DE112013006132B4

DE112013006132B4 - Einlassgassensor für einen internen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE112013006132B4
Application number: DE112013006132.5T
Authority: DE
Inventors: Craig Magera; Claus Schnabel; David Boyd
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2021-03-25
Anticipated expiration: 2033-12-17
Also published as: CN104870989B; WO2014099754A1; US20140174165A1; US9719884B2; CN104870989A; DE112013006132T5

Abstract

Ein Gassensor (400) aufweisend:ein Gaserfassungselement (404), welches zumindest teilweise in einem Körper (406) angeordnet ist, und welches an einem ersten Ende (A) freigelegt ist, um Gas zu erfassen, welches in Kontakt mit dem ersten Ende (A) ist;eine Hülle (425), welche an dem Körper (406) befestigt ist und sich von dem Körper (406) in eine Richtung entgegengesetzt dem ersten Ende (A) des Gaserfassungselements (404) erstreckt, wobei die Hülle (425) einen entfernten Endteil aufweist, welcher ein Kupplungsmerkmal (427) aufweist; undein Steckergehäuse (424) aus Plastik, welches auf den Endteil der Hülle (425) aufgegossen ist, so dass das Kupplungsmerkmal (427) der Hülle (425) in das darübergegossene Steckergehäuse (424) eingreift, wobei das Steckergehäuse (424) einen Steckerverbindungsteil (426) aufweist, welcher teilweise eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen (428) umfasst, welche elektrisch mit dem Gaserfassungselement (404) gekoppelt sind.

Description

Verweis auf verwandte Anmeldungen
Diese Anmeldung nutzt die Priorität der US-Patentanmeldung Nr. 61/739,949 , angemeldet am 20. Dezember 2012, und US-Patentanmeldung Nr. 61/739,959 , angemeldet am 20. Dezember 2012, deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme eingeschlossen wird.
HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf unterschiedliche Gas- (z.B. Sauerstoff) Sensorentwürfe für Niedertemperaturumgebungen, welche unterschiedliche Plastikstecker-Gehäusedesigns aufweisen. Niedertemperatur bedeutet niedrig im Vergleich zu Hochtemperaturabgassystemen, in welchen Sauerstoffsensoren typischerweise angeordnet werden. Momentan werden Sauerstoffsensoren für Hochtemperaturanwendungen entworfen. Die Sensoren werden in Abgaskrümmern oder Abgassystemen angeordnet. Sauerstoffsensoren sind ausgebildet, Abgasen von 1030°C oder mehr, Montageoberflächentemperaturen von 700°C und Kabelanschlusstemperaturen von 280°C ausgesetzt zu werden. Dies erfordert hochtemperaturrostfreie Stahllegierungen und Hochtemperatur-Gummidichtmaterialien. Diese Materialien sind aufgrund ihrer hohen thermischen Fähigkeiten teuer.
Die DE 10 2011 108335 A1 offenbart ein Gassensor mit einem Sensorelement, einem das Sensorelement teilweise umgebenden Sensorgehäuse und einem mit einem axialen Endbereich des Sensorgehäuses verbundenen Harzgehäuse. Ähnliche Sensoren werden in der US 2012/0055234 A1 und in der JP 2012 063286 A beschrieben.
Die US 2010/0059374 A1 wird ein Gassensor beschrieben, bei dem ein Sensorelement mittels einer Hülse in einem Schalenteil gehalten ist und ein inneres Gehäuse, welches das Sensorelement umgibt, in eine Ausnehmung des Schalenteils eingesteckt ist. Ferner ist ein äußeres Edelstahlgehäuse mit einem Außenumfang des inneren Gehäuses verstemmt.
ZUSAMMENFASSUNG
In einem Aspekt stellt die Erfindung einen Gassensor bereit, welcher ein Gaserfassungselement aufweist, welches zumindest teilweise in einem Körper angeordnet ist, und welches an einem ersten Ende freigelegt ist, um ein Gas zu messen, welches mit dem ersten Ende in Kontakt ist. Eine Hülle ist an dem Körper fixiert und erstreckt sich von dem Körper in einer Richtung entgegengesetzt dem ersten Ende des Gaserfassungselements. Die Hülle weist einen entfernten Endteil auf, welcher ein Kupplungsmerkmal aufweist. Ein Steckergehäuse aus Plastik ist über den Endteil der Hülle gegossen, so dass das Kupplungsmerkmal der Hülle in das darübergegossene Steckergehäuse eingreift. Das Steckergehäuse weist einen Steckerteil auf, welcher teilweise eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen umschließt, welche elektrisch mit dem Gaserfassungselement gekoppelt sind.
