DE19740456A1

DE19740456A1 - Kontaktierungseinrichtung

Info

Publication number: DE19740456A1
Application number: DE19740456A
Authority: DE
Inventors: Helmut Weyl; Theodor Graser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-09-15
Filing date: 1997-09-15
Publication date: 1999-03-18
Also published as: JPH11142367A; JP4392875B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktierungseinrich tung, insbesondere zur temperaturfesten Kontaktierung eines Sensorelementes zur Messung eines Sauerstoffge haltes in Abgasen von Kraftfahrzeugen.

Stand der Technik

Kontaktierungseinrichtungen der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Beim Einsatz von Sensorelementen zur Messung eines Sauerstoffgehaltes in Abgasen von Kraftfahrzeugen werden diese in Bereichen des Kraft fahrzeuges angeordnet, in denen eine hohe Temperatur belastung besteht. Die Sensorelemente weisen Elektro den und gegebenenfalls Heizelemente auf, die mit ei ner meßgasfernen Auswerteschaltung zu verbinden sind. Hierzu ist eine wenigstens einadrige, in der Regel jedoch mehradrige elektrische Verbindungsleitung vorgesehen, die das Sensorelement mit der Auswerte schaltung verbindet. Zur Kontaktierung der Verbin dungsleitung mit dem Sensorelement ist bekannt, eine Klemmverbindung herzustellen, wobei die zu kontaktie renden Teile in zu fügende Keramikschalen eingelegt werden. Durch Fügen der Keramikschalen wird die Kon taktverbindung hergestellt. Um die Keramikschalen in ihrer Position zu halten, beziehungsweise einen aus reichend hohen Kontaktdruck an der Kontaktstelle zu gewährleisten, ist bekannt, eine Metallfeder um die Keramikschalen anzuordnen. Bei der bekannten Kontak tierungseinrichtung ist nachteilig, daß diese nur eine begrenzte Temperaturfestigkeit aufweist.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kontaktierungseinrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vor teil, daß diese in einfacher Weise eine hohe Tempe raturfestigkeit besitzt. Dadurch, daß die Klemmver bindung von einem die Klemmstelle umgreifenden Kera mikteil gebildet wird, welches selbsttätig ein auf die Klemmstelle radial nach innen gerichtete Klemm kraft ausübt, kann in einfacher Weise, ohne zusätzli che, eine Kontaktkraft aufbringende Teile einerseits durch das Keramikteil die Kontaktkraft aufgebracht werden und andererseits durch das Keramikteil die Kontaktverbindung vor hohen Temperaturen geschützt werden. Da Keramikteile bekannterweise eine sehr hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen, ist beispielsweise eine Temperaturfestigkeit der Kontaktierungseinrich tung bis zu Temperaturen von < 800°C möglich. Somit eignet sich die Kontaktierungseinrichtung insbeson dere zur Anwendung bei hohen Temperaturen ausgesetz ten Sensorelementen, beispielsweise Lambda-Sonden in Kraftfahrzeugen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs beispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die sche matisch eine Schnittdarstellung durch eine Kontaktie rungseinrichtung zeigt, näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Figur ist ein Anschlußbereich 10 einer Lambda- Sonde 12 zur Bestimmung des Sauerstoffgehaltes in Abgasen von Kraftfahrzeugen gezeigt. Die Lambda-Sonde 12 umfaßt ein Sensorelement 14, das innerhalb eines Gehäuses 16 angeordnet ist. Das Gehäuse 16 ist in nicht dargestellter Weise in eine das Abgas führende Leitung dicht angeordnet. Zur Abdichtung ist das Sen sorelement 14 durch eine Dichtung 18 geführt, die mittels eines Keramikringes 20 fixiert ist. Das Ge häuse 16 besitzt eine Schutzhülse 22, die der Aufnah me einer Kontaktierungseinrichtung 24 dient. Die Kon taktierungseinrichtung 24 dient der elektrischen Kon taktierung eines Kontaktbereiches 26 des Sensor elementes 14 mit einer elektrischen Anschlußleitung 28. Entsprechend der Anzahl der zu kontaktierenden Elektroden des Sensorelementes 12, in der Regel bei Anordnung einer Heizeinrichtung von vier Elektroden, besitzt die elektrische Anschlußleitung 28 eine ent sprechende Anzahl von Anschlußdrähten 30. Die An schlußdrähte 30 liegen auf den Kontaktbereichen 26 des Sensorelementes 14 auf. Entsprechend der Ausbil dung des Sensorelementes 14 ist die elektrische An schlußleitung 28, beispielsweise als Flachband oder als Rundkabel, ausgebildet. Die an den Kontaktberei chen 26 anliegenden Anschlußdrähte 30 bilden eine Klemmstelle 32, die von einem Keramikteil 34 umgrif fen wird. Das Keramikteil 34 besitzt eine axiale Durchgangsöffnung 36, deren Querschnitt der Klemm stelle 32 angepaßt. Je nachdem ob die Anschlußleitung 28 ein Rundkabel oder ein Flachband ist, ist die Durchgangsöffnung 36 ebenfalls rund oder oval ausge bildet.

