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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Abgassensor nach der Gattung des Anspruchs
1 und des Anspruchs 10.
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Es
ist schon ein Abgassensor aus der
EP 978 721 A1 bekannt, mit einem ersten Gehäuseabschnitt,
der einen Durchgangskanal aufweist, den ein Sensorelement zu einer
Messgasseite und zu einer Anschluss-Seite des Abgassensors hin durchragt und
der mittels zumindest eines Dichtelements abgedichtet ist, wobei
die Anschluss-Seite des Sensorelementes von einem zweiten Gehäuseabschnitt
eingeschlossen ist, der mit dem ersten Gehäuseabschnitt verbunden
ist. Nachteilig ist, dass der zweite Gehäuseabschnitt mit
einer Schweißnaht an dem ersten Gehäuseabschnitt
befestigt ist, da Schweißen ein kostenintensiver Prozessschritt
bei der Herstellung des Abgassensors ist.
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Vorteile der Erfindung
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Der
erfindungsgemäße Abgassensor mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil,
dass der erste Gehäuseabschnitt mit dem zweiten Gehäuseabschnitt
ohne Schweißnaht verbunden wird, indem der zweite Gehäuseabschnitt
in den Durchgangskanal des ersten Gehäuseabschnitts hineinreicht,
das zumindest eine Dichtelement umschließt und mit dem
ersten Gehäuseabschnitt formschlüssig und/oder
kraftschlüssig verbunden ist. Auf diese Weise werden die
Herstellungskosten des Abgassensors verringert.
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Der
erfindungsgemäße Abgassensor mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 10 hat den Vorteil, dass die Lagerung des
Kontakthalters und dadurch die Kontaktierung des Sensorelementes verbessert
wird, indem der Kontakthalter einstückig mit dem dem Kontakthalter
zugewandten Formkörper verbunden ist.
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Durch
die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Abgassensors möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, wenn der zweite Gehäuseabschnitt am Durchgangskanal
anliegt und sich an diesem abstützt, da auf diese Weise
eine Abdichtung zwischen dem zweiten Gehäuseabschnitt und
dem Durchgangskanal erreicht wird. Der zweite Gehäuseabschnitt
wird in den Durchgangskanal des ersten Gehäuseabschnitts
eingepresst, um diesen in radialer Richtung bezüglich der
Längserstreckung des Durchgangskanals festzulegen. Durch
ein entsprechendes Übermaß des zweiten Gehäuseabschnitts
gegenüber dem Durchgangskanal kann zum einen gute Halterung
und zum anderen eine gute Abdichtung erreicht werden.
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Weiterhin
vorteilhaft ist, wenn das zumindest eine Dichtelement in dem zweiten
Gehäuseabschnitt zwischen einer der Messgasseite zugewandten
Halteschulter und einer der Anschlussseite zugewandten Außenschulter
in Längsrichtung des Sensorelementes vorgespannt ist, da
auf diese Weise ein Lösen des mindestens einen Dichtelements
durch die im Betrieb auftretenden Erschütterungen und Vibrationen
zuverlässig verhindert wird.
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Sehr
vorteilhaft ist es, wenn der Durchgangskanal des ersten Gehäuseabschnitts
eine Innenschulter aufweist, die formschlüssig mit der
Außenschulter des zweiten Gehäuseabschnitts zusammenwirkt,
da auf diese Weise eine Festlegung des zweiten Gehäuseabschnitts
in einer der beiden axialen Richtungen des Durchgangskanals erreicht
wird.
