【０００１】
背景技術
本発明は、独立請求項の上位概念部に記載した形式のガスセンサから出発する。
【０００２】
このような形式のガスセンサは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５４２６５０号明細書に記載されていて、たとえば内燃機関の排ガスの分析に使用される。上位概念部に記載した形式のガスセンサは、ハウジング内に配置されたセンサ素子を有している。このセンサ素子はその接続側の端部にコンタクト面を有している。このコンタクト面はコンタクト部材に電気的に接続されている。このためには、接続エレメントが設けられている。この接続エレメントにはばねエレメントが作用しているので、接続エレメントはコンタクト部材をコンタクト面に向かって押圧し、したがって、電気的なコンタクトを形成している。コンタクト部材は複数の圧着接続体を有している。これらの圧着接続体は、ハウジングを越えて導出されたそれぞれ１つの接続ケーブルに電気的に接続されている。これらの接続ケーブルはまとめられて接続線路を形成している。
【０００３】
ハウジング内に配置されたセンサ素子は基準ガスによって作業する。この基準ガスは、センサ素子の接続側の端部に設けられた開口と、センサ素子に加工成形された基準ガス通路とを介して、センサ素子の測定領域に設けられた基準ガス室にまで到達することができる。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１１５７２号明細書に基づき、基準ガスを接続管路を介してセンサ素子の接続側の端部にまで案内することが公知である。このためには、接続管路にガス透過性の区分が設けられている。
【０００４】
この場合、製作時に構造部分の清潔さに対して高い要求が課せられ得るという欠点がある。さらに、呼吸能、すなわち、運転中に達成可能である、ハウジングの内外のガス雰囲気の間のガス流れが制限されている。これによって、基準ガス室内のガス成分の濃度における過度に望ましくない変動が生ぜしめられる。これによって、ガスセンサの測定結果が悪化させられ得る。
【０００５】
発明の利点
独立請求項の特徴部に記載の特徴を備えた本発明によるガスセンサは公知先行技術に比べて、ガスセンサが簡単にかつ合理的に製造可能であり、センサ素子の接続側の端部への基準ガスの良好なガス流れを有しているので、基準ガス中の少なくとも１つのガス成分の過度に低いかまたは過度に高い濃度によるガスセンサの測定結果の悪化が回避されるという利点を有している。
【０００６】
このためには、ガスセンサのハウジングの接続側の領域におけるコンタクト形成領域に支持体エレメントが設けられている。この支持体エレメントとハウジングとの間には多孔性の材料が配置されている。支持体エレメントの外面に沿って流路が設けられている。ガスセンサの外側に位置する基準ガスは、ハウジングに加工成形された少なくとも１つの開口と多孔性の材料とを通ってかつ支持体エレメントの外面に沿った流路を介して、ガスセンサ内に位置固定されたセンサ素子の接続側の端部にまで到達することができる。多孔性の材料によって、不純物がハウジング内に侵入し得ることが阻止される。
【０００７】
択一的には、開口が支持体エレメントに設けられている。この開口を通って基準ガスは、支持体エレメントに設けられた、接続ケーブルの端部領域とコンタクト部材の、接続ケーブルとコンタクト形成された圧着接続体とを収容する切欠きを介してセンサ素子の接続側の端部にまで到達することができる。
【０００８】
従属請求項に記載した手段によって、独立請求項に記載したガスセンサの有利な構成が可能となる。
【０００９】
支持体エレメントの外面に沿った流路は、支持体エレメントの、センサ素子寄りの側に設けられた減径部によってかつ／または支持体エレメントを取り囲むエレメントの拡張部によって形成される。このような形式の減径部または拡張部は、ガスセンサの内室へのガスセンサの外側の基準ガスの十分な流入が保証されているように形成されていなければならない。この場合、内室内にはセンサ素子の接続側の端部が設けられている。このためには、減径部または拡張部が、たとえば階段状にまたは円錐形に成形されていてよい。支持体エレメントの減径部は外周壁面全体にわたって延びていてよい。また、ガスセンサの外側の領域をガスセンサの内室に接続する少なくとも１つの通路状の切欠きの形の減径部が支持体エレメントの外周壁面に付与されていることも可能である。類似の形式では、支持体エレメントを取り囲むエレメントの通路状の拡張部が設けられていてよい。
【００１０】
本発明の特に有利な構成では、多孔性の材料が、耐高温性のプラスチックから成る多孔性のスリーブとして形成されている。このスリーブは高温時でも十分な安定性を有していて、支持体エレメントを確実に位置固定している。
【００１１】
本発明の特に有利な別の構成では、多孔性の材料が、たとえばＰＴＦＥから成る多孔性のチューブとして形成されている。この多孔性のチューブは金属製の内側スリーブにわたって緊締されているので、多孔性のチューブは金属製の内側スリーブとハウジングとの間に配置されている。支持体エレメントは金属製の内側スリーブによって確実に位置固定されている。金属製の内側スリーブには、ガス交換を保証するために同じく少なくとも１つの開口が加工成形されている。減径部および／または拡張部の領域では、支持体エレメントが内側スリーブに対して間隔を有しているので、基準ガスは支持体エレメントと内側スリーブとの間でセンサ素子の接続側の端部に到達することができる。したがって、支持体エレメントの減径部および／または金属製の内側スリーブの拡張部は、金属製の内側スリーブに設けられた開口の領域から始まりセンサ素子の方向に延びている。
【００１２】
本発明の有利な構成では、支持体エレメントに少なくとも１つの開口が加工成形されている。この開口は支持体エレメントの切欠きにまで通じている。この切欠き内にはコンタクト形成部の圧着接続体が配置されている。したがって、基準ガスは支持体エレメントの開口と支持体エレメントの切欠きとを通ってセンサ素子の接続側の端部に到達することもできる。
