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DE10347794A1 - Sensor, e.g. for determining temperature of gas, especially vehicle exhaust, comprises sensor component in housing, one end of which has contacts, to which leads are welded, with welds embedded in ceramic - Google Patents

Sensor, e.g. for determining temperature of gas, especially vehicle exhaust, comprises sensor component in housing, one end of which has contacts, to which leads are welded, with welds embedded in ceramic Download PDF

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DE10347794A1
DE10347794A1 DE10347794A DE10347794A DE10347794A1 DE 10347794 A1 DE10347794 A1 DE 10347794A1 DE 10347794 A DE10347794 A DE 10347794A DE 10347794 A DE10347794 A DE 10347794A DE 10347794 A1 DE10347794 A1 DE 10347794A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
housing
sensor
sensor according
sensor element
counter disc
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10347794A
Other languages
German (de)
Inventor
Juergen Ruth
Andreas Pesch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to EP04709194A priority patent/EP1611436A1/en
Priority to JP2005518514A priority patent/JP4317191B2/en
Priority to US10/547,400 priority patent/US7377149B2/en
Priority to PCT/DE2004/000215 priority patent/WO2004086023A1/en
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Abstract

Sensor, for determining the concentration of a gas component or the temperature of a gas, especially a vehicle exhaust, comprises a sensor component (12) in a housing (11). One end (121) of the sensor has contact surfaces (13), to which leads (18) are welded. The welds are embedded in a ceramic (19). An independent claim is included for a method for pre-assembling the sensor by feeding ceramic powder or adhesive into the housing, inside which the sensor, with welded leads, is in a counter-washer. A sealing washer is then pushed down onto the ceramic mass.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung geht aus von einem Messfühler zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, insbesondere der Konzentration einer Gaskomponente oder der Temperatur eines Messgases, insbesondere des Abgases von Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention is based on a sensor for determining a physical Property of a measuring gas, especially the concentration of a Gas component or the temperature of a measuring gas, in particular of the exhaust gas from internal combustion engines, according to the preamble of the claim 1.

Bei einem bekannten Gasmessfühler ( DE 101 32 828 A1 ) wird die Kontaktierung zwischen der mindestens einen Kontaktfläche und dem mindestens einen Leiterelement durch einen Kontakthalter hergestellt, der mittels eines Federelements das mindestens eine Leiterelement auf die Kontaktfläche aufpresst. Das mindestens eine Leiterelement ist über eine Crimpverbindung an einer Anschlussleitung angeschlossen, mit der das Sensorelement an ein elektronisches Steuergerät anschließbar ist, wie dies in der DE 195 42 650 A1 beschrieben ist.In a known gas sensor ( DE 101 32 828 A1 ) The contact between the at least one contact surface and the at least one conductor element is produced by a contact holder which presses the at least one conductor element onto the contact surface by means of a spring element. The at least one conductor element is connected via a crimp connection to a connecting line with which the sensor element can be connected to an electronic control device, as is shown in FIG DE 195 42 650 A1 is described.

