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    Zwischen federnden Anschlüssen (4a, 4b) und Anschlusselektroden (236, 283) ist ein Schleifkontaktaufbau ausgebildet. Die Anschlusselektroden (236, 283) sind auf einem Keramikelement (2) angeordnet, und die federnden Anschlüsse (4a, 4b) werden federnd verformt und dadurch gezwungen, auf die Anschlusselektroden (236, 283) Druck auszuüben. Das Keramikelement (2) hat einen Keramikkörper (21, 25), innerhalb des Keramikkörpers ausgebildete Innenleitungen (233, 282), auf den Außenflächen (211, 286) angeordnete Anschlusselektroden (236, 283) und leitende Durchgangslöcher (234, 280), die die Innenleitungen (233, 282) jeweils elektrisch mit den Anschlusselektroden (236, 283) verbinden. Bei dem Keramikelement (21, 26) sind die federnden Anschlüsse (4a, 4b) so auf die Außenflächen (2360, 2830) der Anschlusselektroden (236, 283) gesetzt, dass sie gleiten können, um so den Schleifkontaktaufbau zu bilden. Die leitenden Durchgangslöcher (234, 280) sind dabei nicht innerhalb der Schleifkontaktbereiche (H1, H2) ausgebildet.
    公开号:DE102004010339A1
    申请号:DE200410010339
    申请日:2004-03-03
    公开日:2004-11-18
    发明作者:Takehito Kariya Kimata；Yasuyuki Kariya Sato
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:G01N27-41
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft einen Schleifkontaktaufbau, der sich aus einemfedernden Anschluss und einer Anschlusselektrode eines Keramikelements,etwa eines Gasmessfühlersin einem Gassensor, der die Konzentration eines vorbestimmten, ineinem Kraftfahrzeugabgas enthaltenden Bestandteils messen kann,zusammensetzt.
    [0002] ImAbgassystem eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors ist üblicherweiseein Gassensor zur Messung der Konzentration eines vorbestimmten Bestandteilswie Sauerstoffgas, NOx oder dergleichen installiert, um die Motorverbrennungzu steuern und um eine Schädigungin einem in dem Kraftfahrzeugabgassystem eingebauten Katalysatorzu erfassen.
    [0003] Diejapanischen Offenlegungsschriften Nr. 2002-286681 und 2001-188060(entspricht dem US-Patent Nr. 6,447,887) offenbaren einen herkömmlichenGasmessfühler.
    [0004] Alsein solcher in einem Gassensor installierter Gasmessfühler istbeispielsweise ein zusammengesetzter Gasmessfühler mit dem in den 5 und 6 gezeigten Aufbau bekannt, der später näher erläutert wird.
    [0005] Wiein 6 gezeigt ist, hatdieser Gasmessfühlereinen Keramikkörper,eine in dem Keramikkörpereingebaute Innenleitung, eine auf einer Oberseite des Keramikkörpers ausgebildeteAnschlusselektrode und ein zwischen der Innenleitung und der Anschlusselektrodeverlaufendes, leitendes Durchgangsloch, das zwischen der Innenleitungund der Anschlusselektrode eine elektrische Verbindung herstellt.
    [0006] Umdem Gasmessfühlerelektrische Energie zuzuführenoder von ihm ein Ausgangssignal abzugreifen, wird außerdem einaus einem Federmetall bestehender federnder Anschluss verwendet,der wie in 1, auf diespäterBezug genommen wird, und in den 3, 11, 12 und 16 derUS-Patentschrift Nr. 6,447,887 gezeigt den Kontakt mit der Anschlusselektrodedes Gasmessfühlersherstellt.
    [0007] Allerdingssind bei der Verwendung des diesen Aufbau aufweisenden federndenAnschlusses bislang Probleme aufgetreten. Und zwar verschlechtertsich die Festigkeit der Anschlusselektrode an dem Abschnitt, wodas leitende Durchgangsloch ausgebildet ist. Wenn der federnde Anschluss über das leitendeDurchgangsloch gleitet, könnennämlichaufgrund der Rückstellkraftdes unter Vorspannung stehenden federnden Anschlusses Risse entstehen,die von der Kante des Durchgangslochs in den Keramikkörper hineinlaufen.
    [0008] Wiein 16 gezeigt ist, gleitetder federnde Anschluss 99 in 16 nachlinks, währender sich mit dem Keramikelement 9, das den Keramikkörper 90,die Innenleitung 91, die Anschlusselektrode 92 unddas zwischen der Innenleitung 91 und der Anschlusselektrode 92 ausgebildeteDurchgangsloch 93 hat, in Kontakt befindet, wodurch zwischender Innenleitung 91 und der Anschlusselektrode 92 ein Schleifkontaktaufbaugebildet wird. Die Rückstellkraft desfedernden Anschlusses 99, die auf das Keramikelement 9 aufgebrachtwird, wenn der federnde Anschluss 99, während er sich mit dem Keramikelement 9 inKontakt befindet, überdas Keramikelement 9 gleitet, führt dazu, dass von der Kantedes leitenden Durchgangslochs 93 aus ein Riss 901 inden Keramikkörper 90 hineinläuft.
    [0009] Wiedarüberhinaus in 17 gezeigtist, kann auf der Rückseiteder Innenleitung 91 des Keramikelements 9 eineIsolierschicht 95 ausgebildet sein. Falls durch den Druck,der von dem federnden, überdas leitende Durchgangsloch 93 gleitenden Anschluss 99 aufgebrachtwird, die in das leitende Durchgangsloch 93 eindringende Öffnung 930 gebildetwird, könnendie in der unter dem leitenden Durchgangsloch 93 gebildetenIsolierschicht 95 enthaltenen Bestandteile durch die indem leitenden Durchgangsloch 93 gebildete Öffnung 930 hindurch aufder Oberseite der Anschlusselektrode 92 heraustreten, sodass sie die isolierende Beschichtung 931 bilden, die dieLeitung zwischen dem federnden Anschluss 99 und der Anschlusselektrode 92 verschlechtert.
    [0010] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen zwischen dem Keramikelementund dem federnden Anschluss zu bildenden Schleifkontaktaufbau zurVerfügungzu stellen, der die obigen Probleme beim Stand der Technik lösen kann.
    [0011] Darüber hinausist es Aufgabe der Erfindung, einen Schleifkontaktaufbau mit hoherelektrischer Leitfähigkeitund hoher Haltbarkeit zur Verfügungzu stellen.
    [0012] Eineerste Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Schleifkontaktaufbauvor, mit: einem Element, das einen Körper, eine in dem Körper ausgebildete Innenleitung,eine auf einer Außenfläche desKörpers ausgebildeteAnschlusselektrode und ein zwischen der Innenleitung und der Anschlusselektrodedurch den Körpergehendes leitendes Durchgangsloch hat, das zwischen ihnen eine elektrischeVerbindung herstellt; und einem federnden Anschluss, der so aufdie Außenfläche derAnschlusselektrode gesetzt ist, dass er gleiten kann, um mit der Anschlusselektrode einenKontakt zu bilden, wobei das leitende Durchgangsloch außerhalbeines Schleifkontaktbereichs gebildet ist, auf dem der Kontakt gleitet,wenn das Element mit dem federnden Anschluss verbunden wird.
