DE19602480A1 - Sauerstoffkonzentrationsfühler - Google Patents

Description

Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht die Priorität der am 30. Januar 1995 eingereichten Japanischen Patentanmeldung, Hei 7-31360, deren Inhalt durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung eingegliedert wird.

Die Erfindung betrifft einen Sauerstoffkonzentrationsfühler, der zur Kraftstoffluftverhältnis-Steuerung oder ähnlichem in Fahrzeugmotoren eingesetzt wird.

Wie in Fig. 14 dargestellt ist, hat ein Sauerstoffkonzentrationsfühler 9 herkömmlicherweise ein zylindrisches Gehäuse 10 und ein Fühlerelement 12, das in das zylindrische Gehäuse 10 eingesetzt und in ihm angeordnet ist. Ein aus keramischem Pulver hergestelltes pulverförmiges Dichtungsmaterial 13 ist unter Druck zwischen einem oberen Abschnitt des Fühlerelements 12 und dem Gehäuse 10 eingefüllt. Das Fühlerelement 12 hat an ihrer Außenfläche eine äußere Elektrode 121.

Das Fühlerelement 12 hat ein ungefähr reagenzglasförmiges Festkörper-Elektrolyt, wobei die äußere Elektrode 121 an der Außenfläche des Festkörper-Elektrolyts installiert ist, eine innerhalb des Festkörper-Elektrolyts erstellte Luftkammer und eine innere Elektrode, die auf der Innenfläche des Festkörper- Elektrolyts vorgesehen ist. Die äußere Elektrode 121 ist mit einem Anschlußdraht verbunden, der sich von einem Verbindungsstück 181 zu einem Anschluß 18 erstreckt, um leitfähig mit der Erde bzw. Masse verbunden zu sein. Das Verbindungsstück 181 ist an einem Anschlußabschnitt 122 installiert, der sich von der äußeren Elektrode 121 zum oberen Abschnitt des Fühlerelements 12 erstreckt.

Die innere Elektrode ist mit einem Anschlußdraht, der sich von einem Verbindungsstück 191 zu einem Anschluß 19 erstreckt derart verbunden, daß die innere Elektrode mit einem äußeren Schaltkreis verbunden ist. Das Verbindungsstück 191 ist an einem Anschlußabschnitt 124 installiert, der sich von der inneren Elektrode zu einem oberen Abschnitt des Fühlerelements 12 erstreckt.

Da der Sauerstoffkonzentrationsfühler 9 eine kleine Abmessung von einigen Zentimetern aufweist, wird ein Anschlußdraht mit einem kleinen Durchmesser verwendet. Diese Art von Anschlußdraht kann leicht brechen, woraufhin sich eine Betriebsfehlfunktion des Sauerstoffkonzentrationsfühlers 9 ereignet. Da weiterhin beide Verbindungsstücke 181 und 191 nahe beieinander angeordnet sind, kann ein Kurzschluß zwischen den Verbindungsstücken 181 und 191 vorkommen.

Um die Stücke vor einem Kurzschluß zu schützen, hat ein Kopfabschnitt des Fühlerelements 12 einen abgestuften Aufbau. Jedoch erfordert das Bearbeiten des Fühlerelements 12 Zeit.

Herkömmlicherweise ist ein Sauerstoffkonzentrationsfühler offengelegt, bei dem das Fühlerelement 12 im Gehäuse 10 derart angeordnet ist, daß die äußere Elektrode 121 in Kontakt mit dem Gehäuse 10 ist und daß der Sauerstoffkonzentratonsfühler 9 am Gehäuse 10 geerdet ist. Indem eine metallische Packung oder ähnlichem zwischen der äußeren Elektrode 121 und dem Gehäuse 10 vorgesehen ist, und indem eine Elastizität der Packung oder eine ähnliche Eigenschaft vorgesehen wird, kann eine elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Gehäuse 10 und der äußeren Elektrode 121 und der metallischen Packung zuverlässiger sichergestellt werden.

Jedoch ergaben sich Probleme in Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen Sauerstoffkonzentrationsfühler. D.h., beim Sauerstoffkonzentrationsfühler wird eine vordere Fläche der metallischen Packung oxidiert, da Komponenten des zu messenden Gases eine hohe Temperatur haben, woraufhin sich eine Leitfähigkeitsfehlfunktion zwischen der äußeren Elektrode 121 und dem Gehäuse 10 ereignen kann.

Wenn weiterhin der Sauerstoffkonzentrationsfühler an einer Position installiert ist, an der Sauerstoff zu erfassen ist, wird, obwohl der Sauerstoffkonzentratonsfühler mittels einem am Gehäuse 10 vorgesehenen Schraubenabschnitt 104 befestigt ist, das Gehäuse 10 deformiert, und eine Leitfähigkeitsfehlfunktion kann sich ereignen.

Um die äußere Elektrode 121 vor im zu messenden Gas enthaltenen korrosiven Material zu schützen, wird üblicherweise eine Schutzschicht an der Außenfläche der äußeren Elektrode 121 vorgesehen. Da die Schutzschicht als ein aus keramischen Partikeln oder ähnlichem hergestellter poröser Film ausgebildet ist, wird, wenn die Schutzschicht auf einen Kontaktabschnitt der metallischen Packung ausgedehnt wird, auch wenn das Fühlerelement 12 mit dem Gehäuse 10 über die metallische Packung kontaktiert, eine elektrische Leitfähigkeit zwischen dem Fühlerelement und dem Gehäuse 10 nicht erhalten. Wird die Schutzschicht nicht vorgesehen, kann die äußere Elektrode 121 durch das korrosive Material beschädigt werden.

