WO2005119240A1 - Contact holder for establishing a clamping contact - Google Patents

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WO2005119240A1
WO2005119240A1 PCT/EP2005/051552 EP2005051552W WO2005119240A1 WO 2005119240 A1 WO2005119240 A1 WO 2005119240A1 EP 2005051552 W EP2005051552 W EP 2005051552W WO 2005119240 A1 WO2005119240 A1 WO 2005119240A1
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WO
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contact
contact holder
predetermined breaking
mounting module
module
Prior art date
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PCT/EP2005/051552
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French (fr)
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Helmut Weyl
Rainer Maier
Juergen Wilde
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Robert Bosch Gmbh
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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
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • 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
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    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4062—Electrical connectors associated therewith

Definitions

  • the invention relates to a contact holder for producing a KndmKey ist between at least one electrical contact surface and an electrical conductor resting thereon, in particular for contacting a connecting line on a sensor element of a sensor for detecting a parameter of a measuring gas, in particular the exhaust gas of internal combustion engines, according to the preamble of Claim 1.
  • a known gas sensor for detecting a parameter of a gas component in particular a lambda probe or temperature sensor (DE 101 32 826 Cl), has a sensor element with a rectangular cross section, on the large surfaces of which are turned away from one another, electrical contact surfaces are arranged.
  • the contact areas form the electrical connection potentials of electrodes arranged in a measurement area of the sensor element which is exposed to the measurement gas.
  • a connecting cable led to the contact surfaces connects this
  • the contact holder has two identically designed ceramic pressure bodies and a tensioning element which tensions the pressure bodies against the large areas of the sensor element, so that the conductors are pressed against the contact areas.
  • the conductors can be glued to the sensor element and or welded to the respective contact surface.
  • the tensioning element is designed as a shrink-on ring, as a ring-shaped, closed, stamped disk part with an H-shaped opening in cross section and inwardly directed tabs, or as a ring-shaped closed wire bracket part.
  • the contact holder according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the design of the pressure bodies in a one-piece assembly module and the provision of predetermined breaking points between the pressure bodies, by means of which the pressure bodies can be easily separated from one another, significantly simplify the handling of the
  • Contact holder is achieved in the assembly of the sensor in the series process, which is reflected in a reduction in manufacturing costs.
  • Claim 16 has the advantage that the contact holder can be manufactured very inexpensively as a mass article. In addition, the functionally relevant dimensions and contours can be realized directly and very precisely in the die tool.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a measuring sensor for recording a parameter of a measuring gas with sensor element, connecting line and with the contact holder connecting the connecting line with the sensing element, shown schematically, 2 shows a section of the contact holder according to line II-II in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a view of the contact holder in the direction of the arrow in FIG. 2
  • FIG. 4 shows a top view of the contact holder in up to 6 three assembly stages in the production of the clamp contact of the connecting line and sensor element
  • FIG. 10 is a plan view of a modified embodiment of the contact holder
  • FIG. 11 is a plan view of the mounting module 12 and 12 contact holder in two modified embodiments.
  • the iru Fig. 1 schematically shown in longitudinal section sensor for detecting a
  • Parameters of a measuring gas are designed here as a lambda probe for determining the oxygen content in the exhaust gas of an internal combustion engine.
  • the measuring sensor has a housing 10, in which, by means of an insulating seal packing 11, a sensor element 12 is received, which protrudes from the housing 10 with a gas-sensitive section 121 and is surrounded there by a protective tube 13 provided with openings 14 for the exhaust gas to pass through.
  • electrodes are arranged in a known manner, from which conductor tracks lead to a connection-side section 122 of the sensor element 12 which is remote from the gas-sensitive section 121 and which terminate there in contact surfaces 15. As can be seen in the sectional view of the sensor element 12 in FIG.
  • the rod-shaped sensor element 12 has a rectangular cross section.
  • a total of four contact surfaces 15 are arranged spatially separated from one another on the large surfaces of the sensor element 12 facing away from one another and each connected to a conductor track.
  • the contact surfaces 15 are each contacted with an electrical conductor 16 of a connecting line 17, via which the sensor element 12 with a control device
  • the electrical contact between the electrical conductors 16 and the contact surfaces 15 is produced by means of a contact holder 20 which effects a clamping contact between each contact surface 15 and an electrical conductor 16 resting thereon.
  • the connection-side section 122 of the sensor element 12 with the contact holder 20 is enclosed by a pipe part 18 which is placed on the housing 10 and is closed at the end with a closure disk 19.
  • the connecting line 17 passes through the insulating closure disk 19 and is held embedded therein.
  • the contact holder 20 comprises two pressure bodies 21, 22, which are arranged on diametral sides of the connection-side section 122 and are mirror-symmetrical, and a tensioning element 23, which engages the two pressure bodies 22 and exerts a compressive force on the pressure bodies 21, 22.
  • a pressure body 21 or 22 is pressed onto two electrical conductors 16 resting on their associated contact surfaces 15, and a non-positive electrical and mechanical connection is thus established between the contact surfaces 15 on the sensor element 12 and the conductors 16 of the connecting line 17.
  • the tensioning element 23 is designed as a spring clip with two spring legs 242 connected via a spring bar 241. Each spring leg 242 carries a latching nose 243 at the end for latching on the pressure bodies 21, 22.
  • the two pressure bodies 21, 22 are combined in a one-piece assembly module 25, as can be seen in a top view in FIG. 4.
  • the pressure bodies 21, 22 formed within the assembly module 25 are delimited from one another via two predetermined breaking points 26, so that by breaking open the predetermined breaking points 26 located in the plane of symmetry of the mirror-symmetrically formed pressure bodies 21, 2, the two pressure bodies 21, 22 can be separated very easily.
  • the predetermined breaking points 26 are formed by narrow material webs 27 with perforations 28. Possible designs of the predetermined breaking point 26 can be seen in FIGS. 7 to 9, in each of which a side view of the assembly module 25 is shown.
