DE102007025626A1

DE102007025626A1 - Gassensor

Info

Publication number: DE102007025626A1
Application number: DE102007025626A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Eisele; Thomas Loibl; Ralf Niklaus; Philipp Spies; Imke Heeren
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2008-01-24
Also published as: WO2008009533A3; WO2008009533A2

Abstract

Es wird ein Gassensor zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, insbesondere der Konzentration einer Gaskomponente oder der Temperatur des Messgases, angegeben, der ein Sensorelement (11) mit einem messgasseitigen und anschlussseitigen Endabschnitt (111, 112) und ein das Sensorelement (11) umschließendes Dichtungsglied (17) zur messgasdichten Trennung von messgasseitigem und anschlussseitigem Endabschnitt (111, 112) aufweist. Zur Einsparung von Fertigungskosten und Reduzierung der Montagezeit ist das Dichtungsglied (17) gasdicht mit dem Sensorelement (11) zu einem Montagemodul (30) verbunden. Vorzugsweise ist das Dichtungsglied (17) ein im Spritzgussverfahren hergestellter Keramikkörper (20) und das Montagemodul (30) durch Aufsintern des Keramikkörpers (20) auf das Sensorelement (11) gebildet (Fig. 1).

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Gassensor zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, insbesondere der Konzentration einer Gaskomponente oder der Temperatur des Messgases, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein bekannter Gassensor dieser Art ( DE 195 32 090 A1 ) weist ein mit einem Montagegewinde und einem Montagesechskant versehenes, metallisches Gehäuse und ein stabförmiges, planares Sensorelement auf, das im Gehäuse festgelegt ist und mit zwei Endabschnitten an voneinander abgekehrten Gehäuseseiten axial aus dem Gehäuse herausragt. Im sog. messgasseitigen Endabschnitt des Sensorelements sind gassensitive Elektroden und auf dem sog. anschlussseitigen Endabschnitt des Sensorelements sind Kontaktflächen angeordnet, die über Leiterbahnen mit den Elektroden verbunden sind. Die Kontaktflächen werden über Kontakthalter oder Kontaktstecker aus Keramik mit zu dem Sensorelement geführten Anschlussleitungen verbunden. Der messgasseitige Endabschnitt ist von einem mehrwandigen Schutzrohr überdeckt, das Gasdurchtrittslöcher aufweist, über die das Messgas an die gassensitiven Elektroden gelangt.
Zur gasdichten Durchführung des Sensorelements durch das Gehäuse ist ein das Sensorelement umschließendes Dichtungsglied vorgesehen, das zwischen zwei Keramikformteilen angeordnet und durch axiales Verpressen der Keramikformteile axial so zusammengedrückt wird, dass es sich einerseits an das Sensorelement und andererseits an einen Innenwandabschnitt des Gehäuses radial anpresst. Die axiale Verpresskraft wird mittels einer Metallkappe aufrechterhalten, die mit ihrem Kappenrand am Metallgehäuse verstemmt ist. Der Kappenboden presst das eine Keramikteil gegen das Dichtungsglied, während das andere Keramikteil an einer im Gehäuse ausgebildeten Ringschulter anliegt, die ein Widerlager darstellt. Das Dichtungsglied ist dreiteilig und besteht aus zwei Steatitscheiben und einer dazwischen angeordneten Bornitridscheibe, die bei der Montage des Gassensors einzeln in das Gehäuse eingelegt werden.
An dem messgasseitigen Endabschnitt zum Einsatz kommende Kontaktstecker oder Kontakthalter, die beispielsweise die Anschlussleiter kraftschlüssig auf die Kontaktflächen am Sensorelement aufpressen, sind in unterschiedlichen Konfigurationen z.B. aus der DE 101 32 827 A1 , DE 101 32 828 A1 oder aus DE 101 32 823 C1 bekannt. Aufbau und Wirkungsweise eines Sensorelements zur Messung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise in der DE 199 41 051 A1 beschrieben.
Ein solcher als Abgassensor oder Lambdasonde verwendeter Gassensor ist in ein Abgasrohr einer Brennkraftmaschine eingesetzt und ragt mit dem von einem Schutzrohr umgebenen messgasseitigen Endabschnitt des Sensorelements in den im Abgasrohr geführten Abgasstrom hinein. Zum Verbauen des Abgassensors am Abgasrohr ist das Abgasrohr mit einer Öffnung versehen, in der ein ein Außengewinde tragendes, hohlzylindrisches Anschlussstück eingeschweißt ist. Der Gassensor ist mit seinem Gehäuse, das mit einem Dichtflansch versehen ist, so in das Anschlussstück eingesetzt, dass die Unterseite des Dichtflansches auf der ringförmigen Stirnseite des Anschlussstücks aufliegt. Eine über das Gehäuse geführte Überwurfmutter ist mit einem Innengewinde in dem Außengewinde des Anschlussstücks verschraubt und presst den Ringflansch auf die Stirnfläche des Anschlussstückes auf, so dass ein Dichtsitz des Gehäuses im Anschlussstück hergestellt ist ( DE 197 39 435 A1 ).
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Gassensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass bei der Montage des Gassensors nur wenige Teile zusammengefügt werden müssen, wodurch die Montagezeit wesentlich verkürzt und der Montageaufwand deutlich verringert wird. Die Montage umfasst die Verbauung des aus Sensorelement und Dichtungsglied bestehenden Montagemoduls in einem Sensorgehäuse oder direkt in einem Anschlussstück an einem das Messgas führenden Messgasrohr und das Herstellen der axialen Abdichtung zwischen Dichtungselement und Sensorgehäuse bzw. Anschlussstück.
Bei Verbauung des Montagemoduls in einem Sensorgehäuse ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Dichtungselement mit zwei voneinander beabstandeten, umlaufenden Flanken versehen, von denen eine erste Flanke an der messgasseitigen Stirnseite des Dichtungselements ausgebildet ist. Die erste Flanke liegt dicht an einer am Gehäuse ausgebildeten, umlaufenden ersten Schulter an. Die zweite Flanke des Dichtungselements wird von einer ebenfalls umlaufenden zweiten Schulter des Gehäuses gasdicht übergriffen und damit das Dichtungsglied axial gegen die andere Gehäuseschulter verspannt. Diese zweite Schulter wird durch lokales Erhitzen des Gehäuses im Bereich der zweiten Flanke und durch Stauchen des erhitzten Bereichs hergestellt. Das Verfahren der lokalen Erhitzung und Stauchung des Gehäuses, das auch bei der Fertigung von Zünd kerzen angewandt wird, ist äußerst kostengünstig. Das gasdichte Montagemodul aus Dichtungsglied und Sensorelement wird in einer Vormontagestufe hergestellt.
