DE4126378A1 - Gasmessfuehler, insbesondere zur bestimmung des sauerstoffgehaltes in abgasen von brennkraftmaschinen - Google Patents
Gasmessfuehler, insbesondere zur bestimmung des sauerstoffgehaltes in abgasen von brennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einem Gasmeßfühler nach der Gattung des
Hauptanspruchs. Bei einem aus der EP 00 87 626 B1 (Fig. 4 bis 6)
bekannten gattungsgemäßen Gasmeßfühler weist dessen längliches,
planares Sensorelement an seinem anschlußseitigen Abschnitt dünne,
aus einem Platinmetall bestehende Kontaktflächen auf; beim Ein
stecken dieses anschlußseitigen Abschnitts des Sensorelementes in
den anschlußseitigen Verbindungsstecker, der mittels unter mechani
scher Vorspannung stehenden, und als Gegenkontakt dienenden metal
lischen Federelementen auf die Kontaktflächen des Sensorelementes
oder eines etwaigen schichtförmigen Heizelementes drückt, können
diese Kontaktflächen beschädigt und infolge dieser Beschädigungen
Fehlanzeigen bzw. Fehlsteuerungen verursacht werden. Sofern derar
tige Kontaktflächen auf Sensorelementen oder Federelemente des Ver
bindungssteckers mit einer dünnen korrosionsfesten Beschichtung
(z. B. aus Gold) versehen sind, können diese Kontaktflächen und
Beschichtungen schon beim Zusammenstecken von Sensorelement und
Verbindungsstecker beschädigt oder zerstört werden und damit die
einwandfreie Funktion des Gasmeßfühlers beeinträchtigen.
Der erfindungsgemäße Gasmeßfühler mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß anläßlich des
Zusammenbaus von Sensorelement und anschlußseitigem Verbindungs
stecker weder die Kontaktflächen des Sensorelementes noch etwaige
korrosionsbeständige Beschichtungen auf den Kontaktteilen beschädigt
werden und daß demzufolge Beeinträchtigungen des Gasmeßfühlers in
diesem Bereich weitestgehend ausgeschlossen werden.
Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die für die Kontaktierung
des planaren Sensorelementes beteiligten Einzelteile des anschluß
seitigen Verbindungssteckers einfach herstellbar und montierbar sind.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch
angegebenen Gasmeßfühlers möglich; dieses trifft insbesondere für
Verbindungsstecker derartiger Gasmeßfühler zu, die auf mindestens
einer der beiden Großflächen des Sensors drei ausreichend groß be
messene Kontaktflächen haben und bei denen dennoch die Abstände
zwischen den Kontaktflächen des Sensors und zwischen den Kontakt
teilen des Verbindungssteckers hinreichend groß und damit sicher
sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge
stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es
zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen vergrößert dargestell
ten Gasmeßfühler nach der Erfindung, Fig. 2 die vergrößert darge
stellte Draufsicht auf eine zwei Kontaktflächen tragende Großfläche
eines anschlußseitigen Endabschnitts eines länglichen, planaren Sen
sors, Fig. 3 eine vergrößert dargestellte Ansicht des im Gasmeß
fühler nach Fig. 1 enthaltenen Verbindungssteckers in Richtung A/B
(90 Grad gedreht), Fig. 4 eine Ansicht auf einen Kontaktteil-Träger
in Richtung Anschlußseite des Verbindungssteckers nach Fig. 3,
Fig. 5 die Draufsicht auf die vom Sensor wegweisende Rückseite des
Kontaktteil-Trägers nach Fig. 4, Fig. 6 eine vergrößert darge
stellte Draufsicht auf eine mit drei Kontaktflächen versehene Groß
fläche eines Sensors für den Verbindungsstecker gemäß Fig. 7, Fig.
7 eine vergrößerte Darstellung eines Längsschnittes durch einen Ver
bindungsstecker, der für planare Sensoren mit bis zu drei Kontakt
flächen pro Großseite vorgesehen ist (siehe Schnittlinie VII-VII in
Fig. 9), Fig. 8 die vergrößert dargestellte Draufsicht auf die mit
Kontaktteilen versehene Vorderseite eines Kontaktteil-Trägers (bzw.
einer Gegenwand) des Verbindungssteckers nach Fig. 7 und Fig. 9
einen Querschnitt durch den Verbindungsstecker entlang der Linie
IX-IX nach Fig. 7.
Der in der Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Gasmeßfühler 10 hat
ein rohrförmiges Metallgehäuse 11, das an seiner Außenseite ein
Schlüsselsechskant 12 und ein Gewinde 13 als Mittel für den Einbau
des Gasmeßfühlers 10 in eine nicht dargestellte Meßgasleitung auf
weist; für den abdichtenden Einbau dieses Metallgehäuses 11 in der
Meßgasleitung dient ein Dichtring 14, welcher in einer zwischen
Schlüsselsechskant 12 und Gewinde 13 angeordneten Ringnut 15 unver
lierbar festgelegt ist. Anschlußseits vom Schlüsselsechskant 12 ist
ein koaxialer erster Längsabschnitt 16 kleineren Durchmessers an das
Metallgehäuse 11 angeformt und diesem ersten Längsabschnitt 16 folgt
anschlußseits noch ein zweiter Längsabschnitt 17, der einen noch
weiter reduzierten Durchmesser hat; dieser zweite Längsabschnitt 17
des Metallgehäuses 11 ist auf seiner Außenseite mit einer Ringnut 18
versehen.