Der erfindungsgemäße Messfühler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Schweißverbindung einen optimalen elektrischen Übergangswiderstand gewährleistet und eine kostengünstige Fertigung ermöglicht. Durch die Einbettung in eine isolierende, keramische Masse wird die Schweißverbindung mechanisch entkoppelt und dadurch unanfällig gegenüber Schwingungsbeanspruchungen, wie sie bei Verwendung des Messfühlers als Abgassensor in Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen auftreten. Infolge der damit erzielten größeren mechanischen Festigkeit des Messfühlers wird dessen Standzeit wesentlich verlängert. Die Einbettung kann durch Einpressen oder Vergießen einer isolierenden Masse oder mittels einer Pulverfüllung erreicht werden.The inventive probe with the features of claim 1 has the advantage that the welded joint an optimal electrical contact resistance guaranteed and an inexpensive Manufacturing enables. By embedding it in an insulating, ceramic mass the welded joint mechanically decoupled and therefore not susceptible to vibration stress, as when using the sensor as Exhaust gas sensor occur in internal combustion engines in vehicles. As a result of the larger mechanical achievements Strength of the sensor its service life will be significantly extended. The embedding can by pressing or casting an insulating mass or by means of a powder filling become.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Messfühlers möglich.By which in the further claims listed activities are advantageous developments and improvements in the claim 1 specified sensor possible.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die keramische Masse beim Verbau des Messfühlers als verdichtete Pulverfüllung in das Gehäuse eingebracht und füllt den zwischen dem Sensorelement und der Gehäuseinnenwand vorhandenen Raum aus. Als Pulvermaterial wird vorzugsweise Magnesiumoxid (MgO) verwendet. Zum Einpressen oder Vergießen wird Keramikkleber, Steatit oder Aluminiumoxid (Al2O3) bevorzugt.According to an advantageous embodiment of the invention, the ceramic mass is introduced into the housing as a compacted powder filling when the sensor is installed and fills the space between the sensor element and the inner wall of the housing. Magnesium oxide (MgO) is preferably used as the powder material. Ceramic pressing, steatite or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is preferred for pressing or casting.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Schweißverbindung durch Widerstandsschweißen hergestellt. Das Verschweißen des vorzugsweise aus Nickel (Ni) hergestellten Leiterelements mit der vorzugsweise aus Platin oder einem Platincermet bestehenden Kontaktfläche, kann aber auch mit einem Schweißlaser vorgenommen werden.According to one advantageous embodiment of the Invention is the welded joint by resistance welding manufactured. The welding of the preferably made of nickel (Ni) conductor element with the preferably made of platinum or a platinum cermet contact surface, but can also with a welding laser be made.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in dem Gehäuse eine den Gehäusequerschnitt überspannende Gegenscheibe festgelegt, durch die der mindestens eine Leiter hindurchgeführt ist. In das Gehäuse ist ein den Gehäusequerschnitt ausfüllendes Verschlussstück mit einer das Sensorelement im Bereich der Schweißverbindung umschließenden Durchführung eingepresst und der Zwischenraum zwischen Gegenscheibe und Verschlussstück sowie Sensorelement und Wand der Durchführung vollständig mit einem Keramikkleber ausgefüllt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass auch noch bei einer Miniaturisierung des Messfühlers der Klebereintrag zu einer optimalen isolierenden Einbindung der Schweißverbindung und einem optimalen gasdichten Verschließen des Sensorelements führt. Dabei ist die Einbringung des Keramikklebers sehr einfach, da keine hohe Genauigkeitsanforderungen an die Position des Einfüllstutzens gestellt werden. Die Klebermenge kann mit hoher Mengentoleranz eingefüllt werden, da überschüssiger Kleber beim Einschieben des Verschlussstücks über die Durchführung im Verschlussstück aus dem Zwischenraum zwischen Verschlussstück und Gegenscheibe verdrängt wird und an der freiliegenden Stirnseite des Verschlussstückes wieder entfernt werden kann. Anhand der aus der Durchführung austretenden Klebermenge ist auch eine Aussage über die Kleberdichtung möglich. Da der Keramikkleber sowohl die Schweißverbindung zum Verschlussstück hin als auch den Zwischenraum zwischen Verschlussstück und Gegenscheibe zum Gehäuse hin abdichtet, kann auf die herkömmliche Dichtungspackung aus zwei Steatitscheiben mit dazwischenliegender Bohrnitridscheibe verzichtet werden, so dass eine in Achsrichtung kurze Bauweise des Messfühlers erzielt wird.According to one advantageous embodiment of the Invention is in the case a spanning the housing cross section Counter disc fixed through which the at least one conductor is passed. In the case is a the housing cross section fills closing piece with a bushing that surrounds the sensor element in the area of the welded connection and the space between the counter disc and the closure piece as well Sensor element and wall of the bushing complete with filled out a ceramic adhesive. This embodiment has the advantage that even with miniaturization of the sensor, the Adhesive entry for optimal insulating integration of the welded joint and an optimal gas-tight sealing of the sensor element leads. there the application of the ceramic adhesive is very easy, since it is not high Accuracy requirements for the position of the filler neck be put. The amount of glue can be filled with a high amount tolerance because excess glue on the Insert the locking piece over the execution in the locking piece the space between the closure piece and the counter washer is displaced and again on the exposed end face of the closure piece can be removed. Based on the amount of adhesive emerging from the bushing is also a statement about the adhesive seal possible. Since the ceramic adhesive both the weld connection to the closure piece as well also seals the space between the closure piece and the counter washer towards the housing, can on the conventional Sealing pack consisting of two steatite disks with an intermediate one Drill nitride disc can be dispensed with, so that one in the axial direction short design of the sensor is achieved.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die im Verschlussstück vorgesehene Durchführung für das Sensorelement im Bereich der Schweißverbindung eine an die Querschnittsform des Sensorelements angepasste lichten Querschnitt auf, wobei der lichte Querschnitt ausgehend von der der Gegenscheibe zugekehrten Stirnseite hin zu der von der Gegenscheibe abgekehrten Stirnseite des Verschlussstückes stetig abnimmt. Durch diese Verjüngung der Durchführung wird bei der durch die Einpressung des Verschlussstücks erfolgenden Verteilung des Klebers eine Drosselwirkung bewirkt, wobei der Kleber zunächst radial gleichmäßig verteilt wird, um dann mit zunehmender Einpresstiefe des Verschlussstückes zunehmend durch die Durchführung herausgepresst zu werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the bushing provided in the closure piece for the sensor element in the area of the welded connection has a clear cross-section adapted to the cross-sectional shape of the sensor element, the clear cross-section proceeding from the end face facing the counter disk to the end face facing away from the counter disk Closure piece steadily decreases. This tapering of the feedthrough causes a throttling effect when the adhesive is distributed by pressing in the closure piece, the adhesive initially being radial is evenly distributed, in order then to be increasingly pressed out through the bushing with increasing insertion depth of the closure piece.

