DE9014826U1

DE9014826U1 - Gas sensors, in particular for determining the oxygen content in exhaust gases from internal combustion engines

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Publication number: DE9014826U1
Application number: DE9014826U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1992-02-20
Anticipated expiration: 2000-10-27

Description

R. 23892
24.10.1990 Zr/KcR.23892
24.10.1990 Zr/Kc

ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 10ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 10

Gasmeßfühler, insbesondere zur Bestimmung des Sauerstoffqehaltes in Abgasen von BrennkraftmaschinenGas sensors, particularly for determining the oxygen content in exhaust gases from internal combustion engines

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Gasmeßfühler nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einem aus der EP 0 087 626 Bl (Figuren 4 bis 6) bekannten gattungsgemäßen Gasmeßfühler weist dessen längliches, planares Sensorelement an seinem anschlußseitigen Abschnitt dünne, aus einem Platinmetall bestehende Kontaktflächen auf; beim Einstecken dieses anschlußseitigen Abschnitts des Sensorelementes in den anschlußseitigen Verbindungsstecker, der mittels unter mechanischer Vorspannung stehenden, und als Gegenkontakt dienenden metallischen 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 derartige Kontaktflächen auf Sensorelementen oder Federelemente des Verbindungssteckers mit einer dünnen korrosionsfesten Beschichtung (&zgr;. 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.The invention is based on a gas sensor according to the type of the main claim. In a gas sensor of the type known from EP 0 087 626 Bl (Figures 4 to 6), its elongated, planar sensor element has thin contact surfaces made of a platinum metal on its connection-side section; when this connection-side section of the sensor element is inserted into the connection-side connector, which presses onto the contact surfaces of the sensor element or any layered heating element by means of metallic spring elements that are under mechanical prestress and serve as a counter-contact, these contact surfaces can be damaged and, as a result of this damage, false readings or incorrect controls can be caused. If such contact surfaces on sensor elements or spring elements of the connector are provided with a thin corrosion-resistant coating (e.g. made of gold), these contact surfaces and coatings can be damaged or destroyed when the sensor element and connector are plugged together, thus impairing the proper functioning of the gas sensor.

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Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäße Gasmeßfühler mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß anläßlich des Zusammenbaus von Sensorelement und anschlußseitigem Verbindungsstecker 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.The gas sensor according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that during the assembly of the sensor element and the connection plug on the connection side, neither the contact surfaces of the sensor element nor any corrosion-resistant coatings on the contact parts are damaged and that, as a result, impairments of the gas sensor in this area are largely excluded.

Als weiterer Vorteil ist anzusehen, daß die für die Kontaktierung des planaren Sensorelementes beteiligten Einzelteile des anschlußseitigen Verbindungssteckers einfach herstellbar und montierbar sind.A further advantage is that the individual parts of the connection plug used to contact the planar sensor element are easy to manufacture and assemble.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Gasmeßfühlers möglich.The measures listed in the subclaims enable advantageous further developments and improvements of the gas sensor specified in the main claim.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch einen vergrößert dargestellten Gasmeßfühler nach der Erfindung, Figur 2 die vergrößert dargestellte Draufsicht auf eine Großfläche des Kontaktflächen tragenden anschlußseitigen Endabschnitts eines länglichen, planaren Sensors, Figur 3 eine vergrößert dargestellte Ansicht des im Gasmeßfühler enthaltenen Verbindungssteckers in Richtung A/B (90 Grad gedreht), Figur 4 eine Ansicht auf einen Kontaktteil-Träger in Richtung Anschlußseite des Gasmeßfühlers und in Figur 5 die Draufsicht auf die vom Sensor wegweisende Rückseite des Kontaktteil-Trägers. An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Figure 1 shows a longitudinal section through an enlarged gas sensor according to the invention, Figure 2 shows an enlarged top view of a large area of the contact surface-bearing connection-side end section of an elongated, planar sensor, Figure 3 shows an enlarged view of the connecting plug contained in the gas sensor in the A/B direction (rotated 90 degrees), Figure 4 shows a view of a contact part carrier in the direction of the connection side of the gas sensor and Figure 5 shows the top view of the back of the contact part carrier facing away from the sensor.

