DE102020215517A1

DE102020215517A1 - Sensor for detecting at least one property of a sample gas in a sample gas space

Info

Publication number: DE102020215517A1
Application number: DE102020215517.8A
Authority: DE
Inventors: Christoph Gmelin; Gerald Scheday; Peter Raffelstetter; Vratislav Tichy
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2022-06-09

Abstract

Es wird ein Sensor (10) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, vorgeschlagen. De Sensor (10) umfasst ein Sensorelement (20), ein Gehäuse (12) und eine Schutzhülse (42). Das Gehäuse (12) ist zumindest teilweise von der Schutzhülse (42) umgeben und weist eine Längsbohrung (16) auf, in der das Sensorelement (20) angeordnet ist. Der Sensor (10) weist weiterhin einen Kontakthalter (44) und eine Federklammer (46) auf. Der Kontakthalter (44) ist zum Halten des Sensorelements (20) ausgebildet. Die Federklammer (46) ist zum Fixieren des Kontakthalters (44) ausgebildet. Die Federklammer (46) ist zwischen dem Gehäuse (12) und der Schutzhülse (42) angeordnet. Die Federklammer (46) ist im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet. Die Federklammer (46) weist Haltearme (60) auf. Die Haltearme (60) stehen in axialer Richtung von der Federklammer (46) vor und umgreifen den Kontakthalter (44) zumindest teilweise an einem axialen Ende (84) des Kontakthalters (44).A sensor (10) is proposed for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space, in particular for detecting a proportion of a gas component in the measurement gas or a temperature of the measurement gas. The sensor (10) comprises a sensor element (20), a housing (12) and a protective sleeve (42). The housing (12) is at least partially surrounded by the protective sleeve (42) and has a longitudinal bore (16) in which the sensor element (20) is arranged. The sensor (10) also has a contact holder (44) and a spring clip (46). The contact holder (44) is designed to hold the sensor element (20). The spring clip (46) is designed to fix the contact holder (44). The spring clip (46) is arranged between the housing (12) and the protective sleeve (42). The spring clip (46) is essentially sleeve-shaped. The spring clip (46) has holding arms (60). The holding arms (60) protrude from the spring clip (46) in the axial direction and at least partially surround the contact holder (44) at an axial end (84) of the contact holder (44).

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl von Sensorelementen 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 Messgases handeln, wobei eine oder mehrere Eigenschaften erfasst werden können. Die Erfindung wird im Folgenden insbesondere unter Bezugnahme auf eine qualitative und/oder quantitative Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente des Messgases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Messgas. 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 Messgases erfassbar, wie beispielsweise die Temperatur.A large number of sensor elements and methods for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas chamber are known from the prior art. In principle, any physical and/or chemical properties of the measurement gas can be involved, with one or more properties being able to be detected. The invention is described below in particular with reference to a qualitative and/or quantitative detection of a proportion of a gas component of the measurement gas, in particular with reference to a detection of an oxygen proportion in the measurement gas. The oxygen content can be recorded, for example, in the form of a partial pressure and/or in the form of a percentage. Alternatively or additionally, however, other properties of the measurement gas can also be detected, such as the temperature.

Beispielsweise können derartige Sensorelemente als so genannte Lambdasonden ausgestaltet sein, wie sie beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, S. 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.For example, such sensor elements can be designed as so-called lambda probes, as are known, for example, from Konrad Reif (ed.): Sensors in motor vehicles, 1st edition 2010, pp. 160-165. With broadband lambda probes, in particular with planar broadband lambda probes, the oxygen concentration in the exhaust gas can be determined over a large range, for example, and the air-fuel ratio in the combustion chamber can thus be inferred. The air ratio λ describes this air-fuel ratio.

Aus dem Stand der Technik sind insbesondere Sensoren mit keramischen Sensorelementen 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 yttriumstabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und scandiumdotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ), die geringe Zusätze an Aluminiumoxid (Al₂O₃) und/oder Siliziumoxid (SiO₂) enthalten können.In particular, sensors with ceramic sensor elements are known from the prior art, which are based on the use of electrolytic properties of certain solid bodies, ie on ion-conducting properties of these solid bodies. In particular, these solid bodies can be solid ceramic electrolytes, such as zirconium dioxide (ZrO ₂ ), in particular yttrium-stabilized zirconium dioxide (YSZ) and scandium-doped zirconium dioxide (ScSZ), which contain small amounts of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) and/or silicon oxide (SiO ₂ ) may contain.

Derartige Sensoren weisen üblicherweise eine Dichtung auf. Die Dichtung ist aus einem Material hergestellt, das eine Mischung aus Bornitrid und einer oxidkeramischen Komponente, wie beispielsweise Steatit umfasst. Ein derartiger Sensor ist beispielsweise in der DE 100 09 597 A1 , DE 195 32 090 A1 und DE 197 14 203 A1 beschrieben. Die Dichtungen sind scheibenförmig ausgebildet. Die dort beschriebenen Materialien sorgen für eine gute Dichtwirkung, insbesondere gegenüber Kraftstoff, und eine hohe Temperaturbeständigkeit.Such sensors usually have a seal. The seal is made from a material comprising a mixture of boron nitride and an oxide ceramic component such as steatite. Such a sensor is for example in DE 100 09 597 A1 , DE 195 32 090 A1 and DE 197 14 203 A1 described. The seals are disc-shaped. The materials described there ensure a good sealing effect, in particular with respect to fuel, and high temperature resistance.

Weiterhin ist bei derartigen Sensoren ein Kontakthalter vorgesehen, der das Sensorelement in der Längsbohrung hält. Der Kontakthalter ist einteilig oder mehrteilig, wie beispielsweise zweiteilig, ausgebildet und weist eine Klammer auf oder ist innerhalb einer Schutzhülse des Sensors befestigt.Furthermore, with such sensors, a contact holder is provided, which holds the sensor element in the longitudinal bore. The contact holder is designed in one piece or in several pieces, for example in two pieces, and has a clamp or is fastened within a protective sleeve of the sensor.

Trotz der Vorteile der aus dem Stand der Technik bekannten Sensoren beinhalten diese noch Verbesserungspotenzial. Bei der zuerst genannten Variante des zweiteiligen Kontakthalters ist der Verbindungsprozess von Kontakthalter und Sensorelement kompliziert und aufwändig. Bei der zweiten genannten Variante mit der Befestigung des einteiligen Kontakthalters in der Schutzhülse kann die Ausrichtung des Kontakthalters variieren und ist nur mit speziellen Maschinen fertigungstechnisch zu positionieren, zu fügen und sichtbar. Die fertigungstechnische Toleranz beim Verpressen des Sensorelements im Sensorgehäuse führt dazu, dass der Kontakthalter nicht in der optimalen Lage positioniert werden kann. Eine variierende Ausrichtung des Kontakthalters bewirkt jedoch eine variierende Ausrichtung des Sensorelements, so dass sich das Sensorelement unter Umständen nicht an seiner Sollposition befindet, was zu einer Messungenauigkeit und zu zusätzlichen mechanischen Lasten auf das Sensorelement führen kann.Despite the advantages of the sensors known from the prior art, these still contain potential for improvement. In the first-mentioned variant of the two-part contact holder, the process of connecting the contact holder and the sensor element is complicated and time-consuming. In the second variant mentioned, with the attachment of the one-piece contact holder in the protective sleeve, the alignment of the contact holder can vary and can only be positioned, joined and visible using special machines. The manufacturing tolerance when pressing the sensor element in the sensor housing means that the contact holder cannot be positioned in the optimum position. However, a varying alignment of the contact holder causes a varying alignment of the sensor element, so that the sensor element may not be in its desired position, which can lead to measurement inaccuracy and to additional mechanical loads on the sensor element.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Es wird daher ein Sensor zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum vorgeschlagen, welcher die Nachteile bekannter Sensoren zumindest weitgehend vermeidet. Insbesondere wird bei dem Sensor der Fügeprozess von Kontakthalter und Sensorelement vereinfacht, wobei der Kontakthalter zudem genauer ausgerichtet werden kann.A sensor for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas chamber is therefore proposed, which at least largely avoids the disadvantages of known sensors. In particular, the process of joining the contact holder and sensor element is simplified in the sensor, with the contact holder also being able to be aligned more precisely.