Die Vormontage des Messfühlers zur Herstellung der gasdichten Herausführung des mindestens einen mit dem Sensorelement verbundenen Leiters aus dem Gehäuse erfolgt in folgenden Verfahrensschritten:
Die Gegenscheibe, durch die das mindestens eine Leiterelement hindurchgeführt ist, wird im Gehäuse fixiert, das Verschlussstück auf das Sensorelement aufgesetzt, das Sensorelement mit seinem Ende in das Sackloch der Gegenscheibe eingesteckt und das aus der Gegenscheibe herausragende mindestens eine Leiterelement mit einer Kontaktfläche am Sensorelement verschweißt. Nunmehr wird eine bestimmte Menge an Keramikkleber auf die Gegenscheibe gegeben und das Verschlussstück auf dem Sensorelement soweit zu der Gegenscheibe hin verschoben, bis zwischen Stirnseite des Verschlussstückes und der Gegenscheibe nur noch ein kleiner Zwischenraum verbleibt, dessen minimale axiale Tiefe durch das vorgesehene Distanzstück am Verschlussstück festgelegt ist. In diesem Zwischenraum zwischen Verschlussstück und Gegenscheibe, dichtet der Keramikkleber Verschlussstück und Gegenscheibe gegenüber dem Gehäuse ab.The preassembly of the sensor to produce the gas-tight lead-out of the at least one conductor connected to the sensor element from the housing takes place in the following process steps:
The counter washer, through which the at least one conductor element is passed, is fixed in the housing, the closure piece is placed on the sensor element, the end of the sensor element is inserted into the blind hole of the counter washer, and the at least one conductor element protruding from the counter washer is welded to a contact surface on the sensor element , Now a certain amount of ceramic adhesive is placed on the counter disc and the closure piece on the sensor element is pushed towards the counter disc until there is only a small gap between the front side of the closure piece and the counter disc, the minimum axial depth of which is determined by the spacer provided on the closure piece is. In this space between the closure piece and the counter washer, the ceramic adhesive seals the closure piece and counter washer against the housing.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The Invention is based on exemplary embodiments shown in the drawing in the following described. Show it:

1 ausschnittweise einen Längsschnitt eines Messfühlers in schematisierter Darstellung, 1 sections of a longitudinal section of a sensor in a schematic representation,

2 ausschnittweise einen Längsschnitt des Messfühlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 2 sections of a longitudinal section of the sensor according to a second embodiment,

3 eine perspektivische Draufsicht eines Verschlussstücks des Messfühlers in 2. 3 a top perspective view of a closure piece of the sensor in 2 ,

Der in 1 nur ausschnittweise im Längsschnitt dargestellte Messfühler dient zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases. Eine solche Eigenschaft ist die Konzentration einer Gaskomponente oder die Temperatur des Messgases. Vorzugsweise wird dieser Messfühler bei Verbrennungsmotoren oder Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen als Abgassensor eingesetzt, der entweder die Sauerstoffkonzentration im Abgas der Brennkraftmaschine (Lambdasonde) oder die Temperatur des Abgases (Temperatursensor) misst.The in 1 only partially shown in longitudinal section is used to determine a physical property of a sample gas. One such property is the concentration of a gas component or the temperature of the sample gas. This sensor is preferably used in internal combustion engines or internal combustion engines in vehicles as an exhaust gas sensor, which either measures the oxygen concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine (lambda probe) or the temperature of the exhaust gas (temperature sensor).

Der Messfühler weist ein Gehäuse 11 auf, in dem ein Sensorelement 12 aufgenommen ist, das mit einem messgasseitigen Endabschnitt aus dem Gehäuse 11 vorsteht und dem Messgas ausgesetzt ist. Auf einem anschlussseitigen Endabschnitt 121 trägt das Sensorelement 12 auf voneinander abgekehrten Oberflächen mehrere Kontaktflächen 13 aus Platin oder einem Platincermet, die mit zu dem messgasseitigen Endabschnitt führenden elektrischen Leiterbahnen (hier nicht dargestellt) verbunden sind. Im Ausführungsbeispiel sind zwei der Kontaktflächen 13 dargestellt. Das Sensorelement 12 ist durch eine zwischen den beiden Endabschnitten liegende Dichtungsanordnung 17 hindurchgeführt, die das Sensorelement 12 am Gehäuse 11 abstützt und mechanisch in seiner Schwingung dämpft sowie den anschlussseitigen Endabschnitt 121 gegen das Messgas abdichtet. In bekannter Weise besteht die Dichtungsanordnung 17 aus zwei Keramikformteilen 14 und 15, z.B. aus Steatit, die zwischen sich ein Dichtungselement 16, z.B. aus Bornitrid, einspannen.The sensor has a housing 11 on in which a sensor element 12 is included, with an end section on the measuring gas side from the housing 11 protrudes and is exposed to the sample gas. On an end section on the connection side 121 carries the sensor element 12 several contact surfaces on surfaces facing away from each other 13 made of platinum or a platinum cermet, which are connected to electrical conductor tracks (not shown here) leading to the measuring gas-side end section. In the exemplary embodiment, two of the contact areas are 13 shown. The sensor element 12 is by a sealing arrangement lying between the two end sections 17 passed through the sensor element 12 on the housing 11 supports and mechanically dampens its vibration as well as the connection-side end section 121 seals against the sample gas. In a known manner there is the sealing arrangement 17 from two molded ceramic parts 14 and 15 , for example made of steatite, with a sealing element between them 16 , for example from boron nitride.