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Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Der in der Figur 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
aufweist; 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 unverlierbar 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 versehen.The gas sensor 10 shown in Figure 1 of the drawing has
a tubular metal housing 11, which has on its outside a
Hexagon key 12 and a thread 13 as a means for installation
of the gas sensor 10 into a measuring gas line not shown
for the sealing installation of this metal housing 11 in
The measuring gas line is provided with a sealing ring 14 which is fixed in an annular groove 15 arranged between the hexagon 12 and the thread 13. On the connection side of the hexagon 12, a coaxial first longitudinal section 16 of smaller diameter is formed on the metal housing 11 and this first longitudinal section 16 is followed on the connection side by a second longitudinal section 17 which has an even larger
has a further reduced diameter; this second longitudinal section 17 of the metal housing 11 is provided with an annular groove on its outer side.

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.The metal housing 11 has a longitudinal bore 19 with a coaxial shoulder 20 which faces away from the measuring gas side of the gas sensor 10.
the measuring gas side end area of this longitudinal bore 19 is to
a bore 21.

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 the counterbore 21 of the longitudinal bore 19 of the metal housing 11
a protective tube 22 is fixed by means of a flange 23. This
Protective tube 22 has in its so-called double jacket 24 a
Number of inlet and outlet openings 25 for the measuring gas; the
The space enclosed by the protective tube 22 is the measuring space 26 of the gas sensor 10.

In diesen Meßraum 20 ragt mit Abstand zum Schutzrohr 22 der meßgasseitige 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:The measuring gas side section 27/1 of a sensor 27 projects into this measuring chamber 20 at a distance from the protective tube 22; this sensor 27 is
elongated, planar shape and extends through the longitudinal bore 19 of the metal housing 11. This sensor 27 is kept electrically insulated in the longitudinal bore 19 of the metal housing 11:

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Zu dieser Halterung des Sensors 27 in der Längsbohrung 19 des Metallgehäuses 11 dienen ein erstes elektrisch isolierendes Keramikteil 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 Metallgehäuses 11 reicht und aus einem elektrisch isolierenden Material wie z. B. Speckstein besteht, und dann noch aus einem zweiten elektrisch 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 Längsbohrung 19 des Metallgehäuses 11 herausragt; der anschlußseitige Abschnitt 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 Längsbohrung 19 des Metallgehäuses 11 drückt; gegebenenfalls kann zwischen dem Absatz 20 in der Längsbohrung 19 des Metallgehäuses und dem ersten Keramikteil 28 auch ein (nicht dargestellter) Dichtring angeordnet sein. Als Gegenlager, welches auf der Peripherie der Tellerfeder 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) festgelegt ist.To hold the sensor 27 in the longitudinal bore 19 of the metal housing 11, there is a first electrically insulating ceramic part 28 which rests on the shoulder 20 in the longitudinal bore 19 of the metal housing 11 on the measuring gas side and has a longitudinal opening 29 for lateral fixing of the sensor 27, then a package-like seal 30 which rests on the first ceramic part 28 on the connection side, surrounds the sensor 27 and reaches up to the wall of the longitudinal bore 19 of the metal housing 11 and is made of an electrically insulating material such as. B. soapstone, and then also from a second electrically insulating ceramic part 31, which in turn rests on the seal 30 on the connection side, fills the cross section of the longitudinal bore 19 of the metal housing 11, has a longitudinal opening 32 for lateral fixing of the sensor 27 and protrudes from the longitudinal bore 19 of the metal housing 11 on the connection side; the connection-side section of the second ceramic part 31 is preferably enlarged in diameter in the shape of a head and has a coaxial, ring-shaped shoulder 33 on the connection side. A disc spring 34 under mechanical prestress rests on this shoulder 33 of the second ceramic part 31, which presses this second ceramic part 31, the seal 30 and the first ceramic part 28 against the shoulder 20 in the longitudinal bore 19 of the metal housing 11; If necessary, a sealing ring (not shown) can also be arranged between the shoulder 20 in the longitudinal bore 19 of the metal housing and the first ceramic part 28. A tubular retaining cap 35 serves as a counter bearing, which rests on the periphery of the disc spring 34, which is fixed with its end section on the measuring gas side in the annular groove 18 of the second longitudinal section 17 on the outside of the metal housing 11 in a known manner (e.g. by means of locking lugs not shown).