Ein erfindungsgemäßer Sensor zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, umfasst ein Sensorelement, ein Gehäuse und eine Schutzhülse. Das Gehäuse ist zumindest teilweise von der Schutzhülse umgeben und weist eine Längsbohrung auf, in der das Sensorelement angeordnet ist. Der Sensor weist weiterhin einen Kontakthalter und eine Federklammer auf. Der Kontakthalter ist zum Halten des Sensorelements ausgebildet. Die Federklammer ist zum Fixieren des Kontakthalters ausgebildet. Die Federklammer ist zwischen dem Gehäuse und der Schutzhülse angeordnet. Die Federklammer ist im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet. Die Federklammer weist Haltearme auf. Die Haltearme stehen in axialer Richtung von der Federklammer vor und umgreifen den Kontakthalter zumindest teilweise an einem axialen Ende des Kontakthalters.A sensor according to the invention for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space, in particular for detecting a proportion of a gas component in the measurement gas or a temperature of the measurement gas, comprises a sensor element, a housing and a protective sleeve. The housing is at least partially surrounded by the protective sleeve and has a longitudinal bore in which the sensor element is arranged. The sensor also has a contact holder and a spring clip. The contact holder is designed to hold the sensor element. The spring clip is designed to fix the contact holder. The spring clip is arranged between the housing and the protective sleeve. The spring clip is essentially sleeve-shaped. The spring clip has holding arms. The holding arms protrude from the spring clip in the axial direction and enclose the contact holder at least partially at an axial end of the contact holder.

Der Kontakthalter ist für das Aufschieben auf das Sensorelement derart ausgebildet, dass eine sichere Verbindung, d.h. elektrische Kontaktierung, zwischen den auf dem Sensorelement befindlichen Kontaktpads und den im Kontakthalter befindlichen Anschlusskontakts hergestellt werden kann. Die Federklammer ist im Gehäuse zwischen dem Kontakthalter und Gehäuse bzw. um den Kontakthalter herum und an der Gehäusewand abstützend ausgebildet.The contact holder is designed to be pushed onto the sensor element in such a way that a secure connection, i.e. electrical contact, can be established between the contact pads located on the sensor element and the connection contacts located in the contact holder. The spring clip is formed in the housing between the contact holder and the housing or around the contact holder and is supported on the housing wall.

Beim Zusammenbauen des Sensors wird das Sensorelement in dem Kontakthalter und in der Längsbohrung des Gehäuses angeordnet. Genauer wird beim Zusammenfügen des Sensors der am Kabelbaum befindliche Kontakthalter auf das im Gehäuse verpresste Sensorelement gesteckt. Der Kontakthalter ist dabei von der Federklammer umgeben. Beispielsweise wird die Federklammer in der Schutzhülse angeordnet und die Schutzhülse wird auf das Gehäuse mit dem Sensorelement aufgeschoben. Dabei wird die Federklammer zwischen Schutzhülse und Gehäuse komprimiert und verformt sich. Als Ausweichbewegung drückt die Federklammer nach innen auf den Kontakthalter, so dass dieser in seiner Position fixiert und zentriert wird. Auf diese Weise wird beim Zusammenbauen der Kontakthalter in einem Schritt fixiert und richtig ausgerichtet.When assembling the sensor, the sensor element is placed in the contact holder and in the longitudinal bore of the housing. To be more precise, when assembling the sensor, the contact holder on the cable harness is plugged onto the sensor element pressed into the housing. The contact holder is surrounded by the spring clip. For example, the spring clip is arranged in the protective sleeve and the protective sleeve is pushed onto the housing with the sensor element. The spring clip between the protective sleeve and the housing is compressed and deformed. As an evasive movement, the spring clip presses inward on the contact holder so that it is fixed in position and centered. In this way, the contact holder is fixed and correctly aligned in one step when assembling.

Bei dem Sensorelement kann es sich um ein Sensorelement für eine Lambdasonde handeln, wie es beispielsweise aus Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Auflage 2010, S. 160-165, bekannt ist. Ein derartiges Sensorelement weist einen Festelektrolyten und zwei durch den Festelektrolyten voneinander getrennte Elektroden auf. Der Festelektrolyt kann aus einer oder mehreren Festelektrolytschichten ausgebildet sein.The sensor element can be a sensor element for a lambda probe, as is known, for example, from Konrad Reif (ed.): Sensors in motor vehicles, 1st edition 2010, pp. 160-165. Such a sensor element has a solid electrolyte and two electrodes separated from one another by the solid electrolyte. The solid electrolyte can be formed from one or more solid electrolyte layers.

Unter einem Festelektrolyten oder einer Festelektrolytschicht ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein ein Körper oder Gegenstand mit elektrolytischen Eigenschaften, also mit Ionen leitenden Eigenschaften zu verstehen. Insbesondere kann es sich um einen keramischen Festelektrolyten handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid (ZrO₂), insbesondere yttriumstabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und scandiumdotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ), die geringe Zusätze an Aluminiumoxid (Al₂O₃) und/oder Siliziumoxid (SiO₂) enthalten können. Dies umfasst auch das Rohmaterial eines Festelektrolyten und daher die Ausbildung als so genannter Grünling oder Braunling, der erst nach einem Sintern zu einem Festelektrolyten wird. Insbesondere kann der Festelektrolyt als Festelektrolytschicht oder aus mehreren Festelektrolytschichten ausgebildet sein.In the context of the present invention, a solid electrolyte or a solid electrolyte layer is generally understood to mean a body or object with electrolytic properties, ie with ion-conducting properties. In particular, it can be a ceramic solid electrolyte, such as zirconium dioxide (ZrO ₂ ), in particular yttrium-stabilized zirconium dioxide (YSZ) and scandium-doped zirconium dioxide (ScSZ), which contain small amounts of aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) and/or silicon oxide (SiO ₂ ) may contain. This also includes the raw material of a solid electrolyte and therefore the formation of a so-called green body or brown body, which only becomes a solid electrolyte after sintering. In particular, the solid electrolyte can be formed as a solid electrolyte layer or from a plurality of solid electrolyte layers.

Unter einer Elektrode ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung allgemein ein Element zu verstehen, welches in der Lage ist, den Festelektrolyten derart zu kontaktieren, dass durch den Festelektrolyten und die Elektrode ein Strom aufrecht erhalten werden kann. Dementsprechend kann die Elektrode ein Element umfassen, an welchem die Ionen in den Festelektrolyten eingebaut und/oder aus dem Festelektrolyten ausgebaut werden können. Typischerweise umfassen die Elektroden eine Edelmetallelektrode, welche beispielsweise als Metall-Keramik-Elektrode oder auf dem Festelektrolyten aufgebracht sein kann oder auf andere Weise mit dem Festelektrolyten in Verbindung stehen kann. Typische Elektrodenmaterialen sind Platin-Cermet-Elektroden. Auch andere Edelmetalle, wie beispielsweise Gold oder Palladium, sind jedoch grundsätzlich einsetzbar.Within the scope of the present invention, an electrode is generally to be understood as an element which is able to contact the solid electrolyte in such a way that a current can be maintained through the solid electrolyte and the electrode. Accordingly, the electrode can comprise an element on which the ions can be incorporated into the solid electrolyte and/or removed from the solid electrolyte. Typically, the electrodes include a noble metal electrode, which can be applied, for example, as a metal-ceramic electrode or on the solid electrolyte or can be connected to the solid electrolyte in some other way. Typical electrode materials are platinum cermet electrodes. However, other noble metals, such as gold or palladium, can also be used in principle.

Die Haltearme der Federklammer können eine Länge aufweisen, die um mindestens einen Faktor 2 und bevorzugt mindestens einen Faktor 5 größer als eine Breite der Haltearme ist. Entsprechend können die Haltearme vergleichsweise schmal ausgebildet werden. Die Länge ist dabei als Abmessung entlang der Haupterstreckungsrichtung der Haltearme zu sehen. Die Breite ist eine Abmessung senkrecht zur Länge und senkrecht zur Höhe oder Dicke der Haltearme zu sehen.The holding arms of the spring clip can have a length which is at least a factor of 2 and preferably at least a factor of 5 greater than a width of the holding arms. Accordingly, the holding arms can be made comparatively narrow. The length is to be seen as a dimension along the main extension direction of the holding arms. The width is a dimension seen perpendicular to the length and perpendicular to the height or thickness of the support arms.

