DE102004003187A1 - 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

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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

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 sample gas, in particular the concentration of a Gas component or the temperature of a sample gas, in particular the exhaust gas of 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 contacting 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 described in US Pat DE 195 42 650 A1 is described.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

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.Of the inventive sensor with The features of claim 1 has the advantage that the weld an optimal electrical contact resistance guaranteed and a cost-effective Manufacturing possible. By embedding in an insulating, ceramic mass is the welded joint mechanically decoupled and therefore not susceptible to vibration loads, as with the use of the probe as Exhaust gas sensor in internal combustion engines in vehicles occur. As a result the thus achieved greater mechanical Strength of the probe its life is significantly extended. The embedding can by pressing or pouring an insulating mass or achieved 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 in the further claims listed activities are advantageous developments and improvements of 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 eine Keramikvergussmasse bevorzugt. Alternativ kann auch Keramikkleber, Steatit oder Aluminiumoxid (Al2O3) verwendet werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the ceramic material is introduced into the housing as a compacted powder filling during installation of the sensor and fills the space existing between the sensor element and the inner wall of the housing. The powder material used is preferably magnesium oxide (MgO). For pressing or casting a Keramikvergussmasse is preferred. Alternatively, ceramic adhesive, steatite or alumina (Al 2 O 3 ) can be used.

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 becomes the welded joint by resistance welding produced. Welding the preferably made of nickel (Ni) conductor element with the but preferably made of platinum or a Platincermet contact surface 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 einer Keramikvergussmasse und/oder einem Keramikkleber ausgefüllt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass auch noch bei einer Miniaturisierung des Messfühlers der Eintrag der Keramikvergussmasse beziehungsweise des Keramikklebers zu einer optimalen isolierenden Einbindung der Schweißverbindung und einem optimalen gasdichten Verschließen des Sensorelements führt. Dabei ist die Einbringung der Keramikvergussmasse oder des Keramikklebers sehr einfach, da keine hohe Genauigkeitsanforderungen an die Position des Einfüllstutzens gestellt werden. Die Keramikvergussmasse oder der Keramikkleber kann mit hoher Mengentoleranz eingefüllt werden, da überschüssige Masse beim Einschieben des Verschlussstücks über die Durchführung im Verschlussstück aus dem Zwischenraum zwischen Verschlussstück und Gegenscheibe verdrängt wird, und erforderlichenfalls an der freiliegenden Stirnseite des Verschlussstückes wieder entfernt werden kann. Anhand der aus der Durchführung austretenden Menge an Keramikvergussmasse oder Keramikkleber ist auch eine Aussage über die Dichtung möglich. Da die Keramikvergussmasse beziehungsweise 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 Bornitridscheibe verzichtet werden, so dass eine in Achsrichtung kurze Bauweise des Messfühlers erzielt wird. Eine solche Dichtungsanordnung ist jedoch in den Fällen vorzusehen, in denen das Sensorelement zusätzlich gehaltert werden soll, beispielsweise um Schwingbewegungen des Sensorelements zu vermeiden.According to one advantageous embodiment of the Invention is in the housing a housing cross-section spanning Fixed counter-disc, through which the at least one conductor is passed. In the case is a housing cross-section fills closing piece pressed with a the sensor element in the region of the welded connection enclosing implementation and the space between the counter-disc and stopper as well Sensor element and wall of the implementation completely with a Keramikvergussmasse and / or a ceramic adhesive filled. These embodiment has the advantage that even with a miniaturization of the probe of the entry the Keramikvergussmasse or the ceramic adhesive to a optimal insulating integration of the welded joint and optimal gas-tight sealing of the sensor element leads. The introduction of the Keramikvergussmasse or the ceramic adhesive is very simple, because no high accuracy requirements to the position of filler neck be put. The ceramic casting compound or the ceramic adhesive can be filled with high tolerance, because excess mass when inserting the closure piece on the implementation in closing piece is displaced from the intermediate space between the closure piece and the counter-disk, and, if necessary, on the exposed end face of the closure piece again can be removed. Based on the leakage from the implementation of Keramikvergussmasse or ceramic adhesive is also a statement about the Seal possible. Since the Keramikvergussmasse or the ceramic adhesive both the welded joint to the closure piece as well as the gap between the closure piece and the counter-disc to the housing can seal on the conventional Gasket of two steatite discs with intermediate Boron nitride disc be omitted, leaving one in the axial direction short design of the probe is achieved. However, such a sealing arrangement should be provided in cases where in which the sensor element in addition is to be held, for example, to oscillatory movements of the sensor element to avoid.

