DE19827542A1

DE19827542A1 - Hochtemperaturfeste Kontaktvorrichtung zur Kontaktierung eines planaren Sensorelements

Info

Publication number: DE19827542A1
Application number: DE1998127542
Authority: DE
Inventors: Helmut Weyl; Bernhard Wild; Rainer Maier; Anton Hans; Frank Pelz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-06-20
Filing date: 1998-06-20
Publication date: 1999-12-23
Also published as: JP3122087B2; JP2000030773A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hochtemperaturfeste Kontaktvorrichtung zur Kontaktierung eines planaren Bauelements, insbesondere eines Sensorelements (10), das mehrere auf gegenüberliegenden parallelen Ebenen des Sensorelements angeordnete Kontaktflächen (11) aufweist, die jeweils in elektrisch leitender Verbindung mit einem metallischen Kontaktteil (1) stehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jeder Kontaktteil (1) zur Zuleitungsseite hin einen bogenförmigen Ausgleichsbügel (5) aufweist, und die Ausgleichsbügel (5) in montiertem Zustand zueinander parallel ausgerichtet sind, und jeder Kontaktteil (1) an seinem vom Sensorelement (10) weg weisenden Ende eine Crimpfahne (8) aufweist oder durch einen Steckanschluß (15) mit einer Crimpfahne (8) verbindbar ist, die an ein Kabelende (6) der Zuleitung angecrimpt ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine hochtemperaturfeste Kontaktvorrichtung zur Kontaktierung eines planaren Bauelements, insbesondere eines Sensor elements, das mehrere auf gegenüberliegenden parallelen Ebenen des Sensorelements angeordnete Kontaktflächen aufweist, die jeweils in elektrisch leitender Verbindung mit einem metallischen Kontaktteil stehen.

Eine derartige Kontaktvorrichtung ist aus der DE 41 26 878 bekannt. Bei der bekannten Konstruktion werden zwei Kontaktschalen, in denen die elektrisch leitenden Kontaktteile mechanisch fixiert sind durch ein hufeisenförmiges bzw. sechseckiges, einseitig offenes Federelement auf die Kontaktflächen des planaren Sensorelements gepreßt. Ein zusätzlich aufgeklipstes Federelement in Form einer Bügelfeder stellt die Schwingungsfestigkeit dieser Konstruktion sicher. Allerdings ist bei einer größeren Anzahl von Anschlüssen keine sichere Kontaktgebung aller Kontaktstellen mehr gewährleistet. Außerdem würde der Einbauraum durch den zusätzlichen Platzbedarf für die mechanische Verankerung der Anschlußkontakte zu klein werden. Somit besteht Bedarf an einer hochtemperatur- und schwingungsfesten Kontaktvorrichtung, die trotz beschränkter Kontaktierungsfläche eine erhöhte Anzahl von Anschlüssen ermöglicht.

Aufgaben und Vorteile der Erfindung

Es ist Aufgabe dieser Erfindung, eine hochtemperaturfeste Kontaktvorrichtung zur Kontaktierung eines planaren Bauelements, insbesondere eines mehrere auf gegenüberliegenden parallelen Ebenen des Sensorelements angeordnete Kontaktflächen aufweisenden Sensorelements bereitzustellen, das eine erhöhte Anzahl von Kontaktanschlüssen bei gleichzeitig verringertem Platzbedarf und eine schwingungsfeste Kontaktierung mit vernachlässigbar kleinen Übergangswiderständen ermöglicht.

Zum Beispiel soll die hochtemperaturfeste Kontaktvorrichtung bis 500°C temperaturfest und bis 1300 m/s² schwingungsfest sein und dabei Übergangs widerstände im Nano-Ohmbereich ermöglichen. Dabei sollen für NO_x-Gas sensoren oder Abgassensoren mit kombinierten Aufgaben wenigstens sieben Anschlüsse, d. h. sieben Kontaktteile, die jeweiligen Kontaktflächen des Sensorelements kontaktieren.

Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten bevorzugten Aspekt der Erfindung dadurch gelöst, daß jeder Kontaktteil zur Zuleitungsseite hin einen bogen förmigen Ausgleichsbügel aufweist, wobei alle Ausgleichsbügel im montierten Zustand zueinander parallel ausgerichtet sind, und jeder Kontaktteil hat an seinem vom Sensorelement weg weisenden Ende eine Crimpfahne oder ist durch einen Steckanschluß mit einer Crimpfahne verbindbar, die an ein Kabelende der Zuleitung angecrimpt ist. Die bogenförmige Ausbildung der Ausgleichsbügel dient dazu, daß sie im Betrieb temperaturbedingte relative Bewegungen des Elements relativ zur Zuleitung ausgleichen können, und auch zur Zugentlastung bei der Schwingungsbeanspruchung.