Die Haltearme können einen ersten Haltearmabschnitt und einen zweiten Haltearmabschnitt aufweisen, wobei der erste Haltearmabschnitt an die Federklammer angrenzend angeordnet sein kann, wobei sich der erste Haltearmabschnitt in einer ersten Richtung erstreckt, wobei sich der zweite Haltearmabschnitt in einer von der ersten Richtung abweichenden zweiten Richtung erstreckt. Entsprechend sind die Haltearme nicht gerade ausgebildet, so dass sie den Kontakthalter besonders gut umgreifen können. Der erste Haltearmabschnitt und der zweite Haltearmabschnitt können dabei ineinander übergehen bzw. miteinander verbunden sein.The holding arms can have a first holding arm section and a second holding arm section, it being possible for the first holding arm section to be arranged adjacent to the spring clip, with the first holding arm section extending in a first direction, with the second holding arm section extending in a second direction which differs from the first direction . Accordingly, the holding arms are not straight, so that they can grip the contact holder particularly well. The first holding arm section and the second holding arm section can merge into one another or be connected to one another.

Die zweite Richtung kann zu der ersten Richtung in einem Winkel von 20° bis 180° verlaufen. Entsprechend kann der zweite Haltearmabschnitt in vielen möglichen Anordnungen zu dem ersten haltearmabschnitt angeordnet sein, die sich von einer vergleichsweise geringen Neigung zu dem ersten Haltearmabschnitt bis zu einer entgegengesetzten Erstreckung reichen.The second direction can extend at an angle of 20° to 180° to the first direction. Correspondingly, the second holding arm section can be arranged in many possible arrangements relative to the first holding arm section, ranging from a comparatively slight inclination to the first holding arm section to an opposite extension.

Die Haltearme können abgewinkelt oder gebogen ausgebildet sein. Entsprechend können die Haltearme mit einem Knick, mit einem Winkel, einem abgerundeten Winkel oder bogenförmig gekrümmt sein.The holding arms can be angled or curved. Correspondingly, the holding arms can be curved with a kink, with an angle, with a rounded angle or in an arc shape.

Der Kontakthalter kann an dem axialen Ende plan oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Entsprechend kann der Kontakthalter an die räumlichen Anforderungen innerhalb des Sensorgehäuses bzw. der Schutzhülse angepasst sein und dennoch zuverlässig von dem Federhalter umgriffen werden.The contact holder can be flat or truncated at the axial end. Ent speaking, the contact holder can be adapted to the spatial requirements within the sensor housing or the protective sleeve and still be reliably encompassed by the spring holder.

Die Haltearme können in einer Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Dadurch lässt sich die Haltekraft auf den Kontakthalter gleichmäßig verteilen, was zu einer Zentrierung und somit exakten Ausrichtung führt.The holding arms can be distributed uniformly in a circumferential direction. This allows the holding force to be evenly distributed over the contact holder, which leads to centering and thus exact alignment.

Die Federklammer kann mindestens drei Haltearme aufweisen. Entsprechend lässt sich eine sichere Fixierung und Ausrichtung des Kontakthalters mit vergleichsweise wenigen Haltearmen sicherstellen.The spring clip can have at least three holding arms. Accordingly, a secure fixation and alignment of the contact holder can be ensured with comparatively few holding arms.

Die Haltearme können im Wesentlichen streifenförmig ausgebildet sein. Entsprechend können die Haltearme vergleichsweise lang, schmal und dünn ausgebildet sein.The holding arms can essentially be in the form of strips. Accordingly, the holding arms can be made comparatively long, narrow and thin.

Die Haltearme können ein gerades Vorderende aufweisen. Unter einem geraden Vorderende ist dabei eine Ausbildung parallel zur Breite und senkrecht zur Länge eines Haltearms zu verstehen. Somit weist ein derart ausgebildeter Haltearm kein spitzzulaufendes oder bogenförmiges Vorderende auf. Entsprechend wird durch ein gerades Vorderende eine sichere, flächige Anlage der Haltearme an den Kontakthalter realisiert.The support arms can have a straight front end. A straight front end is to be understood as being parallel to the width and perpendicular to the length of a holding arm. Thus, a holding arm designed in this way does not have a pointed or arcuate front end. Accordingly, a secure, flat contact of the holding arms on the contact holder is realized by a straight front end.

Figurenlistecharacter list

Weiter optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.Further optional details and features of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments, which are shown schematically in the figures.

Es zeigen:

1 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Sensors gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine perspektivische Ansicht einer Federklammer gemäß der ersten Ausführungsform,
3 eine perspektivische Ansicht eines Kontakthalters gemäß der ersten Ausführungsform,
4 eine perspektivische Ansicht eines Anschlusskontakts gemäß der ersten Ausführungsform,
5 eine perspektivische Ansicht einer Schutzhülse gemäß der ersten Ausführungsform,
6 eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Sensors gemäß einer zweiten Ausführungsform,
7 eine andere Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Sensors gemäß der zweiten Ausführungsform,
8 eine perspektivische Ansicht einer Federklammer gemäß der zweiten Ausführungsform,
9 eine perspektivische Ansicht einer ersten Modifikation der Federklammer gemäß der zweiten Ausführungsform,
10 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Modifikation der Federklammer gemäß der zweiten Ausführungsform,
11A eine perspektivische Vorderansicht eines Kontakthalters gemäß der zweiten Ausführungsform,
11B eine perspektivische Rückansicht eines Kontakthalters gemäß der zweiten Ausführungsform,
12A eine perspektivische Vorderansicht einer Modifikation des Kontakthalters gemäß der zweiten Ausführungsform,
12B eine perspektivische Rückansicht einer Modifikation des Kontakthalters gemäß der zweiten Ausführungsform,
13 eine perspektivische Ansicht eines Anschlusskontakts gemäß der zweiten Ausführungsform,
14 eine perspektivische Ansicht eines Paars von Anschlusskontakten einer Modifikation gemäß der zweiten Ausführungsform,
15 eine Seitenansicht einer Schutzhülse gemäß der zweiten Ausführungsform, und
16 eine perspektivische Ansicht einer Schutzhülse gemäß der zweiten Ausführungsform.

Show it:

1 a cross-sectional view of a sensor according to the invention according to a first embodiment,
2 a perspective view of a spring clip according to the first embodiment,
3 a perspective view of a contact holder according to the first embodiment,
4 a perspective view of a terminal contact according to the first embodiment,
5 a perspective view of a protective sleeve according to the first embodiment,
6 a cross-sectional view of a sensor according to the invention according to a second embodiment,
7 another cross-sectional view of the sensor according to the invention according to the second embodiment,
8th a perspective view of a spring clip according to the second embodiment,
9 a perspective view of a first modification of the spring clip according to the second embodiment,
10 a perspective view of a second modification of the spring clip according to the second embodiment,
11A a perspective front view of a contact holder according to the second embodiment,
11B a perspective rear view of a contact holder according to the second embodiment,
12A a front perspective view of a modification of the contact holder according to the second embodiment,
12B a rear perspective view of a modification of the contact holder according to the second embodiment,
13 a perspective view of a terminal contact according to the second embodiment,
14 a perspective view of a pair of terminal contacts of a modification according to the second embodiment,
15 a side view of a protective sleeve according to the second embodiment, and
16 a perspective view of a protective sleeve according to the second embodiment.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Sensors 10 zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Sensor 10 kann insbesondere zum Nachweis von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Messgases 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 Messgases beschrieben, insbesondere unter Bezugnahme auf eine Erfassung eines Sauerstoffanteils in dem Messgas. 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, wie beispielsweise Stickoxide, Kohlenwasserstoffe und/oder Wasserstoff. Alternativ oder zusätzlich sind jedoch auch andere Eigenschaften des Messgases 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 Messgas insbesondere um ein Abgas. 1 shows a cross-sectional view of a sensor 10 for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space, in particular for detecting a proportion of a gas component in the measurement gas or a temperature of the measurement gas, according to a first embodiment of the invention. The sensor 10 can be used in particular to detect physical and/or chemical properties of the measurement gas, with one or more properties being able to be detected. The invention is described below in particular with reference to a qualitative and/or quantitative detection of a gas component of the measurement gas, in particular with reference to a detection of an oxygen content in the measurement gas. The oxygen content can, for example in the form of a partial pressure and/or in the form of a percentage. In principle, however, other types of gas components can also be detected, such as nitrogen oxides, hydrocarbons and/or hydrogen. Alternatively or additionally, however, other properties of the measurement gas can also be detected. The invention can be used in particular in the field of motor vehicle technology, so that the measurement gas space can in particular be an exhaust tract of an internal combustion engine and the measurement gas can in particular be an exhaust gas.