【００１３】
ハウジングと、金属製の内側スリーブと、支持体エレメントとに加工成形された開口のうちの少なくとも２つが重なり合って位置するように配置されていると有利である。
【００１４】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１５】
図１には、公知先行技術によるガスセンサ１０、たとえば酸素センサまたは広域用酸素センサが示してある。このガスセンサ１０は測定側の区分１５と接続側の区分１６とを有していて、金属製のハウジング１３を有している。このハウジング１３は測定側の区分１５で符号１３ａによって特徴付けられていて、接続側の区分１６で符号１３ｂによって特徴付けられている。ハウジング１３内にはセンサ素子１４が、セラミックス製の成形部材２５，２６と、シールエレメント２７とによってガス密に位置固定されている。ガスセンサ１０はその接続側の区分１６でケーブル被覆体１２に結合されている。このケーブル被覆体１２内にはセンサ素子１４のための接続ケーブル１８が案内されている。
【００１６】
ハウジング１３の測定側の区分１３ａには、ガス入口・ガス出口開口２３を備えた保護管２２が固定されている。この保護管２２は、ハウジング１３の測定側の区分１３ａを越えて張り出しているセンサ素子１４の測定側の端部１４ａを取り囲んでいる。さらに、測定側の区分１５にはねじ山２４が設けられている。このねじ山２４によってガスセンサ１０を排ガス管（図示せず）に固定することができる。
【００１７】
ハウジング１３の接続側の区分１３ｂは、半径方向で全周にわたって延びる溶接シーム３１によってハウジング１３の測定側のハウジング区分１３ａにガス密に固定されている。ハウジング１３の接続側の区分１３ｂはセンサ素子１４の接続側の端部１４ｂを取り囲んでいて、内室３３を形成している。この内室３３は基準ガス雰囲気、たとえば空気を有している。この基準ガス雰囲気は、センサ素子１４に加工成形された基準ガス通路（図示せず）内に到達することができる。
【００１８】
接続側の端部１４ｂにセンサ素子１４はコンタクト面（図示せず）を有している。このコンタクト面はコンタクト部材３５とコンタクト形成されている。このコンタクト部材３５は、たとえば２つの部分から成る接続エレメント４０内に配置されている。この場合、この接続エレメント４０の両部分はばねエレメント４１によって離れないように保持される。これによって、コンタクト部材３５はセンサ素子１４のコンタクト面に向かって押圧される。コンタクト部材３５のケーブル側の区分は圧着接続体４３を備えて形成されている。この圧着接続体４３によってコンタクト部材３５は接続ケーブル１８に電気的に接続される。
【００１９】
ハウジング１３は接続側の端部１３ｂに、減径された円筒状の区分４５を備えて形成されている。この円筒状の区分４５はケーブル貫通案内体５０によって閉塞されている。このケーブル貫通案内体５０は、たとえばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）から成っていて、貫通案内したい接続ケーブル１８の数に相応して貫通孔５１を有している。この貫通孔５１の直径は、接続ケーブル１８と貫通孔５１との間にギャップが形成されるように寸法設定されている。このギャップを通って基準ガスは内室３３内に到達することができる。ケーブル被覆体１２は、たとえばＰＴＦＥチューブとして形成されている。このＰＴＦＥチューブはその周壁面に細孔および／またはガス透過性の区分を有している。この細孔および／またはガス透過性の区分を通って基準空気がチューブの内部に進入することができる。
【００２０】
図２には、ガスセンサ１１０の本発明による第１実施例の第１の構成の接続側の区分１１６が示してある。金属製のハウジング１１３の接続側の区分１１３ｂが図示してある。この接続側の区分１１３ｂ内には、センサ素子１１４の、コンタクト面（図示せず）を備えた接続側の端部１１４ｂが配置されている。センサ素子１１４のコンタクト面はコンタクト部材１３５に電気的に接続されている。このコンタクト部材１３５は、接続エレメント１４０に作用するばねエレメント１４１によってセンサ素子１１４のコンタクト面に向かって押圧される。コンタクト部材１３５はコンタクト形成領域１６０に圧着接続体１４３を有している。この圧着接続体１４３は、ハウジング１１３を越えて導出される接続ケーブル１１８に対するコンタクト部材１３５の電気的なコンタクトを形成している。接続ケーブル１１８はケーブル貫通案内体１５０によってガス密にシールされている。このケーブル貫通案内体１５０は、たとえばシリコーンゴムまたは耐熱性のフッ素エラストマ、たとえばデュポン社の商標名バイトン（ＦＫＭ；フッ素ゴム）から成っていてよい。
【００２１】
コンタクト形成領域１６０には支持体エレメント１６１が設けられている。この支持体エレメント１６１は、接続ケーブル１１８とコンタクト部材１３５の圧着接続体１４３を収容するための切欠き１６２を有している。この切欠き１６２は接続ケーブル１１８寄りの側で狭くなっている。これによって、支持体エレメント１６１からの接続ケーブル１１８の抜出しが回避される。コンタクト部材１３５は、支持体エレメント１６１の、センサ素子１１４寄りの端部からハウジング１１３の内室１３３内に突入している。センサ素子１１４は接続側の端部１１４ｂにおいて、ハウジング１１３の接続側の区分１１３ｂの内室１３３内に、センサ素子１１４に配置された基準ガス室の開口（図示せず）を有している。
【００２２】
ハウジング１１３内には金属製の内側スリーブ１６５が挿入されている。この内側スリーブ１６５は支持体エレメント１６１を取り囲んでいる。コンタクト形成領域１６０における内側スリーブ１６５とハウジング１１３との間には多孔性のチューブ１６６が設けられている。この多孔性のチューブ１６６はＰＴＦＥから成っており、支持体エレメント１６１は中実のＰＴＦＥまたは耐高温性のプラスチック、たとえばポリイミド、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から製造されている。