Bevorzugt ist an jeder Kontaktfläche des planaren Sensorelements jeweils ein Kontaktteil durch ein stoffschlüssiges Fügemittel, z. B. durch Hartlöten, Diffusions-, Thermokompressions-, Ultraschall-, Widerstands- oder Spalt schweißen befestigt. Die für das stoffschlüssige Fügemittel erforderlichen Zusatzwerkstoffe, wie z. B. das Lot beim Hartlöten oder das Gold beim Diffusionsschweißen, sind an der Fügestelle entweder auf die Kontakte aufplattiert oder galvanisch aufgebracht. Die Kontaktflächen des Sensor elements bestehen aus einer durch Siebdruck aufgebrachten und ange sinterten Paste, die nach dem Sintern zu mindestens 98 Gew.-% aus Platin besteht.

Die gemäß dem ersten bevorzugten Aspekt der Erfindung realisierte hoch temperaturfeste Kontaktvorrichtung bietet Platz für mehr als drei Kontaktteile auf jeder Seite des planaren Sensorelements. Spezielle Kontakthalter, wie Klemmfeder oder Bügelfedern können entfallen. Diese erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ermöglicht ein extrem sicheres Kontaktverhalten durch die verwendete Löt/Schweißverbindung (stoffschlüssiges Fügemittel), hat eine minimale Anzahl an Bauteilen, verwendet kostengünstige Teile und Füge verfahren und weitgehend bekannte Fertigungsmittel.

Gemäß einem zweiten bevorzugten Aspekt der Erfindung wird die obige Aufgabe dadurch gelöst, daß eine an die Kontaktflächen des Sensorelements angepreßte Kontaktbaugruppe aus zwei parallel gegenüberliegenden Keramik halbschalen besteht, die jeweils metallische Anschlußbügel tragen, die in entsprechend geformten Löchern der beiden Keramikhalbschalen derart befestigt sind, daß sie zur Kontaktfläche des Sensorelements sowie zu dem zugeordneten Kontaktteil hin parallel liegende erste und zweite Endkontakt abschnitte haben, die jeweils zu den Kontaktflächen parallel liegen, und jeder Kontaktteil ist am ersten Endkontaktabschnitt je eines Anschlußbügels durch ein stoffschlüssiges Fügemittel befestigt, wie z. B. angeschweißt oder angelötet. Ferner ist ein Federelement vorgesehen, welches die Keramikhalbschalen an ihrer kontaktgebenden Position fixiert und den notwendigen Kontaktdruck der zweiten Endkontaktabschnitte der Anschlußbügel auf den jeweils gegenüber liegenden kontaktflächen des Sensorelements erzeugt.

Somit handelt es sich bei dieser Kontaktvorrichtung primär um eine Klemmverbindung. Das zentrale Element der Kontaktierung bilden die die Anschlußbügel mit den Endkontaktabschnitten tragenden Keramikhalbschalen. Die Befestigung der Anschlußbügel in den Keramikhalbschalen erfolgt entweder dadurch, daß die metallischen Anschlußbügel von unten durch die vorhandenen Löcher in den Halbschalen gesteckt und eben, d. h. parallel zueinander, umgebogen werden, oder indem man die Anschlußbügel so gestaltet, daß sie in den Keramikhalbschalen verrasten. Bei der Montage werden zuerst die Kontaktteile an die Kabel angecrimpt, dann werden die Kontaktfahnen auf den entsprechend vorhandenen Kontaktflächen der Anschlußbügel angelötet oder angeschweißt. Als nächstes werden die Keramikhalbschalen mit den an die Anschlußbügel angelöteten Kontaktteilen auf den Kontaktflächen des Sensorelements positioniert und dann durch das Federelement, z. B. eine Bügel- oder Ringfeder, fixiert, um den notwendigen Kontaktdruck auch bei erhöhten Temperaturen zu gewährleisten. Das Federelement soll hierbei auch die Kontaktbaugruppe gegen das Gehäuse abstützen, um Brüche des Sensorelements durch erhöhte Schwingungs beschleunigung zu vermeiden.

Auch diese Variante der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung ermöglicht mehr als drei Kontakte auf jeder Seite des Sensorelements und eine sichere, d. h. temperaturfeste und schwingungsfeste Kontaktgabe.

