DE102012214240A1

DE102012214240A1 - Transport- und Lagerungsschutz für einen Messfühler zur Bestimmung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum

Info

Publication number: DE102012214240A1
Application number: DE201210214240
Authority: DE
Inventors: Rainer Maier; Bernd Rattay; Hasan Sert; Guido Soyez; Milan Kotynek
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2014-02-13
Also published as: CN103569495A; CN103569495B

Abstract

Es wird ein Transport- und Lagerungsschutz (10), für einen Messfühler (12) zur Bestimmung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, vorgeschlagen. Der Messfühler (12) weist ein Messfühlergehäuse (52) mit einem Gewindeabschnitt (68) zum Befestigen des Messfühlers (12) an einer Wand des Messgasraums, ein Sensorelement (48), das mit einem dem Messgas aussetzbaren, gasseitigen Sensorabschnitt (50) aus dem Messfühlergehäuse (52) herausragt, und mindestens ein den gasseitigen Sensorabschnitt (50) umgebendes Schutzrohr (56) auf. Der Transport- und Lagerungsschutz (10) ist im Wesentlichen zylindrisch um eine Zylinderachse (16) ausgebildet und weist einen schutzrohrseitigen Abschnitt (18) zum Überdecken des Schutzrohrs (56) und einen gewindeabschnittsseitigen Abschnitt (20) zum Überdecken des Gewindeabschnitts (68) auf. Der schutzrohrseitige Abschnitt (18) weist an einer Innenwand (22) einen ringförmigen Dichtungswulst (24) auf, wobei sich der Dichtungswulst (24) in einer Umfangsrichtung um die Zylinderachse (16) erstreckt. Ein Innendurchmesser des Dichtungswulstes (24) ist kleiner als ein Außendurchmesser des Schutzrohrs (56), so dass der Dichtungswulst (24) bei einem Aufschieben des Transport- und Lagerungsschutzes (10) auf das Schutzrohr (56) und den Gewindeabschnitt (68) eine plastische und/oder elastische Verformung erfährt. Der Dichtungswulst (24) ist so ausgebildet, dass der Dichtungswulst (24) in einem aufgeschobenen Zustand das Schutzrohr (56) linienförmig in einer Umfangsrichtung um die Zylinderachse (16) berührt.

Description

Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Messfühlern und Verfahren zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum bekannt. Dabei kann es sich grundsätzlich um beliebige physikalische und/oder chemische Eigenschaften des Gases handeln, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung einer Gaskomponente des Gases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Gas. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Gases erfassbar.
Beispielsweise können derartige Messfühler als so genannte Lambdasonden ausgestaltet sein, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 160–165 bekannt sind. Mit Breitband-Lambdasonden, insbesondere mit planaren Breitband-Lambdasonden, kann beispielsweise die Sauerstoffkonzentration im Abgas in einem großen Bereich bestimmt und damit auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Brennraum geschlossen werden. Die Luftzahl λ beschreibt dieses Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
Aus dem Stand der Technik sind insbesondere keramische Messfühler bekannt, welche auf der Verwendung von elektrolytischen Eigenschaften bestimmter Festkörper basieren, also auf Ionen leitenden Eigenschaften dieser Festkörper. Insbesondere kann es sich bei diesen Festkörpern um keramische Festelektrolyte handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid (ZrO₂), insbesondere Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und/oder Scandium-dotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ), die geringe Zusätze an Aluminiumoxid (Al₂O₃) und/oder Siliziumoxid (SiO₂) enthalten können.
Derartige Messfühler sind empfindlich gegenüber chemischen, mechanischen und alterungsbedingten Beeinflussungen und müssen besonders während des Transports und der Lagerung geschützt werden. Insbesondere müssen solche Abgassensoren gegenüber funktionsbeeinträchtigenden Ausdünstungen der Verpackung sowie der am Kabelbaum und -stecker eingesetzten Elastomeren und gegenüber der zur Außenelektrode der Lambda-Sonde gelangenden Feuchtigkeit geschützt werden. Zur Zeit werden die Abgassensoren im Bereich ihres Schutzrohrs durch eine das Gewinde sowie das Schutzrohr überdeckende Kunststoffkappe aus Polyethylen geschützt, um Verschmierungen des Gewindefetts zu vermeiden und um die Abgassensoren vor Vergiftungen durch Silikon, das aus dem Kabelbaum ausdampft, zu schützen, da ansonsten funktionale Beeinträchtigungen auftreten. Diese Schutzkappen werden vor der Verwendung des Messfühlers abgezogen und entsorgt.
Trotz der zahlreichen Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Transport- und Lagerungsschutze für Messfühler, insbesondere Abgassensoren wie beispielsweise Lambdasonden, beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial.