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 der Keramikvergussmasse und/oder des Keramikklebers eine Drosselwirkung bewirkt, wobei die Keramikvergussmasse beziehungsweise der Keramikkleber 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 vorgese in the closure piece hene passage for the sensor element in the region of the welded connection adapted to the cross-sectional shape of the sensor element clear cross section, wherein the clear cross section, starting from the counter-facing end face towards the side facing away from the opposite end face of the closure piece steadily decreases. As a result of this tapering of the bushing, a throttling effect is achieved in the distribution of the ceramic casting compound and / or the ceramic adhesive by the injection of the closure piece, the ceramic casting compound or the ceramic adhesive initially being distributed radially uniformly and then increasingly being pressed out through the passageway as the pressing piece increases to become.

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 Keramikvergussmasse und/oder 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 die Keramikvergussmasse beziehungsweise der Keramikkleber Verschlussstück und Gegenscheibe gegenüber dem Gehäuse ab. Das Sackloch der Gegenscheibe weist eine Durchgangsbohrung zum Kabelbaum auf.The pre-assembly of the measuring sensor for producing the gas-tight lead-out of the at least one conductor connected to the sensor element from the housing takes place in the following method steps:
The counter-disk, 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 sensor element is inserted with its end into the blind hole of the counter disk, and the at least one conductor element protruding from the counter disk is welded to a contact surface on the sensor element , Now, a certain amount of Keramikvergussmasse and / or ceramic adhesive is placed on the opposite disc and the closure piece on the sensor element as far shifted to the opposite disc until between the front side of the closure piece and the counter disc only a small gap remains, the minimum axial depth through the provided Spacer is fixed to the closure piece. In this intermediate space between the closure piece and the counter-disk, the ceramic casting compound or the ceramic adhesive seals the closure piece and the counter-disk relative to the housing. The blind hole of the counter-disc has a through hole to the wiring harness.

Zeichnungdrawing

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

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

2 ausschnittweise einen Längsschnitt des Messfühlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 2 2 shows a detail of a longitudinal section of the measuring probe according to a second exemplary embodiment,

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

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

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 in longitudinal section shown sensor 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. Preferably, this sensor is used in internal combustion engines or internal combustion engines in vehicles as an exhaust gas sensor, which measures either 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 in which a sensor element 12 is included, with a measuring gas side end portion of the housing 11 protrudes and is exposed to the sample gas. On a connection-side end section 121 carries the sensor element 12 on surfaces facing away from each other several contact surfaces 13 made of platinum or a Platincermet, which are connected to leading to the measuring gas end portion electrical conductor tracks (not shown here). In the embodiment, two of the contact surfaces 13 shown. The sensor element 12 is by a lying between the two end portions seal assembly 17 passed through, which is the sensor element 12 on the housing 11 supports and mechanically damps in its vibration and the connection-side end portion 121 seals against the sample gas. In known manner, the seal assembly 17 from two ceramic moldings 14 and 15 , eg steatite, which between them is a sealing element 16 , For example, from boron nitride, clamp.

