JPH10505915A - 測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、測定個所に配設されたセンサ素子を有しており、該センサ素子は、電気接続線路を介して、測定個所から離れた評価装置と接続することができ、その際、電気接続線路は、少なくとも前記測定個所の近くに外部の影響、例えば、高温の影響に対して保護されて案内されるようにした測定装置、例えば、電気化学的測定センサに関する。電気的接続線路（２２）を収容する保護装置（２４）は、該保護装置の、センサ素子（１２）とは反対側の端に、接触接続装置（３０）を有しており、該接触接続装置（３０）は、評価回路への接続線路（５４，５６）と接触接続することができるようにすることが提案されている。

Description

【発明の詳細な説明】 測定装置 本発明は、測定装置、例えば、請求の範囲１の上位概念に記載された各要件を 備えた電気化学的測定センサに関する。 従来技術 前述のような形式の測定装置は、公知である。例えば、いわゆるフィンガ構造 型として構成された電気化学的測定センサが、自動車内で、内燃機関の排気ガス 内の酸素含有量の測定のために使用される。この測定装置は、直接測定個所に配 設されたセンサ素子を有しており、金属ケーシング内に密に固定されている。 センサ素子は、公知のように、２つの電極間に設けられた固体電解質を有して いる。センサ素子の装備に応じて、付加的な加熱装置が設けられている。センサ 素子を用いて検出したセンサ信号を評価するため、乃至、センサ素子に所要加熱 電圧を供給するために、センサ素子を相応の回路装置に接続する電気接続線路が 設けられている。 センサ素子は、例えば、排気ガス内の酸素含有量の測定の際、比較的高い温度が 加わる領域内に設けられるので、電気接続線路を少なくとも測定装置の近くに、 保護して案内することが公知である。このために、電 気接続線路を、測定個所に対して所定の間隔をおいて終端している金属管内で案 内することが公知である。センサ素子を評価回路と接続するために、金属管内で 案内される線路の端部に、プラスチック絶縁された線路、大抵ＰＴＦＥ−絶縁さ れた線路が取り付けられている。プラスチック絶縁された線路は、その他端に、 プラグ装置が設けられており、このプラグ装置は、ケーブルハーネスに設けられ た対向プラグ装置と接触接続することができる。 プラスチック絶縁された線路と金属管内に設けられた線路との接続は、公知の ように、取り外し不可能な、溶接−、クリンプ−、及び／又ははんだ付け接続と して構成されている。この接続個所の作動時の安全性を高めるために、この接続 個所の周囲をプラスチックで射出成形し、プラスチック絶縁された線路を付加的 にゴムソケットで防水処置することが公知である。この解決手段の欠点は、測定 装置と接続された、電気接続線路のケーブルハーネスが、比較的長く、例えば、 ２メータにもなり、その結果、自動車内での比較的コスト高なケーブル敷設を必 要とする点である。 発明の効果 それに対して、請求の範囲第１項に記載した各要件を有する本発明の測定装置 により提供される効果は、簡単に、小型に構成された、高温度負荷可能な測定装 置を、大きなコストを掛けずに確実に、評価回路に繋 がった接続部と接触接続することができるということである。電気接続線路を受 け入れる保護装置に、この保護装置の、センサ素子とは反対側の端に、評価回路 への接続線路と接触接続可能な接触接続装置を設けることによって、有利には、 付加的な装置構成乃至インターフェースの形成を必要とせずに、測定装置と評価 装置とを、測定装置の測定個所から離れた端部で直接接続することができる。 測定装置が直接、接触接続装置を有している場合、この装置は、非常に小型に 構成することができ、その結果、簡単な取付け、例えば、自動車のエンジンルー ム内に取り付けることができる。更に、有利には、測定装置、例えば、測定装置 の保護装置と直接接続された接触接続装置を介して、接続線路と評価回路との一 体的なインターフェースを構成することができ、その結果、全体として、多数の 種々異なる車両で使用することができる測定装置を作ることができる。 