DE102005062603A1 - Gas measurement sensor for determining oxygen content in exhaust gases of internal combustion engines has sensor element contact arrangement connected via melting connection to contact element - Google Patents

Abstract

The measurement sensor has a housing (11), a sensor element (3) fixed inside the housing as well as a contact arrangement for the sensor element arranged inside the housing. The contact arrangement (10) of the sensor element is connected via a melting connection to the contact element (9). An independent claim is also included for a method of manufacturing a gas measurement sensor.

Description

Translated fromGerman

Stand derTechnikState oftechnology

Gasmessfühler sindin unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise werden Gasmessfühler auseiner Vielzahl einzelner Teile aufgebaut, die mit einem entsprechendenAufwand zusammengefügtwerden müssen.Um den Gasmessfühlermit externe Einrichtungen z.B. elektrisch leitend zu verbinden,sind vergleichsweise aufwändige Maßnahmenam Gasmessfühlernotwendig. Dabei muss eine insbesondere mechanisch und thermisch stabileVerbindung und Kontaktierung zu entsprechenden Teilen am Gasmessfühler eingerichtetwerden.Gas sensors areknown in different embodiments. For example, gas sensors are offbuilt a variety of individual parts, with a correspondingEffort togetherNeed to become.To the gas sensorwith external devices e.g. electrically conductively connect,are comparatively complex measuresat the gas sensornecessary. In this case, a particularly mechanically and thermally stableEstablished connection and contact with corresponding parts on the gas sensorbecome.

Offenbarungder Erfindungepiphanythe invention

Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, einen Gasmessfühler bereitzustellen,an dem eine zuverlässigeund relativ wenig aufwändigeVerbindung mit einem Verbindeelement für eine Kontaktierung mit einemKontakt im Gasmessfühlerrealisiert ist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs1 und des Anspruchs 9 gelöst.taskthe present invention is to provide a gas sensor,where a reliableand relatively inexpensiveConnection with a connecting element for contacting with aContact in the gas sensoris realized. This object is achieved by the features of the claim1 and of claim 9 solved.

Inden Unteransprüchensind vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungender Erfindung aufgezeigt.Inthe dependent claimsare advantageous and expedient embodimentsof the invention.

DieErfindung geht zunächstaus von einem Gasmessfühler, insbesonderezur Bestimmung eines Sauerstoffgehaltes in Abgasen von Brennkraftmaschinenmit einem Gehäuseund einem in dem Gehäusefestgelegten Sensorelement sowie innerhalb des Gehäuses liegendenKontaktmitteln des Sensorelements. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindungliegt darin, dass die Kontaktmittel des Sensorelements über eineSchmelzverbindung mit einem Kontaktelement verbunden sind. Untereiner Schmelzverbindung sind insbesondere Verbindungen zu verstehen, welchemit Schweiß-bzw. Lötverfahreneingerichtet werden. Insbesondere Verfahren zum unlösbaren Verbindenvon Bauteilen unter Anwendung von Wärme, Druck bzw. Vibration.Sowohl das Kontaktelement als auch die Kontaktmittel des Sensorelements müssen für die Ausbildungeiner Schmelzverbindungen entsprechend beschaffen sein, insbesondere auseinem geeigneten Material bestehen. Der Gasmessfühler kann z.B. in der Abgassensorikzur Messung von Abgasbestandteilen herangezogen werden, beispielsweisezur Sauerstoff-Messung (Lambda-Sonde).TheInvention goes firstfrom a gas sensor, in particularfor determining an oxygen content in exhaust gases of internal combustion engineswith a housingand one in the housingspecified sensor element and lying within the housingContact means of the sensor element. An essential aspect of the inventionlies in the fact that the contact means of the sensor element via aMelting compound are connected to a contact element. UnderMelting compounds are in particular compounds to be understood whichwith weldingor solderingbe set up. In particular, method for permanent connectionof components using heat, pressure or vibration.Both the contact element and the contact means of the sensor element must be for trainingbe designed according to a melting, in particular fromconsist of a suitable material. The gas sensor may e.g. in the exhaust gas sensorbe used for measuring exhaust gas components, for examplefor oxygen measurement (lambda probe).

DieErfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass durch die Schmelzverbindungeine besonders innige und stabile Verbindung der Kontaktmittel mitdem Kontaktelement realisiert ist. Bisher werden die zu verbindendenTeile insbesondere aneinander gedrückt verbunden. Insbesonderebei höherenTemperaturen bzw. mechanischen Belastungen können die gegeneinander gedrückten Teilezumindest zeitweise den Kontakt zueinander verlieren bzw. kann diefür eineelektrische Leitung mindestens notwendigen Anpresskraft unterschrittenwerden. Die Kontaktmittel des Sensorelements sind insbesondere elektrischleitender Natur bzw. könnenauf vielfältigeWeise ausgestaltet sein, beispielsweise als Leiterbahn, Kontaktpadbzw. als Dünn-oder Dickschichtstruktur. Erfindungsgemäß kann ein Verbindungszustandan den Kontaktmitteln des Sensorelements vergleichsweise einfach,zuverlässigbzw. zeitsparend hergestellt werden. Mit Hilfe der Schweiß- bzw.Lötverbindungkann das insbesondere metallische bzw. leitende und temperaturbeständige Kontaktelementan dem Kontaktbereich des Sensorelements fixiert und dabei außerdem eine stoffschlüssige undelektrisch leitende Verbindung eingerichtet werden, womit auch dieFertigung optimiert wird. Insbesondere wenn der Gasmessfühler beivergleichsweise hohen Temperaturen eingesetzt wird, ist das Kontaktelementmit den Kontaktmitteln vorzugsweise verschweißt. Besonders vorteilhaft kommt dazuein Laserschweißverfahrenzum Einsatz, wodurch ein besonders verzugsarmes Arbeiten möglich wird.Mit dem Laserschweißenkann auch an räumlichschwer zugänglichenStellen bzw. kleinflächig undpunktgenau verschweißtwerden.TheInvention makes use of the knowledge that through the fusiona particularly intimate and stable connection of the contact means withthe contact element is realized. So far, the to be joinedParts in particular pressed together. Especiallyat higherTemperatures or mechanical loads can be the parts pressed against each otherat least temporarily lose contact with each other or can thefor oneelectrical line falls below at least necessary contact forcebecome. The contact means of the sensor element are in particular electricallysenior nature or canon diverseBe configured manner, for example as a conductor, contact pador as a thinor thick-film structure. According to the invention, a connection statecomparatively simple on the contact means of the sensor element,reliableor time-saving produced. With the help of welding orsoldercan the particular metallic or conductive and temperature-resistant contact elementfixed to the contact region of the sensor element and also a cohesive andbe established electrically conductive connection, which also theProduction is optimized. Especially if the gas sensor atis used comparatively high temperatures, is the contact elementpreferably welded to the contact means. Particularly advantageous comes to ita laser welding processused, whereby a particularly low-distortion work is possible.With laser weldingcan also be spatialhard to reachPlaces or small area andprecisely weldedbecome.

Vorteilhafterweiseweist das Kontaktelement eine bis an einen Anlageabschnitt des Kontaktelementsreichende Aussparung auf, wobei der Anlageabschnitt mit den Kontaktmittelndes Sensorelements verbunden ist. Mit einem z.B. endseitigen Anlageabschnittdes vorzugsweise einstückigenKontaktelements kann die Verbindung des Kontaktelements an den Kontaktmittelndes Sensorelements sicher ermöglichtwerden. Mit Hilfe der Aussparung im Kontaktelement lässt sicheine Vorrichtung zum Schmelzverbinden relativ nahe an den Anlageabschnittheranführen.Damit kann punktgenau beispielsweise mit einer Laserschweiß-Vorrichtunggearbeitet werden, insbesondere kann diese ggf. bis in die Aussparunghineinreichen. Mit dem Kontaktelement wird es ermöglicht,einen Abstand zwischen dem Gehäuseund einem tieferliegenden Bereich im Inneren des Gasmessfühler mitdem Kontaktelement vorteilhaft zu überbrücken. Dabei kann von dort durchdie Verschweißungeine leitende Verbindung bis zu einem außenliegenden Bereich am Gehäuse erstelltwerden.advantageously,has the contact element to a contact portion of the contact elementreaching recess, wherein the contact portion with the contact meansthe sensor element is connected. With a e.g. End-side investment sectionpreferably one-pieceContact element may be the connection of the contact element to the contact meansthe sensor element allows safebecome. With the help of the recess in the contact element can bea device for fusion bonding relatively close to the abutment portionintroduce.This can be pinpoint, for example, with a laser welding devicebe worked, in particular, this may possibly into the recessextend. The contact element makes it possiblea distance between the housingand a deeper area inside the gas sensor withto bridge the contact element advantageous. It can from there throughthe weldingcreated a conductive connection to an outside area on the housingbecome.

Ineiner vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes bildetdie Aussparung zumindest einen Teil eines Anschlussabschnitts für den Gasmessfühler. Mitdieser Maßnahmewird auf vorteilhafte Weise sichergestellt, dass eine direkte und sichereKontaktierung eines am Gasmessfühlerangreifenden Verbindeelements bzw. Leiters mit dem Kontaktelementund damit mit den Kontaktmitteln des Sensorelements erfolgt.In an advantageous embodiment of the subject invention, the recess forms at least a part of a connection section for the gas sensor. Mit dem Contact element and thus done with the contact means of the sensor element.

