WO2012010379A1

WO2012010379A1 - Verbindungsring mit aussen- und innengewinde zum einbau eines messfühlers in einen hohlen aufnahmestutzen

Info

Publication number: WO2012010379A1
Application number: PCT/EP2011/060458
Authority: WO
Inventors: Juergen Wilde
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2010-07-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2012-01-26
Also published as: CN103003691B; DE102010031656A1; CN103003691A

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Einbau eines Messfühlers (10) in einen hohlen Aufnahmestutzen (11) einer Messgasleitung (12) angegeben, die ein auf einem Fühlergehäuse (13) vorhandenes Gehäuse-Außengewinde (14) und ein im Aufnahmestutzen (11) vorhandenes Stutzen-Innengewinde (15) aufweist. Zur Erzielung einer an unterschiedlichen Stutzen-Innengewinde (15) anpassbaren Einbauvorrichtung bei gleichzeitiger Montagefreundlichkeit ist ein Verbindungsring (22) mit einem Ring-Innengewinde (23) und einem Ring-Außengewinde (24) vorgesehen, der auf das Gehäuse-Außengewinde (14) auf -und in das Stutzen-Innengewinde (15) einschraubbar ist. Dabei ist das Ring-Innengewinde (23) so ausgelegt, dass bei vollständig auf das Gehäuse-Außengewinde (14) aufgeschraubtem Verbindungsring (22) der Festsitz der Gewindeverbindung mit weniger als einer vollen Umdrehung des Fühlergehäuses (13) hergestellt ist.

Description

Beschreibung

Titel

VERBINDUNGSRING MIT AUSSEN- UND INNENGEWINDE UM EINBAU EINES MESSFUHLERS IN EINEN HOHLEN AUFNAHMESTUT EN Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Einbau eines Messfühlers in einen hohlen Aufnahmestutzen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Bei einer bekannten Einbauvorrichtung für einen Messfühler in eine Messgasleitung (DE 102 29 031 B3) weist die Messgasleitung eine Messfühler- Einführöffnung auf, die von einem auf die Messgasleitung aufgeschweißten, hohlen Aufnahmestutzen umschlossen ist. Der Aufnahmestutzen besitzt ein Innengewinde. Der Messfühler weist ein Fühlergehäuse mit einem ein Außengewinde tragenden Gehäuseendabschnitt und mit einem Schlüsselsechskant für ein Montagewerkzeug auf. Der Messfühler wird mit seinem Außengewinde in das Innengewinde eingeschraubt, bis ein außen am Fühlergehäuse umlaufender, radialer Steg sich auf die Stirnseite des Aufnahmestutzens aufsetzt. Mittels des am

Schlüsselsechskant angesetzten Montagewerkzeugs wird dann der Messfühler soweit gedreht, dass sich der Steg unter plastischer Verformung auf die Stirnseite des Aufnahmestutzens aufpresst und die Einbauvorrichtung gasdicht macht.

Bei einer ebenfalls bekannten Messfühler- Einbauvorrichtung (EP 0 704 698 A1 ) ist das gehäuseseitige Außengewinde zum Einschrauben in das Innengewinde eines hohlen Aufnahmestutzens auf eine auf dem Fühlergehäuse lose sitzende

Hohlschraube verlagert und am Fühlergehäuse unterhalb der Hohlschraube ein radial abstehender Ringflansch angeformt, mit dem sich das Fühlergehäuse auf einer im Aufnahmestutzen ausgebildeten, radial nach innen vorspringenden Umlaufschulter auflegt. Die im Innengewinde des Aufnahmestutzens verschraubte

Hohlschraube presst sich mit ihrer Stirnseite auf dem Ringflansch auf und spannt diesen auf der Umlaufschulter des Aufnahmestutzens fest. Bei diesem Einbau- Vorgang muss der Messfühler selbst nicht gedreht werden, was zu einer größeren Montagefreundlichkeit führt, da der Messfühler üblicherweise fest mit einem in ihn eingeführten elektrischen Anschlusskabel verbunden ist, das häufig bereits vor Messfühlermontage an einem Steuergerät angeschlossen ist.

