Beschreibung

Titel

Gassensor

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Gassensor nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon ein Gassensor aus der US 2005/0011063 Al bekannt, mit einem Sensorelement, das einen messgasseitigen Abschnitt und einen anschlussseitigen Abschnitt aufweist und in einem Sensorgehäuse vorgesehen ist, wobei das Sensorgehäuse an seinem anschlussseitigen Ende eine öffnung aufweist. Durch die öffnung hindurch werden die Anschlusskabel zur elektrischen Kontaktierung des Sensorelementes geführt. Nachteilig ist, dass die Kontaktierung des Sensorelementes mittels von elektrischen Kontakten vergleichsweise aufwendig ist und kleine Lagetoleranzen erfordert. Außerdem hat das Sensorgehäuse bis zu seinem anschlussseitigen Ende einen durchgehend verlaufenden Metallmantel, so dass am kabelseitigen Ende des Sensorgehäuses hohe Temperaturen auftreten, die eine Beschädigung der am kabelseitigen Ende angeordneten und zur Abdichtung des Innenraums des Sensorgehäuses vorgesehenen Dichtungen bewirken können.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Gassensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass die Kontaktierung des Sensorelementes vereinfacht wird, indem in der öffnung des Sensorgehäuses ein Kontaktstecker angeordnet ist, der diese verschliesst und das Sensorelement kontaktierende Kontakte aufweist. Nach dem Einstecken des Kontaktsteckers in das Sensorgehäuse wird dieser stoffschlüssig, form- schlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Sensorgehäuse verbunden. Auf diese Weise wird eine sehr einfache und kostengünstige Kontaktiereinheit erreicht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Gassensors möglich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kontakte steckerfahnenformig, schienenformig, pinformig oder stiftformig ausgebildet.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die Kontakte in einem Grundkörper des Kontaktsteckers eingebettet sind, da die elektrische Verbindung des Kontaktsteckers zum Sensorelement auf diese Weise dauerfest ausgebildet ist.

Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der Grundkörper aus einer Keramik hergestellt ist, da die Keramik einen geringen Wärmeleitkoeffizienten aufweist und elektrisch isolierend wirkt.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn der Grundkörper von zwei Metallringen ummantelt ist, die zueinander beabstandet sind. Durch die beiden mit dem Grundkörper verankerten Metallringe ist der Kontaktstecker sehr einfach mit dem Sensorgehäuse und einer Anschlusshülse verbindbar. Durch die Beabstandung der Metallringe ist eine sehr wirksame Wärmeleitungsbarriere zwischen dem Sensorgehäuse und der Anschlusshülse gebildet, so dass die den Gassensor kontaktierenden Kabel weniger stark temperaturbelastet werden.

Auch vorteilhaft ist, wenn der Grundkörper zwischen den beiden Metallringen eine Schulter aufweist, da die Wärmebarriere auf diese Weise noch verbessert wird.

Desweiteren vorteilhaft ist, wenn die Metallringe formschlüssig mit dem Grundkörper verankert sind, da auf diese Weise eine dauerfeste Verbindung zwischen dem Sensorgehäuse und dem Kontaktstecker erreicht ist.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Zeichnung zeigt im Schnitt einen erfindungsgemäßen Gassensor.

Der Gassensor dient beispielsweise der Bestimmung der Sauerstoffkonzentration in einem Abgas einer Brennkraftmaschine oder der Temperatur des Abgases der Brennkraftmaschine. Der Gassensor kann aber ausdrücklich zur Bestimmung beliebiger physikalischer Größen eines beliebigen Gases verwendet werden.

Der Gassensor weist ein Sensorgehäuse 1 auf, in dem ein Sensorelement 2 vorgesehen ist, mittels dem die zu messende pyhsikalische Größe des Gases, beispielsweise die Sauerstoffkonzentration, ermittelbar ist.

