JP4392875B2 - 接触接続装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に排ガス中のガス成分を測定するためのセンサ素子を耐熱性に接触接続のための接触接続装置であって、センサ素子がケーシング内に配置されており、センサ素子が電気的な接続導線を介して、測定個所から離れた評価回路に接続されており、センサ素子と接続導線との電気的な接触接続がクランプ結合を介して接触接続されている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような形式の接触接続装置は公知である。自動車の排ガス中の酸素含量を測定するためのセンサ素子が使用される場合、このセンサ素子は自動車の、高い温度負荷が生じる領域に配置される。このようなセンサ素子は複数の電極及び場合によっては加熱素子を有しており、これらの電極および加熱素子は、測定ガスから離れた評価回路に接続されなければならない。このためには、少なくとも単心の、ただし一般的には多心の電気的な接続導線が設けられており、この接続導線がセンサ素子を評価回路に接続している。接続導線をセンサ素子と接触接続するためには、クランプ結合を形成することが知られており、その場合、接触接続されるべき部分は、互いに接合されなければならない複数のセラミックシェル内に挿入される。セラミックシェルの接合により、接点結合が形成される。セラミックシェルを所定の位置に保持するために、もしくは接触個所における十分に高い接触圧を保証するためには、セラミックシェルの周囲に金属ばねを配置することが知られている。しかし、公知の接触接続装置では、この接触接続装置が、制限された程度の耐熱性しか有しないことが不都合である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の接触接続装置を改良して、十分に高い耐熱性を有するような接触接続装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明の構成では、クランプ結合が、クランプ個所を取り囲むセラミック部材によって形成されており、該セラミック部材が、クランプ個所に、半径方向内側に向けられたクランプ力を自動的に加えるようにした。
【０００５】
【発明の効果】
本発明による接触接続装置は、高い耐熱性が容易に得られるという利点を提供する。クランプ結合が、クランプ個所を取り囲み、かつこのクランプ個所へ半径方向内側に向けられたクランプ力を自動的に加えるセラミック部材により形成されることに基づき、接触力を付与する付加的な構成部分なしに簡単に、一方ではセラミック部材によって接触力を付与し、他面ではセラミック部材によって接点結合部を高い温度に対して保護することができる。このセラミック部材は周知のように極めて高い耐熱性を有しているので、例えば＞８００℃の温度までの接触接続装置の耐熱性が可能となる。従って、この接触接続装置は特に高温にさらされるセンサ素子、例えば自動車のλセンサもしくはＯ_２センサにおいて使用するために適している。
【０００６】
請求項２以下には、本発明の有利な構成が記載されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面につき詳しく説明する。
【０００８】
図１には自動車の排ガス中の酸素含量の測定するためのＯ_２センサ１２の接続領域１０が示されている。このＯ_２センサ１２はケーシング１６の内部に配置されたセンサ素子１４を有している。ケーシング１６は排ガスを案内する導管内にシールされて配置されている（図示しない）。シールのためには、センサ素子１４が、セラミックリング２０により固定されたシール部材１８を貫いて案内されている。ケーシング１６は、接触接続装置２４を収容するために役立つ保護スリーブ２２を備えている。この接触接続装置２４はセンサ素子１４の接点領域２６を電気的な接続導線２８に電気的に接触接続するために働く。センサ素子１４の接触接続されるべき電極の数（一般に加熱装置が配置される場合には４つ）に相応して、電気的な接続導線２８はそれに対応する数の接続線材３０を有している。接続線材３０はセンサ素子１４の接点領域２６に載着されている。センサ素子１４の構成に応じて電気的な接続導線２８は例えば平形バンド又は円形ケーブルとして形成されている。接点領域２６に接触した接続線材３０は、クランプ個所３２を形成しており、このクランプ個所３２はセラミック部材３４によって取り囲まれる。このセラミック部材３４は軸方向の貫通孔３６を備えており、この貫通孔３６の横断面はクランプ個所３２に適合されている。接続導線２８が円形ケーブルであるのか、又は平形バンドであるのかに応じて、貫通孔３６も同様に円形又は楕円形に形成されている。