Bei einer bekannten Einbauvorrichtung für einen Abgassensor (DE 10 2007 042 226 A1 ) weist das Fühlergehäuse zwei axial hintereinander angeordnete Außengewindeabschnitte mit unterschiedlichen Außendurchmessern auf, wobei der durchmesserkleinere Außengewindeabschnitt näher zum Gehäuseende liegt. Dadurch eröffnet sich die Möglichkeit, dass der unveränderte Messfühler in Aufnahmestutzen eingebaut werden kann, die mit unterschiedlichen Innengewindedurchmessern ausgeführt sind.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einbau eines Messfühlers in einen hohlen Aufnahmestutzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch den Verbindungsring einerseits herkömmliche Messfühler mit standardisiertem Gehäuseaußengewinde, z.B. M18, auch in Aufnahmestutzen mit größe- ren Innengewinde, z.B. M20, die von manchen Kraftfahrzeugherstellern für den

Einbau im Abgasrohr vorgesehen sind, eingebaut werden können. Dadurch muss die Fertigungslinie für die standardisierten Messfühlergehäuse nicht umgestellt werden, um auch den veränderten Einbaubedingungen dieser Kraftfahrzeug hersteiler zu genügen, was zu einer nennenswerten Kostenreduzierung beiträgt. Andererseits wird zugleich die Montagefreundlichkeit verbessert, da bei der erforderlichen Verdrehung des Fühlergehäuses, und damit des kompletten Messfühlers, um weniger als eine volle Umdrehung das in den Messfühler eingeführte und bereits mit dem Steuergerät verbundene, elektrische Anschlusskabel die Montage nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Verbindungsring an seinem dem Fühlergehäuse zugekehrten Ende einen radial abste- henden Ringflansch und das Fühlergehäuse einen umlaufenden Axialanschlag auf, an dem sich der Verbindungsring mit seinem Ringflansch anlegt. Mittels dieses Ringflansches kann sowohl eine gasdichte Verbindung in der Einbauvorrichtung als auch eine Verdrehsicherung gegen unbeabsichtigtes Lösen des Mess- fühlers im Aufnahmestutzen hergestellt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind das Gehäuse- Außengewinde, das Stutzen-Innengewinde, das Ring-Innengewinde und das Ring-Außengewinde mit gleichem Gewindesinn, also als Rechts- oder Linksge- winde, ausgeführt, so dass eine kostengünstige Fertigung aller Bauteile möglich ist. In diesem Fall weist das Ring-Außengewinde nur ein oder zwei Gewindegänge auf. Mit dieser geringen Gewindegangzahl ist bei auf das Gehäuse- Außengewinde bis zum Axialanschlag vollständig aufgeschraubtem Verbindungsring nur eine Drehung des Messfühlers um wenige Grad, z.B. 90° bis 180°, erforderlich, um den Dicht- oder Festsitz des Messfühlers im Aufnahmestutzen herzustellen. Während das Ring-Innengewinde ebenso lang gemacht werden kann, wie das Gehäuse-Außengewinde ist das Ring-Außengewinde auf diese geringe Gewindegangzahl beschränkt. Vorteilhaft ist auch das Ring-Innengewinde mit der gleichen Gewindegangzahl ausgeführt, so dass die axiale Länge des Verbindungsrings klein gehalten werden kann. Z.B. kann vorteilhaft der Verbindungsring mit einer axialen Länge von ca. 5mm gefertigt werden.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die Gewindepaarungen von miteinander versch raubbaren Gehäuse-Außengewinde und Ring- Innengewinde einerseits und Stutzen-Innengewinde und Ring-Außengewinde andererseits mit jeweils gleichem Gewindesinn ausgeführt, jedoch weist die eine Gewindepaarung gegenüber der anderen Gewindepaarung einen entgegengesetzten Gewindesinn auf. Bei dieser konstruktiven Ausführung der Einbauvorrichtung ergibt sich der Vorteil, dass beim Einbau das Fühlergehäuse, und damit der Messfühler, nicht mehr gedreht werden muss. Die Verschraubung und das Festlegen des Fühlergehäuses im Aufnahmestutzen erfolgt ausschließlich durch Drehen des Verbindungsrings. In diesem Fall spielt die Anzahl der Gewindegänge von Ring-Innengewinde und Ring-Außengewinde keine Rolle, und die Gewindelängen aller Gewinden kann beispielsweise gleich ausgeführt werden. Die Mon- tagefreundlichkeit ist maximal, selbst bei nur einem kurzen, vormontierten, elektrischen Anschlusskabel zwischen Messfühler und Ansteuergerät. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind am Ringflansch des Verbindungsrings in der Flanschebene liegende, in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnete Angreifelemente für ein Montagewerkzeug zwecks Drehen des Verbindungsrings vorgesehen. Diese Angreifelemente können nach erfolgter Montage durch Umbiegen oder Ähnliches zur Verdrehsicherung herangezogen werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer Einbauvorrichtung für einen Messfühler mit Messfühler und Aufnahmestutzen an einer Messgasleitung, geschnitten dargestellt,