Das Metallgehäuse 11 weist eine Längsbohrung 19 mit einem koaxialen
Absatz 20 auf, der der Meßgasseite des Gasmeßfühlers 10 abgewendet
ist; der meßgasseitige Endbereich dieser Längsbohrung 19 ist zu
einer Aufbohrung 21 erweitert.
In der Aufbohrung 21 der Längsbohrung 19 des Metallgehäuses 11 ist
ein Schutzrohr 22 mittels einer Bördelung 23 festgelegt. Dieses
Schutzrohr 22 besitzt in seinem sogenannten Doppelmantel 24 eine
Anzahl von Ein- und Austrittsöffnungen 25 für das Meßgas; der vom
Schutzrohr 22 umfaßte Raum ist der Meßraum 26 des Gasmeßfühlers 10.
In diesen Meßraum 20 ragt mit Abstand zum Schutzrohr 22 der meßgas
seitige Abschnitt 27/1 eines Sensors 27; dieser Sensor 27 ist von
länglicher, planarer Form und erstreckt sich durch die Längsbohrung
19 des Metallgehäuses 11. Dieser Sensor 27 wird in der Längsbohrung
19 des Metallgehäuses 11 elektrisch isoliert gehalten:
Zu dieser Halterung des Sensors 27 in der Längsbohrung 19 des Me
tallgehäuses 11 dienen ein erstes elektrisch isolierendes Keramik
teil 28, das meßgasseits auf dem Absatz 20 in der Längsbohrung 19
des Metallgehäuses 11 aufliegt und einen Längsdurchbruch 29 zur
seitlichen Fixierung des Sensors 27 aufweist, dann eine paketartige
Dichtung 30, die am ersten Keramikteil 28 anschlußseits anliegt, den
Sensor 27 umfaßt und bis an die Wand der Längsbohrung 19 des Metall
gehäuses 11 reicht und aus einem elektrisch isolierenden Material
wie z. B. Speckstein besteht, und dann noch aus einem zweiten elek
trisch isolierenden Keramikteil 31, das wiederum anschlußseits auf
der Dichtung 30 aufsteht, den Querschnitt der Längsbohrung 19 des
Metallgehäuses 11 ausfüllt, einen Längsdurchbruch 32 zur seitlichen
Fixierung des Sensors 27 besitzt und anschlußseits aus der Längsboh
rung 19 des Metallgehäuses 11 herausragt; der anschlußseitige Ab
schnitt des zweiten Keramikteils 31 ist bevorzugterweise kopfförmig
im Durchmesser vergrößert und weist anschlußseits eine koaxiale,
ringförmige Schulter 33 auf. Auf dieser Schulter 33 des zweiten
Keramikteils 31 liegt eine unter mechanischer Vorspannung stehende
Tellerfeder 34 auf, die dieses zweite Keramikteil 31, die Dichtung
30 und das erste Keramikteil 28 gegen den Absatz 20 in der Längsboh
rung 19 des Metallgehäuses 11 drückt; gegebenenfalls kann zwischen
dem Absatz 20 in der Längsbohrung 19 des Metallgehäuses 11 und dem
ersten Keramikteil 28 auch ein (nicht dargestellter) Dichtring ange
ordnet sein. Als Gegenlager, welches auf der Peripherie der Teller
feder 34 aufliegt, dient eine rohrförmige Haltekappe 35, die mit
ihrem meßgasseitigen Endabschnitt in der Ringnut 18 des zweiten
Längsabschnittes 17 auf der Außenseite des Metallgehäuses 11 in
bekannter Weise (z. B. durch nicht bezeichnete Einrastnasen) fest
gelegt ist.
Der anschlußseits aus der Dichtung 30 herausragende Bereich des
Sensors 27 ist als anschlußseitiger Abschnitt 27/2 bezeichnet und
ragt mit seinem anschlußseitigen Endabschnitt 27/3 noch aus dem
zweiten Keramikteil 31 heraus. Auf diesem anschlußseitigen Endab
schnitt 27/3 des Sensors 27 sind - wie in Fig. 2 dargestellt - zwei
Kontaktflächen 36 aufgebracht, die aus elektrisch leitfähigem, kor
rosionsresistentem Material, wie z. B. Platin oder Gold bestehen und
über Leiterbahnen 37 mit mindestens einem auf dem meßgasseitigen Ab
schnitt 27/1 des Sensors 27 befindlichen Sensorelement 38 oder
(nicht dargestelltem) Heizelement, Temperaturfühler oder ähnlichem
in Verbindung stehen; diese beiden Kontaktflächen 36 sind in bevor
zugter Weise auf mindestens einer der beiden Großflächen 39, 40 des
Sensors 27 mittels bekannter Verfahren (z. B. Siebdruck) und aus
bekannten Stoffen (z. B. Platin) hergestellt. Die längs am Sensor 27
verlaufenden Schmalseiten sind mit 41 und die anschlußseitige schma
le Stirnseite mit 42 bezeichnet. - Das Sensorelement 38, das in der
Fig. 1 nur angedeutet wurde, kann von unterschiedlicher Wirkungs
weise sein (siehe z. B. DE 29 28 496 C2, DE 30 17 947 C2,
DE 28 26 515 C2, DE 28 55 012 A1, DE 29 09 452 C2, DE 29 08 916 C2);
die Offenbarungen in diesen vorstehend genannten Druckschriften sind
Teil vorliegender Beschreibung.
