EP1485699A1 - Messfühleranordnung - Google Patents

Messfühleranordnung

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Publication number
EP1485699A1
EP1485699A1 EP03704311A EP03704311A EP1485699A1 EP 1485699 A1 EP1485699 A1 EP 1485699A1 EP 03704311 A EP03704311 A EP 03704311A EP 03704311 A EP03704311 A EP 03704311A EP 1485699 A1 EP1485699 A1 EP 1485699A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
sensor arrangement
sensor
measuring
receptacle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03704311A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Weyl
Hans-Martin Wiedenmann
Juergen Wilde
Johannes Kanters
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1485699A1 publication Critical patent/EP1485699A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K13/00—Thermometers specially adapted for specific purposes
    • G01K13/02—Thermometers specially adapted for specific purposes for measuring temperature of moving fluids or granular materials capable of flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/14—Supports; Fastening devices; Arrangements for mounting thermometers in particular locations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G01N27/4078—Means for sealing the sensor element in a housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/008—Mounting or arrangement of exhaust sensors in or on exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors

Definitions

  • the invention relates to a sensor arrangement according to the preamble of claim 1.
  • the senor is inserted into the receptacle on the exhaust pipe so that the gas inflow opening in the protective pipe points in the flow direction of the exhaust gas.
  • the housing is clamped by means of a union nut in a receptacle fastened to the exhaust pipe, in which the housing is accommodated.
  • the sensor arrangement according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the fixing of the thread punctures in the two parts to be screwed together, namely housing and receptacle, and the correct position of the measuring element is always established independently of the installer due to the prescribed tightening torque. Since the housing itself is screwed into the receptacle, additional elements, for example a union nut, for fixing the sensor in the receptacle, which are little valued as lost parts, are superfluous.
  • a marking is arranged on the housing, which provides an orientation for the installation of the measuring element and with respect to the
  • Tapping the external thread is oriented on the housing. Since in the manufacture of the sensor the housing with the outer housing is finished before the measuring element is inserted, the marking oriented with respect to the thread piercing, e.g. a simple radial blind hole in the housing, ensuring that the measuring element is inserted into the housing in the correct orientation.
  • the sensor arrangement according to the invention with the features of claim 4 has the advantage that with existing
  • FIG. 1 is a side view of a sensor arrangement, partially in section,
  • Fig. 2 is a plan view of an insert ring in the
  • Fig. 3 shows a longitudinal section of the sensor arrangement in
  • Fig. 4 is an enlarged view of the detail
  • FIG. 5 is an enlarged view of section V in Fig. 3,
  • FIG. 6 shows the same representation as in FIG. 5 with a modification of the sensor arrangement
  • Fig. 7 is a side view of a sensor arrangement according to a further embodiment, partly in section. Description of the embodiments
  • the sensor arrangement shown in FIGS. 1 and 3 has a sensor 10, seen in side view in FIG. 1 and in longitudinal section in FIG. 3, for measuring a gas parameter of a measuring gas, and a measuring gas line 11 shown in cross section in FIGS. 1 and 3, which is traversed by a sample gas.
  • the sensor 10 is a so-called lambda probe for measuring the oxygen concentration as a gas parameter in the exhaust gas of an internal combustion engine
  • the measurement gas line 11 is an exhaust gas pipe leading from one or more combustion cylinders of the internal combustion engine.
  • the sensor 10 has a sensor or a measuring element 13
  • the measuring element 13 is comprised of an electrically insulating, measuring gas-side ceramic insert 14, an electrically insulating, connection-side ceramic insert 15 and an intermediate, packet-like seal 16, which in turn are supported on the inner wall of the housing 12.
  • the measuring gas-side ceramic insert 14 lies on a shoulder 17 on the inside wall of the housing, and the upper edge of the housing is crimped onto the connection-side ceramic insert 15.
  • the connection-side ceramic insert 15 rests on a shoulder formed in the housing 12 and the lower housing edge is crimped onto the ceramic insert 14 on the measuring gas side.
