Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SENSOR AND METHOD FOR PRODUCING A SENSOR FOR USE IN AN EXHAUST GAS SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/102765
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a sensor for use in an exhaust gas system of a motor vehicle, wherein the sensor has a sensor element, which is connected to at least one electrical lead-through, wherein the electrical lead-through supplies the sensor element with electrical energy, wherein the electrical lead-through leads through a ceramic, electrically insulating material, and wherein the electrical lead-through is connected gas-tight to the ceramic, electrically insulating material. In order to specify a permanently gas-tight sensor for use in the exhaust gas system that is economical to produce, the electrical lead-through and the ceramic, electrically insulating material are rotationally symmetric, wherein the electrical lead-through is arranged on an axis of rotation and the ceramic, electrically insulating material is designed as a hollow cylinder arranged coaxially around the electrical lead-through and extending along the axis of rotation, wherein the hollow cylinder has at least one first inside diameter, which is adapted to an outside diameter of the electrical lead-through such that the electrical lead-through can be arranged in the hollow cylinder, and wherein the hollow cylinder has at least one second inside diameter, which is larger than the first inside diameter, wherein, in the hollow cylinder in the region of the second inside diameter, steatite is pressed between the ceramic, electrically insulating material and the electrical lead-through and wherein a ceramic cover having a central bore is arranged on the electrical lead-through, which cover closes the hollow cylinder on the side of the second inside diameter in such a way that the steatite is protected, wherein the cover is pressed against the steatite by means of a spring element.

Inventors:
KIEFL CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2016/080855
Publication Date:
June 22, 2017
Filing Date:
December 13, 2016
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
International Classes:
G01N27/407; G01K7/18; G01N15/06; G01N27/406
Domestic Patent References:
WO2008125400A12008-10-23
Foreign References:
DE102008060123B32010-06-10
US6083371A2000-07-04
US20070272431A12007-11-29
DE3319486A11984-11-29
DE19850959A12000-05-11
Other References:
None
Download PDF:
Claims:
Sensor (6, 11, 28, 31) zur Anwendung in einem Abgasstrang (49) eines Kraftfahrzeuges (50), wobei der Sensor

(6, 11, 28, 31) ein Sensorelement (7, 12, 22, 32) auf¬ weist, das mit mindestens einer elektrischen Durchführung (25, 33) verbunden ist, wobei die elektrische

Durchführung (25, 33) das Sensorelement (7, 12, 22, 31) mit elektrischer Energie versorgt und/oder die elektrische Durchführung (25, 33) die vom Sensorelement (7, 12, 22, 31) erzeugten Signale an eine nachfolgende Elektro¬ nik (18, 19, 34) weiterleitet, wobei die elektrische Durchführung (25, 33) durch ein keramisches, elektrisch isolierendes Material (4, 15, 24, 35) führt und wobei die elektrische Durchführung (25, 33) mit dem kerami¬ schen, elektrisch isolierenden Material (4, 15, 24, 35) gasdicht verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektrische Durchführung (25, 33) und das keramische, elektrisch isolierenden Material

(4, 15, 24, 35) rotationssymmetrisch ausgebildet sind, wobei die elektrische Durchführung (25, 33) auf einer Rotationsachse (36) angeordnet ist und das keramische, elektrisch isolierende Material (4, 15, 24, 35) koaxial als Hohlzylinder (37) um die elektrische Durchführung

(25, 33) herum entlang einer Rotationsachse (36) ausge¬ bildet ist, wobei der Holzylinder mindestens einen ers¬ ten Innendurchmesser (38) aufweist, der einem Außendurchmesser (41) der elektrischen Durchführung (25, 33) angepasst ist, so dass die elektrischen Durchführung

(25, 33) in dem Holzylinder anordenbar ist und wobei der Holzylinder mindestens einen zweiten Innendurchmesser

(39) aufweist, der größer als der ersten Innendurchmes¬ ser (38) ist, wobei im Hohlzylinder im Bereich des zweiten Innendurchmessers Steatit (44) zwischen dem keramischen, elektrisch isolierenden Material und der elektrische Durchführung (25, 33) verpresst ist und wobei eine keramische Abdeckung (42) mit einer zentralen Bohrung (43) auf der elektrischen Durchführung (25, 33) angeordnet ist, die den Hohlzylinder auf der Seite des zweiten Innendurchmessers derart verschließt, dass das Steatit

(44) geschützt ist, wobei die Abdeckung mit einem Feder¬ element (45) gegen das Steatit (44) gepresst ist.