  • perforation 28 is realized by round holes 29 spaced apart from one another, in FIG. 8 by square holes 30 spaced apart from one another and in FIG. 9 by a crack or a longitudinal cut 31.
  • the assembly module 25 has one central receiving opening 32 for the contact surfaces 15 with electrical conductors 16.
  • Arranged on the assembly module 25 are two diametrically arranged locking troughs 32 for receiving the locking lugs 243 formed on the spring clip 24 and two run-up bevels 34 leading to the locking troughs 32 for the spring legs 242 of the spring clip 24.
  • the insulating material which preferably consists of a ceramic with a high proportion of aluminum oxide or magnesium silicates, is pressed in the green state into a strand which has both the outer contours of the assembly module 25 and the latter central receiving opening 32, as well as the locking troughs 33 and the ramp slopes 34.
  • These functionally relevant dimensions and contours can be realized directly and very precisely in the die tool for extrusion.
  • the strength of the predetermined breaking points 26 is then adjusted to the target specifications for the breaking strength of the predetermined breaking points 26 by introducing the suitable perforation 28 into the material webs 27.
  • the strand is then divided into individual pieces in the green state, the division being determined by the axial length of the assembly module 25. The individual pieces are then sintered.
  • connection line 17 The clamping contact between connection line 17 and sensor element 12 is produced as follows:
  • the mounting module 25 is pushed onto the sensor element 12 to such an extent that it surrounds the contact surfaces 15 on the connection-side section 122 of the sensor element 12.
  • the electrical conductors 16 of the connecting line 17 have already been connected to the contact surfaces 15, e.g. by gap welding or soldering, but can alternatively also be inserted after the assembly module 25 has been pushed on between the latter and the contact surfaces 15.
  • the tensioning element 23, here the spring clip 24 is pushed onto the mounting module 25, the spring legs 242 sliding with their locking lugs 243 along the ramp slopes 34 on the mounting module 25 and into the end of the ramp slopes 34 existing locking troughs 33 engage, so that the spring clip 24 is locked on the mounting module 25 (FIG. 5).
  • the predetermined breaking points here the spring clip 24
  • the predetermined breaking points 26 are destroyed in that a stress state is generated in the predetermined breaking points 26 which is greater than the strength of the predetermined breaking points 26. This can be accomplished in various ways: In the simplest case, this state of tension is generated by the spring force of the spring clip 24. The spring clip 24 must therefore be designed such that it provides a suitably high pressure force. The stress state in the predetermined breaking points 26 can, however, also be generated by subsequently increasing the pressure force of the spring clip 24, for example by deforming the mounted spring clip 24. Such a deformation can be caused, for example, by
  • FIG. 10 shows a modified contact holder 20 in its pre-assembled state. It differs from the previously described contact holder 20 essentially in that the tensioning element 23 has two spring clips 24, which engage with their locking lugs 243 in a respective locking recess 33 in the assembly module 25.
  • the two pressure bodies 21, 22 are again formed, which are delimited by two predetermined breaking points 26 formed by the material webs 27 with perforations 28.
  • the assembly module 25 with the already mounted clamping element 23 is pushed onto the sensor element 12 until the assembly module 25 surrounds the contact surfaces 15 with electrical conductors 16. Then by applying a compressive force in
  • the modified assembly modules 25 for the contact holder 20 shown in FIGS. 11 and 12 likewise have two pressure bodies 21, 22 which are connected to one another via two material webs 27 which act as predetermined breaking points 26.
  • the two pressure bodies 21, 22 are not mirror-symmetrical, but different.
  • the Material webs 27 and thus the predetermined breaking points 26 lie outside the plane of symmetry of the central receiving opening 32.
  • the contact holder 20 described is not limited to use with a sensor. It can be used wherever a clamp connection is to be made between a contact surface and an electrical conductor resting on it, e.g. also in temperature sensors for measuring the temperature in the exhaust gas of internal combustion engines or in sensors for measuring the pressure in the exhaust gas of internal combustion engines.

Abstract

Disclosed is a contact holder (20) for establishing a clamping contact between at least one electrical contact surface (15) and an electrical conductor (16) which lies thereupon, especially for contacting the connecting lead (17) on a sensor element (12) of a probe used for detecting a parameter of a test gas, particularly the exhaust gas of internal combustion engines. Said contact holder (20) comprises at least two pressing members (21, 22) that are made of electrically isolating material and a clamping element (23) which grips said pressing members (21, 22) in order to generate a pressure acting thereupon. In order to be able to more easily assemble and produce the contact holder (20), the pressing members (21, 22) are embodied in a monolithic assembly module (25) that is provided with a central receiving hole (32) for the contact surface (15) and the conductor (16) while being defined in relation to each other by means of predetermined breaking points (26) which are used for separating the same following assembly.

Description

Kontakmalter zur Herstellung einer KlemmkontaktierungContact painter for producing a clamp contact
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einem Kontakthalter zur Herstellung einer Klernmkontaktierung zwischen mindestens einer elektrischen Kontaktfläche und einem darauf aufliegenden elektrischen Leiter, insbesondere zur Kontaktierung einer Anschlussleitung an einem Sensorelement eines Messfühlers zur Erfassung eines Parameters eines Messgases, insbesondere des Abgases von Brennlαraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a contact holder for producing a Klernmkontaktierung between at least one electrical contact surface and an electrical conductor resting thereon, in particular for contacting a connecting line on a sensor element of a sensor for detecting a parameter of a measuring gas, in particular the exhaust gas of internal combustion engines, according to the preamble of Claim 1.