【０００９】
次に、セラミック部材３４の構成を詳細に説明するが、その場合、図面には２つの実施可能性が示されている。長手方向軸線３８の左側には第１実施例が、長手方向軸線３８の右側には第２実施例が示されている。両実施例においては、構造が部分的に異なっていても、同じ機能を有する構成部分は同一の符号を備えている。セラミック部材３４は環状溝４０を有しており、この環状溝４０はセラミック部材３４の端面４２もしくは端面４４に向かって開いている。この環状溝４０は長手方向軸線３８に対してほぼ同軸的に延びている。この環状溝４０により、一方ではこの環状溝４０によって仕切られ、他方では貫通孔３６を形成する、前記セラミック部材３４の区分４６が形成されている。環状溝４０は例えばセラミック部材３４の軸方向長さの半分を越えて延びている。端面４２もしくは端面４４の領域内では区分４６が、セラミック部材３４の、環状溝４０を取り囲む支持領域４８に比べて短縮されて形成されている。
【００１０】
区分４６は貫通孔３６の方向に向かって隆起した隆起部５０を備えており、その場合、この隆起部５０の領域では、セラミック部材３４が組み付けられていない状態において直径が、あとから形成される貫通孔３６の直径、つまりセラミック部材３４が組み付けられた後に形成される貫通孔３６の直径よりも小さく設定されている。従って、区分４６は、いわばクランプ個所３２の方向にプレロードもしくは予負荷をかけられている。このことにより、接触接続装置２４の組付け時に、セラミック材料に内在する弾性に基づき、セラミック部材３４の区分４６が半径方向外側に向かって拡開されて、クランプ個所３２へ接触圧を加えることが達成される。接触圧の大きさは区分４６の寸法設定により、特に区分４６の軸方向の長さ、厚さ及び区分４６にかけられるプレロードもしくは予負荷により調整され得る。
【００１１】
セラミック部材３４の固定のためには、支持領域４８が、長手方向軸線３８に対して円錐状に延びる環状面５２を備えており、この環状面５２は、保護スリーブ２２の、接触接続装置２４のための収容領域５６と、接続導線２８のための固定領域５８との間の移行領域５４の円錐度に適合されている。さらに、支持領域４８は端面４４に支持面６０を形成しており、この支持面６０は、長手方向軸線３８の左側に図示した実施例では、セラミックリング２０に支持された内側の環状面６２として形成されており、長手方向軸線３８の右側に図示した実施例では、同様にセラミックリング２０もしくはケーシング１６に支持された外側の環状面６４として形成されている。環状溝４０が上方の端面４２へ向かって開いているか、又は下方の端面４４へ向かって開いているかに応じて、内側の環状面６２又は外側の環状面６４が形成される。
【００１２】
内側の環状面６２もしくは外側の環状面６４がセラミックリング２０に接触し、かつ環状面５２が保護スリーブ２２に接触することにより、接触接続装置２４の正確な位置決めを行うことができる。この場合、付加的にセラミック部材３４を所定の固定力で軸方向に負荷することにより、区分４６にかけられるプレロードもしくは予負荷を調節し、ひいては接触力を調節することができる。保護スリーブ２２は、所定の範囲で塑性変形させることによって、一方ではケーシング１６に、かつ他方では接続導線２８の絶縁外套もしくは保護外套６６に、それぞれロックされている。従って、保護スリーブ２２は同時に接続導線２８のための引張負荷軽減装置としても役立つ。
【００１３】
接触接続装置２４を位置調整するためには、区分４６が、図面には図示されていないが、貫通孔３６に面した側に、軸方向に延びる案内溝を有していてよい。この案内溝内には、接触接続されるべき部分の少なくとも１つに対応して設けた案内隆起部が係合する。場合によっては、この案内溝は接続線材３０を収容するために働くことができるので、センサ素子１４の規定された接触接続が可能となる。
【００１４】