Das Sensorelement 2 weist einen messgasseitigen Abschnitt 2.1 und einen anschlussseitigen

Abschnitt 2.2 auf, wobei der messgasseitige Abschnitt 2.1 dem Messgas, beispielsweise dem Abgas, ausgesetzt ist und an dem anschlussseitigen Abschnitt 2.2 elektrische Anschlusskontakte 3, beispielsweise zum Abgreifen der Messsignale des Sensorelementes 2, vorgesehen sind. Das Sensorelement 2 hat an dem messgasseitigen Abschnitt 2.1 ein nicht dargestelltes Messelement, das ein mit der zu messenden physikalischen Größe korrelierendes Messsignal über eine nicht dargestellte elektrische Verbindung im Sensorelement 2 an die elektrischen Anschlusskontakte 3 leitet.

Das Sensorgehäuse 1 ist beispielsweise zylinderförmig ausgeführt und weist einen Durchgangskanal 4 auf, in dem das Sensorelement 2 aufgenommen ist. Der Durchgangskanal 4 verläuft beispielsweise in axialer Richtung bezüglich einer Sensorachse 5. Das Sensorelement 2 ist beispielsweise stäbchenförmig, quaderförmig oder zylinderförmig ausgeführt. Das Sensorelement 2 ist in dem Durchgangskanal 4 zumindest abschnittsweise von einer Dichtungsanordnung 8 umgeben. Die Dichtungsanordnung 8 weist beispielsweise ein messgasseitiges Keramikformteil 9, ein anschlussseitiges Keramikformteil 10 und ein zwischen den beiden Keramikformteilen 9,10 angeordnetes Dichtelement 11 auf. Die Dichtungsanordnung 8 kann aber auch nur aus dem Dichtelement 11 bestehen. Die

Dichtungsanordnung 8 wird von dem Sensorelement 2 durch einen Sensorelementkanal 12 durchragt.

Der messgasseitige Abschnitt 2.1 des Sensorelementes 2 ragt aus dem Durchgangskanal 4 des Sensorgehäuses 1 heraus und ist von zumindest einem Schutzrohr 15 umgeben, das an dem Sensorgehäuse 1 angeordnet und fest mit diesem verbunden ist. Das Schutzrohr 15 weist Ein- und Austrittsöffnungen 16 für das zu messende Gas auf.

Das Sensorgehäuse 1 weist an seinem dem Messgas abgewandten Endabschnitt eine öffnung 17 in den Durchgangskanal 4 auf.

Erfindungsgemäß ist in dieser öffnung 17 ein Kontaktstecker 18 angeordnet, der diese verschliesst und das Sensorelement 2 unmittelbar kontaktierende Kontakte 19 aufweist.

Die Kontakte 19 sind beispielsweise steckerfahnenförmig, schienenförmig, stiftförmig oder pinför- mig ausgebildet. Sie haben beispielsweise einen zylinderförmigen oder rechteckförmigen Querschnitt.

Der Kontaktstecker 18 weist einen beispielsweise zylinderförmigen Grundkörper 20 auf, der von den Kontakten 19 durchragt wird. Die Kontakte 19 sind in dem Grundkörper 20 eingebettet und zueinander beabstandet. Der Grundkörper 20 ist aus einem hochtemperaturbeständigen, elektrisch isolierenden Material mit einem geringen Wärmeleitkoeffizienten hergestellt, beispielsweise aus einer Keramik. Die Keramik hat beispielsweise einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten ähnlich einem Metall. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Glaskeramik verwendet. Der Grundkörper 20 wird beispielsweise spritzgegossen.

Der Grundkörper 20 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel von zwei Ringen 23,24 ummantelt, die in axialer Richtung bezüglich der Sensorachse 5 zueinander beabstandet sind. Die Ringe 23,24 sind beispielsweise als Metallringe ausgeführt. Der Grundkörper 20 weist beispielsweise eine Schulter 25 auf, die in radialer Richtung bezüglich der Sensorachse 5 verläuft und zwischen den beiden Ringen 23,24 vorgesehen ist. Die beiden Ringe 23,24 sind formschlüssig mit dem Grundkörper 20 verankert, beispielsweise mittels Sicken. Auch die durch den Grundkörper 20 verlaufenden Kontakte 19 sind formschlüssig mit dem Grundkörper 20 verbunden. Hierzu weisen die Kontakte 19 beispielsweise zumindest eine Ausbuchtung, eine Ausnehmung, eine Lasche oder eine Sicke auf.