Sensor (6, 11, 28, 31) zur Anwendung in einem Abgasstrang (49) eines Kraftfahrzeuges (50), wobei der Sensor (6, 11, 28, 31) ein Sensorelement (7, 12, 22, 32) auf¬ weist, das von mindestens einem metallischen Mantel (5, 13, 23, 40) umgeben ist, wobei in dem metallischen Mantel (5, 13, 23, 40) ein keramisches, elektrisch isolie¬ rendes Material (4, 15, 24, 35) angeordnet ist und wobei der metallischen Mantel (5, 13, 23, 40) mit dem keramischen, elektrisch isolierenden Material (4, 15, 24, 35) gasdicht verbunden ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der metallische Mantel (5, 13, 23, 40) und das keramische, elektrisch isolierenden Ma¬ terial (4, 15, 24, 35) rotationssymmetrisch ausgebildet sind, wobei der rotationssymmetrische, metallische Man¬ tel (5, 13, 23, 40) und das keramische, elektrisch iso¬ lierenden Material (4, 15, 24, 35) auf einer Rotations¬ achse (36) angeordnet sind und der rotationssymmetrische, metallische Mantel (5, 13, 23, 40) koaxial um das als Hohlzylinder (37) ausgebildete keramische, elektrisch isolierenden Material (4, 15, 24, 35) ausgebildet ist, wobei der Holzylinder mindestens einen ersten Außendurchmesser (46) aufweist, der einem Innendurchmesser (48) des rotationssymmetrischen, metallischen Mantels (5, 13, 23, 40) angepasst ist, so dass der rotationssym¬ metrische, metallische Mantels (5, 13, 23, 40) um den Holzylinder angeordnet ist und wobei der Holzylinder mindestens einen zweiten Außendurchmesser (47) aufweist, der kleiner als der ersten Außendurchmesser ist, wobei im Hohlzylinder im Bereich des zweiten Außendurchmessers Steatit (44) zwischen dem keramischen, elektrisch isolierenden Material (4, 15, 24, 35) und dem rotationssym- metrischen, metallischen Mantel (5, 13, 23, 40) ver- presst ist und wobei eine keramische Abdeckung (42) in dem rotationssymmetrischen, metallischen Mantel (5, 13, 23, 40) angeordnet ist, die den Hohlzylinder auf des Seite des zweiten Außendurchmessers (47) derart ver¬ schließt, dass das Steatit (44) geschützt ist, wobei die Abdeckung (42) mit einem Federelement (45) gegen das Steatit (44) gepresst ist.

Sensor (6, 11, 28, 31) zur Anwendung in einem Abgasstrang (49) eines Kraftfahrzeuges (50) nach den Ansprü¬ chen 1 und 2

Verfahren zur Herstellung eines Sensors (6, 11, 28, 31) zur Anwendung in einem Abgasstrang (49) eines Kraftfahrzeuges (50), wobei der Sensor (6, 11, 28, 31) ein Sen¬ sorelement (7, 12, 22, 32) aufweist, das mit mindestens einer elektrischen Durchführung (25, 33) verbunden ist, wobei die elektrische Durchführung (25, 33) das Sensor¬ element (7, 12, 22, 31) mit elektrischer Energie versorgt und/oder die elektrische Durchführung (25, 33) die vom Sensorelement (7, 12, 22, 31) erzeugten Signale an eine nachfolgende Elektronik (18, 19) weiterleitet, wo¬ bei die elektrische Durchführung (25, 33) durch ein ke¬ ramisches, elektrisch isolierendes Material (4, 15, 24, 35) führt und wobei die elektrische Durchführung (25, 33) mit dem keramischen, elektrisch isolierenden Material (4, 15, 24, 35) gasdicht verbunden ist, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die elektri¬ sche Durchführung (25, 33) und das keramische, elekt¬ risch isolierenden Material (4, 15, 24, 35) rotations¬ symmetrisch ausgebildet werden, wobei die elektrische Durchführung (25, 33) auf einer Rotationsachse (36) an¬ geordnet wird und das keramische, elektrisch isolierende Material (4, 15, 24, 35) koaxial als Hohlzylinder um die elektrische Durchführung (25, 33) herum entlang der Rotationsachse (36) ausgebildet wird, wobei der Holzylin- der mindestens einen ersten Innendurchmesser (38) aufweist, der einem Außendurchmesser (41) der elektrischen Durchführung (25, 33) angepasst wird, so dass die elekt¬ rischen Durchführung (25, 33) in dem Holzylinder angeordnet wird und wobei der Holzylinder mindestens einen zweiten Innendurchmesser (39) aufweist, der großer als der ersten Innendurchmesser (38) ist, wobei im Hohlzylinder im Bereich des zweiten Innendurchmessers (39) Steatit (44) zwischen dem keramischen, elektrisch isolierenden Material (4, 15, 24, 35) und der elektrische Durchführung (25, 33) verpresst wird und wobei eine ke¬ ramische Abdeckung (42) mit einer zentralen Bohrung (43) auf der elektrischen Durchführung (25, 33) angeordnet wird, die den Hohlzylinder auf des Seite des zweiten Innendurchmessers (39) derart verschließt, dass das Stea¬ tit (44) geschützt wird, wobei die Abdeckung (42) mit einem Federelement (45) gegen das Steatit (44) gepresst wird .