    [0013] Beider ersten Ausgestaltung der Erfindung befinden sich in dem Bereich,in dem der federnde Anschluss mit der Anschlusselektrode in Kontakt kommt,um zwischen dem federnden Anschluss und der Anschlusselektrode denSchleifkontaktaufbau zu bilden, keine Löcher, weswegen die leitendenDurchgangslöcherkeinem von dem federnden Anschluss ausgehenden Druck auf die Anschlusselektrodeausgesetzt werden, wenn der federnde Anschluss, während ersich mit der Anschlusselektrode in Kontakt befindet, auf der Anschlusselektrodegleitet. Daher wird sowohl das Auftreten von Rissen, die aufgrund desvon dem federnden Anschluss ausgehenden, auf die Anschlusselektrodeaufgebrachten Drucks von der Kante des Durchgangslochs in den Keramikkörper hineinlaufen, als auch die Bildung einer isolierenden Beschichtung aufder Außenfläche derAnschlusselektrode aufgrund eines aus einer Isolierschicht heraustretenden Isoliermaterials verhindert.
    [0014] Gemäß der erstenAusgestaltung der Erfindung lässtsich also ein zwischen dem Element und dem federnden Anschluss ausgebildeterSchleifkontaktaufbau mit hoher elektrischer Leitfähigkeitzur Verfügungstellen.
    [0015] Eineauf der ersten Ausgestaltung basierende erste Abwandlung der Erfindungsieht einen Schleifkontaktaufbau vor, bei dem das leitende Durchgangslochmindestens 0,5 mm von dem Schleifkontaktbereich entfernt ist.
    [0016] Eineauf der ersten Ausgestaltung basierende zweite Abwandlung der Erfindungsieht einen Schleifkontaktaufbau vor, bei dem der federnde Anschlussdazu gezwungen wird, auf die Anschlusselektrode Druck auszuüben, umden Kontakt zu bilden.
    [0017] Eineauf der ersten Ausgestaltung basierende dritte Abwandlung der Erfindungsieht einen wie in der zweiten Abwandlung angegebenen Schleifkontaktaufbauvor, bei dem ein Ende t2 der Anschlusselektrode mindestens 0,2 mmvon einem Ende t1 des Elements entfernt ist.
    [0018] Eineauf der ersten Ausgestaltung basierende vierte Abwandlung der Erfindungsieht einen wie in der dritten Abwandlung angegebenen Schleifkontaktaufbauvor, bei dem die Anschlusselektrode an dem Ende t2 eine Dicke von3-50 μmhat.
    [0019] Eineauf der ersten Ausgestaltung basierende fünfte Abwandlung der Erfindungsieht einen Schleifkontaktaufbau vor, bei dem das Element ein Gasmessfühler ist,der eine elektrochemische Zelle zur Messung der Konzentration einesvorbestimmten, in einem Messgas enthaltenen Bestandteils hat.
    [0020] Einezweite Ausgestaltung der Erfindung sieht einen elektrischen Verbindungsmechanismus vor,mit: einem ersten Halter, der dazu ausgelegt ist, ein Element zuhalten, das einen Körperund eine elektrische Schaltung hat, wobei die elektrische Schaltungeinen auf einer Außenfläche desKörpers ausgebildetenersten Anschluss, einen innerhalb des Körpers angeordneten Innenleiterund ein durch den Körperverlaufendes leitendes Durchgangsloch enthält, das zwischen dem erstenAnschluss und dem Innenleiter eine elektrische Verbindung herstellt;und einem zweiten Halter, der einen zweiten Anschluss hält und soausgelegt ist, dass er mit dem ersten Halter eine mechanische Verbindungherstellt und dem Element erlaubt, auf dem zweiten Anschluss zugleiten, und beim Herstellen der mechanischen Verbindung mit demersten Halter zwischen dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschlusseinen elektrischen Kontakt herstellt, wobei der zweite Anschluss elastischverformbar ist, um überden elektrischen Kontakt einen physikalischen Druck auf den ersten Anschlussauszuüben,wobei die Orientierung des physikalischen Drucks nicht mit dem leitenden Durchgangslochdes Elements fluchtet.
    [0021] Eineauf der zweiten Ausgestaltung basierende sechste Abwandlung derErfindung sieht einen elektrischen Verbindungsmechanismus vor, beidem der zweite Halter ein Loch hat, in dem das Element untergebrachtist.
    [0022] Eineauf der zweiten Ausgestaltung basierende siebte Abwandlung der Erfindungsieht einen elektrischen Verbindungsmechanismus vor, bei dem dasleitende Durchgangsloch nicht mit einem Bereich fluchtet, auf denbeim Herstellen der mechanischen Verbindung der physikalische Druckwirkt.
    [0023] Eineauf der zweiten Ausgestaltung basierende achte Abwandlung der Erfindungsieht einen elektrischen Verbindungsmechanismus vor, bei dem derzweite Anschluss eine Form hat, die in einer von der Oberseite desElements ausgehenden Richtung entlang von dessen Normalen verformbarist.
    [0024] Eineauf der zweiten Ausgestaltung basierende neunte Abwandlung der Erfindungsieht einen elektrischen Verbindungsmechanismus vor, bei dem derzweite Anschluss aus einem Paar Anschlusselementen besteht, dieso in dem Loch vorgesehen sind, dass das Element von den beidenAnschlusselementen umklammert wird.
    [0025] Einedritte Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Gassensor vor, mit:einem Messfühler,der eine Längeund eine elektrische Schaltung hat, die die Dichte eines vorbestimmten,in einem Messgas enthaltenen Bestandteils abfühlt; einem ersten Halter, derein erstes Ende und einen Seitenabschnitt des Messfühlers hält, während erein zweites Ende und einen Seitenabschnitt des Messfühlers freigibt;einem zweiten Halter, der einen Hohlraum hat, in dem das zweiteEnde und der Seitenabschnitt des Messfühlers untergebracht sind; einerin dem Messfühler eingebettetenInnenleitung, die elektrisch mit der elektrischen Schaltung verbundenist; einer auf einer Außenfläche desMessfühlersangeordneten Außenleitung;einem am Messfühlerausgebildeten leitenden Durchgangsloch, das die Innenleitung elektrisch mitder Außenleitungverbindet; einem an einer Innenwand des Hohlraums befestigten federndenAnschluss, der so auf die Außenleitunggesetzt ist, dass er gleiten kann; und einer in dem zweiten Haltereingebauten Leitung, die elektrisch mit dem federnden Anschlussverbunden ist, wobei das leitende Durchgangsloch außerhalbeines Bereichs ausgebildet ist, auf den der von dem federnden Anschlussausgehende Druck wirkt.
    [0026] Eineauf der dritten Ausgestaltung basierende zehnte Abwandlung der Erfindungsieht einen Gassensor vor, bei dem der Messfühler eine eingebettete Atmosphärenkammer,die in sich Luft hinein lässt,und ein zur Atmosphärenkammerhin frei liegendes und auf sich eine Diffusionswiderstandsschichtaufweisendes Festelektrolytsubstrat hat, das in sich den vorbestimmtenBestandteil hineinlässt, undbei dem die elektrische Schaltung eine an einer Oberfläche desFestelektrolytsubstrats befestigte und zur Atmosphärenkammerhin frei liegende Bezugselektrode und eine auf der entgegengesetzten Oberfläche desFestelektrolytsubstrats befestigte messgasseitige Elektrode umfasst.
    [0027] Eineauf der dritten Ausgestaltung basierende elfte Abwandlung der Erfindungsieht einen Gassensor vor, bei dem das leitende Durchgangsloch in Längsrichtungdes Messfühlersinnerhalb des Bereichs vorgesehen ist.
    [0028] Eineauf der dritten Ausgestaltung beruhende zwölfte Abwandlung der Erfindungsieht einen Gassensor vor, bei dem das leitende Durchgangsloch inQuerrichtung des Messfühlersaußerhalbdes Bereichs vorgesehen ist.