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Auch
vorteilhaft ist, wenn der zweite Gehäuseabschnitt in dem
ersten Gehäuseabschnitt zwischen der Innenschulter und
einem Anschlag fixiert ist, da der Anschlag den zweiten Gehäuseabschnitt in
der anderen axialen Richtung festlegt, so dass keine axiale Relativbewegung
zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseabschnitt möglich
ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführung wird der Anschlag durch ein die
Messgasseite des Sensorelementes umgebendes Schutzrohr oder unmittelbar
durch den ersten Gehäuseabschnitt gebildet.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
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1 zeigt
im Schnitt einen erfindungsgemäßen Abgassensor
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 einen
erfindungsgemäßen Abgassensor gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel,
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3 eine
Schnittansicht eines Kontakthalters, der in einem Abgassensor nach 1, 2 und 5 Anwendung
finden kann,
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4 eine
Schnittansicht eines einstückig mit einem Formkörper 12 ausgeführten
Kontakthalters 8 gemäß einer alternativen
Ausgestaltung, der ebenfalls in einem Abgassensor nach 1, 2 und 5 Anwendung
finden kann, und
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5 eine
Schnittansicht eines Abgassensors gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt
im Schnitt einen erfindungsgemäßen Abgassensor
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
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Der
Abgassensor dient beispielsweise der Bestimmung der Sauerstoffkonzentration
in einem Abgas einer Brennkraftmaschine. Der Abgassensor kann aber
ausdrücklich auch zur Bestimmung anderer physikalischer
Größen eines beliebigen Gases verwendet werden.
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Der
Abgassensor hat einen ersten Gehäuseabschnitt 1,
der einen Durchgangskanal 2 aufweist, den ein Sensorelement 3 durchragt
und der mittels zumindest eines Dichtelements 4 abgedichtet
ist. Das Sensorelement 3 erfasst die zu messende physikalische
Größe des Abgases. Dazu hat es einen messgasseitigen
Abschnitt 3.1 und einen anschlussseitigen Abschnitt 3.2,
wobei der messgasseitige Abschnitt 3.1 dem Abgas ausgesetzt
ist und der anschlussseitige Abschnitt 3.2 elektrische
Anschlusskontakte 5 zur Ableitung der Messsignale des Sensorelementes 3 aufweist.
Der anschlussseitig aus dem Durchgangskanal 2 des ersten
Gehäuseabschnitts 1 herausragende Abschnitt des
Sensorelementes 3 ist von einem zweiten Gehäuseabschnitt 10 umgeben, wobei
der zweite Gehäuseabschnitt 10 mit dem ersten
Gehäuseabschnitt 1 mechanisch verbunden ist. Die
Anschlusskontakte 5 des Sensorelementes 3 werden
von Kontaktfedern 7 kontaktiert, die an einem im zweiten
Gehäuseabschnitt 10 vorgesehenen Kontakthalter 8 gehalten
sind. Der Kontakthalter 8 liegt am zweiten Gehäuseabschnitt 10 an
und ist an diesem abgestützt.
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Die
Kontaktfedern 7 sind mit Anschlusskabeln 24 elektrisch
verbunden, die aus dem zweiten Gehäuseabschnitt 10 heraus
geführt sind, und in Ausnehmungen oder Taschen 9 des
Kontakthalters 8 angeordnet. Der Abgassensor ragt mit dem
Sensorelement 3 beispielsweise in ein Abgasrohr 6 einer Brennkraftmaschine
hinein.
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Um
den ersten Gehäuseabschnitt 1 mit dem zweiten
Gehäuseabschnitt 10 ohne Schweißnaht
zu verbinden, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass der zweite Gehäuseabschnitt 10 in den Durchgangskanal 2 des
ersten Gehäuseabschnitts 1 hineinreicht, das zumindest
eine Dichtelement 4 umschließt und mit dem ersten
Gehäuseabschnitt 1 formschlüssig und/oder
kraftschlüssig verbunden ist. Dabei liegt der zweite Gehäuseabschnitt 10 am
Durchgangskanal 2 an und stützt sich an diesem
ab. Beispielsweise ist der zweite Gehäuseabschnitt 10 im
Durchgangskanal 2 eingepresst. Der zweite Gehäuseabschnitt 10 ist
hülsenförmig ausgebildet und beispielsweise aus Blech
und mittels Tiefziehen hergestellt.