Ein bekannter Gasmessfühler zur Erfassung eines Parameters einer Gaskomponente, insbesondere Lambdasonde oder Temperaturmessfühler, (DE 101 32 826 Cl) weist ein im Querschnitt rechteckiges Sensorelement auf, auf dessen voneinander abgekehrten Großflächen elektrische Kontaktflächen angeordnet sind. Die Kontaktflächen bilden die elektrischen Anschlusspotentiale von in einem dem Messgas ausgesetzten Messbereich des Sensorelements angeordneten Elektroden. Eine an die Kontaktflächen geführte Anschlussleitung verbindet dasA known gas sensor for detecting a parameter of a gas component, in particular a lambda probe or temperature sensor (DE 101 32 826 Cl), has a sensor element with a rectangular cross section, on the large surfaces of which are turned away from one another, electrical contact surfaces are arranged. The contact areas form the electrical connection potentials of electrodes arranged in a measurement area of the sensor element which is exposed to the measurement gas. A connecting cable led to the contact surfaces connects this
Sensorelement mit einem Steuergerät Die elektrischen Leiter der Anschlussleitung werden mittels eines Kontakl alters auf den Kontaktflächen elektrisch und mechanisch durch Klemmkontaktierung fixiert. Hierzu weist der Kontakthalter zwei identisch ausgebildete keramische Andruckkörper und ein Spannelement auf, das die Andruckkörper gegen die Großflächen des Sensorelements spannt, so dass die Leiter gegen die Kontaktflächen gepresst werden. Zusätzlich können die Leiter am Sensorelement verklebt undoder mit der jeweiligen Kontaktfläche verschweißt sein. Das Spannelement ist als Aufschrumpfring, als ringförmig geschlossenes, gestanztes Scheibenteil mit einer im Querschnitt H-förmigen Öffnung und nach einwärts gerichteten Lappen oder als ringförmig geschlossener Drahtbügelteil ausgebildet. Bei der Montage des Messfühlers werden die Andruckkörper auf die Kontaktflächen mit aufliegenden Leitern aufgesetzt und das Spannelement, das als Spannring oder Spannhülse ausgebildet ist, auf die Andruckkörper aufgeschrumpft.Sensor element with a control unit The electrical conductors of the connecting cable are fixed electrically and mechanically by means of a clamp contact on the contact surfaces using a contact age. For this purpose, the contact holder has two identically designed ceramic pressure bodies and a tensioning element which tensions the pressure bodies against the large areas of the sensor element, so that the conductors are pressed against the contact areas. In addition, the conductors can be glued to the sensor element and or welded to the respective contact surface. The tensioning element is designed as a shrink-on ring, as a ring-shaped, closed, stamped disk part with an H-shaped opening in cross section and inwardly directed tabs, or as a ring-shaped closed wire bracket part. When mounting the sensor, the pressure elements are placed on the contact surfaces with conductors on top and the clamping element, which is designed as a clamping ring or clamping sleeve, is shrunk onto the pressure elements.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Der erfindungsgemäße Kontakthalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch die Ausbildung der Andruckkörper in einem einteiligen Montagemodul und das Vorsehen von Sollbruchstellen zwischen den Andruckkörpern, mittels derer die Andruckkörper voneinander leicht abtrennbar sind, eine wesentliche Vereinfachung der Handhabung desThe contact holder according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the design of the pressure bodies in a one-piece assembly module and the provision of predetermined breaking points between the pressure bodies, by means of which the pressure bodies can be easily separated from one another, significantly simplify the handling of the
Kontakthalters bei der Montage des Messfühlers im Serienprozess erreicht wird, was sich in einer Senkung der Fertigungskosten bemerkbar macht.Contact holder is achieved in the assembly of the sensor in the series process, which is reflected in a reduction in manufacturing costs.
Durch die in den Ansprüchen 2 -9 aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Kontakthalters möglich.The measures listed in claims 2-9 advantageous refinements and improvements of the contact holder specified in claim 1 are possible.
In den weiteren Ansprüche 11 - 15 ist ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung einer Klemmkontaktierung mittels des erfindungsgemäßen Kontakthalters angegeben.An additional method for producing a clamp contact by means of the contact holder according to the invention is specified in the further claims 11-15.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Kontakthalters mit den Merkmalen desThe inventive method for producing the contact holder with the features of
Anspruchs 16 hat den Vorteil, dass der Kontakthalter als Massenartikel sehr kostengünstig gefertigt werden kann. Zudem lassen sich die funktionsrelevanten Maße und Konturen im Matrizenwerkzeug direkt und sehr genau realisieren.Claim 16 has the advantage that the contact holder can be manufactured very inexpensively as a mass article. In addition, the functionally relevant dimensions and contours can be realized directly and very precisely in the die tool.