    [0029] Eineauf der dritten Ausgestaltung basierende dreizehnte Abwandlung derErfindung sieht einen Gassensor vor, bei dem ein Ende der Anschlusselektrodein Längsrichtungdes Messfühlersauf der Innenseite eines Endes des Messfühlers vorgesehen ist.
    [0030] Eineauf der dritten Ausgestaltung basierende vierzehnte Abwandlung derErfindung sieht einen Gassensor vor, bei dem die Dicke der Anschlusselektrode3-50 μmbeträgt.
    [0031] Eineauf der dritten Ausgestaltung basierende fünfzehnte Abwandlung der Erfindungsieht einen Gassensor vor, bei dem die Anschlusselektrode aus einembreiteren Teil, der sich auf einer Außenfläche des Keramikelements inder Nähevon dessen erstem Ende befindet, und einem schmaleren Teil besteht,der zum zweiten Ende des Keramikelements läuft.
    [0032] Eineauf der dritten Ausgestaltung basierende sechzehnte Abwandlung derErfindung sieht einen wie in der fünfzehnten Abwandlung angegebenenGassensor vor, bei dem das leitende Durchgangsloch auf dem schmalerenTeil vorgesehen ist.
    [0033] DieErfindung wird nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungenund anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielender Erfindung beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht aufdie einzelnen Ausführungsbeispielebeschränkt ist,sondern diese nur der Erläuterungund dem Verständnisdienen.
    [0034] Eszeigen:
    [0035] 1 im Schnitt einen zwischeneinem Gasmessfühlerund einem federnden Anschluss ausgebildeten Schleifkontaktaufbaugemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
    [0036] 2 den zwischen dem Gasmessfühler unddem federnden Anschluss ausgebildeten Schleifkontaktaufbau gemäß dem erstenAusführungsbeispielvergrößert imSchnitt;
    [0037] 3 in schräger Aufsichteine Außenfläche (Festelektrolytsubstratseite)des Keramikkörpersdes Gasmessfühlersgemäß dem erstenAusführungsbeispiel;
    [0038] 4 in schräger Aufsichteine Außenfläche (Heizungssubstratseite)des Keramikkörpersdes Gasmessfühlersgemäß dem erstenAusführungsbeispiel;
    [0039] 5 im Schnitt die in Aufschichtungsrichtungverlaufende Querschnittsflächedes Keramikelements gemäß dem erstenAusführungsbeispiel;
    [0040] 6 das Keramikelement gemäß dem erstenAusführungsbeispielin einer auseinander gezogenen Aufsicht;
    [0041] 7A und 7B jeweils schematisch die Bewegung desKeramikelements im ersten Ausführungsbeispiel,wenn auf dem Keramikelement ein federnder Anschluss gleitet,. während diesersich mit dem Keramikelement in Kontakt befindet;
    [0042] 8 im Schnitt einen Gassensorgemäß dem erstenAusführungsbeispiel;
    [0043] 9A den Gassensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispielim Längsschnitt,in dessen Isolator der federnde Anschluss untergebracht ist;
    [0044] 9B den Gassensor gemäß dem ersten Ausführungsbeispielim Radialschnitt, in dessen Isolator der federnde Anschluss untergebrachtist;
    [0045] 10 vergrößert im Schnitt den mechanischenZusammenhang zwischen dem federnden Anschluss und dem Keramikelementim Isolator des Gassensors gemäß dem erstenAusführungsbeispiel;
    [0046] 11A den federnden Anschlussgemäß dem erstenAusführungsbeispielin Seitenansicht;
    [0047] 11B den federnden Anschlussgemäß dem erstenAusführungsbeispielin Draufsicht;
    [0048] 12A im Schnitt den mechanischenZusammenhang zwischen einer Anschlusselektrode, einem Schleifkontaktbereichund einem leitenden Durchgangsloch gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
    [0049] 12B den mechanischen Zusammenhangzwischen der Anschlusselektrode, dem Schleifkontaktbereich und demleitenden Durchgangsloch gemäß dem zweitenAusführungsbeispielin Draufsicht;
    [0050] 13 in Draufsicht den mechanischenZusammenhang zwischen einer Anschlusselektrode, die eine geringereBreite als das Keramikelement hat, einem Schleifkontaktbereich undeinem leitenden Durchgangsloch gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
    [0051] 14 im Schnitt ein Keramikelementgemäß dem viertenAusführungsbeispiel,dessen Anschlusselektrode auf der Innenseite eines Endes des Keramikelementsangeordnet ist;
    [0052] 15 in Draufsicht den mechanischenZusammenhang zwischen einer einen breiteren Teil und einen schmalerenTeil aufweisenden Anschlusselektrode und einem leitenden Durchgangslochgemäß dem fünften Ausführungsbeispiel;
    [0053] 16 im Schnitt einen miteiner Anschlusselektrode in Kontakt befindlichen federnden Anschlussund einen Riss, wie er im Stand der Technik bekannt ist; und
    [0054] 17 im Schnitt einen miteiner Anschlusselektrode in Kontakt befindlichen federnden Anschlussund eine Verschlechterung der Leitung, wie sie im Stand der Technikbekannt ist.
    [0055] Wiein den 1-11 gezeigt ist, umfasst der zwischendem Keramikelement 2 und den federnden Anschlüssen 4a, 4b, 49a und 49b ausgebildete Schleifkontaktaufbauden Keramikkörper 20,die im Keramikkörper 20 eingebautenInnenleitungen 282 und 233, die auf der Oberseitedes Keramikkörpers 20 ausgebildetenAnschlusselektroden 283 und 236 und die durchdie Innenleitung 282 bzw. 233 und die Anschlusselektrode 283 bzw. 236 verlaufendenleitenden Durchgangslöcher 280 und 234,die zwischen diesen eine elektrische Verbindung herstellen. Diefedernden Anschlüsse 4a, 4b, 49a und 49b sindso auf die Oberseiten 2830 und 2360 der Anschlusselektroden 283 und 236 gesetzt,dass sie gleiten können. Dieleitenden Durchgangslöcher 280 und 234 sind dabeiaußerhalbder Schleifkontaktbereiche H1 und H2 ausgebildet, in denen die federndenAnschlüsse 4a, 4b, 49a und 49b aufden Anschlusselektroden 283 und 236 gleiten können.
    [0056] Wiein 6 gezeigt ist, arbeitetdas Keramikelement 2 als ein Gasmessfühler, der eine einzelne elektrochemischeZelle 200 hat, um die Konzentration eines vorbestimmten,im Messgas enthaltenen Bestandteils zu messen. Die federnden Anschlüsse 4a, 4b, 49a und 49b desKeramikelements 2 werden dazu verwendet, dem Keramikelement 2 elektrische Energiezuzuführenoder von dem Keramikelement 2 ein Ausgangssignal abzugreifen.
    [0057] Umden Schleifkontaktaufbau zwischen den federnden Anschlüssen 4a, 4b, 49a und 49b undden Anschlusselektroden 236 und 283 auszubilden,stehen der Erfindung die folgenden drei Wege zur Verfügung, wobeider erste Weg den federnden Anschlüssen 4a, 4b, 49a und 49b erlaubt,sich zu dem Messfühler 2 zubewegen, der vom ersten Ausführungsbeispielbeschrittene zweite Weg dem Keramikelement 2 erlaubt, sichzu den federnden Anschlüssen 4a, 4b, 49a und 49b zubewegen, und der dritte Weg sowohl den federnden Anschlüssen 4a, 4b, 49a und 49b wieauch dem Keramikelement 2 erlaubt, sich zu bewegen. Beider Erfindung kann jeder dieser Wege für den SchleifkontaktaufbauAnwendung finden.