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Das
zumindest eine Dichtelement 4 ist gemäß dem
Ausführungsbeispiel durch zwei Formkörper 12, 13 und
einer zwischen den Formkörpern 12, 13 angeordneten
Pulverpackung 11 gebildet. Der anschlussseitige obere Formkörper 12 kann
einstückig mit dem Kontakthalter 8 ausgeführt
sein (3, 4). Das Sensorelement 3 durchragt
die Formkörper 12, 13 und die Pulverpackung 11 durch
einen Durchgang 26.
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Das
zumindest eine Dichtelement 4 kann aber auch eine beliebig
andere hochtemperaturbeständige Dichtung sein, beispielsweise
eine Glasdichtung. Das zumindest eine Dichtelement 4 ist
innerhalb des zweiten Gehäuseabschnitt 10 angeordnet
und gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
in Längsrichtung des Sensorelementes 3 zwischen
einer messgasseitigen Halteschulter 14 und einer anschlussseitigen
Außenschulter 15 des zweiten Gehäuseabschnitts 10 vorgespannt.
Auf diese Weise ist eine Abdichtung sowohl zwischen dem Sensorelement 3 und
dem Dichtelement 4 als auch zwischen dem Dichtelement 4 und
dem zweiten Gehäuseabschnitt 10 gewährleistet.
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Der
Durchgangskanal 2 des ersten Gehäuseabschnitts 1 weist
eine Innenschulter 16 auf, die formschlüssig mit
der Außenschulter 15 des zweiten Gehäuseabschnitts 10 zusammenwirkt
und den zweiten Gehäuseabschnitt 10 in axialer
Richtung abstützt.
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Der
abgasseitige Abschnitt 3.1 des Sensorelementes 3 ist
von einem Innenschutzrohr 18 und einem Außenschutzrohr 19 umgeben,
die beide an dem ersten Gehäuseabschnitt 1 befestigt
sind. Die Schutzrohre 18, 19 schützen
das Sensorelement 3 vor einem Thermoschock.
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Der
zweite Gehäuseabschnitt 10 hat an seinem dem ersten
Gehäuseabschnitt 1 abgewandten Ende eine Öffnung 22,
in der ein Dichtkörper 23 angeordnet ist, der
von zu den Anschlusskontakten 5 des Sensorelementes 3 verlaufenden
Anschlussleitungen 24 durchragt wird.
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Der
zweite Gehäuseabschnitt 10 verjüngt sich
von seinem abgasseitigen Ende zu seinem anschlussseitigen Ende hin.
Die einzelnen Bauteile, also beispielsweise der Dichtkörper 23,
der Kontakthalter 8 mit den Kontaktfedern 7 und
den Anschlussleitungen 24, das Sensorelement 3 und
das zumindest eine Dichtelement 4, werden in den zweiten
Gehäuseabschnitt 10 eingefügt, wobei diese
alle von einer Seite her oder teilweise von der einen und teilweise
von der anderen Seite her eingefügt werden können.
Anschließend wird der auf diese Weise vormontierte zweite
Gehäuseabschnitt 10 von der Messgasseite des ersten
Gehäuseabschnitts 1 her mit seinem anschlussseitigen
Abschnitt vorauseilend in den Durchgangskanal 2 bis an
die Innenschulter 16 eingeschoben. Daraufhin wird das Innenschutzrohr 18 und
das Außenschutzrohr 19 am messgasseitigen Eingang
des Durchgangskanals 2 befestigt.
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2 zeigt
einen erfindungsgemäßen Abgassensor gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel.
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Bei
dem Abgassensor nach 2 sind die gegenüber
dem Abgassensor nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden
Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Das
zweite Ausführungsbeispiel nach 2 unterscheidet
sich gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel
nach 1 darin, dass der zweite Gehäuseabschnitt 10 nicht
von der Messgasseite, sondern von der Anschlussseite her in den
Durchgangskanal 2 eingefügt wird.