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 demThe area of the sensor 27 protruding from the seal 30 on the connection side is referred to as the connection-side section 27/2 and protrudes with its connection-side end section 27/3 from the

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zweiten Keramikteil 31 heraus. Auf diesem anschlußseitigen Endabschnitt 27/3 des Sensors 27 sind - wie in Figur 3 dargestellt Kontaktflächen 36 aufgebracht, die aus elektrich leitfähigem, korrosionsresistentem Material, wie z. B. Platin oder Gold bestehen und über Leiterbahnen 37 mit mindestens einem auf dem meßgasseitigen Abschnitt 27/1 des Sensors 27 befindlichen Sensorelement 38 oder (nicht dargestelltem) Heizelement, Temperaturfühler oder ähnlichem in Verbindung stehen; diese Kontaktflächen 36 sind in bevorzugter 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 schmale Stirnseite mit 42 bezeichnet. - Das Sensorelement 38, das in der Figur 1 nur angedeutet wurde, kann von unterschiedlicher Wirkungsweise sein (siehe z. B. DE 29 28 496 C2, DE 30 17 947 C2, DE 28 26 515 C2, DE 28 55 012 Al, DE 29 09 452 C2, DE 29 08 916 C2); die Offenbarungen in diesen vorstehend genannten Druckschriften sind Teil vorliegender Beschreibung.second ceramic part 31. On this connection-side end section 27/3 of the sensor 27, as shown in Figure 3, contact surfaces 36 are applied, which consist of electrically conductive, corrosion-resistant material, such as platinum or gold, and are connected via conductor tracks 37 to at least one sensor element 38 or (not shown) heating element, temperature sensor or similar located on the measuring gas-side section 27/1 of the sensor 27; these contact surfaces 36 are preferably made on at least one of the two large surfaces 39, 40 of the sensor 27 using known methods (e.g. screen printing) and from known materials (e.g. platinum). The narrow sides running lengthways along the sensor 27 are designated 41 and the connection-side narrow end face is designated 42. - The sensor element 38, which was only indicated in Figure 1, can have different modes of operation (see e.g. 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); the disclosures in these above-mentioned publications are part of this description.

Auf den anschlußseitigen Endabschnitt 27/3 mit den Kontaktflächen 36 des Sensors 27 ist ein Verbindungsstecker 43 aufgeschoben (siehe Figur 3). Dieser Verbindungsstecker 43 setzt sich zusammen aus einem Kontakt-Teilträger 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 Verbindungssteckers 43 haben Abstand voneinander. Auf der Vorderseite 48 des Kontaktträgers 44 (siehe Figur 4) sind an den Kontaktteil-Träger 44 seitlich Führungsstege 50 mit angeformt, zwischen denen der anschlußseitige Endabschnitt 27/3 des Sensors 27 mit seinen beiden Schmalseiten 41 fixiert ist. Auf der VorderseiteA connector plug 43 is pushed onto the connection-side end section 27/3 with the contact surfaces 36 of the sensor 27 (see Figure 3). This connector plug 43 is made up of a contact part carrier 44, a counter wall 45 for the contact part carrier 44, contact parts 46 and a spring element 47. The contact part carrier 44 and the counter wall 45 are electrically insulating components made of ceramic and their front side 48 or 49 respectively face a large surface 39 or 40 of the sensor 27 and are arranged parallel to it; the contact part carrier 44 and the counter wall 45 of the connector plug 43 are spaced apart from one another. On the front side 48 of the contact carrier 44 (see Figure 4), guide webs 50 are formed on the sides of the contact part carrier 44, between which the connection-side end section 27/3 of the sensor 27 is fixed with its two narrow sides 41. On the front side