Gemäß einem dritten bevorzugten Aspekt der Erfindung wird die obige Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kontaktteile an ihrem an die Ausgleichsbügel anschließenden zuleitungsseitigen Ende als U-Profile ausgebildet sind, und ein Steckergehäuse ist aus einem auf die parallel liegenden U-Profile aufgeschobenen Isolierkeramikblock gebildet. Ein in die U-Profile von der Zuleitungsseite her eingesteckter Steckanschluß hat zum Sensorelement weisende und als Steckerzungen ausgebildete Verlängerungen der an den Kabelenden angecrimpten Crimpfahnen, so daß eine Verspannung der in den Steckanschluß eingesteckten Steckerzungen zwischen den Bodenplatten des U-Profile und der jeweils gegenüberliegenden Wandabschnitte des Isolier keramikblocks entsteht.

Vorzugsweise sind die Steckerzungen der Crimpfahnen wellenförmig gestaltet und haben dadurch elastische Eigenschaften.

Die gemäß dem dritten Aspekt vorgeschlagene Lösung ist somit eine Löt- bzw. Schweißverbindung der Kontaktteile mit den Kontaktflächen des Sensor elements. Die Verbindung zwischen den Kontaktteilen und dem Kabelbaum wird durch den Steckanschluß realisiert. Aus diesem Grund wird über die angeschweißten Kontaktteile, welche auf der vom Sensorelement abgewandten Seite als U-Profil mit flachem Boden ausgebildet sind, der Isolierkeramikblock aufgeschoben. Dieser Isolierkeramikblock dient einerseits als elektrische Isolierung zwischen den Kontaktteilen und andererseits als Steckergehäuse. An den Kabelbaum sind die Crimpfahnen angecrimpt.

Somit verspannen sich in eingeschobenem Zustand die Steckerzungen zwischen dem Boden der U-Profile und dem jeweils gegenüberliegenden Wandabschnitt des Isolierkeramikblocks und bringen auf diese Weise den benötigten Kontaktdruck auf.

Eine entsprechende Formgestaltung zwischen einer aus PTFE bestehenden Isoliertülle und dem Isolierkeramikblock sorgt für eine Führung beim Steckvorgang und hält den Isolierkeramikblock im montierten Zustand fest. Durch eine Verstemmung der PTFE-Isoliertülle wird die Steckverbindung lagerichtig und sicher gehalten. Statt einem Isolierkeramikblock können auch zwei Isolierkeramikblöcke sinnvoll sein, wobei der obere, d. h. zum Zuleitungsende hin weisende Isolierkeramikblock in die Tülle eingesteckt wird und zur Führung der Steckerpins dient. Der untere Isolierkeramikblock dient, wie zuvor dargestellt, als Führung und Halterung für die U-Profile der Kontaktteile.

Auch diese gemäß dem dritten bevorzugten Aspekt der Erfindung vorgeschlagene Lösung ermöglicht mehr als drei Kontakte pro Seite des Sensorelements. Durch die Löt- oder Schweißverbindung zwischen den Kontaktteilen und den Kontaktflächen des Sensorelements wird ein extrem sicheres Kontaktverhalten erzielt. Ferner ist eine vereinfachte Montage erreicht.

Eine Variante des zuvor beschriebenen dritten erfindungsgemäßen Aspekts entspricht diesem in allen grundsätzlichen Merkmalen. Das Besondere an der Variante aber ist, daß der aufgeschobene Isolierkeramikblock fixiert wird, indem die Schutzhülse übergeschoben wird. Die Fixierung kann über eine Verstemmung der Schutzhülse oder auch durch ein Federelement erfolgen. Diese Variante erfordert, daß die U-Profile der Kontaktteile fest im Isolierkeramikblock montiert sind, d. h. sie müssen darin verrastet oder eingepaßt sein.

Eine Alternative zu dem genannten Isolierkeramikblock wäre ein vorgefertigtes Metallteil, durch das die Kontaktteile isoliert durchgeführt sind. Hier wäre eine Verstemmung unkritischer oder auch ein Verschweißen denkbar. Dabei wird der Kabelbaum der Zuleitung, wie zuvor erwähnt, mit den in der Isoliertülle geführten Steckerzungen der Crimpfahnen aufgesteckt.

Der Vorteil der oben beschriebenen Variante gegenüber der gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung vorgeschlagenen Lösung ist, daß ein funktionsfähiges, d. h. prüfbares Sensorelement ohne Kabelbaum fertigbar ist.

Gemäß einem vierten bevorzugten Aspekt der Erfindung wird die obige Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kontaktteile in Halbschalen aus keramischem Isolierstoff eingegossen sind, die im montierten Zustand einander gegenüber liegen, und auf die Kontaktflächen des Sensorelements angepreßt sind. Die Kontaktteile liegen dabei so in den Halbschalen, daß ihre ersten sensorseitigen Enden zu den Kontaktflächen des Sensorelements positionsrichtig ausgerichtet sind und daß ihre zweiten zuleitungsseitigen Enden parallel, d;h. in Längsrichtung des Sensorelements ragende Kontaktstifte bilden, auf die jeweils ein Kabelende der Zuleitung aufsteckbar ist.

