WO2003104786A1 - Messfühler - Google Patents

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WO2003104786A1
WO2003104786A1 PCT/DE2003/001600 DE0301600W WO03104786A1 WO 2003104786 A1 WO2003104786 A1 WO 2003104786A1 DE 0301600 W DE0301600 W DE 0301600W WO 03104786 A1 WO03104786 A1 WO 03104786A1
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WO
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contact
contact part
sensor
carrier
boundary wall
Prior art date
Application number
PCT/DE2003/001600
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English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Weyl
Bernhard Wild
Rainer Maier
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • 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
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4062—Electrical connectors associated therewith
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases

Definitions

  • the invention is based on a sensor for determining a physical property of a measuring gas, in particular for determining the temperature or oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine, according to the preamble of claim 1.
  • the contact surfaces on the sensor element usually consist of a thin platinum layer, which can be damaged relatively easily in the manufacture of the connection connection of the sensor element, so that the contact parts should be pushed onto the contact surfaces as little as possible when the sensor is mounted.
  • a large contact or contact pressure is required for good electrical contact between the contact surface and the contact part.
  • a connector is provided in a known gas sensor (DE 41 26 378 AI), which consists of a ? -
  • the plate-shaped sensor element has a total of four contact surfaces on its connection area, two of which are spaced apart from one another on opposite sides of the sensor element, and is inserted with its connection area between the contact part carrier provided with two contact parts and the mating wall provided with two contact parts.
  • the ring-like spring clip enclosing the contact part carrier and counter wall on the outside presses the contact parts of the contact part carrier and counter wall against the contact surfaces of the sensor element as a result of mechanical prestressing, so that a sufficiently high contact pressure is given.
  • the contact parts are elongated in the form of strips and are designed at the ends as connection points for one connecting line each.
  • the connection point is designed, for example, as a sleeve with a longitudinal gap. The connection point is preceded by a bulge for longitudinal compensation in the event of thermal expansion.
  • the spring clip is pressed apart using an auxiliary tool, so that the connection area of the sensor element can be inserted between the contact parts on the contact part carrier and the counter wall without radial contact pressure, and any damage to the sensitive contact surfaces on the sensor element is avoided. If the spring clip is released again and the auxiliary tool is removed, the spring clip presses the contact part carrier and counter wall against one another and creates the high contact pressure between the contact parts and the contact surfaces.
  • the sensor according to the invention with the features of claim 1 has the advantage of simple assembly without any auxiliary tools, in which when the
  • Connector plug of the sensor element in the contact part holder under only slight pressure of the contact parts of the contact surface is pushed onto the sensor element of the connection area, thus avoiding damage 'to the delicate Plat' in-contact surfaces of the sensor element.
  • both the contact pressure between the contact part and the plug member and a sufficiently high contact pressure between the contact part and the contact surface on the sensor element are generated.
  • the desired contact force can be varied by a suitable, geometric design of the at least one contact part, preferably made of round wire or flat strip material.
  • the contact part carrier and contact parts form a preassembled unit, wherein according to an advantageous embodiment of the invention, a slight pretensioning of the contact part in the contact part carrier prevents the at least one contact part from falling out of the contact part holder.
  • the contact part carrier itself is axially clamped to the housing receiving the sensor element by means of a protective sleeve, one between the contact part carrier and one of the support shoulders of the contact part carrier on the housing and on the ' Protective sleeve inserted spring element ensures compensation of manufacturing tolerances and vibration-free fixing of the contact part carrier.
  • the contact part carrier has a central recess on its end face facing the sensor element, in which the connection area of the sensor element is inserted.
  • the at least one contact part is accommodated in an axial passage in the contact part carrier, which has an inner boundary wall closer to the center axis of the contact part carrier and an outer boundary wall spaced apart therefrom as well as a connection in the area of the at least one contact surface to the central recess in the area of the at least one contact surface producing slot opening for passage of a portion of the contact part.
  • the contact part is shaped in such a way that when the plug-in member is inserted into the bushing, there between the contact part and the outer boundary wall of the bushing, the contact part section is pressed onto the contact surface through the slot opening.
  • the contact part is designed to be resilient and has one such a preload that it has two contact points on its inward-facing side on the inner boundary wall of the bushing and with an intermediate contact point on its opposite, outward-pointing side on the outer side
  • Boundary wall of the implementation is present.
  • the contact part is cranked at the end and lies with its one cranked end in a recess in the inner boundary wall and with its other cranked end in a slot-like recess in the outer boundary wall.
