JP4101291B2 - Connection lines used for measurement sensors - Google Patents
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Description
背景技術
本発明は、請求の範囲第1項の上位概念に記載の、特に内燃機関の排ガス中の酸素含有量を検出するための測定センサに用いられる接続ラインから出発する。
上位概念に記載の接続ラインは、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第2805598号明細書に基づき公知である。このような接続ラインの場合、測定センサの金属製のケーシングから導出された電気的な接続ケーブルが、被覆管によって被覆されている。この被覆管は、水飛沫および大気汚染物質から遮蔽された外気を、測定センサのケーシングの内部に導入するために役立つ。従来公知の接続ラインは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)によって絶縁された接続ケーブルを有しており、この場合、基準空気として用いられる外気が、ケーブル芯を介して導かれる。
さらに、被覆管として金属管を使用して、この金属管内の接続ケーブルの電気的な導体を酸化マグネシウム粉によって熱的かつ電気的に絶縁することが公知である。この酸化マグネシウム粉は吸湿性を有しているため、接続ラインが、周囲温度および周囲湿度のもとで短時間支承されると、導体間の絶縁抵抗が減少する。このことを回避するためには、導体端部の焼き付けと封止とを伴う、大きな手間のかかる製造が必要とされる。
発明の利点
これに対して請求の範囲第1項の特徴部分に記載の本発明による接続ラインは、次のような利点を有している。つまり、被覆管内における接続ケーブルの高温安定性を有する電気的かつ熱的な絶縁が可能である。この場合、基準空気の供給が損なわれることはない。このような高温安定性を有する接続ラインは、測定センサの短い構造によってコスト削減を可能にする。通常の接続ケーブルおよび接続コネクタを使用できるので、さらに有利である。
請求の範囲第2項以下に記載された手段によって、本発明による接続ラインのさらに別の構成および改善が可能である。接続ケーブルが測定センサと接続コネクタとの間に交差個所を備えていると特に有利である。この交差個所内では、センサエレメント側の接続ケーブルがコネクタ側の接続ケーブルと電気的に接触接続されている。また、交差個所をシールエレメントでシールすると特に有利である。シールエレメントは中空室を有しているので、コネクタ側の接続ケーブルを介して案内された基準空気を被覆管に向かって移送することができる。シールエレメントはプラスチックから製造されると有利である。このプラスチックは射出成形時に交差個所を取り囲むことにより、この交差個所に被さる。各1つの接点ストリップを備えた、センサエレメント側のケーブル端部の構成によって、接続ケーブルはセンサエレメントの接続接点に溶接またはろう接することができる。このことにより、構造的に極めて大きな手間のかかる汎用の接触接続コネクタが不要になる。このような接触接続コネクタを省くことによって、同時に、センサエレメントの接続側の端部を比較的高い温度にさらすことができる。これによって、センサエレメントの長さを減じることができる。
図面
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
第1図は測定センサのための接続ラインを示す図であり、
第2図は、本発明による接続ラインの第1実施例を、第1図のII−II線に沿って示す横断面図であり、
第3図は、本発明による接続ラインの第2実施例を、第1図のII−II線に沿って示す横断面図である。
実施例の説明
第1図には、接続コネクタ11を備えた、測定センサ10に用いられる接続ラインが示されている。この場合、測定センサ10のうちの接続側の区分のみが図示されている。接続コネクタ11は、制御装置もしくは評価装置(図示せず)に接続される。測定センサ10は、金属製のケーシング12内に配置されたセンサエレメント13を有しており、このセンサエレメント13のうちの接続側の端区分のみが図示されている。このセンサエレメント13の接続側の端区分は、接続接点(詳しい図示せず)を備えている。
接続ラインは、測定センサ側の接続ケーブル16を備えた、測定センサ側のライン区分15と、コネクタ側の接続ケーブル18を備えた、コネクタ側のライン区分17とを有している。測定センサ側の接続ケーブル16は金属製の被覆管19によって覆われている。この被覆管19は、例えばほぼ直角に延びるアーチ部を有するように構成されている。しかしながらこの被覆管19は、まっすぐに延びるか、または他のいずれの角度で曲げられて延びることも可能である。接続ケーブル16,18はそれぞれ、電気的な導体21;22を有している。これら導体21;22は、測定センサ側の接続ケーブル16においては耐高温性を有する電気的な絶縁体23によって被覆され、かつコネクタ側の接続ケーブル18においては、例えばPTFEのようなプラスチックから成る絶縁体24によって被覆されている。
両ライン区分15,17間には、交差個所20が設けられている。この交差個所20内では、測定センサ側の接続ケーブル16とコネクタ側の接続ケーブル18とが、接点接続部26によって接続されている。このために、測定センサ側の接続ケーブル16に設けられた導体21の端部には、例えば各1つの圧着スリーブ27が溶接されている。この圧着スリーブ27には、コネクタ側の接続ケーブル18に設けられた導体22がかしめ締結されているので、圧着接続が生ぜしめられる。
接点接続部26は、シールエレメント30によって被覆されており、この場合、シールエレメント30の内部に中空室31が設けられている。この中空室31に、コネクタ側の接続ケーブル18の絶縁体24が接続されている。測定センサ側のライン区分15の側では、シールエレメント30は被覆管19に、中空室31が被覆管19の内部に接続されるように統合されている。
中空室31を介して実現された接続は、以下のように役立つ。つまり、接続コネクタ11を介して、有利には撚り線として構成された導体22に流入した空気を中空室31を介して被覆管19内に案内することができ、さらに、この被覆管19から空気はケーシング12の内部に導入される。このケーシング12の内部では、導入された空気がセンサエレメント13のための基準空気として役立つ。センサエレメント13が基準空気を要しない場合には、中空室31を省くことが考えられる。シールエレメント30は、例えばプラスチックで射出成形するときに接点接続部26を取り囲むことにより、製造される。これにより、コネクタ側の接続ケーブル18と被覆管19とに向かって水密な接続が生じる。
ケーシング12は接続区分33を備えている。この接続区分33は、センサエレメント側の形状に対して減径されており、円筒形の開口34を形成している。この円筒形の開口34内には、金属製の被覆管19が嵌め込まれている。この被覆管19は、例えば接続区分33の閉じられた溶接継目35によって、ケーシング12に溶接されている。この溶接継目35はレーザ溶接によって得ることができる。測定センサ側の接続ケーブル16に設けられた導体21の、センサエレメント側の端部はそれぞれ、ろう接または溶接された各1つの接点ストリップ28を備えている。この接点ストリップ28は、センサエレメント13の各接続接点に、ろう接または溶接によって接触接続されている。
測定センサ側のライン区分15の2つの実施例が、第2図および第3図に示されている。第2図に示した実施例においては、被覆管19内に、測定センサ側の4つの接続ケーブル16が配置されている。これら接続ケーブル16に設けられた導体21は、耐高温性を有する電気的な絶縁体23によって被覆されている。第3図に示した実施例においては、被覆管19内に、5つの測定センサ側の接続ケーブル16が案内されている。被覆管19内におけるこれらの接続ケーブル16の配置は、できる限り大きな充てん密度を実現可能にするように行われている。第3図に示された接続ケーブル16の構成は、第2図に示された接続ケーブル16の構成に相当する。
被覆管19は、例えばクロムニッケル合金もしくはニッケルクロム合金のような耐熱性の金属から成っており、かつ収容されるべき接続ケーブル16の数に応じて、約3〜6mmの外径を有している。
耐高温性の電気的な絶縁体23としては、グラスファイバ(Glasseide)が使用される。このグラスファイバの編成体によって導体21が取り囲まれている。導体21を取り囲む、セラミックスファイバから成る編成体を使用することも可能である。グラスファイバの耐熱温度は約700℃に達し、セラミックスファイバの耐熱温度は約1200℃まで達する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention starts from a connection line used in a measuring sensor for detecting the oxygen content in the exhaust gas of an internal combustion engine, as described in the superordinate concept of claim 1.