本発明の更に有利な実施例は、従属請求項に記載した、その他の各要件から得 られる。 図面 本発明について、以下、実施例で、所属の図を用いて詳細に説明する。 図１は、本発明の測定装置の断面略図 図２は、測定装置の接触接続装置を上から見た図である。 実施例の説明 図１には、部分切断図で、総体的に１０で示した測定装置が示されている。測 定装置１０は、センサ素子１２を有している。センサ素子１２は、それ自体、物 理量の測定用の任意の各センサ素子にすることができる。図示の実施例では、セ ンサ素子１２は、電気化学的な測定センサ１４、いわゆるラムダセンサであると する。センサ素子１２は、実質的に指型に構成されたケーシング１６を有してお り、図示していない排気ガス管内に取り付けることができる。ケーシング１６は 、排気ガス管の貫通開口部を通って案内されて、相応の固定部材、例えば、ネジ キャップ１８を用いてロックされる。ケーシング１６の取付は、このケーシング が貫通開口部内に密閉して取り付けられるように行われる。 ケーシング１６内には、ここには示していない各電極、固体電解質、並びに加 熱装置が設けられており、これらの装置を用いて、ここでは詳細に説明しない方 法で、自動車の排気ガス内の酸素濃度が測定可能である。各電極及び加熱装置は 、電気接続線路２２を介してセンサ素子１２のケーシング１６から案内される。 実施例では、全部で４つの接続線路２２が設けられているものとする。しかし、 図示していない別の実施例では、接続線路の数は、センサ素子１２の構成に応じ て変えることができ、即ち、この数は、４以上又は４ 以下にすることができる。 接続線路２２は、一方では、センサ信号の取り出し、他方では、加熱電圧の給 電のために使用される。 センサ素子１２のケーシング１６には、接続線路２２用の保護装置２４が接続 されている。保護装置２４は、例えば、金属被覆線路２６にすることができ、こ の線路内部で接続線路２２が案内されている。金属被覆線路２６は、センサ素子 １２のケーシング１６と密に結合されており、その結果、外部からの影響、例え ば、汚れ、燃料ガス、空気又は熱が、制御されずにケーシング１６に達すること はなくなる。センサ素子１２は、一般的に、高い温度、例えば、数１００℃もの 領域内に曝されるので、金属線路２６は、許容し得ない程の熱に対する、電気接 続線路２２の保護部を形成する。 金属被覆線路２６の、センサ素子１２とは反対側の端部２８には、接触接続装 置３０が設けられており、この装置は、センサ素子１２、保護装置２４と一緒に 測定装置１０を構成する構成ユニットを形成する。接触接続装置３０は、金属被 覆線路２６と固定接続されたケーシング３２を有している。このために、ケーシ ング３２は、フランジ３４を形成しており、このフランジを通って、金属被覆線 路２６は、ケーシング３２の内部に案内される。ケーシング３２は、例えば、プ ラスチックから形成することができ、このプラスチッ クは、金属被覆線路２６に射出成形されている。別の実施例によると、ケーシン グ３２は、金属被覆線路２６と固定接続された、例えば、ハンダ付け又は溶接さ れた金属ケーシングにすることができる。図示していない別の実施例では、ケー シング３２は、金属被覆線路２６と一体的に構成されており、即ち、金属被覆線 路２６の外部金属被覆部は、ケーシング３２のところまで拡張されている。この 場合、ケーシング３２は、金属被覆線路２６と固定且つ密閉して結合されている ようになる。この場合、ケーシング３２と金属被覆線路２６との間の結合部は、 この結合個所の周囲温度に耐えるように選定されている。種々の実施例に応じて 、例えば、５〜２０ｃｍの大きさにすることができる、金属被覆線路２６の長さ に応じて、ケーシング３２と金属被覆線路２６との結合個所が、例えば、約１５ ０℃の温度になる。 ケーシング３２の内部では、電気接続線路２２が、接触接続ピン３６と導電的 に結合されている。電気接続線路２２と接触接続ピン３６との結合は、例えば、 溶接によって行うことができる。更に、広く行われている別の結合技術、例えば 、さし込み、巻き付け、ハンダ付け、等も可能である。 