Auf den anschlußseitigen Endabschnitt 27/3 mit den Kontaktflächen 36
des Sensors 27 ist ein Verbindungsstecker 43 aufgeschoben (siehe
Fig. 3). Dieser Verbindungsstecker 43 setzt sich zusammen aus einem
Kontaktteil-Träger 44, einer Gegenwand 45 zum Kontaktteil-Träger 44,
Kontaktteilen 46 und einem Federelement 47. Der Kontaktteil-Träger
44 und die Gegenwand 45 sind elektrisch isolierende Bauteile aus
Keramik und sind jeweils mit ihrer Vorderseite 48 bzw. 49 einer
Großfläche 39 bzw. 40 des Sensors 27 zugewendet und parallel dazu
angeordnet; der Kontaktteil-Träger 44 und die Gegenwand 45 des Ver
bindungssteckers 43 haben Abstand voneinander. Auf der Vorderseite
48 des Kontaktteil-Trägers 44 (siehe Fig. 4) sind seitlich Füh
rungsstege 50 mit angeformt, zwischen denen der anschlußseitige End
abschnitt 27/3 des Sensors 27 mit seinen beiden Schmalseiten 41
fixiert ist. Auf der Vorderseite 48 des Kontaktteil-Trägers 44 ver
laufen in diesem Ausführungsbeispiel in Längsrichtung zwei vonein
ander beabstandete Kontaktteile 46, die aus streifenförmigem Blech
bestehen und am Kontaktteil-Träger 44 festgelegt sind; zur Festle
gung jedes Kontaktteiles 46 können beispielsweise mit an das Kon
taktteil 46 angeformte fingerförmige Blechabschnitte 51 dienen, die
in Durchbrüchen 52 des Kontaktteil-Trägers 44 verankert sein können
(siehe Fig. 1 und 5). Die meßgasseitigen Endabschnitte 53 der
beiden Kontaktteile 46 sind um die meßgasseitige Stirnfläche 54 des
Kontaktteil-Trägers 44 bis auf die Rückseite 55 des Kontaktteil-Trä
gers 44 herumgebogen. Anschlußseits sind die Kontaktteile 46 jeweils
streifenförmig verlängert und an ihrem diesseitigen Endabschnitt als
Verbindungsstellen 56 für Anschlußleiter 57 ausgebildet; die Ver
bindungsstellen 56 sind in diesem Ausführungsbeispiel als mit Längs
spalt versehene (nicht bezeichnete) Hülsen ausgebildet, können aber
auch von anderer Gestalt sein. Eine Auslenkung 58 des zwischen Ver
bindungsstelle 56 und Kontaktteil-Träger 44 befindlichen Bereichs
jedes Kontaktteiles 46 kann zum Längenausgleich im Falle von Wärme
ausdehnungen zweckdienlich sein. Die Kontaktteile 46 sind mit einer
(nicht dargestellten) elektrisch gut leitenden, korrosionsresisten
ten Beschichtung (z. B. aus Gold) versehen, die aber nur wenige
µm dick ist.
Auf der zweiten Großfläche 40 des anschlußseitigen Endabschnitts
27/3 des Sensors 27 liegt die Gegenwand 45 an, die zweckmäßigerweise
von gleicher Konfiguration sein sollte wie der Kontaktteil-Träger
44. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch diese Gegenwand 45
mit Kontaktteilen 46 versehen, welche mit Kontaktflächen 36 auf der
zweiten Großfläche 40 des anschlußseitigen Endabschnitts 27/3 des
Sensors 27 angeordnet sind; im Falle, daß auf der zweiten Großfläche
40 des Sensors 27 keine Kontaktflächen 36 vorhanden sind, kann
natürlich auf Kontaktteile 46 verzichtet werden.
Der Kontaktteil-Träger 44, die Gegenwand 45 und der zwischen beiden
angeordnete anschlußseitige Endabschnitt 27/3 des Sensors 27 werden
gemeinsam von einem ringartigen Federelement 47 umfaßt und zusammen
gehalten; dieses Federelement 47 hat in seiner Umfangserstreckung
eine Unterbrechung 59 und liegt mechanisch vorgespannt auf minde
stens je einer Erhöhung 60, die jeweils auf der Rückseite 55 des
Kontaktteil-Trägers 44 und der Gegenwand 45 mit angeformt sind. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht das ringartige Federelement
aus Streifenmaterial und kann an seinen zur Unterbrechung 59 weisen
den Endabschnitten 61 nach außen hin aufgebogen sein. Diese Endab
schnitte 61 werden beim Einschieben des anschlußseitigen Endab
schnitts 27/3 des Sensors 27 mittels eines nicht dargestellten
Hilfswerkzeuges auseinander gedrückt; dadurch, daß das ringartige
Federelement 47 dann nicht mehr fest auf dem Kontaktträger 44 und
der Gegenwand 45 aufliegt, kann der Verbindungsstecker 43 ohne Be
schädigung der Beschichtung der Kontaktteile 46 und der Kontakt
flächen 36 auf den anschlußseitigen Endabschnitt 27/3 des Sensors 27
aufgeschoben werden. Anstelle der vorstehend beschriebenen, einen
Querspalt bildenden Endabschnitte 61 des ringartigen Federelementes
47 können sich bei einer anderen (nicht dargestellten) Ausführungs
form des Federelementes die mit nach außen aufgebogenen Endabschnit
ten versehenen Endbereiche des Federelementes überlappen. Nach dem
Einführen des Sensors 27 in den Verbindungsstecker 43 wird das ge
nannte Hilfswerkzeug wieder entfernt und damit die mechanische Span
nung des Federelementes 47 auf den Kontaktteil-Träger 44 und die
Gegenwand 45 mit dem von beiden eingeschlossenen Bereich des Sensors
27 wirken lassen. Zur Verstärkung der Federwirkung kann im Bedarfs
falle koaxial auf das streifenförmige Federelement 47 ein zweites
(strichpunktiert dargestelltes) Federelement 62 geschoben werden,
das ebenfalls einen (nicht bezeichneten) Querspalt aufweist und mit
seinen (nicht bezeichneten) Endbereichen bis zu den Endabschnitten
61 des ersten Federelementes 47 reichen kann. Auf den Rückseiten 55
des Kontaktteil-Trägers 44 und der Gegenwand 45 ist jeweils ein
querliegender Vorsprung 63 mit angeformt, der zur Fixierung und als
Anschlag für das Federelement 47, gegebenenfalls auch für das zweite
Federelement 62 mit dient.