Zeichnungdrawing
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt eines Messfühlers zur Erfassung eines Parameters eines Messgases mit Sensorelement, Anschlussleitung und mit die Anschlussleitung mit dem Sensprelement verbindendem Kontakthalter, schematisiert dargestellt, Fig.2 einen Schnitt des Kontakthalters gemäß Linie II - II in Fig. 1,The invention is explained in more detail in the following description with reference to an exemplary embodiment shown in the drawing. 1 shows a longitudinal section of a measuring sensor for recording a parameter of a measuring gas with sensor element, connecting line and with the contact holder connecting the connecting line with the sensing element, shown schematically, 2 shows a section of the contact holder according to line II-II in FIG. 1,
Fig.3 eine Ansicht des Kontakthalters in Richtung Pfeil in in Fig.2 Fig.4 jeweils eine Draufsicht des Kontakthalters in bis 6 drei Montagestufen bei der Herstellung der Klemmkontaktierung von Anschlussleitung und Sensorelement,3 shows a view of the contact holder in the direction of the arrow in FIG. 2 FIG. 4 shows a top view of the contact holder in up to 6 three assembly stages in the production of the clamp contact of the connecting line and sensor element,
Fig.7 jeweils eine Seitenansicht eines Montagemoduls bis 9 des Kontakthalters mit verschiedenen Ausführungsformen einer Sollbruchstelle,7 each a side view of an assembly module to 9 of the contact holder with different embodiments of a predetermined breaking point,
Fig. 10 eine Draufsicht einer modifizierten Ausführung des Kontakthalters, Fig. 11 jeweils eine Draufsicht des Montagemoduls des und 12 Kontakthalters in zwei modifizierten Ausführungsbeispielen.10 is a plan view of a modified embodiment of the contact holder, FIG. 11 is a plan view of the mounting module 12 and 12 contact holder in two modified embodiments.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Der iru Fig. 1 im Längsschnitt schematisiert dargestellte Messfühler zur Erfassung einesThe iru Fig. 1 schematically shown in longitudinal section sensor for detecting a
Parameters eines Messgases ist hier als Lambdasonde zur Bestimmung des Sauerstoffgehalts im Abgas einer Brennkraftmaschine ausgebildet. Der Messfühler besitzt ein Gehäuse 10, in dem mittels einer isolierenden Dichtungspackung 11 ein Sensorelement 12 aufgenommen ist, das mit einem gassensitiven Abschnitt 121 aus dem Gehäuse 10 vorsteht und dort von einem mit Öffnungen 14 zum Durchtreten des Abgases versehenen Schutzrohr 13 umgeben ist. In dem gassensitiven Abschnitt 121 des Sensorelements 12 sind in bekannter Weise Elektroden angeordnet, von denen Leiterbahnen zu einem entfernt von dem gassensitiven Abschnitt 121 liegenden anschlussseitigen Abschnitt 122 des Sensorelements 12 führen, die dort in Kontaktflächen 15 münden. Wie in der Schnittdarstellung des Sensorelements 12 in Fig. 2 zu sehen ist, weist das stabförmige Sensorelement 12 einen rechteckigen Querschnitt auf. Auf den voneinander abgekehrten Großflächen des Sensorelements 12 sind insgesamt vier Kontaktflächen 15 räumlich voneinander getrennt angeordnet und mit jeweils einer Leiterbahn verbunden. Die Kontaktflächen 15 sind mit jeweils einem elektrischen Leiter 16 einer Anschlussleitung 17 kontaktiert, über die das Sensorelement 12 mit einem Steuergerät verbindbar ist Der elektrische Kontakt zwischen den elektrischen Leitern 16 und den Kontaktflächen 15 ist mittels eines Kontakthalters 20 hergestellt, der eine Klemmkontaktierung zwischen einer jeden Kontaktfläche 15 und einem darauf aufliegende elektrischen Leiter 16 bewirkt. Der anschlussseitige Abschnitt 122 des Sensorelements 12 mit Kontakthalter 20 ist von einem auf das Gehäuse 10 aufgesetztem Rohrteil 18 umschlossen, das stirnseitig mit einer Verschlussscheibe 19 abgeschlossen ist. Die Anschlussleitung 17 durchsetzt die isolierende Verschlussscheibe 19 und ist in dieser eingebettet gehaltert.Parameters of a measuring gas are designed here as a lambda probe for determining the oxygen content in the exhaust gas of an internal combustion engine. The measuring sensor has a housing 10, in which, by means of an insulating seal packing 11, a sensor element 12 is received, which protrudes from the housing 10 with a gas-sensitive section 121 and is surrounded there by a protective tube 13 provided with openings 14 for the exhaust gas to pass through. In the gas-sensitive section 121 of the sensor element 12, electrodes are arranged in a known manner, from which conductor tracks lead to a connection-side section 122 of the sensor element 12 which is remote from the gas-sensitive section 121 and which terminate there in contact surfaces 15. As can be seen in the sectional view of the sensor element 12 in FIG. 2, the rod-shaped sensor element 12 has a rectangular cross section. A total of four contact surfaces 15 are arranged spatially separated from one another on the large surfaces of the sensor element 12 facing away from one another and each connected to a conductor track. The contact surfaces 15 are each contacted with an electrical conductor 16 of a connecting line 17, via which the sensor element 12 with a control device The electrical contact between the electrical conductors 16 and the contact surfaces 15 is produced by means of a contact holder 20 which effects a clamping contact between each contact surface 15 and an electrical conductor 16 resting thereon. The connection-side section 122 of the sensor element 12 with the contact holder 20 is enclosed by a pipe part 18 which is placed on the housing 10 and is closed at the end with a closure disk 19. The connecting line 17 passes through the insulating closure disk 19 and is held embedded therein.
Der Kontakthalter 20 umfasst zwei Andruckkörper 21, 22, die auf diametralen Seiten des anschlussseitigen Abschnitts 122 angeordnet und spiegelsymmetrisch ausgebildet sind, sowie ein Spannelement 23, das an den beiden Andruckkörpern 22 angreift und auf die Andruckkörper 21, 22 eine Druckkraft ausübt. Dadurch wird jeweils ein Andruckkörper 21 bzw.22 auf zwei auf ihren zugeordneten Kontaktflächen 15 aufliegende elektrische Leiter 16 aufgepresst und so eine kraftschlüssige elektrische und mechanische Verbindung zwischen den Kontaktflächen 15 am Sensorelement 12 und den Leitern 16 der Anschlussleitung 17 hergestellt. In dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Spannelement 23 als Federbügel mit zwei über einen Federsteg 241 verbundenen Federschenkeln 242 ausgeführt. Jeder Federschenkel 242 trägt endseitig eine Rastnase 243 zum Verrasten an den Andruckkörpern 21, 22.The contact holder 20 comprises two pressure bodies 21, 22, which are arranged on diametral sides of the connection-side section 122 and are mirror-symmetrical, and a tensioning element 23, which engages the two pressure bodies 22 and exerts a compressive force on the pressure bodies 21, 22. As a result, a pressure body 21 or 22 is pressed onto two electrical conductors 16 resting on their associated contact surfaces 15, and a non-positive electrical and mechanical connection is thus established between the contact surfaces 15 on the sensor element 12 and the conductors 16 of the connecting line 17. In the embodiment shown in the drawing, the tensioning element 23 is designed as a spring clip with two spring legs 242 connected via a spring bar 241. Each spring leg 242 carries a latching nose 243 at the end for latching on the pressure bodies 21, 22.