Somit bildet die gemäß dem vierten bevorzugten Aspekt der Erfindung vorgeschlagene Losung eine Klemmverbindung, ähnlich wie die Lösung gemäß dem zweiten bevorzugten Aspekt der Erfindung.

Die entsprechend vorgeformten Kontaktteile werden mittels einer Vorrichtung ausgerichtet und dann mit einer Keramikvergußmasse umgossen. Die beiden so erzeugten, die Kontaktteile in der richtigen Position haltenden, Keramik halbschalen werden mittels einer Klemmfeder auf den Kontaktflächen des Sensorelements festklemmt, um einen sicheren Kontakt auch bei höheren Temperaturen zu gewährleisten.

Damit eine lagerichtige Montage auf dem Sensorelement sichergestellt ist, kann man in das die Kontaktflächen tragende Ende des Sensorelements Justierbohrungen einbringen, in welche in die Halbschalen eingebettete Justierstifte eingesteckt werden.

Bei der Endmontage wird der Kabelbaum auf die aus den Halbschalen herausstehenden parallelen Kontaktstifte aufgesteckt und durch Verstemmen der PTFE-Isoliertülle lagerichtig gehalten.

Auch die gemäß dem vierten bevorzugten Aspekt der Erfindung vorgeschlagene Lösung ermöglicht erheblich mehr als drei Kontakte pro Seite des Sensorelements. Es ist eine einfache und lagerichtige Montage auf den Kontaktflächen des Sensorelements, eine sichere, d. h. temperatur- und schwingungsfeste Kontaktierung und eine einfache Kabelbaummontage durch die Steckkontaktverbindung erreicht.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele noch deutlicher, wenn diese Beschreibung bezogen auf die beiliegende Zeichnung gelesen wird.

Zeichnung

Fig. 1 zeigt in einem schematischen Längsschnitt das anschlußseitige Ende eines mit einer Kontaktvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kontaktierten planaren Sensorelements.

Fig. 2 zeigt ein mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung kontaktiertes anschlußseitiges Ende eines planaren Sensor elements in einem schematischen Längsschnitt ähnlich der Fig. 1

Fig. 3A zeigt eine Draufsicht auf eine Keramikhalbschale, wie sie bei der Kontaktvorrichtung gemäß Fig. 2 verwendet wird, und

Fig. 3B zeigt eine Schnittdarstellung der Keramikhalbschale der Fig. 3A längs der Schnittlinie A-B.

Fig. 4 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch das anschlußseitige Ende eines planaren Sensorelements mit einer Kontaktvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 5A zeigt schematisch einen Querschnitt durch den die als U-Profi(e mit flachem Boden ausgebildeten zuleitungsseitigen Enden der Kontaktteile haltenden Isolierkeramikblock.

Fig. 5B zeigt eine Draufsicht auf den die U-Profile haltenden Isolierkeramikblock 21 gemäß Fig. 5A, und

Fig. 5C zeigt eine Crimpfahne mit einer wellenförmig ausgebildeten Steckerzunge.

Fig. 6 zeigt in Form eines schematischen Längsschnitts durch das anschlußseitige Ende eines planaren Sensorelements eine Variante der dritten Ausführungsform gemäß den Fig. 4, 5A-5C.

Die Fig. 7A und 7B zeigen Details einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung, bei der die Kontaktteile in eine Keramikvergußmasse, die zwei Halbschalen bildet, eingegossen sind, jeweils in einer abgebrochenen perspektivischen Darstellung und in Form eines schematischen Längsschnitts.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele

Gemäß Fig. 1, die einen schematischen zur Sensorseite S hin abgebrochenen Längsschnitt durch eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung zeigt, ist eine Kontaktfläche 11 am anschlußseitigen Ende eines Sensorelements 10 durch eine Löt- oder Schweissverbindung 4 mit einem Kontaktteil 1 temperatur- und schwingungs fest verbunden. Zu erwähnen ist, daß nur eine Kontaktfläche 11 auf einer Seite I am Ende des planaren Sensorelements 10 dargestellt ist. Weitere nicht gezeigte parallel liegenden Kontaktflächen 11 können auf der Seite I als auch auf der gegenüberliegenden Seite II des planaren Sensorelements 10 liegen und sind dann in derselben Weise mit weiteren Kontaktteilen 1 verbunden sein.