  • the contact part can be inserted into the contact part carrier by a simple joining process and is held therein against falling out.
  • the shape of the resilient contact part is such that the portion of the contact part protruding into the slot opening protrudes somewhat from the slot opening into the central recess.
  • FIG. 1 is an enlarged view of section II in Fig. 1,
  • Fig. 3 shows an enlarged detail
  • Fig. 7 is the same representation as in Fig. 3 with a modification of the contact part.
  • the sensor shown in section in FIG. 1 for determining a physical property of a measuring gas in particular for determining the temperature or the oxygen concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine, also called a measuring probe, has a sensor housing 10 with an external thread 11 for screwing the sensor into a measuring gas line, eg the exhaust pipe one
  • a sensor element 12 which is plate-shaped here, is accommodated centrally in the sensor housing 10 two ceramic bodies 13, 14 is fixed in the sensor housing 10 with the sealing body 15 lying between them.
  • the sensor element 12 protrudes from the sensor housing 10 both on the measurement gas side and on the connection side.
  • the measuring gas end of the sensor housing 10 is one
  • the sensor element 12 carries a plurality of, in this case a total of four, contact surfaces 18 in a connection area, which are arranged in pairs on the surface of the sensor element 12 on sides of the sensor element 12 facing away from one another (FIG. 2).
  • the made of electrically conductive, corrosion-resistant material, such as Platinum or gold, existing contact surfaces 18 are connected via conductor tracks running inside the sensor element 12 to the gas-sensitive area formed at the measuring gas end of the sensor element 12 and serve for the electrical connection of the electrodes present there with connecting leads 19 leading to a control device 19.
  • the structure of the plate-shaped or planar sensor element 12 is known per se and is described, for example, in DE 199 41 051 AI.
  • a connecting plug 20 is placed on the connection-side end of the sensor element 12 carrying the contact surfaces 18, the plug members 22 assigned to the contact surfaces 18 and the contact parts 21 assigned to the contact surfaces 18, each of which is designed as a tongue of a flat connector crimped with an associated connecting line 19, the sensor element 12 connects to connecting lines 19.
  • the connector 20 is received in a protective sleeve 23, which is placed on the connection-side end of the sensor housing 10 and attached there.
  • the protective sleeve 23 also encloses a grommet 36 which is caulked in an area with a reduced diameter of the protective sleeve 23 and encloses the connecting lines 19.
  • the connector 20 has a contact part carrier 24 made of electrically insulating material, e.g. made of ceramic, in which a number of contact parts 21 corresponding to the number of contact surfaces 18 to be contacted is received.
  • the contact part carrier 24 is provided with bushings 25 (cf. FIGS. 1, 3, 5 and 6), in each of which a contact part 21 lies.
  • Each bushing 25 axially penetrates the contact part carrier 24 and has an inner boundary wall 251 which is closer to the center axes of the contact part carrier 24 and an outer boundary wall 252 spaced therefrom.
  • a central, axial recess 26 is made in the latter, in which the sensor element 12 is inserted with its connection area carrying the contact surfaces 18.
  • Recess 26 communicates with each passage 25 via a slot opening 27 which is introduced into the inner boundary wall 251 and is located in the lower region of the passage 25.
  • the crank 211 engages in a recess 28, which is incorporated in the inner boundary wall 251 of the bushing 25, while the crank 212 lies in a slot-shaped recess 29 machined in the end face of the outer boundary wall of the bushing 25.
  • the contact part 18 is shaped so that it is under slight bias with two Contact points 31, 32 on the inner boundary wall 251 and with an intermediate contact point 33 on the outer boundary wall 252 and a contact portion 213 extending below the lower contact point 32 on the inner boundary wall 251 through the
  • Slit opening 27 projects into the central recess 26 (FIG. 3).
  • connection area of the sensor element 12 with the contact surfaces 18 penetrates into the central recess 26 in the contact part carrier 24, the contact surfaces 18 pushing under the contact points 34 on the contact part sections 213 of the contact parts 21 protruding into the central recess 26.
  • the associated contact part 21 lifts off the lower contact point 32 on the inner boundary wall 251. This increases the preload of the contact parts 18, but the contact pressure on the
  • the resilient contact part 18 simultaneously provides in the area a high contact pressure on the plug-in member 22 between the contact points 31 and 33, so that additional measures for reliable contacting between these two components can be dispensed with.
  • the protective sleeve 23 is pushed over the grommet 36 and the contact part carrier 24 and pressed on the end face onto a collar 101 formed on the sensor housing 10 and welded tightly all around under contact pressure.