Der Sensor 10 weist ein Gehäuse 12 auf. Das Gehäuse 12 kann beispielsweise ein metallisches Gehäuse sein. Das Gehäuse 12 weist ein Gewinde 14 als Befestigungsmittel für den Einbau in einer Wand des Messgasraums (nicht näher gezeigt) auf. Das Gehäuse 12 weist eine Längsbohrung 16 auf. Die Längsbohrung 16 erstreckt sich entlang einer Längsachse bzw. Längserstreckungsrichtung 18. Die Längsbohrung 16 weist eine schulterförmige Ringfläche auf. Die Ringfläche befindet sich angrenzend an einem dem Messgasraum zugewandten stirnseitigen Ende des Gehäuses. An dem stirnseitigen Ende ist eine Schutzrohrbaugruppe festgelegt, beispielsweise angeschweißt. Die Schutzrohrbaugruppe weist mindestens ein Schutzrohr 19 und bevorzugt mehrere Schutzrohre 19 auf. Beispielsweise weist die Schutzrohrbaugruppe ein äußeres Schutzrohr 19 und mindestens ein darin angeordnetes inneres Schutzrohr 19 auf. Die Schutzrohrbaugruppe kann beispielsweise zwei innere Schutzrohre 19 aufweisen, die konzentrisch zueinander angeordnet sind. Sowohl das äußere Schutzrohr 19 als auch das innere Schutzrohr 19 weisen nicht näher gezeigte Ein- und Austrittsöffnungen auf, durch die das Messgas in einen Innenraum des inneren Schutzrohrs 19 eintreten kann bzw. aus diesem heraustreten kann.The sensor 10 has a housing 12 . The housing 12 can be a metal housing, for example. The housing 12 has a thread 14 as a fastening means for installation in a wall of the measurement gas space (not shown in detail). The housing 12 has a longitudinal bore 16 . The longitudinal bore 16 extends along a longitudinal axis or direction of longitudinal extent 18. The longitudinal bore 16 has a shoulder-shaped annular surface. The annular surface is located adjacent to a front end of the housing facing the measurement gas space. A protective tube assembly is fixed, for example welded, to the front end. The protective tube assembly has at least one protective tube 19 and preferably a plurality of protective tubes 19 . For example, the protective tube assembly has an outer protective tube 19 and at least one inner protective tube 19 arranged therein. The protective tube assembly can have, for example, two inner protective tubes 19 which are arranged concentrically to one another. Both the outer protective tube 19 and the inner protective tube 19 have inlet and outlet openings, not shown in any more detail, through which the measurement gas can enter an interior space of the inner protective tube 19 or exit from it.

Der Sensor 10 weist weiterhin ein Sensorelement 20 zur Erfassung der mindestens einen Eigenschaft des Messgases auf. Das Sensorelement 20 ist planar ausgebildet. Das Sensorelement 20 erstreckt sich in einer Längserstreckungsrichtung 22. Das Sensorelement 20 weist ein anschlussseitiges Ende 24 und ein messgasseitiges Ende 26 auf. Das messgasseitige Ende 26 liegt dem anschlussseitigen Ende 24 in der Längserstreckungsrichtung 22 gesehen gegenüber. Das anschlussseitige Ende 24 ist mit elektrischen Anschlüssen 28 des Sensors 10 ausgebildet, um elektrisch kontaktiert zu werden. Das messgasseitige Ende 26 ist ausgebildet, dem Messgas im Inneren des inneren Schutzrohrs ausgesetzt zu werden.The sensor 10 also has a sensor element 20 for detecting the at least one property of the measurement gas. The sensor element 20 is of planar design. The sensor element 20 extends in a direction of longitudinal extension 22. The sensor element 20 has an end 24 on the connection side and an end 26 on the measured gas side. The end 26 on the measured gas side is opposite the connection-side end 24 as viewed in the direction of longitudinal extension 22 . The connection-side end 24 is formed with electrical connections 28 of the sensor 10 in order to be electrically contacted. The end 26 on the measurement gas side is designed to be exposed to the measurement gas inside the inner protective tube.

Auf der schulterförmigen Ringfläche befindet sich beispielsweise ein metallischer Dichtring (nicht näher gezeigt), auf dem ein messgasseitiges Keramikformteil 30 aufliegt. Das messgasseitige Keramikformteil 30 hat in Richtung der Längsbohrung 16 verlaufend einen durchgehenden messgasseitigen Durchbruch 32, durch den sich das Sensorelement 20 erstreckt. Beabstandet vom messgasseitigen Keramikformteil 30 ist in der Längsbohrung 16 weiter ein anschlussseitiges Keramikformteil 34 angeordnet. Das anschlussseitige Keramikformteil 34 hat ebenfalls in Richtung der Längsbohrung 16 verlaufend einen zentral angeordneten und durchgehenden anschlussseitigen Durchbruch 36, durch den sich das Sensorelement 20 erstreckt. Der messgasseitige Durchbruch 32 des messgasseitigen Keramikformteils 30 und der anschlussseitige Durchbruch 36 des anschlussseitigen Keramikformteils 34 verlaufen fluchtend zueinander.On the shoulder-shaped ring surface there is, for example, a metallic sealing ring (not shown in detail) on which a molded ceramic part 30 on the sample gas side rests. The ceramic molded part 30 on the sample gas side has a continuous opening 32 on the sample gas side, running in the direction of the longitudinal bore 16 , through which the sensor element 20 extends. A ceramic molded part 34 on the connection side is further arranged in the longitudinal bore 16 at a distance from the measured gas-side molded ceramic part 30 . The ceramic molded part 34 on the connection side also has a centrally arranged and continuous opening 36 on the connection side, also running in the direction of the longitudinal bore 16, through which the sensor element 20 extends. The opening 32 on the measured gas side of the molded ceramic part 30 on the measured gas side and the opening 36 on the connection side of the molded ceramic part 34 on the connection side run flush with one another.

Zwischen dem messgasseitigen Keramikformteil 30 und dem anschlussseitigen Keramikformteil 34 befindet sich mindesten eine Dichtung 38 und bevorzugt mehrere Dichtungen 38, wie beispielsweise drei Dichtungen 38. Es versteht sich, dass je nach Anwendung mehr oder weniger Dichtungen vorgesehen sein können.There is at least one seal 38 and preferably a plurality of seals 38, such as three seals 38, between the measured gas-side molded ceramic part 30 and the connection-side ceramic molded part 34. It goes without saying that more or fewer seals can be provided depending on the application.

Das anschlussseitige Ende 24 des Sensorelements 20 ist mit Anschlusskontakten 40 elektrisch kontaktiert, die ebenfalls aus dem Gehäuse 12 bzw. der Kabelbaumgruppe in einer Schutzhülse 42 des Sensors 10 herausragen. Die Anschlusskontakte 40 werden mit einem nicht näher gezeigten, mit Anschlusskabeln 41 versehenen Kontaktstecker kontaktiert.The end 24 of the sensor element 20 on the connection side makes electrical contact with connection contacts 40 which also protrude from the housing 12 or the cable harness group in a protective sleeve 42 of the sensor 10 . The connection contacts 40 are contacted with a contact plug provided with connection cables 41 (not shown in detail).