【００２３】
ハウジング１１３には開口１７１が加工成形されており、内側スリーブ１６５内には開口１７２が加工成形されている。ハウジング１１３の開口１７１と内側スリーブ１６５の開口１７２とは重なり合って位置している。これによって、基準ガスは、ハウジング１１３の開口１７１と、多孔性のチューブ１６６と、内側スリーブ１６５の開口１７２とを通って支持体エレメント１６１の領域に到達することができる。
【００２４】
支持体エレメント１６１は、センサ素子１１４に面した側に減径部１７４を有している。この減径部１７４は、ハウジング１１３と内側スリーブ１６５との開口１７１，１７２の領域から始まってセンサ素子１１４の方向に延びている。減径部１７４の領域で支持体エレメント１６１は内側スリーブ１６５から間隔を置いて配置されている。支持体エレメント１６１に設けられた減径部１７４の領域と内側スリーブ１６５との間の室を通って、基準ガスはセンサ素子１１４の接続側の端部１１４ｂひいては基準ガス室にまで到達することができる。減径部１７４は、センサ素子１１４に面した側で支持体エレメント１６１の全周壁面にわたって延びている。
【００２５】
択一的な構成（図示せず）では、減径部が、内側スリーブおよび／またはハウジングに設けられた開口から通路状に内室に通じていることが提案されていてよい。開口の数に相応して複数の通路状の減径部が設けられていてよい。これらの通路状の減径部の外側では、支持体エレメントが内側スリーブに直接接触しているので、支持体エレメントはセンサ素子寄りの側で付加的に位置固定されている。
【００２６】
別の択一的な構成（図示せず）では、ハウジングと内側スリーブとの開口が互いにずらされている。この事例では、ハウジングの開口と内側スリーブの開口との間において、ハウジングと内側スリーブとの間に配置された多孔性のチューブによって、充分なガス交換が保証されていることを確保することができる。
【００２７】
図３には、第１実施例の第２の構成が示してある。この構成は、ハウジング１１３と支持体エレメント１６１との間に内側スリーブ１６５と多孔性のチューブ１６６との代わりに、多孔性の材料を有する多孔性のスリーブ１６７が設けられている点で図２に示した第１の構成と区別される。この多孔性のスリーブ１６７は、たとえばＰＴＦＥから成っている。基準ガスは、ハウジング１１３に加工成形された開口１７１と、多孔性のスリーブ１６７と、支持体エレメント１６１の減径部１７４と多孔性のスリーブ１６７との間の室とを介して、内室１３３内ひいてはセンサ素子１１４の基準ガス室にまで到達することができる。
【００２８】
図４には、第１実施例の第３の構成が示してある。この構成は、支持体エレメント１６１が少なくとも１つの開口１７３を有している点で第１の構成および第２の構成と区別される。この開口１７３は内側スリーブ１６５の開口１７２の領域に設けられていて、支持体エレメント１６１に設けられた切欠き１６２に通じている。これによって、基準ガスは、支持体エレメント１６１の減径部１７４の領域を介してだけでなく、支持体エレメント１６１の開口１７３と切欠き１６２とを介しても内室１３３にまで到達することができる。切欠き１６２の数に相応して４つの開口１７３が支持体エレメント１６１に設けられている。これに相応して、内側スリーブ１６５にも４つの開口１７２が加工成形されている。
【００２９】
図５および図６には、ガスセンサ２１０の本発明による第２実施例の接続側の区分２１６が示してある。金属製のハウジング２１３の接続側の区分２１３ｂが図示してある。この接続側の区分２１３ｂ内には、コンタクト面（図示せず）を備えたセンサ素子２１４の接続側の端部２１４ｂが配置されている。センサ素子２１４のコンタクト面はコンタクト部材２３５に電気的に接続されている。このコンタクト部材２３５は、接続エレメント２４０に作用するばねエレメント２４１によってセンサ素子２１４のコンタクト面に向かって押圧される。コンタクト部材２３５はコンタクト形成領域２６０に圧着接続体２４３を有している。この圧着接続体２４３は、センサ素子２１４を越えて導出される接続ケーブル２１８に対するコンタクト部材２３５の電気的なコンタクトを形成している。接続ケーブル２１８はケーブル貫通案内体２５０によってガス密にシールされている。このケーブル貫通案内体２５０は、たとえばシリコーンゴムまたは耐熱性のフッ素エラストマ、たとえばデュポン社のバイトン（ＦＫＭ）から成っていてよい。
【００３０】
コンタクト形成領域２６０には支持体エレメント２６１が設けられている。この支持体エレメント２６１は、接続ケーブル２１８とコンタクト部材２３５の圧着接続体２４３を収容するための切欠き２６２を有している。この切欠き２６２は接続ケーブル２１８寄りの側で狭くなっている。これによって、支持体エレメント２６１からの接続ケーブル２１８の抜出しが回避される。コンタクト部材２３５は、支持体エレメント２６１の、センサ素子１１４寄りの端部からハウジング２１３の内室２３３内に突入している。
【００３１】
支持体エレメント２６１は金属製の内側スリーブ２６５によって取り囲まれている。コンタクト形成領域２６０における内側スリーブ２６５とハウジング２１３との間には多孔性の材料が設けられている。この多孔性の材料は、たとえば多孔性のチューブ２６６として形成されている。この多孔性のチューブ２６６は、たとえばＰＴＦＥから成っており、支持体エレメント２６１は、たとえばやはり中実のＰＴＦＥまたは耐高温性のプラスチック、たとえばポリイミド、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から成っている。
【００３２】