  • a corrugated spring 37 previously placed on an annular shoulder 241 formed on the contact part carrier 24, which is supported on the transition shoulder 231, which results between the two sections of the protective sleeve 23 with different diameters, serves to compensate for manufacturing tolerances and to fix the contact part carrier 24 in a vibration-proof manner in turn is supported on the ceramic body 14.
  • the grommet 36 is caulked all around to ensure the cable pull-out force and for sealing in the protective sleeve 23.
  • the contact part 21 is designed as a resilient round wire or as a flat ribbon, in the modified contact part carrier 24 shown in FIG. 7, the contact part 21 is designed as a stamped sheet metal part, which is designed as a "carrier.” same strength "can be formed, whereby the spring property of the contact part 21 can be achieved even with a shorter overall length.
  • the stamped sheet metal part is shaped such that it bends at the end into the recess 28 in the inner boundary wall and into the recess 29 in the outer
  • Boundary wall 252 of the feedthrough 25 rests, with the sensor element 12 not inserted, under slight prestress abuts the contact points 31, 32, 33 and, with a contact section 213 located below the contact point 32, projects through the slot opening 27 into the central recess 26 in the contact part carrier 24.
  • the operation of this modified contact part 18 is identical to that described above.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiment described above. It is thus possible to give the contact part 18 such a shape that the contact section 213 passing through the slot opening 27, with the plug member 22 removed, returns behind the opening edge of the slot opening 27 facing the central recess 26 and only when the plug member 22 is inserted from the slot opening 27 is pushed out.
  • the sensor element 12 is inserted into the central recess 26 in the contact part carrier 24 without the respective contact surface 18 touching the contact point 34 on the contact part section 213.
  • the contact section 213 is then pushed out of the slot opening 27 and presses onto the associated contact surface 18 on the sensor element 12 with a sufficiently high contact pressure.

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Abstract

Es wird ein Messfühler zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, insbesondere zur Bestimmung der Temperatur oder der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine angegeben, der ein Sensorelement (12), das in einem Anschlussbereich mindestens eine Kontaktfläche (18) zu seiner elektrischen Kontaktierung trägt, und einen auf den Anschlussbereich des Sensorelements (12) aufgesteckten Verbindungsstecker mit einem Kontaktteilträger (24) aus elektrisch isolierendem Material und mit mindestens einem im Kontaktteilträger (24) aufgenonunenen Kontaktteil (21) aufweist, das einerseits die Kontaktfläche (18) kontaktiert und undererseits mit einer elektrischen Anschlussleitung (19) verbunden ist. Zum Zwecke einer vereinfachten, hilfswerkzeuglosen Montage ohne Schädigung der Kontaktfläche (18) und zur Erzielung eines hohen Kontaktdrucks auf der Kontaktfläche (18) ist die elektrische Verbindung zwischen Kontaktteil (21) und Anschlussleitung (19) mittels eines mit der Anschlussleitung (19) verbundenen Steckgleds (22) hergestellt, das so in den Kontaktträger (24) einsteckbar ist, dass es sich zwischen Kontaktteil (21) und Kontaktträger (24) schiebt und die Kontaktdruck zwischen Kontaktteil (21) und Kontaktfläche (18) signifikant erhöht.

Description

Meßfühler
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Meßfühler zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Meßgases, insbesondere zur Bestimmung der Temperatur oder Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Meßfühlern dieser Art bestehen die Kontaktflächen am Sensorelement meist aus einer dünnen Platinschicht, die bei der Herstellung der Anschlußverbindung des Sensorelements relativ leicht beschädigt werden kann, so daß bei der Montage des Meßfühlers die Kontaktteile möglichst ohne große Anpreßkraft auf die Kontaktflächen aufgeschoben werden sollen. Andererseits ist für eine gute elektrische Kontaktierung zwischen der Kontaktfläche und dem Kontaktteil ein großer Kontakt- oder Anpreßdruck erforderlich. Um diesen gegensätzlichen Forderungen nachzukommen, ist bei einem bekannten Gasmeßfühler (DE 41 26 378 AI) ein Verbindungsstecker vorgesehen, der aus einem ? -
Kontaktteilträger, einer Gegenwand, insgesamt vier Kontaktteilen und einer ringförmigen Federklammer besteht. Das plattenförmige Sensorelement trägt auf seinem Anschlußbereich insgesamt vier Kontaktflächen, von denen jeweils auf voneinander abgekehrten Seiten des Sensorelements zwei nebeneinander beabstandet angeordnet sind, und wird mit seinem Anschlußbereich zwischen dem mit zwei Kontaktteilen versehenen Kontaktteilträger und der mit zwei Kontaktteilen versehenen Gegenwand eingeführt. Die Kontaktteilträger und Gegenwand außen umschließende, ringartige Federklammer drückt infolge mechanischer Vorspannung die Kontaktteile von Kontaktteilträger und Gegenwand gegen die Kontaktflächen des Sensorelements, so daß ein ausreichend hoher Kontaktierungsdruck gegeben ist. Die Kontaktteile sind streifenförmig verlängert und endseitig als Verbindungsstelle für jeweils eine Anschlußleitung ausgebildet. Die Verbindungsstelle ist beispielsweise als Hülse mit Längsspalt ausgebildet. Der Verbindungsstelle ist eine Ausbauchung für den Längsausgleich bei Wärmeausdehnung vorgelagert.