  • the packet-like seal can consist of three superimposed sealing elements exist, the two outer z. B. is made of steatite and the middle of boron nitride.
  • a metal sleeve 18 is placed on the housing 12 and covers an electrical clamp connector 19 that contacts the connection-side section 132 of the measuring element 13 and a connecting strand 20.
  • a protective tube 21 which covers the section 131 of the measuring element 13 on the measuring gas side is pushed onto the end of the housing 12 remote from the metal sleeve 18. Gas inlet openings 22 are present in the protective tube 21, so that after installation of the sensor 10 in the sample gas line 11, the sample gas flowing in the sample gas line 11 can reach the measuring element 13 through the gas inlet openings 22.
  • the housing 12 is with one on the
  • the sample gas line 11 has a sensor insertion opening 25 machined in the line wall 111 and a receptacle 26 for the housing 12 of the sensor 10 which surrounds the sensor insertion opening 25 and which is fastened on the line wall 111.
  • the receptacle 26 has a beveled support shoulder 27 for the radial flange 23 of the housing 12 and an internal thread 28 which corresponds to the external thread of the hollow screw 24.
  • the receptacle 26 can be designed as a hollow connector which is inserted into an expanded sensor insertion opening 25 in the line wall 111 and is welded all around to the line wall 111.
  • the Hollow socket can also be placed on the line wall 111, enclosing the sensor insertion opening 25, and welded to the line wall 111.
  • the senor 10 When mounting the sensor arrangement, the sensor 10 is inserted with its housing 12 into the receptacle 26 on the sample gas line 11, the protective tube 21 passing through the sensor inlet opening 25 into the interior of the sample gas line 11 and the housing 12 so far into the receptacle 26 inserts that the radial flange 23 rests with its beveled underside on the beveled support shoulder 27 in the receptacle 26. Then the banjo bolt 24 is pushed over the metal sleeve 28 and the housing 12 and screwed into the internal thread 28 of the receptacle 26 until its annular end face has clamped the radial flange 23 on the support shoulder 27.
  • an assembly aid which has an assignment element which is arranged on the housing 12 and which is oriented with respect to the installation position of the measuring element 13 and an assignment element which is arranged with the receptacle 26 and is oriented with respect to the measurement gas flow.
  • the assignment element arranged on the receptacle 26 is a freely running front face that runs in the area of the internal thread 28
  • Axial groove 29 and that formed on the housing 12 Assignment element has a protruding nose 30 projecting radially beyond the housing circumference, which slides in a form-fitting manner in the axial groove 29 when the housing 12 is inserted into the receptacle 26 and prevents the sensor 10 from rotating about its axis.
  • the protruding nose 30 projecting radially beyond the housing circumference, which slides in a form-fitting manner in the axial groove 29 when the housing 12 is inserted into the receptacle 26 and prevents the sensor 10 from rotating about its axis.
  • Projecting nose 30 is a one-piece part of an insert ring 31 which rests on the flange surface of the radial flange 23 facing the banjo bolts 24 and is fixedly connected to the housing 12, preferably pressed onto the housing 12.
  • the insert ring 31 is pressed onto the housing 12 in such a way that the protruding nose 30 is oriented in the housing 12 with respect to the predetermined installation position of the measuring element 13.
  • the housing 12 can have a flat flat section 121 on its circumference and the insert ring 31 can be bent in its ring area 311 assigned to the flat section 121 such that the ring area 311 lies flat against the flat section 121 (FIGS. 2 and 5).
  • the bent ring region 311 is preferably placed on the insert ring 31 in such a way that it is diametrically opposed to the protruding nose 30 (FIGS. 1-3).
  • the flat section 121 is used to align the measuring element 13 with respect to the housing 12, in that the measuring element 13 is oriented such that it has a specific rotational position with respect to the flat section 121 of the housing 12. If the insert ring 31 is then pushed onto the housing 12, the protruding nose 30 has the desired orientation with regard to the alignment of the measuring element 13 in the housing 12.
