DE19616341A1

DE19616341A1 - Gassensor

Info

Publication number: DE19616341A1
Application number: DE19616341A
Authority: DE
Inventors: Assadollah Awarzamani; Peter Kolb
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-04-24
Filing date: 1996-04-24
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2016-04-25
Also published as: JPH1038841A; US5821401A; GB9708390D0; GB2312516A; GB2312516B; DE19616341B4

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Gassensor, insbeson dere für Abgase von Brennkraftmaschinen, mit dem im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Merkmalen.

Gassensoren der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Die EP-A1 0 624 791 beschreibt beispielsweise einen Gassensor, bei dem ein planares Sensorelement in einem komplex aufgebauten Gehäuse angeordnet ist. Dieses Gehäuse ist rohrförmig und weist eine außen seitig angeordnete und um den Umfang des Gehäuses reichende Lippe zur Aufnahme und Fixierung einer Nut auf, die wiederum so ausgebildet ist, daß der Sensor im Abgassystem zum Beispiel eines Kraftfahr zeuges befestigt werden kann. Die im Stand der Technik bekannten Gehäuse für planare Sensorele mente weisen also den Nachteil auf, daß diese häu fig komplex aufgebaut sind und daher sowohl unter dem Gesichtspunkt ihrer Herstellung als auch ihrer Montage aufwendig sind.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Gassensor mit den im Haupt anspruch genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, daß der Aufbau des das Sensorelement enthaltenen Gehäuses erheblich vereinfacht wird, da das Gehäuse einteilig in Form einer abgasseitig verschlossenen und in ein Abgassystem leicht ein schraubbaren Hülse aufgebaut ist und zur Herstel lung nicht geschweißt oder sonstwie verbunden wer den muß. Die Herstellung des Gassensors wird ver einfacht, da entsprechend weniger Einzelteile benö tigt werden und die Montage unkomplizierter ab läuft. Da die erfindungsgemäßen Hülsen für Gassen soren keine Schweißverbindungen mehr erfordern, tritt kein Materialverzug mehr auf. Schließlich wird die erfindungsgemäße Hülse vorzugsweise aus nur einem einzigen Material, vorzugsweise einem Me tall, hergestellt, so daß sich ein verbessertes, das heißt homogeneres thermisches Verhalten ergibt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Die Erfindung betrifft auch eine abgasferne Dich tungsanordnung eines Gassensors, insbesondere eines vorgenannten Gassensors, die der Verbesserung der Hochtemperaturfestigkeit und Dichtheit des Kabel ausganges im abgasfernen Bereich der Hülse gegen äußere Einflüsse, wie zum Beispiel Wasser, dient. Demgemäß wird der abgasferne Bereich der Hülse mit tels eines Verschlusses abgedichtet, der ein vor zugsweise hochtemperaturfestes Elastomer und eine vorzugsweise metallische Verschlußkappe umfaßt. Aufgrund der besonderen Formgebung von Verschluß kappe und Elastomer, insbesondere aufgrund eines konischen Ineinandergreifens einzelner Strukturen dieser beiden Elemente, wird bei Erhitzung und gleichzeitiger Ausdehnung von Elastomer und be stimmten Bereichen der Verschlußkappe eine beson ders hohe Dichtwirkung erzielt.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausfüh rungsbeispiel anhand der dazugehörigen Figuren nä her erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen Gassensor;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine abgasferne Dichtungsanordnung eines Gassensors;