センサ素子２１４は、このセンサ素子２１４に配置された基準ガス室への開口（図示せず）を接続側に有している。この開口はハウジング２１３の内室２３３に向けられている。ガスセンサ２１０の接続側の区分２１６の外側に位置する基準ガスが内室２３３ひいては基準ガス室に接近することができるようにするためには、ハウジング２１３に開口２７１が加工成形されており、内側スリーブ２６５に開口２７２が加工成形されており、支持体エレメント２６１に開口２７３が加工成形されている。支持体エレメント２６１に設けられた開口２７３は切欠き２６２に通じている。
【００３３】
開口２７１，２７２，２７３は重なり合って位置するようにハウジング２１３ｂと，内側スリーブ２６５と、支持体エレメント２６１とに配置されている。これによって、基準ガスは、ハウジング２１３ｂに加工成形された開口２７１と、多孔性のチューブ２６６と、内側スリーブ２６５に加工成形された開口２７２と、支持体エレメント２６１に加工成形された開口２７３と、切欠き２６２とを介して内室２３３内ひいてはセンサ素子２１４の基準ガス室にまで到達することができる。
【００３４】
第２実施例の択一的な構成（図示せず）では、ハウジングと支持体エレメントとの間に内側スリーブと多孔性のチューブとの代わりに、多孔性の材料を有する多孔性のスリーブが設けられている。この多孔性のスリーブは、たとえばＰＴＦＥから成っている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
公知先行技術によるガスセンサの断面図である。
【図２】
ガスセンサの本発明による第１実施例の第１の構成の部分的な断面図である。
【図３】
ガスセンサの本発明による第１実施例の第２の構成の部分的な断面図である。
【図４】
ガスセンサの本発明による第１実施例の第３の構成の部分的な断面図である。
【図５】
ガスセンサの本発明による第２実施例の断面図である。
【図６】
第２実施例による、図５に示したＶＩ−ＶＩ線に相応の横断面図を示す。
【符号の説明】
１０ ガスセンサ、 １２ ケーブル被覆体、 １３ ハウジング、 １３ａ 区分、 １３ｂ 区分、 １４ センサ素子、 １４ａ 端部、 １４ｂ 端部、 １５ 区分、 １６ 区分、 １８ 接続ケーブル、 ２２ 保護管、 ２３ ガス入口・ガス出口開口、 ２４ ねじ山、 ２５ 成形部材、 ２６ 成形部材、 ２７ シールエレメント、 ３１ 溶接シーム、 ３３ 内室、 ３５ コンタクト部材、 ４０ 接続エレメント、 ４１ ばねエレメント、 ４３ 圧着接続体、 ４５ 区分、 ５０ ケーブル貫通案内体、 ５１ 貫通孔、 １１０ ガスセンサ、 １１３ ハウジング、 １１３ｂ 区分、 １１４ センサ素子、 １１４ｂ 端部、 １１６ 区分、 １１８ 接続ケーブル、 １３３ 内室、 １３５ コンタクト部材、 １４０ 接続エレメント、 １４１ ばねエレメント、 １４３ 圧着接続体、 １５０ ケーブル貫通案内体、 １６０ コンタクト形成領域、 １６１ 支持体エレメント、 １６２ 切欠き、 １６５ 内側スリーブ、 １６６ チューブ、 １６７ スリーブ、 １７１ 開口、 １７２ 開口、 １７３ 開口、 １７４ 減径部、 ２１０ ガスセンサ、 ２１３ ハウジング、 ２１３ｂ 区分、 ２１４ センサ素子、 ２１４ｂ 端部、 ２１６ 区分、 ２１８ 接続ケーブル、 ２３３ 内室、 ２３５ コンタクト部材、 ２４０ 接続エレメント、 ２４１ ばねエレメント、 ２４３ 圧着接続体、 ２５０ ケーブル貫通案内体、 ２６０ コンタクト形成領域、 ２６１ 支持体エレメント、 ２６２ 切欠き、 ２６５ 内側スリーブ、 ２６６ チューブ、 ２７１ 開口、 ２７２ 開口、 ２７３ 開口[0001]
The invention starts from a gas sensor of the type described in the preamble of the independent claim.
[0002]
A gas sensor of this type is described in DE-A-195 42 650 and is used, for example, for the analysis of exhaust gases of internal combustion engines. A gas sensor of the type described in the generic concept has a sensor element arranged in a housing. This sensor element has a contact surface at its connection-side end. This contact surface is electrically connected to a contact member. For this purpose, connection elements are provided. Since a spring element acts on this connection element, the connection element presses the contact element against the contact surface and thus forms an electrical contact. The contact member has a plurality of crimp connectors. These crimp connections are each electrically connected to one connection cable which extends out over the housing. These connecting cables are put together to form a connecting line.
[0003]