Besonderszweckmäßig istes, wenn die Aussparung zur Aufnahme eines Einsteckteils eines Leitersausgebildet ist. Damit lässtsich z.B. ein Leiterendstückdes Leiters sicher am Kontaktelement vorfixieren bzw. anschließend mitdiesem fest verbinden, indem die Aussparung als Einbringhilfe für das Einsteckteildes Leiters dient. Prinzipiell könnenbeliebige Abmessungen bzw. Ausformungen der Aussparung am Kontaktelementvorgesehen werden, die insbesondere auf die Geometrie und Abmessungdes jeweiligen Einsteckteils abgestimmt ist. Um das Kontaktelementvon benachbarten Bauteilen, mit denen keine Kontaktierung eingegangenwerden soll, insbesondere elektrisch zu isolieren, kann eine Isolierung bzw.Beabstandung zwischen diesen Teilen eingerichtet sein, z.B. durchAbmessungsunterschiede von Außenseitendes Kontaktelement und Wandungen von Gehäuse oder anderen Bauteilen,die benachbart zum Kontaktelement liegen. Damit wird mit der Anbindungeines am Kontaktelement angreifenden Leiters ausschließlich eineleitende Kontaktierung des Leiters über das Kontaktelement mitden Kontaktmitteln des Sensorelements eingerichtet. Damit kann dieStöranfälligkeitdes Gasmessfühlersdurch Fehlkontaktierungen minimiert werden.Especiallyis appropriateit, if the recess for receiving a male part of a conductoris trained. Leave ite.g. a conductor end pieceof the conductor safely pre-fix the contact element and then withfirmly connect this by the recess as Einbringhilfe for the plugthe conductor serves. In principle, you canAny dimensions or shapes of the recess on the contact elementbe provided, in particular on the geometry and dimensionsis matched to the respective plug-in part. To the contact elementof adjacent components with which no contact was madeis to be, in particular to electrically isolate, insulation orSpacing between these parts, e.g. byDimensional differences of outsidesthe contact element and walls of housing or other components,which are adjacent to the contact element. This will be with the connectiona contact element attacking conductor exclusively oneconductive contacting of the conductor via the contact element withset up the contact means of the sensor element. This can be thesusceptibilityof the gas sensorbe minimized by faulty contacts.

Vorteilhafterweiseist das Kontaktelement durchgreifend durch das Gehäuse und/oderein Bauteil untergebracht, das sich zwischen dem Gehäuse unddem Sensorelement befindet. Damit lässt sich über das Kontaktelement durchgängig eineVerbindung erstellen von innerhalb des Gehäuses liegenden Kontaktmittelndes Sensorelements zu dem weiter außen in Richtung des Gehäuses liegendenbzw. ggf. außerhalbdes Gehäusesliegenden Anschlussabschnitt fürden Gasmessfühler.Dabei könnenmit dem Kontaktelement sämtlichezwischen dem Sensorelement und dem Gehäuse liegende Bauteile bzw.auch bauteilfreie Zonen bzw. das Gehäuse selbst vom Kontaktelement überbrückt werden.Für dieDurchgreifung des Gehäusesbzw. ggf. eines Zwischenbauteils ist in diesen eine Aufnahme bzw.ein Durchgang vorzusehen. Prinzipiell kann das Kontaktelement zumindesteines der betrachteten Bauteile vollständig bzw. auch nur teilweisedurchgreifen.advantageously,is the contact element penetrating through the housing and / orhoused a component extending between the housing andlocated the sensor element. This can be through the contact element consistently aCreate connection from within the housing lying contact meansthe sensor element to the farther outward in the direction of the housingor if necessary outsideof the housinglying connection section forthe gas sensor.It canwith the contact element allbetween the sensor element and the housing lying components orEven component-free zones or the housing itself are bridged by the contact element.For thePenetration of the housingor possibly an intermediate component is in this a recording orto provide a passage. In principle, the contact element can at leastone of the components considered completely or even partiallysucceed.

Ineiner bevorzugten Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Gasmessfühlers weistdas Kontaktelement zumindest zwei Aussparungen auf, wobei zumindesteine Aussparung zur Aufnahme des Einsteckteils des Leiters vorgesehenist. So kann beispielsweise übereine der Aussparungen das Kontaktelement mit den Kontaktmittelndes Sensorelements schmelzverbunden werden, wobei in der anderen Aussparungdie Verbindung bzw. Anbringung des Leiters mit dem/am Kontaktelementeinrichtbar ist. Beispielsweise kann der Leiter in Form eines Kontaktdrahtesin einer ersten Aussparung am Kontaktelement fixiert sein, zum Beispielangeschweißt,angelötet,verklemmt, verstemmt oder vercrimpt. Mittels der zumindest einenweiteren Aussparung kann eine Laserschweißverbindung des Kontaktelementsmit den Kontaktmitteln des Sensorelements eingerichtet werden. DerLeiter kann zum Beispiel aus einem hochtemperaturfesten Materialbestehen, z.B. aus einer nickelhaltigen Legierung. Es ist auch denkbar, dasswenigstens eine der Aussparungen sowohl zur Verbindung mit dem Leiterals auch deren zugeordneter Anlageabschnitt zur Ausbildung der Schmelzverbindungdient.Ina preferred embodiment of the gas sensor according to the invention hasthe contact element on at least two recesses, wherein at leasta recess for receiving the male part of the conductor is providedis. For example, aboutone of the recesses the contact element with the contact meansthe sensor element are fusion-bonded, wherein in the other recessthe connection or attachment of the conductor with the / on the contact elementcan be set up. For example, the conductor in the form of a contact wirebe fixed in a first recess on the contact element, for examplewelded,soldered,jammed, caulked or crimped. By means of at least oneAnother recess may be a laser welding connection of the contact elementbe set up with the contact means of the sensor element. Of theLadder can be made of a high temperature resistant material, for exampleexist, e.g. from a nickel-containing alloy. It is also conceivable thatat least one of the recesses both for connection to the conductoras well as their associated contact section for the formation of the fusion bondserves.