Zum Verbauen des Montagemoduls unmittelbar am Messgasrohr ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung am Dichtglied ein Radialflansch angeformt, der einerseits auf einer Ringschulter eines in das Messgasrohr eingeführten, hohlzylindrischen Anschlussstücks aufliegt und andererseits mit einem metallischen Dichtungsring belegt ist, auf den eine zur Ringschulter gerichtete Axialkraft wirkt, die mittels einer Hohlschraube erzeugt wird.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Gassensors möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Dichtungsglied ein auf das Sensorelement aufgesinterter Keramikkörper, der vorzugsweise im Spritzgussverfahren hergestellt ist. Dabei ist der Keramikkörper als Grünling mit einem axial durchgängigen, vorzugsweise zentralen Längskanal vorgefertigt, dessen Kanalquerschnitt um eine beim Sintern einsetzende Materialschwindung größer bemessen ist als der Querschnitt des Sensorelements. Der Sintervorgang wird dann mit in den Längskanal eingesetztem Sensorelement vorgenommen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Keramikkörper eine das Sensorelement umschließende innere Keramikkomponente, die leicht fließend und weich ist, und eine die innere Keramikkomponente umschließende äußere Keramikkomponente auf, die eine hohe Festigkeit und Thermoschockbeständigkeit besitzt. Dies hat den Vorteil, dass die innere Keramikkomponente sich beim Sintern spalt- und lückenlos an das Sensorelement anschmiegt, sodass eine gasdichte Verbindung zwischen Keramikkörper und Sensorelement entsteht. Durch die auf die innere Keramikkomponente aufgespritzte äußere Keramikkomponente besitzt der Keramikkörper eine hohe Festigkeit und Thermoschockbeständigkeit, so dass er ausreichend resistent gegen Stein- und Wasserschlag ist. Die Fertigung des Dichtungskörpers in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren ist fertigungstechnisch problemlos und kostengünstig.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich das Dichtungsglied über den anschlussseitigen Endabschnitt des Sensorelements und weist Mittel zum Festlegen von elektrischen Anschlussleitungen auf dem Endabschnitt des Sensorelements auf. Durch diese Ausbildung des Dichtungskörpers entfällt nicht nur ein separater Kontakthalter zum Anschließen der Anschlussleitungen an das Sensorelement, sondern wird auch eine Wärmeleitung oder Wärmestrahlung von dem heißen Gehäuse zu den Anschlusskontakten deutlich reduziert. Dadurch kann die Baulänge des Gassensors verkürzt werden und/oder wird ein Einsatz des Gassensors in einem höheren Temperaturbereich möglich.
Die Mittel zum Festlegen der elektrischen Anschlussleitungen können dabei in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. Sie können im Dichtungsglied integrierte Federelemente, die die Anschlussleitungen auf die im anschlussseitigen Endabschnitt des Sensorelements angeordneten elektrischen Kontaktflächen aufpressen, oder die Kontaktflächen freigebende Aussparungen aufweisen, die so geformt sind, dass die in die Aussparungen eingeschobenen Enden der Anschlussleitungen im Grunde der Aussparungen auf die Kontaktflächen aufgepresst sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der das Dichtungsglied bildende Keramikkörper in seinem den anschlussseitigen Endabschnitt des Sensorelements überdeckenden Bereich eine dritte Keramikkomponente auf, die eine hohe Zähigkeit besitzt. Die Keramikkomponente mit der hohen Zähigkeit stellt eine ausreichende Elastizität des Keramikkörpers im Bereich der Kontaktflächen des Sensorelements sicher.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Montagemodul zur Verbauung in einem Anschlussstück an einem das Messgas führende Messgasrohr in einer kurzen, metallischen Montagehülse festgelegt, die ein Schraubgewinde zum Verschrauben mit dem Anschlussstück und eine Werkzeugangriffsfläche zur Durchführung der Schraubmontage aufweist. Die Montagehülse kann dabei als Hohlschraube ausgeführt und die Werkzeugangriffsfläche als Schlüsselsechskant oder als elliptische oder wellenförmige Schlüsselfläche ausgebildet sein. Durch die kurze metallische Montagehülse, die das vorzugsweise als Keramikkörper mit guten Wärmeisolationseigenschaften ausgeführte Dichtungsglied in einem kleinen, praktisch auf den Einbaubereich in das Anschlussstück beschränkten Körperbereich umschließt, reduziert sich die Wärmeeinkopplung von dem Anschlussstück am heißen Messgasrohr auf den Endbereich des Keramikkörpers, in dem die elektrische Kontaktierung des Sensorelements erfolgt. Damit werden die mit der gasdichten Verbauung des Sensorelements in dem thermisch isolierenden Keramikkörper erzielten Vorteile der Temperaturreduzierung im Kontaktierbereich des Sensorelements nicht durch die anschließende Verbauung des Gassensors im Anschlussstück des Messgasrohrs zunichte gemacht, sondern bleiben uneingeschränkt erhalten. Die Temperatur im Kontaktierbereich des Sensorelements kann somit insgesamt relativ niedrig gehalten und der Kabelabgang in einer weniger temperaturbeständigeren, kostengünstigeren Ausführung erstellt werden. In vorteilhafter Weise wird dabei die an der Montagehülse sich anschließende Oberfläche des keramischen Dichtungsglieds bis hin zum Kontaktierbereich möglichst groß gehalten, wozu das Dichtungsglied in diesem Bereich eine taillierte Form aufweist. Durch die Festlegung der Montagehülse auf dem Montagemodul kann das Volumen des vorzugsweise als Keramikkörper ausgeführten Dichtungsglieds verringert und der Durchmesser des Schraubgewindes auf der Montagehülse damit vom üblichen M18 auf M14 verringert werden. Das Bauvolumen wird verkleinert, und Stoffkosten werden eingespart. Darüber hinaus ist durch die mit dem keramischen Dichtungsglied fest verbundenen Montagehülse der Gassensor für den Einbau am Messgasrohr komplettiert, so dass keine zusätzlichen Montageteile erforderlich sind, die im unverbauten Zustand nicht verliersicher sind und beim Transport und Handling auf das keramische Dichtungsglied aufschlagen und dieses beschädigen können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Festlegung des Montagemoduls durch Verpressen des Dichtungsglieds in der Montagehülse und anschließendes Verstemmen der Montagehülse vorgenommen, wobei vorzugsweise die Verstemmung bei einer Temperatur zwischen 400°C bis 800°C vorgenommen wird. Durch diese Maßnahmen wird beim Aufheizen des Gassensors im heißen Messgasrohr die Verbindung zwischen der Montagehülse und dem Dichtungsglied nicht gelöst. Eine durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Montagehülse und Dichtungsglied auftretende Verringerung der Verstemmkraft ist unkritisch, da die eigentliche Halterung des Dichtungsglieds in der Metallhülse über die Verpressung erfolgt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verpressung über einen am Dichtungsglied an dessen dem messgasseitigen Endabschnitt des Sensorelements zugekehrten Endabschnitt ausgebildeten Konus und über eine im Innern der Montagehülse ausgebildeten Gegenkonus, wobei Konus und Gegenkonus mit ihren Konusflächen aufeinandergepresst sind. Konus und Gegenkonus sind dabei so ausgeführt, dass aufgrund von Selbsthemmung ein Losschütteln der Verpressung durch Vibrationen am Messgasrohr verhindert wird. Vorzugsweise sind hierzu Konus und Gegenkonus so ausgebildet, dass die Konuswinkel einen spitzen Winkel kleiner als 15° aufweisen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt eines Gassensors mit Sensorgehäuse und eines darin verbauten Montagemoduls aus Sensorelement und Dichtungsglied,