The sensor element located in the housing works with the reference gas. This reference gas reaches the reference gas chamber provided in the measurement area of the sensor element via an opening provided at the end of the sensor element on the connection side and a reference gas passage formed in the sensor element. can do. It is known from DE-A-196 11 572 to guide a reference gas via a connecting line to the connection-side end of a sensor element. For this purpose, a gas-permeable section is provided in the connecting line.
[0004]
This has the disadvantage that high requirements can be imposed on the cleanliness of the structural parts during production. In addition, the respiratory capacity, ie the gas flow between the gas atmosphere inside and outside the housing, which can be achieved during operation, is limited. This results in undesired fluctuations in the concentration of the gas components in the reference gas chamber. Thereby, the measurement result of the gas sensor may be deteriorated.
[0005]
Advantages of the Invention A gas sensor according to the invention with the features described in the characterizing part of the independent claim makes it possible to manufacture the gas sensor more easily and reasonably than in the prior art and to provide a connection end of the sensor element to the connection end The advantage of having a good gas flow of the reference gas is that deterioration of the measurement result of the gas sensor due to an excessively low or excessively high concentration of at least one gas component in the reference gas is avoided. ing.
[0006]
For this purpose, a support element is provided in the contact formation area in the area of the connection side of the housing of the gas sensor. A porous material is arranged between the carrier element and the housing. A flow path is provided along the outer surface of the support element. A reference gas located outside the gas sensor is fixed in the gas sensor through at least one opening machined in the housing and the porous material and via a flow path along the outer surface of the support element. The sensor element can reach the end on the connection side of the sensor element. The porous material prevents impurities from penetrating into the housing.
[0007]
Alternatively, an opening is provided in the carrier element. Through this opening, the reference gas is supplied to the sensor element via a cutout in the support element, which receives the end region of the connection cable and the contact member, which receives the crimp connection with the connection cable and the contact. It can reach the end on the connection side.
[0008]
The measures described in the dependent claims enable advantageous configurations of the gas sensor described in the independent claims.