Weiterwird vorgeschlagen, dass das Kontaktelement über eine als Sacklochbohrungausgebildete Aussparung verfügtund dessen zum Sachlochgrund gegenüberliegende Seite mit den Kontaktmittelndes Sensorelements laserverschweißt ist. Eine Sacklochbohrungist besonders präziseund schnell am Kontaktelement einrichtbar. Die Bohrung erstrecktsich dabei bis an den Anlagebereich, wobei über die Lochtiefe eine restlichverbleibende Materialdicke zwischen dem Sacklochgrund und der gegenüberliegendenAußenseitebzw. Anlageseite des Anlageabschnitts einstellbar ist. Entsprechendder jeweiligen Materialdicke könnenggf. auch Parameter der überdiesen Materialbereich einzurichtende Löt- bzw. Schweißverbindungbeeinflusst werden.FurtherIt is proposed that the contact element via a blind holeformed recess hasand its side opposite the blind hole bottom side with the contact meansthe laser element is laser welded. A blind holeis very preciseand can be set up quickly on the contact element. The bore extendsthereby up to the plant area, whereby over the Lochtiefe a remainingremaining material thickness between the blind hole bottom and the oppositeoutsideor contact side of the contact section is adjustable. Correspondingthe respective material thickness canpossibly also parameters of aboutThis soldering or welding connection to be set up in this material areato be influenced.

Ineiner vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Gasmessfühlers istdas Kontaktelement am Sensorelement derart angeordnet, dass derAnlageabschnitt des Kontaktelements mit zur Außenseite des Sensorelementstieferliegenden Kontaktmitteln des Sensorelements verbunden ist.Auf diese Weise kann eine Durchkontaktierung zu nicht außenseitigam Sensorelement liegenden bzw. vergraben untergebrachten Kontaktmittelnproblemlos realisiert werden. Am Sensorelement muss dazu eine Freilassungoder Aussparung zu den tieferliegenden Kontaktmitteln vorhandensein, in welche das Kontaktelement eingreifen und mit den Kontaktmittelnschmelzverbunden werden kann.Inan advantageous embodiment of the gas sensor according to the invention isarranged the contact element on the sensor element such that theContact section of the contact element with the outside of the sensor elementunderlying contact means of the sensor element is connected.In this way, a via can not be on the outsidelying on the sensor element or buried accommodated contact meansbe realized easily. The sensor element must have a releaseor recess to the deeper contact means availablebe, in which engage the contact element and with the contact meanscan be melted.

DieErfindung geht außerdemaus von einem Verfahren zur Herstellung eines Gasmessfühlers, insbesonderezur Bestimmung eines Sauerstoffgehaltes in Abgasen von Brennkraftmaschinen,mit einem Gehäuseund einem in dem Gehäusefestgelegten Sensorelement sowie innerhalb des Gehäuses liegendenKontaktmitteln des Sensorelements, wobei das Herstellungsverfahreninsbesondere füreinen Gasmessfühlerwie oben beschrieben geeignet ist. Das Verfahren zeichnet sich dadurchaus, dass ein Kontaktelement mit den Kontaktmitteln des Sensorelementsin Anlage gebracht wird und das Kontaktelement über eine Schmelzverbindungmit den Kontaktmitteln des Sensorelements verbunden wird. Besondersbevorzugt wird ein Einsteckteil eines Leiters in eine Aussparungdes Kontaktelements eingebracht und mit dem Kontaktelement durcheine Schmelzverbindung verbunden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahrenlässt sichauf vorteilhafte Weise ein Gasmessfühler herstellen, welcher insbesonderedie oben genannten Vorteile aufweist.The invention is also based on a method for producing a gas sensor, in particular for determining an oxygen content in exhaust gases of internal combustion engines, with a housing and a sensor element fixed in the housing and lying within the housing contact means of the sensor element, wherein the manufacturing method in particular for a gas sensor such described above is suitable. The method is characterized in that a contact element is brought into contact with the contact means of the sensor element and the contact element is connected via a fusion connection with the contact means of the sensor element. Particularly preferred is a plug-in part of a conductor in introduced a recess of the contact element and connected to the contact element by a fusion connection. With the method according to the invention can be advantageously produce a gas sensor, which in particular has the advantages mentioned above.

Schließlich wirdweiter vorgeschlagen, dass das Kontaktelement mit den Kontaktmittelndes Sensorelements und mit dem Leiter gleichzeitig verschweißt wird.Damit lässtsich fertigungsoptimiert bzw. in einem Schritt und unter Anwendungnur eines Verfahrens das Kontaktelement im Gasmessfühler fixierenund am Sensorelement und an einem Leiter kontaktieren.Finally willfurther proposed that the contact element with the contact meansof the sensor element and welded to the conductor at the same time.Leave itoptimized for production or in one step and under applicationonly one method fix the contact element in the gas sensorand contact the sensor element and a conductor.

Zeichnungendrawings

MehrereAusführungsformender Erfindung sind in der stark schematisierten Figuren unter Angabeweiterer Einzelheiten nachstehend näher erläutert. Es zeigenSeveralembodimentsof the invention are in the highly schematic figures indicatingfurther details explained in more detail below. Show it

1 eineSchnittdarstellung eines Teils eines Gasmessfühlers mit einem Kontaktelement, 1 a sectional view of a portion of a gas sensor with a contact element,

2 eineSchnittansicht eines Teils eines alternativen erfindungsgemäßen Gasmessfühlers mit einemangebrachten Kontaktdraht und 2 a sectional view of a portion of an alternative gas sensor according to the invention with an attached contact wire and

3 eineSchnittdarstellung durch einen Teil eines weiteren Gasmessfühlers imZustand seiner Herstellung mit daran angebrachtem Kontaktdraht. 3 a sectional view through part of another gas sensor in the state of its production with attached contact wire.