So ist zu berücksichtigen, dass zu hohe oder zu niedrige Kräfte zum Abziehen der Schutzkappen den Produktionsfluss stören. Ferner gibt es derzeit eine Vielzahl von geometrisch und farblich unterschiedlichen Schutzkappen für die Messfühler.
Offenbarung der Erfindung
Es wird daher ein Transport- und Lagerungsschutz vorgeschlagen, welcher die Nachteile bekannter Transport- und Lagerungsschutze verhindert oder zumindest weitgehend vermeidet. Insbesondere soll die Vielzahl unterschiedlicher Schutzkappen reduziert werden. Ferner sollen die Abzugskräfte vereinheitlicht werden.
Der erfindungsgemäße Transport- und Lagerungsschutz für einen Messfühler zur Bestimmung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, wobei der Messfühler ein Messfühlergehäuse mit einem Gewindeabschnitt zum Befestigen des Messfühlers an einer Wand des Messgasraum, ein Sensorelement, das mit einem dem Messgas aussetzbaren, gasseitigen Sensorabschnitt aus dem Messfühlergehäuse herausragt, und mindestens ein den gasseitigen Sensorabschnitt umgebendes Schutzrohr aufweist, ist im Wesentlichen zylindrisch um eine Zylinderachse ausgebildet und weist einen schutzrohrseitigen Abschnitt zum Überdecken des Schutzrohrs und einen gewindeabschnittsseitigen Abschnitt zum Überdecken des Gewindeabschnitts auf, wobei der schutzrohrseitige Abschnitt an einer Innenwand einen ringförmigen Dichtungswulst aufweist, wobei sich der Dichtungswulst in einer Umfangsrichtung um die Zylinderachse erstreckt, wobei ein Innendurchmesser des Dichtungswulst kleiner als ein Außendurchmesser des Schutzrohrs ist, so dass der Dichtungswulst bei einem Aufschieben des Transport- und Lagerungsschutzes auf das Schutzrohr und den Gewindeabschnitt eine plastische und/oder elastische Verformung erfährt, wobei der Dichtungswulst so ausgebildet ist, dass der Dichtungswulst in einem aufgeschobenen Zustand das Schutzrohr linienförmig in einer Umfangsrichtung um die Zylinderachse berührt.
Der gewindeabschnittsseitige Abschnitt kann einen größeren Innendurchmesser als der schutzrohrseitige Abschnitt aufweisen. Der Dichtungswulst kann an einem der Zylinderachse zugewandten Ende gewölbt, insbesondere konvex, ausgebildet sein. Das der Zylinderachse zugewandte Ende des Dichtungswulstes kann eine Abmessung in axialer Richtung der Zylinderachse von 0,2 mm bis 1,0 mm, bevorzugt von 0,3 mm bis 0,8 mm und noch bevorzugter von 0,4 mm bis 0,6 mm, aufweisen. Der Dichtungswulst kann einen im Wesentlichen senkrecht zu der Zylinderachse verlaufenden Wulstabschnitt und einen schräg zu der Zylinderachse verlaufende Wulstabschnitt aufweisen. Der schräg zu der Zylinderachse verlaufende Wulstabschnitt kann in einem Winkel zu der Zylinderachse von 20 ° bis 40 °, bevorzugt von 25 ° bis 35 ° und noch bevorzugter von 30 °, angeordnet sein. Der im Wesentlichen senkrecht zu der Zylinderachse verlaufende Wulstabschnitt kann dem gewindeabschnittsseitigen Abschnitt zugewandt sein. Der Innendurchmesser des Dichtungswulsts kann von 0,3 mm bis 1,5 mm, bevorzugt von 0,4 mm bis 1,0 mm und noch bevorzugter von 0,6 mm bis 0,8 mm, kleiner als der Außendurchmesser des Schutzrohrs sein. Das Messfühlergehäuse kann einen Gehäusesockel, insbesondere einen Sechskant, aufweisen, der sich an einer dem Schutzrohr abgewandten Seite des Gewindeabschnitts befindet, wobei der gewindeabschnittsseitige Abschnitt des Transport- und Lagerungsschutzes zum mindestens teilweisen Überdecken des Gehäusesockels ausgebildet ist. Der gewindeabschnittsseitige Abschnitt kann an einem dem schutzrohrseitigen Abschnitt abgewandten Ende eine Abschrägung aufweisen. Die Abschrägung kann so ausgebildet sein, dass sich ihr Innendurchmesser mit zunehmendem Abstand von dem schutzrohrseitigen Abschnitt vergrößert. Der gewindeabschnittsseitige Abschnitt kann an einem dem schutzrohrseitigen Abschnitt abgewandten Ende mindestens eine Aussparung aufweisen. Der schutzrohrseitige Abschnitt kann an einem dem gewindeabschnittsseitigen Abschnitt abgewandten Ende von einem Verschluss verschlossen sein, wobei mindestens eine Versteifungsrippe vorgesehen ist, die mit dem Verschluss und dem schutzrohrseitigen Abschnitt verbunden ist. An dem Verschluss kann mindestens ein Vorsprung vorgesehen sein, der in einer axialen Richtung bezüglich der Zylinderachse in den schutzrohrseitigen Abschnitt hinein vorsteht. An dem gewindeabschnittsseitigen Abschnitt kann ein Wulst angeordnet sein, der in radialer Richtung bezüglich der Zylinderachse nach außen vorsteht.
