JP4101291B2 - Connection lines used for measurement sensors - Google Patents

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Description

背景技術
本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の、特に内燃機関の排ガス中の酸素含有量を検出するための測定センサに用いられる接続ラインから出発する。
上位概念に記載の接続ラインは、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第２８０５５９８号明細書に基づき公知である。このような接続ラインの場合、測定センサの金属製のケーシングから導出された電気的な接続ケーブルが、被覆管によって被覆されている。この被覆管は、水飛沫および大気汚染物質から遮蔽された外気を、測定センサのケーシングの内部に導入するために役立つ。従来公知の接続ラインは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）によって絶縁された接続ケーブルを有しており、この場合、基準空気として用いられる外気が、ケーブル芯を介して導かれる。
さらに、被覆管として金属管を使用して、この金属管内の接続ケーブルの電気的な導体を酸化マグネシウム粉によって熱的かつ電気的に絶縁することが公知である。この酸化マグネシウム粉は吸湿性を有しているため、接続ラインが、周囲温度および周囲湿度のもとで短時間支承されると、導体間の絶縁抵抗が減少する。このことを回避するためには、導体端部の焼き付けと封止とを伴う、大きな手間のかかる製造が必要とされる。
発明の利点
これに対して請求の範囲第１項の特徴部分に記載の本発明による接続ラインは、次のような利点を有している。つまり、被覆管内における接続ケーブルの高温安定性を有する電気的かつ熱的な絶縁が可能である。この場合、基準空気の供給が損なわれることはない。このような高温安定性を有する接続ラインは、測定センサの短い構造によってコスト削減を可能にする。通常の接続ケーブルおよび接続コネクタを使用できるので、さらに有利である。
請求の範囲第２項以下に記載された手段によって、本発明による接続ラインのさらに別の構成および改善が可能である。接続ケーブルが測定センサと接続コネクタとの間に交差個所を備えていると特に有利である。この交差個所内では、センサエレメント側の接続ケーブルがコネクタ側の接続ケーブルと電気的に接触接続されている。また、交差個所をシールエレメントでシールすると特に有利である。シールエレメントは中空室を有しているので、コネクタ側の接続ケーブルを介して案内された基準空気を被覆管に向かって移送することができる。シールエレメントはプラスチックから製造されると有利である。このプラスチックは射出成形時に交差個所を取り囲むことにより、この交差個所に被さる。各１つの接点ストリップを備えた、センサエレメント側のケーブル端部の構成によって、接続ケーブルはセンサエレメントの接続接点に溶接またはろう接することができる。このことにより、構造的に極めて大きな手間のかかる汎用の接触接続コネクタが不要になる。このような接触接続コネクタを省くことによって、同時に、センサエレメントの接続側の端部を比較的高い温度にさらすことができる。これによって、センサエレメントの長さを減じることができる。
図面
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
第１図は測定センサのための接続ラインを示す図であり、
第２図は、本発明による接続ラインの第１実施例を、第１図のＩＩ−ＩＩ線に沿って示す横断面図であり、
第３図は、本発明による接続ラインの第２実施例を、第１図のＩＩ−ＩＩ線に沿って示す横断面図である。
実施例の説明
第１図には、接続コネクタ１１を備えた、測定センサ１０に用いられる接続ラインが示されている。この場合、測定センサ１０のうちの接続側の区分のみが図示されている。接続コネクタ１１は、制御装置もしくは評価装置（図示せず）に接続される。測定センサ１０は、金属製のケーシング１２内に配置されたセンサエレメント１３を有しており、このセンサエレメント１３のうちの接続側の端区分のみが図示されている。このセンサエレメント１３の接続側の端区分は、接続接点（詳しい図示せず）を備えている。
接続ラインは、測定センサ側の接続ケーブル１６を備えた、測定センサ側のライン区分１５と、コネクタ側の接続ケーブル１８を備えた、コネクタ側のライン区分１７とを有している。測定センサ側の接続ケーブル１６は金属製の被覆管１９によって覆われている。この被覆管１９は、例えばほぼ直角に延びるアーチ部を有するように構成されている。しかしながらこの被覆管１９は、まっすぐに延びるか、または他のいずれの角度で曲げられて延びることも可能である。接続ケーブル１６，１８はそれぞれ、電気的な導体２１；２２を有している。これら導体２１；２２は、測定センサ側の接続ケーブル１６においては耐高温性を有する電気的な絶縁体２３によって被覆され、かつコネクタ側の接続ケーブル１８においては、例えばＰＴＦＥのようなプラスチックから成る絶縁体２４によって被覆されている。
両ライン区分１５，１７間には、交差個所２０が設けられている。この交差個所２０内では、測定センサ側の接続ケーブル１６とコネクタ側の接続ケーブル１８とが、接点接続部２６によって接続されている。このために、測定センサ側の接続ケーブル１６に設けられた導体２１の端部には、例えば各１つの圧着スリーブ２７が溶接されている。この圧着スリーブ２７には、コネクタ側の接続ケーブル１８に設けられた導体２２がかしめ締結されているので、圧着接続が生ぜしめられる。
接点接続部２６は、シールエレメント３０によって被覆されており、この場合、シールエレメント３０の内部に中空室３１が設けられている。この中空室３１に、コネクタ側の接続ケーブル１８の絶縁体２４が接続されている。測定センサ側のライン区分１５の側では、シールエレメント３０は被覆管１９に、中空室３１が被覆管１９の内部に接続されるように統合されている。
中空室３１を介して実現された接続は、以下のように役立つ。つまり、接続コネクタ１１を介して、有利には撚り線として構成された導体２２に流入した空気を中空室３１を介して被覆管１９内に案内することができ、さらに、この被覆管１９から空気はケーシング１２の内部に導入される。このケーシング１２の内部では、導入された空気がセンサエレメント１３のための基準空気として役立つ。センサエレメント１３が基準空気を要しない場合には、中空室３１を省くことが考えられる。シールエレメント３０は、例えばプラスチックで射出成形するときに接点接続部２６を取り囲むことにより、製造される。これにより、コネクタ側の接続ケーブル１８と被覆管１９とに向かって水密な接続が生じる。