Der Sensor 10 weist weiterhin die Schutzhülse 42 auf. Das Gehäuse 12 ist zumindest teilweise von der Schutzhülse 42 umgeben. die Schutzhülse ist beispielsweise aus Metall hergestellt. Der Sensor 10 weist weiterhin einen Kontakthalter 44 und eine Federklammer 46 auf. Der Kontakthalter 44 ist zum Halten des Sensorelements 20 ausgebildet. Der Kontakthalter 44 umgibt das Sensorelement 20. Im montierten Zustand befindet sich der Kontakthalter 44 innerhalb der Schutzhülse 42. Die Federklammer 46 ist zum Fixieren des Kontakthalters 44 ausgebildet. Wie in 1 gezeigt, ist die Federklammer 46 zwischen dem Gehäuse 12 und der Schutzhülse 42 derart elastisch verformt angeordnet, dass die Federklammer 46 eine Vorspannkraft auf den Kontakthalter 44 ausübt. Auf diese Weise wird der Kontakthalter 44 fixiert und zentriert.The sensor 10 also has the protective sleeve 42 . The housing 12 is at least partially surrounded by the protective sleeve 42 . the protective sleeve is made of metal, for example. The sensor 10 also has a contact holder 44 and a spring clip 46 . Contact holder 44 is designed to hold sensor element 20 . The contact holder 44 surrounds the sensor element 20. In the assembled state, the contact holder 44 is located within the protective sleeve 42. The spring clip 46 is designed to fix the contact holder 44 in place. As in 1 shown, the spring clip 46 is arranged between the housing 12 and the protective sleeve 42 in such an elastically deformed manner that the spring clip 46 exerts a prestressing force on the contact holder 44 . In this way, the contact holder 44 is fixed and centered.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Federklammer 46 bei der ersten Ausführungsform. Bei der ersten Ausführungsform ist die Federklammer 46 als Käfig oder Hülse 48 ausgebildet. Die Hülse 48 weist einen Längsschlitz 50 auf. Die Hülse 48 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine Längsachse 52 ausgebildet. Der Längsschlitz 50 erstreckt sich entsprechend parallel zu der Längsachse 52. Die Hülse 48 weist zwei axiale Enden 54, 56 auf, die sich entlang der Längsachse 52 gesehen gegenüberliegen. Die axialen Enden werden nachstehend auch als erstes axiales Ende 54 und zweites axiales Ende 56 bezeichnet, um diese begrifflich unterscheiden zu können. Die Federklammer 46 weist seitliche Stützelemente 58 auf. Die Stützelemente 58 sind federelastisch ausgebildet. Die Stützelemente 58 sind streifenförmig ausgebildet und stehen in radialer Richtung nach außen vor. Dabei weisen die Stützelemente 58 dem zweiten axialen Ende 56 zu. Beispielsweise sind drei Stützelemente 58 vorgesehen. Die Stützelemente 58 können in Umfangsrichtung um die Längsachse 52 gleichmäßig verteilt angeordnet sein. 2 12 shows a perspective view of a spring clip 46 in the first embodiment. In the first embodiment, the spring clip 46 is designed as a cage or sleeve 48 . The sleeve 48 has a longitudinal slot 50 . The sleeve 48 is essentially rotationally symmetrical about a longitudinal axis 52 . The longitudinal slot 50 correspondingly extends parallel to the longitudinal axis 52. The sleeve 48 has two axial ends 54, 56 which are opposite to one another as viewed along the longitudinal axis 52. The axial ends are also referred to below as first axial end 54 and second axial end 56 in order to be able to distinguish between them conceptually. The spring clip 46 has lateral support elements 58 . The support elements 58 are resilient. The support elements 58 are designed in the form of strips and protrude outwards in the radial direction. In this case, the support elements 58 face the second axial end 56 . For example, three support elements 58 are provided. The support elements 58 can be distributed uniformly around the longitudinal axis 52 in the circumferential direction.

Weiterhin weist die Federklammer 46 Haltearme 60 auf. Die Haltearme 60 stehen in axialer Richtung von der Federklammer 46 vor. Die Haltearme 60 weisen eine Länge 62 auf, die um mindestens einen Faktor 2 und bevorzugt mindestens einen Faktor 5 größer als eine Breite 64 der Haltearme 60 ist. Die Haltearme 60 weisen einen ersten Haltearmabschnitt 66 und einen zweiten Haltearmabschnitt 68 auf. Der erste Haltearmabschnitt 66 ist an das erste axiale Ende 54 der Federklammer 46 angrenzend angeordnet. Der erste Haltearmabschnitt 66 erstreckt sich in einer ersten Richtung 70. Der zweite Haltearmabschnitt 68 erstreckt sich in einer von der ersten Richtung 70 abweichenden zweiten Richtung 72. Die zweite Richtung 72 verläuft zu der ersten Richtung in einem Winkel α von 20° bis 180°. Bei der ersten Ausführungsform ist der Winkel α 45°. Dabei sind die Haltearme 60 abgewinkelt ausgebildet. Insbesondere sind die Haltearme 60 in radialer Richtung bezüglich der Längsachse 52 mit dem zweiten Haltearmabschnitt 68 nach innen abgewinkelt. Die Haltearme 60 sind in einer Umfangsrichtung um die Längsachse 52 gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Federklammer 46 weist mindestens drei Haltearme 60 auf. Bei der ersten Ausführungsform weist die Federklammer 46 genau drei Haltearme 60 auf. Die Haltearme 60 sind im Wesentlichen streifenförmig ausgebildet. Dabei weisen die Haltearme 60 ein gerades Vorderende 74 auf.Furthermore, the spring clip 46 has holding arms 60 . The holding arms 60 protrude from the spring clip 46 in the axial direction. The holding arms 60 have a length 62 which is greater than a width 64 of the holding arms 60 by at least a factor of 2 and preferably at least a factor of 5. The holding arms 60 have a first holding arm section 66 and a second holding arm section 68 . The first retaining arm portion 66 is positioned adjacent to the first axial end 54 of the spring clip 46 . The first holding arm section 66 extends in a first direction 70. The second holding arm section 68 extends in a second direction 72 that differs from the first direction 70. The second direction 72 runs at an angle α of 20° to 180° to the first direction. In the first embodiment, the angle α is 45°. The holding arms 60 are angled. In particular, the holding arms 60 are angled inward in the radial direction with respect to the longitudinal axis 52 with the second holding arm section 68 . The holding arms 60 are distributed uniformly around the longitudinal axis 52 in a circumferential direction. The spring clip 46 has at least three holding arms 60 . In the first embodiment, the spring clip 46 has exactly three holding arms 60 . The holding arms 60 are essentially in the form of strips. The holding arms 60 have a straight front end 74 .

3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kontakthalters 44 gemäß der ersten Ausführungsform. Der Kontakthalter 44 ist im Wesentlichen zylindrisch um eine Längsachse 76 ausgebildet. Dabei weist der Kontakthalter 44 in seiner Mitte eine zentrale Öffnung 78 auf. Die Öffnung 78 ist zum Aufnehmen des Sensorelements 20 ausgebildet. Die Öffnung 78 weist keinen kreisrunden Querschnitt auf, sondern weist einen rechteckigen Querschnitt mit schlitzförmigen Aussparungen 80 auf. Beispielsweise sind vier schlitzförmige Aussparungen 80 vorgesehen, die in den Ecken der rechteckigen Querschnittsform angeordnet sind. Weiterhin weist der Kontakthalter einen Längsvorsprung 82 auf. Der Längsvorsprung 82 ist auf einer Außenseite des Kontakthalters 44 angeordnet und erstreckt sich parallel zu der Längsachse 76. Im zusammengebauten Zustand greift der Längsvorsprung 82 in den Längsschlitz 50 der Federklammer auf. Wie in 3 weiter gezeigt ist, ist der Kontakthalter 44 an einem axialen Ende 84 kegelstumpfförmig ausgebildet. Wie in 1 gezeigt ist, umgreifen im zusammengebauten Zustand die Haltearme 60 den Kontakthalter 44 zumindest teilweise an dem kegelstumpfförmig ausgebildeten, axialen Ende 84 des Kontakthalters 44. 3 12 shows a perspective view of a contact holder 44 according to the first embodiment. The contact holder 44 is essentially cylindrical around a longitudinal axis 76 . In this case, the contact holder 44 has a central opening 78 in its center. The opening 78 is designed to receive the sensor element 20 . The opening 78 does not have a circular cross-section, but has a rectangular cross-section with slot-shaped recesses 80 . For example, four slit-shaped recesses 80 are provided, which are arranged in the corners of the rectangular cross-sectional shape. Furthermore, the contact holder has a longitudinal projection 82 . The longitudinal projection 82 is arranged on an outer side of the contact holder 44 and extends parallel to the longitudinal axis 76. In the assembled state, the longitudinal projection 82 engages in the longitudinal slot 50 of the spring clip. As in 3 As further shown, the contact holder 44 is formed at an axial end 84 in the shape of a truncated cone. As in 1 shown, in the assembled state the retaining arms 60 at least partially encompass the contact holder 44 at the axial end 84 of the contact holder 44, which is designed in the shape of a truncated cone.