Zum Anschließen des Sensorelements 12 an ein elektronisches Steuergerät ist jede Kontaktfläche 13 von einem Leiterelement 18 kontaktiert, das zu einem mit der Anschlussleitung zum elektronischen Steuergerät verbundenen Anschlussstecker geführt ist, wie dies beispielsweise in der DE 195 23 911 C2 beschrieben ist. Das Leiterelement 18 besteht bevorzugst aus Nickel (Ni). Zur Herstellung einer elektrischen Kontaktierung mit minimalen Übergangswiderständen sind die Leiterelemente 18 mit ihren zugeordneten Kontaktflächen 13 verschweißt, wobei als Schweißverfahren das Widerstandsschweißen bevorzugt wird, aber auch Laserschweißen herangezogen werden kann.For connecting the sensor element 12 Every contact surface is on an electronic control unit 13 from a ladder element 18 contacted, which is led to a connecting plug connected to the connecting line to the electronic control unit, as is shown, for example, in FIG DE 195 23 911 C2 is described. The ladder element 18 preferably consists of nickel (Ni). The conductor elements are used to make electrical contact with minimal contact resistance 18 with their assigned contact areas 13 welded, resistance welding being preferred as the welding process, but laser welding can also be used.

Beim Einbau des Sensorelements 12 in das Gehäuse 11 wird das Sensorelement 12 im Bereich der Schweißverbindungen in eine keramische Masse 19 eingebettet, die den anschlussseitigen Endabschnitt 121 des Sensorelements 12 umschließt und sich an der Innenwand des Gehäuses 11 abstützt. Im Ausführungsbeispiel ist die Einbettung in eine verdichtete, hochtemperaturfeste Pulverfüllung vorgenommen, die den Raum zwischen dem anschlussseitigen Endabschnitt 121 des Sensorelements 12 und der Innenwand des Gehäuses 11 bis hin zur Dichtungsanordnung 17 vollständig ausfüllt. Als Pulver wird vorzugsweise Magnesiumoxid (MgO) verwendet. Die Einbettung in die keramische Masse 19 kann aber auch durch Vergießen oder Einpressen erfolgen. In diesem Fall wird als Material ein Keramikkleber oder Steatit oder Aluminiumoxid (Al2O3) eingesetzt.When installing the sensor element 12 in the housing 11 the sensor element 12 becomes a ceramic mass in the area of the welded connections 19 embedded that the connection-side end section 121 of the sensor element 12 encloses and on the inner wall of the housing 11 supported. In the exemplary embodiment, the embedding is carried out in a compressed, high-temperature-resistant powder filling, which covers the space between the connection-side end section 121 of the sensor element 12 and the inner wall of the housing 11 down to the sealing arrangement 17 completely filled out. Magnesium oxide (MgO) is preferably used as powder. Embedding in the ceramic mass 19 but can also be done by casting or pressing. In this case, a ceramic adhesive or steatite or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is used as the material.

Die keramische Masse 19 ist zum Gehäuseende hin durch eine sich ringsum an der Innenwand des Gehäuses 11 abstützende Isolationsscheibe 20 abgedeckt, durch die die Leiterelemente 18 hindurchgeführt sind. Die Isolationsscheibe 20 besteht vorzugsweise aus Aluminiumoxid. Das Gehäuse 11 ist endseitig auf die Isolationsscheibe 20 aufgebördelt, so dass die Isolationsscheibe 20 axial festgelegt ist. Auf der dem messgasseitigen Endabschnitt zugekehrten Seite der Dichtungsanordnung 17 ist eine weitere Isolationsscheibe 21 angeordnet, die das Sensorelement 12 umschließt und ringsum an der Innenwand des Gehäuses 11 anliegt.The ceramic mass 19 is towards the end of the housing by a round on the inner wall of the housing 11 supporting insulation washer 20 covered by the ladder elements 18 are passed through. The insulation washer 20 be preferably consists of aluminum oxide. The housing 11 is on the end of the insulation washer 20 flared so that the insulation washer 20 is fixed axially. On the side of the sealing arrangement facing the measuring gas side end section 17 is another insulation washer 21 arranged that the sensor element 12 encloses and all around on the inner wall of the housing 11 is applied.

Da die isolierende, keramische Masse 19 auch Dichtungsfunktion hat und den anschlussseitigen Endabschnitt 121 des Sensorelements 12 gegenüber dem Abgas abdichtet, kann im Fall, dass als keramische Masse 19 nicht die beschriebene Pulverfüllung, sondern wie beschrieben eine Verpress- oder Vergießmasse eingesetzt ist, die Dichtungsanordnung 17 vereinfacht ausgeführt werden, indem beispielsweise die Komponenten 15 und 16 der Dichtungsanordnung 17 entfallen.Because the insulating, ceramic mass 19 also has a sealing function and the connection-side end section 121 of the sensor element 12 seals against the exhaust gas, in the event that as a ceramic mass 19 not the powder filling described, but as described, a grouting or potting compound is used, the sealing arrangement 17 can be simplified by, for example, the components 15 and 16 the sealing arrangement 17 omitted.