Verfahren zur Herstellung eines Sensors (6, 11, 28, 31) zur Anwendung in einem Abgasstrang (49) eines Kraftfahrzeuges (50), wobei der Sensor (6, 11, 28, 31) ein Sen¬ sorelement (7, 12, 22, 32) aufweist, das von mindestens einem, metallischen Mantel (5, 13, 23, 40) umgeben ist, wobei in dem metallischen Mantel (5, 13, 23, 40) ein ke¬ ramisches, elektrisch isolierendes Material (4, 15, 24, 35) angeordnet ist und wobei der metallischen Mantel (5, 13, 23, 40) mit dem keramischen, elektrisch isolierenden Material (4, 15, 24, 35) gasdicht verbunden ist, d a ¬ d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der metalli¬ sche Mantel (5, 13, 23, 40) und das keramische, elekt¬ risch isolierenden Material (4, 15, 24, 35) rotations¬ symmetrisch ausgebildet werden, wobei der rotationssymmetrische, metallische Mantel (5, 13, 23, 40) und das keramische, elektrisch isolierenden Material (4, 15, 24, 35) auf einer Rotationsachse (36) angeordnet werden und der rotationssymmetrische, metallische Mantel (5, 13, 23, 40) koaxial um das als Hohlzylinder ausgebildete ke¬ ramische, elektrisch isolierenden Material (4, 15, 24, 35) ausgebildet wird, wobei der Holzylinder mindestens einen ersten Außendurchmesser (46) aufweist, der einem Innendurchmesser (48) des rotationssymmetrischen, metallischen Mantels (5, 13, 23, 40) angepasst wird, so dass der rotationssymmetrische, metallische Mantels (5, 13, 23, 40) um den Holzylinder angeordnet wird und wobei der Holzylinder mindestens einen zweiten Außendurchmesser

(47) aufweist, der kleiner als der ersten Außendurchmes¬ ser (46) ist, wobei im Hohlzylinder im Bereich des zweiten Außendurchmessers (47) Steatit (44) zwischen dem ke¬ ramischen, elektrisch isolierenden Material (4, 15, 24, 35) und dem rotationssymmetrischen, metallischen Mantel

(5, 13, 23, 40) verpresst wird und wobei eine keramische Abdeckung (42) in dem rotationssymmetrischen, metallischen Mantel (5, 13, 23, 40) angeordnet wird, die den Hohlzylinder auf des Seite des zweiten Außendurchmessers

(47) derart verschließt, dass das Steatit (44) geschützt wird, wobei die Abdeckung (42) mit einem Federelement

(45) gegen das Steatit (44) gepresst wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines Sensors (6, 11, 28, 31) zur Anwendung in einem Abgasstrang (49) eines Kraftfahrzeuges (50) nach den Ansprüchen 4 und 5.

Description:
SENSOR UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES SENSORS ZUR ANDWENDUNG IN EINEM ABGASSTRANG

Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Anwendung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges, wobei der Sensor ein Sensorelement aufweist, das mit mindestens einer elektrischen Durchführung verbunden ist, wobei die elektrische Durchführung das Sensorelement mit elektrischer Energie versorgt und/oder die elektrische Durchführung das die vom Sensorele ¬ ment erzeugten Signale an eine nachfolgende Elektronik wei ¬ terleitet .

In der Automobilindustrie wird der Abgasnachbehandlung seit vielen Jahren hohe Bedeutung zugemessen, was die Erfassung physikalischer und chemischer Parameter im Abgasstrang notwendig macht. Zur Erfassung dieser Parameter werden Sensoren eingesetzt, die bei sehr hohen Temperaturen zuverlässig ar ¬ beiten müssen, die dabei jedoch immer eine Verbindung zur wesentlich kälteren Umgebung des Abgasstranges aufweisen, wobei diese Verbindung in der Regel dauerhaft gasdicht ausgeführt sein muss .

Zur Messung hoher Temperaturen im Bereich von 1000 °C und mehr haben existieren berührungslose Verfahren, die beispielsweise die spektrale Strahlungsdichte des Körpers, des ¬ sen Temperatur bestimmt werden soll, vermessen. Diese Verfahren eignen sich sehr gut zur Bestimmung von Temperaturen unter Laborbedingungen. Im großtechnischen Einsatz und vor allem im Kraftfahrzeug sind diese Verfahren in der Regel zu aufwendig, zu empfindlich und zu teuer.