接触接続ピン３６は、絶縁材料、例えば、プラスチックからなるソケット２８ 内で位置固定されている。接触接続ピン３６は、例えば、ソケット３８内で電気 接続線路２２と接触接続後、鋳型成形することができ、その際、ケーシング３２ の開口部４０を覆って、相応のプラスチック体にすることができる。接触接続ピ ン３６の、ソケット３８での位置固定を介して、それと同時に、接触接続ピン３ ６を所定の基準寸法で構成することができるようになる。図２には、接触接続装 置３０の開口部４０を、図１の線Ａ−Ａに相応して見た図が示されているように 、選択された実施例では、全部で４つの接触接続ピン３６が各角隅点に正方形を 形成するように配設されている。当然、各接触接続ピン３６の任意の別の装置構 成も可能であるが、但し、各接触接続ピン３６が相応の（更に説明すべき）対向 プラグ装置に挿入することができるという前提が充足された場合に限ってである 。各接触接続ピン３６は、その自由端がケーシング３２内で突出しており、その 結果、接触接続装置３０は、全体として、プラグ結合部４４を構成する。 図２から分かるように、図示の実施例では、ケーシング３２は、実質的に丸く 形成されている。図示していない別の実施例では、ケーシング３２は、任意の別 の各幾何学的形状、例えば、楕円、正方形等にしてもよい。但し、相応の対向プ ラグが、ケーシング３２の形状及び接触接続ピン３６の装置構成と対応して形成 されているという前提がある。ケーシング３２の、開口部４０側の端部には、リ ム部４８があり、このリム 部により、対向プラグの挿入がし易くなる。 ソケット３８は、貫通開口部５０を有しており、この貫通開口部５０は、金属 被覆線路２６の内部空間をケーシング３２の内部空間と連結する。この貫通開口 部５０（場合によっては、複数設けることもできる）によって、センサ素子１２ に対する基準ガスの結合が実施される。従って、金属被覆線路２６と固定して結 合された接触接続装置３０を用いて、センサ素子１２（その作動のために、基準 空気を必要とする）を使用することができる。従って、接触接続装置３０は、全 体として、種々の形式のセンサ素子１２の元で極めて変化に富んで使用すること ができるのである。 センサ素子１２を接触接続装置３０と連結する金属被覆線路２６を介して、測 定装置、センサ素子１２の測定個所と、評価回路へのインターフェース、接触接 続装置３０との耐高温度結合を行うことができる。何らかの絶縁部、パッキン部 等を付加的に設ける必要はない。 図１には、更に対向プラグ５２の断面図が示されている。対向プラグ５２は、 電気線路５４と接続されており、この電気線路は、例えば、自動車内に固定して 設置されたケーブルハーネス５６である。対向プラグ５２は、プラグケーシング ５８を有しており、このプラグケーシング５８の外部輪郭は、接触接続装置３０ のケーシング３２に適合されている。ケーシング３２ もプラグケーシング５８も、ここには、詳細に図示していない手段、例えば、突 出部と、それに相応した切欠部とを有するようにすることができ、それにより、 プラグケーシング５８をケーシング３２に、所定位置でのみ挿入することができ るように構成することができる。 プラグケーシング５８内には、接触接続コンセント６０がはめ込まれており、 例えば、係合されており、この接触接続コンセント内には、接触接続装置３０の 接触接続ピン３６が挿入可能である。接触接続コンセント６０は、例えば、クリ ンプによって、線路５４と導電接続されている。プラグケーシング５８の内部に は、切欠部６２が構成されており、この切欠部内には、線路５４が案内されてお り、この切欠部内で、線路５４が接触接続コンセント６０と接触接続されている 。密閉のために、線路５４には、パッキン６４が設けられており、このパッキン により、一方では、接触接続ピン３６と接触接続コンセント６０との結合個所が 密閉され、他方では、線路５４に対する引っ張り力が軽減される。プラグケーシ ング５８の外部輪郭には、周囲を囲む別のパッキン６６が設けられており、この パッキンにより、プラグケーシング５８をケーシング３２に、密に、はめ込むこ とができるようになる。 