Im Hinblick auf die vorstehenden Problem ist es eine erste Aufgabe der Erfindung einen Sauerstoffkonzentrationsfühler zur Verfügung zu stellen, der leicht zusammengebaut werden kann, und der keine Leitfähigkeitsfehlfunktion an der äußeren Elektrode hat.

Gemäß der vorliegenden Erfindung hat ein Sauerstoffkonzentratonsfühler ein zylindrisches Gehäuse und ein Fühlerelement, das im Gehäuse eingesetzt und angeordnet ist. Ein aus keramischem Pulver hergestelltes Pulverförmiges Dichtungsmaterial ist unter Druck zwischen dem oberen Abschnitt des Fühlerelements und dem Gehäuse eingefüllt. Das Fühlerelement hat eine innere Elektrode an ihrer Innenfläche und eine äußere Elektrode an ihrer Außenfläche und einen Anschlußabschnitt, der sich von der äußeren Elektrode nach oben erstreckt. Beim Sauerstoffkonzentrationsfühler ist ein ringförmiges Leitungsbauteil zwischen dem am Fühlerelement vorgesehenen Leitungsabschnitt der äußeren Elektrode und dem Gehäuse installiert, um zwischen ihnen eine elektrische Leitfähigkeit zur Verfügung zu stellen. Das ringförmige Leitungsbauteil hat an einem inneren Umfangsabschnitt des ringförmigen Leitungsbauteils ein elastisches Leitungsstück, das mit dem Anschlußabschnitt in Kontakt ist.

Ein erwähnungsbedürftiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das ringförmige Leitungsbauteil zwischen dem Anschlußabschnitt des Fühlerelements und dem Gehäuse installiert ist, so daß dazwischen eine elektrische Leitfähigkeit zur Verfügung gestellt wird. Das ringförmige Leitungsbauteil hat einen ringförmigen Körper und einen Einsatzabschnitt zum Einsetzen des Fühlerelements, das an einem inneren Umfangsabschnitt des Körpers installierte ist. Das ringförmige Leitungsbauteil ist an einem äußeren Umfangsabschnitt des Körpers in Kontakt mit dem Gehäuse oder mit einem mit dem Gehäuse in Kontakt befindlichen metallischen Teil, um elektrisch leitfähig zu sein.

Die äußere Fläche des Fühlerelements ist zum Beispiel mit einem Platinfilm oder ähnlichem überdeckt. Beim Platinfilm bildet ein Abschnitt zum Ausführen der Sauerstoffkonzentrationserfassung, indem er mit dem zu messenden Gase in Kontakt ist, die äußere Elektrode und ein Abschnitt, der nicht in Kontakt mit dem zu messenden Gas ist, bildet den Anschlußabschnitt. Das ringförmige Leitungsbauteil ist zwischen dem Anschlußabschnitt und dem Gehäuse installiert. Das Gehäuse ist mit der Erde bzw. Masse verbunden.

Der Anschlußabschnitt wird hauptsächlich durch einen oberen Abschnitt eines Abschnitts gebildet, in den das pulverförmige Dichtungsmaterial eingefüllt ist. Das Fühlerelement ist nach der Glas und laminierten Schicht Bauart ausgebildet, wobei das Fühlerelement eine Heizeinrichtung haben kann, die entweder individuell oder integral in ihm vorgesehen ist. In vorliegenden Fall ist ein Heizabschnitt der Heizeinrichtung an einem vorderen Endabschnitt des Fühlerelements positioniert.

Weiterhin ist eine Vielzahl von elastischen Kontaktstücken bevorzugterweise am inneren Umfangsabschnitt des ringförmigen Leitungsbauteils vorgesehen. Ein in Kontakt mit dem Gehäuse befindliches elastisches Stück ist bevorzugt am äußeren Umfangsabschnitt des ringförmigen Leitungsbauteils vorgesehen. Weiterhin hat das am äußeren Umfangsabschnitt vorgesehene elastische Stück eine Vielzahl von elastischen Kontaktstücken.

Durch den vorstehend beschriebenen Aufbau kann sich das ringförmige Leitungsbauteil, das Fühlerelement, das Gehäuse und ähnliches sicherer in Kontakt mit einander befinden. Die Kontakt- bzw. Leitfähigkeitsfehlfunktion kann verhindert werden, wenn das Fühlerelement und das Gehäuse beruhend auf dem Zusammenbau des herkömmlichen Fühlerelements und beruhend auf dem Temperaturwechsel des Sauerstoffkonzentrationsfühlers verformt wird.