Das Kontaktteil 1 oder die Kontaktteile 1 weisen an ihrem zur Anschlußseite A weisenden Ende zunächst einen bogenförmigen Ausgleichsbügel 5 auf, der in einer um ein Kabelende 6 gecrimpten Crimpfahne 8 endet. Das Kabelende 6 der Zuleitung, die Crimpfahne 8 sowie ein Teil des Ausgleichsbügels 5 liegen in einer zum Sensorelement 10 hin offenen Ansenkung 3 einer aus Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehenden Isoliertülle 2. Jede Ansenkung 3 mündet in einem zur Anschlußseite A offenen Kanal 7, der das Kabelende 6 der Zuleitung aufnimmt. Die Ansenkung 3 bewirkt in Verbindung mit den speziell geformten Crimpfahnen 8, daß die Kabelauszugsfestigkeit sichergestellt ist.

Bei der Montage werden die Kontaktteile 1 vor dem Löten zu den Kontaktflächen 11 mit Hilfe eines Greifers ausgerichtet, um eine spannungsfreie Lötverbindung herstellen zu können und um einen eventuellen Kurzschluß über die Ausgleichsbügel 5 zu vermeiden.

Obwohl von der PTFE-Tülle 2 nur die in Fig. 1 oben liegende Hälfte dargestellt ist, ist deutlich, daß die untere Hälfte der Isoliertülle 2 dieselben Ansenkungen 3 zur Aufnahme der am Kabelende 6 angecrimpten Crimpfahnen und teilweise der Ausgleichsbügel 5 der Kontaktteile 1 aufweisen kann.

Die Isoliertülle 2 aus PTFE kann, was in Fig. 1 nicht gezeigt ist, durch eine Verstemmung mit dem anschlußseitigen Ende des äußeren Sensorgehäuses 9 verstemmt sein.

Die in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung ermöglicht auf jeder Seite I oder II des Sensorelements 10 die Kontaktierung mit mehr als drei Kontaktteilen. Spezielle Kontakthalter, wie Klemmfedern, Bügelfeder und dergleichen, können entfallen. Die vorgeschlagene Lötverbindung, die auch eine Schweißverbindung sein kann, ermöglicht ein extrem sicheres, d. h. temperatur- und schwingungsfestes Kontaktverhalten mit einer minimalen Anzahl an Bauteilen. Die verwendeten Teile und das stoffschlüssige Fügeverfahren sind kostengünstig und werden durch weitestgehend bekannte Fertigungsverfahren angebracht.

Die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform der Erfindung ist im Prinzip eine Klemmverbindung. Eine an die Kontaktflächen 11 durch ein Federelement 19 angepreßte Kontaktbaugruppe besteht aus zwei einander parallel gegenüberliegenden Keramikhalbschalen 16. In Fig. 2 ist von den Keramikhalbschalen jedoch nur die obere Keramikhalbschale 16 dargestellt.

Die Keramikhalbschalen tragen jeweils metallische Anschlußbügel 18, die in entsprechen geformten Löchern der Keramikhalbschalen 16 derart befestigt sind, daß sie zu den Kontaktflächen 11 des Sensorelements 10 sowie zu dem zugeordneten Kontaktteil 1 hin parallele erste und zweite Endkontaktabschnitte 12 und 13 haben, die ihrerseits parallel zu den Kontaktflächen 11 liegen.

Jeder Kontaktteil 1 ist mit dem an seinen Ausgleichsbügel 5 anschließenden sensorseitigen Ende an dem in Fig. 2 oben liegenden Endkontaktabschnitt 12 des jeweiligen Anschlußbügels 18 durch ein stoffschlüssiges Fügemittel befestigt, z. B. angelötet. Zu erwähnen ist, daß das die Keramikhalbschalen 16 an ihrer kontaktgebenden Position fixierende Federelement 19, das zudem den notwendigen Kontaktdruck der zweiten Endkontaktabschnitte 13 der Anschlußbügel 18 auf den jeweils gegenüberliegenden Kontaktflächen 11 des Sensorelements erzeugt sich einerseits an der Kontaktbaugruppe 16 und andererseits an dem Außengehäuse 9 des Sensorelements 10 abstützt.

Die sonstigen zur Anschlußseite A hin liegenden Merkmale der Kontaktteile 1 der Crimpfahnen und der PTFE-Isoliertülle sind gleichartig oder identisch, wie die entsprechenden Merkmale in Fig. 1 und deshalb mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Zur Verdeutlichung zeigt die Fig. 3A eine Draufsicht auf eine Keramikhalbschale 16 gem. Fig. 2 von oben, wobei die oberen Kontaktflächen 12 der in das Keramikmaterial der Halbschale 16 eingebrachten Anschlußbügel 18 und die darauf angelöteten oder angeschweißten Enden der Kontaktteile 1 deutlich erkennbar sind.

Fig. 3B zeigt einen Schnitt durch die in Fig. 3A gezeigte Keramikhalbschale 16 längs der Schnittlinie A-B. Eine Nut 17 dient zur Führung der vorderen Abschnitte der Kontaktteile, um einen Kurzschluß durch Berührung, z. B. mit dem Federelement 19 zu vermeiden.