全体として、センサ素子１２、保護装置２４及び保護装置２４と接続された接 触接続装置３０から形成さ れた測定装置１０により、小型且つ頑丈なユニットを構成することができ、この ユニットは、過酷な取付状況、例えば、自動車のエンジンルーム内でも、センサ 素子１２を確実且つ耐性があって安定して接触接続するという要求を全て充足す るのである。ケーブルハーネス５６を対向プラグ５２を介して測定装置１０に導 出することによって、簡単な取付が可能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨハン ヴェールマン ドイツ連邦共和国 70184 シュツットガ ルト シュヴァーレンベルクシュトラーセ 172 (72)発明者 ハインツ アイゼンシュミト ドイツ連邦共和国 85139 ヴェットシュ テッテン イルズングシュトラーセ ７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 測定個所に配設されたセンサ素子を有しており、該センサ素子は、電気接 続線路を介して、測定個所から離れた評価装置と接続することができ、その際、 電気接続線路は、少なくとも前記測定個所の近くに外部の影響、例えば、高温の 影響に対して保護されて案内されるようにした測定装置、例えば、電気化学的測 定センサにおいて、 電気的接続線路（２２）を収容する保護装置（２４）は、該保護装置の、セン サ素子（１２）とは反対側の端に、接触接続装置（３０）を有しており、該接触 接続装置（３０）は、評価回路への接続線路（５４，５６）と接触接続すること ができるようにしたことを特徴とする測定装置。 ２． 接触接続装置（３０）は、プラグ結合部（４４）によって形成されており 、該プラグ結合部は、保護装置（２４）と固定して結合されていることを特徴と する請求の範囲第１項記載の測定装置。 ３． 保護装置（２４）は、金属被覆線路（２６）であり、該金属被覆線路の、 測定個所から離れた端は、プラグ結合部（４４）内に通じていることを特徴とす る請求の範囲第１項〜第２項までのいずれか１項記載の測定装置。 ４． プラグ結合部（４４）は、ケーシング（３２） を有しており、該ケーシングは、金属被覆線路（２６）と固定結合されているこ とを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項までのいずれか１項記載の測定装置。 ５． ケーシング（３２）は、金属被覆線路（２６）に射出成形されていること を特徴とする請求の範囲第１項〜第４項までのいずれか１項記載の測定装置。 ６． ケーシング（３２）は、金属被覆線路（２６）に溶接されていることを特 徴とする請求の範囲第１項〜第５項までのいずれか１項記載の測定装置。 ７． ケーシング（３２）は、金属被覆線路（２６）と一体的に形成されている ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項までのいずれか１項記載の測定装置 。 ８． 電気接続線路（２２）は、ケーシング（３２）の内部に設けられた接続ピ ン（３６）と接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第７項までの いずれか１項記載の測定装置。 ９． 接触接続ピン（３６）は、ケーシング（３２）の内部に設けられた絶縁ソ ケット（３８）に射出成形されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第８ 項までのいずれか１項記載の測定装置。 １０． 絶縁ソケット（３８）は、少なくとも１つの貫通開口部（５０）を有し ており、該貫通開口部は 、金属被覆線路（２６）の内部空間を外気又は外気と連結された管路と連結する ことを特徴とする請求の範囲第１項〜第９項までのいずれか１項記載の測定装置 。 １１． ケーシング（３２）は、接触接続ピン（３６）の正しい極性での接触接 続を必然的に行わせる手段を有していることを特徴とする請求の範囲第１項〜第 １０項までのいずれか１項記載の測定装置。