Unter einem Transport- und Lagerungsschutz ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedes Bauteil zu verstehen, das als geeigneter Schutz vor chemischen, mechanischen und alterungsbedingten Beeinflussungen des Messfühlers während eines Transportes oder einer Lagerung desselben verwendet werden kann. Beispielsweise ist der Transport- und Lagerungsschutz als Schutzkappe ausgebildet. Unter einer Kappe ist ein Verschluss zu verstehen, da sie den Messfühler gegenüber der Umgebung zumindest teilweise verschließt.
Der Messfühler kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere zur Bestimmung der Temperatur oder der Konzentration einer Gaskomponente in dem Messgas, insbesondere im Abgas einer Brennkraftmaschine, verwendet werden. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung einer Gaskomponente des Gases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Gas. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Arten von Gaskomponenten erfassbar, beispielsweise Stickoxide, Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserstoff. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Gases erfassbar. Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik einsetzbar, so dass es sich bei dem Messgasraum insbesondere um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine handeln kann und bei dem Gas insbesondere um Abgas.
Unter einem Gewindeabschnitt des Messfühlergehäuses ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Abschnitt des Messfühlergehäuses zu verstehen, der mit einem Gewinde versehene ist. Das Gewinde kann beispielsweise ein Außengewinde, so dass der Messfühler durch Eingriff mit einem Innengewinde der Wand des Messgasraums befestigbar ist, oder ein Innengewinde, so dass der Messfühler durch Eingriff mit einem Außengewinde der Wand des Messgasraums befestigbar ist, sein. Die Angaben „innen“ und „außen“ beziehen sich dabei auf radiale Richtungen bezüglich einer Gewindeachse, um die sich das Gewinde erstreckt.
Unter der Angabe „im Wesentlichen zylindrisch“ für die Form des Transport- und Lagerungsschutzes sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung Formen mit Abweichungen von einer exakt kreiszylindrischen Form zu verstehen. Beispielsweise kann eine Querschnittsfläche senkrecht zu einer Zylinderachse der Form oval, mehreckig, mehreckig an eine Kreisform angenähert oder dergleichen sein.
Unter einem Dichtungswulst ist eine längliche, gerundete Verdickung zu verstehen, die eingerichtet ist, eine gasdichte und/oder flüssigkeitsdichte Berührung mit einem Schutzrohr zu bilden. Beispielsweise ist der Dichtungswulst als Dichtungslippe ausgebildet.
Unter einem Schutzrohr ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein rohrförmiges Bauteil zu verstehen, das geeignet ist zum Schutz des Sensorelements vor chemischen, physikalischen, mechanischen und/oder thermischen Einflüssen. Das Schutzrohr weist üblicherweise Löcher auf, um einen Gaszutritt zu dem Sensorelement zu ermöglichen.
Unter der Gasseite ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Bereich zu verstehen, der dem Messgasraum zugewandt ist und in dem Messgasraum angeordnet sein kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist daher unter einem gasseitigen Abschnitt eines Bauteils, wie beispielsweise dem gasseitigen Sensorabschnitt oder einem gasseitigen Endabschnitt eines Schutzrohrs, ein Sensorabschnitt oder Endabschnitt des Schutzrohrs zu verstehen, der dem Messgasraum zugewandt ist und in diesem oder an diesem angeordnet sein kann.
Unter einem gehäuseseitigen Abschnitt, wie beispielsweise dem gehäuseseitigen Endabschnitt des Schutzrohrs, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Abschnitt zu verstehen, der dem Messfühlergehäuse (50) des Messfühlers zugewandt ist und in diesem oder an diesem angeordnet sein kann.
Unter der Angabe im Wesentlichen senkrecht ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Abweichung von maximal 5 ° von einer exakt senkrechten Richtung bezüglich des angegebenen Bezugsbauteils oder der angegebenen Bezugsrichtung zu verstehen.