In einem anderen Aspekt stellt die Erfindung einen Gassensor bereit, welcher ein Gaserfassungselement aufweist, welches zumindest teilweise in einem Körper angeordnet ist und welches an einem ersten Ende freigelegt ist, um Gas zu erfassen, welches in Kontakt mit dem ersten Ende ist. Das Gaserfassungselement definiert eine axiale Richtung. Ein Flansch erstreckt sich von dem Körper in einer Richtung, welche quer zu der axialen Richtung liegt. Der Flansch hat eine erste Seite, welche in Richtung des ersten Endes zeigt, und eine zweite Seite, welche in Richtung des entfernten Endes des Gassensors zeigt. Eine O-Ring-Dichtung ist ausgebildet, den Gassensor abdichtend in einem Loch zu positionieren. Ein Steckergehäuse aus Plastik ist auf den Körper gegossen, um den Flansch auf beiden, der ersten und zweiten, Seiten zu umschließen. Das Steckergehäuse ist gegossen, um einen Einfügeteil aufzuweisen, welcher ausgebildet ist, die O-Ring-Dichtung aufzunehmen und um einen Steckerverbindungsteil aufzuweisen, welcher teilweise eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen umschließt, welche elektrisch mit dem Gaserfassungselement gekoppelt sind.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Einlasskrümmers für einen internen Verbrennungsmotor, einschließlich beispielhafter Befestigungspositionen für einen Gassensor.
2 ist eine erste Schnittansicht des Einlasskrümmers der 1.
3 ist eine zweite Schnittansicht des Einlasskrümmers der 1.
4 ist eine Frontansicht eines Einlassgassensors entsprechend einem Aspekt der Offenbarung.
5 ist eine Schnittansicht des Einlassgassensors der 4.
6 ist eine Frontansicht eines Einlassgassensors entsprechend einem Aspekt der Offenbarung.
7 ist eine Schnittansicht des Einlassgassensors der 6.
8 ist eine Frontansicht eines Einlassgassensors entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
9 ist eine Schnittansicht des Einlassgassensors der 8.
10 ist eine Frontansicht eines Einlassgassensors entsprechend einem Aspekt der Erfindung.
11 ist eine Schnittansicht eines Einlassgassensors der 10.
12 ist eine Frontansicht eines Einlassgassensors entsprechend einem Aspekt der Erfindung.
13 ist eine Schnittansicht eines Einlassgassensors der 12.
14 ist eine Frontansicht eines Einlassgassensors entsprechend einem Aspekt der Erfindung.
15 ist eine Schnittansicht des Gassensors der 14.
16 ist eine Frontansicht eines Einlassgassensors entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung.
17 ist eine Seitenansicht des Einlassgassensors der 16.
18 ist eine Aufsicht auf den Einlassgassensor der 16.
19 ist eine Schnittansicht des Einlassgassensors der 16.
20 ist eine Schnittansicht des Sensoraufbaus des Einlassgassensors der 16.
21 ist eine Schnittansicht eines Einlassgassensors entsprechend einem zweiten Aspekt der Offenbarung.
22 ist eine perspektivische Ansicht eines Gehäuseteils des Einlassgassensors der 21.
23 ist eine zweite perspektivische Ansicht des Gehäuseteils der 22.
24 ist eine Schnittansicht des Gehäuseteils der 22 bis 23.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben werden, sollte verstanden werden, dass die Erfindung nicht in ihrer Anwendung auf die Details der Konstruktion und der Anordnung der Komponenten, welche in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Figuren illustriert werden, beschränkt ist. Die Erfindung kann in anderen Ausführungsformen angeordnet werden und kann in unterschiedlichen Arten praktiziert oder ausgeführt werden.
Wenn ein Sauerstoffsensor in einer Nichtabgassystem-Anwendung verwendet wird, wie z.B. in einem Einlasskrümmer, sind die Temperaturanforderungen niedriger als in einem Abgasstrom. Typischerweise ist die maximale Temperatur 130°C. Die niedrigeren Temperaturanforderungen erlauben die Verwendung von weniger kostenintensiven und nichttraditionellen Materialien für Sauerstoffsensoren. Diese Materialien können Plastik, wie z.B. Thermoplastik, aufweisen. Die Verwendung von Thermoplastik kann das Gewicht und die Kosten reduzieren.
Die Erfindung ermöglicht es, einen kleineren, leichtgewichtigeren Sensor herzustellen, indem ein Plastiksteckergehäuse genutzt wird und thermische Probleme behoben werden. Die Befestigungsmethode für den Sensor kann flexibler sein als bei Standardsauerstoffsensoren. Das integrale Steckergehäuse eliminiert die Notwendigkeit einer Verkabelung in dem Sensor. Beispielhafte Gassensoren werden in den Figuren dargestellt. Jede der Konstruktionen zeigt ein Plastikgehäuse aus einem oder mehreren Teilen, welche z.B. aus glasgefüllten thermoplastischen Materialien, wie z.B. PPS-GF oder PPT-GF, hergestellt werden können (z.B. ungefähr 25 % bis ungefähr 50 % Glasfüllung).
1 bis 3 illustrieren einen Lufteinlasskrümmer 20 für einen internen Verbrennungsmotor. Eine Vielzahl von Gassensoren 24 sind mit dem Einlasskrümmer 20 gekoppelt, um eine Vielzahl von beispielhaften Befestigungspositionen zu illustrieren, aber es sollte verstanden werden, dass jede Anzahl von Gassensoren in dem Einlasskrümmer 20 bereitgestellt werden kann (z.B. ein einziger), und dass die Position des Gassensors 24 nicht notwendigerweise auf die gezeigten Positionen der 1 bis 3 beschränkt ist. 4 bis 15 illustrieren spezifische Gassensoren unterschiedlicher Konstruktionen im größeren expliziten Detail, von denen jede in einem Einlasskrümmer, wie z.B. dem Einlasskrümmer 20 der 1 bis 3, verwendet werden kann, oder an einer anderen Position entlang des Einlasspfades eines internen Verbrennungsmotors oder in anderen Niedrigtemperatur-(Nichtabgas)-Umgebungen verwendet werden kann.