ケーシング１２は接続区分３３を備えている。この接続区分３３は、センサエレメント側の形状に対して減径されており、円筒形の開口３４を形成している。この円筒形の開口３４内には、金属製の被覆管１９が嵌め込まれている。この被覆管１９は、例えば接続区分３３の閉じられた溶接継目３５によって、ケーシング１２に溶接されている。この溶接継目３５はレーザ溶接によって得ることができる。測定センサ側の接続ケーブル１６に設けられた導体２１の、センサエレメント側の端部はそれぞれ、ろう接または溶接された各１つの接点ストリップ２８を備えている。この接点ストリップ２８は、センサエレメント１３の各接続接点に、ろう接または溶接によって接触接続されている。
測定センサ側のライン区分１５の２つの実施例が、第２図および第３図に示されている。第２図に示した実施例においては、被覆管１９内に、測定センサ側の４つの接続ケーブル１６が配置されている。これら接続ケーブル１６に設けられた導体２１は、耐高温性を有する電気的な絶縁体２３によって被覆されている。第３図に示した実施例においては、被覆管１９内に、５つの測定センサ側の接続ケーブル１６が案内されている。被覆管１９内におけるこれらの接続ケーブル１６の配置は、できる限り大きな充てん密度を実現可能にするように行われている。第３図に示された接続ケーブル１６の構成は、第２図に示された接続ケーブル１６の構成に相当する。
被覆管１９は、例えばクロムニッケル合金もしくはニッケルクロム合金のような耐熱性の金属から成っており、かつ収容されるべき接続ケーブル１６の数に応じて、約３〜６mmの外径を有している。
耐高温性の電気的な絶縁体２３としては、グラスファイバ（Ｇｌａｓｓｅｉｄｅ）が使用される。このグラスファイバの編成体によって導体２１が取り囲まれている。導体２１を取り囲む、セラミックスファイバから成る編成体を使用することも可能である。グラスファイバの耐熱温度は約７００℃に達し、セラミックスファイバの耐熱温度は約１２００℃まで達する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention starts from a connection line used in a measuring sensor for detecting the oxygen content in the exhaust gas of an internal combustion engine, as described in the superordinate concept of claim 1.
The connection lines described in the superordinate concept are known, for example, from German Offenlegungsschrift 2 805 598. In the case of such a connection line, an electrical connection cable led out from a metal casing of the measurement sensor is covered with a cladding tube. This cladding tube serves to introduce outside air shielded from water droplets and air pollutants into the interior of the casing of the measurement sensor. A conventionally known connection line has a connection cable insulated by polytetrafluoroethylene (PTFE). In this case, outside air used as reference air is guided through a cable core.
Furthermore, it is known to use a metal tube as a cladding tube and to thermally and electrically insulate an electrical conductor of a connection cable in the metal tube with magnesium oxide powder. Since this magnesium oxide powder has a hygroscopic property, when the connection line is supported for a short time under ambient temperature and humidity, the insulation resistance between the conductors decreases. In order to avoid this, a large and time-consuming production involving baking and sealing of the conductor ends is required.
Advantages of the invention On the other hand, the connection line according to the invention described in the characterizing part of claim 1 has the following advantages. That is, electrical and thermal insulation having high temperature stability of the connecting cable in the cladding tube is possible. In this case, the supply of reference air is not impaired. Such a connection line having high temperature stability enables cost reduction due to the short structure of the measurement sensor. It is further advantageous because normal connection cables and connection connectors can be used.