Bei der Montage wird beim Aufschieben des Verbindungssteckers auf das Sensorelement die Federklammer mittels eines Hilfswerkzeugs auseinandergedrückt, so daß der Anschlußbereich des Sensorelements ohne radialen Anpreßdruck zwischen die Kontaktteile an Kontaktteilträger und Gegenwand eingeschoben werden kann und damit jegliche Beschädigung der empfindlichen Kontaktflachen am Sensorelement vermieden wird. Wird die Federklammer wieder freigegeben und das Hilfswerkzeug entfernt, so preßt die Federklammer Kontaktteilträger und Gegenwand aufeinander und stellt den hohen Kontaktdruck zwischen den Kontaktteilen und den Kontaktflächen her. Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Meßfühler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil der einfachen Montage ohne jegliches Hilfswerkzeug, bei der beim Aufsetzen des
Verbindungssteckers auf das Sensorelement der Anschlußbereich des Sensorelements in den Kontaktteilhalter unter nur geringem Anpreßdruck der Kontaktteile an die Kontaktflache eingeschoben wird und so Beschädigungen' an den empfindlichen Plat'in-Kontaktflachen des Sensorelements vermieden werden. Gleichzeitig mit Herstellen der elektrischen Verbindung des Kontaktteils zu der mindestens einen Anschlußleitung durch Einschieben des mit der Anschlußleitung verbundenen Steckglieds in den Kontaktteilträger wird sowohl der Kontaktdruck zwischen dem Kontaktteil und dem Steckglied als auch ein ausreichend hoher Kontaktdruck zwischen Kontaktteil und Kontaktfläche am Sensorelement erzeugt. Durch eine geeignete, geometrische Ausbildung des mindestens einen Kontaktteils, vorzugsweise aus Runddraht- oder Flachbandmaterial, läßt sich die gewünschte Kontaktkraft variieren.
Bei dem erfindungsgemäßen Meßfühler bilden Kontaktteilträger und Kontaktteile eine vormontierbare Einheit, wobei gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung durch eine leichte Vorspannung des Kontaktteils im Kontaktteilträger ein Herausfallen des -mindestens einen Kontaktteils aus dem Kontaktteilhalter vermieden wird. Der Kontaktteilträger selbst wird mittels einer Schutzhülse an dem das Sensorelement aufnehmenden Gehäuse axial festgespannt, wobei ein zwischen dem Kontaktteilträger und einer der Abstützschultern des Kontaktteilträgers am Gehäuse und an der ' Schutzhülse eingelegtes Federelement für einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen und für eine schwingungsfreie Fixierung des Kontaktteilträgers sorgt.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Meßfühlers möglich.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Kontaktteilträger an seiner dem Sensorelement zugekehrten Stirnseite eine zentrale Ausnehmung auf, in der der Anschlußbereich des Sensorelements eingesetzt ist. Das mindestens eine Kontaktteil ist in einer axialen Durchführung im Kontaktteilträger aufgenommen, die eine der Mittenachse des Kontaktteilträger näher liegende, innere Begrenzungswand und eine davon beabstandete, äußere Begrenzungswand sowie eine in der inneren Begrenzungswand eingebrachte, im Bereich der mindestens einen Kontaktfläche eine Verbindung zur zentralen Ausnehmung herstellende Schlitzöffnung zum Durchtritt eines Abschnitts des Kontaktteils aufweist. Das Kontaktteil ist so geformt, daß mit Einschieben des Steckglieds in die Durchführung, und zwar dort zwischen dem Kontaktteil und der äußeren Begrenzungswand der Durchführung, der Kontaktteilabschnitt durch die Schlitzöffnung hindurch auf der Kontaktfläche aufgepreßt ist. Durch diese konstruktiven Maßnahmen läßt sich der Verbindungsstecker fertigungsgünstig und montagefreudlich realisieren. Die Montage besteht nur noch aus einfachen Fügungsvorgängen der Einzelteile.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Kontaktteil federelastisch au-sgebildet und weist eine solche Vorspannung auf, daß es mit zwei Anlagestellen auf seiner nach innen weisenden Seite an der inneren Begrenzungswand der Durchführung und mit einer dazwischenliegenden Anlagestelle auf seiner davon abgekehrten, nach außen weisenden Seite an der äußeren