    [0058] Wiedeutlich in 12 gezeigtist, ist der Schleifkontaktbereich zwischen einer Kontaktstelle desfedernden Anschlusses 59, die mit dem Keramikelement 5 inKontakt kommt, wenn ein das Keramikelement 2 stützendererster Halter mit einem zweiten Halter verbunden wird, der die federndenAnschlüsse 4a, 4b, 49a und 49b aufnimmt,und einer Kontaktstelle des federnden Anschlusses 59 definiert,die sich mit dem Keramikelement 5 in Kontakt befindet,wenn die Verbindung des Keramikelements 2 mit den federndenAnschlüsse 4a, 4b, 49a und 49b abgeschlossenist. Und zwar ist der Schleifkontaktbereich in 12 zwischen a1 und a2 definiert.
    [0059] Derfedernde Anschluss 59 hat eine Breite, die mit der Breitedes Keramikelements 5 in der zu seiner in Längsrichtungverlaufenden Mittellinie senkrechten Querrichtung identisch istoder größer als dieseist. Der Schleifkontaktbereich verläuft daher in Querrichtung vollständig über dasKeramikelement 5, wobei das leitende Durchgangsloch 52 aufder linken Seite der in 12 gezeigtenGeraden a2 ausgebildet ist.
    [0060] Daserste Ausführungsbeispielwird nun ausführlicherbeschrieben. Das Keramikelement 2 arbeitet wie gesagt alsein Gasmessfühler.Das Keramikelement 2 ist in einem Gassensor eingebaut,der in einem Abgassystem eines Kraftfahrzeugmotors installiert ist,um die Konzentration des in den Abgasen enthaltenen Sauerstoffszu messen, die dazu verwendet wird, die Motorverbrennung zu steuernoder die Schädigungeines in dem Kraftfahrzeugabgassystem installierten Katalysatorszu überwachen.So befassen sich zum Beispiel die EP 987546 A2 und das US-Patent Nr. 6,447,887,die dem gleichen Anmelder zuzuschreiben sind, ausführlich mitdem Aufbau und dem Steuerungsbetrieb eines Gassensors, der einensolchen Gasmessfühlerenthält,weswegen auf diese Offenbarung explizit Bezug genommen wird.
    [0061] DerMessfühler 2 besteht,wie in 5 gezeigt ist,aus einem Festelektrolytsubstrat 21, einer Diffusionswiderstandsschicht 241,einem Schutzfilm 242, einem Abstandshalter 25 undeinem Heizungssubstrat 285, die wie in den 5 und 6 gezeigtvertikal übereinandergeschichtet sind. Der Messfühler 2 istvon einer (nicht gezeigten) Schutzschicht umgeben. Das Festelektrolytsubstrat 21 bestehtaus einer rechteckigen, teilstabilisierten Zirconiumoxidlage und hatan ihren entgegengesetzten Oberflächen eine messgasseitige Elektrode 221 undeine Bezugselektrode 231. Die Diffusionswiderstandsschicht 241 bestehtaus einer porösenLage, die Abgasen erlaubt, auf die messgasseitige Elektrode 221 zuströmen. DerSchutzfilm 242 besteht aus einer dichten Lage, die verhindert,dass die Abgase durch sie hindurch gehen. Die Diffusionswiderstandsschicht 241 undder Schutzfilm 242 werden jeweils unter Verwendung eineraus beispielsweise Aluminiumoxid, Spinell oder Zirconiumoxid bestehendenKeramiklage mit unterschiedlicher durchschnittlicher Porosität bzw. Gaspermeabilität gebildet.
    [0062] DerAbstandshalter 25 besteht aus einem bei hoher TemperaturleitfähigenMaterial wie Keramik und ist in seinem Inneren mit einer Atmosphärenkammer 250 ausgebildet,zu der die Bezugselektrode 231 frei liegt. In dem Abstandshalter 25 istein Heizelement 281 eingebettet, das aus einem Heizdrahtbesteht, der von einer in dem Fahrzeug installierten Speicherbatterieaus mit Strom versorgt wird, um das gesamte Keramikelement 2 aufeine gewünschteAktivierungstemperatur zu erhitzen.
    [0063] Diedurch ein Auspuffrohr des Motors strömenden Abgase, denen das Keramikelement 2 ausgesetztist, dringen auf der Seite der Diffusionswiderstandsschicht 241 ein,gehen durch diese hindurch und erreichen die messgasseitige Elektrode 221.
    [0064] Wiein den 1-6 gezeigt ist, ist die elektrochemischeZelle 200 an der Spitze 293 des Festelektrolytsubstrats 21 ausgebildet.
    [0065] Dieelektrochemische Zelle 200 besteht, wie in den 3 bis 6 gezeigt ist, aus dem Festelektrolytsubstrat 21,der messgasseitigen Elektrode 221, die über die Diffusionswiderstandsschicht 241 zumaußerhalbdes Keramikelements 2 vorhandenen Messgas hin frei liegt,und der Bezugselektrode 231, die zu der in dem Keramikelement 2 ausgebildetenAtmosphärenkammer 250 hinfrei liegt.
    [0066] Wiein den 3 und 5 gezeigt ist, ist die Diffusionswiderstandsschicht 241 miteinem dichten, für GasundurchlässigenSchutzfilm 242 bedeckt.
    [0067] Wiein den 3 und 6 gezeigt ist, ist die messgasseitigeElektrode 221 mit der Anschlusselektrode 223 elektrisch über dieAußenleitung 222 verbunden,währenddie Bezugselektrode 231 mit der Anschlusselektrode 236 elektrisch über daszwischen der Innenleitung 232 und dem Festelektrolytsubstrat 21 ausgebildeteleitende Durchgangsloch 234 verbunden ist.
    [0068] Wiein 3 gezeigt ist, sinddie Außenleitung 222 unddie Anschlusselektroden 223 und 236 auf der Außenfläche 211 desFestelektrolytsubstrats 21 ausgebildet.
    [0069] Wiein 6 gezeigt ist, istdie Heizung 28 an dem Keramikkörper 20 des Keramikelements 2 befestigt,wobei die Heizung 28, wie in den 4 und 6 gezeigtist, aus dem Heizungssubstrat 285, dem Heizelement 281,der Innenleitung 282, einem Paar durch das Heizungssubstrat 285 gehenderleitender Durchgangslöcher 280 undder auf der Außenseite 286 desKeramikelements 2 ausgebildeten Anschlusselektrode 283 besteht.
    [0070] DasHeizelement 281 erzeugt durch Strom Wärme, wobei der Strom dem Heizelement 281 über dieInnenleitung 282, das Paar leitender Durchgangslöcher 280 unddie Anschlusselektrode 283 zugeführt wird.
    [0071] Wiein 2 gezeigt ist, istzwischen dem Heizungssubstrat 285 und dem Abstandshalter 25 einedünne Isolierschicht 251 ausgebildet.
    [0072] Inden 1-6 bezeichnen die Bezugszahlen 2360 und 2830 jeweilsdie Außenflächen derAnschlusselektroden 236 und 283.
    [0073] Eswird nun genauer der zwischen dem Keramikelement 2 undden federnden Anschlüssen 4a, 4b, 49a und 49b ausgebildeteSchleifkontaktaufbau beschrieben.