Die Verbindungsstellen 56 von Kontaktteilen 46 und Anschlußleitern
57 sind jeweils in einem Durchgangsloch 64 eines elastischen, stop
fenartigen Formteils 65 eng umfaßt, das aus einem warmfesten Mate
rial, wie z. B. PTFE besteht und auf seinem Umfang in einer (nicht
bezeichneten) Ringnut einen O-Ring 66 aus einem elastischeren Mate
rial aufweist; der O-Ring 66 ragt dabei mit seinem Außendurchmesser
aus der Oberfläche des Formteils 65 koaxial hervor. Dieses Formteil
65 mit dem O-Ring 66 wird von einem anschlußseitigen Längsabschnitt
67/1 einer Metallhülse 67 umfaßt und zusammengepreßt, was sowohl
eine Abdichtung zwischen dem Metallhülsen-Längsabschnitt 67/1 und
dem Formteil 65 als auch die Abdichtung zwischen den Anschlußleitern
57 und dem Formteil 65 bewirkt; der O-Ring 66 sorgt für eine beson
ders zuverlässige Abdichtung zwischen dem Formteil 65 und dem Me
tallhülsen-Längsabschnitt 67/1. Die Metallhülse 67 ist mit ihrem
meßgasseitigen Längsabschnitt 67/2 auf den ersten Längsabschnitt 16
des Metallgehäuses 11 aufgeschoben und daran durch Schweißen oder
ähnlichem befestigt; die Metallhülse 67 ist stufenförmig gestaltet
und paßt sich mit unterschiedlichen Durchmesserbereichen den Gege
benheiten der darin enthaltenen Bauteile des Gasmeßfühlers 10 an.
Die anschlußseits aus dem Formteil 65 herausragenden Anschlußleiter
57, die eine (nicht gekennzeichnete) Isolierung haben, führen ge
meinsam durch einen Isolierschlauch 68.
Ergänzend sei erwähnt, daß unter dem Ausdruck Sensorelement 38 ins
besondere Gasmeßelemente zu verstehen sind, von denen mindestens
eines auf dem Sensor 27 angeordnet ist, aber auch mehrere darauf
aufgebracht sein können; als weitere Sensorelemente 38 können zu
sätzlich aber auch noch Temperaturfühler, Feuchtigkeitsfühler,
Druckfühler o. ä. auf dem Sensor 27 mit aufgebracht sein. Neben dem
mindestens einem Sensorelement 38 werden oft auch auf dem Sensor 27
schichtförmige Heizelemente mit vorgesehen, gegebenenfalls können im
Verlaufe der Leiterbahnen 37 auch noch schichtförmige Widerstände
bestimmter Charakteristik mit eingebaut werden.
Im Verlaufe der Weiterentwicklung von Gasmeßfühlern hat sich erge
ben, daß für besonders präzise Regelungen von Abgasen und Kraft
stoff- bzw. Luftzumessungen für Kraftfahrzeug-Motoren Sensoren 27′
mit mehreren Sensorelementen und gegebenenfalls mit Heizelement(en)
zweckmäßig sein können; derartige planare Sensoren 27′ benötigen auf
ihrem anschlußseitigen Endabschnitt 27/3′ auf den beiden Großflächen
39′ bzw. 40′ häufig nicht nur jeweils zwei Kontaktflächen, sondern
auch bis zu drei Kontaktflächen 36′ (siehe Fig. 6 und 7). Diese
Kontaktflächen 36′ sollen zwecks lagesicherer Kontaktierung im
zugehörigen Verbindungsstecker 43′ (siehe Fig. 7 bis 9) möglichst
großflächig sein, aber trotzdem zur Vermeidung von Nebenschlüssen
genügend Abstand voneinander haben; der Verbindungsstecker 43′ muß
dabei in seinen Abmessungen derart beschränkt bleiben, daß er
weiterhin den problemlosen Einbau in den Gasmeßfühler erlaubt.