Figur 2 eine perspektivische Darstellung eines Verbindungsrings in der Einbauvorrichtung gemäß Figur 1 ,

Figur 3 einen Längsschnitt eines modifizierten Verbindungsrings,

Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines Verbindungsrings gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiels,

Figur 5 eine Draufsicht des Verbindungsrings in Richtung Pfeil V in Figur 4.

Die in Figur 1 im perspektivischen Längsschnitt skizzierte Vorrichtung zum Einbau eines Messfühlers 10 in einen hohlen Aufnahmestutzen 1 1 einer Messgasleitung 12 weist ein auf einem Fühlergehäuse 13 des Messfühlers 10 vorhandenes Gehäuse-Außengewinde 14 und ein im Aufnahmestutzen 1 1 vorhandenes Stutzen-Innengewinde 15 auf. Der Aufnahmestutzen 1 1 , mitunter auch Einschweißnippel genannt, ist in eine Messfühler-Einführöffnung 16 eingesetzt und mit der Wandung 121 der Messgasleitung 12 verschweißt. Von dem Messfühler 10, der z.B. eine Lambda- oder Stickoxid-Sonde für die Messung der Sauerstoff- bzw. Stickoxidkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine sein kann, ist ausschnittweise das gassensitive Sensorelement 17, das mittels einer Dichtungspa- ckung 18 im Fühlergehäuse 13 festgelegt ist, sowie eine auf das Fühlergehäuse 13 aufgesetzte Metallhülse 19 zu sehen, die eine ebenfalls auf dem Fühlergehäuse 13 befestigte Haltehülse 20 überdeckt. Das aus dem Fühlergehäuse 13 herausragende Ende des Sensorelements 17 ist üblichweise von einem Schutz- rohr überdeckt, das der Übersichtlichkeit halber hier nicht dargestellt ist, und ragt in Einbaulage ins Innere der Messgasleitung 12 hinein. Das Sensorelement 17 ist in bekannter Weise an einem am Ende der Metallhülse 19 herausgeführten Anschlusskabel 21 angeschlossen, das seinerseits mit einem Steuergerät verbunden ist. Weitere konstruktive Details des an sich bekannten Messfühlers können z.B. der DE 102 29 031 B3 entnommen werden.

Wesentlicher Bestandteil der Einbauvorrichtung ist ein Verbindungsring 22 mit einem Ring-Innengewinde 23 und einem Ring-Außengewinde 24, der in Figur 2 in perspektivischer Ansicht und in Figur 1 im Schnitt dargestellt ist. Der Verbin- dungsring 22 ist zwischen dem durchmesserkleineren Gehäuse-Außengewinde