4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Anschlusskontakts 40 gemäß der ersten Ausführungsform. Der Anschlusskontakt 40 weist ein Crimpende 86 auf. Das Crimpende 86 wird mittels Crimpen mit den Anschlusskabeln 41 des Anschlusssteckers verbunden. Der Anschlusskontakt 40 weist weiterhin einen Kontaktierabschnitt 88 auf. Der Kontaktierabschnitt 88 ist zum elektrischen Kontaktieren des Sensorelements 20 ausgebildet. Der Kontaktierabschnitt 88 grenzt an das Crimpende 86 an. Der Kontaktierabschnitt 88 ist im Wesentlichen planar ausgebildet. Der Kontaktierabschnitt 88 weist eine Kontaktierzunge 90 an seinem Vorderende auf. Die Kontaktierzunge 90 ist federelastisch ausgebildet und umgebogen, so dass sie dem Crimpende 86 zuweist. Der Kontaktierabschnitt 88 weist weiterhin ein streifenförmiges Stützelement 92 auf. Das Stützelement 92 ist federelastisch ausgebildet und steht von dem Kontaktierabschnitt 88 in einer Richtung vor, die von der Kontaktierzunge 90 wegweist. Wie in 1 zu erkennen ist, erstrecken sich im zusammengebauten Zustand mehrere der Anschlusskontakte 40 durch die Öffnung 78 des Kontakthalters 44 und kontaktieren das Sensorelement 20. Genauer sind die Anschlusskontakte 40 in den schlitzförmigen Aussparungen 80 der Öffnung 78 angeordnet. Beispielsweise sind vier Anschlusskontakte 40 vorgesehen. Die Kontaktierzunge 90 liegt dabei an dem Sensorelement 20 an. Das Stützelement 92 der Anschlusskontakte 40 bewirkt eine Ausrichtung bzw. Positionierung innerhalb der Aussparungen 80. 4 12 shows a perspective view of a terminal 40 according to the first embodiment. The connection contact 40 has a crimping end 86 . The crimping end 86 is connected to the connecting cables 41 of the connecting plug by means of crimping. The connection contact 40 also has a contacting section 88 . The contacting section 88 is designed for electrically contacting the sensor element 20 . The contacting section 88 adjoins the crimping end 86 . The contacting section 88 is designed to be essentially planar. The contacting section 88 has a contacting tongue 90 at its front end. The contacting tongue 90 is designed to be resilient and is bent over so that it faces the crimping end 86 . The contacting section 88 also has a support element 92 in the form of a strip. The support element 92 is resilient and protrudes from the contacting section 88 in a direction pointing away from the contacting tongue 90 . As in 1 can be seen, in the assembled state, several of the connection contacts 40 extend through the opening 78 of the contact holder 44 and make contact with the sensor element 20. More precisely, the connection contacts 40 are arranged in the slot-shaped recesses 80 of the opening 78. For example, four connection contacts 40 are provided. The contacting tongue 90 is in contact with the sensor element 20 . The support element 92 of the connection contacts 40 brings about an alignment or positioning within the recesses 80.

5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schutzhülse 42 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Schutzhülse 42 ist im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Dabei weist die Schutzhülse 42 einen ersten Schutzhülsenabschnitt 94, einen zweiten Schutzhülsenabschnitt 96 und einen dritten Schutzhülsenabschnitt 98 auf, die rotationssymmetrisch ausgebildet sind. Ein Außendurchmesser und Innendurchmesser der Schutzhülse 42 nimmt von dem ersten Schutzhülsenabschnitt 94 zu dem dritten Schutzhülsenabschnitt 98 hin ab. Die Verjüngung des Außendurchmessers und Innendurchmessers der Schutzhülse 42 ist nicht sprunghaft, sondern mittels zweier kegelstumpfförmiger Verbindungsabschnitte 100, 102 realisiert. Dabei stellt ein erster, kegelstumpfförmiger Verbindungsabschnitt 100 einen Übergang von dem ersten Schutzhülsenabschnitt 94 zu dem zweiten Schutzhülsenabschnitt 96 dar und stellt ein zweiter, kegelstumpfförmiger Verbindungsabschnitt 102 einen Übergang von dem zweiten Schutzhülsenabschnitt 96 zu dem dritten Schutzhülsenabschnitt 98 dar. Wie in 1 zu erkennen ist, liegt der Kontakthalter 44 mit dem kegelstumpfförmigen, axialen Ende 84 mit den umgreifenden haltearmen 60 der Federklammer 46 dazwischen an dem ersten kegelstumpfförmigen Verbindungsabschnitt 100 der Schutzhülse 42 an. 5 12 shows a perspective view of a protective sleeve 42 according to the first embodiment. The protective sleeve 42 is essentially cylindrical. The protective sleeve 42 has a first protective sleeve section 94, a second protective sleeve section 96 and a third protective sleeve section 98, which are rotationally symmetrical. An outer diameter and inner diameter of the protective sleeve 42 decreases from the first protective sleeve section 94 to the third protective sleeve section 98 . The tapering of the outer diameter and inner diameter of the protective sleeve 42 is not abrupt, but by means of two frustoconical connections cuts 100, 102 realized. A first, frustoconical connecting section 100 represents a transition from the first protective sleeve section 94 to the second protective sleeve section 96 and a second, frustoconical connecting section 102 represents a transition from the second protective sleeve section 96 to the third protective sleeve section 98. As in 1 As can be seen, the contact holder 44 rests with the frustoconical, axial end 84 with the encompassing holding arms 60 of the spring clip 46 in between on the first frustoconical connecting section 100 of the protective sleeve 42 .

6 zeigt eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Sensors 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. 7 zeigt eine andere Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Sensors 10 gemäß der zweiten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu dem Sensor 10 der ersten Ausführungsform beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile bzw. Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Querschnittsansicht der 7 ist dabei um 90°bezüglich der Längserstreckungsrichtung 18 versetzt zu der Querschnittsansicht der 6. 6 shows a cross-sectional view of a sensor 10 according to the invention according to a second embodiment. 7 12 shows another cross-sectional view of the sensor 10 according to the second embodiment of the present invention. Only the differences from the sensor 10 of the first embodiment are described below, and the same or comparable components or features are provided with the same reference symbols. The cross-sectional view of 7 is offset by 90° with respect to the direction of longitudinal extension 18 to the cross-sectional view of FIG 6 .

8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Federklammer 46 gemäß der zweiten Ausführungsform. Die Federklammer 46 weist wie bei der ersten Ausführungsform drei Haltearme 60 auf. Der erste Haltearmabschnitt 66 erstreckt sich in einer ersten Richtung 70. Der zweite Haltearmabschnitt 68 erstreckt sich in einer von der ersten Richtung 70 abweichenden zweiten Richtung 72. Bei der zweiten Ausführungsform verläuft die zweite Richtung 72 zu der ersten Richtung in einem Winkel α von 135°. Entsprechend sind die Haltearme 60 der zweiten Ausführungsform stärker als bei der ersten Ausführungsform abgewinkelt ausgebildet. 8th shows a perspective view of a spring clip 46 according to the second embodiment. As in the first embodiment, the spring clip 46 has three holding arms 60 . The first holding arm section 66 extends in a first direction 70. The second holding arm section 68 extends in a second direction 72 that differs from the first direction 70. In the second embodiment, the second direction 72 runs at an angle α of 135° with respect to the first direction . Accordingly, the holding arms 60 of the second embodiment are designed to be more angled than in the first embodiment.