Unter einem Winkel eines Wulstabschnitts zu der Zylinderachse ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Winkel zu verstehen, der zwischen einer Tangente an den Wulstabschnitt und der Zylinderachse bestimmt wird, wobei bei einem derartigen Schnitt zwischen zwei Geraden zwei benachbarte Winkel existieren, deren Summe 180° ist, und stets der kleinere dieser zwei Winkel betrachtet wird.
Der erfindungsgemäße Transport- und Lagerungsschutz ist für eine Vielzahl von Messfühlern geeignet. Ferner werden die Abzugskräfte, also diejenigen Kräfte, die zum Abziehen des Transport- und Lagerungsschutzes von dem Messfühler erforderlich sind, vereinheitlicht. Das heißt, unabhängig von der geometrischen Ausbildung des Messfühlers, sind die Abzugskräfte identisch oder nur unwesentlich bzw. unmerkbar unterschiedlich. Dabei ergibt sich eine Kostenvorteil, da bei einem Hersteller des Transport- und Lagerungsschutzes eine größere Menge gleicher Transport- und Lagerungsschutze abgerufen werden kann.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist, den Transport- und Lagerungsschutz mit einer radial umlaufenden Dichtungslippe in einer Form vergleichbar einem Scheibenwischerblatt auszubilden, so dass ein linienförmiger Kontakt zwischen dem Transport- und Lagerungsschutz und dem Schutzrohr realisiert wird. Dabei wird die Lage der Dichtungslippe so gewählt, dass sie bei allen Schutzrohren zwischen dem Schweißungsbereich und dem sich bei Tiefziehen des Schutzrohrs ergebenden Wulst am Schutzrohr liegt. Ein weiterer Vorteil ist die Überlappung bzw. Überdeckung des Transport- und Lagerungsschutzes mit dem Sechskant des Messfühlergehäuses. Dadurch können Beschädigungen am Kabelbaum durch den scharfkantigen Sechskant im Kabelbaum vermieden werden. Durch das Design des Transport- und Lagerungsschutzes wird eine Auflagefläche für alle Schutzrohrtypen realisiert. Durch Versteifungsrippen im Bodenbereich wird zudem das Volumen in der Schutzkappe reduziert und damit der Effekt des Lösens der Schutzkappe durch die beim Aufschieben komprimierte Luft reduziert. Durch die Ausbildung der Dichtungslippe in der Form eines Scheibenwischerblatts wird zum einen ein punktförmiger Kontakt zwischen Schutzrohr und Schutzkappe realisiert und zum anderen durch die Biegsamkeit der Dichtungslippe beim Abziehen die Abzugskraft reduziert. Aussparungen im Bereich des Sechskants sind hilfreich für die Deformation der Schutzkappe und damit der Verringerung der Abzugskraft vom Sechskant.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Transport- und Lagerungsschutzes,
2 eine Querschnittsansicht entlang einer Längsachse des Transport- und Lagerungsschutzes,
3 ein Querschnittsansicht entlang einer Längsachse des Transport- und Lagerungsschutzes und eines Messfühlers in einem aufgeschobenen Zustand des Transport- und Lagerungsschutzes, und
4 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts des Transport- und Lagerungsschutzes im Bereich des Dichtungswulstes.
Ausführungsformen der Erfindung
1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Transport- und Lagerungsschutzes 10 für einen Messfühler 12 (3) zur Bestimmung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum. Der Transport- und Lagerungsschutz ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Schutzkappe 14 ausgebildet. Der Transport- und Lagerungsschutz 10 ist aus Kunststoff, wie beispielsweise Polyethylen, hergestellt. Der Transport- und Lagerungsschutz 10 ist im Wesentlichen zylindrisch um eine Zylinderachse 16 ausgebildet. Beispielsweise ist der Transport- und Lagerungsschutz 10 rotationssymmetrisch um die Zylinderachse 16 ausgebildet. Die Zylinderachse 16 kann zugleich eine Längsachse des Transport- und Lagerungsschutz 10 definieren. Der Transport- und Lagerungsschutz 10 weist einen schutzrohrseitigen Abschnitt 18 und einen gewindeabschnittsseitigen Abschnitt 20 auf. Der gewindeabschnittsseitige Abschnitt 20 weist einen größeren Innendurchmesser als der schutzrohrseitige Abschnitt 18 auf.