Begrenzungswand der Durchführung anliegt. Das Kontaktteil ist endseitig gekröpft und liegt mit seinem einen gekröpften Ende in einer Aussparung in der inneren Begrenzungswand und mit seinem anderen gekröpften Ende in einer schlitzartigen Aussparung in der äußeren Begrenzungswand ein. Infolge der
Vorspannung und der Kröpfung kann das Kontaktteil durch einen einfachen Fügevorgang in den Kontaktteilträger eingesetzt werden und wird darin gegen Herausfallen gehalten.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Formgebung des federelastischen Kontaktteils so getroffen, daß der in die Schlitzöffnung hineinragende Abschnitt des Kontaktteils etwas aus der Schlitzöffnung in die zentrale Ausnehmung hinein vorsteht. Dadurch wird bei der Montage beim Aufsetzen des Verbindungsstecker auf das Sensorelement ein leichter Anspreßdruck auf dessen Kontaktflächen erzeugt, der vorteilhaft für eine Vorfixierung des Sensorelements im Kontaktträgerhalter genutzt werden kann.
Zeichnung
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in etwas schematisierter Darstellung: Fig. 1 einen Längsschnitt eines Meßfühlers längs der Linie I - I in Fig. 6,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II in Fig. 1,
Fig. 3 ausschnittweise eine vergrößerte
Schnittdarstellung eines Kontaktteilträgers mit einliegendem Kontaktteil des Meßfühlers gemäß Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV - IV in Fig. 1,
Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie V - V in Fig. 1,
Fig. 6 einen Schnitt der Linie VI - VI in Fig. 1,
Fig. 7 eine gleiche Darstellung wie in Fig. 3 mit einer Modifizierung des Kontaktteils.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Der in Fig. 1 im Schnitt dargestellte Meßfühler zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Meßgases, insbesondere zur Bestimmung der Temperatur oder der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, auch Meßsonde genannt, besitzt ein Fühlergehäuse 10 mit einem Außengewinde 11 zum Einschrauben des Meßfühlers in eine Meßgasleitung, z.B. den Abgasstutzen einer
Brennkraftmaschine. Im Fühlergehäuse 10 ist zentral ein hier plattenförmiges Sensorelement 12 aufgenommen, das mittels zweier Keramikkörper 13, 14 mit dazwischen einliegendem Dichtungskörper 15 im Fühlergehäuse 10 festgelegt ist. Das Sensorelement 12 ragt sowohl meßgasseitig als auch anschlußseitig aus dem Fühlergehäuse 10 heraus. Das meßgasseitige Ende des Fühlergehäuses 10 ist von einem
Gasdurchtrittlöcher 16 aufweisenden Schutzrohr 17 umgeben. Am anschlußseitigen Ende trägt das Sensorelement 12 in einem Anschlußbereich mehrere, hier insgesamt vier, Kontaktflächen 18, die auf der Oberfläche des Sensorelements 12 auf voneinander abgekehrten Seiten des Sensorelements 12 paarweise angeordnet sind (Fig. 2). Die aus elektrisch leitfähigem, korrisionsresistentem, Material, wie z.B. Platin oder Gold, bestehenden Kontaktflächen 18 sind über im Innern des Sensorelements 12 verlaufende Leiterbahnen mit dem am meßgasseitigen Ende des Sensorelements 12 ausgebildeten gassensitiven Bereich verbunden und dienen zur elektrischen Verbindung der dort vorhandenen Elektroden mit zu einem Steuergerät führenden Anschlußleitungen 19. Der Aufbau des plattenförmigen oder planaren Sensorelements 12 ist an sich bekannt und beispielsweise in der DE 199 41 051 AI beschrieben.