  • the protruding nose 30 can also be integrally formed on the housing 12.
  • the protruding nose 30 is formed by an insertion pin 32 which is pressed into a radially introduced blind hole 33 in the housing 12.
  • the part of the insertion pin 32 protruding from the blind bore 33 forms the protruding nose 30 which, as in the exemplary embodiment described above, positively projects into the axial groove 29 in the groove width.
  • the tapping of the external thread 34 on the housing 12 is oriented with respect to the installation position of the measuring element 13 in the housing 12 and the tapping of the internal thread 28 in the receptacle 26 with respect to the Sample gas flow oriented.
  • the housing 12 can only be screwed into the receptacle 26 from a certain rotational position about its longitudinal axis. If a predetermined tightening torque is then applied to the hexagon 35 after the housing 12 has been screwed in completely, the measuring element 13 in the sample gas line 11 is aligned in the desired position.
  • the tightening torque can be checked using a torque wrench.
  • the housing 12 with the external thread 34 and hexagon 35 is first finished and then the measuring element 13 with the ceramic inserts 14, 15 and the seal 16 is inserted into the housing 12.
  • a marking 36 is attached to the housing 12 and is oriented with respect to the tapping of the external thread 34.
  • the marking 36 is designed as a small radial blind bore 37 which is introduced into the hexagon 35. With the aid of this marking 36, the measuring element 13 can be very easily fixed in the housing 12 in the manufacturing process in such a way that it has the required orientation with regard to the tapping of the external thread 34.
  • the invention is not limited to the sensor arrangement described with a lambda probe immersed in the exhaust pipe of an internal combustion engine.
  • a lambda sensor e.g. Temperature, humidity or pressure sensors which detect a corresponding parameter of the sample gas, that is to say temperature, humidity or pressure, are used in the same way.

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Abstract

Es wird eine Meßfühleranordnung angegeben, die einen Meßfühler 10 zur Messung eines Gasparameters eines Meßgases mit einem in einem Gehäuse 12 aufgenommenen, zumindest meßgasseitig mit einem Vorstehabschnitt 131 aus diesem herausragenden Meßelement 13 und eine vom Meßgas durchströmte Meßgasleitung 11 aufweist, die eine Meßfühler­Einführöffnung 25 und eine die Einführöffnung 25 umschließende, an der Meßgasleitung 11 befestigte Aufnahme 26 für das Gehäuse 12 aufweist. Zum Zwecke der monteurunabhängigen, reproduzierbaren Ausrichtung des Meßelements 13 bezüglich des Meßgasstroms bei der Montage der Meßfühleranordnung trägt die Aufnahme 26 ein Innengewinde 28, dessen Anstich bezüglich des Meßgasstroms orientiert ist, und das Gehäuse 12 ein in dem Innengewinde 28 verschraubbares Außengewinde 34, dessen Anstich bezüglich des Meßelements 13 orientiert ist. Das Gehäuse 12 ist mit einem vorgegebenen Anzugsdrehmoment in der Aufnahme 26 festgesetzt.

Description

Meßfühleranordnung
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Meßfühleranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei bekannten Meßfühlerkonfigurationen, z.B. Lambdasonden zur Messung der Sauerstoffkonzentration im Abgas von Brennkraftmaschinen, ist es für eine genaue Meßwerterfassung notwendig, das in das Meßgas eintauchende, meßgasseitige Vorstehende des Meßelements oder Sensors in einer fest vorgegebenen Weise relativ zum Gasstrom auszurichten. Diese Ausrichtung wird bei der Montage vor Ort vorgenommen.