Beschreibungder Ausführungsbeispieledescriptionthe embodiments

1 zeigtschematisch im Schnitt einen Teil im Inneren eines erfindungsgemäßen Gasmessfühlers, wobeiu.a. Gehäuseteilenicht gezeigt sind. Ein Kontaktschuh1 ist im Bereich einerDurchgangsöffnung2a einerkeramischen Kontaktplatte2 durchgreifend bis zu einerLeiterbahn3a eines Sensorelements3 angeordnet.Das Sensorelement3 umfasst ein äußeres Sensorelementteil3b undein inneres Sensorelementteil3c, zwischen denen als relativ dünne Schichtdie Leiterbahn3a positioniert ist. Zwischen der Kontaktplatte2 unddem äußeren Sensorelementteil3b istein Dichtring4 zur Ausbildung einer Abdichtung zwischenden beiden Bauteilen vorgesehen, der in geschlossener Ringform mitAbstand um den Kontaktschuh gelegt ist. Die Kontaktplatte2 und das äußere Sensorelementteil3b sinddemgemäss voneinanderentsprechend der Dicke des Dichtrings4 beabstandet. DerDichtring4 kann insbesondere aus temperaturbeständigem Materialbestehen. Der Kontaktschuh1, der insbesondere aus einemelektrisch leitfähigemMaterial, insbesondere Metallmaterial besteht, weist im Wesentlicheneinen Hülsenkörper1a miteinem außenendseitig daran abstehenden Ringkragen1b auf. In Längserstreckungdes Kontaktschuhs1 ist eine Sacklochbohrung1c bisin einen Anlagebereich des Kontaktschuhs1 ausgebildet.Der Hülsenkörper1a bildetmit seiner Bodenaußenfläche1d einenAnlageabschnitt des Kontaktschuhs1 an der Leiterbahn3a.Die Bodenaußenfläche1d istmit der Leiterbahn3a zum Beispiel laserverschweißt, wasstark schematisiert als schraffierte Kreisfläche dargestellt ist und eineLaserschweißverbindung5 andeutensoll. Die Laserschweißverbindung5 kann z.B.durch Einführeneiner Laserschweißvorrichtung indie Sacklochbohrung1c bewerkstelligt werden, wenn dieBodenaußenfläche1d aufder Leiterbahn3a aufsitzt. 1 shows schematically in section a part in the interior of a gas sensor according to the invention, wherein, inter alia, housing parts are not shown. A contact shoe 1 is in the range of a passage opening 2a a ceramic contact plate 2 through to a track 3a a sensor element 3 arranged. The sensor element 3 includes an outer sensor element part 3b and an inner sensor element part 3c , between which as a relatively thin layer the conductor track 3a is positioned. Between the contact plate 2 and the outer sensor element part 3b is a sealing ring 4 provided to form a seal between the two components, which is placed in closed ring form at a distance to the contact shoe. The contact plate 2 and the outer sensor element part 3b are accordingly of each other according to the thickness of the sealing ring 4 spaced. The sealing ring 4 may in particular consist of temperature-resistant material. The contact shoe 1 , which consists in particular of an electrically conductive material, in particular metal material, essentially comprises a sleeve body 1a with an outer end projecting ring collar 1b on. In the longitudinal extension of the contact shoe 1 is a blind hole 1c into a contact area of the contact shoe 1 educated. The sleeve body 1a forms with its bottom surface 1d a contact portion of the contact shoe 1 at the conductor track 3a , The bottom outside surface 1d is with the track 3a For example, laser-welded, which is shown in a highly schematic hatched circular area and a laser welding connection 5 to indicate. The laser welding connection 5 For example, by introducing a laser welding device in the blind hole 1c be accomplished when the bottom surface 1d on the track 3a seated.

ZurVerbindung der Bodenaußenfläche1d mitder Leiterbahn3a ist im äußeren Sensorelementteil3b eineentsprechende Öffnung3d ausgebildet. DerHülsenkörper1a weistim gezeigten Beispiel eine zylindrische Außenkontur auf und die Durchgangsöffnung2a unddie Öffnung3d sindals Rundöffnungen ausgestaltet.Der Kontaktschuh1, die Durchgangsöffnung2a und die Öffnung3d sindso aufeinander abgestimmt, dass bei auf der Leiterbahn3a aufgesetztemKontaktschuh1 jeweils ein Ringspaltbereich zwischen der Öffnung3d unterder Außenseitedes Hülsenkörpers1a gewährleistetist. Zudem ist die Längsabmessungdes Hülsenkörpers1a sobemessen, dass ein geringer Abstand zwischen einer Unterseite desRingkragens1b und einer Oberseite der Kontaktplatte2 ausgebildetwird. Damit kann insbesondere gewährleistet werden, dass derKontaktschuh1 nicht berührend bzw. leitend zum äußeren Sensorelement3b angeordnetist.To connect the ground outside surface 1d with the conductor track 3a is in the outer sensor element part 3b a corresponding opening 3d educated. The sleeve body 1a has in the example shown on a cylindrical outer contour and the passage opening 2a and the opening 3d are designed as round openings. The contact shoe 1 , the passage opening 2a and the opening 3d are coordinated so that when on the track 3a attached contact shoe 1 one annular gap area between each opening 3d under the outside of the sleeve body 1a is guaranteed. In addition, the longitudinal dimension of the sleeve body 1a so dimensioned that a small distance between a bottom of the ring collar 1b and a top of the contact plate 2 is trained. This can be ensured in particular that the contact shoe 1 not touching or conductive to the outer sensor element 3b is arranged.