Nachfolgend wird auf die Ausgestaltung des Keramik teiles 34 eingegangen, wobei in der Figur zwei Aus führungsmöglichkeiten gezeigt sind. Links einer Längsachse 38 ist eine erste Ausführungsvariante und rechts der Längsachse 38 eine zweite Ausführungsvari ante gezeigt. Trotz des teilweise abweichenden Auf baus, werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Keramikteil 34 besitzt eine Ringnut 40, die zu einer Stirnseite 42 beziehungsweise 44 des Keramikteiles 34 offen ist. Die Ringnut 40 verläuft in etwa koaxial zur Längsachse 38. Durch die Ringnut 40 kommt es zur Ausbildung eines Abschnittes 46 des Keramikteiles 34, das einerseits durch die Ringnut 40 begrenzt wird und andererseits die Durchgangsöffnung 36 ausbildet. Die Ringnut 40 erstreckt sich bei spielsweise über die Hälfte der axiale Länge des Ke ramikteiles 34. Im Bereich der Stirnfläche 42 bezie hungsweise 44 ist der Abschnitt 46 gegenüber einem die Ringnut 40 umgreifenden Stützbereich 48 des Kera mikteiles 34 verkürzt ausgebildet.

Der Abschnitt 46 besitzt einen in Richtung der Durch gangsöffnung 36 weisende wulstförmige Erhöhung 50, wobei im Bereich des Wulstes 50 bei nicht montiertem Keramikteil 34 ein Durchmesser geringer gewählt ist, als ein Durchmesser der späteren Durchgangsöffnung 36. Der Abschnitt 46 ist somit quasi in Richtung der Klemmstelle 32 vorgespannt. Hierdurch wird erreicht, daß während der Montage der Kontaktierungseinrichtung 24 der Abschnitt 46 des Keramikteiles 34 aufgrund einer dem Keramikmaterial innewohnenden Elastizität radial nach außen aufgespreizt wird und einen Kon taktdruck auf die Klemmstelle 32 ausübt. Die Höhe des Kontaktdruckes kann durch eine Dimensionierung des Abschnittes 46, insbesondere durch dessen axiale Länge, dessen Dicke und dessen Vorspannung einge stellt werden.

Zur Fixierung des Keramikteiles 34 besitzt der Stütz bereich 48 eine zur Längsachse 38 konisch verlaufende Ringfläche 52, die der Konizität eines Übergangsbe reiches 54 der Schutzhülse 22 zwischen einem Aufnah mebereich 56 für die Kontaktierungseinrichtung 24 und einem Befestigungsbereich 58 für die Anschlußleitung 28 angepaßt ist. Ferner bildet der Stützbereich 48 an der Stirnseite 44 eine Stützfläche 60 aus, die entweder - gemäß der Darstellung links der Längsachse 38 - als innere Ringfläche 62 ausgebildet ist, die sich an dem Keramikring 20 abstützt oder die - gemäß der rechten Darstellung - als äußere Ringfläche 64 ebenfalls an dem Keramikteil 20 beziehungsweise dem Gehäuse 16 abstützt. Je nachdem ob die Ringnut 40 zur oberen Stirnfläche 42 oder zur unteren Stirnfläche 44 offen ist, kommt es zur Ausbildung der inneren oder äußeren Ringfläche 62 beziehungsweise 64.