Die drei auf einer Großfläche 39′, 40′ derartiger Sensoren 27′
schichtförmig aufgebrachten Kontaktflächen 36′ sind in der Weise
angeordnet, daß jeweils eine dieser Kontaktflächen 36′/1, 36′/2 nahe
der Anschlußseitigen Stirnfläche 42′ und entlang einer der Schmal
seiten 41′ des Sensors 27′ liegt und die dritte Kontaktfläche 36′/3
über einer gedachten, längs zwischen den beiden anderen Kontaktflä
chen 36′/1 und 36′/2 verlaufenden Mittellinie aufgebracht ist, und
zwar in Richtung des meßgasseitigen Abschnittes des Sensors 27′ und
mit Abstand zu den beiden anderen Kontaktflächen 36′/1, 36′/2. Die
Breite der einzelnen Kontaktflächen 36′ entspricht bevorzugterweise
etwa einem Drittel der Breite des Sensors 27′; der Abstand zwischen
den stirnseitennahen Kontaktflächen 36′/1, 36′/2 und der dritten
Kontaktfläche 36′/3 beträgt möglichst mehr als 2 mm. Die für derar
tige Kontaktflächen 36′ verwendeten Stoffe sind bekannt und nicht
Gegenstand vorliegender Schutzrechtsanmeldung; zumeist wird die
Oberfläche derartiger Kontaktflächen 36′ mit einer elektrisch
leitenden, korrosionsfesten Beschichtung (z. B. aus Edelmetall) ver
sehen. Die an den einzelnen Kontaktflächen 36′ angeschlossenen Lei
terbahnen, die zu den (nicht dargestellten) Sensoren bzw. Heizele
menten führen, sind in der Fig. 6 strichpunktiert angedeutet.
Der für den vorstehend beschriebenen Sensor 27′ vorgesehene, in den
Fig. 7 bis 9 gezeigte, Verbindungsstecker 43′ entspricht mit vie
len Merkmalen dem in den Fig. 1, 3 bis 5 dargestellten Verbin
dungsstecker 43: Dieser Verbindungsstecker 43′ hat nämlich auch
einen Kontaktteil-Träger 44′ und eine Gegenwand 45′, jeweils mit den
Kontaktteilen 46′, und ein unter mechanischer Vorspannung stehendes,
ringartiges Federelement 47′, das den Kontaktteil-Träger 44′ und die
Gegenwand 45′ mit den jeweiligen Kontaktteilen 46′ auf den mit Kon
taktflächen 36′ versehenen, anschlußseitigen Endabschnitt 27/3′ des
Sensors 27′ drückt.
Der Kontaktteil-Träger 44′ und die Gegenwand 45′ bestehen aus elek
trisch isolierender Keramik und sind von gleicher Konfiguration; die
Gestaltung dieser beiden gleichen Bauteile 44′ und 45′ wird deshalb
am Beispiel des Kontaktteil-Trägers 44′ nachfolgend beschrieben:
Die dem Sensor 27′ zugewendete Vorderseite 48′ des Kontaktteil-Tra
gers 44′ ist mit mehreren angeformten Führungsstegen 50′ versehen,
die der seitlichen Führung des anschlußseitigen Endabschnitts 27/3′
des Sensors 27′ und der Längsfixierung von Kontaktteil-Träger 44′
und Gegenwand 45′ dienen; die beispielsweise gewählten drei Füh
rungsstege 50′ am Kontaktteil-Träger 44′ sind an den Seitenbereichen
der Großfläche 39′ angeordnet und dabei zueinander derart versetzt,
so daß sie mit den entsprechenden Führungsstegen 50′ der Gegenwand
45′ ineinanderkämmen.
Die Vorderseite 48′ des Kontaktteil-Trägers 44′ trägt die drei in
Längsrichtung angeordneten, seitlich voneinander beabstandeten Kon
taktteile 46′, die wie beim Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 1
und 3 aus im wesentlichen streifenförmigem Blech bestehen, eine
elektrisch gut leitende, korrosionsfeste Beschichtung tragen (z. B.
aus nur wenige µm dickem Gold oder Nickel) und anschlußseits auch
auf gleiche Weise ausgebildet und am Kontaktteil-Träger 44′ mittels
fingerförmiger Blechabschnitte 51′ festgelegt sind. Entsprechend der
zu Fig. 6 beschriebenen Anordnung der Kontaktflächen 36′ auf dem
anschlußseitigen Endabschnitt 27/3′ des Sensors 27′ sind die Kon
taktbereiche 70′ auf diesen Kontaktteilen 46′ ausgelegt; zur siche
ren Auflage sind die Kontaktbereiche 70′ als zur jeweiligen Kontakt
fläche 36′ des Sensors 27′ weisende warzenartige Erhebungen ausge
bildet, die durch Prägen hergestellt sein können. Um die Auflage der
Kontaktbereiche 70′ auf den genannten Kontaktflächen 36′ des Sensors
27′ zu verstärken, können anstelle dieser Kontaktbereiche 70′ der
Kontaktteile 46′ oder auch zusätzlich flache Vorsprünge 71′ auf der
Vorderseite 48′ des Kontaktteil-Trägers 44′ mit angeformt sein, und
zwar jeweils unterhalb der Kontaktbereiche 70′ der Kontaktteile 46′.