[0009]
The flow path along the outer surface of the carrier element is formed by a reduced diameter portion of the carrier element on the side of the carrier element close to the sensor element and / or by an extension of the element surrounding the carrier element. Such a reduction or expansion must be designed such that a sufficient inflow of the reference gas outside the gas sensor into the interior of the gas sensor is ensured. In this case, a connection-side end of the sensor element is provided in the inner chamber. For this purpose, the reduced diameter portion or the enlarged portion may be shaped, for example, stepwise or conically. The reduced diameter portion of the support element may extend over the entire outer peripheral wall. It is also possible that at least one reduced diameter portion in the form of a channel-shaped notch connecting the area outside the gas sensor to the inner chamber of the gas sensor is provided on the outer peripheral wall surface of the support element. In a similar manner, a channel-like extension of the element surrounding the carrier element may be provided.
[0010]
In a particularly advantageous embodiment of the invention, the porous material is formed as a porous sleeve of a high-temperature-resistant plastic. The sleeve is sufficiently stable even at high temperatures to ensure that the support element is fixed in place.
[0011]
In another particularly advantageous embodiment of the invention, the porous material is formed as a porous tube, for example made of PTFE. The porous tube is clamped over the metal inner sleeve so that the porous tube is located between the metal inner sleeve and the housing. The support element is securely fixed in position by an inner metal sleeve. The metal inner sleeve is likewise machined with at least one opening to ensure gas exchange. In the region of the reduced diameter and / or the expansion, the support gas is spaced from the inner sleeve, so that the reference gas is supplied between the support element and the inner sleeve at the end of the connection side of the sensor element Can be reached. The reduced diameter portion of the carrier element and / or the extension of the metal inner sleeve may thus start in the region of the opening provided in the metal inner sleeve and extend in the direction of the sensor element.
[0012]
In an advantageous embodiment of the invention, at least one opening is machined in the carrier element. This opening leads to a notch in the support element. The crimp connection body of the contact forming portion is arranged in the notch. Thus, the reference gas can also reach the connection-side end of the sensor element through the opening of the support element and the cutout of the support element.
[0013]
It is advantageous if at least two of the openings machined in the housing, the inner sleeve made of metal and the carrier element are arranged in an overlapping manner.
[0014]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0015]
FIG. 1 shows a gas sensor 10 according to the prior art, for example an oxygen sensor or a wide-area oxygen sensor. The gas sensor 10 has a section 15 on the measurement side and a section 16 on the connection side, and has a metal housing 13. The housing 13 is characterized by the reference 13a in the section 15 on the measuring side and by the reference 13b in the section 16 on the connecting side. The sensor element 14 is fixed in a gas-tight manner in the housing 13 by ceramic molding members 25 and 26 and a sealing element 27. The gas sensor 10 is connected to the cable jacket 12 at a section 16 on its connection side. In this cable jacket 12, a connecting cable 18 for the sensor element 14 is guided.
[0016]
A protective tube 22 having a gas inlet / gas outlet opening 23 is fixed to the section 13 a on the measurement side of the housing 13. The protective tube 22 surrounds the measuring-side end 14a of the sensor element 14 which extends beyond the measuring-side section 13a of the housing 13. Further, a thread 24 is provided in the section 15 on the measurement side. The gas sensor 10 can be fixed to an exhaust gas pipe (not shown) by the threads 24.
[0017]
The section 13b on the connection side of the housing 13 is fixed gas-tight to the housing section 13a on the measurement side of the housing 13 by a welding seam 31 extending over the entire circumference in the radial direction. The connection-side section 13 b of the housing 13 surrounds the connection-side end 14 b of the sensor element 14 and forms an inner chamber 33. The inner chamber 33 has a reference gas atmosphere, for example, air. The reference gas atmosphere can reach a reference gas passage (not shown) formed in the sensor element 14.
[0018]
The sensor element 14 has a contact surface (not shown) at the end 14b on the connection side. This contact surface is formed in contact with the contact member 35. This contact member 35 is arranged, for example, in a two-part connecting element 40. In this case, both parts of the connection element 40 are held so as not to be separated by the spring element 41. Thereby, the contact member 35 is pressed toward the contact surface of the sensor element 14. The section on the cable side of the contact member 35 is formed with a crimp connection 43. The contact member 35 is electrically connected to the connection cable 18 by the crimp connection body 43.
[0019]
The housing 13 is formed at the connection-side end 13b with a cylindrical section 45 of reduced diameter. This cylindrical section 45 is closed by a cable penetration guide 50. The cable penetration guide 50 is made of, for example, PTFE (polytetrafluoroethylene) and has through holes 51 corresponding to the number of connection cables 18 to be guided through. The diameter of the through hole 51 is set such that a gap is formed between the connection cable 18 and the through hole 51. The reference gas can reach the inside of the inner chamber 33 through this gap. The cable covering 12 is formed, for example, as a PTFE tube. The PTFE tube has pores and / or gas permeable sections on its peripheral wall surface. Through this pore and / or gas permeable section, reference air can enter the interior of the tube.