Durch Anliegen der Ringflächen 62 beziehungsweise 64 an dem Keramikteil 20 und der Ringfläche 52 an der Schutzhülse 22 kann eine exakte Positionierung der Kontaktierungseinrichtung 24 erfolgen. Hierbei kann zusätzlich, durch ein axiales Beaufschlagen des Kera mikteiles 34 mit einer Befestigungskraft die Vorspan nung des Abschnittes 56 und somit die Kontaktkraft eingestellt werden. Die Schutzhülse 22 ist einerseits an dem Gehäuse 16 und andererseits an einem Isolier- beziehungsweise Schutzmantel 66 der Anschlußleitung 28 durch bereichsweise plastische Verformung arre tiert. Die Schutzhülse 22 dient somit gleichzeitig als Zugentlastung für die Anschlußleitung 38.

Zur Ausrichtung der Kontaktierungseinrichtung 24 kann der Abschnitt 46, in der Figur nicht dargestellt, an seiner der Durchgangsöffnung 36 zugewandten Seite eine in axialer Richtung verlaufende Führungsnut auf weisen, in die ein korrespondierender Führungswulst wenigstens einer der zu kontaktierenden Teile ein greift. Gegebenenfalls kann die Führungsnut der Auf nahme der Anschlußdrähte 30 dienen, so daß eine defi nierte Kontaktierung des Sensorelementes 14 möglich ist.

Insgesamt wird durch das Keramikteil 34 eine tempera turfeste Kontaktierung des Sensorelementes 12 an der Anschlußleitung 28 erreicht. Entsprechend einer Mate rialwahl des Keramikteiles 34 kann beispielsweise eine Temperaturfestigkeit bis zu Temperaturen von circa 800°C erreicht werden. Dadurch, daß zum Auf rechterhalten des Kontaktdruckes kein weiteres mecha nisches Teil vorhanden ist, wird ein gleichbleibender Kontaktdruck auch bei hohen Temperaturen erreicht. Ein eventuelles Fließen der Materialien innerhalb des Kontaktbereiches 26 wird durch die Elastizität des Keramikteiles 34, insbesondere durch die Vorspannung des Abschnittes 46 des Keramikteiles 34 aufgefangen. Die Kontaktierungseinrichtung 24 eignet sich daher insbesondere zur Anordnung in hohen Temperaturen aus gesetzten Bereichen, beispielsweise einer Lambda- Sonde 12 zur Messung eines Sauerstoffgehaltes in Ab gasen von Kraftfahrzeugen in unmittelbarer Nähe einer heißes Abgas führenden Leitung.

Claims

1. Kontaktierungseinrichtung, insbesondere zur tempe raturfesten Kontaktierung eines Sensorelementes zur Messung von Gaskomponenten in Abgasen, wobei das Sensorelement in einem Gehäuse angeordnet ist, und das Sensorelement über eine elektrische Anschluß leitung mit einer meßstellenfernen Auswerteschaltung verbunden ist, und elektrische Kontakte des Sensor elementes mit der Verbindungsleitung über eine Klemm verbindung kontaktiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmverbindung von einem die Klemmstelle (32) umgreifenden Keramikteil (34) gebildet ist, welches selbsttätig eine auf die Klemmstelle (32) radial nach innen gerichtete Klemmkraft ausübt.

2. Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikteil (34) eine Durch gangsöffnung (36) zur Aufnahme der Klemmstelle (32) aufweist, und ein die Durchgangsöffnung (36) begren zender Abschnitt (46) des Keramikteiles (34) in Rich tung der Durchgangsöffnung (36) vorgespannt ist.

3. Kontaktierungseinrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikteil (34) wenigstens eine, im wesentlichen koaxial zu einer Längsachse (38) der Kontaktierungs einrichtung (24) verlaufende Ringnut (40) aufweist, die an einer der Stirnseiten (42, 44) des Keramiktei les (34) randoffen ist.

4. Kontaktierungseinrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikteil (34) wenigstens einen Stützbereich (48) ausbildet, der einer definierten Positionierung des Keramikteiles (34) in dem Gehäuse (16) dient.

5. Kontaktierungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützbereich (48) eine ko nisch zur Längsachse (38) verlaufende Ringfläche (52) ausbildet, die sich an einer die Kontaktierungsein richtung (24) aufnehmenden Schutzhülse (22) abstützt.

6. Kontaktierungseinrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Keramikteil (34) mit einer axial wirkenden Befe stigungskraft zur Positionierung beaufschlagt ist.

7. Kontaktierungseinrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (46) wenigstens eine, zur Durchgangsöffnung (36) offene, axial verlaufende Führungsnut aufweist, in die ein korrespondierender Führungswulst eines der zu kontaktierenden Teile (26, 30) eingreift.