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48 des Kontaktteil-Trägers 44 verlaufen in diesem Ausführungsbeispiel in Längsrichtung zwei voneinander beabstandete Kontaktteile 46, die aus streifenförmigem Blech bestehen und am Kontaktteil-Träger 44 festgelegt sind; zur Festlegung jedes Kontaktteiles 46 können beispielsweise mit an das Kontaktteil 46 angeformte fingerförmige Blechabschnitte 51 dienen, die in Durchbrüchen 52 des Kontaktteil-Trägers 44 verankert sein können (siehe Figuren 1 und 5). Die meßgasseitigen Endabschnitte 53 der beiden Kontaktteile sind um die meßgasseitige Stirnfläche 54 des Kontaktteil-Trägers bis auf die Rückseite 55 des Kontaktteil-Trägers 44 herumgebogen. Anschlußseits sind die Kontaktteile 46 jeweils streifenförmig verlängert und an ihrem diesseitigen Endabschnitt als Verbindungsstellen 56 für Anschlußleiter 57 ausgebildet; die Verbindungsstellen 56 sind in diesem Ausführungsbeispiel als mit Längsspalt versehene (nicht bezeichnete) Hülsen ausgebildet, können aber auch von anderer Gestalt sein. Eine Auslenkung 58 des zwischen Verbindungsstelle und Kontaktteil-Träger 44 befindlichen Bereichs jedes Kontaktteiles 46 kann zum Längenausgleich im Falle von Wärmeausdehnungen zweckdienlich sein. Die Kontaktteile 46 sind mit einer (nicht dargestellten) elektrisch gut leitenden, korrosionsresistenten Beschichtung (z. B. aus Gold) versehen, die aber nur wenige um dick ist.48 of the contact part carrier 44, two contact parts 46, which are spaced apart from one another, run in the longitudinal direction in this embodiment. These contact parts consist of strip-shaped sheet metal and are fixed to the contact part carrier 44; for example, finger-shaped sheet metal sections 51 formed onto the contact part 46 can be used to fix each contact part 46, which can be anchored in openings 52 in the contact part carrier 44 (see Figures 1 and 5). The measuring gas-side end sections 53 of the two contact parts are bent around the measuring gas-side end face 54 of the contact part carrier up to the rear side 55 of the contact part carrier 44. On the connection side, the contact parts 46 are each extended in strip form and are designed as connection points 56 for connection conductors 57 at their end section on this side; In this embodiment, the connection points 56 are designed as sleeves (not designated) with a longitudinal gap, but can also be of a different shape. A deflection 58 of the area of each contact part 46 located between the connection point and the contact part carrier 44 can be useful for length compensation in the event of thermal expansion. The contact parts 46 are provided with an electrically highly conductive, corrosion-resistant coating (e.g. made of gold) (not shown), which is only a few μm thick.

Auf der zweiten Großfläche 40 des anschlußseitigen Endabschnitts 27/3 des Sensors 27 liegt die Gegenwand 45 an, die zweckmäßigerweise von gleicher Konfiguration ist 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.The counter wall 45 rests on the second large surface 40 of the connection-side end section 27/3 of the sensor 27, which is expediently of the same configuration as the contact part carrier 44. In the exemplary embodiment shown, this counter wall 45 is also provided with contact parts 46, which are arranged with contact surfaces 36 on the second large surface 40 of the connection-side end section 27/3 of the sensor 27; in the event that there are no contact surfaces 36 on the second large surface 40 of the sensor 27, contact parts 46 can of course be dispensed with.