Bei einer bekannten Meßfühleranordnung dieser Art (DE 43 18 107 AI) wird bei der Montage eine solche Ausrichtung einer Lambdasonde relativ zum Abgasstrom vorgenommen, daß eine Gaseinströmöffnung, die in einem das meßgasseitige Vorstehende des Meßelements überdeckenden
Schutzohr eingebracht ist, auf der dem Abgasstrom abgekehrten Seite liegt. Dadurch kann im Abgas mitgeführtes Kondenswasser nicht an das Vorstehende des Meßelements gelangen, sich dort nicht niederschlagen und damit nicht die Meßgenauigkeit der Lambdasonde beeinträchtigen. Um unabhängig von der Qualifizierung des Monteurs vor Ort stets die korrekte Ausrichtung der Lambdasonde beim Einbau in das Abgasrohr reproduzierbar sicherzustellen, ist eine Montagehilfe in der Form vorgesehen, daß an einer das aus dem Gehäuse herausragende, anschlußseitige Vorstehende des Meßelements überdeckenden, mit dem Gehäuse fest verbundenen Metallhülse einer Markierung angebracht ist, die die Lage der Gaseinströmöffnung am Schutzrohr kennzeichnet. Mit Hilfe dieser Markierung wird der Meßfühler in die Aufnahme am Abgasrohr so eingesetzt, daß die Gaseinströmöffnung im Schutzrohr in Strömungsrichtung des Abgases weist. Nachdem die Lambdasonde eine in Bezug auf die Strömungsrichtung des Abgases abgestimmte Orientierung erhalten hat, wird das Gehäuse mittels einer Überwurfmutter in einer an dem Abgasrohr befestigten Aufnahme, in der das Gehäuse aufgenommen ist, festgespannt. Als alternative Montagehilfe wird vorgeschlagen, das Gehäuse des Meßfühlers mit einer solchen Geometrie zu versehen, daß eine Montage nur in der gewünschten Ausrichtung der Lambdasonde mit Formschlußmitteln möglich ist.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Meßfühleranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die vorgenommene Festlegung der Gewindeanstiche in den beiden miteinander zu verschraubenden Teilen, nämlich Gehäuse und Aufnahme, und durch das vorgeschriebene Anzugsdrehmoment immer die richtige Position des Meßelements monteurunabhängig hergestellt wird. Da das Gehäuse selbst in die Aufnahme eingeschraubt wird, sind Zusatzelemente, z.B. eine Überwurfmutter, zur Festlegung des Meßfühlers in der Aufnahme, die als Verlierteile wenig geschätzt sind, überflüssig.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist am Gehäuse eine Markierung angeordnet, die eine Orientierung für den Einbau des Meßelements vorgibt und bezüglich des
Anstichs des Außengewindes auf dem Gehäuse orientiert ist. Da bei der Fertigung des Meßfühlers das Gehäuse mit Außengehäuse endgefertigt wird, bevor das Meßelement eingesetzt wird, stellt die bezüglich des Gewindeanstichs orientierte Markierung, z.B. ein einfaches radiales Sackloch im Gehäuse, sicher, daß das Meßelement in korrekter Ausrichtung in das Gehäuse eingesetzt wird.
Die erfindungsgemäße Meßfühleranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 hat den Vorteil, daß bei bestehendem
Meßfühlerdesign mit Hohlschraubenfestlegung des Meßfühlers in der Aufnahme durch eine nur geringe, fertigungstechnische Maßnahme, ohne Änderungen am Meßfühler selbst, die erforderliche Ausrichtung des Meßfühlers in der Aufnahme sichergestellt werden kann. Insbesondere, wenn gemäß vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung die Vorstehnase mittels eines auf dem Gehäuse festgepreßten Einlegerings oder eines in das Gehäuse radial eingesteckten Einsteckstiftes realisiert wird, ist eine konstruktive Änderung nur an der Aufnahme für den Meßfühler bezüglich der stirnseitig einzustechenden Axialnut erforderlich. Zeichnung
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in schematisierter Darstellung:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Meßfühleranordnung, teilweise geschnitten,
Fig. 2 eine Draufsicht eines Einlegerings in der
Meßfühleranordnung in Fig. 1,
Fig. 3 eine Längsschnitt der Meßfühleranordnung in
Fig. 1
Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts
IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts V in Fig. 3,
Fig. 6 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 5 mit einer Modifikation der Meßfühleranordnung,
Fig. 7 eine Seitenansicht einer Meßfühleranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, teilweise geschnitten. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die in Fig. 1 und 3 dargestellte Meßfühleranordnung weist einen in Fig. 1 in Seitenansicht und in Fig. 3 im Längsschnitt zu sehenden Meßfühler 10 zur Messung eines Gasparameters eines Meßgases und eine in Fig. 1 und 3 ausschnittweise im Querschnitt darstellte Meßgasleitung 11 auf, die von einem Meßgas durchströmt wird. Im Beispiel der Fig. 1 und 3 ist der Meßfühler 10 eine sog. Lambdasonde zur Messung der Sauerstoffkonzentration als Gasparameter im Abgas einer Brennkraftmaschine und die Meßgasleitung 11 ein von einem oder mehreren Verbrennungszylindern der Brennkraftmaschine abgehendes Abgasrohr.