Prinzipiellist die gemäß1 gezeigteAnordnung von einem Gehäuseaußenumgeben, wobei beispielsweise im Bereich des Kontaktschuhs1 eine entsprechendeDurchführungdurch das Gehäuse vorgesehenist, durch welche ein Leiter (nicht gezeigt in1)bis an den Kontaktschuh1 herangeführt und mit diesem verbundenwerden kann.In principle, the according to 1 shown arrangement surrounded by a housing outside, for example, in the region of the contact shoe 1 a corresponding passage is provided through the housing through which a conductor (not shown in FIG 1 ) to the contact shoe 1 can be introduced and connected to this.

2 zeigteinen Ausschnitt einer alternativen Ausgestaltung eines Gasmessfühlers, miteinem alternativen Kontaktschuh6, welcher durch eine Durchgangsöffnung2a einerKontaktplatte2 durchgeführt ist. Der Kontaktschuh6 weistin entsprechender Ausgestaltung zum Hülsenkörper1 einen Hülsenkörper6a undeinen Ringkragen6b sowie eine Grundfläche6d auf. Die Grundfläche6d istmit der Leiterbahn3a laserverschweißt. Im Unterschied zur Anordnunggemäß1 durchgreiftder Kontaktschuh1 in Längserstreckunglediglich die Kontaktplatte2, an deren Unterseite dieLeiterbahn3a benachbart angrenzt. Ein Sensorelement, aufwelchem die Leiterbahn3a angeordnet ist, ist ein2 nicht dargestellt. 2 shows a section of an alternative embodiment of a gas sensor, with an alternative contact shoe 6 which passes through a passage opening 2a a contact plate 2 is performed. The contact shoe 6 has a corresponding embodiment of the sleeve body 1 a sleeve body 6a and a ring collar 6b as well as a base area 6d on. The base area 6d is with the track 3a laser welded. In contrast to the arrangement according to 1 passes through the contact shoe 1 in longitudinal direction, only the contact plate 2 , at the bottom of the conductor track 3a adjacent adjacent. A sensor element on which the conductor track 3a is arranged is a 2 not shown.

Alsweiterer Unterschied weist der Kontaktschuh6 zwei Sacklochbohrungen6c auf.In einer Sacklochbohrung ist ein Kontaktdraht7 über etwadie halbe Lochtiefe mit einem Ende eingebracht und zum Beispiel über einenSchweißpunkt8 festam Kontaktschuh6 fixiert. Die andere Sacklochbohrung6c ist beispielsweisezur Ausbildung einer Laserverschweißung des Kontaktschuhs6 ander Leiterbahn3a vorgesehen. Prinzipiell kann jede derbeiden Sacklochbohrungen6c zur Verschweißung desKontaktschuhs6 an der Leiterbahn3a bzw. zurAufnahme eines Kontaktdrahts genutzt werden. Der Kontaktschuh6 kanngegenüberder Kontaktplatte2 berührendoder nicht berührendangeordnet sein.Another difference is the contact shoe 6 two blind holes 6c on. In a blind hole is a contact wire 7 introduced over about half the hole depth with one end and, for example, over a spot weld 8th firmly on the contact shoe 6 fixed. The other blind hole 6c is for example to form a laser welding of the contact shoe 6 at the conductor track 3a intended. In principle, each of the two blind holes 6c for welding the contact shoe 6 at the conductor track 3a or used to receive a contact wire. The contact shoe 6 can with respect to the contact plate 2 be arranged touching or not touching.

Anhand3 istim Schnitt ein Teil eines erfindungsgemäßen Gasmessfühlers beiseiner Herstellung gezeigt, im Zustand des Verschweißens einesKontaktstiftes9 mit einer Kontaktfläche10 eines Sensorelements3 bzw.mit einem Kontaktdraht7. Der Kontaktstift9 istim Bereich eines Durchgangs11a eines Gehäuses11 untergebracht.Der metallische Kontaktstift9 weist eine bis zur Kontaktfläche10 durchgehendeBohrung9a, einen Kopfabschnitt9b, einen kegelförmigen Mittelabschnitt9c undeinen Basisabschnitt9d auf. Die Unterseite des Basisabschnitts9d liegtflächigauf einer Oberseite der Kontaktfläche10 an, wobei dieaneinander anliegenden Flächenverschweißtoder verlötetsind. Die Verschweißungder Unterseite des Basisabschnitts9d und der Oberseiteder Kontaktfläche10 kannbeispielsweise durch einen Spaltschweiß- oder Diffusionsschweißvorgangbzw. durch Erwärmungvon Lotmaterial bzw. einer Lotlegierung erfolgen.Based 3 is shown in section a part of a gas sensor according to the invention in its manufacture, in the state of welding a contact pin 9 with a contact surface 10 a sensor element 3 or with a contact wire 7 , The contact pin 9 is in the area of a passage 11a a housing 11 accommodated. The metallic contact pin 9 has one to the contact surface 10 through hole 9a , a head section 9b , a conical center section 9c and a base section 9d on. The underside of the base section 9d lies flat on an upper side of the contact surface 10 on, wherein the abutting surfaces are welded or soldered. The welding of the underside of the base section 9d and the top of the contact surface 10 can be done for example by a gap welding or diffusion welding process or by heating of solder material or a solder alloy.