14, das z.B. ein M18-Gewinde ist, und einem durchmessergrößeren Stutzen- Innengewinde 15 eingesetzt, das z.B. ein M20-Gewinde ist. Entsprechend ist das Ring-Innengewinde 23 an das Gehäuse-Außengewinde 14 und das Ring- Außengewinde 24 an das Stutzen-Innengewinde 15 angepasst und im Beispiel als M18- bzw. als M20-Gewinde ausgeführt. Alle genannten Gewinde sind mit gleichem Gewindesinn, hier als Rechtsgewinde ausgeführt. Selbstverständlich können alle Gewinde auch Linksgewinde sein. Der Verbindungsring 22 weist an seinem dem Fühlergehäuse 13 zugekehrten Ende einen Ringflansch 25 und das Fühlergehäuse 13 einen umlaufenden Axialanschlag 26 auf, an dem sich der Verbindungsring 22 über seinen Ringflansch 25 anlegt. Üblicherweise weist das

Fühlergehäuse 13 einen für die Montage vorgesehene Gehäuseabschnitt auf, z.B. einen Schlüsselsechskant 27, der gegenüber den das Gehäuse- Außengewinde 14 tragenden Gehäuseendabschnitt einen größeren Außendurchmesser aufweist. Die am Übergang zwischen Schlüsselsechskant 27 zum Gehäuse-Außengewinde 14 vorhandene Radialschulter bildet den Axialanschlag

26.

Das Ring-Außengewinde 24 ist so ausgeführt, dass der Festsitz der Gewindeverbindung zwischen Ring-Außengewinde 24 und Stutzen-Innengewinde 15 durch Einschrauben des bereits auf das Fühlergehäuse 13 bis zur Anlage am

Axialanschlag 26 aufgeschraubten Verbindungsrings 22 mit weniger als einer vollen Umdrehung des Fühlergehäuses 13 hergestellt ist. Hierzu weist das Ring- Außengewinde 24 nur ein oder zwei Gewindegänge auf. Vorteilhaft wird die gesamte axiale Baulänge des Rings nur so groß gemacht, wie dies für die Unterbringung dieser Gewindegänge erforderlich ist. Somit ist die axiale Länge des Verbindungsrings 22 nur um die axiale Dicke des Ringflansches 25 größer als die Gewindelänge des Ring-Außengewindes 24. Beispielsweise beträgt die axiale Länge des Verbindungsrings ca. 5mm.

Zur Herstellung einer Verdrehsicherung des Festsitzes der Gewindeverbindung ist am Ringflansch 25 mindestens eine Lasche 28 angeformt, die nach erfolgter

Montage auf mindestens eine für das Ansetzen des Montagewerkzeugs am Schlüsselsechskant 27 vorhandene ebene Angreiffläche 271 umgebogen wird.

In einer alternativen Ausführungsform der Einbauvorrichtung ist das Ring- Außengewinde 24 mit einem gegenüber dem Ring-Innengewinde 23 des Verbindungsrings 22 entgegengesetzten Gewindesinn ausgeführt. Entsprechend weisen auch Gehäuse-Außengewinde 14 und Stutzen-Innengewinde 15 Gewinde mit entgegengesetztem Gewindesinn auf, so dass die Gewindepaarungen von miteinander verschraubbaren Gehäuse-Außengewinde 14 und Ring- Innengewinde 23 einerseits und Stutzen-Innengewinde 15 und Ring-

Außengewinde 24 andererseits jeweils gleichen Gewindesinn aufweisen, aber die eine Gewindepaarung gegenüber der anderen Gewindepaarung einen entgegengesetzten Gewindesinn besitzt. Beispielsweise sind das Stutzen- Innengewinde 15 und das Ring-Außengewinde 24 ein Rechtsgewinde und das Gehäuse-Außengewinde 14 und das Ring-Innengewinde 23 ein Linksgewinde.

Am Ringflansch des Verbindungsrings 23 sind mehrere, z.B. sechs oder alternativ drei, in der Flanschebene liegende, in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnete Angreifelemente 29 (Figur 4 und 5) für ein Montagewerkzeug vorgesehen, die z.B. als einstückig angeformte, radial überstehende Laschen aus- gebildet sind. Auch diese Angreifelemente 29 können nach erfolgter Montage zur

Verdrehsicherung auf die ebene Schlüsselflächen des Schlüsselsechskants 27 aufgelegt werden.