    [0074] Wiein den 1 und 2 gezeigt ist, steht der Vorsprung 430 desfedernden Anschlusses 4b (auf den Anschlüssen 4a, 49a und 49b istzwar auch ein Vorsprung gleicher Form wie der Vorsprung 430 ausgebildet,doch wird im Folgenden nur auf den Anschluss 4b Bezug genommen)mit der Anschlusselektrode 283 in Kontakt (zwar kommt auchder andere, die gleiche Form wie der Vorsprung 430 aufweisendeVorsprung mit dem Anschluss der Elektrode 236 in Kontakt,doch wird im Folgenden nur auf die Anschlusselektrode 283 Bezuggenommen), um an der Kontaktstelle zwischen dem federnden Anschlussund der Anschlusselektrode eine elektrische Verbindung herzustellen.
    [0075] DieKontaktstelle ist in 2 durchdas Zeichen X angegeben. Im Folgenden wird die Normale, die vondem durch das Zeichen X angegebenen Ende auf der Außenfläche 2830 derAnschlusselektrode 283 in das Innere des Keramikelements 2 verläuft, mitm1 bezeichnet.
    [0076] Eineandere Normale, die von dem durch das Zeichen Y angegebenen, sicham nächstenan dem mit dem Zeichen X angegebenen Ende befindenden Ende des elektrischmit der Anschlusselektrode 283 verbundenen leitenden Durchgangsloch 280 ausins Innere des Keramikelements 2 läuft, wird mit m0 bezeichnet.
    [0077] DerAbstand zwischen der Normalen ml und der Normalen m0 entsprichtsomit der kürzestenEntfernung zwischen dem Ende des Schleifkontaktbereichs H1 des federndenAnschlusses 4b und dem elektrisch mit der Anschlusselektrode 283 verbundenenleitenden Durchgangsloch 280. Bei dem Keramikelement 2 desersten Ausführungsbeispielsbeträgt derAbstand 0,5 mm.
    [0078] DerAbstand zwischen dem auf der Anschlusselektrode 283 ausgebildetenleitenden Durchgangsloch 280 und dem Gleitende beträgt vorzugsweisemindestens 0,5 mm.
    [0079] Dader Abschnitt des Heizungssubstrats 25 in der Nähe des leitendenDurchgangslochs flach ist, der Aufbau aber derart ist, dass dieGleitbewegung des federnden Anschlusses 4b an einer vondem leitenden Durchgangsloch 280 entfernten Stelle endet, wirdsowohl das Auftreten von Rissen, die aufgrund eines von dem federndenAnschluss 4b aufgebrachten Drucks von der Kante des leitendenDurchgangslochs 280 in den Keramikkörper 20 hinein laufen,als auch die Bildung einer isolierenden Beschichtung auf der Oberseiteder Anschlusselektrode 283 verhindert.
    [0080] Wenndie angesprochene Entfernung zwischen dem leitenden Durchgangsloch 280 unddem Endpunkt des Schleifens weniger als 0,5 mm betragen würde, könnte dieWirkung unzureichend sein, die den Keramikkörper 20 in der Nähe des leitenden Durchgangslochsvor einem Bruch schützt.
    [0081] Eswird nun der Gassensor 1 beschrieben, in dem das Keramikelement 2 desersten Ausführungsbeispielseingebaut ist. Wie in 8 gezeigtist, enthältder Gassensor 1 ein Gehäuse 10,eine an der Fußseite(am oberen Ende) 101 des Gehäuses 10 installierteatmosphärenseitigeAbdeckung 121, und zwei am vorderen Ende (am unteren Ende) 102 befindlichemessgasseitige Abdeckungen 141 und 142, die einendoppelwandigen Abdeckungsaufbau bilden.
    [0082] DasKeramikelement 2 wird innerhalb des Gehäuses 10 über einenunteren Isolator 13 abgestützt. Wie in den 1-6 gezeigt ist, wird der Fuß 291 desKeramikelements 2, auf dem die Anschlusselektroden 283 und 235 angeordnetsind, in einem Isolator 3 gehalten, der in der atmosphärenseitigen Abdeckung 121 befestigtist, währenddie Spitze 293 mit der messgasseitigen Elektrode 221 daraufin der messgasseitigen Abdeckung 142 angeordnet ist.
    [0083] DieatmosphärenseitigeAbdeckung 121 ist mit der Fußseite 101 des Gehäuses 10 verschweißt, während dieatmosphärenseitigeAbdeckung 122 mit dem oberen Abschnitt der atmosphärenseitigenAbdeckung 121 durch Quetschen verbunden ist. Zwischen denatmosphärenseitigenAbdeckungen 121 und 122 ist ein Wasser abweisenderFilter 125 angeordnet. Das Keramikelement 2 stecktin dem im Gehäuse 10 befestigtenröhrenförmigen unterenIsolator 13 und ist dort befestigt. Der Spalt zwischendem Keramikelement 2 und dem unteren Isolator 13 istmit einer Glasdichtung 131 abgedichtet.
    [0084] DerIsolator 3 befindet sich auf einem oberen Abschnitt bzw.auf der Fußseitedes unteren Isolators 13, der in der atmosphärenseitigenAbdeckung 121 befestigt ist.
    [0085] Aneinem oberen Abschnitt bzw. der Fußseite des Isolators 3 isteine Gummihülse 129 angeordnet.
    [0086] DieGummihülse 129 hatvier Anschlusslöcher,in denen jeweils Leitungen 161 und 163 (aus Darstellungsgründen sindnur zwei gezeigt) stecken. Die vier, die Leitungen 161 und 163 enthaltendenLeitungen sind überMetallbauteile 151 und 153 mit den vier federndenAnschlüssen 4a, 4b, 49a und 49b verbunden.
    [0087] Indem Gassensor 1 bilden der untere Isolator 13,das Gehäuse 10 unddie messgasseitigen Abdeckungen 141 und 142 denersten Halter, während derIsolator 3 und die atmosphärenseitigen Abdeckungen 121 und 122 denzweiten Halter bilden.
    [0088] Wiein den 9A, 9B und 10 gezeigt ist, hat der Isolator 3 vierAnschlusslöcher,die jeweils einen im Großenund Ganzen viereckigen Querschnitt haben. In der Nähe der Mittelliniedes Isolators ist jedes der vier Anschlusslöcher mit dem Elementloch 320 verbunden.Ein Abschnitt der Innenwand des Isolators 3 zwischen zweibenachbarten Anschlusslöchernsteht zur Mittellinie hin vor, so dass vier Rippen 321, 322, 323 und 324 gebildetwerden.
    [0089] Wiein den 9A, 9B und 10 gezeigt ist, sind die federnden Anschlüsse 4a, 4b, 49a und 49b inden Anschlusslöcherninstalliert und umgeben jeweils von beiden Seiten die Rippen 321, 322, 323 und 324.
    [0090] Wiein den 11A und 11B gezeigt ist, hat derfedernde Anschluss 4a einen Verbindungsabschnitt 41 undeinen federnden Kontaktabschnitt 45. Der Verbindungsabschnitt 41 undder federnde Kontaktabschnitt 45 sind über die rechtwinklig gebogene Schulter 40 vereint.
    [0091] Derfedernde Kontaktabschnitt 45 hat eine den Anschlusslöchern 311-314 zugewandteRückseite 42,eine dem Keramikelement 2 zugewandte Elementkontaktfläche 43 undeinen zur Rückseite 42 hin gefaltetenAbschnitt 44.