Der Meßfühler 10 weist einen Sensor oder ein Meßelement 13
(Fig. 3) auf, das in einem Gehäuse 12 aufgenommen ist und aus diesem mit einem meßgasseitigen Abschnitt 131 und einem anschlußseitigen Abschnitt 132 herausragt. Das Meßelement 13 wird dabei von einem elektrisch isolierenden, meßgasseitigen Keramikeinsatz 14, einem elektrisch isolierenden, anschlußseitigen Keramikeinsatz 15 und einer dazwischenliegenden, paketartigen Dichtung 16 umfaßt, die sich ihrerseits an der Innenwand des Gehäuse 12 abstützen. Der meßgasseitige Keramikeinsatz 14 liegt auf einem Absatz 17 an der Gehäuseinnenwand auf, und der obere Gehäuserand ist auf den anschlußseitigen Keramikeinsatz 15 aufgebördelt . In einer alternativen Ausführungsform liegt der anschlußseitige Keramikeinsatz 15 auf einen im Gehäuse 12 ausgebildeten Absatz auf und der untere Gehäuserand ist auf den meßgasseitigen Keramikeinsatz 14 aufgebördelt . Die paketartige Dichtung kann - wie dargestellt - aus drei aufeinanderliegenden Dichtungselementen bestehen, wobei die beiden äußeren z. B. aus Steatit und das mittlere aus Bornitrid gefertigt ist. Auf das Gehäuse 12 ist eine Metallhülse 18 aufgesetzt, die einen den anschlußseitigen Abschnitt 132 des Meßelements 13 und eine Anschlußlitze 20 kontaktierenden, elektrischen Klemmverbinder 19 überdeckt. Auf das von der Metallhülse 18 abgekehrte Ende des Gehäuses 12 ist ein Schutzrohr 21 aufgeschoben, das den meßgasseitigen Abschnitt 131 des Meßelements 13 überdeckt. Im Schutzrohr 21 sind Gaseinströmöffnungen 22 vorhanden, so daß nach Einbau des Meßfühlers 10 in die Meßgasleitung 11 das in der Meßgasleitung 11 strömende Meßgas durch die Gaseinströmöffnungen 22 hindurch an das Meßelement 13 gelangen kann. Zur Montage des Meßfühlers 10 an der Meßgasleitung 11 ist das Gehäuse 12 mit einem auf der
Unterseite abgeschrägten Radialflansch 23 versehen und eine mit dem Radialflansch 23 zusammenwirkende Hohlschraube 24 vorgehalten.
Die Meßgasleitung 11 weist eine in der Leitungswand 111 eingearbeitete Meßfühler-Einführöffnung 25 und eine die Meßfühler-Einführöffnung 25 umschließende Aufnahme 26 für das Gehäuse 12 des Meßfühlers 10 auf, die auf der Leitungswand 111 befestigt ist. Die Aufnahme 26 weist eine abgeschrägte Abstützschulter 27 für den Radialflansch 23 des Gehäuses 12 und ein Innengewinde 28 auf, das mit dem Außengewinde der Hohlschraube 24 korrespondiert. Wie in Fig. 1 und 3 dargestellt ist, kann die Aufnahme 26 als Hohlstutzen ausgebildet sein, der in eine erweiterte Meßfühler- Einführöffnung 25 in der Leitungswand 111 eingesetzt und ringsum mit der Leitungswand 111 verschweißt wird. Der Hohlstutzen kann aber ebenso auf die Leitungswand 111, die Meßfühler-Einführöffnung 25 umschließend, aufgesetzt und mit der Leitungswand 111 verschweißt werden.