4 und 5 zeigen einen Gassensor 100 entsprechend einer ersten Konstruktion. Der Gassensor 100 ist insbesondere zur Verwendung in Niedrigtemperatur-(Nichtabgas)-Umgebungen angepasst. Der Gassensor 100 weist eine Sensorunteranordnung (oder kurz „Sensoranordnung“) 102 auf, welche ein Gaserfassungselement 104 aufweist, welches in einem Sensoruntergehäuse oder Körper 106 angeordnet ist und eine x-Achse definiert. Der Körper 106 kann metallisch sein. Keramikbuchsen 108 und eine weichkeramische Dichtpackung 110 können verwendet werden, um das Gaserfassungselement 104 in dem Körper 106 zu positionieren. Der Körper 106 weist einen Einfügeteil 112 und einen Querflansch 114 auf. Der Einfügeteil 112 nimmt einen O-Ring 116 auf und ist ausgebildet, von einem Loch in dem Eingangskrümmer 20 in einem abdichtenden Verhältnis aufgenommen zu werden. Der Einfügeteil 112 und der O-Ring 116 erlauben es dem Sensor 100, einfach in ein Loch in dem Eingangskrümmer 20 „eingesteckt zu werden“ (z.B. eine einfache axiale Einfügung in ein Loch ohne Gewinde). Der Flansch 114 kann eine oder mehrere Öffnungen 118 aufweisen, um Befestigungselemente aufzunehmen (nicht gezeigt), um den Sensor 100 an den Eingangskrümmer 20 oder andere Strukturen zu sichern. Ein Dichtring kann auch zwischen dem Flansch 114 und dem Eingangskrümmer 20 bereitgestellt werden. Ein oder mehrere Schutzschläuche 120 an einem ersten Ende oder einem Sensierende A des Gassensors 100 decken ein Sensierende des Erfassungselements 104 ab, während sie eine fluidische Kommunikation mit dem vorbeifließenden Gas ermöglichen. Das erste Ende des Erfassungselements 104 erstreckt sich von dem Körper 106 und ist, mit Ausnahme der Schutzschläuche 120, sonst dem umgebenden Gas ausgesetzt. Wenn mit Energie versorgt, ermöglicht die Sensorunteranordnung 120 eine Gaserfassungsfunktion des Gassensors 100 (z.B. ein Sauerstoffsensor, wie z.B. ein Breitbandsauerstoffsensor mit gepumpter Referenz).
An einem zweiten Ende B des Gassensors 100, welches gegenüberliegend dem Erfassungsende A liegt, ist ein Steckergehäuse 124 mit dem Körper 106 gekoppelt, um das entfernte oder das innere Ende des Erfassungselements 104 abzudecken und ein Steckergehäuse oder einen Steckerverbindungsteil 126 bereitzustellen und elektrische Anschlüsse oder Verbindungen 128 zum Verbinden mit einem externen Steckerteil an dem entfernten Ende B des Gassensors 100 bereitzustellen. Das Steckergehäuse 124 kann aus Plastik (Beispiele oben) gegossen sein, und die elektrischen Anschlüsse 128 können darin eingegossen sein, wobei die Enden freigelegt sind, um elektrischen Kontakt herzustellen. Zumindest ein lösbares Verschlussmerkmal 129 (z.B. eine Schleife, eine Ausnehmung, eine Fahne, ein Federclip etc.) können auf dem Steckerverbindungsteil 126 bereitgestellt werden, um lösbar ein externes Steckerteil oder einen Kabelbaum in einer Position zu sichern, welche einen elektrischen Kontakt zwischen dem elektrischen Anschluss 128 und entsprechenden Anschlüssen des externen Steckerteils herstellt und aufrechterhält. In der dargestellten Konstruktion ist das Steckergehäuse 124 mit einem oder mehreren internen Merkmalen ausgestattet, welche eine Einrastverrastungsschnittstelle 130 mit einem oder mehreren externen Merkmalen des Körpers 106 bereitstellen. Folglich sind keine Befestigungsmittel notwendig. In einigen Konstruktionen sind keine Verbindungsmittel oder weitere Verbindungsprozesse notwendig. Ein Kontakthalte- oder Rückhalteelement 134 wird an dem entfernten oder inneren Ende des Sensierelements 104 bereitgestellt. Das Rückhalteelement 134 kann verriegelnd in innere Enden des elektrischen Anschlusses 128 eingreifen, um einen korrekten Kontakt für elektrische Leitung sicherzustellen, welcher zwischen den elektrischen Anschlüssen 128 und leitenden Punkten oder Teilen des Erfassungselements 104 hergestellt wird. Die elektrischen Anschlüsse 128 können zu diesem Zweck mit Verschlussschlaufen oder Stiften ausgestattet werden.