Die Kontaktteile 46′ sind entsprechend ihrer zugeordneten Kontakt
flächen 36′/1 bis 36′/3 bezeichnet mit 46′/1 bis 46′/3: Die Kontakt
teile 46′/1 und 46′/2 sind dementsprechend die beiden seitlichen
Kontaktteile und das Kontaktteil 46′/3 das auf einer gedachten Mit
tellinie des Kontaktteil-Trägers 44′ liegende, etwas meßgasseits be
findliche Kontaktteil. Zur Erzielung eines möglichst großen Abstan
des zwischen dem mittleren Kontaktteil 46′/3 und dem jeweiligen
seitlichen Kontaktteil 46′/1 bzw. 46′/2 ist unterhalb des mittleren
Kontaktteils 46′/3 im Bereich naheliegender Längsabschnitte der
seitlichen Kontaktteile 46′/1 bzw. 46′/2 eine Längsnut 72′ in die
Vorderseite 48′ des Kontaktteil-Trägers 44′ mit eingeformt und der
betroffene Längsabschnitt des mittleren Kontaktteiles 46′/3 nahe des
Bodens 73′ dieser Längsnut 72′ entlanggeführt; die Übergänge dieser
Längsnut 72′ von der eigentlichen Vorderseite 48′ zu ihrem Boden 73′
verlaufen kontinuierlich. Zwecks Erleichterung der Montage derar
tiger Verbindungsstecker 43′ ist die Längsnut 72′ breiter als die
vorwiegende Streifenbreite des mittleren Kontaktteiles 46′/3, doch
das Kontaktteil 46′/3 ist in diesem Bereich beiderseits mit seitli
chen Fixiervorsprüngen 74′ versehen. Der meßgasseitige Endabschnitt
53′/3 dieses Kontaktteiles 46′/3 ist um die meßgasseitige Stirn
fläche 54′ des Kontaktteil-Trägers 44′ bis auf dessen Rückseite 55′
herumgebogen.
Die meßgasseitigen Endabschnitte 53′/1 bzw. 53′/2 der beiden seit
lichen Kontaktteile 46′/1 bzw. 46′/2 enden bereits in dem Abstands
bereich, der zwischen den seitlichen Kontaktflächen 36′/1 bzw. 36′/2
und der mittleren Kontaktfläche 36′/3 des Sensors 27′ liegt; infolge
dieser Maßnahme wird auch in diesem Bereich ein genügender Abstand
zwischen den Kontaktteilen 36′ erzielt. Bei einer bevorzugten Aus
führungsform, bei der der genannte Abstand noch vergrößert ist und
die noch montagefreundlicher ist, ragen die meßgasseitigen Endab
schnitte 53′/1 und 53′/2 in eine Aussparung 75′, die in die Vorder
seite 48′ des Kontaktteil-Trägers 44′ mit eingeformt ist; bevorzug
terweise ist diese Aussparung 75′ mit der bereits beschriebenen
Längsnut 72′ verbunden, es kann jedoch auch für jeden Endabschnitt
53′/1 und 53′/2 jeweils eine eigene Aussparung vorgesehen werden.
Die anschlußseits befindlichen Abschnitte der beiden seitlichen Kon
taktteile 46′/1 und 46′/2 sind jeweils mit einer seitlich nach außen
weisenden, im Bereich der Längsnut 72′ beginnenden Kröpfung 78′ ver
sehen und an die entsprechenden anschlußseitigen Bereiche des Kon
taktteil-Trägers 44′ und der Gegenwand 45′ ist jeweils eine Verbrei
tung 79′ mit angeformt, um einen problemlosen Zusammenbau mit den
notwendigen Anschlußleitern (siehe Fig. 1, Position 57) zu ermög
lichen. Die der Befestigung der Kontaktteile 46′/1 und 46′/2 dienen
den Durchbrüche 52′ im Kontaktteil-Träger 44′ und in der Gegenwand
45′ sind in ihrer Lage der Lage der fingerförmigen Blechabschnitte
51′ dieser gekröpten Kontaktteile 46′/1 und 46′/2 angepaßt.
Das Federelement 47′, das in diesem Beispiel aus einem einteiligen,
jedoch zweilagigem Streifen gebildet ist, liegt bei diesem Verbin
dungsstecker 43′ auf jeweils einer Nase 77′ auf, die auf den rück
seitigen Erhöhungen 60′ des Kontaktteil-Trägers 44′ und der Gegen
wand 45′ noch mit angeformt sind, und zwar derart, so daß die von
dem mechanisch vorgespannten Federelement 47′ ausgeübte Kraft
gleichmäßig auf die sechs Kontaktbereiche 70′ des Verbindungs
steckers 43′ verteilt ist.
Zur Längsfixierung des Sensors 27′ ist auf der Vorderseite 48′ des
Kontaktteil-Trägers 44′ ein vorstehender Anschlag 76′ mit angeformt,
an dem die anschlußseitige Stirnfläche 42′ anliegen soll; ein sol
cher Anschlag kann auch an der Gegenwand 45′ vorgesehen werden.
Im übrigen entspricht der Verbindungsstecker 43′ gemäß der Fig. 7
bis 9 dem Verbindungsstecker 43 gemäß der Fig. 1, 3 bis 5. Sofern
ein solcher Verbindungsstecker 43, 43′ besonders schüttelfest inner
halb der Metallhülse 67 des Gasmeßfühlers 10 gehalten werden soll
(siehe Fig. 1), so kann er mit einer (nicht dargestellten) im Quer
schnitt im wesentlichen U-förmigen Stützhülse versehen werden, die
aus dünnem Federstahlblech gebogen ist, den Verbindungsstecker 43,
43′ auf einem Großteil seines Umfangs umfaßt und ausgescherte,
schräg nach außen gebogene Stege besitzt, die sich mit ihren unter
mechanischer Vorspannung stehenden freien Enden an der Innenseite
der Metallhülse 67 abstützen.