Bei der Montage der Meßfühleranordnung wird der Meßfühler 10 mit seinem Gehäuse 12 in die Aufnahme 26 an der Meßgasleitung 11 eingeführt, wobei das Schutzrohr 21 durch die Meßfühler- EinfuhrÖffnung 25 bis in das Innere der Meßgasleitung 11 durchtritt und das Gehäuse 12 sich soweit in die Aufnahme 26 einschiebt, daß der Radialflansch 23 mit seiner abgeschrägten Unterseite auf der abgeschrägten Abstützschulter 27 in der Aufnahme 26 aufliegt. Dann wird die Hohlschraube 24 über die Metallhülse 28 und das Gehäuse 12 geschoben und in dem Innengewinde 28 der Aufnahme 26 soweit verschraubt, bis seine ringförmige Stirnfläche den Radialflansch 23 auf der Abstützschulter 27 festgespannt hat.
Für die genaue Meßfunktion des Meßfühlers 10 ist es erforderlich, daß der in den Gasstrom hineinragende meßgasseitige Abschnitt 131 des Meßelements 13 mit dem ihn umschließenden Schutzrohr 21 eine bestimmte Ausrichtung innerhalb des Meßgasstroms erhält. Um diese Ausrichtung reproduzierbar sicherzustellen, ist eine Montagehilfe vorgesehen, die ein am Gehäuse 12 angeordnetes, bezüglich der Einbaulage des Meßelements 13 orientiertes Zuordnungselement und ein an der Aufnahme 26 angeordnetes, bezüglich des Meßgasstroms orientiertes Zuordnungselement aufweist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 - 5 ist das an der Aufnahme 26 angeordnete Zuordnungselement eine im Bereich des Innengewindes 28 verlaufende, stirnseitig frei mündende
Axialnut 29 und das am Gehäuse 12 ausgebildete Zuordnungselement eine radial über den Gehäuseumfang hinausragende Vorstehnase 30, die beim Einschieben des Gehäuses 12 in die Aufnahme 26 formschlüssig in der Axialnut 29 gleitet und eine Verdrehung des Meßfühlers 10 um seine Achse verhindert. Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, ist die
Vorstehnase 30 einstückiger Teil eines Einlegerings 31, der auf der der Hohlschrauben 24 zugekehrten Flanschfläche des Radialflansches 23 aufliegt und mit dem Gehäuse 12 fest verbunden, vorzugsweise auf das Gehäuse 12 aufgepreßt, ist. Die Aufpressung des Einlegerings 31 auf das Gehäuse 12 erfolgt so, daß die Vorstehnase 30 bezüglich der vorbestimmten Einbaulage des Meßelements 13 in dem Gehäuse 12 orientiert ist. Zusätzlich kann das Gehäuse 12 an seinem Umfang einen ebenen Flachabschnitt 121 erhalten und der Einlegering 31 in seinem dem Flachabschnitt 121 zugeordneten Ringbereich 311 so abgebogen sein, daß der Ringbereich 311 plan an dem Flachabschnitt 121 anliegt (Fig. 2 und 5) . Vorzugsweise ist der umgebogene Ringbereich 311 am Einlegering 31 so plaziert, daß er der Vorstehnase 30 diametral gegenübersteht (Fig. 1 - 3) . Beim Einbau des
Meßelements 13 in das Gehäuse 12 dient der Flachabschnitt 121 zum Ausrichten des Meßelements 13 bezüglich des Gehäuses 12, indem das Meßelement 13 so orientiert wird, daß es eine bestimmte Drehposition zum Flachabschnitt 121 des Gehäuse 12 hat. Wird dann der Einlegering 31 auf das Gehäuse 12 aufgeschoben, so hat die Vorstehnase 30 die gewünschte Orientierung bezüglich der Ausrichtung des Meßelements 13 im Gehäuse 12.
