DE10132825A1

DE10132825A1 - Gassensor

Info

Publication number: DE10132825A1
Application number: DE2001132825
Authority: DE
Inventors: Helmut Weyl; Hermann Hauser; Robert Knoellinger; Juergen Werner; Juergen Wilde; Andreas Pesch; Karl-Hermann Friese; Andreas Werner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2001-07-06
Publication date: 2003-01-30

Abstract

Es wird ein Gassensor angegeben, der ein in einem Gehäuse (11) angeordnetes Sensorelement (12), das an einem anschlußseitigen Endbereich (122) von einem elektrischen Stecker (18) aufgenommen ist, und mindestens ein in das Gehäuse (11) eingeführtes, einen im Stecker (18) kontaktierten elektrischen Leiter und einen Isolationsmantel (24) aufweisendes Anschlußkabel (20) aufweist. Zwecks Kostenreduzierung bei der Herstellung und Montage des Gassensors mit geringer Bauelementanzahl ist der elektrische Leiter als eine flexible Litze (23) aus dünnen Einzeldrähten ausgebildet, deren Einzeldrähte zumindest im Kontaktbereich des Steckers (18) zu einem Volldraht vereinigt sind (Fig. 1).

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Gassensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei einem bekannten Gassensor, z. B. Lamdasonde, (DE 195 42 650 A1) sind am anschlußseitigen Endabschnitt eines Sensorelements Kontakte vorgesehen, die mittels eines zweiteiligen Steckers kontaktiert werden. Der Stecker verfügt über Kontaktteile mit jeweils einem Crimpkontakt. Die Crimpkontakte sind mit Anschlußkabeln elektrisch und mechanisch verbunden und in einem Formkörper mit zylindrischen Durchführungen aufgenommen. Bei der Montage werden zunächst die Anschlußkabel durch die zylindrischen Durchführungen des Formkörpers geführt und mit den Crimpkontakten der entsprechenden Kontaktteile des Steckers verbunden. Die Crimpkontakte werden dann in die Durchführungen zurückgeschoben, so daß sie im Formkörper integriert sind. Dadurch wirkt der Formkörper gleichzeitig als Zugentlastung für die Anschlußkabel. Der Formkörper wird erhitzt, wobei sich Formkörper und Kabelisolation ausdehnen und dabei evtl. vorhandene Ringspalte um die Kabelisolation herum schließen.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Gassensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch die Verwendung einer mit einem Isolationsmantel umschlossenen flexiblen Litze als Anschlußkabel und durch die Verdichtung der Einzeldrähte der Litze im Endbereich der Litze zu einem Volldraht eine direkte Kontaktierung des Anschlußkabels auf das anschlußseitige Ende des Sensorelements möglich ist und auf die aufwendige Montage von Crimpkontakten verzichtet werden kann. Die Flexibilität der Litze bereitet einerseits bei einem späteren Biegen von Gehäuseabschnitten, in denen die Litze verläuft, keine mechanischen Probleme und vermeidet insbesondere beim Biegen das Entstehen von Auszugskräften im elektrischen Stecker und gestattet andererseits, das aus dem Gehäuse austretende Anschlußkabel beliebig zu verlegen. Die Vereinigung der Einzeldrähte zu einem Volldraht mit vorzugsweise rundem Querschnitt ermöglicht eine einfache und sichere Kontaktierung der Litze im Steckerbereich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bestehen die Einzeldrähte der Litze aus einem temperaturfesten Werkstoff, der einen kleinen, wenig temperaturabhängigen, spezifischen Ohmschen Widerstand aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Verbindung der Einzeldrähte im Endbereich der Litze, insbesondere im Kontaktbereich des Steckers, durch Löten mit Hochtemperaturloten, z. B. L-AG 85 oder L-AG 72, oder durch Schweißen, z. B. Laserstrahlschweißen, Widerstandsschweißen, Schweißen mit Wasserstoffflamme. Beim Schweißen kann dabei sowohl ein vollständiges Aufschmelzen der Einzeldrähte als auch ein partielles Anschmelzen der Ränder der Einzeldrähte bewirkt werden. Beim Löten werden bevorzugt die Hohlräume zwischen den Einzeldrähten mit Lot gefüllt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der so gebildete Volldraht einem Umformprozeß, z. B. Pressen, Rundkneten, Kalibrieren, unterzogen. Dies hat den Vorteil, daß ein maßgenauer Querschnitt entsteht, der im Stecker zuverlässig, insbesondere mit einer kraftschlüssigen Klemmung, kontaktiert werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Gehäuse des Gassensors ein vom Stecker aus sich fortsetzendes Anschlußrohr auf, an dessen freiem Ende das Anschlußkabel bis hin zum Stecker eingeführt ist. In dem vom Einführende bis zum Stecker verlaufenden Abschnitt des Anschlußkabels ist der Isolationsmantel von der Litze entfernt. Durch diese konstruktive Gestaltung ist in dem motornahen Hitzebereich des Gassensors der wenig hitzebeständige Isolationsmantel entfernt, während die Litze bis in den Einführbereich im Anschlußrohr elektrisch isoliert bleibt. Im Einführbereich wird vorzugsweise die Litze mit einer Dichtungstülle festgelegt, die den Isolationsmantel hermetisch umschließt und im Anschlußrohr kraft- und/oder formschlüssig festgelegt ist.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen in schematisierter Darstellung:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Gassensors,
Fig. 2 ausschnittweise eine Ansicht eines Anschlußkabels des Gassensors in Fig. 1, teilweise geschnitten,
Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts III in Fig. 1.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Gassensor ist für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehen, und kann beispielsweise eine Lamdasonde sein, mit welcher die Abgaszusammensetzung im Abgasrohr des Kraftfahrzeugs bestimmt wird. Der Gassensor weist ein Sensorelement 12 mit einem meßgasseitigen Endbereich 121 und einem anschlußseitigen Endbereich 122 auf, der in einem Gehäuse 11 angeordnet ist. Das Sensorelement 12 ist im Gehäuse 11 mittels eines ersten Keramikformteils 13 und eines zweiten Keramikformteils 14 und einer zwischen den beiden Keramikformteilen 13, 14 angeordneten Sensorelementdichtung 15 gehalten und ist in seinem meßgasseitigen Endbereich 121 von einem auf das meßgasseitige Ende des Gehäuses 11 aufgesetzten Schutzrohr 16 überdeckt. Das Schutzrohr 16 trägt Ein- und Auslaßöffnungen 17 für das Meßgas. Der anschlußseitige Endbereich 122 des Sensorelements 12 ist in einem elektrischen Stecker 18 aufgenommen und dort mit einem elektrischen Anschlußkabel 20 verbunden. Der Stecker 18 ist in einer Hülse 19 aufgenommen, die mit einer Hohlschraube 21 am Gehäuse 11 festgesetzt ist. Die Hülse 19 umgreift auf ihrer vom Gehäuse 11 abgekehrten Seite mit einem Bördelrand 191 den Endabschnitt eines Anschlußrohrs 22. Das Anschlußkabel 20 ist in dem Anschlußrohr 22, das nach der Endmontage des Gassensors noch gebogen wird, bis zum Stecker 18 geführt und im Stecker 18 mit dem anschlußseitigen Endbereich 122 des Sensorelements 12 elektrisch kontaktiert.
Das in Fig. 2 ausschnittweise vergrößert dargestellte Anschlußkabel 20 besteht aus einer flexiblen Litze 23 mit einer Mehrzahl von dünnen Einzeldrähten 231, z. B. sieben Einzeldrähte 231, die von einem Isolationsmantel 24 umschlossen ist. Die Einzeldrähte 231 bestehen aus einem temperaturfesten Werkstoff, der einen kleinen, wenig temperaturabhängigen, spezifischen Ohmschen Widerstand aufweist. Das Anschlußkabel 20 ist an dem freien Ende des Anschlußrohrs 22 in dieses eingeführt, wobei im Einführbereich des Anschlußrohrs 22 der Isolationsmantel 24 in einer Dichtungstülle 25 aufgenommen ist, die im Anschlußrohr 22 befestigt ist. In dem zwischen der Dichtungstülle 25 und dem elektrischen Stecker 18 sich erstreckenden Abschnitt des Anschlußkabels 20 ist der Isolationsmantel 24 vom Anschlußkabel 20 entfernt, so daß in dem noch im Hitzebereich des Kraftfahrzeugs liegenden Anschlußrohr 22 nur die nackte Litze 23 verläuft. An dem steckerseitigen Ende des Anschlußrohrs 22 ist im Anschlußrohr 22 eine Auszugssicherung 26 angeordnet, durch die die Litze 23 hindurchgeführt ist. Diese Auszugssicherung 26 besteht aus zwei Formkörpern 261, 262 mit je einer Durchstecköffnung für die Litze 23. Nach Durchführen der Litze 23 werden die beiden Formkörper 261, 262 gegeneinander verdreht, wodurch die Litze 23 zweimal umgebogen und damit gegen Auszug gesichert wird.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Einzeldrähte 231 der Litze 23 im Endbereich der Litze 23 zu einem Volldraht 232 vereinigt. Diese Vereinigung erfolgt durch eine feste, elektrisch leitende, mechanische Verbindung zwischen den Einzeldrähten 231, die durch Schweißen, z. B. Laserstrahlschweißen, Widerstandsschweißen, Schweißen mit Wasserstoffflamme etc., oder durch Löten herbeigeführt wird. Beim Schweißen können die Einzeldrähte 231 vollständig aufschmelzen, es können aber auch nur die Ränder der Einzeldrähte partiell angeschmolzen werden. Beim Löten werden die Hohlräume zwischen den Einzeldrähten 231 mit einem Hochtemperaturlot, z. B. L-AG 85 oder L-AG 72, gefüllt. Der Querschnitt des Volldrahts 232 wird zweckmäßigerweise an die Anschlußerfordernisse im Stecker 18 angepaßt. Der Querschnitt kann kreisrund, oval, recheckig, quadratisch usw. ausgeführt werden. Um einen maßgenauen, runden Querschnitt zu erhalten, wird der Bereich des Volldrahts 232 einem Umformungsprozeß, z. B. Pressen, Rundkneten, Kalibrieren, unterzogen. Der Volldraht 232 wird in den Stecker 18 eingeschoben und dort mit dem anschlußseitigen Endabschnitt 122 des Sensorelements 12 elektrisch und mechanisch kontaktiert. Die Länge des am Litzenende ausgebildeten Volldrahts 232 kann so gewählt werden, daß der Volldraht 232 nur im elektrischen Stecker 18 einliegt, sie kann aber auch größer bemessen werden, so daß der Volldraht 232 auch noch durch die Auszugssicherung 26 hindurchläuft.
Wie in Fig. 2 dargestellt ist, kann der im Anschlußrohr 22 verlaufende, abisolierte Abschnitt des Anschlußkabels 20 mit einem Ausgleichsbogen 27 verlegt sein.
Die Kontaktierung des Volldrahts 232 im elektrischen Stecker 18 erfolgt durch kraftschlüssige Klemmung, wozu der Stecker 18 zwei voneinander getrennte Steckerteile 18 aus isolierendem Material aufweist, die auf den einander zugekehrten Seiten eine elektrisch leitende Schicht 183 tragen (Fig. 3). Nach Einführen des anschlußseitigen Endbereichs 122 des Sensorelements 12 und des Volldrahts 232 der Litze 23 in dem Stecker 18 zwischen die Steckerteile 181 und 183 werden die beiden Steckerteile 181 und 182 mittels eines Federrings 28 zusammengepreßt.
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können in dem Gassensor mehrere Sensorelemente 12, beispielsweise zwei Sensorelemente 12, angeordnet sein, die jeweils an einem zum Teil im Anschlußrohr 22 geführten Anschlußkabel 20 angeschlossen sind. Jedes Anschlußkabel 20 ist dann wie beschrieben ausgeführt. Die Kontaktierung der anschlußseitigen Endbereiche 122 der Sensorelemente 12 mit den Volldrähten 232 der Litzen 23 erfolgt im gemeinsamen elektrischen Stecker 18, der entsprechend modifiziert ist.