Claims (19)
1. Gasmeßfühler (10), insbesondere Gasmeßfühler zur Bestimmung des
Sauerstoffgehaltes in Abgasen von Brennkraftmaschinen, mit einem
rohrförmigen Metallgehäuse (11), das Mittel (12, 13, 14) für den
abdichtenden Einbau in eine Meßgasleitung besitzt und in seiner
Längsbohrung (19) zumindest einen Längsabschnitt eines axial ver
laufenden Sensors (27) enthält, der von länglicher, planarer Form
ist, elektrisch gegenüber dem Metallgehäuse (11) isoliert ist, mit
tels einer quer in der Längsbohrung (19) des Metallgehäuses (11)
befindlichen Dichtung (30) in einen meßgasseitigen Abschnitt (27/1)
und einen anschlußseitigen Abschnitt (27/2) unterteilt ist, auf dem
Endabschnitt (27/3) seines anschlußseitigen Abschnitts (27/2) auf
mindestens einer seiner Großflächen (39) mindestens eine schicht
förmige, elektrisch leitfähige Kontaktfläche (36) trägt, welche über
eine Leiterbahn (37) mit einem Sensorelement (38) bzw. einem
schichtförmigen Heizelement in elektrischer Verbindung steht und auf
die ein zu einem Verbindungsstecker (43) gehörendes, elektrisch
leitfähiges Kontaktteil (46) drückt, das anschlußseits mit einem
Anschlußleiter (57) des Gasmeßfühlers (10) in elektrischer Verbin
dung steht und an einem elektrisch isolierenden, auch zum Verbin
dungsstecker (43) gehörenden Kontaktteil-Träger (44) angeordnet ist,
wobei der Verbindungsstecker (43) außerdem eine elektrisch
isolierende Gegenwand (45) hat, die an der zweiten Großfläche (40)
des Endabschnitts (27/3) des anschlußseitigen Abschnitts (27/2) des
Sensors (27) angeordnet ist und mit dem genannten Kontaktteil-Träger
(44) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktteil-Trä
ger (44) und die Gegenwand (45) des Verbindungssteckers (43) zwei
von einander beabstandete, parallel zum Sensor (27) stehende, elek
trisch isolierende Bauteile sind, die jeweils mit ihrer Vorderseite
(48, 49) einer Großfläche (39, 40) des Sensors (27) zugewendet sind,
wobei die Vorderseite (48) des Kontaktteil-Trägers (44), das minde
stens eine Kontaktteil (46) trägt, das auf einer zugeordneten Kon
taktfläche (36) auf dem Sensor (27) aufliegt, und daß ein ringarti
ges Federelement (47) vorgesehen ist, das den Kontaktteil-Träger
(44) und die Gegenwand (45) des Verbindungssteckers (43) im Bereich
des zwischen beiden angeordneten Endabschnitts (27/3) des anschluß
seitigen Abschnitts (27/2) des Sensors (27) mechanisch vorgespannt
umfaßt und in seiner Umfangserstreckung eine Unterbrechung (59) hat.
2. Gasmeßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der
Unterbrechung (59) des ringartigen Federelementes (47) naheliegenden
Endabschnitte (61) des Federelementes (47) vom Verbindungsstecker
(43) wegweisen.
3. Gasmeßfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das ringartige Federelement (47) aus Streifenmaterial besteht.
4. Gasmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß koaxial über dem ringartigen Federelement (47) ein
zweites derartiges, unter mechanischer Vorspannung stehendes ringar
tiges Federelement (62) angeordnet ist.
5. Gasmeßfühler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kontaktteil-Träger (44) und die Gegenwand
(45) des Verbindungssteckers (43) jeweils auf ihrer vom Sensor (27)
wegweisenden Rückseite (55) mindestens eine angeformte Erhöhung (60)
aufweisen, auf der das Federelement (47) mit seiner Innenseite auf
liegt.
6. Gasmeßfühler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kontaktteil-Träger (44) und/oder die Gegen
wand (45) des Verbindungssteckers (43) auf der vom Sensor (27) weg
weisenden Rückseite (55) einen angeformten Vorsprung (63) zur Längs
fixierung des Federelements (47) hat.
7. Gasmeßfühler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kontaktteil-Träger (44) und/oder die Gegen
wand (45) des Verbindungssteckers (43) auf der dem Sensor (27) zuge
wendeten Vorderseite (48, 49) angeformte Führungsstege (50) aufwei
sen, die jeweils an den Schmalseiten (41) des Sensors (27) anliegen.
8. Gasmeßfühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch
gekennzeichnet, daß der Kontaktteil-Träger (44′) und/oder die Gegen
wand (45′) des Verbindungssteckers (43′) an der dem Sensor (27′)
zugewendeten Vorderseite (48′) einen für die Längsfixierung des
Sensors (27′) dienenden, angeformten Anschlag (76′) hat.
9. Gasmeßfühler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß auch die Gegenwand (45) des Verbindungssteckers
(43) auf ihrer dem Sensor (27) zugewendeten Vorderseite (49) mit
mindestens einem Kontaktteil (46) versehen ist, das jeweils mit
einer Kontaktfläche (36) auf dem Endabschnitt (27/3) des anschluß
seitigen Abschnitts (27/2) des Sensors (27) zusammenwirkt.