Zur Herstellung der Gasdichtheit der Einbauvorrichtung kann zwischen dem Ringflansch 25 des Verbindungsrings 22 und der Stirnfläche des Aufnahmestutzens 1 1 ein elastischer Dichtungsring eingelegt werden. Alternativ wird der ent- sprechend ausgebildete Ringflansch 25 des Verbindungsrings 22 selbst als Dichtungselement herangezogen. Hierzu ist - wie dies in Figur 3 skizziert ist - der Ringflansch 25 federnd ausgebildet. Bei der Montage wird der Ringflansch 25 zwischen dem umlaufenden Axialanschlag am Fühlergehäuse 13 und der Stirn- fläche des Aufnahmestutzens 1 1 eingepresst, wobei die auf der Stirnfläche des

Aufnahmestutzens 1 1 aufliegende Unterkante des Ringflansches 25 eine Dichtkante 251 bildet.

Der Verbindungsring 22 besteht aus korrosions- und hitzebeständigem Stahl und kann durch Umformen, Tiefziehen, Biegen oder Fließpressen hergestellt werden.

Alternativ kann auch die Herstellung des Verbindungsrings 22 durch Gießen oder Pulverpressen erfolgen.

Claims

Ansprüche

1 . Vorrichtung zum Einbau eines Messfühlers (10) in einen hohlen Aufnahmestutzen (1 1 ), mit einem auf einem Fühlergehäuse (13) vorhandenen Gehäuse-Außengewinde (14) und einem im Aufnahmestutzen (1 1 ) vorhandenen Stutzen-Innengewinde (15), gekennzeichnet durch einen Verbindungsring (22) mit einem Ring-Innengewinde (23) und einem Ring-Außengewinde (24), der auf das Gehäuse-Außengewinde (14) auf- und in das Stutzen- Innengewinde (15) einschraubbar ist und dessen Ring-Innengewinde (23) so ausgelegt ist, dass mit bei vollständig auf das Gehäuse-Außengewinde (14) aufgeschraubtem Verbindungsring (22) der Festsitz der Gewindeverbindung zwischen Ring-Außengewinde (24) und Stutzen-Innengewinde (15) mit weniger als einer vollen Umdrehung des Fühlergehäuses (13) hergestellt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsring (22) an seinem dem Fühlergehäuse (13) zugekehrten Ende einen Ringflansch (25) und das Fühlergehäuse (13) einen umlaufenden Axialanschlag (26) aufweist, an dem der Verbindungsring (22) mit seinem Ringflansch (25) anliegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse-Außengewinde (14), das Stutzen-Innengewinde (15), das Ring- Innengewinde (23) und das Ring-Außengewinde (24) mit gleichem Gewindesinn ausgeführt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ring- Außengewinde (24) ein oder zwei Gewindegänge aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Verbindungsrings (22) um die axiale Dicke des Ringflansches (25) größer ist als die Gewindelänge des Ring- Außengewindes (24). Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Länge des Verbindungsrings (22) ca. 5mm beträgt.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Ringflansch (25) des Verbindungsrings (22) mindestens eine abbiegbare Lasche (28) angeformt ist, die auf mindestens eine am Fühlergehäuse (13) angeformte, ebene Angreiffläche (271 ) für ein Montagewerkzeug aufbiegbar ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindepaarungen von miteinander verschraubbaren Gehäuse-Außengewinde (14) und Ring-Innengewinde (23) einerseits und Stutzen-Innengewinde (15) und Ring-Außengewinde (24) andererseits jeweils einen gleichen Gewindesinn aufweisen und die eine Gewindepaarung gegenüber der anderen Gewindepaarung einen entgegengesetzten Gewindesinn aufweist.

Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass am Ringflansch (25) des Verbindungsrings (22) in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnete Umgreifelemente (29) für ein Montagewerkzeug vorgesehen sind.

0. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsring (22) aus korrosions- und hitzebeständigem Stahl besteht.

1 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ringflansch (25) des Verbindungsrings (22) und dem Axialanschlag (26) des Fühlergehäuses (13) ein Dichtungsring eingelegt oder der Ringflansch (25) selbst als Dichtungselement ausgebildet ist.