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Bei
der zweiten Ausführung hat der zweite Gehäuseabschnitt 10 beispielsweise
keine Halteschulter 14. Die Funktion der Halteschulter 14 ist
in dem Innenschutzrohr 18 integriert, das bei der zweiten
Ausführung in den Durchgangskanal 2 hineinreicht
und dort befestigt ist, beispielsweise durch Schweißen
und/oder Einpressen. Da der zweite Gehäuseabschnitt 10 von
oben, also von der Anschlussseite her, in den Durchgangskanal 2 eingefügt
wird, kann die Innenschulter 16 des ersten Gehäuseabschnitts 1 erst
nach dem Einfügen des ersten Gehäuseabschnitts 1 in
den Durchgangskanal 2 durch Umformen, beispielsweise Verstemmen
oder Umbördeln, hergestellt werden.
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Der
Kontakthalter 8 liegt wie bei ersten Ausführungsbeispiel
am zweiten Gehäuseabschnitt 10 an und ist an diesem
abgestützt.
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3 zeigt
eine Schnittansicht eines einstückig mit einem Formkörper 12 ausgeführten
Kontakthalters 8, wie er in einem Abgassensor nach 1, 2 und 5 Anwendung
finden kann. Bei der Vorrichtung nach 3 sind die
gegenüber dem Abgassensor nach 1 und 2 gleichbleibenden oder
gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Der
obere Formkörper 12 und der Kontakthalter 8 bilden
einen gemeinsamen Körper, der einen Formkörperabschnitt 12 und
einen Kontakthalterabschnitt 8 aufweist. Das Sensorelement 3 durchragt den
Formkörperabschnitt 12 durch den Durchgang 26.
Die Kontaktfedern 7 sind jeweils in einer am Außenumfang
angeordneten Tasche 9 des Kontakthalterabschnitts 8 angeordnet
und gelangen durch seitliche Öffnungen 27 in eine
Kontaktkammer 28, um die dortigen Anschlusskontakte 5 des
Sensorelementes 3 zu kontaktieren. Die Kontaktkammer 28 ist nach
oben hin geschlossen, so dass ein Anschlag für das Sensorelement 3 beim
Einfügen in den Kontakthalter 8 gebildet ist.
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4 zeigt
eine Schnittansicht eines einstückig mit einem Formkörper 12 ausgeführten
Kontakthalters 8 gemäß einer alternativen
Ausgestaltung, wie er in einem Abgassensor nach 1, 2 und 5 Anwendung
finden kann.
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Bei
der Vorrichtung nach 4 sind die gegenüber
dem Abgassensor nach 1 bis 3 gleichbleibenden
oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Der
Kontakthalter 8 nach 4 unterscheidet
sich von dem Kontakthalter nach 3 darin, dass
die Kontaktkammer 28 stirnseitig nicht geschlossen, sondern
offen ausgebildet ist. Auf diese Weise sind weniger Hinterschnitte
gebildet, so dass sich der Kontakthalter 8 mit angeformtem
Formkörper 12 leichter herstellen lässt.
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5 zeigt
eine Schnittansicht eines Abgassensors gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiels.
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Bei
dem Abgassensor nach 5 sind die gegenüber
dem Abgassensor nach 1 bis 4 gleichbleibenden
oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Der
Abgassensor gemäß einem alternativen dritten Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich gegenüber den beiden Ausführungsbeispielen
nach 1 und 2 darin, dass der zweite Gehäuseabschnitt 10 nicht
in den Durchgangskanal 2 des ersten Gehäuseabschnitts 1 hineinreicht,
sondern am anschlussseitigen Ausgang 29 des Durchgangskanals 2 an
einem Absatz 30 mit dem ersten Gehäuseabschnitt 1 verschweißt
ist.
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Gemeinsam
mit den Abgassensoren des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels
ist, dass der Kontakthalter 8 mit den Anschlussleitungen 24, das
Sensorelement 3 und das zumindest eine Dichtelement 4 in
der genannten Reihenfolge am abgasseitigen Ende in den Durchgangskanal 2 des
ersten Gehäuseabschnitts 1 eingefügt
werden. Da alle Bauteile bis auf den Dichtkörper 23,
die Anschlussleitungen 24 und die Kontaktfedern 7 von
einer einzigen Seite her montiert werden, werden die Herstellungskosten
des Abgassensors verringert.