Auf das die Kontaktflächen 18 tragende, anschlußseitige Ende des Sensorelements 12 ist ein Verbindungsstecker 20 aufgesetzt, der über den Kontaktflächen 18 zugeordnete Kontaktteile 21 und den Kontaktteilen 21 zugeordnete Steckglieder 22, die jeweils als eine Steckzunge eines mit einer zugeordneten Anschlußleitung 19 vercrimpten Flachsteckers ausgeführt sind, das Sensorelement 12 an Anschlußleitungen 19 anschließt. Der Verbindungsstecker 20 ist in einer Schutzhülse 23 aufgenommen, die auf das anschlußseitige Stirnende des Fühlergehäuses 10 aufgesetzt und dort befestigt ist. Die Schutzhülse 23 umschließt noch eine Tülle 36, die in einem Bereich mit reduziertem Durchmesser der Schutzhülse 23 verstemmt ist und die Anschlußleitungen 19 umschließt.
Der Verbindungsstecker 20 weist einen Kontaktteilträger 24 aus elektrisch isolierendem Material, z.B. aus Keramik, auf, in dem eine der Anzahl der zu kontaktierenden Kontaktflächen 18 entsprechende Zahl von Kontaktteilen 21 aufgenommen ist. Der Kontaktteilträger 24 ist hierzu mit Durchführungen 25 versehen (vgl. Fig. 1, 3, 5 und 6), in denen jeweils ein Kontaktteil 21 einliegt. Jede Durchführung 25 durchdringt den Kontaktteilträger 24 axial und weist eine der Mittenachsen des Kontaktteilträgers 24 näherliegende, innere Begrenzungswand 251 und eine davon beabstandete, äußere Begrenzungswand 252 auf. Auf der dem Fühlergehäuse 10 zugekehrten Unterseite des Kontaktteilträgers 24 ist in diesem eine zentrale, axiale Ausnehmung 26 eingebracht, in der das Sensorelement 12 mit seinem die Kontaktflächen 18 tragenden Anschlußbereich eingesteckt ist. Die zentrale
Ausnehmung 26 steht mit jeder Durchführung 25 über eine in die innere Begrenzungswand 251 eingebrachte, im unteren Bereich der Durchführung 25 liegende Schlitzöffnung 27 in Verbindung. Jedes Kontaktteil 21, das federelastisch, z.B. als Federdraht oder als Flachband, ausgebildet ist, weist endseitig jeweils eine Kröpfung 211 und 212 auf. Die Kröpfung 211 greift in eine Aussparung 28 ein, die in der inneren Begrenzungswand 251 der Durchführung 25 eingearbeitet ist, während die Kröpfung 212 in einer in der Stirnseite der äußeren Begrenzungswand der Durchführung 25 eingearbeiteten, schlitzförmigen Aussparung 29 einliegt. Das Kontaktteil 18 ist so geformt, daß es unter leichter Vorspannung mit zwei Anlagestellen 31, 32 an der inneren Begrenzungswand 251 und mit einer dazwischenliegenden Anlagestelle 33 an der äußeren Begrenzungswand 252 anliegt und ein unterhalb der unteren Anlagestelle 32 an der inneren Begrenzungswand 251 sich erstreckender Kontaktteilabschnitt 213 durch die
Schlitzöffnung 27 hindurch in die zentrale Ausnehmung 26 hineinragt (Fig. 3).
Wird nunmehr der Verbindungsstecker 20 auf das aus dem Fühlergehäuse 10 herausragende, anschlußseitige Ende des
Sensorelements 12 aufgesetzt, so dringt der Anschlußbereich des Sensorelements 12 mit den Kontaktflächen 18 in die zentrale Ausnehmung 26 im Kontaktteilträger 24 ein, wobei sich die Kontaktflächen 18 unter den Kontaktstellen 34 an den in die zentrale Ausnehmung 26 hineinragenden Kontaktteilabschnitten 213 der Kontaktteile 21 hindurchschieben. Dabei hebt das zugeordnete Kontaktteil 21 von der unteren Anlagestelle 32 an der inneren Begrenzungswand 251 ab. Dadurch erhöht sich die Vorspannung der Kontaktteile 18, wobei jedoch der Kontaktdruck an der
Kontaktstelle 34 nicht so groß ist, daß die Kontaktfläche 18 beschädigt werden könnte. Nunmehr werden die mit den Anschlußleitungen 19 verbundenen, die Steckerzungen von Flachsteckern bildenden Steckglieder 22 in die zugeordneten Durchführungen 25 eingeschoben, und zwar jeweils in den zwischen dem Kontaktteil 21 und der äußeren Begrenzungswand 251 der Durchführung 25 vorhandenen Freiraum 35 (Fig. 3). Dadurch wird das Kontaktteil 21 von seiner äußeren Anlegestelle 33 abgehoben und der Anpreßdruck der Kontaktstelle 34 am Kontaktteilabschnitt 213 auf die
Kontaktfläche 18 am Sensorelement 12 signifikant erhöht. Das federnde Kontaktteil 18 stellt gleichzeitig im Bereich zwischen den Anlegestellen 31 und 33 einen hohen Anpreßdruck auf das Steckglied 22 sicher, so daß auf zusätzliche Maßnahmen für eine sichere Kontaktierung zwischen diesen beiden Bauteilen verzichtet werden kann.