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 to an electronic control unit is any contact surface 13 from a conductor element 18 contacted, which is guided to a connected to the connecting line to the electronic control unit connector, as for example in the DE 195 23 911 C2 is described. The conductor element 18 is preferably made of nickel (Ni). To produce an electrical contact with minimal contact resistance, the conductor elements 18 with their associated contact surfaces 13 welded, welding welding as the preferred resistance welding, but also laser welding can 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 eine Keramikvergussmasse, ein Keramikkleber oder Steatit oder Aluminiumoxid (Al2O3) eingesetzt.When installing the sensor element 12 in the case 11 becomes the sensor element 12 in the area of welded joints in a ceramic mass 19 embedded, which is the connection-side end section 121 of the sensor element 12 encloses and attaches to the inner wall of the housing 11 supported. In the embodiment, the embedding is in a compacted, high-temperature resistant powder filling made the space between the terminal-side end portion 121 of the sensor element 12 and the inner wall of the housing 11 up to the seal arrangement 17 completely filled out. The powder used is preferably magnesium oxide (MgO). Embedding in the ceramic mass 19 but can also be done by casting or pressing. In this case, the material used is a ceramic casting compound, a ceramic adhesive or steatite or aluminum oxide (Al 2 O 3 ).

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 housing end by a round on the inner wall of the housing 11 supporting insulation disc 20 Covered by the conductor elements 18 passed through. The isolation disc 20 is preferably made of alumina. The housing 11 is end to the insulation disc 20 crimped, leaving the isolation disc 20 is fixed axially. On the side of the seal arrangement facing the measuring gas side end section 17 is another isolation disk 21 arranged, which is the sensor element 12 encloses and around 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 ausgefihrt werden, indem beispielsweise die Komponenten 15 und 16 der Dichtungsanordnung 17 entfallen.Because the insulating, ceramic mass 19 also has sealing function and the connection-side end section 121 of the sensor element 12 in the case that seals as compared to the exhaust gas, as a ceramic mass 19 not the described powder filling, but as described a grouting or potting compound is used, the seal assembly 17 Simplified by, for example, the components 15 and 16 the seal 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 Anschlussstück 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. Das Sachloch 25 weist eine Durchgangsbohrung (nicht dargestellt) auf, durch die der anschlussseitige Endabschnitt 121 des Sensorelements 12 mit der Umgebungsatmosphäre verbunden ist. Gehäuse 11 und Anschlussstück 23 sind durch eine Schweißnaht 22 oder eine Rundumverstemmung miteinander verbunden.The in 2 partially in longitudinal section shown sensor according to a further embodiment has a housing 11 on, in the end a tubular, preferably bendable connection piece 23 is inserted, in which the conductor elements 18 to one the connector 23 final connector are performed. In the connector 23 is at an axial distance from it in the housing 11 immersed tube end a counter-disc 24 used, through which the conductor elements 18 passed through. The ladder elements 18 are, as in the embodiment of 1 , by a welded joint electrically and mechanically on the facing away from each other large areas of the terminal-side end portion 121 of the sensor element 12 existing contact surfaces 13 established. The opposite disc 24 has an open towards the housing interior, central blind hole 25 whose light cross section is the cross section of the sensor element 12 corresponds, so that the end of the sensor element 12 with only a small gap distance form fit into the blind hole 25 to dive. The material hole 25 has a through-hole (not shown) through which the terminal-side end portion 121 of the sensor element 12 is connected to the ambient atmosphere. casing 11 and connector 23 are through a weld 22 or a Rundumemmstemmung interconnected.