Further arrangements and improvements of the connection line according to the invention are possible by means described in the claims below. It is particularly advantageous if the connection cable has an intersection between the measuring sensor and the connection connector. In the intersection, the sensor element side connection cable is electrically connected to the connector side connection cable. It is particularly advantageous to seal the intersection with a sealing element. Since the sealing element has a hollow chamber, the reference air guided through the connection cable on the connector side can be transferred toward the cladding tube. The sealing element is advantageously made from plastic. This plastic covers this intersection by surrounding it at the time of injection molding. Depending on the configuration of the cable end on the sensor element side, each with one contact strip, the connection cable can be welded or brazed to the connection contacts of the sensor element. This eliminates the need for a general-purpose contact connector that is extremely laborious in terms of structure. By omitting such a contact connector, at the same time, the end of the sensor element on the connection side can be exposed to a relatively high temperature. Thereby, the length of the sensor element can be reduced.
In the following, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a connection line for a measurement sensor;
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the connection line according to the present invention along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the connection line according to the present invention along the line II-II in FIG.
Description of Embodiments FIG. 1 shows a connection line used for a measurement sensor 10 provided with a connection connector 11. In this case, only the connection side segment of the measurement sensor 10 is shown. The connection connector 11 is connected to a control device or an evaluation device (not shown). The measurement sensor 10 has a sensor element 13 arranged in a metal casing 12, and only the end section on the connection side of the sensor element 13 is shown. An end section on the connection side of the sensor element 13 includes a connection contact (not shown in detail).
The connection line has a line section 15 on the measurement sensor side provided with a connection cable 16 on the measurement sensor side, and a line section 17 on the connector side provided with a connection cable 18 on the connector side. The connection cable 16 on the measurement sensor side is covered with a metal cladding tube 19. The cladding tube 19 is configured to have, for example, an arch portion extending substantially at a right angle. However, the cladding tube 19 can extend straight or bend at any other angle. Each of the connecting cables 16 and 18 has an electrical conductor 21; 22. The conductors 21 and 22 are covered with a high-temperature-resistant electrical insulator 23 in the connection cable 16 on the measurement sensor side, and insulation made of a plastic such as PTFE in the connection cable 18 on the connector side. Covered by the body 24.
An intersection 20 is provided between the line sections 15 and 17. In the intersection 20, the connection cable 16 on the measurement sensor side and the connection cable 18 on the connector side are connected by a contact connection part 26. For this purpose, for example, one crimping sleeve 27 is welded to the end of the conductor 21 provided in the connection cable 16 on the measurement sensor side. Since the conductor 22 provided in the connection cable 18 on the connector side is caulked and fastened to the crimping sleeve 27, a crimping connection is generated.
The contact connection portion 26 is covered with a seal element 30, and in this case, a hollow chamber 31 is provided inside the seal element 30. The insulator 24 of the connection cable 18 on the connector side is connected to the hollow chamber 31. On the line section 15 side on the measurement sensor side, the sealing element 30 is integrated with the cladding tube 19 so that the hollow chamber 31 is connected to the inside of the cladding tube 19.
The connection realized via the hollow chamber 31 serves as follows. In other words, the air that has flowed into the conductor 22, which is preferably configured as a stranded wire, can be guided into the cladding tube 19 via the hollow connector 31 via the connection connector 11. Is introduced into the casing 12. Inside this casing 12, the introduced air serves as reference air for the sensor element 13. If the sensor element 13 does not require reference air, it can be considered that the hollow chamber 31 is omitted. The sealing element 30 is manufactured, for example, by surrounding the contact connection 26 when it is injection-molded with plastic. As a result, a watertight connection is generated toward the connector-side connection cable 18 and the cladding tube 19.
The casing 12 is provided with a connection section 33. The connection section 33 is reduced in diameter with respect to the shape on the sensor element side, and forms a cylindrical opening 34. In the cylindrical opening 34, a metal cladding tube 19 is fitted. The cladding tube 19 is welded to the casing 12 by, for example, a closed weld seam 35 of the connection section 33. The weld seam 35 can be obtained by laser welding. Each end of the conductor 21 provided on the connection cable 16 on the measurement sensor side on the sensor element side is provided with one contact strip 28 that is brazed or welded. The contact strip 28 is contact-connected to each connection contact of the sensor element 13 by brazing or welding.
Two embodiments of the line section 15 on the measuring sensor side are shown in FIGS. In the embodiment shown in FIG. 2, four connection cables 16 on the measurement sensor side are arranged in the cladding tube 19. The conductors 21 provided in these connection cables 16 are covered with an electrical insulator 23 having high temperature resistance. In the embodiment shown in FIG. 3, five measuring sensor side connection cables 16 are guided in the cladding tube 19. The arrangement of these connecting cables 16 in the cladding tube 19 is performed in such a way that the highest possible packing density is possible. The configuration of the connection cable 16 shown in FIG. 3 corresponds to the configuration of the connection cable 16 shown in FIG.