総合的に、セラミック部材３４によって、接続導線２８へのセンサ素子１４の耐熱性の接触接続が達成される。セラミック部材３４の材料選択に応じて、例えば約８００℃の温度までの耐熱性を達成することができる。接触圧を維持するために別の機械的部材が存在していないことに基づき、高い温度でも不変の接触圧が得られる。場合によって接点領域２６の内部で材料のクリープが発生しても、このようなクリープはセラミック部材３４の弾性、特にセラミック部材３４の区分４６のプレロードもしくは予負荷によって受け止められる。従って、この接触接続装置２４は特に高い温度にさらされる領域、例えば熱い排ガスを案内する導管のすぐ近くで自動車の排ガス中の酸素含量を測定するためのＯ_２センサ１２に配置するために適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による接触接続装置の２つの実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 接続領域、 １２ Ｏ_２センサ、 １４ センサ素子、 １６ ケーシング、 １８ シール部材、 ２０ セラミックリング、 ２２ 保護スリーブ、 ２４ 接触接続装置、 ２６ 接点領域、 ２８ 接続導線、 ３０ 接続線材、 ３２ クランプ個所、 ３４ セラミック部材、 ３６ 貫通孔、 ３８ 長手方向軸線、 ４０ 環状溝、 ４２，４４ 端面、 ４６ 区分、 ４８ 支持領域、 ５０ 隆起部、 ５２ 環状面、 ５４ 移行領域、 ５６ 収容領域、 ５８ 固定領域、 ６０ 支持面、 ６４ 環状面、 ６６ 保護外套

Claims (6)

1. 特に排ガス中のガス成分を測定するためのセンサ素子を耐熱性に接触接続のための接触接続装置であって、センサ素子がケーシング内に配置されており、センサ素子が電気的な接続導線を介して、測定個所から離れた評価回路に接続されており、センサ素子と接続導線との電気的な接触接続がクランプ結合を介して接触接続されている形式のものにおいて、クランプ結合が、クランプ個所（３２）を取り囲むセラミック部材（３４）によって形成されており、該セラミック部材（３４）が、クランプ個所（３２）に、半径方向内側に向けられたクランプ力を自動的に加えるようになっており、セラミック部材（３４）が、当該接触接続装置（２４）の長手方向軸線（３８）に対してほぼ同軸的に延びる少なくとも１つの環状溝（４０）を有しており、該環状溝（４０）が、セラミック部材（３４）の両端面（４２，４４）のいずれか一方の端面に開口していることを特徴とする接触接続装置。
2. セラミック部材（３４）が、クランプ個所（３２）を収容するための貫通孔（３６）を有しており、セラミック部材（３４）の、前記環状溝（４０）と前記貫通孔（３６）とを仕切る区分（４６）が、前記貫通孔（３６）の方向にプレロードもしくは予負荷をかけられており、しかも該区分（４６）が、前記貫通孔（３６）の方向に向かって隆起した隆起部（５０）を備えており、該隆起部（５０）の領域で、セラミック部材（３４）が組み付けられていない状態において直径が、あとから形成される貫通孔（３６）の直径よりも小さく設定されている、請求項１記載の接触接続装置。
3. セラミック部材（３４）が、ケーシング（１６）内でのセラミック部材（３４）の規定された位置決めのために働く少なくとも１つの支持領域（４８）を形成している、請求項１または２記載の接触接続装置。
4. 前記支持領域（４８）が、長手方向軸線（３８）に対して円錐状に延びる環状面（５２）を形成しており、該環状面（５２）が、当該接触接続装置（２４）を収容する保護スリーブ（２２）に支持されている、請求項３記載の接触接続装置。
5. セラミック部材（３４）が、位置決めのために軸方向で作用する固定力によって負荷されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の接触接続装置。
6. 前記区分（４６）が、前記貫通孔（３６）に向かって開いていた、軸方向に延びる少なくとも１つの案内溝を備えており、該案内溝内に、接触接続されるべき部分（２６，３０）の１つに対応して設けられた案内隆起部が係合している、請求項２から５までのいずれか１項記載の接触接続装置。

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