6 und 7 illustrieren einen Gassensor 200 entsprechend einer zweiten Konstruktion. Der Gassensor 200 ist insbesondere für die Anwendung in Niedertemperatur-(Nichtabgas)-Umgebungen ausgebildet. Merkmale des Gassensors 200, welche ähnlich dem Gassensor 100 sind, werden nicht im großen Detail erneut beschrieben und ähnliche Bezugszeichen werden verwendet, aber inkrementiert um 100.
Das Steckergehäuse 224 weist zusätzlich zu dem Steckerverbindungsteil 226 zum Verbinden mit einem externen Steckerteil auch einen integralen (d.h. z.B. integral gegossen als einzelnes Teil) Kontakthalte- oder Zurückhalteteil 234 auf einer Innenseite auf. Der Kontakthalteteil 234 des Steckergehäuses 224 nimmt das entfernte oder innere Ende des Erfassungselements 204 auf und hält einen Kontakt zwischen den inneren Enden der elektrischen Anschlüsse 228 und den leitenden Teilen des Erfassungselements 204 aufrecht, um eine elektrische Verbindung sicherzustellen.
8 und 9 zeigen einen Gassensor 300 entsprechend einer dritten Konstruktion. Der Gassensor 300 ist insbesondere für die Anwendung in Niedertemperatur-(Nichtabgas)-Umgebungen ausgebildet. Merkmale des Gassensors 300, welche ähnlich dem Gassensor 100 sind, werden nicht im Detail erneut beschrieben und ähnliche Bezugszeichen werden verwendet, inkrementiert um 200.
Das Steckergehäuse 324 wird separat von der Hülle 325 bereitgestellt, welche den Körper 306 der Sensorunteranordnung 302 umfasst. Die Hülle 325, welche aus Metall oder Plastik konstruiert sein kann, stellt die Schnittstelle 330 mit dem Körper 306 bereit. Die Schnittstelle 330 kann eine Einrast- bzw. Einschnappverriegelungs-Schnittstelle sein, wie oben gezeigt und beschrieben. Alternativ kann die Hülle 325 an den Körper 306 ohne eine mechanische Einrastverriegelung befestigt werden (z.B. geklebt oder geschweißt). Die Hülle 325 wird mit einer Öffnung versehen, welche es der Hülle 325 erlaubt, über das Steckergehäuse 324 zu rutschen und einen Flansch oder eine Schulter 327 des Steckergehäuses 324 aufzunehmen. Auch wenn nicht dargestellt, kann ein Steckergehäuseteil auch bereitgestellt werden, um teilweise die elektrischen Anschlüsse 328 zu umfassen, welche durch den Kontakthalteteil des Steckergehäuses 324 gehalten werden, und um ein Mittel zum Koppeln an einen externen Steckerteil bereitzustellen. Der Steckergehäuseteil kann separat von dem dargestellten Steckergehäuse 324 ausgebildet sein und mit diesem zusammengebaut sein, oder kann übergossen werden, um integral mit diesem ausgebildet zu werden. Wie die Steckergehäuse, welche in den vorherigen Figuren gezeigt wurden, stellt der Steckergehäuseteil einen Sockel bereit, welcher teilweise die freigelegten elektrischen Anschlüsse 328 umschließt. Das Steckergehäuse kann oder kann nicht die gesamte oder einen Teil der Hülle 325 zusätzlich zu dem Steckergehäuse 324 einfassen.
10 und 11 zeigen einen Gassensor 400 entsprechend einer vierten Konstruktion. Der Gassensor 400 ist insbesondere ausgebildet, in Niedertemperatur-(Nichtabgas)-Umgebungen benutzt zu werden. Merkmale des Gassensors 400, welcher ähnlich den Gassensoren sind, welche oben beschrieben wurden, werden nicht im Detail erneut beschrieben und ähnliche Bezugszeichen werden verwendet, im Bereich der 400er.
Der Körper 406 der Sensorunteranordnung 402 kann separat von dem queren Flansch 414 bereitgestellt werden, welcher aus einer metallischen oder einer Plastikkonstruktion aufgebaut sein kann. Der Körper 406 weist einen kleinen Flansch 407 zum Anlegen des Flansches 414 auf einer Seite und Anlegen einer dünnwandigen Schutzhülle 425 auf der gegenüberliegenden Seite auf. Die Hülle 425 kann an den Körper 406 geschweißt oder anderweitig befestigt werden. Neben dem entfernten Ende B, gegenüberliegend dem Erfassungsende A des Sensors 400, weist die Hülle 425 ein Kupplungsmerkmal 427 auf, welches insbesondere zum Eingreifen mit dem Steckergehäuse 424 ausgebildet ist, wenn sie darüber gegossen wird. In der dargestellten Konstruktion weist das Kupplungsmerkmal 427 ein Wandprofil auf, welches eine gebogene Form aufweist (z.B. eine im Wesentlichen 180° U-förmig gebogene, wenn in einer Schnittansicht betrachtet). Jedoch kann das Kupplungsmerkmal 427 auch andere Formen annehmen, welche geeignet sind, ein darüber gegossenes Steckergehäuse 424 aufzunehmen und sich mit diesem zu verkoppeln. Wie dargestellt, deckt das Steckergehäuse 424 nur ein oberes Ende der Hülle 425 ab, und belässt die äußere Oberfläche der Hülle 425, um eine freigelegte äußere Oberfläche des Gassensors 400 zwischen dem Steckergehäuse 424 und dem Flansch 414 zu definieren. Diese Merkmale, welche oben beschrieben wurden, können eine kleinere Gesamtabmessung des Sensors 400 ermöglichen.