2 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Zylinderachse 16. Wie aus der Darstellung der 2 erkennbar ist, weist der schutzrohrseitige Abschnitt 18 an einer Innenwand 22 einen ringförmigen Dichtungswulst 24 auf. Beispielsweise ist der Dichtungswulst 24 in einer axialen Entfernung von dem gewindeabschnittsseitigen Abschnitt 20 angeordnet, die einer axialen Länge des schutzrohrseitigen Abschnitts 18 von 10 % bis 60 % bevorzugt 15 % bis 40 % und noch bevorzugter von 20 % bis 35 % entspricht, beispielsweise 25 %, 30 % oder 33 %. Der Dichtungswulst 24 erstreckt sich vollständig in einer Umfangsrichtung um die Zylinderachse 16. Der Dichtungswulst 24 kann beispielsweise als Dichtungslippe ausgebildet sein. Der Dichtungswulst 24 ist an einem der Zylinderachse 16 zugewandten Ende 26 gewölbt, insbesondere konvex, ausgebildet. Das der Zylinderachse 16 zugewandte Ende 26 des Dichtungswulstes 24 weist eine Abmessung in axialer Richtung bezüglich der Zylinderachse 16 von 0,2 mm bis 1,0 mm, bevorzugt von 0,3 mm bis 0,8 mm und noch bevorzugter von 0,4 mm bis 0,6 mm, auf, beispielsweise 0,5 mm. Der Dichtungswulst 24 weist einen im Wesentlichen senkrecht zu der Zylinderachse 16 verlaufenden Wulstabschnitt 28 und einen schräg zu der Zylinderachse 16 verlaufenden Wulstabschnitt 30 auf. Der im Wesentlichen senkrecht zu der Zylinderachse 16 verlaufenden Wulstabschnitt 28 ist dem gewindeabschnittsseitigen Abschnitt 20 zugewandt. Beispielsweise ist der schräg zu der Zylinderachse 16 verlaufenden Wulstabschnitt 30 in einem Winkel α zu der Zylinderachse 16 von 20 ° bis 40 °, bevorzugt von 25 ° bis 35 ° und noch bevorzugter von 30 °, angeordnet, beispielsweise 30 °.
Der schutzrohrseitige Abschnitt 18 ist an einem dem gewindeabschnittsseitigen Abschnitt 20 abgewandten Ende 32 von einem Verschluss 34 verschlossen. Der Verschluss 34 erstreckt sich beispielsweise senkrecht zu der Zylinderachse 16. Mindestens eine Versteifungsrippe 36 ist vorgesehen, die mit dem Verschluss 34 und dem schutzrohrseitigen Abschnitt 18 im Inneren des schutzrohrseitigen Abschnitts 18 verbunden ist. Beispielsweise sind acht Versteifungsrippen 36 vorgesehen, die in Umfangsrichtung um die Zylinderachse 16 gleichmäßig verteilt oder beabstandet angeordnet sind. Die Versteifungsrippen 38 sind beispielsweise dreieckig ausgebildet. Ferner ist an dem Verschluss 34 mindestens ein Vorsprung 38 vorgesehen, der in einer axialen Richtung bezüglich der Zylinderachse 16 in den schutzrohrseitigen Abschnitt 18 hinein, d.h. in Richtung zu dem gewindeabschnittsseitigen Abschnitt 20, vorsteht. Der Vorsprung 38 ist insbesondere zwischen den Versteifungsrippen 36 und der Zylinderachse 16 angeordnet. Beispielsweise ist der Vorsprung 38 als ringförmiger Vorsprung ausgebildet, der sich in Umfangsrichtung um die Zylinderachse 16 erstreckt.
Der gewindeabschnittsseitige Abschnitt 20 weist an einem dem schutzrohrseitigen Abschnitt 18 abgewandten Ende 40 eine Abschrägung 42 auf. Die Abschrägung 42 erstreckt sich vollständig in Umfangsrichtung um die Zylinderachse 16. Die Abschrägung 42 ist so ausgebildet, dass sich ihr Innendurchmesser mit zunehmendem Abstand von dem schutzrohrseitigen Abschnitt 18 vergrößert. Ferner weist der gewindeabschnittsseitige Abschnitt 20 an dem dem schutzrohrseitigen Abschnitt 18 abgewandten Ende 40 mindestens eine Aussparung 44 auf. Beispielsweise weist der gewindeabschnittsseitige Abschnitt 20 vier Aussparungen 44 auf, die in Umfangsrichtung um die Zylinderachse 16 gleichmäßig verteilt oder beabstandet angeordnet sind. Die Aussparungen 44 durchdringen dabei das dem schutzrohrseitigen Abschnitt 18 abgewandten Ende 40 vollständig in radialer Richtung bezüglich der Zylinderachse 16. Beispielsweise sind die Aussparungen 44 tropfenförmig ausgebildet. An dem gewindeabschnittsseitigen Abschnitt 20 ist weiterhin ein Wulst 46 angeordnet. Der Wulst 46 steht in radialer Richtung bezüglich der Zylinderachse 16 nach außen von dem gewindeabschnittsseitigen Abschnitt 20 vor. Der Wulst 46 ist beispielsweise als Ring ausgebildet und erstreckt sich vollständig in Umfangsrichtung um die Zylinderachse 16. Der Wulst 46 ist beispielsweise in der Mitte einer axialen Länge des gewindeabschnittsseitigen Abschnitts 20 bezüglich der Zylinderachse 16 angeordnet. Die Aussparungen 44 können sich in axialer Richtung von dem dem schutzrohrseitigen Abschnitt 18 abgewandten Ende 40 bis unmittelbar an den Wulst 46 angrenzend erstrecken. Der Wulst 46 verhindert eine mögliche Rissausbreitung, die von den Aussparungen 44 ausgehend durch Beschädigungen des gewindeabschnittsseitigen Abschnitts 20 entstehen könnte. Ferner dient der Wulst 46 als Versteifung des gewindeabschnittsseitigen Abschnitts 20. Der Transport- und Lagerungsschutz 10 kann integral oder einstückig mittels eines Spritzgussverfahrens hergestellt sein. Insbesondere sind der Dichtungswulst 24, der schutzrohrseitige Abschnitt 18 und der gewindeabschnittsseitigen Abschnitt 20 bei diesem Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet.