2 eine perspektivische Ansicht des Montagemoduls des Gassensors in 1,
3 eine Unteransicht des Montagemoduls in Richtung Pfeil III in 2,
4 eine gleiche Darstellung wie in 3 im Grünzustand des Dichtungsglieds,
5 einen Halbschnitt eines Gassensors mit einem direkt im Anschlussstück eines Messgasrohrs verbauten Montagemoduls aus Sensorelement und Dichtungsglied,
6 eine gleiche Darstellung des Gassensors wie in 5 mit modifiziertem Schutzrohranbau,
7 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts VII in 5 mit mittels eines Halters montierten Anschlussleitungen,
8 ausschnittweise einen Endbereich des Montagemoduls gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Halbschnitt mit mittels eines Halters montierten Anschlussleitungen,
9 eine Draufsicht des Halters in 8,
10 und 11 jeweils eine gleiche Darstellung wie in 8 des Montagemoduls gemäß zweier weiterer Ausführungsbeispiele,
12 einen Längsschnitt eines Gassensors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
13 ausschnittweise einen Halbschnitt des Gassensors in 12 mit modifizierter Verbindung zwischen Montagemodul und Montagehülse,
14 einen Halbschnitt der Montagehülse in 13 mit angesetztem Verstemmwerkzeug,
15 und 16 jeweils eine gleiche Darstellung wie in 13 mit weiteren Modifizierungen der Verbin dung zwischen Montagemodul und Montagehülse.
Ausführungsformen der Erfindung
Der in 1 im Schnitt dargestellte Gassensor mit einem Sensorelement 11 zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases dient beispielsweise zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine. Mit einer anderen konzeptionellen Ausbildung des Sensorelements kann der Gassensor auch zur Bestimmung der Konzentration von Stickoxiden im Abgas oder zur Messung der Temperatur des Abgases verwendet werden.
Der Gassensor weist ein rotationssymmetrisches, metallisches Gehäuse 10 auf, in dem das im Ausführungsbeispiel stabförmige, planare Sensorelement 11 hindurchgeführt ist. Das Sensorelement 11 tritt dabei mit einem messgasseitigen Endabschnitt 111 und einem anschlussseitigen Endabschnitt 112 an voneinander abgekehrten Stirnseiten des Gehäuses 10 aus dem Gehäuse 10 heraus. Der dem Messgas aussetzbare messgasseitige Endabschnitt 111 trägt in bekannter Weise gassensitive Elektroden und ist mit einem Schutzrohr 13 abgedeckt. Von den gassensitiven Elektroden ist in 1 und 2 eine auf der Oberfläche des Sensorelements 11 angeordnete sog. Außenelektrode 12 schematisiert angedeutet. Das Schutzrohr 13 ist mit Gasdurchtrittsöffnungen 14 versehen, durch die hindurch das Messgas oder Abgas an das Sensorelement 11 gelangen kann. Das Schutzrohr 13 ist fest mit dem Gehäuse 10 verbunden, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel das Schutzrohr 11 einstückig mit dem Gehäuse 10 ist. Zum Einbau des Gassensors in ein hier nicht dargestelltes, das Messgas führendes Messgasrohr – bzw. in ein das Abgas führendes Abgasrohr einer Brennkraftmaschine oder eines Verbrennungsmotors – ist das Gehäuse 10 mit einem Montagewinde 15 und mit einem Montagesechskant 16 versehen. Ein im Gehäuse 10 einliegendes Dichtungsglied 17 umschließt das Sensorelement 11 abschnittsweise und dichtet dieses gegen das Gehäuse 10 ab, so dass von der Messgasseite her kein Messgas zu der Anschlussseite des Gassensors gelangen kann. Der anschlussseitige Endabschnitt 112 des Sensorelements 11 trägt in bekannter Weise Kontaktflächen, die zum Anschließen des Gassensors an eine Auswerteelektronik dienen. Von den Kontaktflächen sind in 1 zwei Kontaktflächen 18, 19 schematisch angedeutet. Die Kontaktflächen sind über hier nicht dargestellte Leiterbahnen mit den Elektroden im messgasseitigen Endabschnitt 111 verbunden.
Für eine vereinfachte Montage ist das Dichtungsglied 17 in einer Vormontagestufe gasdicht mit dem Sensorelement 11 zu einem Montagemodul 30 (2) verbunden, das axial in das Gehäuse 10 eingesetzt und darin gasdicht festgelegt ist. Das Dichtungsglied 17 ist ein rotationssymmetrischer Keramikkörper 20, der als Spritzgussteil im Spritzgussverfahren hergestellt und auf das Sensorelement 11 aufgesintert ist, so dass eine feste, spalt- und lückenfreie, gasdichte Verbindung zwischen dem Sensorelement 11 und dem Keramikkörper 20 besteht. Der Keramikkörper 20 umschließt dabei den im Gehäuse 10 einliegenden Abschnitt des Sensorelements 11 und erstreckt sich mit einem im Durchmesser reduzierten Körperabschnitt über den aus dem Gehäuse 10 vorstehenden messgasseitigen Endabschnitt 111 des Sensorelements 11. Im Bereich der Kontaktflächen 18, 19 des Sensorelements 11 sind am Keramikkörper 20 integrierte Federelemente 21, 22 angeformt, die zum Aufklemmen von Anschlussleitern auf die Kontaktflächen 18, 19 des Sensorelements 11 dienen. Die Anzahl der ausgebildeten, integrierten Federelemente 21, 22 entspricht der Zahl der vorhandenen Kontaktflächen 18, 19 am Sensorelement 11. Der Keramikkörper 20 ist in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren aus zwei bzw. optional drei Keramikkomponenten hergestellt (2 und 3). Eine innere Keramikkomponente 201, die unmittelbar das Sensorelement 11 umschließt ist weich und leicht fließend. Eine die innere Keramikkomponente 201 umschließende äußere Komponente 202 besitzt eine hohe Festigkeit und Thermoschockbeständigkeit. Eine optionale dritte Keramikkomponente 203 (2), die in dem den anschlussseitigen Endabschnitt 112 des Sensorelements 11 überziehenden Bereich vorgesehen ist, hat eine hohe Zähigkeit. Der aus diesen zwei bzw. drei Keramikkomponenten im Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren als Grünling 23 hergestellte Keramikkörper 20 ist mit einem zentralen, axial durchgängigen Längskanal 24 versehen (4). Der in Anpassung an das stabförmige, planare Sensorelement 11 rechteckige Kanalquerschnitt des Längskanals 24 ist dabei um einen beim Sintern einsetzenden Materialschwund größer bemessen als der Querschnitt des Sensorelements 11, so dass nach Einführen des Sensorelements 11 in den Längskanal 24 ein umlaufender Spalt 25 zwischen Sensorelement 11 und Grünling 23 verbleibt, wie dies in 4 dargestellt ist. Durch das Sintern, dem das Sensorelement 11 und der auf das Sensorelement 11 aufgeschobene Grünling 23 gemeinsam ausgesetzt wird, schrumpft die innere Keramikkomponente 201 auf das Sensorelement 11 auf und schmiegt sich spalt- und lückenlos an das Sensorelement 11 an (3), so dass das Montagemodul 30 gasdicht ist. Die äußere Keramikkomponente 202 verleiht dem Keramikkörper 20 eine ausreichend große Beständigkeit gegen Stein- und Wasserschlag und die Zähigkeit der dritten Keramikkomponente 203 gewährleistet ein schadensfreies Aufklemmen der Anschlussleiter auf die Kontaktflächen 18, 19 durch die am Keramikkörper 20 ausgebildeten Federelemente 21, 22 mit ausreichend hoher Andruckkraft.