12 und 13 zeigen einen Gassensor 500 entsprechend einer fünften Konstruktion. Der Gassensor 500 ist insbesondere ausgebildet zur Verwendung in Niedertemperatur-(Nichtabgas)-Umgebungen. Merkmale des Gassensors 500, welche ähnlich den Gassensoren sind, welche oben beschrieben wurden, werden nicht erneut im Detail gezeigt und ähnliche Bezugsnummern werden verwendet, aus den 500er.
Das Steckergehäuse 525 des Sensors 500 wird mit einem gewinkelten Steckerverbinderteil 526 bereitgestellt, welcher den Sockel in einem nichtparallelen (z.B. Nicht-Null)-Winkel in Bezug auf die x-Achse, welche durch das Erfassungselement 504 und den Körper 506 definiert wird, orientiert und die elektrischen Anschlüsse 528 in dieser Richtung freilegt. In der dargestellten Konstruktion sind der Sockel und die freigelegten elektrischen Anschlüsse 528 in einem 90°-Winkel mit Bezug auf die x-Achse orientiert. Andere Winkelorientierungen (z.B. 30°, 45°, 60° etc.) sind optional und können durch die Gehäusebeschränkungen oder Gegebenheiten einer bestimmten Anwendung vorgegeben werden. Der Querflansch 514 zum axialen Sichern des Sensors 500 in Bezug auf den Einlasskrümmer 20 kann als ein integraler Teil mit dem Steckergehäuse 524 ausgebildet werden (z.B. als ein einzelnes Teil gegossen). Der Einfügeteil 512, welcher den O-Ring 516 trägt, kann auch als ein integraler Teil (z.B. gegossen als ein Teil) mit dem Steckergehäuse 524 bereitgestellt werden. Der Körper 506 der Sensorunteranordnung 502 weist einen Querflansch 507 auf, welcher mit dem Plastik des Steckergehäuses 524 übergossen ist, um die Sensorunteranordnung 502 mit Bezug auf das Steckergehäuse 524 in Position zu sichern. Zum Beispiel können erste und zweite Seiten (z.B. zeigend in erste und zweite Enden A, B des Gassensors 500) des Querflansches 507 durch das Steckergehäuse 524 umschlossen oder eingeschlossen werden. Der Körper 506 weist auch einen Halsteil auf, welcher an die erste Seite des Querflansches 507 angrenzt und der Halsteil ist im Wesentlichen durch das Steckergehäuse 524 umschlossen.
Ein Kontaktpressling oder Leiterrahmen 534 kann bereitgestellt werden, um teilweise jeden der elektrischen Anschlüsse 528 einzuschließen. Der Kontaktrahmen 534 kann auf das innere Ende des Körpers 506 aufgegossen werden oder vorgegossen und auf diesen befestigt werden. Der Leiterrahmen 534 kann ein Plastikkörper sein, welcher elektrische Verbinder 528 darin eingegossen aufweist. Das Steckergehäuse 524 ist über den Leiterrahmen 534 und den Körper 506 gegossen, nachdem der Leiterrahmen 534 an der Sensorunteranordnung 502 befestigt oder positioniert ist. Der Leiterrahmen 534 kann auf dem Körper 506 positioniert werden, um das entfernte Ende des Erfassungselements 504 aufzunehmen und kann den Querflansch 507 kontaktieren, wenn er komplett in dem Körper 506 eingesetzt ist. Das Steckergehäuse 524 kann den Leiterrahmen 534 komplett umschließen.
14 und 15 zeigen einen Gassensor 600 entsprechend einer sechsten Konstruktion. Der Gassensor 600 ist insbesondere zur Verwendung in Niedertemperatur-(Nichtabgas)-Anwendungen ausgebildet. Merkmale des Gassensors 600, welche ähnlich den Gassensoren sind, welche oben bereits beschrieben wurden, werden nicht erneut im Detail beschrieben und ähnliche Bezugsnummern werden verwendet, genommen aus den 600er. Der Sensor 600 der 14 und 15 ist in vielen Bereichen ähnlich dem Sensor 500 der 12 und 13, außer wie unten beschrieben.