Beim Sauerstoffkonzentrationsfühler gemäß der vorliegenden Erfindung ist das ringförmige Leitungsbauteil zwischen dem Anschlußabschnitt des Fühlerelements und dem Gehäuse installiert, um dazwischen elektrisch zu leiten. Daher kann die elektrische Leitfähigkeit zwischen der äußeren Elektrode und dem Gehäuse, das die Masse darstellt, erreicht werden, ohne einen dünnen Anschlußdraht zu verwenden, der leicht brechen kann. Im Ergebnis kann ein Sauerstoffkonzentrationsfühler erhalten werden, der eine hohe Zuverlässigkeit am Leitungsabschnitt der äußeren Elektrode hat.

Der Leitungsabschnitt, der über das ringförmige Leitungsbauteil verfügt, und der zwischen dem Anschlußabschnitt und dem Gehäuse angeordnet ist, wird durch einen oberen Abschnitt des Fühlerelements gebildet, der eine niedrige Temperatur hat. D.h. auch wenn am Fühlerelement eine Heizeinrichtung, die zum Aufrechterhalten einer Elementaktivierungstemperatur der äußeren Elektrode dient, innerhalb des Fühlerelements installiert ist, befindet sich der obere Abschnitt des Fühlerelements entfernt von der Heizeinrichtung und entfernt von dem eine hohe Temperatur aufweisenden zu messenden Gas, so daß der obere Abschnitt eine niedrige Temperatur hat. Deshalb können Hitzeoxidationen am Leitungsabschnitt und Leitfähigkeitsfehlfunktionen, beruhend auf Oxidation, verhindert werden.

Beim Montageablauf des Sauerstoffkonzentrationsfühlers kann ein Montagevorgang des Anschlusses und des Anschlußdrahts an der äußeren Elektrode eliminiert werden. Somit ist die Durchführung des Montagevorgangs verbessert.

Der Anschlußabschnitt zum Leiten der Elektrizität an die innere Elektrode ist am Kopfabschnitt des Fühlerelements installiert. Das ringförmige Leitungsbauteil ist derart angeordnet, daß es einen äußeren Umfang des Fühlerelements unterhalb des Kopfabschnitts umgibt. Somit tritt ein Kurzschluß zwischen der äußeren Elektrode und der inneren Elektrode nicht auf.

Ein elastisches Kontaktstück ist an einem inneren Umfangsabschnitt des ringförmigen Leitungsbauteils installiert, so daß das ringförmige Leitungsbauteil und das Fühlerelement mittels eines elastischen Kontaktstücks miteinander in Kontakt sind. Daher ist, ungeachtet einer Deformation des Fühlerelements und des Gehäuses, das ringförmige Leitungsbauteil und das Fühlerelement immer miteinander in Kontakt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Sauerstoffkonzentrationsfühler zur Verfügung gestellt werden, der einfach montiert werden kann, ohne das Leitfähigkeitsfehlfunktionen an der äußeren Elektrode erzeugt werden.

Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen durch die nachstehende detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele besser verdeutlicht.

Fig. 1 ist eine Teilschnittansicht, die einen Hauptabschnitt des Sauerstoffkonzentrationsfühlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist eine Vorderansicht, die ein ringförmiges Leitungsbauteil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 nach Fig. 2;

Fig. 4 ist eine Funktionsansicht, die das ringförmige Leitungsbauteil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

Fig. 5 ist eine Teilschnittansicht, die einen Hauptabschnitt eines anderen Sauerstoffkonzentrationsfühlers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiele zeigt;

Fig. 6 ist eine Teilschnittansicht, die einen Hauptabschnitt eines Sauerstoffkonzentrationsfühlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 ist eine Vorderansicht, die ein ringförmiges Leitungsbauteil gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiele zeigt;

Fig. 8 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 nach Fig. 7;

Fig. 9 ist eine Teilschnittansicht, die einen Hauptabschnitt eines Sauerstoffkonzentrationsfühlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 10 ist eine Teilschnittansicht, die einen Hauptabschnitt eines Sauerstoffkonzentrationsfühlers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 11 ist eine Vorderansicht, die ein ringförmiges Leitungsbauteil gemäß dem vierten Ausführungsbeispiele zeigt;

Fig. 12 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 12-12 nach Fig. 11;

Fig. 13 ist eine Vorderansicht, die ein weiteres ringförmiges Leitungsbauteil gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt; und

Fig. 14 ist eine Teilschnittansicht, die einen Hauptabschnitt eines herkömmlichen Sauerstoffkonzentrationsfühlers zeigt.

Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die bei liegenden Zeichnungen beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Ein Sauerstoffkonzentrationsfühler gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erklärt.

Ein Sauerstoffkonzentrationsfühler 1 des ersten Ausführungsbeispiels wird als ein Kraftstoffluftverhältnis- Sensor eines Fahrzeugmotors verwendet, wobei der Sauerstoffkonzentrationsfühler 1 mittels seines Gehäuses an einem metallischen Teil des Motors, wie ein äußerer Auspuffkrümmer oder ähnlichem, befestigt ist.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, hat der Sauerstoffkonzentrationsfühler 1 ein zylindrisches Gehäuse 10 und ein im Gehäuse 10 eingesetztes und angeordnetes Fühlerelement 12.