10. Gasmeßfühler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kontaktteile (46) aus streifenförmigem Blech
geformt sind und zu ihrer Festlegung am Kontaktteil-Träger (44) des
Verbindungssteckers (43) angeformte Blechabschnitte (51) aufweisen.
11. Gasmeßfühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß jedes Kontaktteil (46′) einen in Richtung auf
die zugeordnete Kontaktfläche (36′) des Sensors (27′) weisenden
erhabenen Kontaktbereich (70′) hat.
12. Gasmeßfühler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kontaktteile (46) des Verbindungssteckers
(43) mit einer elektrisch leitenden, korrosionsbeständigen Beschich
tung (z. B. aus Gold) versehen sind.
13. Gasmeßfühler nach einem der Ansprüche 10 oder 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kontaktteile (46) des Verbindungssteckers (43)
anschlußseits zwischen dem Kontaktteil-Träger (44) und der Gegenwand
(45) des Verbindungssteckers (43) herausragen und in diesem Bereich
Verbindungsstellen (56) mit zugeordneten Anschlußleitern (57) haben.
14. Gasmeßfühler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kontaktteil-Träger (44′) und/oder die Gegen
wand (45′) des Verbindungssteckers (43′) auf der dem Sensor (27′)
zugewendeten Vorderseite (48′) drei im wesentlichen streifenförmige,
seitlich voneinander beabstandete Kontaktteile (46′) trägt, von
denen an jeder Längsseite des Kontaktteil-Trägers (44′) und/oder der
Gegenwand (45′) eines dieser Kontaktteile (46′/1, 46′/2) angeordnet
ist und das jeweils dritte Kontaktteil (46′/3) zwischen den beiden
vorgenannten Kontaktteilen (46′/1, 46′/2) längs verläuft, meßgas
seits mit seinem Kontaktbereich (70′) weiter vorragt als die Kon
taktbereiche (70′) der beiden anderen Kontaktteile (46′/1, 46′/2)
und streckenweise in einer Längsnut (72′) entlang führt, die in die
Vorderseite (48′) des Kontaktteil-Trägers (44′) und/oder der Gegen
wand (45′) mit eingeformt ist und sich zumindest im Bereich nahelie
gender Längsabschnitte der an den Längsseiten des Kontaktteil-Trä
gers (44′) und/oder der Gegenwand (45′) angeordneten Kontaktteile
(46′/1, 46′/2) befindet, und daß die meßgasseitigen Endabschnitte
(53′/1, 53′/2) der beiden an den Längsseiten des Kontaktteil-Trägers
(44′) und/oder der Gegenwand (45′) liegenden Kontaktteile (46′/1,
46′/2) mit Abstand von der jeweils mittleren Kontaktfläche (36′/3)
des Sensors (27′) enden, bevorzugt in Aussparungen (75′) ragen, die
in die Vorderseite (48′) des Kontaktteil-Trägers (44′) und/oder der
Gegenwand (45′) eingeformt sind, und daß der planare Sensor (27′)
auf dem anschlußseitigen Abschnitt seiner Großflächen (39′ und/oder
40′) für mindestens ein Sensorelement und gegebenenfalls mindestens
ein Heizelement Kontaktflächen (36′) aufweist, die untereinander
beabstandet sind und in ihrer Lage der Lage der Kontaktbereiche
(70′) des Verbindungssteckers (43′) entsprechen.
15. Gasmeßfühler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kontaktteil-Träger (44′) und die Gegenwand (45′) an ihrem anschluß
seitigen Längsbereich eine Verbreiterung (79′) aufweisen und die
anschlußseitigen Längsbereiche der jeweils beiden seitlich angeord
neten Kontaktteile (46′/1, 46′/2) über eine noch im Bereich der
Längsnut (72′) befindliche Kröpfung (78′) dieser Verbreiterung (79′)
folgen.
16. Gasmeßfühler nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch ge
kennzeichnet, daß die an der Rückseite (55′) des Kontaktteil-Trägers
(44′) und der Gegenwand (45′) angeformten Erhöhungen (60′) jeweils
eine diese Erhöhungen (60′) noch überragende Nase (77′) hat, auf
denen das ringförmige Federelement (47′) aufliegt und die derart
angeordnet ist, so daß die vom Federelement (47′) ausgeübte Kraft
gleichmäßig auf die Kontaktbereiche (70′) verteilt ist.
17. Gasmeßfühler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorderseite (48′) des Kontaktteil-Trägers
(44′) und/oder der Gegenwand (45′) unter den anliegenden Kontakt
bereichen (70′) der Kontaktteile (46′) flache Vorsprünge (71′) hat.
18. Gasmeßfühler nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen (56) der Kontaktteile
(46) und Anschlußleiter (57) jeweils in einem Durchgangsloch (64)
eines elastischen, stopfenartigen Formteils (65) angeordnet sind.
19. Gasmeßfühler nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das
elastische Formteil (65) von einem Längsabschnitt (67/1) einer an
schlußseits am Metallgehäuse (11) befestigten Metallhülse (67) ab
dichtend umfaßt ist und auch die Anschlußleiter (57) in den Durch
gangslöchern (64) des Formteils (65) abdichtend umfaßt sind.
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Date | Code | Title | Description |
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8141 | Disposal/no request for examination |