Das Steckergehäuse 624 ist integral gegossen, um den Steckerverbindungsteil 626, den Querflansch 614 und den Einfügeteil 612 aufzunehmen, aber anstelle auf einen Körper der Sensorunteranordnung 602 aufgegossen zu sein, ist das Steckergehäuse 624 auf einen oberen Endteil des Schutzrohrs 620 aufgegossen (z.B. ein äußerer Schutzrohr). Der Schutzrohr 620 wird mit einem Kupplungsmerkmal 627 bereitgestellt (z.B. einem Querflansch) an dessen oberem oder entferntem Ende, um sicher mit dem gegossenen Steckergehäuse 624 zu verriegeln. In der dargestellten Konstruktion hat das Kupplungselement erste und zweite axial ausgerichtete Oberflächen, ähnlich dem Querflansch 507 des Gassensors 500, welche beide durch das Steckergehäuse 624 umfasst oder eingeschlossen werden. Folglich dient das äußere Schutzrohr 620 als Gehäuse der Sensorunteranordnung 602 und ein Körper, welcher in einer Drehoperation hergestellt wird, wird nicht benötigt. Das äußere Schutzrohr 620 kann durch Tiefziehen gebildet werden, genauso wie ein inneres Schutzrohr 620. Das innere Schutzrohr 620 kann mit dem äußeren Schutzrohr 620 verpresst, verschweißt oder einfach durch diesen gehalten werden. Ein einzelnes hitzegeformtes Glassiegel 609 sichert und dichtet das Erfassungselement 604 in dem äußeren Schutzrohr 602 ab, was die Notwendigkeit eines Kompressionsversiegelungsschritts eliminiert. Der Sensor 600 ermöglicht wesentliche Materialeinsparungen, insbesondere verglichen mit einem Gassensor, welcher für Abgasverwendungen geeignet ist.
16 bis 20 zeigen einen Gassensor 700 entsprechend einer siebten Konstruktion. Der Gassensor 700 ist im Wesentlichen ausgebildet für die Verwendung in Niedertemperatur-(Nichtabgas)-Umgebungen. Merkmale des Gassensors 700, welche ähnlich den Gassensoren sind, welche oben beschrieben wurden, werden nicht erneut im Detail beschrieben und ähnliche Bezugsnummern werden verwendet, genommen von den 700er. Der Sensor 700 der 16 bis 20 ist ähnlich in vielen Aspekten zu dem Sensor 500 der 12 und 13, außer wie unten beschrieben.
Der Gassensor 700 weist ein zweiteiliges Sensorgehäuse 724 auf, welches einen ersten Teil 724a und einen zweiten Teil 724b aufweist, welche separat ausgebildet sind und miteinander gekoppelt sind. Der erste Teil 724a weist einen Einfügeteil 712 auf, welcher den O-Ring 716 aufnimmt und ferner den quer angeordneten Montageflansch 714 aufweist. Der erste Gehäuseteil 724a weist ein Loch 750 auf, welches in Richtung des entfernten Endes B des Sensors 700 zeigt, entgegengesetzt dem Erfassungsende A. Das Loch 750 hat eine Querfläche 752, gegen welche der Querflansch 707 des Körpers 706 positioniert wird. Der zweite Teil 724b weist einen Körperteil auf, welcher ausgebildet ist, in das Loch 750 zu passen, und den Querflansch 707 zu kontaktieren. Der Querflansch 707 des Körpers 706 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil 724a, 724b gefangen, anstelle durch einen einzelnen Gehäuseteil übergossen zu sein. Der zweite Teil 724b des Gehäuses 724 weist ferner das Steckergehäuse 726 auf, um die elektrischen Anschlüsse 728 einem externen Anschluss oder einem Kabelbaum zu präsentieren. Der zweite Teil 724b des Gehäuses 724 kann in einer Vielzahl von unterschiedlichen Arten ausgebildet werden, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt: als übergossen über den Körper 706 und den ersten Gehäuseteil 724a, verklebt mit dem ersten Gehäuseteil 724a, um den Körper 706 zu umfassen, und geschweißt an den ersten Gehäuseteil 724a, um das Sensoruntergehäuse 706 zu umschließen. Wenn der erste und der zweite Gehäuseteil 724a, 724b miteinander gekoppelt sind, wird die Sensorunteranordnung 702 gefangengehalten und es ist nicht notwendig, diese entweder zu Gehäuseteilen 724a oder 724b zu koppeln oder an diesen zu fixieren, auch wenn dies gewünscht sein kann. Die elektrischen Anschlüsse 728 können zur abschließenden Montage mit dem zweiten Gehäuseteil 724b entweder mit oder ohne einen separaten Leiterrahmen bereitgestellt werden.
21 bis 24 zeigen einen Gassensor 800 entsprechend einer achten Konstruktion. Der Gassensor 800 ist insbesondere für eine Verwendung in einer Niedertemperatur-(Nichtabgas)-Umgebung ausgebildet. Merkmale des Gassensors 800, welche ähnlich den Gassensoren sind, welche oben bereits beschrieben wurden, werden nicht erneut im Detail gezeigt und ähnliche Bezugsziffern werden verwendet, genommen aus den 800er. Der Sensor 800 der 21 bis 24 ist in vielen Aspekten ähnlich den Sensoren 100 und 700 der 4 bis 5 und 16 bis 20.