Aus keramischen Pulver hergestelltes pulverförmiges Dichtungsmaterial 13 ist zwischen einem oberen Abschnitt des Fühlerelements 12 und dem Gehäuse 10 eingefüllt. An einem äußeren Abschnitt hat das Fühlerelement 12 eine äußere Elektrode 121 und einen Anschlußabschnitt 122, der sich von der äußeren Elektrode 121 nach außen erstreckt. Ein ringförmiges Leitungsbauteil 2 zum Leiten von Elektrizität zwischen dem Anschlußabschnitt 122 des Fühlerelements 12 und dem Gehäuse 10 ist zwischen dem Anschlußabschnitt 122 und dem Gehäuse 10 angeordnet.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, hat das ringförmige Leitungsbauteil 2 ein elastisches Kontaktstück 21, das an einem inneren Umfangsabschnitt 210 des Leitungsbauteils 2 mit dem Anschlußabschnitt 122 in Kontakt ist. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein am ringförmigen Leitungsbauteil 2 vorgesehener Körper 29 an einer oberen Endseite eines Isolators 15 angeordnet.

Der Sauerstoffkonzentrationsfühler 1 hat eine Schutzabdeckung 16, die das Äußere eines unteren Abschnitts des Fühlerelements 12 abdeckt. Eine Kammer 169 für das zu messende Gas ist außerhalb des Fühlerelements 12 durch die Schutzabdeckung 16 ausgebildet.

Zu messendes Gas wird in die Kammer 169 für das zu messende Gas über an der Schutzabdeckung 16 angeordnete Zufuhröffnungen 160 für zu messendes Gas zugeführt. Ein oberer Abschnitt der Schutzabdeckung 16 ist an einem fußseitigen Ende des Gehäuses 10 befestigt.

Der Sauerstoffkonzentrationsfühler 1 hat weiterhin eine luftseitige Abdeckung 17, um das Äußere des oberen Abschnitts des Fühlerelements 12 abzudecken. Die luftseitige Abdeckung 17 ist am Gehäuse 10 über den metallischen Ring 11 am oberen-Ende des Isolators 15 befestigt. Die luftseitige Abdeckung 17 und das Gehäuse 10 können als äußere Bauteile des Fühlers 1 betrachtet werden.

Das pulverförmige Dichtungsmaterial wird unter Druck zwischen dem Fühlerelement 12 und dem Gehäuse 10 eingefüllt, während die Dichtungseigenschaft mittels einer Unterlage 14 und dem Isolator 15 aufrecht erhalten wird, so daß Gas nicht zwischen einer innerhalb des Fühlerelements 12 befindlichen Luftkammer (nicht dargestellt) und der Kammer 169 für zu messendes Gas hindurch treten kann.

Eine innere Elektrode ist an einer Innenfläche der Luftkammer installiert, die innerhalb des Fühlerelements 12 vorgesehen ist. Ein Anschlußabschnitt 124 erstreckt sich von der inneren Elektrode zu einem oberen Ende eines äußeren Abschnitts des Fühlerelements 12. Ein Anschlußdraht (nicht dargestellt), der Elektrizität aus einer äußeren Stromquelle (nicht dargestellt) leitet, ist mit dem Anschlußabschnitt 124 des Verbindungsstücks 191 über den Anschluß 19 verbunden.

Eine äußere Fläche des Fühlerelements 12 ist mit einem Platinfilm beschichtet. Ein Abschnitt des Platinfilms, der zum Ausführen einer Sauerstoffkonzentrationsfühlung dient, indem er in Kontakt mit dem zu messenden Gas ist, bildet die äußere Elektrode 121, während ein Abschnitt, der oberhalb eines mit dem pulverförmigen Dichtungsmaterial 13 aufgefüllten Abschnitts positioniert ist, ohne in Kontakt mit dem zu messenden Gas zu sein, den Anschlußabschnitt 122 bildet.

Wenn eine Heizeinrichtung (nicht dargestellt) in der Luftkammer des Fühlerelements 12 vorgesehen ist, ist ein Heizabschnitt der Heizeinrichtung an einem vorderen Endabschnitt des Fühlerelements 12 positioniert. Ein Sitz 100 ist in Fig. 1 dargestellt.

Wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, ist das gesamtringförmige Leitungsbauteil 2 aus einer hitzebeständigen Legierung hergestellt, die eine dünne Plattenform aufweist, wobei das ringförmige Leitungsbauteil 2 einen ringförmigen Körper 29 und einen Aufnahmeabschnitt 20 hat, der das Fühlerelement 12 aufnimmt, das mit einem inneren Umfangsabschnitt 210 des Körpers 29 umgeben ist. Drei elastische Kontaktstücke 21 sind am inneren Umfangsabschnitt 210 vorgesehen.

Ein äußerer Umfangsabschnitt 250 des ringförmigen Leitungsbauteils 20 hat ein elastisches Stück 25, das in Kontakt mit einem fußseitigen Endabschnitt der luftseitigen Abdeckung 17 ist. Drei Kerbabschnitte 259 sind im elastischen Stück 25 ausgebildet, um die Elastizität zu vergrößern. Jedoch sind die Kerbabschnitte 259 nicht immer erforderlich.