Zur Dichtung des Keramikkörpers 20 gegenüber dem Gehäuse 10 sind am Keramikkörper 20 zwei Flanken 26, 27 im Axialabstand voneinander ausgebildet, die am Keramikkörper 20 umlaufen und eine ebene, eine konkave oder eine konvexe Kontur aufweisen können (1 und 2). Die eine Flanke 26 ist an dem dem messgasseitigen Endabschnitt 111 naheliegenden Stirnende des Keramikkörpers 20 ausgebildet und die andere Flanke 27 am Übergang zu dem im Durchmesser reduzierten Körperabschnitt, der den anschlussseitigen Endabschnitt 112 des Sensorelements 11 umschließt. Die Flanke 26 liegt an einer im Gehäuse 10 ausgeformten, ringförmigen Schulter 28 formschlüssig an. Die andere Flanke 27 ist von einer umlaufenden zweiten Schulter 29 des Gehäuses 10 derart übergriffen, dass einerseits die Flanke 26 und die Schulter 28 und andererseits die Flanke 27 und die Schulter 29 gasdicht aufeinandergepresst sind. Diese axiale Verspannung des Keramikkörpers 20 zwischen den Schultern 28, 29 im Gehäuse 10 wird dadurch erreicht, dass nach Einsetzen des Montagemoduls 30 aus Keramikkörper 20 und Sensorelement 11 in das Gehäuse 10 derart, dass die Flanke 26 sich an der Schulter 28 formschlüssig abstützt, das Gehäuse 10 im Bereich der zweiten Flanke 27 des Keramikkörpers 20, also am Gehäuseende, lokal erhitzt wird, z.B. durch induktive Erwärmung, und das Gehäuse 10 im erhitzten Bereich gestaucht wird. Damit ist das selbst gasdichte Montagemodul 30 in einem einfachen Montagevorgang auch gasdicht im Gehäuse 10 festgelegt.
Bei dem in 5 im Halbschnitt dargestellten Gassensor ist auf ein Gehäuse verzichtet und das aus dem Sensorelement 11 und dem als Keramikkörper 20 aufgesinterten Dichtungsglied 17' bestehende Montagemodul 30 direkt in einem das Messgas führenden Messgasrohr 31 verbaut. Der Wegfall des metallischen Gehäuses bedeutet nicht nur einen Fertigungsvorteil, sondern reduziert auch die Wärmeaufnahme vom Messgasrohr 31. Zum Einbau des Gassensors weist das Messgasrohr 31 eine Messöffnung 32 auf, die von einem hohlzylindrischen Anschlussstück 33 umschlossen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der 5 ist das Anschlussstück 33 einstückig mit dem Messgasrohr 31 ausgeführt. Das Anschlussstück 33 kann aber auch als separates Bauteil in die Messöffnung 32 eingesetzt und mit der Rohrwandung des Messgasrohrs 31 verschweißt werden. Das Montagemodul 30 ist in das Anschlussstück 33 so eingesetzt, dass der messgasseitige Endabschnitt 111 des Sensorelements 11 in das Innere des Messgasrohrs 31 hineinragt. Das teilweise im Anschlussstück 33 aufgenommene Dichtungsglied 17' ist gegen die Innenwand des Anschlussstücks 33 abgedichtet. Hierzu ist an dem Dichtungsglied 17' bzw. Keramikkörper 20 ein Radialflansch 34 angeformt, der eine dem anschlussseitigen Endabschnitt 112 des Sensorelements 11 zugekehrte Radialflanke 341 aufweist, die rechtwinklig zur Dichtungsgliedachse verläuft, und eine davon abgekehrte, zum messgasseitigen Endabschnitt 111 weisende schräge Flanke 342 aufweist, die konusartig ausgebildet ist. Das Anschlussstück 33 weist eine der Messöffnung 32 vorgelagerte, umlaufende Ringschulter 35 auf, die der Schrägflanke 342 des Radialflansches 34 angepasst ist und damit eine trichterförmige Form hat. Bei in das Anschlussstück 33 eingesetztem Montagemodul 30 liegt das Dichtungsglied 17' mit der Schrägflanke 342 des Radialflansches 34 auf der Ringschulter 35 auf und ragt mit einem Vorstehende in das Innere des Messgasrohrs 31 hinein. Auf die Radialflanke 341 ist ein metallischer Dichtungsring 36 aufgelegt. Eine das Dichtungsglied 17' umschließende Hohlschraube 37, die mit einem Außengewinde 38 in einem am Anschlussstück 33 ausgebildeten Innengewinde 39 verschraubt ist, presst mit seiner ringförmigen Stirnfläche den Dichtungsring 36 auf die Radialflanke 341 am Radialflansch 34 auf und presst den Radialflansch 34 mit dessen Schrägflanke 342 gegen die Ringschulter 35 am Anschlussstück 33. In seinem in das Messgasrohr 31 hineinragenden Vorstehende trägt das Dichtungsglied 17' eine umlaufende Nut 40. Bin den in das Messgasrohr 31 hineinragenden messgasseitigen Endabschnitt 111 des Sensorelements 11 umschließendes Schutzrohr 41 ist mit seinem Schutzrohrende in die Nut 40 hinein angebördelt.