ZurVorfixierung bzw. winkelgenauen Ausrichtung und Positionierung desKontaktstiftes9 gegenüberdem Gehäuse11 bzw.der Kontaktfläche10 istein Kontakthalteelement12 im Bereich des Durchgangs11a imGehäuseeingebracht. Das Kontakthalteelement12 weist eine entsprechendder Außenkonturdes Kontaktstiftes9 ausgeformte Öffnung auf, in welcher derKontaktstift einen festen Sitz findet. Zur gleichzeitigen Verschweißung desKontaktdrahts7 in der Bohrung9a und des Kontaktstiftes9 mitder Kontaktfläche10 istdie Kontaktfläche10 imKontakt mit einer Kontaktschiene13, welche als Schweißelektrodedient. Die Kontaktschiene13 ist beispielsweise seitlicham Sensorelement derart aufgeschoben, dass sie mit der Kontaktfläche10 inleitendem Kontakt steht. Die Kontaktschiene13 wird zum Schweißvorgangam Sensorelement angebracht und nach der Verschweißung undeiner Prüfungder Durchkontaktierung zwischen der Kontaktfläche10 über denKontaktstift9 und dem Kontaktdraht13 wiederentfernt. Als Teil einer Gegen-Schweißelektrode zur Kontaktschiene13 dientder Kontaktdraht7, womit unter Schweißbedingungen ein Spaltschweißprozessdurchführbarist. Mit dem Spaltschweißprozess wirdzum einen der Teil des Kontaktdrahtes7, welcher in derBohrung9a eingebracht ist, mit der Innenwandung der Bohrung9a verschweißt und zumanderen die Unterseite des Basisabschnitts9d mit der Kontaktfläche10 verschweißt. DerKontaktdraht7 kann auch tiefer als in3 gezeigtin die Bohrung9a eingesteckt werden und darin z.B. beimVerklemmen, Verklemmen, Vercrimpen oder dgl. der Bauteile bzw. desKontaktstiftes9, des Kontakthalteelements12 bzw.des Gehäuses11 mitbefestigt werden, so dass der Kontaktdraht7 mit dem Kontaktstift9 fest verbundenund gehalten ist.For prefixing or angular alignment and positioning of the contact pin 9 opposite the housing 11 or the contact surface 10 is a contact holding element 12 in the area of the passage 11a introduced in the housing. The contact holding element 12 has a corresponding to the outer contour of the contact pin 9 shaped opening in which the contact pin finds a tight fit. For simultaneous welding of the contact wire 7 in the hole 9a and the contact pin 9 with the contact surface 10 is the contact surface 10 in contact with a contact rail 13 , which serves as a welding electrode. The contact rail 13 For example, is pushed laterally on the sensor element such that it with the contact surface 10 is in senior contact. The contact rail 13 is attached to the welding process on the sensor element and after the welding and a check of the via between the contact surface 10 over the contact pin 9 and the contact wire 13 removed again. As part of a counter-welding electrode to the contact rail 13 serves the contact wire 7 , whereby under welding conditions a gap welding process is feasible. With the gap welding process, on the one hand, the part of the contact wire 7 which is in the hole 9a is introduced, with the inner wall of the bore 9a welded and on the other hand the underside of the base section 9d with the contact surface 10 welded. The contact wire 7 can also be deeper than in 3 shown in the hole 9a be plugged in and, for example, when jamming, jamming, crimping or the like. The components or the contact pin 9 , the contact holding member 12 or of the housing 11 be attached with, so that the contact wire 7 with the contact pin 9 firmly connected and held.

Claims (11)