Claims

1. Gassensor mit einem in einem Gehäuse (11) angeordneten Sensorelement (12), das mit einem anschlußseitigen Endbereich (122) in einem elektrischen Stecker (18) aufgenommen ist, und mit mindestens einem in das Gehäuse (11) eingeführten, einen elektrischen Leiter und einen Isolationsmantel (24) aufweisenden Anschlußkabel (20), dessen elektrischer Leiter in einem Kontaktbereich des elektrischen Steckers (18) den anschlußseitigen Endbereich des Sensorelements (12) kontaktiert, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter eine aus dünnen Einzeldrähten (231) bestehende flexible Litze (23) ist, deren Einzeldrähte (231) zumindest im Kontaktbereich des Steckers (18) zu einem Volldraht (232) vereinigt sind.

2. Gassensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Volldraht (232) einen runden oder eckigen Querschnitt aufweist.

3. Gassensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinigung der Einzeldrähte (231) zum Volldraht (232) durch eine feste, mechanische, elektrisch leitende Verbindung zwischen den Einzeldrähten (231) bewirkt ist.

4. Gassensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Einzeldrähte (231) untereinander durch Schweißen, z. B. Laserstrahlschweißen, Widerstandsschweißen, Schweißen mit Wasserstoffflamme, herbeigeführt ist.

5. Gassensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Einzeldrähte (231) untereinander durch Löten mit Hochtemperaturloten herbeigeführt ist.

6. Gassensor nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Volldraht (232) einem Umformprozeß, z. B. Pressen, Rundkneten, Kalibrieren, unterzogen ist.

7. Gassensor nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte (231) der Litze (23) einen sehr kleinen, spezifischen Ohmschen Widerstand aufweisen.

8. Gassensor nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte (231) der Litze (23) aus einem temperaturfesten Werkstoff bestehen.

9. Gassensor nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (11) ein vom Stecker (18) aus sich fortsetzendes Anschlußrohr (22) aufweist, an dessen freiem Ende das Anschlußkabel (20) bis zum Stecker (18) eingeführt ist, und daß in dem vom Einführende bis zum Stecker (18) verlaufenden Abschnitt des Anschlußkabels (20) der Isolationsmantel (24) von der Litze (23) entfernt ist.

10. Gassensor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß am steckerseitigen Ende des Anschlußrohrs (22) eine Auszugssicherung (26) für das Anschlußkabel (20) im Anschlußrohr (22) angeordnet ist und daß der durch Vereinigung der Einzeldrähte (231) gebildete Volldraht (232) der Litze (23) durch die Auszugssicherung (26) hindurch verläuft.

11. Gassensor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der im Anschlußrohr (22) verlaufende, abisolierte Abschnitt des Anschlußkabels (20) mit einem Anschlußbogen (27) verlegt ist.

12. Gassensor nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierung des Volldrahts (232) der Litze (23) auf den anschlußseitigen Endbereich (122) des Sensorelements (12) durch mittels einer Feder (28) erzeugte Klemmung vorgenommen ist.