Zur Vereinfachung der Montage und der Herstellung des Kontakthalters 20 und damit insgesamt zur Senkung der Fertigungskosten für den Messf hler, sind die beiden Andruckkörper 21, 22 in einem einteiligen Montagemodul 25 zusammengefasst, wie er in Fig. 4 in Draufsicht zu sehen ist. Die innerhalb des Montagemoduls 25 ausgebildeten Andruckkörper 21, 22 sind über zwei Sollbruchstellen 26 gegeneinander abgegrenzt, so dass durch Aufbrechen der in der Symmetrieebene der spiegelsymmetrisch ausgebildeten Andruckkörper 21, 2 liegenden Sollbruchstellen 26 die beiden Andruckkörper 21, 22 sehr leicht vereinzelt werden können. Die Sollbruchstellen 26 werden durch schmale Materialstege 27 mit Perforation 28 gebildet. Mögliche Ausführungen der Sollbruchstelle 26 sind in Fig. 7 bis 9 zu sehen, in denen jeweils eine Seitenansicht des Montagemoduls 25 dargestellt ist. DieIn order to simplify the assembly and manufacture of the contact holder 20 and thus overall to reduce the manufacturing costs for the sensor, the two pressure bodies 21, 22 are combined in a one-piece assembly module 25, as can be seen in a top view in FIG. 4. The pressure bodies 21, 22 formed within the assembly module 25 are delimited from one another via two predetermined breaking points 26, so that by breaking open the predetermined breaking points 26 located in the plane of symmetry of the mirror-symmetrically formed pressure bodies 21, 2, the two pressure bodies 21, 22 can be separated very easily. The predetermined breaking points 26 are formed by narrow material webs 27 with perforations 28. Possible designs of the predetermined breaking point 26 can be seen in FIGS. 7 to 9, in each of which a side view of the assembly module 25 is shown. The
Perforation 28 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 durch voneinander beabstandet aufgereihte Rundlöcher 29, in Fig. 8 durch voneinander beabstandet aufgereihte Vierecklöcher 30 und in Fig. 9 durch eine Ritze oder einen Längsschnitt 31 realisiert. Infolge der integrierten Ausbildung der beschriebenen Andruckkörper 21, 22 im Montagemodul 25 weist letzterer eine zentrale Aufhahmeöflhung 32 für die Kontaktflächen 15 mit elektrischen Leitern 16 auf. Am Montagemodul 25 sind zwei diametral angeordnete Rastmulden 32 für die Aufnahme der am Federbügel 24 ausgebildeten Rastnasen 243 sowie zwei zu den Rastmulden 32 führende Auflaufschrägen 34 für die Federschenkel 242 des Federbügels 24 angeordnet.In the exemplary embodiment in FIG. 7, perforation 28 is realized by round holes 29 spaced apart from one another, in FIG. 8 by square holes 30 spaced apart from one another and in FIG. 9 by a crack or a longitudinal cut 31. As a result of the integrated design of the pressure bodies 21, 22 described in the assembly module 25, the latter has one central receiving opening 32 for the contact surfaces 15 with electrical conductors 16. Arranged on the assembly module 25 are two diametrically arranged locking troughs 32 for receiving the locking lugs 243 formed on the spring clip 24 and two run-up bevels 34 leading to the locking troughs 32 for the spring legs 242 of the spring clip 24.
Für eine kostengünstige, zur Massenfertigung geeignete Herstellung des Montagemoduls 25 wird der isolierende Werkstoff, der vorzugsweise aus einer Keramik mit einem hohen Anteil an Aluminiumoxid oder aus Magnesiumsilikaten besteht, im Grünzustand zu einem Strang gepresst, der sowohl die Außenkonturen des Montagemoduls 25, als auch dessen zentrale Aufhahmeöffhung 32, als auch die Rastmulden 33 und die Auflaufschrägen 34 aufweist. Diese funktionsrelevanten Maße und Konturen lassen sich dabei im Matrizenwerkzeug für das Strangpressen direkt und sehr genau realisieren. Anschließend wird die Festigkeit der Sollbruchstellen 26 durch Einbringen der geeigneten Perforation 28 in die Materialstege 27 auf die Sollvorgäbe für die Bruchfestigkeit der Sollbruchstellen 26 eingestellt Danach wird der Strang im Grünzustand in Einzelstücke geteilt, wobei die Teilung durch die axiale Länge des Montagemoduls 25 bestimmt ist. Die Einzelstücke werden anschließend gesintert.For an inexpensive, mass-production production of the assembly module 25, the insulating material, which preferably consists of a ceramic with a high proportion of aluminum oxide or magnesium silicates, is pressed in the green state into a strand which has both the outer contours of the assembly module 25 and the latter central receiving opening 32, as well as the locking troughs 33 and the ramp slopes 34. These functionally relevant dimensions and contours can be realized directly and very precisely in the die tool for extrusion. The strength of the predetermined breaking points 26 is then adjusted to the target specifications for the breaking strength of the predetermined breaking points 26 by introducing the suitable perforation 28 into the material webs 27. The strand is then divided into individual pieces in the green state, the division being determined by the axial length of the assembly module 25. The individual pieces are then sintered.