Anstelle das der zweite Gehäuseteil 824 in das Loch 850 des ersten Gehäuseteils 824a eingepasst ist, sind die zwei Gehäuseteile 824a, 824b in der dargestellten Konstruktion stumpf aufeinander gesetzt. Die aufeinanderliegenden Flächen können durch einen Kleber, Schweißen oder dergleichen zusammengefügt werden. Jedoch können auch alternative Arten des Verbindens zwischen den Gehäuseteilen 824a, 824b in Betracht gezogen werden, einschließlich jeder Anzahl von bekannten Verknüpfungsarten für überlappende und/oder ineinandergreifende Teile. Der zweite Gehäuseteil 824b stellt ein gerades Steckergehäuse 826, wie das der 4 bis 5, bereit, welches sich im Allgemeinen koaxial oder parallel zu der x-Achse erstreckt und positioniert die elektrischen Anschlüsse 828 in einer ähnlichen Art. Der erste Gehäuseteil 824a kann einen einseitigen Flansch 814 mit einer einzigen Öffnung 818 aufweisen, auch wenn andere Konfigurationen optional sind. Das Loch 850 in dem ersten Gehäuseteil 824a wird mit einer angeschrägten Oberfläche 872 bereitgestellt, auf welcher die angeschrägte Ablageoberfläche 866 des Sensorkörpers 806 liegt. Die angeschrägte Ablageoberfläche 866 ist Teil eines Positionierflansches oder eines herausstehenden Elements 807 des Körpers 806.
Es sei verstanden, dass besondere Merkmale einer oder aller der oben beschriebenen Konstruktionen miteinander ausgetauscht werden können, wo dies nicht inhärent ausgeschlossen wird, um bei zusätzlichen Konstruktionen, welche nicht explizit gezeigt oder beschrieben wurden, anzugelangen. Alle diese Variationen werden durch die Erfinder zum Zeitpunkt der Erfindung miteingeschlossen. Das schließt auch ein, aber ist nicht darauf beschränkt, die Orientierung und Form des Steckergehäuses, welches jede der illustrierten Formen oder alternative Formen, welche für eine bestimmte Anwendung wünschenswert sind, annehmen kann, und die Art des Koppelns und/oder des Zurückhaltens der Sensorunteranordnung in einem oder mehreren gegossenen Plastikgehäusen.
Ferner kann jeder der hierin dargestellten Gassensoren zusätzliche Merkmale aufweisen, um dessen Verwendung in einer Niedertemperaturumgebung zu fördern, wie z.B. einem Lufteinlasssystem eines internen Verbrennungsmotors. Zum Beispiel können, wo Litzen durch einen konventionellen Metallkörper-Gassensor durchführen, um einen Druckausgleich zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Sensorgehäuses zu ermöglichen und um Referenzgas an das Erfassungselement zu führen, das Gießen eines Plastikgehäuses über feste elektrische Anschlüsse eine hermetische Versiegelung bereitstellen, welche solche Aktionen unterbinden kann. Folglich kann eine Öffnung in dem gegossenen Steckergehäuse bereitgestellt werden, um eine fluidische Kommunikation zwischen der Kavität, welche das entfernte Ende des Erfassungselements umgibt und der externen Umgebung bereitzustellen. Eine Membran kann die fluide Kommunikation durch die Öffnung begrenzen. Zum Beispiel kann die Membran (z.B. eine poröse Teflonmembran) den Durchfluss von Gas (z.B. Sauerstoff, Luft etc.) ermöglichen, während sie das Hindurchfließen von Flüssigkeiten, wie z.B. Wasser oder anderen Verunreinigungen, verhindert. Auch können, um die interne Temperatur des Gassensors zu verwalten und ein Überhitzen des Plastikgehäuses zu verhindern, die Schutzschläuche ausgebildet sein, Hitze von einem internen Sensorheizelement abzuleiten. Dies kann einschließen das Bereitstellen eines Hitzeleitpfades von dem Erfassungselement und/oder Heizer zu den Schutzschläuchen und kann ferner aufweisen das Bereitstellen von hitzeabweisenden Strukturen (z.B. Flossen) auf den Schutzschläuchen.

Claims

Ein Gassensor (400) aufweisend: ein Gaserfassungselement (404), welches zumindest teilweise in einem Körper (406) angeordnet ist, und welches an einem ersten Ende (A) freigelegt ist, um Gas zu erfassen, welches in Kontakt mit dem ersten Ende (A) ist; eine Hülle (425), welche an dem Körper (406) befestigt ist und sich von dem Körper (406) in eine Richtung entgegengesetzt dem ersten Ende (A) des Gaserfassungselements (404) erstreckt, wobei die Hülle (425) einen entfernten Endteil aufweist, welcher ein Kupplungsmerkmal (427) aufweist; und ein Steckergehäuse (424) aus Plastik, welches auf den Endteil der Hülle (425) aufgegossen ist, so dass das Kupplungsmerkmal (427) der Hülle (425) in das darübergegossene Steckergehäuse (424) eingreift, wobei das Steckergehäuse (424) einen Steckerverbindungsteil (426) aufweist, welcher teilweise eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen (428) umfasst, welche elektrisch mit dem Gaserfassungselement (404) gekoppelt sind.
Der Gassensor (400) nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine O-Ring-Dichtung (416), welche durch den Körper (406) gehalten wird und ausgebildet ist, den Gassensor (400) in einem Loch abdichtend zu positionieren.