9 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Modifikation der Federklammer 46 gemäß der zweiten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der Federklammer 46 der zweiten Ausführungsform gemäß 8 beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile bzw. Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Federklammer 46 weist vier Haltearme 60 auf. Der erste Haltearmabschnitt 66 erstreckt sich in einer ersten Richtung 70. Der zweite Haltearmabschnitt 68 erstreckt sich in einer von der ersten Richtung 70 abweichenden zweiten Richtung 72. Bei der zweiten Ausführungsform verläuft die zweite Richtung 72 zu der ersten Richtung in einem Winkel α von 135°. Entsprechend sind die Haltearme 60 der ersten Modifikation der zweiten Ausführungsform stärker als bei der ersten Ausführungsform abgewinkelt ausgebildet. 9 12 is a perspective view of a first modification of the spring clip 46 according to the second embodiment. Only the differences from the spring clip 46 of the second embodiment according to FIG 8th described and the same or comparable components or features are provided with the same reference numerals. The spring clip 46 has four holding arms 60 . The first holding arm section 66 extends in a first direction 70. The second holding arm section 68 extends in a second direction 72 that differs from the first direction 70. In the second embodiment, the second direction 72 runs at an angle α of 135° with respect to the first direction . Accordingly, the holding arms 60 of the first modification of the second embodiment are formed more angled than in the first embodiment.

10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten Modifikation der Federklammer 46 gemäß der zweiten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der Federklammer 46 der zweiten Ausführungsform gemäß 8 beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile bzw. Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Federklammer 46 weist drei Haltearme 60 auf. Der erste Haltearmabschnitt 66 erstreckt sich in einer ersten Richtung 70. Der zweite Haltearmabschnitt 68 erstreckt sich in einer von der ersten Richtung 70 abweichenden zweiten Richtung 72. Bei der zweiten Ausführungsform verläuft die zweite Richtung 72 zu der ersten Richtung in einem Winkel α von 180°. Dabei sind die Haltearme 60 der zweiten Modifikation gebogen ausgebildet. 10 12 is a perspective view of a second modification of the spring clip 46 according to the second embodiment. Only the differences from the spring clip 46 of the second embodiment according to FIG 8th described and the same or comparable components or features are provided with the same reference numerals. The spring clip 46 has three holding arms 60 . The first holding arm section 66 extends in a first direction 70. The second holding arm section 68 extends in a second direction 72 that differs from the first direction 70. In the second embodiment, the second direction 72 runs at an angle α of 180° to the first direction . Here, the holding arms 60 of the second modification are bent.

11A zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Kontakthalters 44 gemäß der zweiten Ausführungsform. Wie in 11A zu erkennen ist, ist das axiale Ende 84 an der Vorderseite des Kontakthalters 44 plan bzw. eben ausgebildet. 11A 12 shows a front perspective view of a contact holder 44 according to the second embodiment. As in 11A as can be seen, the axial end 84 on the front side of the contact holder 44 is planar or flat.

11B zeigt eine perspektivische Rückansicht eines Kontakthalters 44 gemäß der zweiten Ausführungsform. Wie in 11B zu erkennen ist, weist der Kontakthalter 44 an dem anderen axialen Ende 104 an seiner Rückseite zwei konvex gekrümmte Vorsprünge 106 auf. Die konvex gekrümmten Vorsprünge 106 grenzen an die Öffnung 78 an und erstrecken sich in radialer Richtung bis zu einer Außenseite des Kontakthalters 44. Dabei erstrecken sich die Vorsprünge 106 in einer Verlängerung einer Breitenrichtung der Öffnung 78. An dem axialen Ende 104 an der Rückseite des Kontakthalters 44 sind die schlitzförmigen Aussparungen 80 kreuzförmig ausgebildet. Die Vorsprünge 106 stützen sich beim Zusammenbau auf dem Rand des Gehäuses 12 ab und gewährleisten den richtigen Abstand zwischen Gehäuse 12 und Kontakthalter 44. Aufgrund der runden Geometrie kann sich der Kontakthalter 44 an evtl. vorhandene Schrägstellungen des Sensorelements 20 anpassen. 11B 12 shows a rear perspective view of a contact holder 44 according to the second embodiment. As in 11B As can be seen, the contact holder 44 has two convexly curved projections 106 on the other axial end 104 on its rear side. The convexly curved projections 106 adjoin the opening 78 and extend in the radial direction to an outside of the contact holder 44. The projections 106 extend in an extension of a width direction of the opening 78. At the axial end 104 on the rear side of the contact holder 44, the slot-shaped recesses 80 are cross-shaped. During assembly, the projections 106 are supported on the edge of the housing 12 and ensure the correct distance between the housing 12 and the contact holder 44. Due to the round geometry, the contact holder 44 can adapt to any inclined positions of the sensor element 20.

12A zeigt eine perspektivische Vorderansicht einer Modifikation des Kontakthalters 44 gemäß der zweiten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu dem Kontakthalter 44 der zweiten Ausführungsform gemäß den 11A und 11B beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile bzw. Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der ersten Modifikation des Kontakthalters 44 ist an dem axialen Ende 84 an der Vorderseite des Kontakthalters 44 ein konvex gekrümmter Vorsprung 106 ausgebildet, der größer als bei dem Kontakthalter 44 gemäß 11B ist. Der Längsvorsprung 82 entfällt bei der Modifikation des Kontakthalters 44 gemäß der zweiten Ausführungsform. 12A 12 is a front perspective view of a modification of the contact holder 44 according to the second embodiment. Only the differences from the contact holder 44 of the second embodiment according to FIGS 11A and 11B described and the same or comparable components or features are provided with the same reference numerals. In the first modification of the contact holder 44, a convexly curved protrusion 106 is formed at the axial end 84 on the front side of the contact holder 44, which is larger than that of the contact holder 44 according to FIG 11B is. The longitudinal projection 82 is omitted in the modification of the contact holder 44 according to the second embodiment.

12B zeigt eine perspektivische Rückansicht einer Modifikation des Kontakthalters gemäß der zweiten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu dem Kontakthalter 44 der zweiten Ausführungsform gemäß den 11A und 11B beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile bzw. Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Bei der ersten Modifikation des Kontakthalters 44 ist das axiale Ende 104 an der Rückseite des Kontakthalters 44 plan bzw. eben ausgebildet. 12B 12 is a rear perspective view of a modification of the contact holder according to the second embodiment. Only the differences from the contact holder 44 of the second embodiment according to FIGS 11A and 11B described and the same or comparable components or features are provided with the same reference numerals. In the first modification of the contact holder 44, the axial end 104 on the rear side of the contact holder 44 is flat.

13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Anschlusskontakts 40 gemäß der zweiten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu dem Anschlusskontakt 40 der ersten Ausführungsform gemäß 4 beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile bzw. Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Anschlusskontakt 40 der zweiten Ausführungsform weist zwischen dem Kontaktierabschnitt 88 und dem Crimpende 86 einen konkav oder omegaförmig gekrümmten Abschnitt 108 auf. Beim Zusammenfügen des Kabelbaums mit der Sensorbaugruppe wird der Kontakthalter 44 über das Sensorelement 20 bis zum Gehäuse 12 geschoben bis die Vorsprünge 106 den Gehäuserand berühren. Dabei wird der Kontakthalter 44 durch das Gehäuse 12 in Richtung Kabel gedrückt und die omegaförmig gekrümmten Abschnitte 108 werden dabei zusammengepresst. Sie übernehmen also die Aufgabe eines Toleranzausgleichs. 13 12 shows a perspective view of a connection contact 40 according to the second embodiment. Only the differences from the connection contact 40 of the first embodiment according to FIG 4 described and the same or comparable components or features are provided with the same reference numerals. The connection contact 40 of the second embodiment has a concave or omega-shaped curved section 108 between the contacting section 88 and the crimping end 86 . When assembling the cable harness with the sensor assembly, the contact holder 44 is pushed over the sensor element 20 to the housing 12 until the projections 106 touch the edge of the housing. In this case, the contact holder 44 is pressed by the housing 12 in the direction of the cable and the omega-shaped curved sections 108 are thereby pressed together. They therefore assume the task of tolerance compensation.