Anschließend wird die Schutzhülse 23 über Tülle 36 und Kontaktteilträger 24 geschoben und stirnseitig auf einen am Fühlergehäuse 10 ausgebildeten Bund 101 gepreßt und unter Anpreßdruck rundum dicht verschweißt. Eine zuvor auf eine am Kontaktteilträger 24 ausgebildeten Ringschulter 241 aufgesetzte Wellfeder 37, die sich an der Übergangsschulter 231 abstützt, die sich zwischen den beiden im Durchmesser unterschiedlichen Abschnitten der Schutzhülse 23 ergibt, dient zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen sowie zur schwingungsfesten Fixierung des Kontaktteilträgers 24, der sich seinerseits an dem Keramikkörper 14 abstützt. Die Tülle 36 wird zur Sicherstellung der Kabelauszugskraft sowie zur Abdichtung in der Schutzhülse 23 ringsum verstemmt.
Während bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 - 6 das Kontaktteil 21 als federnder Runddraht oder auch als Flachband ausgeführt ist, ist bei dem in Fig. 7 dargestellten, modifizierten Kontaktteilträger 24 das Kontaktteil 21 als Blechstanzteil ausgeführt, welches durch entsprechende Gestaltung als "Träger gleicher Festigkeit" ausgebildet werden kann, wodurch die Federeigenschaft des Kontaktteils 21 auch bei kürzerer Baulänge erzielt werden kann. Auch hier ist das Blechstanzteil so geformt, daß es mit endseitigen Abwinklungen in die Aussparung 28 in der inneren Begrenzungswand und in die Aussparung 29 in der äußeren
Begrenzungswand 252 der Durchführung 25 einliegt, bei nicht eingesetztem Sensorelement 12 unter leichter Vorspannung an den Anlagestellen 31, 32, 33 anliegt und mit einem unterhalb der Anlagestelle 32 liegenden Kontaktteilabschnitt 213 durch die Schlitzöffnung 27 hindurch in die zentrale Ausnehmung 26 im Kontaktteilträger 24 hineinragt. Die Wirkungsweise dieses modifizierten Kontaktteils 18 ist identisch wie vorstehend beschrieben.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es möglich, dem Kontaktteil 18 eine solche Formgebung zu verleihen, daß der durch die Schlitzöffnung 27 hindurchtretende Kontaktabschnitt 213 bei entferntem Steckglied 22 hinter den der zentralen Ausnehmung 26 zugekehrten Öffnungsrand der Schlitzöffnung 27 zurücktritt und erst bei Einstecken des Steckglieds 22 aus der Schlitzöffnung 27 ausgeschoben wird. In diesem Fall wird das Sensorelement 12 in die zentrale Ausnehmung 26 im Kontaktteilträger 24 eingesetzt, ohne daß die jeweilige Kontaktfläche 18 die Kontaktstelle 34 an dem Kontaktteilabschnitt 213 berührt. Mit Einstecken des Steckglieds 22 in den Freiraum 35 der Durchführung 25 wird dann der Kontaktteilabschnitt 213 aus der Schlitzöffnung 27 ausgeschoben und preßt sich mit ausreichend hohem Kontaktdruck auf die zugeordnete Kontaktfläche 18 am Sensorelement 12 auf.

Claims

Ansprüche
1. Meßfühler zur Bestimmung einer physikalischen
Eigenschaft eines Meßgases, insbesondere zur Bestimmung der Temperatur oder der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine, mit einem Sensorelement (12), das in einem Anschlußbereich mindestens eine Kontaktfläche (18) zur elektrischen Kontaktierung trägt, mit einem auf den Anschlußbereich des Sensorelements (12) aufgesteckten Verbindungsstecker (20), der einen Kontaktteilträger (24) aus elektrisch isolierendem Material und mindestens ein im Kontaktteilträger (24) aufgenommenes Kontaktteil (21) aufweist, das einerseits die Kontaktfläche (18) kontaktiert und andererseits mit einer elektrischen Anschlußleitung (19) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen Kontaktteil (21) und Anschlußleitung (19) mittels eines mit der Anschlußleitung (19) verbundenen Steckglieds (22) hergestellt ist, das so in den Kontaktträger (24) einsteckbar ist, daß es sich zwischen Kontaktteil (21) und Kontaktträger (24) schiebt und den Kontaktdruck zwischen Kontaktteil (21) und Kontaktfläche (18) signifikant erhöht.
2. Meßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktteilträger (24) an seiner dem Sensorelement (12) zugekehrten Stirnseite eine zentrale Ausnehmung
(26) aufweist, in der der Anschlußbereich des Sensorelements (12) eingesetzt ist, daß das Kontaktteil
(21) in einer axialen Durchführung (25) im Kontaktteilträger (24) aufgenommen ist, die eine der Mittelachse des Kontaktträgers (24) näherliegende, innere Begrenzungswand (251) und eine davon beabstandete, äußere Begrenzungswand (252) sowie eine in der inneren Begrenzungswand (251) eingebrachte, im Bereich der mindestens einen Kontaktfläche (18) eine Verbindung zur zentralen Ausnehmung (26) herstellende Schlitzöffnung (27) aufweist, und daß das Kontaktteil (21) so geformt ist, daß nach Einschieben des
Steckglieds (22) in die Durchführung (25) zwischen dem Kontaktteil (18) und der äußeren Begrenzungswand (252) ein Kontaktteilabschnitt (213) durch die Schlitzöffnung
(27) hindurch auf der Kontaktfläche (18) aufgepreßt ist.
3. Meßfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung des Kontaktteils so vorgenommen ist, daß der Kontaktabschnitt bei entferntem Steckglied (22) hinter dem der zentralen Ausnehmung (26) zugekehrten Öffnungsrand der Schlitzöffnung (27) zurücktritt und mit Einstecken des Steckglieds (22) aus der Schlitzöffnung (27) ausgeschoben wird.
4. Meßfühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formgebung des Kontaktteils (21) so vorgenommen ist, daß der Kontaktabschnitt (213) bei entferntem Steckglied
(22) aus der Schlitzöffnung (27) heraus in die " Ausnehmung (26) hineinragt und mit einem geringen Anlagedruck an der Kontaktfläche (18) anliegt und daß mit Einstecken des Steckglieds (22) die auf die Kontaktfläche (18) wirkende Kraft wesentlich erhöht wird.
5. Meßfühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktteil (21) federelastisch so ausgebildet ist, daß es unter Vorspannung mit zwei Anlagestellen (31,.32) an der inneren Begrenzungswand (251) und mit einer dazwischenliegenden Anlagestelle (33) an der äußeren Begrenzungswand (252) der Durchführung (25) anliegt und mit Auflaufen des Kontaktteilabschnitts (213) auf die Kontaktfläche (18) am Sensorelement (12) von der der Kontaktfläche (18) naheliegenden Anlagestelle (32) an der inneren Begrenzungswand (251) abhebt.
6. Meßfühler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktteil (21) endseitig abgekröpft ist und mit seinem einen abgekröpften Ende in einer radialen
Aussparung (28) in der inneren Begrenzungswand (251) und mit seinem anderen gekröpften Ende in einer schlitzförmigen Aussparung (29) in der äußeren Begrenzungswand (252) einliegt.
7. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktteil (21) als Formdraht mit rundem oder flachem Profil ausgebildet ist.
8. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktteil (21) als -flachgepreßtes Rohr ausgebildet ist.
9. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktteil (21) als Blechstanzteil ausgebildet ist.
10. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckglied (22) als Steckzunge eines mit der Anschlußleitung (19) vercrimpten Flachsteckers ausgeführt ist.
11. Meßfühler nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (12) in einem Fühlergehäuse (10) gehalten und der Kontaktteilträger (24) in einer mit dem Fühlergehäuse (10) fest verbundenen Schutzhülse (23) aufgenommen ist und axial zwischen einem an der Schutzhülse (23) sich abstützenden federelastischen Element, vorzugsweise einer Wellfeder (37), und einem im Fühlergehäuse (10) gehaltenen Keramikkörper (14) festgelegt ist.
12. Meßfühler nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Flachstecker mit einer Tülle (36) aus einem Elastomer umspritzt ist, die in der Schutzhülse (23), an die Stirnseite des Kontaktteilträgers (24) anschließend, aufgenommen ist.
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