3 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Zylinderachse 16 des Transport- und Lagerungsschutzes 10 in einem auf den Messfühler 12 aufgeschobenen Zustand. Der in 3 dargestellte Messfühler 12 kann zum Nachweis von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften eines Gases in einem Messgasraum verwendet werden, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung einer Gaskomponente des Gases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Gas. Der Sauerstoffanteil kann beispielsweise in Form eines Partialdrucks und/oder in Form eines Prozentsatzes erfasst werden. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Arten von Gaskomponenten erfassbar, beispielsweise Stickoxide, Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserstoff. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Gases erfassbar. Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik einsetzbar, so dass es sich bei dem Messgasraum insbesondere um einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine handeln kann und bei dem Gas insbesondere um Abgas.
Der Messfühler 12 weist ein Sensorelement 48 auf, das mit einem einem Messgas ausgesetzten, gasseitigen Sensorabschnitt 50 aus einem Messfühlergehäuse 52 herausragt. Dieser gasseitige Sensorabschnitt 50 des Sensorelements 48 wird von außen nach innen gesehen zunächst von einem Doppelschutzrohr 54 umgeben. Dieses Doppelschutzrohr 54 umfasst ein äußeres Schutzrohr 56 und ein inneres Schutzrohr 58. Des Weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein zusätzliches zentrales Schutzrohr 60 vorgesehen, welches das Sensorelement 48 innerhalb des Doppelschutzrohrs 54 umgibt.
Es sei darauf verwiesen, dass das Vorhandensein eines zentralen Schutzrohrs 60 jedoch keine Voraussetzung für die Umsetzung der Erfindung darstellt. Vielmehr lässt sich die Erfindung normalerweise auch in einem Messfühler 12 umsetzen, welcher lediglich ein Doppelschutzrohr 54 und kein zusätzliches zentrales Schutzrohr 60 aufweist.
Bei dem vorliegenden Beispiel eines erfindungsgemäßen Messfühlers 12, nämlich hier beispielhaft einer Lambdasonde, sind des Weiteren sämtliche Schutzrohre 56, 58, 60 an dem Messfühlergehäuse 52 befestigt, beispielsweise durch eine Schweißung 62. Des Weiteren weisen sämtliche Schutzrohre 56, 58, 60 geeignete Öffnungen 64 bzw. Durchbrechungen in ihrer Wand auf, um eine Kontaktierung des Sensorelements 48 mit dem zu untersuchenden Messgas zu erlauben.
Bei dem hier vorliegenden Aufbau des Messfühlers 12 weist der Messfühler 12 einen rotationssymmetrischen Aufbau um eine Längs- oder Mittelachse 66 des Messfühlergehäuses 52 auf. Erfindungsgemäß umgeben die Schutzrohre 56, 58, 60 zumindest den gasseitigen Sensorabschnittabschnitt 50 des Sensorelements 48. Ferner weist das Messfühlergehäuse 52 einen Gewindeabschnitt 68 auf. Der Gewindeabschnitt 68 weist beispielsweise ein Außengewinde 70 auf. Der Gewindeabschnitt 68 ist vorgesehen, um den Messfühler 12 an einer Wand des Messgasraums zu befestigen.
Das Messfühlergehäuse 52 weist weiterhin einen Gehäusesockel 72 auf. Der Gehäusesockel 72 kann beispielsweise ein Sechskant sein. Der Gehäusesockel 72 befindet sich an einer den Schutzrohren 56, 58, 60 abgewandten Seite des Gewindeabschnitts 68.