Nachfolgend wird die betriebliche Wirkungsweise des vorliegenden Ausführungsbeispiels erklärt.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, wird, wenn das elastische Kontaktstück 21 und das elastische Stück 25 des ringförmigen Leitungsbauteils 2 im Sauerstoffkonzentrationsfühler 1 eingebaut wird, das elastische Kontaktstück 21 und das elastische Stück 25 ausgehend von einem Zustand, wie er mit gestrichelter Linie dargestellt ist, in einen Zustand gebogen, wie er mit durchgezogener Linie dargestellt ist.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist das elastische Kontaktstück 21 des ringförmigen Leitungsbauteils 2 am elastischen Kontaktstück 21 und der Anschlußabschnitt 122 des Fühlerelements 12 miteinander in Kontakt, wobei das elastische Stück 25 in Kontakt mit der luftseitigen Abdeckung 17 ist.

Der Anschlußabschnitt 122 des Fühlerelements 12 leitet über das elastische Kontaktstück 21, den Körper 29, das elastische Stück 25 die luftseitige Abdeckung 17 und den metallischen Ring 11 Elektrizität in Form eines Masseanschlusses an das Gehäuse 10.

Da daher der Sauerstoffkonzentrationsfühler 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ausgehend von der äußeren Elektrode 121 leitfähig ist, ohne einen leicht brechenden Anschlußdraht vorzusehen, kann ein Sauerstoffkonzentrationsfühler mit einer hohen Zuverlässigkeit bezüglich der Leitfähigkeit der äußeren Elektrode 121 erhalten werden.

Ein Leitungsabschnitt an der äußeren Elektrode 121, d. h., eine Stelle des ringförmigen Leitungselements 2, ist an einem oberen Abschnitt des Fühlerelements 12 vorgesehen, welches eine niedrige Temperatur aufweist. Somit kann eine Leitfähigkeitsfehlfunktion beruhend auf Hitzeoxidation der äußeren Elektrode 121 verhindert werden.

Das ringförmige Leitungsbauteil 2 ist in elastischen Kontakt mit dem Fühlerelement 12, dem Gehäuse 10 oder ähnlichem. Auch wenn daher das Gehäuse 10 oder ähnliches deformiert wird, bleibt das ringförmige Leitungsbauteil 2 noch in Kontakt mit dem Fühlerelement 12, dem Gehäuse 10 oder ähnlichem.

Bei einem Montageablauf des Sauerstoffkonzentrationsfühlers 1 wird ein Montagevorgang ausgeführt, bei dem der Anschlußdraht, und der an der äußeren Elektrode 121 angeordnete Anschluß beseitigt ist, und daher die Montagevereinfachung vergrößert wird.

Der Anschlußabschnitt 124 zum Leiten der Elektrizität an die innere Elektrode ist an einem Kopfabschnitt des Fühlerelements 12 installiert. Das ringförmige Leitungsbauteil 2 ist derart angeordnet, daß es den äußeren Umfang unterhalb des Kopfabschnitts des Fühlerelements 12 umgibt. Daher kann ein Abschnitt zwischen der äußeren Elektrode 121 und der inneren Elektrode nicht kurzgeschlossen werden.

Somit kann gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Sauerstoffkonzentrationsfühler zur Verfügung gestellt werden, der leicht zu montieren ist, ohne Leitfähigkeitsfehlfunktionen an der äußeren Elektrode zu erzeugen.

Beim Sauerstoffkonzentrationsfühler 1, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, ist eine Schutzschicht 129 auf einer Fläche der äußeren Elektrode 121 und einer Fläche unterhalb des Anschlußabschnitts 122 des Fühlerelements 12 vorgesehen, um die Vorrichtung vor korrosiven Materialien im Auspuffgas, das ein zu messendes Gas ist, zu schützen.

Das ringförmige Leitungsbauteil 2 ist oberhalb des pulverförmigen Dichtungsmaterials 13 angeordnet. Die Schutzschicht 129 ist an dem Teil der äußeren Elektrode 121, der der Meßkammer 169 ausgesetzt ist und an dem Teil des Anschlußabschnitts 122 (unterhalb des pulverförmigen Dichtungsmaterials 13) vorgesehen, das ebenso der Meßkammer 169 ausgesetzt ist.

Gemäß des in Fig. 5 dargestellten Aufbaus kann ein Schutz der äußeren Elektrode 121 mittels der Schutzschicht 129 und die Leitfähigkeit zwischen der äußeren Elektrode 121 und dem Gehäuse 10 erhalten werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Wie in den Fig. 6 bis 8 dargestellt ist, hat der Sauerstoffkonzentrationsfühler 200 des zweiten Ausführungsbeispiels drei elastische Kontaktstücke 251 am ringförmigen Leitungsbauteil 201.

Wie in Fig. 6 dargestellt ist, hat der Sauerstoffkonzentrationsfühler 200 einen Aufbau, bei dem die elastischen Kontaktstücke 251 des ringförmigen Leitungsbauteils 201 in Kontakt mit dem Gehäuse 10 sind.

Wie in den Fig. 7 und 8 dargestellt ist, sind die elastischen Kontaktstücke 251 vorgesehen, um am elastischen Stück 25 nach außen vorzustehen. Der verbleibende Aufbau des Sauerstoffkonzentrationsfühlers 200 des zweiten Ausführungsbeispiels ist zum ersten Ausführungsbeispiel gleich.

Beim Sauerstoffkonzentrationsfühler 1 des zweiten Ausführungsbeispiels ist, da das ringförmige Leitungsbauteil 201 direkt in Kontakt mit dem Gehäuse 10 ist, das als ein Massenanschluß fungiert, die Zuverlässigkeit der elektrischen Leitfähigkeit zwischen ihnen sogar noch größer.