Wie hier nicht weiter dargestellt ist, kann die Vorstehnase 30 auch einstückig an das Gehäuse 12 angeformt sein. Bei der in Fig. 6 dargestellten Modifizierung der Meßfühleranordnung ist die Vorstehnase 30 von einem Einsteckstift 32 gebildet, der in eine radial eingebrachte Sackbohrung 33 im Gehäuse 12 eingepreßt ist. Der aus der Sackbohrung 33 herausragende Teil des Einsteckstiftes 32 bildet die Vorstehnase 30, die wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel in die Axialnut 29 in Nutbreite formschlüssig hineinragt.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Meßfühleranordnung ist das Design des Meßfühlers 10 insoweit geändert, als die Hohlschraube zur Festlegung des Gehäuses 12 in der Aufnahme 26 entfallen ist und das Gehäuse 12 selbst ein Außengewinde 34 sowie einen Sechskant 35 zum Eindrehen des Gehäuses 12 in das Innengewinde 28 der Aufnahme 26 aufweist. Zur
Realisierung der Zuordnungselemente an Gehäuse 12 und Aufnahme 26 zwecks positionsgenauer Ausrichtung des Meßelements 13 in der Meßgasleitung 11 ist der Anstich des Außengewindes 34 am Gehäuse 12 bezüglich der Einbaulage des Meßelements 13 im Gehäuse 12 orientiert und der Anstich des Innengewindes 28 in der Aufnahme 26 bezüglich des Meßgasstroms orientiert . Durch diese Anordnung der Anstiche der Gewinde 28 und 34 kann das Gehäuse 12 immer nur von einer bestimmten Drehposition um seine Längsachse aus in die Aufnahme 26 eingedreht werden. Wird dann nach vollständigem Eindrehen des Gehäuses 12 auf den Sechskant 35 noch ein vorgegebenes Anzugsdrehmoment aufgebracht, so ist das Meßelement 13 in der Meßgasleitung 11 in der gewünschten Position ausgerichtet. Die Kontrolle des Anzugsmoments kann mittels eines Drehmomentschlüssels vorgenommen werden. Im Fertigungsprozeß wird zunächst das Gehäuse 12 mit Außengewinde 34 und Sechskant 35 endgefertigt und anschließend das Meßelement 13 mit den Keramikeinsätzen 14, 15 und der Dichtung 16 in das Gehäuse 12 eingesetzt. Um beim Einbau das Meßelement 13 in das Gehäuse 12 so einzusetzen, daß es eine bestimmte Orientierung zu dem Anstich des Außengewindes 34 aufweist, ist am Gehäuse 12 eine Markierung 36 angebracht, die bezüglich des Anstichs des Außengewindes 34 orientiert ist. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist die Markierung 36 als kleine radiale Sackbohrung 37 ausgeführt, die in den Sechskant 35 eingebracht ist. Mit Hilfe dieser Markierung 36 kann im Fertigungsprozeß das Meßelement 13 im Gehäuse 12 sehr einfach so festgelegt werden, daß es die erforderliche Orientierung bezüglich des Anstichs des Außengewindes 34 hat.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Meßfühleranordnung mit einer in das Abgasrohr einer Brennkraftmaschine eintauchenden Lambdasonde beschränkt . Anstelle einer Lambdasonde können auch andere Meßfühler, z.B. Temperatur-, Feuchtigkeits- oder Druckfühler, die einen entsprechenden Parameter des Meßgases, also Temperatur, Feuchtigkeit oder Druck erfassen, in gleicher Weise eingesetzt werden.