Gerade in der Automobilindustrie, in der sehr große Stückzah ¬ len von Sensoren benötigt werden, wären berührungslose Verfahren zur Temperaturmessung ungeeignet. Dem gegenüber steht ein großes Interesse, zum Beispiel die im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen herrschende Temperatur preisgünstig und prä- zise zu bestimmen. Hierfür bieten sich Messvorrichtungen an, bei denen die Messelemente, zum Beispiel in Form einer Pla ¬ tinsonde, die ihren Widerstand in Abhängigkeit von der Tempe ¬ ratur ändert, in den Abgasstrang eingebracht werden. Bei die- sen Vorrichtungen tritt jedoch das Problem auf, dass die

Messsonde selber im Abgasstrang thermisch hoch belastet wird, wobei die Signale der Messsonde in die thermisch gering be ¬ lastete Umgebung des Abgasstrangs geführt werden müssen, um sie auswerten zu können.

Rußsensoren dienen der Messung des aktuell ausgestoßenen Rußes im Abgasstrang, damit dem Motormanagement in einem Kraft ¬ fahrzeug in einer aktuellen Fahrsituation Informationen zukommen, um mit regelungstechnischen Anpassungen die Emissi- onswerte zu reduzieren. Darüber hinaus kann mit Hilfe der

Rußsensoren eine aktive Abgasreinigung durch Abgas-Rußfilter eingeleitet werden oder eine Abgasrückführung zur Brennkraftmaschine erfolgen. Im Falle der Rußfilterung werden regenerierbare Filter verwendet, die einen wesentlichen Teil des Rußgehaltes aus dem Abgas herausfiltern. Benötigt werden Ruß ¬ sensoren für die Detektion von Ruß, um die Funktion der Rußfilter zu überwachen bzw. um deren Regenerationszyklen zu steuern. Auch die Rußsensoren arbeiten bei hohen Temperaturen im Abgasstrang und übertragen die ermittelten Daten an Steu- ergeräte, die außerhalb des Abgasstrangs angeordnet sind.

Wiederum ist dazu eine hohe Temperaturdifferenz gasdicht zu überbrücken .

Bei Verbrennungsmotoren ist es seit geraumer Zeit üblich den Sauerstoffgehalt im Abgastrakt des Verbrennungsmotors zu er ¬ fassen, um eine optimale Verbrennung des Kraftstoffes in dem Brennräumen des Verbrennungsmotors zu gewährleisten. Dazu werden SauerstoffSensoren im Abgasstrang des Kraftfahrzeuges eingesetzt, die ebenfalls bei hohen Temperaturen arbeiten und gasdicht gegen die Umgebung des Abgasstranges ausgebildet sein müssen. An die elektrischen Durchführungen dieser SauerstoffSensoren werden daher hohe Anforderungen gestellt, die nach dem Stand der Technik nur mit teuren und aufwendigen Lösungen erfüllt werden können.

Bei all diesen Sensoren müssen Keramik-Keramik-Verbindungen und auch Keramik-Metall-Verbindungen gasdicht ausgeführt werden. Dies geschieht in der Regel durch Hochtemperaturhartlö ¬ ten, wobei bei Temperaturen über 800 °C das Hochtemperaturhartlot aufgeschmolzen wird und einen Lotspalt zwischen die Teile fließt, die verbunden werden und abgedichtet werden sollen. Die Lotspalte sind nach dem Stand der Technik als ra ¬ dial umlaufende, achsparallele und koaxial ausgebildete Spal ¬ te ausgebildet, wobei der umlaufende Lotspalt eine Toleranz von 30 bis lOOym aufweisen durfte, um eine gute Füllung mit dem Hartlot zu gewährleisten, ohne dass es zu eine uner- wünschten Überfüllung des Lotspaltes mit Hartlot kommt.

Diese hohen Anforderungen an die Fertigungstoleranzen sowohl der Metallbauteile als auch der Keramikbauteile führt zu ho ¬ hen Herstellungskosten, die vermieden werden sollen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen dauerhaft gasdichten Sensor zur Anwendung im Abgasstrang anzugeben, der kostengünstig herstellbar ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Sensoren mit Merkmalen nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst.