Der in 2 ausschnittweise im Längsschnitt dargestellte Messfühler gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist ein Gehäuse 11 auf, in das endseitig ein rohrförmiges, vorzugsweise biegbares Anschlussstück 23 eingeschoben ist, in dem die Leiterelemente 18 zu einem das Anschlussstück 23 abschließenden Anschlussstecker geführt sind. In das Anschlusstück 23 ist mit axialem Abstand von dessen in das Gehäuse 11 eintauchenden Rohrende eine Gegenscheibe 24 eingesetzt, durch die die Leiterelemente 18 hindurchgeführt sind. Die Leiterelemente 18 sind, wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1, durch eine Schweißverbindung elektrisch und mechanisch auf den auf voneinander abgekehrten Großflächen des anschlussseitigen Endabschnitts 121 des Sensorelements 12 vorhandenen Kontaktflächen 13 festgelegt. Die Gegenscheibe 24 weist ein zum Gehäuseinnern hin offenes, zentrales Sackloch 25 auf, dessen lichter Querschnitt dem Querschnitt des Sensorelements 12 entspricht, so dass das Ende des Sensorelements 12 mit nur geringem Spaltabstand formschlüssig in das Sackloch 25 einzutauchen vermag. Gehäuse 11 und Anschlussstück 23 sind durch eine Schweißnaht 27 oder eine Rundumverstemmung miteinander verbunden.The in 2 A sensor shown in detail in longitudinal section according to a further exemplary embodiment has a housing 11 on, into the end a tubular, preferably bendable connector 23 is inserted in which the conductor elements 18 to a the connector 23 final connector are performed. In the connector 23 is at an axial distance from it into the housing 11 immersed pipe end a counter washer 24 used through which the ladder elements 18 are passed through. The ladder elements 18 are, as in the embodiment of 1 , electrically and mechanically by a welded joint on the large surfaces of the connection-side end section facing away from one another 121 of the sensor element 12 existing contact areas 13 established. The counter disc 24 has a central blind hole open to the interior of the housing 25 on, the clear cross section of the cross section of the sensor element 12 corresponds so that the end of the sensor element 12 with only a small gap distance in the blind hole 25 is able to immerse. casing 11 and connector 23 are through a weld 27 or combined all-round caulking.

In das Gehäuse 11 ist ein den lichten Querschnitt des Gehäuses 11 ausfüllendes Verschlussstück 26 eingesetzt, das mit einer zentralen Durchführung 27 ausgestattet ist. Das zylinderförmige Verschlussstück 26 weist zwei Zylinderabschnitte 261, 262 mit unterschiedlichem Durchmessern auf. Das Verschlussstück 26 ist mit seinem den kleineren Durchmesser aufweisenden Zylinderabschnitt 262 in den in das Gehäuse 11 eintauchenden Rohrabschnitt des Anschlussstücks 23 spaltlos eingeschoben und presst sich mit seinem durchmessergrößeren Zylinderabschnitt 261 an die Innenwand des Gehäuses 11 an. An der der Gegenscheibe 24 zugekehrten Stirnseite trägt das Verschlussstück 26 zwei Distanzelemente 28, die sich an der Gegenscheibe 24 abstützen, so dass in dem in 2 gezeigten Einsetzzustand des Verschlussstücks 26 zwischen der Gegenscheibe 24 und dem durch messerkleineren Zylinderabschnitt 262 der Verbleib eines minimalen Zwischenraums 29 sichergestellt ist. In diesem Einsetzzustand des Verschlussstücks 26 umschließt die Durchführung 27 das Sensorelement 12 im Bereich der Kontaktflächen 13 und der mit den Kontaktflächen 13 verschweißten Leiterelemente 18. Wie 3 zeigt, ist der lichte Querschnitt der Durchführung 27 an die Form des Sensorelements 12 angepasst und ist im Ausführungsbeispiel rechteckig. Die Durchführung 18 verjüngt sich dabei ausgehend von der der Gegenscheibe 24 zugekehrten Stirnseite des Verschlussstückes 26 zu der davon abgekehrten Stirnseite des Verschlussstückes 26 hin.In the case 11 is a the clear cross section of the housing 11 filling plug 26 used that with a central implementation 27 Is provided. The cylindrical closure piece 26 has two cylinder sections 261 . 262 with different diameters. The closure piece 26 is with its smaller diameter cylinder section 262 in the in the housing 11 immersed pipe section of the connector 23 inserted without a gap and presses with its larger diameter cylinder section 261 on the inner wall of the housing 11 on. On the counter disc 24 facing end face carries the locking piece 26 two spacer elements 28 that are on the counter plate 24 support so that in the 2 shown insertion state of the closure piece 26 between the counter disc 24 and the smaller cylinder section 262 leaving a minimal gap 29 is ensured. In this inserted state of the closure piece 26 encloses the implementation 27 the sensor element 12 in the area of the contact surfaces 13 and the one with the contact surfaces 13 welded conductor elements 18 , How 3 shows is the clear cross section of the implementation 27 to the shape of the sensor element 12 adapted and is rectangular in the embodiment. The implementation 18 tapering from the counter plate 24 facing end of the closure piece 26 to the face of the closure piece facing away from it 26 out.