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 durchmesserkleineren 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 clear cross section of the housing 11 filling stopper 26 used that with a central implementation 27 Is provided. The cylindrical stopper 26 has two cylinder sections 261 . 262 with different diameters. The closure piece 26 is with its smaller diameter cylinder section 262 in the case 11 submerged pipe section of the fitting 23 inserted without a gap and pressed with its larger diameter cylinder section 261 to the inner wall of the housing 11 at. At the opposite wheel 24 facing end carries the closure piece 26 two spacer elements 28 that are on the opposite disk 24 so that in the in 2 shown insertion state of the closure piece 26 between the opposite disc 24 and the smaller diameter cylinder portion 262 the whereabouts of a minimal gap 29 is ensured. In this insertion state of the closure piece 26 encloses the implementation 27 the sensor element 12 in the area of contact surfaces 13 and the one with the contact surfaces 13 welded conductor elements 18 , As 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 it tapers starting from that of the opposite disc 24 facing end face of the closure piece 26 to the facing away from the end face of the closure piece 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 Keramikvergussmasse 31 (alternativ 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 der Keramikvergussmasse 31 im Zwischenraum 29 zwischen Verschlussstück 26 und Gegenscheibe 24. Ist der Zwischenraum 29 maximal gefüllt so tritt zunehmend die Keramikvergussmasse 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 der Keramikvergussmasse 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 umschließendes 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 der Keramikvergussmasse 31 ein Austrocknen der Keramikvergussmasse 31 zu befürchten ist, wird das Verschlussstück 26 im feuchten Zustand montiert.The installation of the sensor for the production of the gas-tight version of the conductor elements 18 out of the case 11 is carried out with the following process steps:
The connection piece 23 with inserted counter-disc 24 and through this guided conductor elements 18 is completely pre-assembled. The sensor element 12 gets into the blind hole 25 the opposite disc 24 plugged in and the from the opposite pane 24 protruding conductor elements 18 be with the contact surfaces 13 on the sensor element 12 welded. sensor element 12 and connector 23 be in the case 11 used, and housing 11 and connector 23 are welded together. Now, a certain amount of Keramikvergussmasse 31 (alternatively to ceramic adhesive 31 ) in the protective tube 23 on the opposite disc 24 given. Then that will be on the sensor element 12 deferred stopper 26 with its smaller diameter cylinder section 262 into the pipe end of the fitting 23 inserted. The insertion pressure initially leads to a uniform radial distribution of Keramikvergussmasse 31 in the space 29 between plug 26 and counter-disc 24 , Is the gap 29 filled up so increasingly occurs the Keramikvergussmasse 31 in the implementation 27 into and becomes due to the throttling action of the tapered passage 27 with increasing press-in pressure ultimately on the counter-disk 24 facing away from the end of the closure piece 26 from the implementation 27 forced out. The insertion of the closure piece 26 in the fitting 23 is finished as soon as the between the cylinder sections 261 . 262 training ring shoulder 263 at the annular front end of the fitting 23 abuts, but at the latest when the spacer elements 28 to the opposite disc 24 invest. To prevent penetration of the ceramic casting compound 31 in between the blind hole 25 in the opposite pane 24 and the sensor element 12 To prevent remaining gap is on the the closure piece 26 facing end face of the counter-disc 24 a the sensor element 12 tightly enclosing sealing element 32 hung up. The sealing element 32 may be, for example, a small, round glass fiber mat, in the penetration area of the sensor element 12 slotted. If due to the consistency of Keramikvergussmasse 31 drying out the Keramikvergussmasse 31 is to be feared, the closure piece 26 mounted in the wet state.