Die betriebliche Wirkungsweise des Sauerstoffkonzentrationsfühlers 200 des zweiten Ausführungsbeispiels ist zum Fühler 1 des ersten Ausführungsbeispiels gleich.

Drittes Ausführungsbeispiel

Wie in Fig. 9 dargestellt ist, hat der Sauerstoffkonzentrationsfühler 300 des dritten Ausführungsbeispiels einen Aufbau bei dem der Körper 29 des ringförmigen Leitungsbauteils 301 zwischen der Unterlage 14 und dem Isolator 15 angeordnet ist.

Der Sauerstoffkonzentrationsfühler 300 hat den Körper 29 und den Aufnahmeabschnitt zum Einsetzen des Fühlerelements 12, das an einem inneren Umfangsabschnitt des Körpers 29 installiert ist, und er hat weiterhin das ringförmige Leitungsbauteil 301, das das elastische Stück 25 an einem äußeren Umfang des Körpers 29 hat.

Das ringförmige Leitungsbauteil 301 hat eine U-förmigen Querschnitt auf der Unterlage 14, der vertikal ist in Bezug auf das erste und das zweite Ausführungsbeispiel. Der weitere Aufbau ist zum ersten Ausführungsbeispiel gleich.

Beim Sauerstoffkonzentrationsfühler 300 des dritten Ausführungsbeispiels ist, da das ringförmige Leitungsbauteil 301 direkt in Kontakt mit dem Gehäuse 10 ist, die Zuverlässigkeit der Leitfähigkeit zwischen den Bauteilen vergrößert.

Eine betriebliche Wirkungsweise des dritten Ausführungsbeispiels ist zum ersten Ausführungsbeispiel gleich.

Viertes Ausführungsbeispiel

Obwohl die Ausführungsbeispiele eins bis drei Sauerstoffkonzentrationsfühler beschreiben, die das Reagenzglas-förmige Fühlerelement haben, hat der Sauerstoffkonzentrationsfühler 400 gemäß einem in den Fig. 10 bis 13 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel ein laminiertes Fühlerelement 229 nach der Schichtbauart. Das laminierte Fühlerelement 229 nach der Schichtbauart hat eine Gesamtform eines flachen Brettes, und es hat weiterhin eine Heizeinrichtung, die integral innerhalb des Fühlerelements 229 angeordnet ist.

Wie in Fig. 10 dargestellt ist, hat der Sauerstoffkonzentrationsfühler 400 ein zylindrisches Gehäuse 10 und ein laminiertes Fühlerelement 229 nach der Schichtbauart, das im Gehäuse eingesetzt und angeordnet ist.

Das aus keramischen Pulver hergestellte pulverförmige Dichtungsmaterial 13 wird unter Druck zwischen einem oberen Abschnitt des Fühlerelements 229 und dem Gehäuse 10 eingefüllt. Das Fühlerelement 229 hat eine äußere Elektrode 421 und einen Anschlußabschnitt 422, der sich an der äußeren Elektrode 421 nach oben an einer äußeren Fläche des Fühlerelements 229 erstreckt. Ein Isolator 119 ist in Fig. 10 dargestellt.

Wie in Fig. 10 dargestellt ist, ist ein ringförmiges Leitungsbauteil 3 zum Leiten der Elektrizität zwischen dem Anschlußabschnitt 422 des laminierten Fühlerelements 229 nach der Schichtbauart und dem Gehäuse 10 angeordnet, um dazwischen die Elektrizität zu leiten, und es hat an einem inneren Umfangsabschnitt 310 vier elastische Kontaktstücke 31, die in Kontakt mit dem Anschlußabschnitt 422 sind (siehe Fig. 11 und 12).

Wie in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist, ist das gesamtringförmige Leitungsbauteil 3 aus einer hitzebeständigen Legierung hergestellt, das eine dünne Plattenform aufweist, wobei das ringförmige Leitungsbauteil 3 einen ringförmigen Körper 39 und einen Aufnahmeabschnitt 30 hat, um das Fühlerelement 229 aufzunehmen, und welcher mittels des inneren Umfangsabschnitts 310 des Körpers 39 umgeben ist.

Der Aufnahmeabschnitt 30 hat die gleiche Form wie der Querschnitt des Fühlerelements 229. Das elastische Kontaktstück 310 ist an jeder der vier Seiten des inneren Umfangsabschnitts 310 vorgesehen.

Der weitere Aufbau ist zum ersten Ausführungsbeispiel gleich.

Wie in Fig. 13 dargestellt ist, wenn die Querschnittsform des Fühlerelements 229 rechteckig ist, in diesem Fall ist ein Paar von elastischen Kontaktstücken 310 an jeder von zwei Stellen der Längsseiten des Rechtecks vorgesehen, die einander gegenüber liegen.

Der weitere Aufbau ist zum ersten Ausführungsbeispiel gleich, und der Sauerstoffkonzentrationsfühler 400 des vierten Ausführungsbeispiels hat die gleiche betriebliche Wirkungsweise wie das erste Ausführungsbeispiel.