Die Montage des Messfühlers zur Herstellung der gasdichten Ausführung der Leiterelemente 18 aus dem Gehäuse 11 wird mit folgenden Verfahrensschritten vorgenommen:
Das Anschlussstück 23 mit eingesetzter Gegenscheibe 24 und durch diese hindurchgeführte Leiterelemente 18 wird komplett vormontiert. Das Sensorelement 12 wird in das Sackloch 25 der Gegenscheibe 24 eingesteckt und die aus der Gegenscheibe 24 vorstehenden Leiterelemente 18 werden mit den Kontaktflächen 13 am Sensorelement 12 verschweißt. Sensorelement 12 und Anschlussstück 23 werden in das Gehäuse 11 eingesetzt, und Gehäuse 11 und Anschlussstück 23 werden miteinander verschweißt. Nunmehr wird eine bestimmte Menge an Keramikkleber 31 in das Schutzrohr 23 auf die Gegenscheibe 24 gegeben. Dann wird das auf das Sensorelement 12 aufgeschobene Verschlussstück 26 mit seinem durchmesserkleineren Zylinderabschnitt 262 in das Rohrende des Anschlussstücks 23 eingeschoben. Der Einschiebedruck führt zunächst zu einer gleichmäßigen radialen Verteilung des Keramikklebers 31 im Zwischenraum 29 zwischen Verschlussstück 26 und Gegenscheibe 24. Ist der Zwischenraum 29 maximal gefüllt so tritt zunehmend Keramikkleber 31 in die Durchführung 27 hinein und wird infolge der Drosselwirkung der sich verjüngenden Durchführung 27 mit zunehmenden Einpressdruck letztlich auf der von der Gegenscheibe 24 abgekehrten Stirnseite des Verschlussstücks 26 aus der Durchführung 27 herausgepresst. Das Einschieben des Verschlussstücks 26 in das Anschlussstück 23 ist beendet, sobald die zwischen den Zylinderabschnitten 261, 262 sich ausbildende Ringschulter 263 an dem ringförmigen Stirnende des Anschlussstücks 23 anstößt, spätestens aber dann, wenn die Distanzelemente 28 sich an die Gegenscheibe 24 anlegen. Um das Eindringen des Keramikklebers 31 in den zwischen dem Sackloch 25 in der Gegenscheibe 24 und dem Sensorelement 12 verbleibende Spalt zu verhindern, ist auf die dem Verschlussstück 26 zugekehrten Stirnfläche der Gegenscheibe 24 ein das Sensorelement 12 dicht umschlie ßendes Dichtelement 32 aufgelegt. Das Dichtelement 32 kann beispielsweise eine kleine, runde Glasfasermatte sein, die im Durchstoßbereich des Sensorelements 12 geschlitzt ist. Falls aufgrund der Konsistenz des Keramikklebers 31 ein Austrocknen des Klebers zu befürchten ist, wird das Verschlussstück 26 im feuchten Zustand montiert.The assembly of the sensor for the production of the gastight execution of the conductor elements 18 out of the housing 11 is carried out with the following procedural steps:
The connector 23 with inserted counter disc 24 and conductor elements passed through them 18 is completely pre-assembled. The sensor element 12 gets into the blind hole 25 the counter disc 24 inserted and from the counter disc 24 protruding conductor elements 18 be with the contact areas 13 on the sensor element 12 welded. sensor element 12 and connector 23 are in the housing 11 used, and housing 11 and connector 23 are welded together. Now a certain amount of ceramic glue 31 into the protective tube 23 on the counter disc 24 given. Then that is on the sensor element 12 slide-on closure piece 26 with its smaller diameter cylinder section 262 into the pipe end of the connector 23 inserted. The insertion pressure initially leads to a uniform radial distribution of the ceramic adhesive 31 in the intermediate space 29 between closure piece 26 and counter disc 24 , Is the space 29 Filled to the maximum, ceramic adhesive increasingly occurs 31 in the implementation 27 into and becomes due to the throttling effect of the tapered passage 27 with increasing injection pressure ultimately on that of the counter disc 24 facing end of the closure piece 26 from the implementation 27 forced out. Pushing in the locking piece 26 into the connector 23 is finished as soon as that between the cylinder sections 261 . 262 forming ring shoulder 263 on the annular end of the connector 23 abuts, but at the latest when the spacer elements 28 against the counter disc 24 invest. For the penetration of the ceramic adhesive 31 in the between the blind hole 25 in the counter disc 24 and the sensor element 12 To prevent remaining gap is on the closure piece 26 facing end face of the counter disc 24 a that sensor element 12 tightly sealing element 32 hung up. The sealing element 32 can be, for example, a small, round glass fiber mat that is in the penetration area of the sensor element 12 is slotted. If due to the consistency of the ceramic adhesive 31 If the adhesive dries out, the closure piece becomes 26 Assembled when wet.