    [0092] Aufder Elementkontaktfläche 43 istein Vorsprung 430 ausgebildet, dessen Neigung so beschaffenist, dass die zur Aufnahme des Keramikelements 2 dienendeeine Seite des Vorsprungs 430 bzw. der Winkel zwischender geneigten Fläche 431 undder flachen Seite des federnden Anschlusses 4a in der Nähe des Vorsprungs 430 wenigersteil als der auf der gegenüberliegenden Seite liegende Winkel zwischen der geneigten Fläche 432 undder flachen Seite des federnden Anschlusses 4a in der Nähe des Vorsprungs 430 ist.
    [0093] DieMittellinie 410 des Verbindungsabschnitts 41 desfedernden Anschlusses 4a fluchtet nicht mit der Mittellinie 450 desfedernden Kontaktabschnitts 45. Wie aus 11B hervorgeht, ist die Mittellinie 450 nachrechts und der Vorsprung 430 von der Mittellinie 450 ausnach links verschoben.
    [0094] DieForm des federnden Anschlusses 4a und des federnden Anschlusses 49a verhaltensich spiegelbildlich zueinander.
    [0095] Aufden federnden Anschluss 49a soll zwar nur kurz Bezug genommenwerden, doch ist die Mittellinie 450 von der Mittellinie 410 nachlinks und der Vorsprung 430 von der Mittellinie 450 ausnach rechts verschoben. Die Ausdrücke „nach rechts" und „nach links" bezeichnen die Richtungin 11B.
    [0096] Derfedernde Anschluss 4b hat die gleiche Form wie der federndeAnschluss 4a und der federnde Anschluss 49b diegleiche Form wie der federnde Anschluss 49a.
    [0097] 10 zeigt das in dem Elementloch 320 steckendeKeramikelement 2. Die federnden Anschlüsse 4a und 49a sindder Außenfläche 211 des Keramikelements 2 zugewandt,auf denen die Anschlusselektroden 223 und 236 angeordnetsind. Die Anschlusselektroden 223 und 236 sindelektrisch mit den Elektroden 221 und 231 verbunden,die die elektrochemische Zelle 200 des Keramikelements 2 bilden.
    [0098] Derfedernde Anschluss 4a kann auf der Anschlusselektrode 236 undder federnde Anschluss 49a auf der Anschlusselektrode 223 gleiten.
    [0099] Diefedernden Anschlüsse 4b und 49b sind derAußenfläche 286 desKeramikelements 2 zugewandt, auf der das Anschlusselektrodenpaar 283 ausgebildetist, um dem Heizelement 281 des Keramikelements 2 Stromzuzuführen.Die federnden Anschlüsse 4b und 49b können jeweilsauf den Anschlusselektroden 283 gleiten.
    [0100] DasKeramikelement 2 ist so in dem Elementloch 320 angeordnet,dass jeder der federnden Anschlüsse 4a, 4b, 49a und 49b aufeiner der Anschlusselektroden 223, 236 und 283 desKeramikelements 2 gleiten kann.
    [0101] DerFuß 291 desKeramikelements 2 befindet sich innerhalb des in dem Isolator 3 ausgebildetenElementlochs 320 und kann zu den federnden Anschlüssen 4a, 4b, 49a und 49b gleiten,so dass die federnden Anschlüsse 4a, 4b, 49a und 49b aufden Anschlusselektroden 223, 236 und 283 gleitenkönnen.
    [0102] Wiein 7A gezeigt ist, kommtder Fuß 291 desKeramikelements 2 mit der Elementkontaktfläche 43 desfedernden Anschlusses 4a in Kontakt, wenn das Keramikelement 2 indie durch den Pfeil K1 angegebene Richtung gedrückt wird. Die Oberfläche 2360 derauf dem Keramikelement 2 ausgebildeten Anschlusselektrode 236 gleitet,wie in 7B gezeigt ist,in die von der Elementkontaktfläche 43 zum Vorsprung 430 gehendenRichtung, wobei das Keramikelement 2 in dem Moment stoppt,in dem der Vorsprung 430 eine vorbestimmte Stelle erreicht.
    [0103] Wiein den 1 und 7 gezeigt ist, ist der SchleifkontaktbereichH2 als der Abstand zwischen der Endposition h0 auf dem Fuß 291 desKeramikelements 2, an der das Keramikelement 2 daserste Mal mit dem federnden Anschluss 4a in Kontakt kommt,und der Position h1 definiert, an der der Vorsprung 430 mitder Anschlusselektrode 283 in Kontakt kommt.
    [0104] BeimGleiten wird der federnde Anschluss 4a in Richtung desPfeils K2 verformt, wenn sich das Keramikelement 2 in diedurch den Pfeil K1 angegebene Richtung bewegt.
    [0105] Wennder Schleifkontaktaufbau gebildet wird, wird die Position h1 sogewählt,dass das leitende Durchgangsloch 234, das mit der Anschlusselektrode 236 verbundenist, nicht in den Schleifkontaktbereich H2 fällt.
    [0106] Entsprechendwerden die Schleifkontaktbereiche H1 für die federnden Anschlüsse 4b und 49b bestimmt.
    [0107] Dadie Anschlusselektrode 223 nicht über das leitende Durchgangsloch 280 miteiner Innenleitung verbunden ist, unterliegt der Bereich, auf dem derfedernde Anschluss 49a gleitet, keinen Beschränkungen.
    [0108] DieVorteile des ersten Ausführungsbeispiels sinddie folgenden. Da die leitenden Durchgangslöcher 280 und 234 indem Keramikelement 2 nicht innerhalb des SchleifkontaktbereichsH1 bzw. H2 liegen, wird der Schleifdruck, der erzeugt wird, wenndie federnden Anschlüsse 4a, 4b und 49b,währendsie sich in Kontakt mit der Anschlusselektrode befinden, über dieAnschlusselektrode gleiten, nicht auf die leitenden Durchgangslöcher 280 und 234 ausgeübt.
    [0109] Daherist es unwahrscheinlich, dass aufgrund des Gleitdrucks Risse auftreten,die von der Kante der leitenden Durchgangslöcher 280 und 234 inden Keramikkörper 20 hineinlaufen, und dass sich auf den Außenflächen 2360 und 2830 derAnschlusselektroden 236 und 283 durch aus demInneren des Keramikkörperskommendes Isoliermaterial eine Isolierschicht bildet.
    [0110] Derzwischen dem Keramikelement und dem federnden Anschluss gebildeteSchleifkontaktaufbau gewährleistetalso eine hohe elektrische Leitfähigkeit zwischendem federnden Anschluss 4a und der Anschlusselektrode 283.
    [0111] Darüber hinauskann der Schleifkontaktaufbau wie gesagt mit einem Gasmessfühler verwendet werden.
    [0112] Dasobige Keramikelement 2 entspricht dabei einem Gasmessfühler, derzur Messung der Konzentration eines bestimmten, in dem Messgas enthaltendenBestandteils zumindest eine elektrochemische Zelle 200 hat.Der federnde Anschluss 4a des Keramikelements 2 wirddann dazu verwendet, dem Gasmessfühler elektrische Energie zuzuführen oder vondem Gasmessfühlerein Ausgangssignal abzugreifen.
    [0113] Dadie elektrische Verbindung zwischen dem federnden Anschluss 4a undder Anschlusselektrode 236 sichergestellt ist, lässt sichdie Zuverlässigkeit desMessfühlerssteigern.
    [0114] Abgesehendavon kann der Gasmessfühler einemGasmessfühlerentsprechen, der die Konzentration von Sauerstoffgas, NOx, CO, HCoder eines anderen vorbestimmten Bestandteils misst.