The cladding tube 19 is made of a heat-resistant metal such as chrome nickel alloy or nickel chrome alloy, and has an outer diameter of about 3 to 6 mm depending on the number of connection cables 16 to be accommodated. Yes.
As the high temperature resistant electrical insulator 23, glass fiber is used. The conductor 21 is surrounded by the glass fiber knitted body. It is also possible to use a knitted body made of ceramic fibers surrounding the conductor 21. The heat resistance temperature of the glass fiber reaches about 700 ° C., and the heat resistance temperature of the ceramic fiber reaches about 1200 ° C.

Claims (6)

特に内燃機関の排ガス中の酸素含有量を検出するための測定センサに用いられる接続ラインであって、測定センサの金属製のケーシングから導出され、かつ電気的な絶縁体を有する少なくとも１つの接続ケーブルを備えており、該接続ケーブルが被覆管によって取り囲まれている形式のものにおいて、接続ケーブル（１６）の絶縁体（２３）が、高温安定性を有する材料の編成体から成っていて、かつ被覆管（１９）がケーシング（１２）に溶接されており、被覆管（１９）によって取り囲まれた測定センサ側の接続ケーブル（１６）を備えた測定センサ側のライン区分（１５）と、コネクタ側の接続ケーブル（１８）を備えたコネクタ側のライン区分（１７）とが設けられており、両ライン区分（１５，１７）の間に接点接続部（２６）のための交差個所（２０）が設けられていて、接点接続部（２６）によって、測定センサ側の接続ケーブル（１６）とコネクタ側の接続ケーブル（１８）とが接触接続可能であり、接点接続部（２６）がシールエレメント（３０）によって取り囲まれており、該シールエレメント（３０）が、被覆管（１９）とコネクタ側の接続ケーブル（１８）とを少なくとも水密に取り囲んでおり、シールエレメント（３０）が、プラスチック射出成形部材であることを特徴とする、測定センサに用いられる接続ライン。In particular, a connection line used for a measurement sensor for detecting the oxygen content in the exhaust gas of an internal combustion engine, wherein the connection line is derived from a metal casing of the measurement sensor and has an electrical insulator In which the connecting cable is surrounded by a cladding tube, the insulator (23) of the connecting cable (16) is made of a knitted body of material having high temperature stability and is covered The pipe (19) is welded to the casing ( 12 ), the measurement sensor side line section (15) provided with the connection cable (16) on the measurement sensor side surrounded by the cladding pipe (19), and the connector side A line section (17) on the connector side having a connection cable (18), and a contact connection portion (26) between the line sections (15, 17). The connecting portion (20) for connecting the measurement sensor and the connecting cable (18) on the connector side can be contact-connected by the contact connecting portion (26). (26) is surrounded by the sealing element (30), and the sealing element (30) surrounds the cladding tube (19) and the connecting cable (18) on the connector side at least in a watertight manner. ) Is a plastic injection-molded member, a connection line used for a measurement sensor. 前記シールエレメント（３０）が中空室（３１）を有しており、該中空室（３１）を介して、ガスもしくは空気が被覆管（１９）に導入可能である、請求項１記載の接続ライン。Connection line according to claim 1, wherein the sealing element (30) has a hollow chamber (31), through which gas or air can be introduced into the cladding tube (19). . 前記中空室（３１）が、コネクタ側の接続ケーブル（１８）を介して流入するガスもしくは空気が、被覆管（１９）にさらに導入可能であるように形成されている、請求項２記載の接続ライン。The connection according to claim 2, wherein the hollow chamber (31) is formed such that gas or air flowing in through the connection cable (18) on the connector side can be further introduced into the cladding tube (19). line. 高温安定性の絶縁体（２３）が、編成されたグラスファイバである、請求項１記載の接続ライン。The connection line according to claim 1, wherein the high temperature stable insulator is a woven glass fiber. 高温安定性の前記絶縁体（２３）が、セラミックスファイバから成る編成体である、請求項１記載の接続ライン。The connection line according to claim 1, wherein the high temperature stable insulator is a knitted body made of ceramic fibers. ケーシング（１２）が、接続区分（３３）に向かって、円筒形の開口（３４）で減径しており、円筒形の該開口（３４）内に被覆管（１９）が、溶接継目（３５）を介してガス密に固定されている、請求項１記載の接続ライン。The casing (12) is reduced in diameter towards the connection section (33) by a cylindrical opening (34), in which the cladding tube (19) is connected to the weld seam (35). The connection line according to claim 1, which is gastightly fixed via
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