[0020]
FIG. 2 shows the connection-side section 116 of the first configuration of the first embodiment of the gas sensor 110 according to the invention. The section 113b on the connection side of the metal housing 113 is shown. In the connection-side section 113b, a connection-side end 114b of the sensor element 114 having a contact surface (not shown) is arranged. The contact surface of the sensor element 114 is electrically connected to the contact member 135. The contact member 135 is pressed toward the contact surface of the sensor element 114 by a spring element 141 acting on the connection element 140. The contact member 135 has a crimp connection body 143 in the contact formation region 160. The crimp connection body 143 forms an electrical contact of the contact member 135 with the connection cable 118 led out beyond the housing 113. The connection cable 118 is gas-tightly sealed by a cable guide 150. The cable penetration guide 150 may be made of, for example, silicone rubber or a heat-resistant fluoroelastomer, for example, Duton's trade name Viton (FKM; fluororubber).
[0021]
A support element 161 is provided in the contact formation region 160. The support element 161 has a notch 162 for accommodating the connection cable 118 and the crimp connection 143 of the contact member 135. The notch 162 is narrower on the side closer to the connection cable 118. This avoids withdrawing the connecting cable 118 from the support element 161. The contact member 135 protrudes into the inner chamber 133 of the housing 113 from the end of the support element 161 near the sensor element 114. The sensor element 114 has an opening (not shown) of a reference gas chamber disposed in the sensor element 114 in the inner chamber 133 of the section 113b on the connection side of the housing 113 at an end 114b on the connection side.
[0022]
A metal inner sleeve 165 is inserted into the housing 113. This inner sleeve 165 surrounds the support element 161. A porous tube 166 is provided between the inner sleeve 165 and the housing 113 in the contact formation region 160. The porous tube 166 is made of PTFE and the support element 161 is made of solid PTFE or a high temperature resistant plastic such as polyimide, polyetherketone (PEK) or polyetheretherketone (PEEK). I have.
[0023]
An opening 171 is formed in the housing 113 and an opening 172 is formed in the inner sleeve 165. The opening 171 of the housing 113 and the opening 172 of the inner sleeve 165 are positioned so as to overlap. This allows the reference gas to reach the area of the support element 161 through the opening 171 of the housing 113, the porous tube 166 and the opening 172 of the inner sleeve 165.
[0024]
The support element 161 has a reduced diameter portion 174 on the side facing the sensor element 114. The reduced diameter portion 174 extends from the area of the openings 171 and 172 of the housing 113 and the inner sleeve 165 toward the sensor element 114. The support element 161 is spaced from the inner sleeve 165 in the area of the reduced diameter portion 174. Through the chamber between the area of the reduced diameter portion 174 provided on the support element 161 and the inner sleeve 165, the reference gas can reach the connection-side end 114b of the sensor element 114 and thus the reference gas chamber. it can. The reduced diameter portion 174 extends over the entire peripheral wall surface of the support element 161 on the side facing the sensor element 114.
[0025]
In an alternative configuration (not shown), it may be proposed that the reduced diameter portion communicates with the inner chamber in a passage-like manner from an opening provided in the inner sleeve and / or the housing. Depending on the number of openings, a plurality of passage-shaped diameter-reducing portions may be provided. Outside these channel-shaped diameter reductions, the support element is in direct contact with the inner sleeve, so that the support element is additionally fixed on the side closer to the sensor element.
[0026]
In another alternative configuration (not shown), the openings in the housing and the inner sleeve are offset from one another. In this case, between the opening of the housing and the opening of the inner sleeve, a porous tube arranged between the housing and the inner sleeve can ensure that a sufficient gas exchange is ensured. .
[0027]
FIG. 3 shows a second configuration of the first embodiment. This configuration differs from FIG. 2 in that a porous sleeve 167 having a porous material is provided between the housing 113 and the support element 161 instead of the inner sleeve 165 and the porous tube 166. It is distinguished from the first configuration shown. The porous sleeve 167 is made of, for example, PTFE. The reference gas is supplied to the inner chamber 133 through the opening 171 formed in the housing 113, the porous sleeve 167, and the chamber between the reduced diameter portion 174 of the support element 161 and the porous sleeve 167. It is possible to reach the reference gas chamber of the sensor element 114.
[0028]
FIG. 4 shows a third configuration of the first embodiment. This configuration is distinguished from the first and second configurations in that the support element 161 has at least one opening 173. This opening 173 is provided in the area of the opening 172 of the inner sleeve 165 and leads to a notch 162 provided in the support element 161. Thereby, the reference gas can reach the inner chamber 133 not only through the area of the reduced diameter portion 174 of the support element 161 but also through the opening 173 and the notch 162 of the support element 161. it can. Four openings 173 are provided in the support element 161 corresponding to the number of notches 162. Correspondingly, four openings 172 are also formed in the inner sleeve 165.