In einem aufgeschobenen Zustand des Transport- und Lagerungsschutzes 10 überdeckt der schutzrohrseitige Abschnitt 18 das äußere Schutzrohr 56 in einer Umfangsrichtung um die Zylinderachse 16. Der Verschluss 34 überdeckt dabei das äußere Schutzrohr 56 und in radiale Richtung bezüglich der Zylinderachse 16. In einem aufgeschobenen Zustand des Transport- und Lagerungsschutzes 10 überdeckt der gewindeabschnittsseitige Abschnitt 20 den Gewindeabschnitt 68 in einer Umfangsrichtung um die Zylinderachse 16. In einem aufgeschobenen Zustand des Transport- und Lagerungsschutzes 10 fallen die Längsachse 66 des Messfühlers 12 und die Zylinderachse 16 zusammen. Der Transport- und Lagerungsschutz 10 ist insbesondere so ausgebildet, dass ein Innendurchmesser des Dichtungswulsts 24 kleiner als ein Außendurchmesser des äußeren Schutzrohrs 56 ist. Dadurch erfährt der Dichtungswulst 24 bei einem Aufschieben des Transport- und Lagerungsschutzes 10 auf das äußere Schutzrohr 56 und den Gewindeabschnitt 68 eine plastische und/oder elastische Verformung. Beispielsweise ist der Innendurchmesser des Dichtungswulstes 24 von 0,3 mm bis 1,5 mm, bevorzugt von 0,4 mm bis 1,0 mm und noch bevorzugter von 0,6 mm bis 0,8 mm, kleiner als der Außendurchmesser des äußeren Schutzrohrs 56. Der Dichtungswulst 24 ist so ausgebildet, dass der Dichtungswulst 24 in einem aufgeschobenen Zustand das äußere Schutzrohr 56 linienförmig in einer Umfangsrichtung um die Zylinderachse 16 berührt. In axialer Richtung gesehen berührt der Dichtungswulst 24 das äußere Schutzrohr 56 punktförmig.
Der gewindeabschnittsseitige Abschnitt 20 überdeckt nicht nur den Gewindeabschnitt 68, sondern zumindest teilweise und bevorzugt vollständig auch den Gehäusesockel 72. Da der Gehäusesockel als Sechskant ausgebildet ist, der üblicherweise scharfe Kanten aufweist, können durch die Überdeckung des Gehäusesockels 72 Beschädigungen an einem nicht gezeigten Kabelbaum des Messfühlers 12 vermieden werden. Die Abschrägungen 42 erleichtern das Aufschieben des Transport- und Lagerungsschutzes 10 und insbesondere des gewindeabschnittsseitigen Abschnitts 20 auf den Gehäusesockel 72. Die Aussparungen 44 sind hilfreich für die Deformation des Transport- und Lagerungsschutzes 10 beim Aufschieben und reduzieren den Einfluss des Gehäusesockels 72 auf die Abzugskraft. In einem aufgeschobenen Zustand des Transport- und Lagerungsschutzes 10 berührt der Vorsprung 38 das äußere Schutzrohr 56 und dient als Auflagefläche für das äußere Schutzrohr 56.
4 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts des Transport- und Lagerungsschutzes 10 im Bereich des Dichtungswulstes 24. Wie aus dieser vergrößerten Darstellung erkennbar ist, ist der Dichtungswulst 24 annähernd in der Form eines Scheibenwischerblatts ausgebildet. Durch den linienförmigen Kontakt des Dichtungswulstes 24 mit dem äußeren Schutzrohr 56 wird die Abzugskraft verringert. Wie durch gestrichelte Linien 74 in 4 dargestellt ist, verformt sich der Dichtungswulst 24 beim Abziehen des Transport- und Lagerungsschutzes 10 in der durch einen Pfeil 76 angegebenen Richtung. Diese Verformung wird durch eine durch eine reibungsbedingte Kraft verursacht. Auch in diesem verformten Zustand des Dichtungswulstes 24 berührt der Dichtungswulst 24 das äußere Schutzrohr 56 nur linienförmig, so dass die zum Abziehen des Transport- und Lagerungsschutzes 10 erforderliche Abzugskraft konstant ist und sich nicht während des Abziehens verändert durch beispielsweise eine mit der Verformung des Dichtungswulsts 24 zunehmende größere Berührungsfläche mit dem äußeren Schutzrohr 56. Aufgrund seiner Lage liegt der Dichtungswulst 24 bei allen Schutzrohrtypen zwischen dem Bereich der Schweißung 62 und einem sich beim Tiefziehen des Schutzrohrs ergebenden Wulst am Schutzrohr.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, Seiten 160–165 [0002]

Claims