Die Herstellung der Klemmkontaktierung zwischen Anschlussleitung 17 und Sensorelement 12 wird wie folgt durchgeführt:The clamping contact between connection line 17 and sensor element 12 is produced as follows:
Auf das Sensorelement 12 wird der Montagemodul 25 soweit aufgeschoben, dass er die Kontaktflächen 15 auf dem anschlussseitigen Abschnitt 122 des Sensorelements 12 umgibt. Die elektrischen Leiter 16 der Anschlussleitung 17 sind bereits vorher mit den Kontaktflächen 15, z.B. durch Spaltschweißen oder Löten, verbunden, können aber alternativ auch nach Aufschieben des Montagemoduls 25 zwischen diesen und den Kontaktflächen 15 eingeschoben werden. Danach wird, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, das Spannelement 23, hier der Federbügel 24, auf das Montagemodul 25 aufgeschoben, wobei die Federschenkel 242 mit ihren Rastnasen 243 auf den Auflaufschrägen 34 am Montagemodul 25 entlanggleiten und in die am Ende der Auflaufschrägen 34 vorhandenen Rastmulden 33 einfallen, so dass der Federbügel 24 am Montagemodul 25 verrastet ist (Fig. 5). Danach werden die SollbruchstellenThe mounting module 25 is pushed onto the sensor element 12 to such an extent that it surrounds the contact surfaces 15 on the connection-side section 122 of the sensor element 12. The electrical conductors 16 of the connecting line 17 have already been connected to the contact surfaces 15, e.g. by gap welding or soldering, but can alternatively also be inserted after the assembly module 25 has been pushed on between the latter and the contact surfaces 15. Then, as shown in FIG. 4, the tensioning element 23, here the spring clip 24, is pushed onto the mounting module 25, the spring legs 242 sliding with their locking lugs 243 along the ramp slopes 34 on the mounting module 25 and into the end of the ramp slopes 34 existing locking troughs 33 engage, so that the spring clip 24 is locked on the mounting module 25 (FIG. 5). Then the predetermined breaking points
26 zerstört, so dass der Montagemodul 25 in die beiden Andruckkörper 21, 22 aufgetrennt ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Zerstörung der Sollbruchstellen 26 erfolgt dadurch, dass in den Sollbruchstellen 26 ein Spannungszustand erzeugt wird, der größer ist als die Festigkeit der Sollbruchstellen 26. Dies kann auf verschiedene Weise bewerkstelligt werden: Im einfachsten Fall wird dieser Spannungszustand durch die Federkraft des Federbügels 24 erzeugt Der Federbügel 24 ist daher so auszubilden, dass er eine geeignet hohe Druckkraft zur Verfugung stellt. Der Spannungszustand in den Sollbruchstellen 26 kann aber auch durch nachträgliche Erhöhung der Druckkraft des Federbügels 24 erzeugt werden, indem z.B. der montierte Federbügel 24 verformt wird. Eine solche Verformung kann beispielsweise durch26 destroyed, so that the assembly module 25 is separated into the two pressure bodies 21, 22, as shown in Fig. 2. The predetermined breaking points 26 are destroyed in that a stress state is generated in the predetermined breaking points 26 which is greater than the strength of the predetermined breaking points 26. This can be accomplished in various ways: In the simplest case, this state of tension is generated by the spring force of the spring clip 24. The spring clip 24 must therefore be designed such that it provides a suitably high pressure force. The stress state in the predetermined breaking points 26 can, however, also be generated by subsequently increasing the pressure force of the spring clip 24, for example by deforming the mounted spring clip 24. Such a deformation can be caused, for example, by
Herstellung einer konkaven Einwölbung 244 in den Federsteg 241 des Federbügels 24 bewirkt werden, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist. Weitere Möglichkeiten der Erzeugung des Spannungszustandes in den Sollbruchstellen 26 ist die direkte Krafteinwirkung auf den Montagemodul 25, z.B. durch auf die Rastnasen 243 wirkende Druckkräfte, oder durch direkte Krafteinwirkung auf die Sollbruchstellen 26, indem an den Materialstegen 27 Druck-, Zugoder Scherkräfte angreifen. In den vorstehend beschriebenen Fällen, in denen der Spannungszustand nicht durch Aufschieben des Spannelements 23 erzeugt wird, sondern erst dann, wenn das Spannelement 23 bereits montiert ist, ergibt sich der Vorteil, dass der bereits komplett vormontierte Kontakthalter 20 auf das Sensorelement 12 aufgesetzt werden kann, was eine Vereinfachung der Montage mit sich bringt.Production of a concave bulge 244 in the spring bar 241 of the spring clip 24 can be effected, as shown in FIG. 6. Another possibility of generating the stress state in the predetermined breaking points 26 is the direct application of force to the assembly module 25, e.g. by pressure forces acting on the locking lugs 243, or by direct force acting on the predetermined breaking points 26 by applying pressure, tensile or shear forces to the material webs 27. In the cases described above, in which the tension state is not generated by pushing on the tensioning element 23, but only when the tensioning element 23 is already installed, there is the advantage that the already completely pre-assembled contact holder 20 can be placed on the sensor element 12 , which simplifies assembly.
In Fig. 10 ist ein modifizierter Kontakthalter 20 in seinem Vormontagezustand dargestellt. Er unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen Kontakthalter 20 im wesentlichen dadurch, dass das Spannelement 23 zwei Federbügel 24 aufweist, die mit ihren Rastnasen 243 in jeweils eine Rastmulde 33 im Montagemodul 25 eingreifen. Im Montagemodul 25 sind wiederum die beiden Andruckkörper 21, 22 ausgebildet, die über zwei von den Materialstegen 27 mit Perforation 28 gebildeten Sollbruchstellen 26 begrenzt sind. Zur Herstellung der Klemmkontaktierung wird der Montagemodul 25 mit bereits montiertem Spannelement 23 auf das Sensorelement 12 aufgeschoben, bis der Montagemodul 25 die Kontaktflächen 15 mit elektrischen Leitern 16 umgibt. Danach werden durch Aufbringen einer Druckkraft in10 shows a modified contact holder 20 in its pre-assembled state. It differs from the previously described contact holder 20 essentially in that the tensioning element 23 has two spring clips 24, which engage with their locking lugs 243 in a respective locking recess 33 in the assembly module 25. In the assembly module 25, the two pressure bodies 21, 22 are again formed, which are delimited by two predetermined breaking points 26 formed by the material webs 27 with perforations 28. To produce the clamp contact, the assembly module 25 with the already mounted clamping element 23 is pushed onto the sensor element 12 until the assembly module 25 surrounds the contact surfaces 15 with electrical conductors 16. Then by applying a compressive force in
Richtung der Pfeile 35 und 36 in Fig. 10 die Sollbruchstellen 26 zerstört, so dass nunmehr die beiden Federbügel 24 des Spannelements 23 die vereinzelten Andruckkörper 21, 22 auf die Leiter 16 der Anschlussleitung 17 aufpressen.In the direction of arrows 35 and 36 in FIG. 10, the predetermined breaking points 26 are destroyed, so that the two spring clips 24 of the tensioning element 23 now press the isolated pressure bodies 21, 22 onto the conductor 16 of the connecting line 17.