[0029]
5 and 6 show a connection-side section 216 of a second embodiment of the gas sensor 210 according to the invention. The connection-side section 213b of the metal housing 213 is shown. The connection-side end 214b of the sensor element 214 having a contact surface (not shown) is arranged in the connection-side section 213b. The contact surface of the sensor element 214 is electrically connected to the contact member 235. The contact member 235 is pressed toward the contact surface of the sensor element 214 by the spring element 241 acting on the connection element 240. The contact member 235 has a crimp connection body 243 in the contact formation region 260. The crimp connection 243 forms an electrical contact of the contact member 235 to the connection cable 218 led out beyond the sensor element 214. The connecting cable 218 is gas-tightly sealed by the cable guide 250. The cable guide 250 may be made of, for example, silicone rubber or a heat-resistant fluoroelastomer, such as Viton (FKM) of DuPont.
[0030]
A support element 261 is provided in the contact formation region 260. The support element 261 has a notch 262 for accommodating the connection cable 218 and the crimp connection 243 of the contact member 235. The notch 262 is narrowed on the side near the connection cable 218. This avoids withdrawing the connection cable 218 from the support element 261. The contact member 235 protrudes into the inner chamber 233 of the housing 213 from the end of the support element 261 near the sensor element 114.
[0031]
The support element 261 is surrounded by an inner sleeve 265 made of metal. A porous material is provided between the inner sleeve 265 and the housing 213 in the contact formation region 260. This porous material is formed, for example, as a porous tube 266. The porous tube 266 is made of, for example, PTFE and the support element 261 is made of, for example, also solid PTFE or a high-temperature-resistant plastic, for example polyimide, polyetherketone (PEK) or polyetheretherketone (PEEK) ).
[0032]
The sensor element 214 has an opening (not shown) to the reference gas chamber disposed on the sensor element 214 on the connection side. This opening is directed to the inner chamber 233 of the housing 213. In order to allow the reference gas located outside the section 216 on the connection side of the gas sensor 210 to approach the inner chamber 233 and thus the reference gas chamber, an opening 271 is formed in the housing 213 and the inner sleeve is formed. An opening 272 is machined in 265 and an opening 273 is machined in the support element 261. An opening 273 provided in the support element 261 leads to a notch 262.
[0033]
The openings 271, 272, 273 are arranged in the housing 213b, the inner sleeve 265, and the support element 261 so as to be located in an overlapping manner. Thereby, the reference gas is supplied to the opening 271 formed in the housing 213b, the porous tube 266, the opening 272 formed in the inner sleeve 265, and the opening 273 formed in the support element 261. Through the notch 262, it is possible to reach the inside of the inner chamber 233 and eventually the reference gas chamber of the sensor element 214.
[0034]
In an alternative embodiment (not shown) of the second embodiment, a porous sleeve with a porous material is provided between the housing and the support element instead of the inner sleeve and the porous tube. Have been. This porous sleeve is made of, for example, PTFE.
[Brief description of the drawings]
FIG.
1 is a cross-sectional view of a gas sensor according to the related art.
FIG. 2
FIG. 2 is a partial sectional view of a first configuration of the first embodiment of the gas sensor according to the present invention.
FIG. 3
FIG. 4 is a partial sectional view of a second configuration of the first embodiment of the gas sensor according to the present invention.
FIG. 4
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a third configuration of the first embodiment of the gas sensor according to the present invention.
FIG. 5
FIG. 4 is a sectional view of a second embodiment of the gas sensor according to the present invention.
FIG. 6
FIG. 6 shows a cross-sectional view corresponding to the line VI-VI shown in FIG. 5 according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10 gas sensor, 12 cable cover, 13 housing, 13a section, 13b section, 14 sensor element, 14a end, 14b end, 15 section, 16 section, 18 connection cable, 22 protective tube, 23 gas inlet / gas outlet opening , 24 thread, 25 molded member, 26 molded member, 27 seal element, 31 welding seam, 33 inner chamber, 35 contact member, 40 connection element, 41 spring element, 43 crimp connection body, 45 section, 50 cable penetration guide , 51 through hole, 110 gas sensor, 113 housing, 113b section, 114 sensor element, 114b end, 116 section, 118 connection cable, 133 inner chamber, 135 contact member, 140 connection element, 141 spring element, 143 crimp connection body, 1 50 cable penetration guide, 160 contact formation area, 161 support element, 162 notch, 165 inner sleeve, 166 tube, 167 sleeve, 171 opening, 172 opening, 173 opening, 174 reduced diameter portion, 210 gas sensor, 213 housing, 213b section, 214 sensor element, 214b end, 216 section, 218 connection cable, 233 inner chamber, 235 contact member, 240 connection element, 241 spring element, 243 crimp connection body, 250 cable penetration guide body, 260 contact formation area, 261 support element, 262 notch, 265 inner sleeve, 266 tube, 271 opening, 272 opening, 273 opening