DE10347794A1 - Sensor, e.g. for determining temperature of gas, especially vehicle exhaust, comprises sensor component in housing, one end of which has contacts, to which leads are welded, with welds embedded in ceramic - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of technology
Die Erfindung geht aus von einem Messfühler zur Bestimmung einer physikalischen Eigenschaft eines Messgases, insbesondere der Konzentration einer Gaskomponente oder der Temperatur eines Messgases, insbesondere des Abgases von Brennkraftmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention is based on a sensor for determining a physical Property of a measuring gas, especially the concentration of a Gas component or the temperature of a measuring gas, in particular of the exhaust gas from internal combustion engines, according to the preamble of the claim 1.
Bei
einem bekannten Gasmessfühler
(
Der erfindungsgemäße Messfühler mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Schweißverbindung einen optimalen elektrischen Übergangswiderstand gewährleistet und eine kostengünstige Fertigung ermöglicht. Durch die Einbettung in eine isolierende, keramische Masse wird die Schweißverbindung mechanisch entkoppelt und dadurch unanfällig gegenüber Schwingungsbeanspruchungen, wie sie bei Verwendung des Messfühlers als Abgassensor in Brennkraftmaschinen in Fahrzeugen auftreten. Infolge der damit erzielten größeren mechanischen Festigkeit des Messfühlers wird dessen Standzeit wesentlich verlängert. Die Einbettung kann durch Einpressen oder Vergießen einer isolierenden Masse oder mittels einer Pulverfüllung erreicht werden.The inventive probe with the features of claim 1 has the advantage that the welded joint an optimal electrical contact resistance guaranteed and an inexpensive Manufacturing enables. By embedding it in an insulating, ceramic mass the welded joint mechanically decoupled and therefore not susceptible to vibration stress, as when using the sensor as Exhaust gas sensor occur in internal combustion engines in vehicles. As a result of the larger mechanical achievements Strength of the sensor its service life will be significantly extended. The embedding can by pressing or casting an insulating mass or by means of a powder filling become.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Messfühlers möglich.By which in the further claims listed activities are advantageous developments and improvements in the claim 1 specified sensor possible.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die keramische Masse beim Verbau des Messfühlers als verdichtete Pulverfüllung in das Gehäuse eingebracht und füllt den zwischen dem Sensorelement und der Gehäuseinnenwand vorhandenen Raum aus. Als Pulvermaterial wird vorzugsweise Magnesiumoxid (MgO) verwendet. Zum Einpressen oder Vergießen wird Keramikkleber, Steatit oder Aluminiumoxid (Al2O3) bevorzugt.According to an advantageous embodiment of the invention, the ceramic mass is introduced into the housing as a compacted powder filling when the sensor is installed and fills the space between the sensor element and the inner wall of the housing. Magnesium oxide (MgO) is preferably used as the powder material. Ceramic pressing, steatite or aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is preferred for pressing or casting.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Schweißverbindung durch Widerstandsschweißen hergestellt. Das Verschweißen des vorzugsweise aus Nickel (Ni) hergestellten Leiterelements mit der vorzugsweise aus Platin oder einem Platincermet bestehenden Kontaktfläche, kann aber auch mit einem Schweißlaser vorgenommen werden.According to one advantageous embodiment of the Invention is the welded joint by resistance welding manufactured. The welding of the preferably made of nickel (Ni) conductor element with the preferably made of platinum or a platinum cermet contact surface, but can also with a welding laser be made.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in dem Gehäuse eine den Gehäusequerschnitt überspannende Gegenscheibe festgelegt, durch die der mindestens eine Leiter hindurchgeführt ist. In das Gehäuse ist ein den Gehäusequerschnitt ausfüllendes Verschlussstück mit einer das Sensorelement im Bereich der Schweißverbindung umschließenden Durchführung eingepresst und der Zwischenraum zwischen Gegenscheibe und Verschlussstück sowie Sensorelement und Wand der Durchführung vollständig mit einem Keramikkleber ausgefüllt. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass auch noch bei einer Miniaturisierung des Messfühlers der Klebereintrag zu einer optimalen isolierenden Einbindung der Schweißverbindung und einem optimalen gasdichten Verschließen des Sensorelements führt. Dabei ist die Einbringung des Keramikklebers sehr einfach, da keine hohe Genauigkeitsanforderungen an die Position des Einfüllstutzens gestellt werden. Die Klebermenge kann mit hoher Mengentoleranz eingefüllt werden, da überschüssiger Kleber beim Einschieben des Verschlussstücks über die Durchführung im Verschlussstück aus dem Zwischenraum zwischen Verschlussstück und Gegenscheibe verdrängt wird und an der freiliegenden Stirnseite des Verschlussstückes wieder entfernt werden kann. Anhand der aus der Durchführung austretenden Klebermenge ist auch eine Aussage über die Kleberdichtung möglich. Da der Keramikkleber sowohl die Schweißverbindung zum Verschlussstück hin als auch den Zwischenraum zwischen Verschlussstück und Gegenscheibe zum Gehäuse hin abdichtet, kann auf die herkömmliche Dichtungspackung aus zwei Steatitscheiben mit dazwischenliegender Bohrnitridscheibe verzichtet werden, so dass eine in Achsrichtung kurze Bauweise des Messfühlers erzielt wird.According to one advantageous embodiment of the Invention is in the case a spanning the housing cross section Counter disc fixed through which the at least one conductor is passed. In the case is a the housing cross section fills closing piece with a bushing that surrounds the sensor element in the area of the welded connection and the space between the counter disc and the closure piece as well Sensor element and wall of the bushing complete with filled out a ceramic adhesive. This embodiment has the advantage that even with miniaturization of the sensor, the Adhesive entry for optimal insulating integration of the welded joint and an optimal gas-tight sealing of the sensor element leads. there the application of the ceramic adhesive is very easy, since it is not high Accuracy requirements for the position of the filler neck be put. The amount of glue can be filled with a high amount tolerance because excess glue on the Insert the locking piece over the execution in the locking piece the space between the closure piece and the counter washer is displaced and again on the exposed end face of the closure piece can be removed. Based on the amount of adhesive emerging from the bushing is also a statement about the adhesive seal possible. Since the ceramic adhesive both the weld connection to the closure piece as well also seals the space between the closure piece and the counter washer towards the housing, can on the conventional Sealing pack consisting of two steatite disks with an intermediate one Drill nitride disc can be dispensed with, so that one in the axial direction short design of the sensor is achieved.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die im Verschlussstück vorgesehene Durchführung für das Sensorelement im Bereich der Schweißverbindung eine an die Querschnittsform des Sensorelements angepasste lichten Querschnitt auf, wobei der lichte Querschnitt ausgehend von der der Gegenscheibe zugekehrten Stirnseite hin zu der von der Gegenscheibe abgekehrten Stirnseite des Verschlussstückes stetig abnimmt. Durch diese Verjüngung der Durchführung wird bei der durch die Einpressung des Verschlussstücks erfolgenden Verteilung des Klebers eine Drosselwirkung bewirkt, wobei der Kleber zunächst radial gleichmäßig verteilt wird, um dann mit zunehmender Einpresstiefe des Verschlussstückes zunehmend durch die Durchführung herausgepresst zu werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the bushing provided in the closure piece for the sensor element in the area of the welded connection has a clear cross-section adapted to the cross-sectional shape of the sensor element, the clear cross-section proceeding from the end face facing the counter disk to the end face facing away from the counter disk Closure piece steadily decreases. This tapering of the feedthrough causes a throttling effect when the adhesive is distributed by pressing in the closure piece, the adhesive initially being radial is evenly distributed, in order then to be increasingly pressed out through the bushing with increasing insertion depth of the closure piece.