Claims

Ansprüche
1. Meßfühleranordnung mit einem Meßfühler (10) zur Messung eines Gasparameters eines Meßgases, insbesondere der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, der ein in einem Gehäuse (12) aufgenommenes, zumindest meßgasseitig mit einem Vorstehabschnitt (131) aus diesem herausragendes
Meßelement (13) aufweist, und mit einer vom Meßgas durchströmten Meßgasleitung (11) , insbesondere eines Abgasrohrs der Brennkraftmaschine, die eine Meßfühler- Einführöffnung (25) und eine die Einführöffnung (25) umschließende, an der Meßgasleitung (11) befestigte Aufnahme (26) für das Gehäuse (12) aufweist, und mit einer eine vorbestimmte Ausrichtung des Vorstehabschnitts (131) des Meßelements (13) im Meßgasstrom reproduzierbar herstellende Montagehilfe, die ein am Gehäuse (12) angeordnetes, bezüglich der Einbaulage des Meßelements (13) orientiertes Zuordnungselement und ein an der Aufnahme (26) angeordnetes, bezüglich des Meßgasstroms orientiertes Zuordnungselement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (26) ein Innengewinde (28) aufweist, dessen Anstich das bezüglich des Meßgasstroms orientierte Zuordnungselement bildet, und daß das Gehäuse (12) ein in dem Innengewinde (28) verschraubbares Außengewinde (34) trägt, dessen Anstich das bezüglich des Meßelements (13) orientierte Zuordnungseleme t bildet, und daß das Gehäuse (12) mit einem vorgegebenen Anzugsdrehmoment in der Aufnahme (26) festgesetzt ist.
2. Meßfühleranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (12) eine Markierung (36) angeordnet ist, die eine Orientierung für den Einbau des Meßelements (13) vorgibt und bezüglich des Anstichs des Außengewindes (34) orientiert ist.
3. Meßfühleranordnung nach Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung (36) eine in das
Gehäuse (12) radial eingebrachte Sackbohrung (37) ist.
4. Meßfühleranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei der die Aufnahme (26) ein Innengewinde (28) und eine Gehäuseabstützschulter (27) und das Gehäuse (12) einen auf der Gehäuseabstützschulter (27) aufliegenden Radialflansch (23) aufweist, der mittels einer das Gehäuse (12) übergreifenden Hohlschraube (24) auf der Gehäuseabstützschulter (27) festgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das an der Aufnahme (26) angeordnete Zuordnungselement eine im Bereich des Innengewindes (28) verlaufende, stirnseitig frei mündende Axialnut (29) und das am Gehäuse (12) ausgebildete Zuordnungselement eine radial über den Gehäuseumfang hinausragende Vorstehnase (30) ist, die in die Axialnut (29) zumindest in Nutbreite formschlüssig hineinragt.
5. Meßfühleranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstehnase (30) einstückig an dem Gehäuse (12) angeformt ist.
6. Meßfühleranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstehnase (30) Teil eines in einer Radialbohrung (33) im Gehäuse (12) festgesetzten Ξinsteckstifts (32) ist.
7. Meßfühleranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorstehnase (30) Teil eines vorzugsweise flachen Einlegerings (31) ist, der auf der der Hohlschraube (24) zugekehrten Flanschfläche des Radialflansches (23) am Gehäuse (12) aufliegt und mit dem Gehäuse (12) drehfest verbunden ist.
8. Meßfühleranordnung nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, daß der Einlegering (31) auf das Gehäuse (12) aufgepreßt ist.
9. Meßfühleranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) am Umfang einen ebenen Flachabschnitt (121) aufweist und daß der Einlegering (31) in seinem dem Flachabschnitt (121) zugeordneten Ringbereich (311) so abgebogen ist, daß der Ringbereich (311) plan an dem Flachabschnitt (121) anliegt .
10. Meßfühleranordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der umgebogene Ringbereich (311) der Vorstehnase (30) diametral gegenüberliegt.
1. Meßfühleranordnung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (26) ein in eine Wandöffnung (25) in der Leitungswand (111) der Meßgasleitung (11) einsetzbarer Hohlstutzen ist, der mit der Leitungswand (11) verschweißt ist.
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