Dadurch, dass die elektrische Durchführung und das keramische, elektrisch isolierenden Material rotationssymmetrisch ausgebildet sind, wobei die elektrische Durchführung auf ei ¬ ner Rotationsachse angeordnet ist und das keramische, elekt ¬ risch isolierende Material koaxial als Hohlzylinder um die elektrische Durchführung herum entlang einer Rotationsachse ausgebildet ist, wobei der Holzylinder mindestens einen ers- ten Innendurchmesser aufweist, der einem Außendurchmesser der elektrischen Durchführung angepasst ist, so dass die elektrischen Durchführung in dem Holzylinder anordenbar ist und wo- bei der Holzylinder mindestens einen zweiten Innendurchmesser aufweist, der größer als der ersten Innendurchmesser ist, wobei im Hohlzylinder im Bereich des zweiten Innendurchmessers Steatit zwischen dem keramischen, elektrisch isolierenden Ma- terial und der elektrische Durchführung verpresst ist und wo ¬ bei eine keramische Abdeckung mit einer zentralen Bohrung auf der elektrischen Durchführung angeordnet ist, die den Hohlzylinder auf der Seite des zweiten Innendurchmessers derart verschließt, dass das Steatit geschützt ist, wobei die Abde- ckung mit einem Federelement gegen das Steatit gepresst ist, kann sowohl das keramische, elektrisch isolierende Material als auch elektrische Durchführung ohne aufwendige Nachbear ¬ beitungsschritte hergestellt werden. Das keramische, elekt ¬ risch isolierende Material kann direkt nach dem Brennen also „as fired" verwendet werden und muss nicht noch aufwendig ge ¬ schliffen oder poliert werden. Auch die elektrische Durchführung kann einfach hergestellt werden, ohne aufwendige Dreh- und Schleifverfahren einsetzen zu müssen. Dadurch wird die Herstellung des erfindungsgemäßen Sensors erheblich verein- facht und die Kosten für die Herstellung des erfindungsgemä ¬ ßen Sensors erheblich geringer als bei der Herstellung eines konventionellen Sensors. Durch die Verwendung des Steatits kann eine gasdichte Verbindung hergestellt werden, die durch die keramische Abdeckung vor Feuchtigkeit und Verschmutzungen geschützt wird. Dadurch behält das Steatit seine dichtenden und elektrisch isolierenden Eigenschaften auch während des Einsatzes des Sensors für eine lange Zeit.

Die soeben beschriebenen Vorteile ergeben sich auch, wenn der metallische Mantel und das keramische, elektrisch isolieren ¬ den Material rotationssymmetrisch ausgebildet sind, wobei der rotationssymmetrische, metallische Mantel und das keramische, elektrisch isolierenden Material auf einer Rotationsachse ko ¬ axial angeordnet sind und der rotationssymmetrische, metalli- sehe Mantel koaxial um das als Hohlzylinder ausgebildete ke ¬ ramische, elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist, wobei der Holzylinder mindestens einen ersten Außendurchmes- ser aufweist, der einem Innendurchmesser des rotationssymmet ¬ rischen, metallischen Mantels angepasst ist, so dass der ro ¬ tationssymmetrische, metallische Mantels um den Holzylinder angeordnet ist und wobei der Holzylinder mindestens einen zweiten Außendurchmesser aufweist, der kleiner als der ersten Außendurchmesser ist, wobei im Hohlzylinder im Bereich des zweiten Außendurchmessers Steatit zwischen dem keramischen, elektrisch isolierenden Material und dem rotationssymmetrischen, metallischen Mantel verpresst ist und wobei eine kera- mische Abdeckung in dem rotationssymmetrischen, metallischen Mantel angeordnet ist, die den Hohlzylinder auf des Seite des zweiten Außendurchmessers derart verschließt, dass das Stea ¬ tit geschützt ist, wobei die Abdeckung mit einem Federelement gegen das Steatit gepresst ist.

Weitere Merkmale, Vorteile und Weiterbildungen ergeben sich aus dem nachfolgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 3 erläuterten Beispiel. Es zeigen: Figur 1 einen langgestreckten Hochtemperatursensor,

Figur 2 einen Rußsensor,

Figur 3 einen schematisch dargestellten Sauerstoffsensor,

Figur 4 einen Teil eines Sensors zur Anwendung in einem Abgasstrang,

Figur 5 den aus Figur 4 bekannte Aufbau mit einer Staetit- packung,

Figur 6 den aus Figur 5 bekannten Aufbau, erweitert um ei ¬ nen rotationssymmetrischen, metallischen Mantel, Figur 7 den aus Figur 6 bekannten Aufbau mit einer weiteren

Staetitpackung, Figur 8 den aus den Figuren 4 bis 7 bekannten Aufbau, komplettiert mit einem Sensorelement,

Figur 9 perspektivische Ansicht des aus Figur 8 bekannten

Sensors,

Figur 10 ein Kraftfahrzeug mit einem Abgasstrang.