Zum Aufklemmen der elektrischen Anschlussleiter auf die am anschlussseitigen Endabschnitt 112 des Sensorelements 11 angeordneten, elektrischen Kontaktflächen 18, 19 ist in das Dichtungsglied 17' von seiner vom Messgas abgekehrten Stirnseite her eine zentrale Aussparung 42 eingebracht, die die Kontaktflächen 18, 19 freigibt und so ausgebildet ist, dass nach Einschieben der Anschlussleiter in die Aussparung 42 die Anschlussleiter im Grunde der Aussparung 42 auf die Kontaktflächen 18, 19 aufgepresst sind. Von den Kontaktflächen 18, 19 ist in 5 nur die eine Kontaktfläche 18 auf der einen Großfläche des Sensorelements 11 zu sehen. Die Kontaktfläche 19 befindet sich auf der davon abgekehrten anderen Großfläche des Sensorelements 11. Außerdem ist noch eine Arretieraufnahme für einen die Anschlussleitungen fassenden Halter vorgesehen, die in dem Ausführungsbeispiel der 5 und 6 als umlaufende Rastnut 43 ausgeführt ist. Halter und Anschlussleitungen sind in dem in 7 vergrößert dargestellten Ausschnitt VII in 5 illustriert und nachfolgend noch im Einzelnen beschrieben.
Der in 6 im Halbschnitt dargestellte Gassensor ist im wesentlichen genauso aufgebaut wie der zu 5 beschriebene Gassensor, so dass gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Gassensor in 6 unterscheidet sich lediglich in der Anbindung des Schutzrohrs 41 an das Dichtungsglied 17'. Das Schutzrohr 41 ist nicht wie in 5 an das Dichtungsglied 17' angebördelt, sondern durch die axiale Anpresskraft der Überwurfmutter 37 zwischen der Schrägschulter 342 am Radialflansch 34 des Dichtungsglieds 17' und der am Anschlussstück 33 ausgebildeten Ringschulter 35 festgespannt.
In 7 ist der Ausschnitt VII in 5 vergrößert dargestellt und um die an die Kontaktflächen 18, 19 am anschlussseitigen Endabschnitt 112 festgelegten Anschlussleitungen 44 ergänzt. Die Anschlussleitungen 44 sind von einem Halter 46 aus einem temperaturbeständigen Thermoplast oder Duroplast im Abstand von ihrem Leitungsende, z.B. durch Anspritzen des Halters 46 an die Anschlussleitung 44, gefasst. Die Leitungsenden sind zu Kontaktösen 45 geformt. Der Halter 46 ist so ausgebildet, dass er stirnseitig das Dichtungsglied 17' an dessen Außenumfang übergreift und in die dort vorhandene Rastnut 43 einklipsbar ist. Wird der Halter 46 stirnseitig auf das Dichtungsglied 17' aufgesetzt und an das Dichtungsglied 17' soweit angedrückt, dass er mit seinem Außenrand in die Rastnut 43 einschnappt, so sind die Kontaktösen 45 an den Anschlussleitungen 44 in die Aussparung 43 soweit eingeschoben, dass sie zwischen den Kontaktflächen 18, 19 und dem Dichtungsglied 17' eingeklemmt sind.
Bei dem in 8 im Halbschnitt ausschnittweise dargestellten, modifizierten Montagemodul 30 überragt das Dichtungsglied 17' den anschlussseitigen Endabschnitt 112 des Sensorelements 11 und weist als Arretieraufnahme für einen Halter 47 eine im Überstehbereich der nach wie vor vorhandenen Aussparung 42 vorgelagert angeordnete Rastnut 48 zum Einklipsen des Halters 47 auf. Der in 9 in Draufsicht zu sehende Halter 47 fasst wiederum die Anschlussleiter 44 im Abstand von deren Leitungsende, und die Leitungsenden sind wiederum zu Kontaktösen 45 geformt. Der Halter 47 besitzt zwei diametral angeordnete Federelemente 49 die in die am Dichtungsglied 17' innenliegende Rastnut 48 eingreifen. Ist der Halter 47 in der Rastnut 48 arretiert, so sind die Kontaktösen 45 in der Aussparung 42 zwischen den Kontaktflächen 18, 19 und dem Dichtungslied 17' eingeklemmt, so dass eine gute elektrische Verbindung zwischen Anschlussleitern 44 und Kontaktflächen 18, 19 gewährleistet ist. Diese Ausführungsform der elektrischen Verbindung zwischen Anschlussleitern 44 und Kontaktflächen 18, 19 hat gegenüber der in 7 dargestellten, konstruktiven Gestaltung den Vorteil, dass die Kontaktflächen 18, 19 besser gegen Wasser- und Steinschlag abgeschirmt und der Halter 47 im Falle der Anordnung des Gassensors im Abgasrohr einer Brennkraftmaschine besser gegen den Temperatureinfluss des Abgasrohrs geschützt ist.
In dem in 10 ausschnittweise in seinem anschlussseitigen Endbereich dargestellten, modifizierten Montagemodul 30 ragt das wiederum mit einer Aussparung 42 versehene Dichtungsglied 17' über den anschlussseitigen Endabschnitt 112 des Sensorelements 11 hinaus und besitzt als Arretiervorrichtung für einen konusförmigen Halter 50 einen an die Aussparung 42 sich anschließenden, sich zum Ende des Dichtungsglieds 17' hin erweiternden Trichter 51, der eine an den Konus des Halters 50 angepasste Trichteröffnung aufweist. Der Halter 50 ist wiederum an die Anschlussleitungen 44 im Abstand von den Leiterenden angespritzt, und die Leiterenden der Anschlussleitungen 44 sind wiederum als Kontaktösen 45 ausgebildet. Wird der Halter 50 mit seinem Konus in den Trichter 51 eingeschoben, so werden die Kontaktösen 45 in der Aussparung 42 geklemmt, während der Halter 50 über die Konuspassung festgesetzt wird. Bei dieser Ausbildung von Arretieraufnahmen am Dichtungsglied 17' und Halter 50 entfallen sowohl Federelemente als auch Hinterschnitte im Keramikkörper 20 zur Gewinnung der Rastnut 43, wie diese in dem Ausführungsbeispiel der 8 und 9 vorhanden ist.
Bei dem in 11 im Halbschnitt dargestellten, modifizierten Montagemodul 30 ist das als Keramikkörper 20 ausgebildete Dichtungsglied 17' identisch wie in 8 ausgestaltet, mit dem Unterschied, dass die die Kontaktflächen 18, 19 auf dem anschlussseitigen Endabschnitt 112 des Sensorelements 11 freigebende Aussparung 42' einen größeren lichten Durchmesser aufweist. Die Arretieraufnahme für einen Halter 52 ist an der Innenwand des Überstehbereichs des Dichtungsglieds 17' wiederum als eine der Aussparung 42' vorgelagerte Rastnut 48 angeordnet. Der an die Anschlussleitungen 44 angespritzte Halter 52 weist axiale vorspringende Stege 521 auf, aus denen jeweils ein Federelement 53 aus elektrisch leitendem Material vorsteht und radial nach innen hin zum Endabschnitt 112 des Sensorelements 11 gerichtet ist. Die Federelemente 53 sind mit in den Halter 52 eingespritzt und jeweils mit einem der umspritzten Anschlussleitungen 44 kontaktiert. Der Halter 52 weist wie der Halter 47 in 8 und 9 zwei Federstege 54 auf, die den in die Ringnut 48 einschnappenden und mit den Stegen 521 in die Aussparung 42' eingeschobenen Halter 52 gegen axiales Abziehen vom Dichtungsglied 17' arretieren. Alternativ sind die mit den Leitungsenden der Anschlussleitungen 44 verbundenen Federelemente 53 nicht in den Halter 52 eingespritzt, sondern in den aus zwei Halbschalen zusammengesetzten Halter eingelegt und zwischen den Halbschalen geklemmt.