Transport- und Lagerungsschutz (10), für einen Messfühler (12) zur Bestimmung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, wobei der Messfühler (12) ein Messfühlergehäuse (52) mit einem Gewindeabschnitt (68) zum Befestigen des Messfühlers (12) an einer Wand des Messgasraums, ein Sensorelement (48), das mit einem dem Messgas aussetzbaren, gasseitigen Sensorabschnitt (50) aus dem Messfühlergehäuse (52) herausragt, und mindestens ein den gasseitigen Sensorabschnitt (50) umgebendes Schutzrohr (56) aufweist, wobei der Transport- und Lagerungsschutz (10) im Wesentlichen zylindrisch um eine Zylinderachse (16) ausgebildet ist und einen schutzrohrseitigen Abschnitt (18) zum Überdecken des Schutzrohrs (56) und einen gewindeabschnittsseitigen Abschnitt (20) zum Überdecken des Gewindeabschnitts (68) aufweist, wobei der schutzrohrseitige Abschnitt (18) an einer Innenwand (22) einen ringförmigen Dichtungswulst (24) aufweist, wobei sich der Dichtungswulst (24) in einer Umfangsrichtung um die Zylinderachse (16) erstreckt, wobei ein Innendurchmesser des Dichtungswulstes (24) kleiner als ein Außendurchmesser des Schutzrohrs (56) ist, so dass der Dichtungswulst (24) bei einem Aufschieben des Transport- und Lagerungsschutzes (10) auf das Schutzrohr (56) und den Gewindeabschnitt (68) eine plastische und/oder elastische Verformung erfährt, wobei der Dichtungswulst (24) so ausgebildet ist, dass der Dichtungswulst (24) in einem aufgeschobenen Zustand das Schutzrohr (56) linienförmig in einer Umfangsrichtung um die Zylinderachse (16) berührt.
Transport- und Lagerungsschutz (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der gewindeabschnittsseitige Abschnitt (20) einen größeren Innendurchmesser als der schutzrohrseitige Abschnitt (18) aufweist.
Transport- und Lagerungsschutz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dichtungswulst (24) an einem der Zylinderachse (16) zugewandten Ende (26) gewölbt, insbesondere konvex, ausgebildet ist.
Transport- und Lagerungsschutz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Dichtungswulst (24) einen im Wesentlichen senkrecht zu der Zylinderachse (16) verlaufenden Wulstabschnitt (28) und einen schräg zu der Zylinderachse (16) verlaufenden Wulstabschnitt (30) aufweist.
Transport- und Lagerungsschutz (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der schräg zu der Zylinderachse (16) verlaufenden Wulstabschnitt in einem Winkel zu der Zylinderachse (16) von 20 ° bis 40 °, bevorzugt von 25 ° bis 35 ° und noch bevorzugter von 30 °, angeordnet ist.
Transport- und Lagerungsschutz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Innendurchmesser des Dichtungswulstes (24) von 0,3 mm bis 1,5 mm, bevorzugt von 0,4 mm bis 1,0 mm und noch bevorzugter von 0,6 mm bis 0,8 mm, kleiner als der Außendurchmesser des Schutzrohrs (56) ist.
Transport- und Lagerungsschutz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Messfühlergehäuse (50) einen Gehäusesockel (72), insbesondere einen Sechskant, aufweist, der sich an einer dem Schutzrohr (56) abgewandten Seite des Gewindeabschnitts (68) befindet, wobei der gewindeabschnittsseitige Abschnitt (20) der Transport- und Lagerungsschutz (10) zum mindestens teilweisen Überdecken des Gehäusesockels (72) ausgebildet ist.
Transport- und Lagerungsschutz (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der gewindeabschnittsseitige Abschnitt (20) an einem dem schutzrohrseitigen Abschnitt (18) abgewandten Ende (40) eine Abschrägung (42) aufweist.
Transport- und Lagerungsschutz (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Abschrägung (42) so ausgebildet ist, dass sich ihr Innendurchmesser mit zunehmendem Abstand von dem schutzrohrseitigen Abschnitt (18) vergrößert.
Transport- und Lagerungsschutz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der gewindeabschnittsseitige Abschnitt (20) an einem dem schutzrohrseitigen Abschnitt (18) abgewandten Ende (40) mindestens eine Aussparung (44) aufweist.
Transport- und Lagerungsschutz (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der schutzrohrseitige Abschnitt (18) an einem dem gewindeabschnittsseitigen Abschnitt (20) abgewandten Ende (32) von einem Verschluss (34) verschlossen ist, wobei mindestens eine Versteifungsrippe (36) vorgesehen ist, die mit dem Verschluss (34) und dem schutzrohrseitigen Abschnitt (18) verbunden ist.
Transport- und Lagerungsschutz (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei an dem Verschluss (34) mindestens ein Vorsprung (38) vorgesehen ist, der in einer axialen Richtung bezüglich der Zylinderachse (16) in den schutzrohrseitigen Abschnitt (18) hinein vorsteht.