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer abgasfernen Dich tungsanordnung eines Gassensors und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch eine dritte Aus führungsform einer abgasfernen Dichtungs anordnung eines Gassensors.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt einen Gassensor 1 mit einem pla naren Sensorelement 2, um das in dessen mittleren Bereich eine im Querschnitt kreisförmige Stützkera mik 3 mit einem Durchmesser D_S gasdicht und konzen trisch angeordnet ist. Die Stützkeramik 3 trennt einen abgasfernen Referenzgasraum 22 von einem ab gasseitigen Abgasraum 21. Das Sensorelement 2 be findet sich in Längsorientierung in einer einteili gen, abgasseitig geschlossenen, rohrförmigen Hülse 4. Die metallische Hülse 4 weist über ihren ge samten Umfang einen dem Sensorelement 2 zugewandten Absatz 5 auf und hat im Referenzgasraum 22 einen größeren Innendurchmesser D_R als im Abgasraum 21 (D_A). Auf dem Absatz 5 liegt ein Dichtkragen 6 ei ner den abgasseitigen Bereich 25 des Sensorelements 2 umgebenden inneren Schutzhülse 7 auf die Stütz keramik 3, deren Durchmesser D_S größer als der Durchmesser D_A des Abgasraums 21 ist, liegt mit ih rer abgasseitigen Seite 20 auf dem Dichtkragen 6 der inneren Schutzhülse 7 auf, preßt diesen auf den Absatz 5 und dichtet damit den Bereich zwischen Dichtkragen 6, Stützkeramik 3 und Hülse 4 ab. Die abgasseitigen Bereiche 23, 24 der inneren Schutz hülse 7 und der Hülse 4 sind mit Löchern und Schlitzen versehen, um dem Abgas den Zugang zum Ab gasraum 21 zu ermöglichen. Die innere Schutzhülse 7 kann aus rostfreiem Stahl oder Chrom-Nickel herge stellt sein.

Die Hülse 4 weist in ihrem abgasfern vom Absatz 5 gelegenen Bereich ein Außengewinde 8 auf, auf das ein Gewindeteil 9 aufgeschraubt ist, vorzugsweise mit einem für den Einbau in einen Auspuff notwendi gen M18 x 1.5 6e-Außengewinde. Ein beliebiges Wei terschrauben des Gewindeteils 9 auf der Hülse 4 wird durch definierte Gewindezahl, -form und -ort oder auch konisches Auslaufen der Hülse 4 im abgas seitigen Bereich 23 der Hülse 4 verhindert.

In besonders vorteilhafter Weise kann die Hülse 4 aus einem einzigen Blechstück herausgestanzt werden (Rechteckteil), gerollt und dann entlang der Längs naht verbunden werden, beispielsweise mittels Schweißen oder Löten. Die erfindungsgemäße Hülse läßt sich daher aus wenigen Einzelteilen und mit tels einfacher Montage herstellen.

Der abgasferne Kabelausgangsbereich 18 des Gassen sors 1 wird durch einen Verschluß 19 aus einem hochtemperaturfesten Elastomer 10 und einer metal lischen Verschlußkappe 11 gas- und wasserdicht ver schlossen. Die Verschlußkappe 11 weist konische Sicken 13 auf, so daß ein formschlüssiges ineinan dergreifen mit entsprechenden Strukturen 12 des vorzugsweise eingegossenen Elastomers 10 gewährlei stet ist. Durch diese spezielle Formgebung von Ver schlußkappe 11 und Elastomer 10 kann das Elastomer 10 bei hohen Temperaturen und einem entsprechenden Ausdehnungsbestreben nicht ausweichen und dichtet das innere der Metallhülse 4 nach außen hin ab. Ebenso wird durch das bei hoher Temperatur erfol gende Ausdehnen der Verschlußkappe 11 und deren Sicken 13 ein Druck auf das Elastomer 10 erzeugt, der eine nochmals verbesserte Dichtheit bei hohen Temperaturen gewährleistet. In dem Ausführungsbei spiel gemäß Fig. 1 ist der Verschluß 19 aus Ver schlußkappe 11 und Elastomer 10 in den abgasfernen Kabelausgangsbereich 18 des Gassensors 1 gesteckt und dichtet die dort austretenden hier nicht darge stellen Teflonkabel ab, das heißt, der Verschluß 19 weist hier ebenfalls nicht dargestellte Kabelboh rungen auf. Die Abdichtung des Gassensors 1 in sei nem abgasfernen Kabelausgangsbereich 18 erhöht die Hochtemperaturfestigkeit und Dichtheit des Kabel ausganges des Gassensors 1 gegen äußere Einflüsse wie Wasser.

Die Fig. 2 stellt eine weitere Ausführungsform ei ner abgasfernen Dichtungsanordnung des Gassensors 1 dar. Gemäß dieser Ausführungsform weist der abgas ferne Kabelausgangsbereich 18 der Hülse 4 ein der art aufgerolltes Gewinde 14 auf, daß die gesamte Wandstärke verformt und ein Innen- und Außengewinde (14′, 14′′) erzeugt wird. Auf das Außengewinde 14′′ wird eine Sicken 13 aufweisende Verschlußkappe 11 geschraubt und das Elastomer 10 eingebracht, so daß der so gebildete Verschluß 19 das innere der Hülse 4 und die Kabelausgänge gegen äußere Einflüsse ab dichtet.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verschlusses 19 des abgasfernen Kabelaus gangsbereichs 18 des Gassensors 1. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird das Elastomer 10 in die Verschlußkappe 11 eingebracht und über dessen Außengewinde 16 mit einem Innengewinde 14′ der Hülse 4 verschraubt.