Der in 12 als weiteres Ausführungsbeispiel dargestellte Gassensor weist wiederum das Montagemodul 30 auf, das in einer Vormontagestufe aus der Verbindung von Sensorelement 11 und Dichtungsglied 17'' hervorgegangen ist. Das Dichtungslied 17'' ist wiederum ein rotationssymmetrischer Keramikkörper 20, der als Spritzgussteil im Spritzgussverfahren hergestellt und auf das Sensorelement 11 aufgesintert ist, so dass eine feste, spalt- und lückenfreie, gasdichte Verbindung zwischen dem Sensorelement 11 und dem Keramikkörper 20 besteht. Der Keramikkörper 20 erstreckt sich dabei wiederum über das gesamte Sensorelement 11 mit Ausnahme des dem Messgas auszusetzenden, messgasseitigen Endabschnitts 111. Der Keramikkörper 20 ist wiederum in einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren aus den beiden Keramikkomponenten 201 und 202 hergestellt, wobei die innere, unmittelbar das Sensorelement 11 umgebende Keramikkomponente 201 eine ausreichende elektrische Isolierung gewährleistet und die die innere Keramikkomponente 201 umschließende äußere Keramikkomponente 202 eine hohe mechanische Festigkeit zum Schutz vor Montagekräften, Steinschlag und Thermoschock bietet.
Der dem messgasseitigen Endabschnitt 111 des Sensorelements 11 zugekehrte Endabschnitt des Keramikkörpers 20 ist als Konus 55 ausgeführt, der sich zum Ende des Keramikkörpers 20 hin verjüngt und an dem davon abgekehrten Konusende über radial verlaufende Schultern 56, beispielsweise eine umlaufende Radialschulter 56, auf den Außendurchmesser des Keramikkörpers 20 abfällt. Der Konus 55 ist so ausgeführt, dass sein Konuswinkel ein spitzer Winkel kleiner 15° ist.
Zum Kontaktieren des Sensorelements 11 auf den vom anschlussseitigen Endabschnitt 112 getragenen Kontaktflächen 18, 19 sind in dem vom Konus 55 abgekehrten Endabschnitt des Keramikkörpers 20 wiederum Aussparungen 42 vorgesehen, die vom freien Stirnende des Keramikkörpers 20 aus eingebracht sind. In jeder Aussparung 42 sind in der der Kontaktfläche 18 bzw. 19 gegenüberliegenden Wand des Keramikkörpers 20 Rastnuten 48 vorgesehen. In jede Aussparung 42 ist eine Kontaktfeder 57 eingeschoben. Jede Kontaktfeder 57 ist endseitig U-förmig ausgeführt und greift mit ihrem freien Federschenkel in die Rastnut 48, so dass die Kontaktfeder 57 gegen Ausziehen gesichert ist. Durch die Federspannung zwischen den beiden U-Schenkeln presst sich der andere Federschenkel auf die Kontaktfläche 18 bzw. 19 auf. An ihrem von dem U-förmig Ende abgekehrten Ende ist jede Kontaktfeder 57 mit einer Anschlussleitung 44 elektrisch und mechanisch fest verbunden. Die Verbindungsstelle von Kontaktfeder 57 und Anschlussleitung 44 liegen in einem Kontaktfederhalter 58 aus temperaturbeständigem Kunststoff, der stirnseitig auf den Keramikkörper 20 aufgesetzt ist und mittels einer auf den Keramikkörper 20 aufgebördelten Manschette 59 gehalten ist. Der Zwischenbereich zwischen dem Konus 55 und dem den Kontaktierbereich des Sensorelements 11 überdeckenden Endabschnitt des Keramikkörpers 20 ist zur Vergrößerung der Körperoberfläche tailliert ausgebildet. Alternativ kann anstelle einer Taillierung auch eine Rippenstruktur oder eine einfache Rechteckgeometrie vorgesehen werden.
Zur Verbauung des Gassensors in einem Anschlussstück eines Messgasrohrs, wie letzteres beispielsweise in 5 und 6 dargestellt ist, ist das Montagemodul 30 in einer kurzen, metallischen Montagehülse 60 festgelegt. Die Montagehülse 60 weist ein Schraubgewinde 61 und eine Werkzeugangrifffläche 62 auf. Letztere kann beispielsweise als Schlüsselsechskant, wie in 12 bis 16 dargestellt, oder als elliptische oder wellenförmige Schlüsselfläche ausgebildet sein. Die Festlegung des Montagemoduls 30 erfolgt durch Verpressen des das Dichtungsglied 17'' bildenden Keramikkörpers 20 in der Montagehülse 60 und anschließendes Verstemmen der Montagehülse 60. Hierzu weist die Montagehülse 60 einen an den Konus 55 des Keramikkörpers 20 angepassten Gegenkonus 63 auf, der einen gleichen Konuswinkel aufweist, wie der Konus 55 am Keramikkörper 20, so dass beim Einsetzen des Montagemoduls 30 in die Montagehülse 60 Konus 55 und Gegenkonus 63 plan ineinanderliegen. Zur Festlegung des Montagemoduls 30 in der Montagehülse 60 wird der Keramikkörper 20 zunächst in der Montagehülse 60 verpresst, wobei der Konus 55 tiefer in den Gegenkonus 63 eintaucht. Anschließend wird die Montagehülse 30 auf dem Keramikkörper 20 verstemmt, wodurch verstemmte Nasen 64 entstehen, die sich auf die am Keramikkörper 20 am Ende des Konus 55 ausgebildete Schultern 56 aufdrücken. Das Verstemmen erfolgt vorzugsweise bei erhöhten Temperaturen zwischen 400°C und 800°C, damit beim Aufheizen des Gassensors im heißen Messgasrohr die Verstemmverbindung nicht gelöst wird. Eine durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Keramikkörper 20 und metallischer Montagehülse 60 entstehende Reduktion der Verstemmkraft ist unkritisch, da die eigentliche Festlegung des Montagemoduls 30 in der Montagehülse 60 über Konus 55 und Gegenkonus 63 erfolgt. An der Montagehülse 60 ist das Schutzrohr 41 befestigt, das im Ausführungsbeispiel der 12 durch ein Doppelschutzrohr, bestehend aus einem inneren Schutzrohr 411 und einem äußeren Schutzrohr 412 gebildet ist, die konzentrisch zum Sensorelement 11 angeordnet sind und den messgasseitigen Endabschnitt 111 des Sensorelements 11 überdecken. Das Doppelschutzrohr weist in bekannter Weise Gasdurchtrittsöffnungen 14 auf, durch die das Messgas an den messgasseitigen Endabschnitt 111 des Sensorelements 11 gelangt.