The connection lines described in the superordinate concept are known, for example, from German Offenlegungsschrift 2 805 598. In the case of such a connection line, an electrical connection cable led out from a metal casing of the measurement sensor is covered with a cladding tube. This cladding tube serves to introduce outside air shielded from water droplets and air pollutants into the interior of the casing of the measurement sensor. A conventionally known connection line has a connection cable insulated by polytetrafluoroethylene (PTFE). In this case, outside air used as reference air is guided through a cable core.
Furthermore, it is known to use a metal tube as a cladding tube and to thermally and electrically insulate an electrical conductor of a connection cable in the metal tube with magnesium oxide powder. Since this magnesium oxide powder has a hygroscopic property, when the connection line is supported for a short time under ambient temperature and humidity, the insulation resistance between the conductors decreases. In order to avoid this, a large and time-consuming production involving baking and sealing of the conductor ends is required.
Advantages of the invention On the other hand, the connection line according to the invention described in the characterizing part of claim 1 has the following advantages. That is, electrical and thermal insulation having high temperature stability of the connecting cable in the cladding tube is possible. In this case, the supply of reference air is not impaired. Such a connection line having high temperature stability enables cost reduction due to the short structure of the measurement sensor. It is further advantageous because normal connection cables and connection connectors can be used.
Further arrangements and improvements of the connection line according to the invention are possible by means described in the claims below. It is particularly advantageous if the connection cable has an intersection between the measuring sensor and the connection connector. In the intersection, the sensor element side connection cable is electrically connected to the connector side connection cable. It is particularly advantageous to seal the intersection with a sealing element. Since the sealing element has a hollow chamber, the reference air guided through the connection cable on the connector side can be transferred toward the cladding tube. The sealing element is advantageously made from plastic. This plastic covers this intersection by surrounding it at the time of injection molding. Depending on the configuration of the cable end on the sensor element side, each with one contact strip, the connection cable can be welded or brazed to the connection contacts of the sensor element. This eliminates the need for a general-purpose contact connector that is extremely laborious in terms of structure. By omitting such a contact connector, at the same time, the end of the sensor element on the connection side can be exposed to a relatively high temperature. Thereby, the length of the sensor element can be reduced.
In the following, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a connection line for a measurement sensor;
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the connection line according to the present invention along the line II-II in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the connection line according to the present invention along the line II-II in FIG.
Description of Embodiments FIG. 1 shows a connection line used for a
The connection line has a line section 15 on the measurement sensor side provided with a
An
The
The connection realized via the
The
Two embodiments of the line section 15 on the measuring sensor side are shown in FIGS. In the embodiment shown in FIG. 2, four
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As the high temperature resistant
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