Die in Fig. 11 und 12 dargestellten modifizierten Montagemodule 25 für den Kontakthalter 20 besitzen ebenfalls zwei Andruckkörper 21, 22, die über zwei als Sollbruchstellen 26 fungierende Materialstege 27 miteinander verbunden sind. Im Gegensatz zu den Andruckkörpern 21, 22 der zuvor beschriebenen Montagemodule 25 sind die beiden Andruckkörper 21, 22 nicht spiegelsymmetrisch, sondern unterschiedlich ausgebildet. Die Materialstege 27 und damit die Sollbruchstellen 26 liegen außerhalb der Symmetrieebene der zentralen Aufhahmeöffnung 32.The modified assembly modules 25 for the contact holder 20 shown in FIGS. 11 and 12 likewise have two pressure bodies 21, 22 which are connected to one another via two material webs 27 which act as predetermined breaking points 26. In contrast to the pressure bodies 21, 22 of the previously described assembly modules 25, the two pressure bodies 21, 22 are not mirror-symmetrical, but different. The Material webs 27 and thus the predetermined breaking points 26 lie outside the plane of symmetry of the central receiving opening 32.
Der beschriebene Kontakthalter 20 ist nicht auf die Anwendung bei einem Messfühler beschränkt. Er kann überall dort eingesetzt werden, wo eine Klemmkontaktierung zwischen einer Kontaktfläche und einem drauf aufliegenden elektrischen Leiter hergestellt werden soll, so z.B. auch in Tempraturmessfühlem zur Messung der Temperatur im Abgas von Brennkraftmaschinen oder in Messfühlern zur Druckmessung im Abgas von Brennkraftinascbinen. The contact holder 20 described is not limited to use with a sensor. It can be used wherever a clamp connection is to be made between a contact surface and an electrical conductor resting on it, e.g. also in temperature sensors for measuring the temperature in the exhaust gas of internal combustion engines or in sensors for measuring the pressure in the exhaust gas of internal combustion engines.

Claims

Patentansprüche claims
1. Kontakthalter zur Herstellung einer Klemmkontaktierung zwischen mindestens einer elektrischen Kontaktfläche (15) und einem darauf aufliegenden elektrischen Leiter (16), insbesondere zur Kontaktierung einer Anschlussleitung (17) an einem Sensorelement (12) eines Messfühlers zur Erfassung eines Parameters eines Messgases, insbesondere des Abgases von Brennkraftmaschinen, mit mindestens zwei Andruckkörpern (21, 22) aus elektrisch isolierendem Werkstoff und einem an den Andrackkörpern (21 , 22) angreifenden Spannelement (23) zur Erzeugung einer auf die Andruckkörper (21, 22) wirkenden Druckkraft, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrackkörper (21, 22) in einem einteiligen Montagemodul (25) mit einer zentralen Aufnahmeöflhung (32) für Kontaktfläche (15) und Leiter (16) ausgebildet und durch ihrer Vereinzelung nach Montage dienende Sollbrachstellen (26) gegeneinander abgegrenzt sind.1. Contact holder for producing a clamp contact between at least one electrical contact surface (15) and an electrical conductor (16) resting thereon, in particular for contacting a connecting line (17) on a sensor element (12) of a sensor for detecting a parameter of a measuring gas, in particular the Exhaust gas from internal combustion engines, with at least two pressure bodies (21, 22) made of electrically insulating material and a tensioning element (23) acting on the pressure bodies (21, 22) for generating a pressure force acting on the pressure bodies (21, 22), characterized in that the snap-on bodies (21, 22) are formed in a one-piece assembly module (25) with a central receiving opening (32) for the contact surface (15) and the conductor (16) and are separated from one another by intended breakdown sites (26) that serve after assembly.
2. Kontakthalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement (23) mindestens einen Federbügel (24) mit zwei über einen Federsteg (241) verbundenen Federschenkeln (242) aufweist.2. Contact holder according to claim 1, characterized in that the clamping element (23) has at least one spring clip (24) with two spring legs (242) connected via a spring bar (241).
3. Kontakthalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagemodul (25) Rastmulden (33) zum Einrasten der Schenkelenden des Federbügels (24) aufweist.3. Contact holder according to claim 2, characterized in that the mounting module (25) has locking recesses (33) for latching the leg ends of the spring clip (24).
4. Kontakthalter nach Ansprach 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rastmulde (33) am Ende einer Auflaufschräge (34) für die Federschenkel (242) angeordnet ist.4. Contact holder according spoke 3, characterized in that each locking recess (33) is arranged at the end of a run-up slope (34) for the spring legs (242).
5. Kontakthalter nach einem der Ansprüche 2 -4, dadurch gekennzeichnet, dass im Federsteg (241) des Federbügels (24) eine die Spannkraft des Federbügels (24) verstärkende konkave Einwölbung (244) eingebracht ist. 5. Contact holder according to one of claims 2-4, characterized in that in the spring bar (241) of the spring clip (24) a the clamping force of the spring clip (24) reinforcing concave curvature (244) is introduced.