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Der
obere Formkörper 12 und der Kontakthalter 8 sind
einstückig miteinander verbunden, wie in 3 oder 4 gezeigt
ist. Beispielhaft ist in 5 die einstückige Ausführung
nach 4 gezeigt. Auf diese Weise ist der Kontakthalter 8 nicht am
zweiten Gehäuseabschnitt 10, sondern am oberen Formkörper 12 abgestützt.
Zwischen dem zweiten Gehäuseabschnitt 10 und dem
Kontakthalter 8 ist ein Ringspalt 33 ausgebildet,
so dass die Kontaktierung des Sensorelementes 3 durch die
Kontaktfedern 7 nicht beeinträchtigt wird, wenn
durch Steinschlag oder andere Einflüsse der zweite Gehäuseabschnitt 10 verformt
oder deformiert wird.
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Der
Kontakthalterabschnitt 8 ragt aus dem Durchgangskanal 2 des
ersten Gehäuseabschnitts 1 über den Ausgang 29 in
den vom zweiten Gehäuseabschnitt 10 eingeschlossenen
Innenraum. Der Durchgangskanal 2 ist am Ausgang 29 durch
die Innenschulter 16 verengt, wobei der Durchmesser des Ausgangs 29 größer
ausgeführt ist als der Durchmesser des Kontakthalterabschnitts 8.
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Das
zumindest eine Dichtelement 4, beispielsweise die Formkörper 12, 13 und
die dazwischen angeordnete Pulverpackung 11 werden vom abgasseitigen
Ende in den Durchgangskanal 2 eingefügt. Da das
Sensorelement 3 beispielsweise vor dem Dichtelement 4 eingefügt
wird, müssen die Formkörper 12, 13 und
die dazwischen angeordnete Pulverpackung 11 auf das Sensorelement 3 aufgesteckt
und anschließend in den Durchgangskanal 2 eingeführt
werden. Danach wird der erste Gehäuseabschnitt 1 am
abgasseitigen Ende des Durchgangskanals 2 derart verformt,
dass die Pulverpackung 11 zwischen den Formkörpern 12, 13 verpresst
ist. Dazu wird der erste Gehäuseabschnitt 1 derart
verformt, dass die Dichtelemente 11, 12, 13 zwischen
der Innenschulter 16 und einem Umformabschnitt 34 axial vorgespannt
sind. Beispielsweise wird der Umformabschnitt 34 durch
Verstemmen, Umbördeln oder Umbiegen hergestellt. Der Umformabschnitt 34 ist
beispielsweise ringkragenförmig ausgeführt und bildet
einen konusförmigen Gehäuseabschnitt. Der Abgassensor
ist in eine Halterung 36 des Abgasrohrs 6 eingeschraubt,
wobei der Umformabschnitt 34 gegen eine Schulter 37 der
Halterung 36 gepresst ist. Dadurch wird der Umformabschnitt 34 abgestützt und
die Vorspannung der Dichtelemente 11, 12, 13 sicher
aufrechterhalten. Der Sechskant 38 des ersten Gehäuseabschnitts 1 zum
Einschrauben des Abgassensors kann durch die Ausführung
gemäß 5 mit weniger Material ausgebildet
sein, da keine Auflagefläche zwischen dem Sechskant und
der Halterung 36 für einen Dichtring benötigt
wird. Der Dichtring kann entfallen, da die Dichtfläche
im Bereich des Umformabschnitts 34 realisiert ist, beispielsweise
an den daran befestigten Schutzrohren 18, 19.
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Die
beiden Schutzrohre 18, 19 werden am ersten Gehäuseabschnitt 1 befestigt,
beispielsweise indem die Schutzrohre 18, 19 den
konusförmigen Gehäuseabschnitt 34 an
ihrem einen Ende umschließen und am ersten Gehäuseabschnitt 1 verstemmt und/oder
angeschweißt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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