Die Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform ei ner abgasfernen Dichtungsanordnung des Gassensors 1. Gemäß dieser Ausführungsform ist der Innendurch messer des abgasfernen Kabelausgangsbereichs 18 der Hülse 4 unterschiedlich, und zwar im Endbereich 18′ kleiner als in einem unmittelbar vor dem Endbereich liegenden Bereich 18′′. Umgekehrt ist der aus Ela stomer 10 und Verschlußkappe 11 bestehende Ver schluß 19 in seinem Außendurchmesser im dem dem Ab gas zugewandten Bereich größer als in seinem dem Abgas abgewandten Bereich. Eine derartige Dich tungsanordnung kann beispielsweise durch Prägen oder Pressen einer abgasfernen Dichtungsanordnung gemäß Fig. 1 hergestellt werden.

Selbstverständlich sind weitere Kombinationen oder Anordnungen von Elastomer, Verschlußkappe und Aus gestaltung des abgasfernen Kabelausgangsbereichs 18 der Hülse 4 denkbar, solange Hochtemperaturtestes Elastomer und Verschlußkappe so miteinander wech selwirken können, daß insbesondere bei Tempera turerhöhung ein besonders ausgeprägter Dichteffekt gegen äußere Einflüsse auftritt.

Der beschriebene Verschluß 19 aus Elastomer 10 und Verschlußkappe 11 ist nicht auf eine Verwendung in den erfindungsgemäßen, planare Sensorelemente ent haltenden Gassensoren beschränkt, sondern kann selbstverständlich in jeder beliebigen Art von Sen sorelement eingesetzt werden.

Claims

1. Gassensor, insbesondere für Abgase von Brenn kraftmaschinen, mit einem in einem rohrförmigen Ge häuse befindlichen, planaren Sensorelement, welches in einer Längsbohrung einer einen Referenzgasraum von einem Abgasraum trennenden Stützkeramik fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine einteilige, mindestens ein Außengewinde (8) aufwei sende Hülse (4) mit einem über ihren gesamten Um fang in den Hülseninnenraum orientierten Absatz (5) ist, auf dem ein Dichtkragen (6) einer den abgas seitigen Bereich (25) des Sensorelements (2) umge benen inneren Schutzhülse (7) angeordnet ist.

2. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der abgasseitige Bereich (20) der Stützkeramik (3) auf dem Dichtkragen (6) aufliegt und so eine Abgasdichtung zwischen Absatz (5) und Stützkeramik (3) erzielt wird.

3. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (D_A) des Abgasraumes (21) geringer als der Innen durchmesser (D_R) des Referenzgasraumes (22) ist.

4. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (D_S) der Stützkeramik (3) größer als der Innendurchmes ser (D_A) des Abgasraumes (21) ist.

5. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die abgasseitigen Be reiche (23, 24) der Hülse (4) und der inneren Schützhülse (7) mit Löchern oder Schlitzen versehen sind.

6. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein ein Außengewinde (17) aufweisendes Gewindeteil (9) auf das Außenge winde (8) der Hülse (4) aufgeschraubt ist.

7. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der abgasferne Kabel ausgangsbereich (18) der Hülse (4) durch einen ein Elastomer (10) und eine, vorzugsweise metallische, Verschlußkappe (11) aufweisenden Verschluß (19) verschlossen ist.

8. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (19) in den abgasfernen Kabelausgangsbereich (18) der Hülse (4) gesteckt oder geschraubt ist.

9. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (19) auf ein Außengewinde (14′′) der Hülse (4) geschraubt ist.

10. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschluß (19) im abgasfernen Kabelausgangsbereich (18) der Hülse (4) eingepreßt ist.

11. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer (10) hochtemperaturfest ist.

12. Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Strukturen, insbeson dere Sicken (13), der Verschlußkappe (11) und des Elastomers (10), vorzugsweise konisch, ineinander greifen.