Claims (17)

Messfühler zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, insbesondere der Konzentration einer Gaskomponente oder der Temperatur eines Messgases, insbesondere des Abgases von Brennkraftmaschinen, mit einem Gehäuse (11), einem im Gehäuse (11) aufgenommenen Sensorelement (12), das mit einem aus dem Gehäuse (11) vorstehenden, messgasseitigen Endabschnitt dem Messgas aussetzbar ist und auf einem anschlussseitigen Endabschnitt (121) mindestens eine Kontaktfläche (13) trägt, und mit mindestens einem die mindestens eine Kontaktfläche (13) kontaktierenden Leiterelement (18), dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (13) und das Leiterelement (18) durch Schweißen miteinander verbunden und zumindest im Bereich der Schweißverbindung in eine isolierende, keramische Masse (19) eingebettet sind.Measuring sensor for determining a physical property of a measuring gas, in particular the concentration of a gas component or the temperature of a measuring gas, in particular the exhaust gas of internal combustion engines, with a housing ( 11 ), one in the housing ( 11 ) recorded sensor element ( 12 ) with one out of the housing ( 11 ) protruding end section on the measurement gas side can be exposed to the measurement gas and on a connection end section ( 121 ) at least one contact surface ( 13 ) carries, and with at least one the at least one contact surface ( 13 ) contacting conductor element ( 18 ), characterized in that the contact surface ( 13 ) and the conductor element ( 18 ) connected by welding and at least in the area of the welded connection into an insulating, ceramic mass ( 19 ) are embedded. Messfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schweißverbindung zwischen Kontaktfläche (13) und Leiterelement (18) durch Widerstandsschweißen oder Laserschweißen hergestellt ist.Sensor according to claim 1, characterized in that the welded connection between the contact surface ( 13 ) and conductor element ( 18 ) is made by resistance welding or laser welding. Messfühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kontaktfläche (13) aus Platin oder einem Platincermet besteht.Sensor according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one contact surface ( 13 ) consists of platinum or a platinum cermet. Messfühler nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Leiterelement (18) aus Nickel besteht.Sensor according to one of claims 1-3, characterized in that the at least one conductor element ( 18 ) consists of nickel. Messfühler nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende, keramische Masse (19) eine den Raum zwischen Innenwand des Gehäuses (11) und anschlussseitigem Endabschnitt (121) des Sensorelements (12) ausfüllende, verdichtete Pulverfüllung ist und vorzugsweise dass als Pulver Magnesiumoxid (MgO) verwendet ist.Sensor according to one of claims 1-4, characterized in that the insulating, ceramic mass ( 19 ) the space between the inner wall of the housing ( 11 ) and connection-side end section ( 121 ) of the sensor element ( 12 ) filling, compacted powder filling and preferably that magnesium oxide (MgO) is used as powder. Messfühler nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbettung mittels Einpressen der keramischen Masse hergestellt ist und vorzugsweise dass als isolierende, keramische Masse (19) ein Keramikkleber, Steatit oder Aluminiumoxid (Al2O3) verwendet ist.Sensor according to one of claims 1-4, characterized in that the embedding is made by pressing the ceramic mass and preferably that as an insulating, ceramic mass ( 19 ) a ceramic adhesive, steatite or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is used. Messfühler nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die keramische Masse (19) an ihrer äußeren Stirnseite von einer an der Innenwand des Gehäuses (11) sich ringsum abstützenden Abschlussscheibe (20) abgedeckt ist, durch die das mindestens eine Leiterelement (18) hindurchgeführt ist.Sensor according to one of claims 1-6, characterized in that the ceramic mass ( 19 ) on its outer face from one on the inner wall of the housing ( 11 ) all-round supporting lens ( 20 ) is covered, by which the at least one conductor element ( 18 ) is passed through. Messfühler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11) auf die Abschlussscheibe (20) aufgebördelt, ist.Sensor according to claim 7, characterized in that the housing ( 11 ) on the lens ( 20 ) is flared. Messfühler nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierende, keramische Masse (19) an ihrer inneren Stirnseite von einer das Sensorelement (12) umschließenden Dichtungsanordnung (17) begrenzt ist, die sich an der Innenwand des Gehäuses (11) gasdicht abstützt.Sensor according to one of claims 1-8, characterized in that the insulating, ceramic mass ( 19 ) on its inner face from a sensor element ( 12 ) surrounding sealing arrangement ( 17 ) which is located on the inside wall of the housing ( 11 ) supported gastight. Messfühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von der Masse (19) abgekehrte Seite der Dichtungsanordnung (17) eine weitere Isolierscheibe (21) angeordnet ist, die das Sensorelement (12) umschließt und sich am Gehäuse (11) abstützt.Sensor according to claim 9, characterized in that on the mass ( 19 ) opposite side of the sealing arrangement ( 17 ) another insulating washer ( 21 ) is arranged, which the sensor