Der Gassensor (400) nach Anspruch 2, ferner aufweisend einen quer angeordneten Befestigungsflansch (414), welcher sich von dem Körper (406) an einer Position zwischen dem Steckerverbindungsteil (426) und der O-Ring-Dichtung (416) nach außen erstreckt.
Der Gassensor (400) nach Anspruch 3, wobei der quer angeordnete Befestigungsflansch (414) integral als einzelnes Teil mit dem Körper (406) ausgebildet ist.
Der Gassensor (400) nach Anspruch 1, wobei das Kupplungsmerkmal (427) ein Wandprofil aufweist, welches eine gebogene Form aufweist.
Der Gassensor (400) nach Anspruch 5, wobei ein Querschnitt der gebogenen Form eine U-förmige Biegung aufweist.
Der Gassensor (400) nach Anspruch 1, wobei die Hülle (425) an den Körper (406) lasergeschweißt ist.
Der Gassensor (400) nach Anspruch 1, wobei der Steckerverbindungsteil (426) ein gerader Steckerverbinder ist, welcher sich in einer Richtung im Wesentlichen parallel mit dem Gaserfassungselement (404) erstreckt.
Der Gassensor (400) nach Anspruch 1, wobei der Steckerverbindungsteil (426) ein gewinkelter Steckerverbinder ist, welcher sich in einer Richtung im Wesentlichen nicht parallel mit dem Gaserfassungselement (404) erstreckt.
Der Gassensor (400) nach Anspruch 9, wobei der Steckerverbindungsteil (426) ein rechtwinkliger Steckerverbinder ist, welcher sich im Wesentlichen rechtwinklig zu dem Gaserfassungselement (404) erstreckt.
Der Gassensor (400) nach Anspruch 1, wobei das Steckergehäuse (424) aus einem glasgefüllten thermoplastischen Material gegossen ist, welches eine Glasfüllung von ungefähr 25 % bis ungefähr 50 % aufweist.
Ein Gassensor (500) aufweisend: ein Gaserfassungselement (504), welches zumindest teilweise in einem Körper (506) angeordnet ist und welches an einem ersten Ende (A) freigelegt ist, um Gas zu erfassen, welches in Kontakt mit dem ersten Ende (A) ist, wobei das Gaserfassungselement (504) eine axiale Richtung definiert; einen Flansch (507), welcher sich von dem Körper (506) in eine Richtung quer zu der axialen Richtung nach außen erstreckt, wobei der Flansch (507) eine erste Seite aufweist, welche in Richtung des ersten Endes (A) zeigt, und eine zweite Seite aufweist, welche in Richtung eines entfernten Endes (B) des Gassensors (500) zeigt; eine O-Ring-Dichtung (516), welche ausgebildet ist, den Gassensor (500) in einem Loch abdichtend zu positionieren; und ein Steckergehäuse (524) aus Plastik, welches über den Körper (506) gegossen ist, um den Flansch (507) auf der ersten und zweiten Seite zu umfassen, wobei das Steckergehäuse (524) gegossen ist, um einen Einfügeteil (512) aufzuweisen, welcher ausgebildet ist, die O-Ring-Dichtung (516) aufzunehmen, und einen Steckerverbindungsteil (526), welcher teilweise eine Vielzahl von elektrischen Anschlüssen (528) umfasst, welche elektrisch mit dem Gaserfassungselement (504) gekoppelt sind.
Der Gassensor (500) nach Anspruch 12, wobei der Körper (506) einen Halsteil aufweist, welcher neben der ersten Seite des Flansches (514) liegt, wobei der Halsteil im Wesentlichen durch das Steckergehäuse (524) umfasst ist.
Der Gassensor (500) nach Anspruch 13, wobei der Halsteil im Wesentlichen durch den Einfügeteil (512) des Steckergehäuses (524) umfasst ist.
Der Gassensor (500) nach Anspruch 12, ferner aufweisend einen Leiterrahmen (534), welcher die Vielzahl von elektrischen Anschlüssen (528) in einem vorgegebenen Positionsverhältnis zueinander hält, wobei der Leiterrahmen (534) auf dem Körper (506) angeordnet ist, um ein entferntes Ende des Gaserfassungselements (504) aufzunehmen.
Der Gassensor (500) nach Anspruch 15, wobei der Leiterrahmen (534) die zweite Seite des Flansches (514) kontaktiert, wenn dieser komplett in dem Körper (506) liegt.
Der Gassensor (500) nach Anspruch 15, wobei der Leiterrahmen (534) komplett in dem Steckergehäuse (524) umschlossen ist.
Der Gassensor (500) nach Anspruch 12, wobei das Steckergehäuse (524) ferner gegossen ist, um einen Befestigungsflansch (514), welcher sich quer von dem Körper (506) erstreckt, aufzuweisen.
Der Gassensor (500) nach Anspruch 18, wobei der Befestigungsflansch (514) zumindest eine Montageöffnung (518) aufweist, welche ausgebildet ist, ein Befestigungselement aufzunehmen.
Der Gassensor (500) nach Anspruch 12, wobei das Steckergehäuse (524) aus einem glasgefüllten thermoplastischen Material gegossen ist, welches eine Glasfüllung von ungefähr 25 % bis ungefähr 50 % aufweist.