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, having a housing ( 11 ), one in the housing ( 11 ) received sensor element ( 12 ), with one out of the housing ( 11 ) projecting, measuring gas side end portion of the measuring gas is exposed and on a terminal-side end portion ( 121 ) at least one contact surface ( 13 ), and at least one of the at least one contact surface ( 13 ) contacting conductor element ( 18 ), characterized in that the contact surface ( 13 ) and the conductor element ( 18 ) are joined together by welding and at least in the region of the welded connection in 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.Measuring sensor according to claim 1, characterized in that the welded connection between 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 meteorite. 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 ) a the space between the inner wall of the housing ( 11 ) and terminal end portion ( 121 ) of the sensor element ( 12 ) is filled, compacted powder filling, and preferably that as a powder magnesium oxide (MgO) is used. 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) eine Keramikvergussmasse, ein Keramikkleber, Steatit oder Aluminiumoxid (Al2O3) verwendet ist.Sensor according to one of claims 1-4, characterized in that the embedding is produced by pressing in the ceramic mass and preferably that as insulating, ceramic mass ( 19 ) a Keramikvergussmasse, 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 end side from one on the inner wall of the housing ( 11 ) round end cap ( 20 ), by which the at least one conductor element ( 18 ) is passed. 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 crimped. 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 ) at its inner end side of a sensor element ( 12 ) enclosing seal arrangement ( 17 ) is located on the inner wall of the housing ( 11 ) is supported gas-tight. Messfühler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der von der Masse (19) abgekehrten 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 of the mass ( 19 ) facing away from the seal assembly ( 17 ) a further insulating disc ( 21 ) is arranged, which the sensor element ( 12 ) encloses and on the housing ( 11 ) is supported. 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 einer Keramikvergussmasse (31) und/oder einem Keramikkleber (31) ausgefüllt ist.Sensor according to claim 6, characterized in that in the housing ( 11 ) a counter-disk ( 24 ), by which the at least one conductor ( 18 ) is passed through that in the housing ( 11 ) at least in sections, the clear housing cross-section filling stopper piece ( 26 ) with a sensor element ( 12 ) in the area of the welded connection of contact surfaces ( 13 ) and ladder ( 18 ) implementation ( 27 ) is pressed and that the gap ( 29 . 30 ) between counter-disc ( 24 ) and closure piece ( 26 ) as well as sensor element ( 12 ) and wall of execution ( 27 ) with a ceramic casting compound ( 31 ) and / or 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 bushing ( 27 ) for the sensor element ( 12 ) to the cross-sectional shape of the sensor element ( 12 ) has adapted cross-section and to that of the counter-disc ( 24 ) turned away end of the closure piece ( 26 ) tapers. 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 ) a the end of the sensor element ( 12 ) positively receiving 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 counterpart disc ( 24 ) facing the end face at least one axially projecting spacer element ( 28 ) for supporting the closure piece ( 26 ) on the opposite 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 claims 11-14, characterized in that in the housing ( 11 ) frontally a pipe section of a with the housing ( 11 ) firmly connected, tubular connecting piece ( 23 ) and that the counter-disk ( 24 ) in the pipe section of the fitting ( 23 ) inserted at a distance from the pipe end and the closure piece ( 26 ) is at least partially pressed into the pipe end. 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.Measuring sensor according to one of claims 11-15, characterized in that on the the closure piece ( 26 ) facing end face of the counter-disc ( 24 ) a sensor element ( 12 ) tightly enclosing 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 Keramikvergussmasse (31) und/oder 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 mit Keramikvergussmasse (31) und/oder Keramikkleber gefüllter 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 in the housing ( 11 ) fixed counter-disc ( 24 ), in whose blind hole ( 25 ) to the conductor elements ( 18 ) welded sensor element ( 12 ), a sufficient amount of ceramic grout ( 31 ) and / or ceramic adhesive ( 31 ) and that the closure piece ( 26 ) on the sensor element ( 12 ) as far as in the housing ( 11 ) to the opposite disc ( 24 ), that between counter-disc ( 24 ) and closure piece ( 26 ) with ceramic casting compound ( 31 ) and / or ceramic adhesive filled gap ( 29 ) remains, the minimum axial depth through the at least one spacer element ( 28 ) is determined.
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CN109764968A (en) * 2019-01-23 2019-05-17 浙江泰索科技有限公司 The high temperature conjunction stick and detector as made from it of the middle conductor of tubulose containing filled-type

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CN109764968A (en) * 2019-01-23 2019-05-17 浙江泰索科技有限公司 The high temperature conjunction stick and detector as made from it of the middle conductor of tubulose containing filled-type

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