Figur 1 zeigt einen langgestreckten Hochtemperatursensor 6. Der Hochtemperatursensor 6 ist zur Anwendung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges geeignet. Der Hochtemperatursen ¬ sor 6 besteht aus einem Schutzrohr 9, das einseitig mit der Schutzrohrkappe 2 verschlossen ist. In der Schutzrohrkappe 2 ist das Temperatursensorelement 7 zu erkennen. Dieses Tempe ¬ ratursensorelement 7 ist in der Regel ein Widerstandssensorelement, das mit zunehmender Temperatur seinen Widerstandswert entweder erhöht oder verringert. Diese Sensorelemente sind zum Beispiel unter den Namen NTC oder PTC bekannt. Der Raum zwischen dem Sensorelement 7 und der Schutzrohrkappe 2 ist mit einem gut Wärme leitenden Material 8 ausgefüllt. Dies kann zum Beispiel ein feines Siliziumpulver sein. Im Schutzrohr 9 sind die elektrischen Leitungen 1 zu erkennen, die eine elektrische Verbindung zwischen dem Sensorelement 7 und einer hier nicht dargestellten nachfolgenden Auswerteelektronik herstellen. Die elektrischen Leitungen 1 bildet eine Durchführung durch einen Befestigungssockel 4. Der Befestigungssockel 4 kann aus einem keramischen, elektrisch isolierenden Material bestehen. Die elektrischen Leitungen 1 sind in einem Leitungsträger 3 gelagert, der in der Regel die elektrische Isolation zwischen den elektrischen Leitungen und dem metallischen Schutzrohr 9 herstellt. Das Schutzrohr 9 ist fest mit einem Teil des Versteifungsrohres 5 verbunden. Das Versteifungsrohr 5 kann als rotationssymmetrischer, metalli- scher Mantel ausgebildet sein. Am Versteifungsrohr 5 ist der Befestigungssockel 4 für den Hochtemperatursensor 12 zu er- kennen. Mit dem Befestigungssockel 4 kann der Hochtemperatursensor 6 im Abgasstrang befestigt werden.

Figur 2 zeigt einen Rußsensor 11. Der Rußsensor 11 ist zur Anwendung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges geeig ¬ net. Der Rußsensor 11 besteht aus einer Messelektrode 12, die im Inneren einer Außenelektrode 13 angeordnet ist. Die Außen ¬ elektrode 13 kann als rotationssymmetrischer, metallischer Mantel ausgebildet sein. Zwischen der Messelektrode 12, die ein Sensorelement bildet, und der Außenelektrode befindet sich das Abgas des Verbrennungsmotors, in dem Rußpartikel 14 enthalten sind. Die Konzentration der Rußpartikel 14 im Abgas soll durch den Rußsensor 11 gemessen werden. Dazu wird eine Messspannung durch die Spannungsversorgung 16 zwischen der Messelektrode 12 und der Außenelektrode 13 angelegt. Die

Messelektrode 12 ist von der Außenelektrode 13 mithilfe des Isolationskörpers 15 elektrisch isoliert. Der Isolationskör ¬ per 15 kann als Scheibe aus einem keramischen, elektrisch isolierenden Material aufgebaut sein. Die Messelektrode 12 bildet eine Durchführung durch den Isolationskörpers 15. Wei ¬ terhin ist in Figur 1 zu erkennen, dass zwischen der Spannungsversorgung 16 und der Außenelektrode 13 ein Ohmscher Widerstand 17 geschaltet ist, der hochohmig ausgeführt ist, um die relativ kleinen Ströme messen zu können, die sich auf- grund der Rußpartikel 14 zwischen der Messelektrode 12 und der Außenelektrode 13 ausbilden. Die Messung dieser Ströme erfolgt durch das Strommesselement 18, das mit einer Auswer ¬ teelektronik 19 verbunden ist. Derartige Rußsensoren werden zur On-Board-Diagnose in Kraftfahrzeugen mit Dieselmotoren eingesetzt.

Der in Figur 3 schematisch dargestellte Sauerstoffsensor 28 besitzt ein Sensorelement 22, das auf dem vorderen Ende eines stabförmigen Trägerelementes 25 angeordnet ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Interdigitalelektrode handeln. Die elektrischen Leiter 21 des Sensorelementes 22 erstrecken sich in Figur 3 nach rechts bis in einen Kontaktbereich des Sauerstoffsensorsteckers 29. Ein Sensorgehäuse 23 bildet eine Halterung für das Sensorelement 22 und weist eine hier nicht dargestellte Auswerteelektronik für das Sensorelement 22 auf. Das Sensorgehäuse 23 kann als rotationssymmetrischer, metal- lischer Mantel ausgebildet sein.

Das Sensorelement 22 kann von einer Metallkappe 26, die als Schutzrohr ausgebildet sein kann, umgeben sein. Das Sensorelement 22 erstreckt sich coaxial zur Metallkappe 26, die mit mehreren Öffnungen 27 versehen ist, damit das Sensorelement

22 mit dem Abgas-Luft-Gemisch 30 in Kontakt treten kann, dessen Sauerstoffgehalt gemessen werden soll.

Es ist ein plattenförmiges Bauteil 24 vorgesehen, das als gasdichter Abschluss des Sauerstoffsensors 28 ausgebildet ist. Das plattenförmige Bauteil 24 kann als aus keramischen, elektrisch isolierenden Material aufgebaut sein. Die elektrischen Leiter 21 des Sensorelementes 22 bilden eine Durchführung 25 durch das plattenförmige keramische Bauteil 24.