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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 zusammengehalten; dieses Federelement 47 hat in seiner Umfangserstreckung eine Unterbrechung 59 und liegt mechanisch vorgespannt auf mindestens 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 ist an seinen zur Unterbrechung 59 weisenden Endabschnitten 61 nach außen hin aufgebogen. Diese Endabschnitte 61 werden beim Einschieben des anschlußseitigen Endabschnitts 27/3 des Sensors 27 mittels eines nicht dargestellten Hilfswerkzeuges auseinander gedruckt; dadurch, daß das ringartige Federelement 47 dann nicht mehr fest auf dem Kontaktträger 44 und der Gegenwand 45 aufliegt, kann der Verbindungsstecker 43 ohne Beschädigung der Beschichtung der Kontaktteile 46 und der Kontaktflächen 36 auf dem anschlußseitigen Endabschnitt 27/3 des Sensors aufgeschoben werden. Anstelle der vorstehend beschriebenen, einen Querspalt bildenden Endabschnitte 61 des ringartigen Federelementes 47 können sich bei einer anderen (nicht dargestellten) Ausführungsform des Federelementes die mit nach außen aufgebogenen Endabschnitten versehenen Endbereiche des Federelementes überlappen. Nach dem Einführen des Sensors 27 in den Verbindungsstecker 43 wird das genannte Hilfswerkzeug wieder entfernt und damit die mechanische Spannung 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 Bedarfsfalle 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.The contact part carrier 44, the counter wall 45 and the connection-side end section 27/3 of the sensor 27 arranged between the two are jointly enclosed and held together by a ring-like spring element 47; this spring element 47 has an interruption 59 in its circumferential extension and is mechanically pre-tensioned on at least one elevation 60 each, which is molded onto the rear side 55 of the contact part carrier 44 and the counter wall 45. In the present embodiment, the ring-like spring element consists of strip material and is bent outwards at its end sections 61 pointing towards the interruption 59. These end sections 61 are pressed apart when the connection-side end section 27/3 of the sensor 27 is inserted using an auxiliary tool (not shown); Because the ring-like spring element 47 no longer rests firmly on the contact carrier 44 and the counter wall 45, the connector plug 43 can be pushed onto the connection-side end section 27/3 of the sensor without damaging the coating of the contact parts 46 and the contact surfaces 36. Instead of the end sections 61 of the ring-like spring element 47 described above, which form a transverse gap, in another embodiment of the spring element (not shown), the end areas of the spring element provided with end sections bent outwards can overlap. After inserting the sensor 27 into the connector plug 43, the auxiliary tool mentioned is removed again, allowing the mechanical tension of the spring element 47 to act on the contact part carrier 44 and the counter wall 45 with the area of the sensor 27 enclosed by both. To increase the spring effect, if necessary, a second spring element 62 (shown in dash-dotted lines) can be pushed coaxially onto the strip-shaped spring element 47, which also has a (not designated) transverse gap and can extend with its (not designated) end areas to the end sections 61 of the first spring element 47. A transverse projection 63 is formed on the rear sides 55 of the contact part carrier 44 and the counter wall 45, which serves to fix and as a stop for the spring element 47, and possibly also for the second spring element 62.

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Die Verbindungsstellen 56 von Kontaktteilen 46 und Anschlußleitern 57 sind jeweils in einem Durchgangsloch 64 eines elastischen, stopfenartigen Formteils 65 eng umfaßt, das aus einem warmfesten Material, wie z. B. PTFE besteht und auf seinem Umfang in einer (nicht bezeichneten) Ringnut einen O-Ring 66 aus einem elastischerem Material 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 besonders zuverlässige Abdichtung zwischen dem Formteil 65 und dem Metallhülsen-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 Gegebenheiten der darin enthaltenen Bauteile des Gasmeßfühlers 10 an.The connection points 56 of contact parts 46 and connecting conductors 57 are each tightly enclosed in a through hole 64 of an elastic, plug-like molded part 65, which consists of a heat-resistant material, such as PTFE, and has an O-ring 66 made of a more elastic material in an annular groove (not designated) on its circumference; the O-ring 66 protrudes coaxially with its outer diameter from the surface of the molded part 65. This molded part 65 with the O-ring 66 is enclosed and pressed together by a connection-side longitudinal section 67/1 of a metal sleeve 67, which causes both a seal between the metal sleeve longitudinal section 67/1 and the molded part 65 and the seal between the connecting conductors 57 and the molded part 65; the O-ring 66 ensures a particularly reliable seal between the molded part 65 and the metal sleeve longitudinal section 67/1. The metal sleeve 67 is pushed with its measuring gas side longitudinal section 67/2 onto the first longitudinal section 16 of the metal housing 11 and is attached thereto by welding or similar; the metal sleeve 67 is designed in steps and adapts to the conditions of the components of the gas sensor 10 contained therein with different diameter ranges.

Die anschlußseits aus dem Formteil 65 herausragenden Anschlußleiter 57, die eine (nicht gekennzeichnete) Isolierung haben, führen gemeinsam durch einen Isolierschlauch 68.The connecting conductors 57 protruding from the molded part 65 on the connection side, which have an (unmarked) insulation, lead together through an insulating tube 68.

Ergänzend sei erwähnt, daß unter dem Ausdruck Sensorelement 38 insbesondere 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 zusätzlich aber auch noch Temperaturfühler, Feuchtigkeitsfühler, Druckfühler o. ä. auf dem Sensor 27 mit aufgebracht sein. Neben dem mindestens einen 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.It should also be mentioned that the term sensor element 38 is to be understood in particular as gas measuring elements, of which at least one is arranged on the sensor 27, but several can also be applied to it; as additional sensor elements 38, temperature sensors, humidity sensors, pressure sensors or similar can also be applied to the sensor 27. In addition to the at least one sensor element 38, layered heating elements are often also provided on the sensor 27; if necessary, layered resistors with specific characteristics can also be installed along the conductor tracks 37.