Ein Sauerstoffkonzentrationsfühler, der leicht zu montieren ist, ohne daß er Leitfähigkeitsfehlfunktionen an einer äußeren Elektrode 121, 421 erzeugt, hat ein zylindrisches Gehäuse 10 und ein Fühlerelement 12, 229, das innerhalb des Gehäuses 10 eingesetzt und angeordnet ist. Aus keramischen Pulver hergestelltes pulverförmiges Dichtungsmaterial 13 ist unter Druck zwischen einem oberen Abschnitt des Fühlerelements 12, 229 und dem Gehäuse 10 eingefüllt. Das Fühlerelement 12, 229 hat an seiner äußeren Fläche eine äußere Elektrode 121, 421 und einen Anschlußabschnitt 122, 124, 422, der sich an der äußeren Elektrode 121, 421 nach oben erstreckt. Ein ringförmiges Leitungsbauteil 2, 3, 201, 301 ist zwischen dem Anschlußabschnitt 122, 124, 422 des Fühlerelements 12, 229 und dem Gehäuse 10 in Form eines Massenanschlusses installiert, um dazwischen Elektrizität zu Leiten, und es hat an einem inneren Umfangsabschnitt des ringförmigen Leitungsbauteils 2, 3, 201, 301 ein elastisches Kontaktstück 21, 31, 251, 310 das in Kontakt mit dem Anschlußabschnitt 122, 124, 422 ist.

Die beschriebene vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offengelegten Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sie kann jedoch auf vielerlei Art modifiziert werden, ohne den Bereich und Geist der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann das laminierte Fühlerelement 229 nach der Schichtbauart im zweiten und dritten Ausführungsbeispiel verwendet werden. Derartige Veränderungen und Modifikationen sind als innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung zu betrachten, wie sie durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.

Claims (23)

1. Sauerstoffkonzentrationsfühler mit:
einem zylindrischen Gehäuse (10);
einem Fühlerelement (12, 229) das innerhalb des Gehäuses (10) angeordnet ist; und
aus keramischen Pulver hergestelltes pulverförmiges Dichtungsmaterial (13), das unter Druck zwischen einem oberen Abschnitt des Fühlerelements (12, 229) und dem Gehäuse (10) eingefüllt ist,
wobei das Fühlerelement (12, 229) eine innere Elektrode an ihrer Innenfläche und eine äußere Elektrode (121, 421) an ihrer Außenseite und einen Anschlußabschnitt (122, 124, 422) hat, der sich von der äußeren Elektrode (121, 421) erstreckt, wobei der Sauerstoffkonzentrationsfühler weiterhin gekennzeichnet ist durch
ein ringförmiges Leitungsbauteil (2, 3, 201, 301), das zwischen dem Anschlußabschnitt (122, 124, 422) der am Fühlerelement (12, 229) angeordneten äußeren Elektrode (121e, 421) und dem Gehäuse (10) vorgesehen ist, um dazwischen Elektrizität zu leiten, wobei das ringförmige Leitungsbauteil (2, 3, 201, 301) an einem inneren Umfangsabschnitt des ringförmigen Leitungsbauteils (2, 3, 201, 301) ein elastisches Kontaktstück (21, 31, 251, 310) hat, das in Kontakt mit dem Anschlußabschnitt (122, 124, 422) ist.

2. Sauerstoffkonzentrationsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Leitungsbauteil (2, 3, 201, 301) eine Vielzahl von elastischen Kontaktstücken (21, 23, 251, 310) am inneren Umfangsabschnitt des ringförmigen Leitungsbauteils (2, 3, 201, 301) hat.

3. Sauerstoffkonzentrationsfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Leitungsbauteil (2, 3, 201, 301) ein elastisches Stück (25) hat, das an einer äußeren Umfangsfläche des ringförmigen Leitungsbauteils (2, 3, 201, 301) in Kontakt mit dem Gehäuse (10) ist.

4. Sauerstoffkonzentrationsfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Umfangsabschnitt des ringförmigen Leitungsbauteils (2, 3, 201, 301) ein elastisches Stück (25) hat, daß in Kontakt mit dem Gehäuse (10) ist.

5. Sauerstoffkonzentrationsfühler nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Stück (25) des äußeren Umfangsabschnitts eine Vielzahl von elastischen Kontaktstücken (21, 23, 251, 310) hat.

6. Sauerstoffkonzentrationsfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Stück (25) des äußeren Umfangsabschnitts eine Vielzahl von elastischen Kontaktstücken (21, 31, 251, 310) hat.

7. Gaskonzentrationsfühler mit:
einem äußeren Bauteil (10, 17);
einem Gasfühlerelement (1, 229) das ein erstes Ende, das unmittelbar anschließend an einem Ende des äußeren Bauteils (10, 17) angeordnet ist, und ein zweites Ende hat, das sich vom äußeren Bauteil (10, 17) erstreckt, wobei eine Fläche des ersten Endes elektrisch leitfähig ist; und
einem Leitungsbauteil (2, 3, 201, 301) das zwischen dem Gasfühlerelement (12, 229) und dem äußeren Bauteil (10, 17) angeordnet ist, um dazwischen einen elektrischen Kontakt herzustellen.

8. Gaskonzentrationsfühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Bauteil (17) eine luftseitige Abdeckung (17) ist.

9. Gaskonzentrationsfühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Bauteil (10) ein Gehäuse (10) ist.

10. Gaskonzentrationsfühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsbauteil (2, 3, 201, 301) umfaßt:
ein elastisches Kontaktstück (21, 31, 251, 310), das das Fühlerelement (12, 229) kontaktiert; und
ein elastisches Stück (25), daß das äußere Bauteil (10, 17) kontaktiert.

11. Gaskonzentrationsfühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche eines Abschnitts des Fühlerelements (12, 229), die unmittelbar anschließend zum zweiten Ende ist, nicht elektrisch leitfähig ist.

12. Gaskonzentrationsfühler nach Anspruch 7, mit weiterhin:
einem zusätzlichen äußeren Bauteil (10, 17), das unmittelbar anschließend an das Ende des äußeren Bauteils (10, 17) und um einen Abschnitt des Fühlerelements (12, 229) herum angeordnet ist, wobei das äußere Bauteil (10), das zusätzliche äußere Bauteil und der Abschnitt des Fühlerelements (12, 229) zusammen ein dazwischen befindliches Volumen abgrenzen;
einem Dichtungsmaterial (13), das in einem Abschnitt des Volumens unmittelbar anschließend zum zweiten Ende des Fühlerelements (12, 229) angeordnet ist; und
einem Isolator (15, 119), der in einem Abschnitt des Volumens unmittelbar anschließend zum ersten Ende des Fühlerelements (12, 229) angeordnet ist;
wobei das Leitungsbauteil (2, 3, 201, 301) ein Ende des Isolators (15, 119) abdeckt.

13. Gaskonzentrationsfühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Bauteil (17) eine luftseitige Abdeckung (17) ist.

14. Gaskonzentratonsfühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Bauteil (10) ein Gehäuse (10) ist.

15. Gaskonzentrationsfühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsbauteil (2, 3, 201, 301) ein Ende des Isolators (15, 119) unmittelbar anschließend zum ersten Ende des Fühlerelements (2, 3, 201, 301) abdeckt.

16. Gaskonzentrationsfühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsbauteil (2, 3, 201, 301) ein Ende des Isolators (15, 119) unmittelbar anschließend zum zweiten Ende des Fühlerelements (12, 229) abdeckt.

17. Gaskonzentrationsfühler nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt des Leitungsbauteils (2, 3, 201, 301) das zusätzliche äußere Bauteil (10, 17) physisch und elektrisch kontaktiert.

18. Gaskonzentrationsfühler nach Anspruch 7, mit weiterhin:
einem zusätzlichen äußeren Bauteil (10, 17), das unmittelbar anschließend zum Ende des äußeren Bauteils (10, 17) und um einen Abschnitt des Fühlerelements (12, 229) angeordnet ist;
wobei das Leitungsbauteil (2, 3, 201, 301) das zusätzliche äußere Bauteil (10, 17) physisch und elektrisch kontaktiert.

19. Verfahren zum Ausbilden von Kontakten in einem Gaskonzentrationsfühler, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
Herstellen eines elektrischen Kontakts zwischen einer ersten Elektrode eines Fühlerelements (12, 229) des Fühlers und eines ersten Anschlusses des Fühlers; und
Herstellen eines elektrischen Kontakts zwischen einer zweiten Elektrode (121, 421) des Fühlerelements (12, 229) und einem ersten äußeren Bauteil (10, 17) des Fühlers, unter Verwendung eines Leitungsbauteils (2, 3, 201, 301) welches physisch und elektrisch die zweite Elektrode (121, 421) und das erste äußere Bauteil (10, 17) kontaktiert.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt zur Elektrodenkontaktherstellung einen Schritt zur Herstellung elektrischen Kontakts zwischen der zweiten Elektrode (121, 421) und einer luftseitigen Abdeckung (17) des Fühlers, unter Verwendung des Leitungsbauteils (2, 3, 201, 301) umfaßt, das physisch und elektrisch die zweite Elektrode (121, 421) und die luftseitige Abdeckung (17) kontaktiert.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt zur Elektrodenkontaktherstellung einen Schritt zum Herstellen elektrischen Kontakts zwischen der zweiten Elektrode (121, 421) und einem Gehäuse (10) des Fühlers, unter Verwendung des Leitungsbauteils (2, 3, 201, 301) umfaßt, das physisch und elektrisch die zweite Elektrode (121, 421) und das Gehäuse (10) kontaktiert.

22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schritt zur Elektrodenkontaktherstellung einen Schritt zum Kontaktieren von entweder der zweiten Elektrode (121, 421) oder des ersten äußeren Bauteils (10, 17) unter Verwendung von elastischer Kraft umfaßt.

23. Verfahren nach Anspruch 19 mit einem weiteren Schritt zur Herstellung elektrischen Kontakts zwischen der zweiten Elektrode (121, 421) des Fühlerelements (12, 229) und einem zweiten äußeren Bauteil (10, 17) des Fühlers, unter Verwendung des Leitungsbauteils (2, 3, 201, 301), wobei das Leitungsbauteil (2, 3, 201, 301) die zweite Elektrode (121, 421) und das zweite äußere Bauteil (10, 17) physisch und elektrisch kontaktiert.