    [0115] Schließlich kannder Gasmessfühlereinem Gasmessfühlermit einer Vielzahl von elektrochemischen Zellen und einer Vielzahlvon erfindungsgemäßen Schleifkontaktenentsprechen.
    [0116] Inden folgenden Ausführungsbeispielen werdenmehrere Keramikelemente beschrieben, bei denen die Zusammenhänge zwischendem Schleifkontaktbereich, der Anschlusselektrode und dem leitendenDurchgangsloch verschieden ist.
    [0117] Indem zweiten Ausführungsbeispielist zwischen dem Keramikelement 5 und dem federnden Anschluss 59a einSchleifkontaktaufbau ausgebildet, wie er in den 12A und 12B gezeigtist.
    [0118] DasKeramikelement 5 enthälteinen Keramikkörper 50,eine Innenleitung 501 und ein leitendes Durchgangsloch 52.Die Breite des federnden Anschlusses 59a ist die gleichewie die des Keramikelements 5 oder ist größer.
    [0119] Wiein 12B gezeigt ist,verläuftder Schleifkontaktbereich H3, wie durch das Zeichen W angegebenist, in Querrichtung des Keramikelements 5 und ist derSchleifkontaktbereich H3 als der durch die Strichellinien a1 unda2 angegebene viereckige Bereich definiert bzw. als die Fläche derAnschlusselektrode 51 und des Keramikkörpers 50 zwischender Strichellinie a1, mit der der federnde Anschluss 59 mitder Anschlusselektrode 51 in Kontakt kommt, und der Strichelliniea2, auf der der federnde Anschluss 59 beim Verbinden desKeramikelements 5 mit dem federnden Anschluss 59 stoppt.Das leitende Durchgangsloch 52 ist also in den 12A und 12B links von der Strichellinie a2 ausgebildet.
    [0120] Davonabgesehen gibt die Strichellinie a3 das Ende des leitenden Durchgangslochs 52 an,das sich am nächstenan der Strichellinie a2 befindet. Die Entfernung zwischen den Strichelliniena2 und a3 entspricht daher der kürzestenEntfernung zwischen dem leitenden Durchgangsloch 52 unddem Schleifkontaktbereich H3.
    [0121] DieAnordnung des zweiten Ausführungsbeispielsist ansonsten im Großenund Ganzen mit der des ersten Ausführungsbeispiels identisch,weswegen das zweite Ausführungsbeispielauch im Wesentlichen die gleichen Funktionen und Wirkungen mit sichbringt.
    [0122] Eswird nun das dritte Ausführungsbeispiel derErfindung beschrieben.
    [0123] Wiein 13 gezeigt ist, istbei diesem Ausführungsbeispieldie Breite des (nicht gezeigten) federnden Anschlusses kleiner alsdie des Keramikelements 55. Die Breite des Schleifkontaktbereichsentspricht daher der Breite des (nicht gezeigten) federnden Anschlusses,wobei der Schleifkontaktbereich in 13 vonder durch das Zeichen B angebebenen Strichellinie umgeben ist.
    [0124] DerSchleifkontaktbereich B ist so gewählt, dass das leitende Durchgangsloch 52 inQuerrichtung des Keramikelements 55 nicht mit dem SchleifkontaktbereichB fluchtet bzw. sich in 13 links vondem Schleifkontaktbereich B befindet. Mit anderen Worten kann dasleitende Durchgangsloch 52 in Querrichtung des Keramik elements 55 linksbzw. außerhalbdes Schleifkontaktbereichs B ausgebildet sein.
    [0125] DieAnordnung des dritten Ausführungsbeispielsist ansonsten im Großenund Ganzen mit der des ersten Ausführungsbeispiels identisch,weswegen das dritte Ausführungsbeispielim Wesentlichen die gleichen Funktionen und Wirkungen mit sich bringt.
    [0126] Wiein 14 gezeigt ist, istbei dem vierten Ausführungsbeispieldie Anschlusselektrode 51 so auf dem Keramikelement 5 angeordnet,dass das Ende t2 der Anschlusselektrode 51 gegenüber dem Endet1 des Keramikkörpers 50 inder Richtung, in der sich das Keramikelement 5 beim Verbindendes federnden Anschlusses und der Anschlusselektrode 51 zumfedernden Anschluss hin bewegt, zur Innenseite hin verschoben ist.
    [0127] Wenndas Ende der Anschlusselektrode 51, das dem Anfangspunktdes Schleifkontaktaufbaus entspricht, mit t2 bezeichnet wird, solltedie kürzeste Entfernungzwischen dem Ende t1 und dem Ende t2 in Richtung des Schleifkontaktaufbausvorzugsweise nicht kleiner als 0,2 mm sein.
    [0128] Wenndie kürzesteEntfernung kleiner als 0,2 mm wäre,würde sichwahrscheinlich die Anschlusselektrode 51 ablösen, daauf das Ende t2 der Anschlusselektrode 51 beim Kontakt des federndenAnschlusses mit der Anschlusselektrode 51 eine große Kraftaufgebracht wird.
    [0129] Wiein 14 gezeigt ist, befindetsich an dem Ende t2 der Anschlusselektrode 51 zwischen derAußenfläche 511 undder Außenfläche 505 eine Stufe.Diese Stufe hat eine Höhe,die der Dicke h der Anschlusselektrode 51 entspricht, dievon der Außenfläche 505 desKeramikkörpers 50 ausan dem Ende t2 gemessen wird. Die Höhe der Stufe beträgt 7 μm.
    [0130] DieAnschlusselektrode 51 sollte an dem Ende t2 von der Oberseitedes Keramikkörpers 50 ausgemessen vorzugsweise eine Dicke von 3-50 μm haben.
    [0131] Wenndie Dicke der Anschlusselektrode 51 weniger als 3 μm betragenwürde,würde diesnicht ausreichen, um der Kraft zu widerstehen, die beim Gleitendes federnden Anschlusses überdie Anschlusselektrode 51 von dem federnden Anschluss aufgebrachtwird, weswegen sich die Anschlusselektrode 51 leicht ablösen würde.
    [0132] Wenndie Dicke der Anschlusselektrode 51 mehr als 50 μm betragenwürde,würde sichdie Anschlusselektrode 51 ebenfalls leicht ablösen, da durchden federnden Anschluss beim Kontakt des federnden Anschlusses mitder Anschlusselektrode 51 eine große Kraft auf die Anschlusselektrode 51 aufgebrachtwird.
    [0133] Beidem obigen Aufbau ist der federnde Anschluss in der von dem Endet1 zur Anschlusselektrode 51 verlaufenden Richtung so aufdie Oberseite 511 des Keramikelements 5 gesetzt,dass er gleiten kann, um zwischen dem federnden Anschluss und derAnschlusselektrode 51 einen Schleifkontaktaufbau zu bilden.Wenn das Keramikelement 5 in das Loch eingeführt wird,kommt der federnde Anschluss zunächstmit der Außenfläche 505 desKeramikelements 5 in der Nähe des Endes t1 in Kontakt,auf dem sich nicht die Anschlusselektrode 51 befindet,und läuftder federnde Anschluss dann an dem Ende t2 der Anschlusselektrode 51 aufder zwischen der Außenfläche 511 undder Außenfläche 505 gebildeten Stufeund gleitet zu der vorgesehenen Position.
    [0134] Wennder federnde Anschluss von der Außenfläche 505 des Keramikkörpers 50 ausauf die Außenfläche 511 derAnschlusselektrode 51 läuft, umzwischen dem federnden Anschluss und der Anschlusselektrode 51 denSchleifkontaktaufbau zu bilden, wird verhindert, dass die Anschlusselektrode 51 einergroßenKraft ausgesetzt wird, so dass das Ablösen der Anschlusselektrode 51 vermiedenwird.