element ( 12 ) encloses and attaches to the housing ( 11 ) supports. Messfühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (11) eine Gegenscheibe (24) festgelegt ist, durch die der mindestens eine Leiter (18) hindurchgeführt ist, dass in das Gehäuse (11) ein zumindest abschnittweise den lichten Gehäusequerschnitt ausfüllendes Verschlussstück (26) mit einer das Sensorelement (12) im Bereich der Schweißverbindung von Kontaktflächen (13) und Leiter (18) umschließenden Durchführung (27) eingepresst ist und dass der Zwischenraum (29, 30) zwischen Gegenscheibe (24) und Verschlussstück (26) sowie Sensorelement (12) und Wand der Durchführung (27) mit einem Keramikkleber (31) ausgefüllt ist.Sensor according to claim 6, characterized in that in the housing ( 11 ) a counter disc ( 24 ) by which the at least one conductor ( 18 ) that the housing ( 11 ) a closure piece which at least in sections fills the clear housing cross section ( 26 ) with a the sensor element ( 12 ) in the area of the welded connection of contact surfaces ( 13 ) and leader ( 18 ) comprehensive implementation ( 27 ) is pressed in and that the space ( 29 . 30 ) between counter disc ( 24 ) and locking piece ( 26 ) and sensor element ( 12 ) and wall of implementation ( 27 ) with a ceramic adhesive ( 31 ) is filled out. Messfühler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung (27) für das Sensorelement (12) einen an die Querschnittsform des Sensorelements (12) angepassten Querschnitt aufweist und sich zu dem von der Gegenscheibe (24) abgekehrten Ende des Verschlussstücks (26) hin verjüngt.Sensor according to claim 11, characterized in that the implementation ( 27 ) for the sensor element ( 12 ) to the cross-sectional shape of the sensor element ( 12 ) has an adapted cross-section and to that of the counter disc ( 24 ) opposite end of the closure piece ( 26 ) tapered. Messfühler nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenscheibe (24) ein das Ende des Sensorelements (12) formschlüssig aufnehmendes Sackloch (25) aufweist.Sensor according to claim 11 or 12, characterized in that the counter disc ( 24 ) the end of the sensor element ( 12 ) form-fitting blind hole ( 25 ) having. Messfühler nach einem der Ansprüche 11–13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussstück (26) auf seiner der Gegenscheibe (24) zugekehrten Stirnseite mindestens ein axial vorstehende Distanzelement (28) zum Abstützen des Verschlussstücks (26) auf der Gegenscheibe (24) trägt.Sensor according to one of claims 11-13, characterized in that the closure piece ( 26 ) on its counter disc ( 24 ) facing end face at least one axially projecting spacer element ( 28 ) to support the locking piece ( 26 ) on the counter disc ( 24 ) wearing. Messfühler nach einem der Ansprüche 11–14, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gehäuse (11) stirnseitig ein Rohrabschnitt eines mit dem Gehäuse (11) fest verbundenen, rohrförmigen Anschlussstücks (23) eintaucht und dass die Gegenscheibe (24) in den Rohrabschnitt des Anschlussstücks (23) mit Abstand vom Rohrende eingesetzt und das Verschlussstück (26) zumindest abschnittweise in das Rohrende eingepresst ist.Sensor according to one of the claims 11-14, characterized in that in the housing ( 11 ) a pipe section on the face of one with the housing ( 11 ) firmly connected tubular connector ( 23 ) and that the counter disc ( 24 ) in the pipe section of the connector ( 23 ) inserted at a distance from the pipe end and the closure piece ( 26 ) is pressed into the pipe end at least in sections. Messfühler nach einem der Ansprüche 11–15, dadurch gekennzeichnet, dass auf die dem Verschlussstück (26) zugekehrte Stirnfläche der Gegenscheibe (24) ein das Sensorelement (12) dicht umschließendes Dichtelement (32), vorzugsweise eine Glasfasermatte, aufgelegt ist.Sensor according to one of claims 11-15, characterized in that on the closure piece ( 26 ) facing end face of the counter disc ( 24 ) the sensor element ( 12 ) tightly sealing element ( 32 ), preferably a glass fiber mat, is placed. Verfahren zur Vormontage des Messfühlers nach einem der Ansprüche 11–15, dadurch gekennzeichnet, dass auf die im Gehäuse (11) fixierte Gegenscheibe (24), in deren Sackloch (25) das an die Leiterelemente (18) angeschweißte Sensorelement (12) eingesteckt ist, eine ausreichend bestimmte Menge an Keramikkleber (31) gegeben wird und dass das Verschlussstück (26) auf dem Sensorelement (12) soweit im Gehäuse (11) zu der Gegenscheibe (24) hin verschoben wird, dass zwischen Gegenscheibe (24) und Verschlussstück (26) ein klebergefüllter Zwischenraum (29) verbleibt, dessen minimale axiale Tiefe durch das mindestens eine Distanzelement (28) bestimmt ist.Method for preassembling the sensor according to one of claims 11-15, characterized in that on the in the housing ( 11 ) fixed counter disc ( 24 ), in the blind hole ( 25 ) to the conductor elements ( 18 ) welded sensor element ( 12 ) is inserted, a sufficient amount of ceramic adhesive ( 31 ) is given and that the closure piece ( 26 ) on the sensor element ( 12 ) so far in the housing ( 11 ) to the counter disc ( 24 ) is shifted towards that between the counter disc ( 24 ) and locking piece ( 26 ) a space filled with glue ( 29 ) remains, the minimum axial depth of which is determined by the at least one spacer element ( 28 ) is determined.
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