In dem in 13 ausschnittweise dargestellten, gegenüber 12 modifizierten Gassensor sind Konus 55 am Keramikkörper 20 und Gegenkonus 63 in der Montagehülse 60 gegenüber 12 gegensinnig ausgeführt, d.h. der Konus 55 am Keramikkörper 20 nimmt zum messgasseitigen Ende des Keramikkörpers 20 stetig zu. Entsprechend erweitert sich auch der Gegenkonus 63 im Innern der Montagehülse 60, wobei die Konuswinkel kleiner 15° beibehalten sind. Die Verstemmung der Montagehülse 60 nach Verpressen von Keramikkörper 20 und Montagehülse 60 über Konus 55 und Gegenkonus 63 erfolgt dann an der freien Stirnseite des Keramikkörpers 20 unter Abspaltung von Nasen 64 von einem an der Montagehülse 60 stirnseitig angeformten Ringsteg 66, die dann an der Stirnseite des Keramikkörpers 20 anliegen.
In 14 ist die Montagehülse 60 vor ihrem Zusammenbau in den Montagemodul 30 im Halbschnitt dargestellt. Zusätzlich ist im Halbschnitt ein Verstemmwerkzeug 65 skizziert, das an dem einstückig an der Montagehülse 60 angeformten Ringsteg 66 ansetzt und von diesem die verstemmte Nase 64 abtrennt und auf die Stirnseite des Keramikkörpers 20 umlegt, wie dies in 13 dargestellt ist.
Bei den beiden in 15 und 16 im Halbschnitt ausschnittweise dargestellten Gassensoren ist auf die Ausbildung eines Gegenkonus 63 in der Montagehülse 60 verzichtet und der Gegenkonus 63 auf einem Spannring 67 ausgebildet, der zwischen dem Konus 55 am Keramikkörper 20 und der Montagehülse 60 eingelegt ist. Im Ausführungsbeispiel der 15 ist der Konus 55 so ausgebildet, dass er sich zum messgasseitigen Ende des Keramikkörpers 20 hin verjüngt, während im Ausführungsbeispiel der 16 der Konus 55 so ausgeführt ist, dass er sich zum messgasseitigen Ende des Keramikkörpers 20 hin im Durchmesser stetig erweitert. Die verstemmten Nasen 64 sind im Ausführungsbeispiel der 15 auf den Spannring 67 und im Ausführungsbeispiel der 16 auf die freie Stirnseite des Keramikkörper 20 aufgestemmt. Die verstemmten Nasen 64 sind, wie zuvor beschrieben, wiederum von dem an der Montagehülse 60 angeformten Ringsteg 66 abgebogen.

Claims

Gassensor zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, insbesondere der Konzentration einer Gaskomponente oder der Temperatur des Messgases, mit einem Sensorelement (11), das einen dem Messgas aussetzbaren messgasseitigen Endabschnitt (111) und einen anschlussseitigen Endabschnitt (112) zum Belegen mit elektrischen Anschlussleitungen (44) aufweist, und mit einem das Sensorelement (11) umschließenden Dichtungsglied (17; 17') zur messgasdichten Trennung des messgas- und des anschlussseitigen Endabschnitts (111, 112) des Sensorelements (11), dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsglied (17; 17') gasdicht mit dem Sensorelement (11) zu einem Montagemodul (30) verbunden ist.
Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagemodul (30) in einem Gehäuse (10) mit axial aus dem Gehäuse (10) herausragenden Endabschnitten (111, 112) verbaut und das Dichtungsglied (17) axial gegen das Gehäuse (10) abgedichtet ist.
Gassensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur axialen Abdichtung am Dichtungsglied (17) zwei im Axialabstand voneinander umlaufende Flanken (26, 27) ausgebildet sind, die auf am Gehäuse (10) ausgebildeten, einander zugekehrten Schultern (28, 29) gasdicht aufliegen.
Gassensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanken (26, 27) des Dichtungsglieds (17) und die Schultern (28, 29) des Gehäuses (10) eben oder gekrümmt ausgebildet sind und spaltlos aufeinanderliegen.
Gassensor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dem messgasseitigen Endabschnitt (111) des Sensorelements (11) zugekehrte Flanke (26) des Dichtungsglieds (17) an einer im Gehäuse (10) ausgearbeiteten Schulter (28) anliegt und dass durch Stauchen des im Bereich der Flanke (27) des Dichtungsglieds (17), die dem anschlussseitigen Endabschnitt (112) des Sensorelements (11) zugekehrt ist, lokal erhitzten Gehäuses (10) die andere Schulter (29) am Gehäuse (10) gebildet und die gasdichte Abdichtung zwischen den Flanken (26, 27) und den Schultern (28, 29) hergestellt ist.
Gassensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dem anschlussseitigen Endabschnitt (112) des Sensorelements (11) zugekehrte Flanke (27) des Dichtungsglieds (17) mit geringem Axialabstand innerhalb des Gehäuses (11) nahe dem Gehäuseende liegt.
Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagemodul (30) in einem Anschlussstück (33) verbaut ist, das eine Messöffnung (32) in einem Messgas führenden Messgasohr (31) umschließt und dass das Dichtungsglied (17') gegen die Innenwand des Anschlussstücks (33) abgedichtet ist.
Gassensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Dichtungsglied (17') ein Radialflansch (34) angeformt ist, der einerseits an einer die Messöffnung (32) umschließenden, am Anschlussstück (32) ausgebildeten Ringschulter (35) anliegt und andererseits auf seiner davon abgekehrten Flanschseite mit einem vorzugsweise metallischen Dichtungsring (36) belegt ist, auf den eine zur Ringschulter (35) am Anschlussstück (33) gerichtete Vorspannkraft wirkt.
Gassensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannkraft von einer das Dichtungsglied (17') umfassenden Hohlschraube (37) aufgebracht ist, die mit einem Außengewinde (38) in einem im Anschlussstück (33) ausgebildeten Innengewinde (39) verschraubt ist und sich mit ihrer ringförmigen Stirnseite auf den Dichtungsring (36) aufpresst.
Gassensor nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die am Anschlussstück (33) ausgebildete Ringschulter (35) am und die auf der Ringschulter (35) eben aufliegende Flanschseite des Radialflansches (34) jeweils konusförmig ausgebildet sind.