Translated fromGerman

Gasmessfühler,insbesondere zur Bestimmung eines Sauerstoffgehaltes in Abgasenvon Brennkraftmaschinen, mit einem Gehäuse (11) und einemin dem Gehäuse(11) festgelegten Sensorelement (3) sowie innerhalbdes Gehäuses(11) liegenden Kontaktmitteln (3a,10)des Sensorelements (3),dadurch gekennzeichnet,dass die Kontaktmittel (3a,10) des Sensorelements(3) übereine Schmelzverbindung (5) mit einem Kontaktelement (1,6,9) verbundensind.Gas sensor, in particular for determining an oxygen content in exhaust gases of internal combustion engines, having a housing ( 11 ) and one in the housing ( 11 ) sensor element ( 3 ) as well as within the housing ( 11 ) ( 3a . 10 ) of the sensor element ( 3 ),characterized in that the contact means ( 3a . 10 ) of the sensor element ( 3 ) via a fused bond ( 5 ) with a contact element ( 1 . 6 . 9 ) are connected.Gasmessfühlernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement(1,6,9) eine bis an einen Anlageabschnittdes Kontaktelements (1,6,9) reichendeAussparung (1c,6c,9a) aufweist, wobeider Anlageabschnitt mit den Kontaktmitteln (3a,10)des Sensorelements (3) verbunden ist.Gas sensor according to claim 1, characterized in that the contact element ( 1 . 6 . 9 ) one to a contact portion of the contact element ( 1 . 6 . 9 ) reaching recess ( 1c . 6c . 9a ), wherein the contact section with the contact means ( 3a . 10 ) of the sensor element ( 3 ) connected is.Gasmessfühlernach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieAussparung (1c,6c,9a) zumindest einenTeil eines Anschlussabschnitts fürden Gasmessfühlerbildet.Gas sensor according to claim 1 or claim 2, characterized in that the recess ( 1c . 6c . 9a ) forms at least a part of a connection section for the gas sensor.Gasmessfühlernach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass die Aussparung (1c,6c,9a) zurAufnahme eines Einsteckteils eines Leiters (7) ausgebildetist.Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the recess ( 1c . 6c . 9a ) for receiving a plug-in part of a conductor ( 7 ) is trained.Gasmessfühlernach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass das Kontaktelement (1,6,9) durchgreifenddurch das Gehäuse(11) und/oder ein Bauteil (2,4,12)untergebracht ist, das sich zwischen dem Gehäuse (11) und dem Sensorelement(3) befindet.Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the contact element ( 1 . 6 . 9 ) through the housing ( 11 ) and / or a component ( 2 . 4 . 12 ) located between the housing ( 11 ) and the sensor element ( 3 ) is located.Gasmessfühlernach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass das Kontaktelement (1,6,9) zumindestzwei Aussparungen (6c,6c) aufweist, wobei zumindesteine Aussparung (6c) zur Aufnahme des Einsteckteils desLeiters (7) vorgesehen ist.Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the contact element ( 1 . 6 . 9 ) at least two recesses ( 6c . 6c ), wherein at least one recess ( 6c ) for receiving the plug-in part of the conductor ( 7 ) is provided.Gasmessfühlernach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass das Kontaktelement (1,6,9) über eineals Sacklochbohrung (1c,6c) ausgebildete Aussparungverfügtund dessen zum Sacklochgrund gegenüberliegende Seite (1d,6d)mit den Kontaktmitteln (3a) des Sensorelements (3)laserverschweißtist.Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the contact element ( 1 . 6 . 9 ) via a blind hole ( 1c . 6c ) has formed recess and the blind hole opposite Sei te ( 1d . 6d ) with the contact means ( 3a ) of the sensor element ( 3 ) is laser welded.Gasmessfühlernach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,dass das Kontaktelement (1) am Sensorelement (3)derart angeordnet ist, dass der Anlageabschnitt des Kontaktelements(1) mit zu einer Außenseitedes Sensorelements (3) tieferliegenden Kontaktmitteln (3a)des Sensorelements (3) verbunden ist.Gas sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the contact element ( 1 ) on the sensor element ( 3 ) is arranged such that the contact portion of the contact element ( 1 ) with to an outside of the sensor element ( 3 ) deeper contact materials ( 3a ) of the sensor element ( 3 ) connected is.Verfahren zur Herstellung eines Gasmessfühler, insbesonderezur Bestimmung eines Sauerstoffgehaltes in Abgasen von Brennkraftmaschinen,mit einem Gehäuse(11) und einem in dem Gehäuse (11) festgelegtenSensorelement (3) sowie innerhalb des Gehäuses (11)liegenden Kontaktmitteln (3a,10) des Sensorelements(3), insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass ein Kontaktelement (1,6,9)mit den Kontaktmitteln (3a,10) des Sensorelements(3) in Anlage gebracht wird und das Kontaktelement (1,6,9) über eineSchmelzverbindung (5) mit den Kontaktmitteln (3a,10)des Sensorelements (3) verbunden wird.Method for producing a gas sensor, in particular for determining an oxygen content in exhaust gases of internal combustion engines, having a housing ( 11 ) and one in the housing ( 11 ) sensor element ( 3 ) as well as within the housing ( 11 ) ( 3a . 10 ) of the sensor element ( 3 ), in particular according to one of the preceding claims, characterized in that a contact element ( 1 . 6 . 9 ) with the contact means ( 3a . 10 ) of the sensor element ( 3 ) is brought into abutment and the contact element ( 1 . 6 . 9 ) via a fused bond ( 5 ) with the contact means ( 3a . 10 ) of the sensor element ( 3 ) is connected.Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass ein Einsteckteil eines Leiters (7) in eine Aussparung(1c,6c,9a) des Kontaktelements (1,6,9)eingebracht und übereine Schmelzverbindung mit dem Kontaktelement (1,6,9)verbunden wird.Method according to claim 9, characterized in that an insertion part of a conductor ( 7 ) in a recess ( 1c . 6c . 9a ) of the contact element ( 1 . 6 . 9 ) and via a fusion bond with the contact element ( 1 . 6 . 9 ) is connected.Verfahren nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurchgekennzeichnet, dass das Kontaktelement (9) mit den Kontaktmitteln(10) des Sensorelements (3) und mit dem Leiter(7) gleichzeitig verschweißt wird.Method according to claim 9 or claim 10, characterized in that the contact element ( 9 ) with the contact means ( 10 ) of the sensor element ( 3 ) and with the ladder ( 7 ) is welded simultaneously.