Die Kontakte 19 ragen jeweils beidseitig aus dem Grundkörper 20 heraus. Auf der dem Sensorelement 2 zugewandten Seite sind die Enden der Kontakte 19 jeweils derart zum Sensorelement 2 hin umgebogen, dass ein spitzer Winkel zum übrigen Kontakt 19 eingeschlossen ist und der gebogene Abschnitt das Sensorelement 2 federnd kontaktiert.

Der Kontaktstecker 18 ragt abschnittsweise durch die öffnung 17 in den Durchgangskanal 4 hinein, beispielsweise mit dem Abschnitt zwischen dem stirnseitigen Ende und der Schulter 25. Der Durchmesser dieses Abschnitts des Kontaktsteckers 18 ist geringfügig kleiner als der Durchmesser der öffnung 17, so dass der Kontaktstecker 18 dicht an der Wandung des Durchgangskanals 4 anliegt. Beim Einfügen des Kontaktsteckers 18 in das Sensorgehäuse 1 eilen die Kontakte 19 voraus und kontaktieren unmittelbar mit den Anschlusskontakten 3 des Sensorelementes 2. Der Kontaktstecker 18 wird nach dem Einfügen in den Durchgangskanal 4 fest mit dem Sensorgehäuse 1 verbunden, beispielsweise durch das Verschweißen des Rings 23 mit dem Sensorgehäuse 1. Der Grundkörper 20 könnte aber auch direkt mit dem Sensorgehäuse 1 verbunden sein, beispielsweise mittels Kleben.

Auf der dem Sensorgehäuse 1 abgewandten Seite des Kontaktsteckers 18 ist eine Anschlusshülse 26 vorgesehen, die den Kontaktstecker 18 abschnittsweise umschliesst, beispielsweise von dem dem Sensorgehäuse 1 abgewandten Ende bis an die Schulter 25. Die Anschlusshülse 26 ragt in axialer Richtung über das dem Sensorgehäuse 1 abgewandte Ende des Kontaktsteckers 18 hinaus. Die

Anschlusshülse 26 ist beispielsweise aus Metall hergestellt. Sie ist fest mit dem Anschlussstecker 18 verbunden, beispielsweise indem die Anschlusshülse 26 mit dem Ring 24 verschweisst ist. Die Anschlusshülse 26 ist an ihrem dem Anschlussstecker 18 abgewandten Ende von einem Verschlusselement 29 verschlossen, das Durchgangsöffnungen 30 für die Kontakte 19 aufweist. Das Verschlusselement 29 ist beispielsweise aus einem elastischen Werkstoff hergestellt und in die

Anschlusshülse 26 eingepresst. Es dichtet das Sensorgehäuse 1 gegenüber der äußeren Umgebung ab und verhindert, dass beispielsweise Flüssigkeit von außen in das Sensorgehäuse 1 eindringt.

Zwischen dem Verschlusselement 29 und dem Kontaktstecker 18 ist beispielsweise ein die Kontakte 19 abstützendes Stützmittel 31 vorgesehen, das beispielsweise aus Kunststoff oder Gummi hergestellt ist. Die Kontakte 19 durchragen das Stützmittel 31 und ragen in die Durchgangsöffnungen 30 des Verschlusselementes 29 hinein. Das Stützmittel 31 kann aber ausdrücklich auch entfallen.

An dem dem Sensorelement 2 abgewandten Ende der Kontakte 19 wird jeweils eine elektrische Anschlussleitung 34 angeschweisst oder angelötet. Die Anschlussleitungen 34 sind außerhalb der Anschlusshülse 26 in einem gemeinsamen Kabelschlauch 35 vorgesehen.

Da der Ring 23 nur über den schlecht wärmeleitenden Grundkörper 20 mit dem Ring 24 verbunden ist und zwischen den beiden Ringen 23,24 zusätzlich eine Schulter 25 vorgesehen ist, wird eine Wärmeleitungsbarriere zwischen dem Sensorgehäuse 1 und der Anschlusshülse 26 gebildet, so dass die Temperaturbelastung des Kabelschlauchs 35 und der darin angeordneten Anschlussleitungen 34 verringert wird.