von dieser elektrischen Strom aufzunehmen, und der aus einer elastischen Dichtung (2) und einer hitzebeständigen Abstützung (5) besteht, wobei die elastische Dichtung (2) einen Scheibenabschnitt (21), der ein dem ersten Ende des Gassensors zugewandtes erstes Ende und ein dem zweiten Ende des Gassensors zugewandtes zweites Ende hat und mit seinem zweiten Ende gegen die Endabdeckung (45) stößt, und einen zylinderförmigen Dichtungsabschnitt (22) umfasst, in dem die Leitung (16) eingepasst ist und der eine Länge mit einem dem ersten Ende des Gassensors zugewandten ersten Ende und einem dem zweiten Ende des Gassensors zugewandten zweiten Ende hat und von dem Scheibenabschnitt (21) aus in Längsrichtung des Gassensors verläuft, und die hitzebeständige Abstützung (5) einen hohlzylinderförmigen Körper umfasst, innerhalb der atmosphärenseitigen zylinderförmigen Abdeckung (4) angeordnet ist und von dieser von der Seite des zweiten Endes des Gassensors aus getragen wird, wobei die hitzebeständige Abstützung (5) ein dem ersten Ende des Gassensors zugewandtes erstes Ende und ein dem zweiten Ende des Gassensors zugewandtes zweites Ende hat und mit ihrem zweiten Ende gegen das erste Ende des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts (22) der elastischen Dichtung (2) stößt, wobei die elastische Dichtung (2) zwischen der Endabdeckung (45) und der hitzebeständigen Abstützung (5) in Längsrichtung des Gassensors elastisch zusammengepresst wird, so dass sie eine Gegenkraft erzeugt, die dazu dient, zwischen der Leitung (16) und dem zylinderförmigen Dichtungsabschnitt (22) und zwischen der Endabdeckung (45) und der elastischen Dichtung (2) Abdichtungen sicherzustellen.
  13. Gassensor nach Anspruch 12, bei dem in der Endabdeckung (45) ein Loch (459) ausgebildet ist, durch das die Leitung (16) geht, wobei das Loch (459) in der zur Längsrichtung des Gassensors senkrechten Richtung einen Querschnitt hat, der im Großen und Ganzen die gleiche Form hat wie eine im zweiten Ende des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts (22) der elastischen Dichtung (2) ausgebildete Öffnung (291).
  14. Gassensor nach Anspruch 12, bei dem das zweite Ende des Scheibenabschnitts (21) der elastischen Dichtung (2) eine flache Oberfläche (211) hat, die gegen die Endabdeckung (45) stößt.
  15. Gassensor nach Anspruch 14, bei dem die Endabdeckung (45) um den Rand eines Loches (459) von ihr einen ringförmigen Vorsprung (4500) hat, der auf den Rand einer in dem zweiten Ende des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts (22) der elastischen Dichtung (2) ausgebildeten Öffnung (291) drückt.
  16. Gassensor nach Anspruch 15, bei dem der Scheibenabschnitt (21) der elastischen Dichtung (2) eine in seinem zweiten Ende um die Öffnung (291) des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts (22) herum ausgebildete ringförmige Vertiefung (2910) hat, in der der ringförmige Vorsprung (4500) eingepasst ist.
  17. Gassensor nach Anspruch 12, bei dem der zylinderförmige Dichtungsabschnitt (22) der elastischen Dichtung (2) einen um eine Öffnung (291) in seinem zweiten Ende herum ausgebildeten ringförmigen Vorsprung (290) hat, der in einer in der Endabdeckung (45) ausgebildeten Öffnung (459) eingepasst ist.
  18. Gassensor nach Anspruch 12, bei dem die Endabdeckung (45) eine innere Endfläche (452) hat, die gegen das zweite Ende des Scheibenabschnitts (21) der elastischen Dichtung (2) stößt, wobei der Scheibenabschnitt (21) mit seinem ersten Ende gegen das zweite Ende des hohlzylinderförmigen Körpers der hitzbeständigen Abstützung (5) stößt und der hohlzylinderförmige Körper an seinem ersten Ende von der atmosphärenseitigen zylinderförmigen Abdeckung (4) gestützt wird und über einen Hohlzylinder (55) gegen das erste Ende des Scheibenabschnitts (21) der elastischen Dichtung (2) drängt, so dass die elastische Dichtung (2) zusammengepresst wird, was die Gegenkraft erzeugt, und bei dem auf der inneren Endfläche (452) der Endabdeckung (45) eine Rippe (4521) ausgebildet ist, die zu dem zweiten Ende des Scheibenabschnitts (21) der elastischen Dichtung hin vorragt, um zwischen der inneren Endfläche (452) der Endabdeckung (45) und der zweiten Endfläche des Scheibenabschnitts (21) eine Abdichtung herzustellen.
  19. Gassensor nach Anspruch 18, bei dem die Rippe (4521) kreisförmig ist und bei dem in dem zweiten Ende des Scheibenabschnitts (21) der elastischen Dichtung (22) eine ringförmige Nut (2100) ausgebildet ist, in der die Rippe (4521) abdichtend eingepasst ist.
  20. Gassensor nach Anspruch 12, bei dem die hitzebeständige Abstützung (5) aus einem elektrisch isolierenden Material besteht.
  21. Gassensor nach Anspruch 12, bei dem auf einer Innenfläche (222) des zylinderförmigen Dichtungsabschnitts (22) eine Rippe (222) ausgebildet ist, die gegen die Leitung (16) stößt, um dazwischen eine Abdichtung herzustellen.
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