Zu erwähnen ist, daß die Befestigung der Anschlußbügel 18 an oder in den Keramikhalbschalen entweder dadurch erfolgen kann, daß die metallischen Anschlußbügel von unten durch die vorhandenen Löcher gesteckt und oben umgebogen werden, oder indem man die Teile so gestaltet, daß sie in den Keramikhalbschalen 16 verrasten.

Bei der Montage werden zuerst die Kontaktteile 1 mit ihren Crimpfahnen 8 an die Enden 6 der Kabel angecrimpt. Dann werden die Kontaktteile 1 auf den entsprechenden oberen Endkontaktabschnitten 12 der Anschlußbügel 18 angelötet oder angeschweißt. Als nächstes werden die Keramikhalbschalen 16 auf dem Sensorelement 10 positioniert und dann durch die Ring- oder Bügelfeder 19 oder auch durch ein anderes Federelement fixiert, um den notwendigen Kontaktdruck auch bei erhöhten Temperaturen zu gewährleisten. Das Federelement 19 soll hierbei auch die Kontaktbaugruppe 16 gegen das Gehäuse 9 abstützen, um Brüche des anschlußseitigen Endes des Sensorelements 10 durch erhöhte Schwingungsbeschleunigung zu vermeiden.

Die oben beschriebene zweite Ausführungsform ermöglicht auf jeder Seite des Sensorelements 10 mehr als drei Kontakte und eine sichere Klemmkontaktierung.

Die in Fig. 4 in Form eines schematischen Längsschnitts durch das anschlußseitige Ende eines Sensorelements gezeigte dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung unterscheidet sich von den oben beschriebenen ersten beiden Ausführungsformen dadurch, daß die Verbindung zwischen den Kontaktteilen 1 und dem Kabelbaum ein Steckanschluß ist, der allgemein mit 15 bezeichnet ist. Die Verbindung der Kontaktteile 1 und die Form ihres sensorseitigen Abschnitts ist dieselbe wie in Fig. 1. Die mit Hilfe einer Löt- oder Schweißverbindung 4 angelöteten oder angeschweißten Kontaktteile 1 sind an ihren zur Anschlußseite A weisenden Enden als U-Profile 20 mit flachem Boden ausgebildet. Auf diese U-Profile 20 ist ein Isolierkeramikblock 21 aufgeschoben. Dieser dient einerseits als Isolierung zwischen den Kontaktteilen 1 und andererseits als "Gehäuse" für den Steckanschluß 15. Auf die sensorseitigen Kabelenden 6 der Anschlußleitungen sind Crimpfahnen 8 aufgecrimpt, die zur Sensorseite S hin als Steckerzungen 22 ausgebildete Verlängerungen aufweisen. Diese zungenförmigen Verlängerungen 22 der Crimpfahnen 8 sind wellenförmig gestaltet. In eingeschobenem Zustand verspannen sich diese wellenförmigen Steckerzungen 22 zwischen der flachen Bodenplatte der U-Profile 20 und der gegenüberliegenden Wand des Isolierkeramikblocks 21 und bringen so den benötigten Kontaktdruck auf. Eine entsprechende Formgestaltung zwischen der Isoliertülle 2 und der Isolierkeramik 21 sorgt für eine Führung beim Steckvorgang und hält die Isolierkeramik 21 im montierten Zustand. Die Isoliertülle 2 kann eine Verstemmung 14 aufweisen, die die Steckverbindung lagerichtig und sicher hält.

Obwohl Fig. 4 nur einen Isolierkeramikblock 21 zeigt, können auch zwei Isolierkeramikblöcke sinnvoll sein. Der zur Anschlußseite A liegende Isolierkeramikblock wird in die Tülle 2 eingesteckt und dient zur Führung der Steckerzungen 22. Der daran anschließende, zur Sensorseite S liegende, Isolierkeramikblock 21 dient, wie zuvor dargestellt, als Führung und Halterung für die U-Profile 20.

Die Fig. 5A und 5B zeigen jeweils in einem Längsschnitt und in einer Draufsicht in Richtung A den Isolierkeramikblock 21, in den die U-profilartigen Enden 20 der Kontaktteile 1 eingefügt sind.

Fig. 5C zeigt im Detail eine der Crimpfahnen 8 mit der die Steckerzungen 22 bildenden wellenförmigen Verlängerung.