Claims

R. 23892 24.10.1990 Zr/Kc ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 10 Claims

1. Gas sensor (10), in particular gas sensor for determining the oxygen content in exhaust gases from internal combustion engines, with a tubular metal housing (11) which has means (12, 13, 14) for sealing installation in a measuring gas line and contains in its longitudinal bore (19) at least one longitudinal section of an axially extending sensor (27) which is of elongated, planar shape, is electrically insulated from the metal housing (11), is divided into a measuring gas side section (27/1) and a connection side section (27/2) by means of a seal (30) located transversely in the longitudinal bore (19) of the metal housing (11), on the end section (27/3) of its connection side section (27/2) on at least one of its large surfaces (39) at least one layered, electrically conductive contact surface (36) which is electrically connected to a sensor element (38) or a layered heating element via a conductor track (37) and onto which an electrically conductive contact part (46) belonging to a connector plug (43) presses, which is electrically connected on the connection side to a connecting conductor (57) of the gas sensor (10) and is arranged on an electrically insulating contact part carrier (44) also belonging to the connector plug (43), wherein the connector plug (43) also has an electrically

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insulating counter wall (45) which is arranged on the second large surface (40) of the end section (27/3) of the connection-side section (27/2) of the sensor (27) and interacts with the contact part carrier (44), characterized in that the contact part carrier (44) and the counter wall (45) of the connector plug (43) are two electrically insulating components spaced apart from one another and parallel to the sensor (27), each of which faces a large surface (39, 40) of the sensor (27) with its front side (48, 49), the front side (48) of the contact part carrier (44) carrying the at least one contact part (46) which rests on an associated contact surface (36) on the sensor (27), and that a ring-like spring element (47) is provided which Contact part carrier (44) and the counter wall (45) of the connector plug (43) in the area of the end section (27/3) of the connection-side section (27/2) of the sensor (27) arranged between the two are mechanically prestressed and have an interruption (59) in their circumferential extent.

2. Gas sensor according to claim 1, characterized in that the end sections (61) of the spring element (47) closest to the interruption (59) of the ring-like spring element (47) point away from the connecting plug (43).

3. Gas sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the ring-like spring element (47) consists of strip material.

4. Gas sensor according to one of claims 1 to 3, characterized in that a second such ring-like spring element (62) under mechanical prestress is pushed coaxially over the ring-like spring element (47).

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5. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the contact part carrier (44) and the counter wall (45) of the connecting plug (43) each have on their rear side (55) facing away from the sensor (27) at least one molded elevation (60) on which the spring element (47) rests with its inner side.

6. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the contact part carrier (44) and/or the counter wall (45) of the connecting plug (43) has a molded projection (63) on the rear side (55) facing away from the sensor (27) for longitudinal fixing of the spring element (47).

7. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the contact part carrier (44) and/or the counter wall (45) of the connecting plug (43) have guide webs (50) formed on the front side (48, 49) facing the sensor (27), one of which faces a respective narrow side (41) of the sensor (27).

8. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the counter wall (45) of the connector plug (43) is also provided on its front side (49) facing the sensor (27) with at least one contact part (46) which interacts with a contact surface (36) on the end section (27/3) of the connection-side section (27/2) of the sensor (27).

9. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the contact parts (46) are formed from strip-shaped sheet metal and have molded sheet metal sections (51) for their attachment to the contact part carrier (44) of the connecting plug (43).

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10. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the contact parts (46) of the connecting plug (43) are provided with an electrically conductive, corrosion-resistant coating (e.g. made of gold).

11. Gas sensor according to one of claims 9 or 10, characterized in that the contact parts (46) of the connector plug (43) are arranged on the connection side between the contact part carrier (44) and the counter wall

(45) of the connector plug (43) and have in this area connection points (56) with associated connecting conductors (57).

12. Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the connection points (56) of the contact parts

(46) and connecting conductor (57) are each arranged in a through hole (64) of an elastic, plug-like molded part (65).

13. Gas sensor according to claim 12, characterized in that the elastic molded part (65) is sealingly enclosed by a longitudinal section (67/1) of a metal sleeve (67) attached to the connection side of the metal housing (11) and the connection conductors (57) are also sealingly enclosed in the through holes (64) of the molded part (65).