Gassensor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der am Anschlussstück (33) ausgebildete Ringschulter (35) und dem Radialflansch (34) ein Endbereich eines den messgasseitigen Endabschnitt (111) des Sensorelements (11) überdeckenden Schutzrohrs (41) eingespannt ist.
Gassensor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsglied (17') in seinem den messgasseitigen Endabschnitt (111) des Sensorelements (11) nahe liegenden Bereich eine umlaufende Nut (40) zum Anbördeln des Randes eines den messgasseitigen Endabschnitt (111) des Sensorelements (11) überdeckenden Schutzrohrs (41) aufweist.
Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Montagemodul (30) zur Verbauung in einem Anschlussstück an einem das Messgas führenden Messgasrohr in einer kurzen, metallischen Montagehülse (60) festgelegt ist, die ein Schraubgewinde (61) zum Verschrauben mit dem Anschlussstück und eine Werkzeugangriffsfläche (62), vorzugsweise einen Schlüsselsechskant, aufweist.
Gassensor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung des Montagemoduls (30) durch Verpressen des Dichtungsglieds (17'') in der Montagehülse (60) und anschließendes Verstemmen der Montagehülse (60), vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 400°C bis 800°C, vorgenommen ist.
Gassensor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der dem messgasseitigen Endabschnitt (111) des Sensorelements (11) zugekehrte Endabschnitt des Dichtungsglieds (17'') als Konus (55) ausgebildet ist, der in einem Gegenkonus (63) eingepresst ist, und dass der Gegenkonus (63) an dem dem messgasseitigen Endabschnitt (111) des Sensorelements (11) zugekehrten, vorderen Ende der Montagehülse (60) angeordnet ist.
Gassensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Konuswinkel von Konus (55) und Gegenkonus (63) kleiner 15° ist.
Gassensor nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenkonus (63) unmittelbar an der Innenwand der Montagehülse (60) ausgeformt ist.
Gassensor nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenkonus (63) an der Innenfläche eines Spannrings (67) ausgeformt ist, der zwischen der zylindrischen Innenwand der Montagehülse (60) und dem Dichtungsglied (17) angeordnet ist.
Gassensor nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass am Dichtungsglied (17) vor oder hinter dem Konus (55) eine umlaufende Radialschulter (56) vorhanden ist, auf die die Montagehülse (60) aufgestemmt ist.
Gassensor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Konus (55) auf dem Dichtungsglied (17'') sich zu dem messgasseitigen Endabschnitt (111) des Sensorelements (11) zugekehrten Ende des Dichtungsglieds (17'') hin verjüngt und dass die Montagehülse (60) auf die Stirnseite des Spannrings (67) aufgestemmt ist.
Gassensor nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass an der Montagehülse (60) mindestens ein den messgasseitigen Endabschnitt (111) des Sensorelements (11) überdeckendes Schutzrohr (411, 412) befestigt, vorzugsweise angeschweißt, ist.
Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsglied (17; 17') sich über den anschlussseitigen Endabschnitt (112) des Sensorelements (11) erstreckt und Festlegemittel zum Festlegen der elektrischen Anschlussleitungen (44) auf dem Endabschnitt (112) aufweist.
Gassensor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegemittel im Dichtungsglied (17) integrierte Federelemente (21, 21) zum Klemmen der Anschlussleitungen (44) auf am anschlussseitigen Endabschnitt (112) des Sensorelements (11) angeordneten Kontaktflächen (18, 19) aufweisen.
Gassensor nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegemittel eine im Endbereich des Dichtungsglieds (17') ausgebildete Aussparung (42), die zum freien Ende des Dichtungsglieds (17') hin offen ist und am anschlussseitigen Endabschnitt (112) des Sensorelements (11) angeordnete Kontaktflächen (18, 19) freigibt, und eine Arretieraufnahme für einen die Anschlussleitungen (44) im Abstand von deren Leitungsenden fassenden Halter (46; 47; 50; 52) aufweisen und dass die Aussparung (42; 42') so ausgebildet ist, dass bei in die Arretieraufnahme eingesetztem Halter (46; 47; 50; 52) die Leitungsenden der Anschlussleiter (44) im Grunde der Aussparung (42; 42') auf die Kontaktflächen (18, 19) aufgepresst sind.
Gassensor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretieraufnahme von einer im Außenmantel des Dichtungsglieds (17') nahe dessen freiem Ende angeordneten, umlaufenden Rastnut (43) gebildet ist, in die der Halter (46) mit seinem Außenrand eingeschnappt ist.
Gassensor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsglied (17') über den anschlussseitigen Endabschnitt (112) des Sensorelements (11) übersteht und die Arretieraufnahme von mindestens einer im Überstehbereich der Aussparung (42) vorgelagert angeordnete Rastnut (48) gebildet ist, in die der Halter (47) mit mindestens einem Federelement (49) eingeschnappt ist.
Gassensor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsglied (17') über den anschlussseitigen Endabschnitt (112) des Sensorelements (11) übersteht und die Arretieraufnahme von einem an der Aussparung (42) sich anschließenden, zum Ende des Dichtungsglieds (17') sich öffnenden Trichter (51) gebildet ist, in den der Halter (50) mit einem der Trichterform angepassten Konus einpressbar ist.
Gassensor nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Aussparung (42) eintauchenden Leitungsenden der Anschlussleitungen (44) zu Kontaktösen (45) geformt sind.
Gassensor nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Aussparung (42') eintauchenden Leitungsenden der Anschlussleitungen (44) mit Federkontakten (53) versehen sind, die in einem mit in die Aussparung (42') eintauchenden Haltervorsprung (521) angeordnet sind.
Gassensor nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungsglied (17; 17'; 17'') ein auf das Sensorelement (11) aufgesinterter Keramikkörper (20) ist, der vorzugsweise ein Spritzgussteil ist.
Gassensor nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikkörper (20) eine das Sensorelement (11) umschließende, innere Keramikkomponente (201), die weich und leicht fließend ist, und eine die innere Keramikkomponente (201) umschließende äußere Keramikkomponente (202) aufweist, die eine hohe Festigkeit und Thermoschockbeständigkeit besitzt.
Gassensor nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikkörper (20) in seinem sich über den anschlussseitigen Endabschnitt (111) des Sensorelements (11) erstreckenden Bereich eine dritte Keramikkomponente (203) aufweist, die eine hohe Zähigkeit besitzt.
Gassensor nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikkörper (20) ein Mehrkomponenten-Spritzgussteil ist.
Gassensor nach einem der Ansprüche 30 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikkörper (20) als Grünling (23) mit einem axial durchgängigen, vorzugsweise zentralen Längskanal (24) vorgefertigt ist, dessen Kanalquerschnitt um eine beim Sintern einsetzende Materialschwindung größer bemessen ist als der Querschnitt des Sensorelements (11), und dass das Sintern mit in den Längskanal (24) eingesetztem Sensorelement (11) vorgenommen ist.