Zu erwähnen ist auch, daß der Isolierkeramikblock 21 oder die beiden aneinanderschließenden Isolierkeramikblöcke in einer Ansenkung 3 der PTFE- Tülle 2 aufgenommen ist bzw. sind. Auch die oben anhand der Fig. 4, 5A-C beschriebene dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung ermöglicht mehr als drei Kontaktierung auf jeder Seite des planaren Sensorelements 10. Ein extrem sicheres Kontaktverhalten wird durch die verwendete Löt- oder Schweißverbindung erzielt. Insgesamt ist die dritte Ausführungsform durch eine vereinfachte Montage ausgezeichnet.

Fig. 6 zeigt eine Variante der dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung. Diese Variante entspricht grundsätzlich der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform. Im Gegensatz dazu wird bei der in Fig 6 gezeigten Variante der aufgeschobene Isolierkeramikblock 21 fixiert, indem die Schutzhülse 9 aufgeschoben und verstemmt wird. Die Verstemmung ist mit der Bezugszahl 14 bezeichnet. Statt einer Verstemmung kann auch ein Federelement eingesetzt sein. Bei der in Fig. 6 gezeigten Variante sind die U-Profile 20 der Kontaktteile 1 in dem Isolierkeramikblock 21 fest montiert, d. h. sie müssen verrastet oder eingepaßt sein.

Eine mögliche Alternative dazu wäre ein vorgefertigtes Metallteil mit isoliert durchgeführten Pins (Glaskörner) Hier wäre eine Verstemmung unkritischer oder auch Schweißen denkbar.

Der Kabelbaum wird, wie bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform, mit den in der Isoliertülle 2 geführten Pins aufgesteckt. Auch die oben anhand der Fig 6 beschriebene Variante der dritten Ausführungsform ermöglicht mehr als drei Kontakte zu beiden Seiten des planaren Sensorelements 10 und durch die verwendete Löt- oder Schweißverbindung eine extrem sichere Kontaktgabe. Als weiterer Vorteile bietet die in Fig. 6 gezeigte Variante der dritten bevorzugten Ausführungsform, daß ein funktionsfähiger, d. h. prüfbarer kompletter Sensor ohne Kabelbaum gefertigt werden kann.

Bei der vierten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung, die in den Fig. 7A und 7B nur ausschnittsweise gezeigt ist, werden vorgeformte Kontaktteile 1 mittels einer Vorrichtung ausgerichtet und dann mit einer Keramikvergußmasse jeweils zu einer Keramikhalbschale 16 umgossen. In Fig. 7A sind vier solche vorgeformte Kontaktteile 1 in eine Halbschale 16 aus Keramikvergußmasse eingegossen. Die Kontaktteile 1 enden sensorseitig zu den Kontaktflächen 11 des planaren Sensorelements 10 positionsrichtig und sind dort abgebogen. An den anschlußseitigen Enden sind die Kontaktteile 1 parallel ausgerichtet und bilden Kontaktstifte 32, auf die jeweils ein (nicht gezeigtes) Kabelende der Zuleitung aufsteckbar ist. Die Schnittdarstellung der Fig 7B zeigt, daß Bohrungen 27 durch das Sensorelement 10 gehen, in welche in die Halbschalen 16 eingebettete Justierpins 28 eingesteckt werden, um eine lagerichtige Montage auf dem Sensorelement 10 sicherzustellen.

Der auf die aus den Halbschalen 16 herausstehenden Kontaktstifte 32 der Kontaktteile 1 aufgesteckte Kabelbaum kann durch Verstemmen der (nicht gezeigten) PTFE-Tülle lagerichtig gehalten werden. Die beiden Halbschalen 16 können, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform, die in Fig. 2 gezeigt ist, mittels eines sich am (nicht gezeigten) Sensorgehäuse abstützenden Federelements (nicht gezeigt) auf dem Sensorelement 10 geklemmt werden, um einen sicheren Kontakt auch bei höherer Schwingungsbeanspruchung und höheren Temperaturen zu gewährleisten.

Auch die oben anhand der Fig. 7A und 7B beschriebene vierte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung ermöglicht mehr als drei Kontakte auf jeder Seite des planaren Sensorelements 10 und ferner eine hochtemperatur- und schwingungsfeste Kontaktgabe durch die verwendeten kombinierten Klemm-Steckkontakte.

Claims

1. Hochtemperaturfeste Kontaktvorrichtung zur Kontaktierung eines planaren Bauelements, insbesondere eines Sensorelements (10), das mehrere auf-gegenüberliegenden parallelen Ebenen des Sensorelements angeordnete Kontaktflächen (11) aufweist, die jeweils in elektrisch leitender Verbindung mit einem metallischen Kontaktteil (1) stehen,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes Kontaktteil (1) zur Zuleitungsseite hin einen bogenförmigen Ausgleichsbügel (5) aufweist, und die Ausgleichsbügel (5) in montiertem Zustand zueinander parallel ausgerichtet sind, und
jedes Kontaktteil (1) an seinem vom Sensorelement weg weisenden Ende eine Crimpfahne (8) aufweist oder durch einen Steckanschluß (15) mit einer Crimpfahne (8) verbindbar ist, die an ein Kabelende (6) der Zuleitung angecrimpt ist.

2. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Kontaktteil (1) an jeder Kontaktfläche (11) des planaren Sensor elements (10) durch ein stoffschlüssiges Fügemittel direkt befestigt ist.

3. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine an die Kontaktflächen (11) angepreßte Kontaktbaugruppe aus zwei parallel gegenüberliegenden Keramikhalbschalen (16) besteht, die jeweils metallische Anschlußbügel (18) tragen,
die Anschlußbügel (18) in entsprechend geformten Löchern der beiden Keramikhalbschalen (16) derart befestigt sind, daß die Anschlußbügel zu den Kontaktflächen (11) des Sensorelements (10) sowie zu dem zugeordneten Kontaktteil (1) hin zur Kontaktfläche parallel liegende erste und zweite Endkontaktabschnitte (12, 13) haben,
jeder Kontaktteil (1) am ersten Endkontaktabschnitt je eines Anschlußbügels durch ein stoffschlüssiges Fügemittel befestigt ist, und
ein Federelement (19) vorgesehen ist, welches die Keramikhalbschalen (16) an ihrer kontaktgebenden Position fixiert und den notwendigen Kontaktdruck der zweiten Endkontaktabschnitte (13) der Anschlußbügel (18) auf den jeweils gegenüberliegenden Kontaktflächen (11) des Sensorelements (10) erzeugt.

4. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (19) die an die Kontaktfläche angedrückte Kontaktbau gruppe gegen ein Gehäuse (9) des Sensorelements (10) abstützt.

5. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktteile an ihrem an die Ausgleichsbügel (5) anschließenden zuleitungs seitigen Ende als U-Profile ausgebildet sind,
ein Gehäuse für den Steckanschluß (15) aus einem auf die parallelliegenden U-Profile (20) aufgeschobenen Isolierkeramikblock (21) gebildet ist, und
die in die U-Profile (20) eingesteckten zum Sensorelement (10) weisenden und als Steckerzungen (22) ausgebildeten Verlängerungen der Crimpfahnen (8) so ausgebildet sind, daß eine Verspannung der Steckerzungen (22) zwischen den Bodenplatten des U-Profile (20) und der jeweils gegenüberliegenden Wand abschnitte des ersten Isolierkeramikblocks (21) entsteht.

6. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckerzungen (22) der Crimpfahnen (8) wellenförmig gestaltet sind.

7. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Crimpverbindungen (8) von einer Isoliertülle (2) aus einem hochtemperaturfesten elektrisch isolierenden Material umgeben sind.

8. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Isoliertülle (2) Polytetrafluorethylen (PTFE) ist.

9. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper der Isoliertülle (2) an jeder Crimpverbindung (8) eine zum Sensorelement (10) hin offene Ansenkung (3) aufweist, die die jeweilige Crimp verbindung (8) aufnimmt.

10. Hochtemperaturfeste Kontaktvorrichtung zur Kontaktierung eines planaren Bauelements, insbesondere eines Sensorelements (10), das mehrere auf gegenüberliegenden parallelen Ebenen des Sensorelements angeordnete Kontaktflächen (11) aufweist, die jeweils in elektrisch leitender Verbindung mit einem metallischen Kontaktteil (1) stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktteile in Halbschalen (16) aus keramischem Isolierstoff eingegossen sind, die im montierten Zustand einander gegenüberliegen, wobei die Kontakt teile (1) so in den Halbschalen (16) liegen, daß ihre ersten sensorseitigen Enden (31) zu den Kontaktflächen (11) positionsrichtig ausgerichtet sind und ihre zweiten zuleitungsseitigen Enden parallele Kontaktstifte bilden, auf die jeweils ein Kabelende der Zuleitung aufsteckbar ist.

11. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das die Kontaktflächen (11) tragende Ende des Sensorelements (10) Justier bohrungen aufweist, und in die Halbschalen Justierstifte (28) eingebettet sind, die zu den Justierbohrungen (27) ausgerichtet sind.

12. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich net, daß ein Federelement (19) vorgesehen ist, welches die beiden Halb schalen (16) in ihrer kontaktgebenden Position auf den Kontaktflächen (11) des Sensorelements (10) festklemmt.

13. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isoliertülle (2) aus Polytetrafluorethylen (PTFE), das zuleitungsseitige Ende der Kontaktstifte und die dort aufgesteckten Kabelenden der Zuleitung umhüllt.

14. Kontaktvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die PTFE-Isoliertülle (2) verstemmt ist.