Alle in den Figuren 1 bis 3 vorgestellten Sensoren sind für Anwendungen im Abgasstrang, also unter sehr hohen Temperaturbelastungen, geeignet. Alle in den Figuren 1 bis 3 vorgestellten Sensoren weisen elektrische Durchführungen auf, die dauerhaft gasdicht ausgebildet sein müssen, wobei die Durch ¬ führungen ihre elektrisch isolierenden Eigenschaften im Betrieb der Sensoren unverändert beibehalten müssen. Darüber hinaus zeigen die in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Sensoren rotationssymmetrische, metallische Mäntel, die mit dem keramischen, elektrisch isolierenden Material verbunden sind. Dabei ist ein Spalt mit definierter Breite zwischen dem rota ¬ tionssymmetrischen, metallischen Mantel und dem keramischen, elektrisch isolierenden Material ausgebildet und dieser Spalt ist mit dem Hochtemperaturhartlot ausgefüllt. Auch diese Ver- bindungen müssen dauerhaft gasdicht ausgeführt sein. Um diese Anforderungen zu erfüllen, sind in der Regel sehr aufwendigen Abdichtungskonzepte notwendig. Figur 4 zeigt einen Teil eines Sensors 31 zur Anwendung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges 50. Das Sensorelement 32 des Sensors 31 ist in dieser Darstellung nicht enthalten. Bei dem Sensorelement 32 kann es sich jedoch um ein aus den Figuren 1 bis 3 bekanntes Sensorelement handeln, oder um je ¬ des andere Sensorelement, das im Abgasstrang eines Kraftfahr ¬ zeuges 50 eingesetzt werden kann. Figur 4 zeigt die elektri ¬ sche Durchführung 33. Die elektrische Durchführung 33 ist ro- tationssymmetrisch ausgebildet, wobei in Figur 4 die Rotati ¬ onsachse 36 der elektrischen Durchführung 33 zu erkennen ist. Die elektrische Durchführung 33 führt durch ein keramisches, elektrisch isolierendes Material 35. Auch das keramische, elektrisch isolierende Material 35 ist rotationssymmetrisch um die Rotationsachse 36 ausgebildet. Sowohl die elektrische Durchführung 33 als auch das keramische, elektrisch isolie ¬ rende Material 35 sind auf der Rotationsachse 36 koaxial an ¬ geordnet. Das keramische, elektrisch isolierende Material 35 ist als Hohlzylinder 37 ausgebildet, wobei der Hohlzylinder die elektrische Durchführung 33 aufnimmt. Der Hohlzylinder weist mindestens einen ersten Innendurchmesser 38 auf, der dem Außendurchmesser 41 der elektrischen Durchführung 33 an- gepasst ist. Darüber hinaus weist der Hohlzylinder mindestens einen zweiten Innendurchmesser 39 auf, der größer als der erste Innendurchmesser 38 ist.

In Figur 5 ist der aus Figur 4 bekannte Aufbau aus der elekt ¬ rischen Durchführung 33 und dem keramischen, elektrisch isolierenden Material 35 gezeigt, wobei im Hohlzylinder 37 im Bereich des zweiten Innendurchmessers 39 eine Steatitpackung 44 ausgebildet ist. Das Steatit 44 ist zwischen dem kerami ¬ schen, elektrisch isolierenden Material 35 und der elektrischen Durchführung 33 verpresst. Steatit 44 ist ein anorganischer Werkstoff auf der Basis natürlicher Rohstoffe, der überwiegend Magnesiumsilikat enthält. Steatit 44 zeichnet sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit, Kriechstrom- und Durchschlagfestigkeit aus und ist deshalb als Isolier- Stoff in der Elektrotechnik gut geeignet. Steatit 44 ist me ¬ chanisch sehr fest, beständig gegen Alterung und UV-Strahlung. Darüber hinaus ist Steatit 44 maßgenau und formstabil bis 1000 °C. Steatit 44 basiert auf Speckstein mit einem An- teil von 75 - 90 %. Neben Speckstein können noch Tone und

Flussmittel enthalten sein. Durch einen Zusatz von Zirkonoxid können die mechanischen Festigkeitswerte von Steatit erhöht werden. Die typischen Formgebungsverfahren für Steatit 44 sind Trockenpressen, Extrudieren und Keramikspritzgießen. Steatit 44 ist sehr kriechstromfest und Temperaturbeständig und daher besonders gut für Anwendungen als Isolator im Abgasstrang von Kraftfahrzeugen geeignet.