6. Kontakthalter nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Sollbruchstelle (26) als schmaler Materialsteg (27) zwischen den Andruckkörpern (21, 22) ausgebildet ist.6. Contact holder according to one of claims 1-5, characterized in that the at least one predetermined breaking point (26) is designed as a narrow material web (27) between the pressure bodies (21, 22).
7. Kontakthalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Materialsteg (27) mit einer Perforation (28) versehen ist, die vorzugsweise aus aneinandergereihten beäbstandeten Löchern (29, 30) oder Schlitzen (31) besteht. 7. Contact holder according to claim 6, characterized in that the at least one material web (27) is provided with a perforation (28) which preferably consists of rows of spaced holes (29, 30) or slots (31).
8. Kontakthalter nach einem der Ansprüche 1 — 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagemodul (25) zwei spiegelsymmetrisch ausgebildete Andruckkörper (21, 2) und zwei in der Symmetrieebene angeordnete Sollbruchstellen (26) aufweist.8. Contact holder according to one of claims 1-7, characterized in that the mounting module (25) has two mirror-symmetrically formed pressure bodies (21, 2) and two predetermined breaking points (26) arranged in the plane of symmetry.
9. Kontakthalter nach einem der Ansprüche 1 — 8, dadurch gekennzeichnet, dass der isolierende Werkstoff des Montagemoduls (25) aus Keramik mit einem hohen Anteil an Aluminiumoxid oder aus Magnesiumsilikaten besteht.9. Contact holder according to one of claims 1-8, characterized in that the insulating material of the mounting module (25) consists of ceramic with a high proportion of aluminum oxide or magnesium silicates.
10. Verfahren zur Herstellung einer Klemmkontaktierung zwischen mindestens einer elektrischen Kontaktfläche (15) und einem darauf aufliegenden elektrischen Leiter (16), insbesondere zuri Kontaktierang der Anschlussleitung (17) an einem Sensorelement (12) eines Messfühlers zur Erfassung eines Parameters eines Messgases, insbesondere des Abgases von Brennkraftmaschinen, unter Verwendung eines Kontakthalters (20) nach einem der Ansprüche 1 — 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagemodul (25) mit seiner zentralen Aufnahmeöflhung (32) auf die mindestens eine Kontaktfläche (15) mit aufliegendem Leiter (16) so aufgeschoben wird, dass letztere von dem Montagemodul (25) umschlossen sind, dass das Spannelement (23) zuvor oder danach auf das Montagemodul (25) aufgesetzt und daran verrastet wird und dass in der mindestens einen Sollbruchstelle (26) ein Spannungszustand erzeugt wird, der größer ist als die Festigkeit der Sollbruchstelle (26). 10. Method for producing a clamp contact between at least one electrical contact surface (15) and an electrical conductor (16) resting thereon, in particular for contacting the connecting line (17) on a sensor element (12) of a sensor for detecting a parameter of a measuring gas, in particular the Exhaust gas from internal combustion engines, using a contact holder (20) according to any one of claims 1-9, characterized in that the mounting module (25) with its central receiving opening (32) onto the at least one contact surface (15) with the conductor (16) lying thereon is postponed that the latter are enclosed by the assembly module (25), that the clamping element (23) is placed on the assembly module (25) and locked thereon before or after and that a tension state is generated in the at least one predetermined breaking point (26) is greater than the strength of the predetermined breaking point (26).
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungszustand durch die Spannkraft des Spannelements (23) beim Aufsetzen auf das Montagemodul (25) erzeugt wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that the tension state is generated by the clamping force of the clamping element (23) when placed on the mounting module (25).
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungszustand durch Erhöhung der Spannkraft des Spannelements (23), vorzugsweise durch Verformung des Spannelements (23), nach Aufsetzen auf das Montagemodul erzeugt wird.12. The method according to claim 10, characterized in that the stress state is generated by increasing the clamping force of the clamping element (23), preferably by deforming the clamping element (23), after placing it on the mounting module.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungszustand durch direkte Krafteinwirkung auf das Montagemodul (25) oder auf die mindestens eine Sollbruchstelle (26) erzeugt wird.13. The method according to claim 10, characterized in that the stress state is generated by direct force acting on the mounting module (25) or on the at least one predetermined breaking point (26).
14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungszustand durch stetige oder schlagartige Belastung des Montagemoduls (25) oder der mindestens einen Sollbrachstelle (26) bewirkt wird.14. The method according to claim 10, characterized in that the stress state is brought about by constant or sudden loading of the assembly module (25) or the at least one predetermined breaking point (26).
15. Verfahren zur Herstellung des Kontakfhalters (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff für das Montagemodul (25) im Grünzustand zu einem die Konturen des Montagemoduls (25), die zentrale Aufnahmeöffnung (32) und den mindestens einen Materialsteg (27) aufweisenden Strang stranggepresst wird, der Strang in jeweils ein Montagemodul (25) bildende Einzelstücke geteilt wird und die Einzelstücke gesintert werden.15. The method for producing the contact holder (20) according to claim 9, characterized in that the material for the mounting module (25) in the green state to the contours of the mounting module (25), the central receiving opening (32) and the at least one material web ( 27) comprising the extrusion, the strand is divided into individual pieces forming an assembly module (25) and the individual pieces are sintered.
16. Verfahren nach Ansprach 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Teilen des Strangs der mindestens eine Materialsteg (27) mit einer Perforation (28) zur Einstellung der Brachfestigkeit der Sollbrachstellen (26) versehen wird. 16. The method according spoke 15, characterized in that prior to dividing the strand of the at least one material web (27) is provided with a perforation (28) for adjusting the resistance to breakage of the intended fallows (26).
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