14 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Paars von Anschlusskontakten einer Modifikation gemäß der zweiten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu dem Anschlusskontakt 40 der zweiten Ausführungsform gemäß 13 beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile bzw. Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im oberen Teil der 14 ist dabei ein linker Anschlusskontakt 40 dargestellt und im unteren Teil der 14 ist ein rechter Anschlusskontakt 40 dargestellt. Der rechte Anschlusskontakt 40 ist spiegelsymmetrisch zu dem linken Anschlusskontakt ausgebildet. Sowohl der linke als auch der rechte Anschlusskontakt 40 weist ein streifenförmiges Stützelement 92 auf, das seitlich außen an dem Kontaktierabschnitt 88 angeordnet ist. Zwischen dem konkav oder omegaförmig gekrümmten Abschnitt 108 und dem Stützelement 92 ist jeweils seitlich außen ein hakenförmiger Vorsprung 110 angeordnet, der in Richtung der Kontaktierzunge 90 gebogen ist. Der hakenförmige Abschnitt 110 dient dazu die Position des Kontakts 40 zu stabilisieren und zu verhindern, dass dieser beim Kontakt mit dem Sensorelement 20 kippt. 14 12 is a perspective view of a pair of terminal contacts of a modification according to the second embodiment. Only the differences from the connection contact 40 of the second embodiment according to FIG 13 described and the same or comparable components or features are provided with the same reference numerals. In the upper part of the 14 a left connection contact 40 is shown and in the lower part of the 14 a right connection contact 40 is shown. The right connection contact 40 is mirror-symmetrical to the left connection contact. Both the left and the right connection contact 40 have a strip-shaped support element 92 which is arranged laterally on the outside of the contacting section 88 . Between the concave or omega-shaped section 108 and the support element 92 a hook-shaped projection 110 is arranged on the outside in each case, which is bent in the direction of the contacting tongue 90 . The hooked portion 110 serves to stabilize the position of the contact 40 and prevent it from tipping when in contact with the sensor element 20 .

15 zeigt eine Seitenansicht einer Schutzhülse 42 gemäß der zweiten Ausführungsform. 16 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Schutzhülse 42 gemäß der zweiten Ausführungsform. Nachstehend werden lediglich die Unterschiede zu der Schutzhülse 42 der ersten Ausführungsform gemäß 5 beschrieben und gleiche oder vergleichbare Bauteile bzw. Merkmale sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. An einem dem zweiten Schutzhülsenabschnitt 96 abgewandten Ende 112 weist der dritte Schutzhülsenabschnitt 98 eine Querschnittserweiterung 114 auf. Weiterhin sind der erste Verbindungsabschnitt 100 und der zweite Verbindungsabschnitt 102 nicht mit einer konstanten Querschnittsverjüngung ausgebildet, sondern verjüngen sich in mehreren kegelstumpfförmigen Stufen mit unterschiedlichen Verjüngungen. 15 shows a side view of a protective sleeve 42 according to the second embodiment. 16 shows a perspective view of a protective sleeve 42 according to the second embodiment. Only the differences from the protective sleeve 42 of the first embodiment according to FIG 5 described and the same or comparable components or features are provided with the same reference numerals. At an end 112 facing away from the second protective sleeve section 96 , the third protective sleeve section 98 has a cross-sectional enlargement 114 . Furthermore, the first connection section 100 and the second connection section 102 are not formed with a constant cross-sectional taper, but taper in several frusto-conical steps with different tapers.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 10009597 A1 [0004]DE 10009597 A1 [0004]
DE 19532090 A1 [0004]DE 19532090 A1 [0004]
DE 19714203 A1 [0004]DE 19714203 A1 [0004]

Claims

Sensor (10) zur Erfassung mindestens einer Eigenschaft eines Messgases in einem Messgasraum, insbesondere zur Erfassung eines Anteils einer Gaskomponente in dem Messgas oder einer Temperatur des Messgases, umfassend ein Sensorelement (20), ein Gehäuse (12) und eine Schutzhülse (42), wobei das Gehäuse (12) zumindest teilweise von der Schutzhülse (42) umgeben ist und eine Längsbohrung (16) aufweist, in der das Sensorelement (20) angeordnet ist, wobei der Sensor (10) weiterhin einen Kontakthalter (44) und eine Federklammer (46) aufweist, wobei der Kontakthalter (44) zum Halten des Sensorelements (20) ausgebildet ist, wobei die Federklammer (46) zum Fixieren des Kontakthalters (44) ausgebildet ist, wobei die Federklammer (46) zwischen dem Gehäuse (12) und der Schutzhülse (42) angeordnet ist, wobei die Federklammer (46) im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet ist, wobei die Federklammer (46) Haltearme (60) aufweist, wobei die Haltearme (60) in axialer Richtung von der Federklammer (46) vorstehen und den Kontakthalter (44) zumindest teilweise an einem axialen Ende (84) des Kontakthalters (44) umgreifen.Sensor (10) for detecting at least one property of a measurement gas in a measurement gas space, in particular for detecting a proportion of a gas component in the measurement gas or a temperature of the measurement gas, comprising a sensor element (20), a housing (12) and a protective sleeve (42), wherein the housing (12) is at least partially surrounded by the protective sleeve (42) and has a longitudinal bore (16) in which the sensor element (20) is arranged, the sensor (10) furthermore having a contact holder (44) and a spring clip ( 46), wherein the contact holder (44) is designed to hold the sensor element (20), the spring clip (46) being designed to fix the contact holder (44), the spring clip (46) between the housing (12) and the Protective sleeve (42) is arranged, wherein the spring clip (46) is essentially sleeve-shaped, the spring clip (46) having retaining arms (60), the retaining arms (60) in the axial direction of the spring clip (46). are and the contact holder (44) at least partially at an axial end (84) of the contact holder (44) surround.

Sensor nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Haltearme (60) eine Länge (62) aufweisen, die um mindestens einen Faktor 2 und bevorzugt mindestens einen Faktor 5 größer als eine Breite (64) der Haltearme (60) ist.Sensor according to the preceding claim, wherein the holding arms (60) have a length (62) which is at least a factor of 2 and preferably at least a factor of 5 greater than a width (64) of the holding arms (60).

Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltearme (60) einen ersten Haltearmabschnitt (66) und einen zweiten Haltearmabschnitt (68) aufweisen, wobei der erste Haltearmabschnitt (66) an die Federklammer (46) angrenzend angeordnet ist, wobei sich der erste Haltearmabschnitt (66) in einer ersten Richtung (70) erstreckt, wobei sich der zweite Haltearmabschnitt (68) in einer von der ersten Richtung (70) abweichenden zweiten Richtung (72) erstreckt.Sensor (10) according to one of the preceding claims, wherein the holding arms (60) have a first holding arm section (66) and a second holding arm section (68), the first holding arm section (66) being arranged adjacent to the spring clip (46), the the first holding arm section (66) extends in a first direction (70), the second holding arm section (68) extending in a second direction (72) which differs from the first direction (70).

Sensor (10) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die zweite Richtung (72) zu der ersten Richtung (70) in einem Winkel (a) von 20° bis 180° verläuft.Sensor (10) according to the preceding claim, wherein the second direction (72) runs at an angle (α) of 20° to 180° to the first direction (70).

Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltearme (60) abgewinkelt oder gebogen ausgebildet sind.Sensor (10) according to any one of the preceding claims, wherein the holding arms (60) are angled or curved.

Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kontakthalter (44) an dem axialen Ende (84) plan oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist.Sensor (10) according to any one of the preceding claims, wherein the contact holder (44) is planar or truncated at the axial end (84).

Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltearme (60) in einer Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet sind.Sensor (10) according to any one of the preceding claims, wherein the holding arms (60) are arranged distributed uniformly in a circumferential direction.

Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Federklammer (46) mindestens drei Haltearme (60) aufweist.Sensor (10) according to any one of the preceding claims, wherein the spring clip (46) has at least three retaining arms (60).

Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltearme (60) im Wesentlichen streifenförmig ausgebildet sind.Sensor (10) according to any one of the preceding claims, wherein the holding arms (60) are essentially strip-shaped.

Sensor (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Haltearme (60) ein gerades Vorderende (74) aufweisen.A sensor (10) according to any one of the preceding claims, wherein the support arms (60) have a straight front end (74).