Die
Vormontage des Messfühlers
zur Herstellung der gasdichten Herausführung des mindestens einen
mit dem Sensorelement verbundenen Leiters aus dem Gehäuse erfolgt
in folgenden Verfahrensschritten:
Die Gegenscheibe, durch die
das mindestens eine Leiterelement hindurchgeführt ist, wird im Gehäuse fixiert,
das Verschlussstück
auf das Sensorelement aufgesetzt, das Sensorelement mit seinem Ende
in das Sackloch der Gegenscheibe eingesteckt und das aus der Gegenscheibe
herausragende mindestens eine Leiterelement mit einer Kontaktfläche am Sensorelement
verschweißt.
Nunmehr wird eine bestimmte Menge an Keramikkleber auf die Gegenscheibe
gegeben und das Verschlussstück
auf dem Sensorelement soweit zu der Gegenscheibe hin verschoben,
bis zwischen Stirnseite des Verschlussstückes und der Gegenscheibe nur
noch ein kleiner Zwischenraum verbleibt, dessen minimale axiale
Tiefe durch das vorgesehene Distanzstück am Verschlussstück festgelegt
ist. In diesem Zwischenraum zwischen Verschlussstück und Gegenscheibe,
dichtet der Keramikkleber Verschlussstück und Gegenscheibe gegenüber dem
Gehäuse
ab.The preassembly of the sensor to produce the gas-tight lead-out of the at least one conductor connected to the sensor element from the housing takes place in the following process steps:
The counter washer, through which the at least one conductor element is passed, is fixed in the housing, the closure piece is placed on the sensor element, the end of the sensor element is inserted into the blind hole of the counter washer, and the at least one conductor element protruding from the counter washer is welded to a contact surface on the sensor element , Now a certain amount of ceramic adhesive is placed on the counter disc and the closure piece on the sensor element is pushed towards the counter disc until there is only a small gap between the front side of the closure piece and the counter disc, the minimum axial depth of which is determined by the spacer provided on the closure piece is. In this space between the closure piece and the counter washer, the ceramic adhesive seals the closure piece and counter washer against the housing.
Zeichnungdrawing
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The Invention is based on exemplary embodiments shown in the drawing in the following described. Show it:
Der
in
Der
Messfühler
weist ein Gehäuse
Zum
Anschließen
des Sensorelements
Beim
Einbau des Sensorelements
Die
keramische Masse
Da
die isolierende, keramische Masse
Der
in
In
das Gehäuse
Die
Montage des Messfühlers
zur Herstellung der gasdichten Ausführung der Leiterelemente
Das Anschlussstück
The connector
Claims (17)
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10347794A DE10347794A1 (en) | 2003-03-27 | 2003-10-14 | Sensor, e.g. for determining temperature of gas, especially vehicle exhaust, comprises sensor component in housing, one end of which has contacts, to which leads are welded, with welds embedded in ceramic |
EP04709194A EP1611436A1 (en) | 2003-03-27 | 2004-02-09 | Sensor |
PCT/DE2004/000215 WO2004086023A1 (en) | 2003-03-27 | 2004-02-09 | Sensor |
JP2005518514A JP4317191B2 (en) | 2003-03-27 | 2004-02-09 | Measuring sensor |
US10/547,400 US7377149B2 (en) | 2003-03-27 | 2004-02-09 | Sensor |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10313746.7 | 2003-03-27 | ||
DE10313746 | 2003-03-27 | ||
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10347794A1 true DE10347794A1 (en) | 2004-10-21 |
Family
ID=33016017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE10347794A Withdrawn DE10347794A1 (en) | 2003-03-27 | 2003-10-14 | Sensor, e.g. for determining temperature of gas, especially vehicle exhaust, comprises sensor component in housing, one end of which has contacts, to which leads are welded, with welds embedded in ceramic |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE10347794A1 (en) |
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2003
- 2003-10-14 DE DE10347794A patent/DE10347794A1/en not_active Withdrawn
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