Darüber hinaus ist in Figur 5 eine keramische Abdeckung 42 mit einer zentralen Bohrung 43 zu erkennen. Die keramische Abdeckung 42 ist auf die elektrische Durchführung 33 aufge ¬ schoben, so dass die keramische Abdeckung 42 den Hohlzylinder auf der Seite des zweiten Innendurchmessers 39 verschließt, so dass das Steatit 44 vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Darüber hinaus ist in Figur 5 zu erkennen, dass die keramische Abdeckung 42 mit einem Federelement 45 gegen das Steatit 44 verpresst ist. Auf diese Art und Weise wird eine extrem langlebige und sehr temperaturbeständige Durchführung ge ¬ schaffen, die einen gasdichten Abschluss des Sensors 31 ge- währleistet.

Figur 6 zeigt den aus Figur 5 bekannten Aufbau, erweitert um einen rotationssymmetrischen, metallischen Mantel 40. Das keramische, elektrisch isolierende Material 35 ist in Figur 6 in dem metallischen Mantel 40 angeordnet. Der metallische

Mantel 40 ist ebenfalls rotationssymmetrisch um die Rotati ¬ onsachse 36 ausgebildet und damit koaxial zur Durchführung und dem keramischen, elektrisch isolierenden Material 35 angeordnet. Der aus dem keramischen, elektrisch isolierenden Material 35 gebildete Hohlzylinder weist einen ersten Außendurchmesser 46 auf, der einen Innendurchmesser 48 des rotationssymmetrischen, metallischen Mantels 40 angepasst ist, so dass der rotationssymmetrische, metallische Mantel 40 um den Hohlzylinder herum angeordnet ist. Darüber hinaus weist der Hohlzylinder mindestens einen zweiten Außendurchmesser 47 auf, der kleiner als der erste Außendurchmesser 46 ist.

Figur 7 zeigt den aus Figur 6 bekannten Aufbau, wobei im Hohlzylinder im Bereich des zweiten Außendurchmessers 47 eine Steatitpackung 44 angeordnet ist. Das Steatit 44 ist zwischen dem keramischen, elektrisch isolierenden Material 35 und dem rotationssymmetrischen, metallischen Mantel 40 verpresst. In Figur 7 ist eine weitere keramische Abdeckung 42 zu erkennen, die in dem rotationssymmetrischen, metallischen Mantel 40 angeordnet ist, und die den Hohlzylinder auf der Seite des zweiten Außendurchmessers 47 derart verschließt, dass das Steatit 44 gegen äußere Einflüsse geschützt ist. Darüber hin ¬ aus ist zu erkennen, dass die weitere keramische Abdeckung 42 mit einem weiteren Federelement 45 gegen das Steatit 44 ge- presst wird. Die in Figur 7 dargestellte elektrische Durch ¬ führung 33 in Verbindung mit dem keramischen, elektrisch iso- lierenden Material 35 und dem rotationssymmetrischen, metallischen Mantel 40 hat hochtemperaturbeständige, langlebige sowie absolut gasdichte Eigenschaften.

Figur 8 zeigt den aus den Figuren 4 bis 7 bekannten Aufbau, komplettiert mit einem Sensorelement 32, einer äußeren kera ¬ mischen Hülle sowie einer nachfolgenden Elektronik 34. Der so hergestellte Sensor zur Anwendung im Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges ist gasdicht und langlebig. Diese Eigenschaften werden benötigt, um ein unkontrolliertes Entweichen von Abga- sen aus dem Abgasstrang in die Umwelt zu vermeiden.

Figur 9 zeigt eine perspektivische Ansicht des aus Figur 8 bekannten Sensors 31. Auch hier ist die gasdichte Ausbildung des Sensors durch die Kombination der Durchführung 33 mit dem keramischen, elektrisch isolierenden Material 35 und der darin angeordneten Steatitpackung 44 sowie dem rotationssymmetrischen, metallischen Mantel 40 und der Steatitpackung zwi- sehen dem rotationssymmetrischen, metallischen Mantel und dem keramischen, elektrisch isolierenden Material 35 zu erkennen.

Figur 10 Zeigt ein Kraftfahrzeug 50 mit einem Abgasstrang 49. Der Abgasstrang führt die von der Brennkraftmaschine 51 er ¬ zeugten Abgase ab. Im Abgasstrang 49 ist mindestens ein Sensor 6, 11, 28, 31 zur Anwendung in einem Abgasstrang 49 eines Kraftfahrzeuges 50 angeordnet. Da in Abgasstrang 49 Tempera ¬ turen zwischen - 40°C beim Kaltstart des Kraftfahrzeugens bis zu über 1000°C bei einem Hochlastbetriebe der rennkraftma- schine 51 herrschen können, werden an die elektrischen Durchführungen 25, 33 des Sensors besonders hohe Anforderungen ge ¬ stellt, denen mit dem erfindungsgemäßen Sensor gerecht geworden wird.