    [0135] Eswird also insbesondere verhindert, dass auf das Ende t2 der Anschlusselektrode 51 einegroßeKraft aufgebracht wird, weswegen ein Ablösen der Anschlusselektrode 51 vermiedenwird.
    [0136] Dasich das Ende t2 der Anschlusselektrode 51 mit dem Abstandt von dem Ende t1 des Keramikkörpers 50 entferntist und die Dicke h an dem Ende t2 die obige Abmessung hat, wirddas Ablösender Anschlusselektrode 51 vermieden.
    [0137] DieAnordnung des vierten Ausführungsbeispielsist ansonsten im Großenund Ganzen mit der des ersten Ausführungsbeispiels identisch,weswegen das vierte Ausführungsbeispielim Wesentlichen die gleichen Funktionen und Wirkungen mit sich bringt.
    [0138] Wiein 15 gezeigt ist, bestehtin dem fünftenAusführungsbeispieldie Anschlusselektrode 56 auf dem Keramikelement 5 auszwei Teilen, und zwar einem breiteren Teil 561 und einemschmaleren Teil 562.
    [0139] DieAnschlusselektrode 56 ist so auf dem Keramikelement 5 angeordnet,dass der breitere Teil 561 und der schmalere Teil 562 entlangder Richtung, in der sich der federnde Anschluss beim Verbinden desfedernden Anschlusses und der Anschlusselektrode bewegt, angeordnetsind. Der breitere Teil 561 ist nahe dem Ende t1 des Keramikelements 5 undder schmalere Teil 562 auf der zum Ende t1 entgegengesetztenSeite angeordnet.
    [0140] Dasleitende Durchgangsloch 52 ist auf dem schmaleren Teil 562 ausgebildet,wobei der in 15 mitdem Zeichen S bezeichnete Bereich auf dem breiteren Teil 561 demSchleifkontaktbereich entspricht.
    [0141] Dadie Anschlusselektrode 56 so verläuft, dass sie einen breiterenTeil 561 bildet, kommt ein größerer Bereich des federndenAnschlusses mit der Anschlusselektrode 56 in Kontakt, sodass die elektrische Verbindung zwischen dem federnden Anschlussund der Anschlusselektrode 56 gewährleistet ist.
    [0142] Dasich die Anschlusselektrode 56 außerdem verjüngt, so dass sie den schmalerenTeil 562 bildet, wird die Menge des für die Anschlusselektrode 56 benötigten Materialsverringert, was Kosten spart.
    [0143] DieAnordnung des fünftenAusführungsbeispielsist ansonsten im Großenund Ganzen mit der des ersten Ausführungsbeispiels identisch,weswegen das fünfteAusführungsbeispielim Wesentlichen die gleichen Funktionen und Wirkungen mit sich bringt.
    [0144] Zwischenfedernden Anschlüssenund Anschlusselektroden ist ein Schleifkontaktaufbau ausgebildet.Die Anschlusselektroden sind auf einem Keramikelement angeordnet,und die federnden Anschlüssewerden federnd verformt und dadurch gezwungen, auf die AnschlusselektrodenDruck auszuüben.Das Keramikelement hat einen Keramikkörper, innerhalb des Keramikkörpers ausgebildeteInnenleitungen, auf den Außenflächen angeordneteAnschlusselektroden und leitende Durchgangslöcher, die die Innenleitungenjeweils elektrisch mit den Anschlusselektroden verbinden. Bei demKeramikelement sind die federnden Anschlüsse so auf die Außenflächen derAnschlusselektroden gesetzt, dass sie gleiten können, um so den Schleifkontaktaufbau zubilden. Die leitenden Durchgangslöcher sind dabei nicht innerhalbder Schleifkontaktbereiche ausgebildet.
    权利要求:
    Claims (19)
    [1] Schleifkontaktaufbau, mit: einem Element(2), das einen Körper(20), eine in dem Körperausgebildete Innenleitung (233), eine auf einer Außenfläche (286)des Körpersausgebildete Anschlusselektrode (283) und ein zwischender Innenleitung und der Anschlusselektrode durch den Körper gehendesleitendes Durchgangsloch (280) hat, das zwischen ihneneine elektrische Verbindung herstellt; und einem federndenAnschluss (4b), der so auf die Außenfläche (286) der Anschlusselektrode(283) gesetzt ist, dass er gleiten kann, um mit der Anschlusselektrodeeinen Kontakt einzugehen, wobei das leitende Durchgangsloch(280) außerhalb einesSchleifkontaktbereichs (H1) gebildet ist, auf dem der Kontakt gleitet,wenn das Element (2) mit dem federnden Anschluss (4b)verbunden wird.
    [2] Schleifkontaktaufbau nach Anspruch 1, bei dem dasleitende Durchgangsloch (283) mindestens 0,5 mm von demSchleifkontaktbereich (H1) entfernt ist.
    [3] Schleifkontaktaufbau nach Anspruch 1, bei dem derfedernde Anschluss (4b) dazu gezwungen wird, auf die Anschlusselektrode(283) Druck auszuüben,um den Kontakt zu bilden.
    [4] Schleifkontaktaufbau nach Anspruch 3, bei dem einEnde t2 der Anschlusselektrode (51) mindestens 0,2 mm voneinem Ende t1 des Elements (5) entfernt ist.
    [5] Schleifkontaktaufbau nach Anspruch 4, bei dem dieAnschlusselektrode (51) an dem Ende t2 eine Dicke (h) von3-50 μmhat.
    [6] Schleifkontaktaufbau nach Anspruch 1, bei dem dasElement (2) ein Gasmessfühler ist, der eine elektrochemischeZelle (200) zur Messung der Konzentration eines vorbestimmten,in einem Messgas enthaltenen Bestandteils hat.
    [7] Elektrischer Verbindungsmechanismus, mit: einemersten Halter (10, 13, 141, 142),der dazu ausgelegt ist, ein Element (2) zu halten, daseinen Körper (20)und eine elektrische Schaltung hat, wobei die elektrische Schaltungeinen auf einer Außenfläche (286)des Körpersausgebildeten ersten Anschluss (283), einen innerhalb desKörpersangeordneten Innenleiter (233) und ein durch den Körper verlaufendesleitendes Durchgangsloch (280) enthält, das zwischen dem erstenAnschluss (283) und dem Innenleiter (233) eineelektrische Verbindung herstellt; und einem zweiten Halter(3, 121, 122), der einen zweiten Anschluss(4b) hältund so ausgelegt ist, dass er mit dem ersten Halter (10, 13, 141, 142)eine mechanische Verbindung herstellt und dem Element (2)erlaubt, auf dem zweiten Anschluss (4b) zu gleiten, und beimHerstellen der mechanischen Verbindung mit dem ersten Halter zwischendem ersten Anschluss (283) und dem zweiten Anschluss (4b)einen elektrischen Kontakt bildet, wobei der zweite Anschluss (4b)elastisch verformbar ist, um überden elektrischen Kontakt einen physikalischen Druck auf den erstenAnschluss (283) auszuüben,wobei die Orientierung des physikalischen Drucks nicht mit dem leitendenDurchgangsloch (280) des Elements (2) fluchtet.
    [8] Elektrischer Verbindungsmechanismus nach Anspruch7, bei dem der zweite Halter (3, 121, 122) einLoch (320) hat, in dem das Element (2) untergebrachtist.
    [9] Elektrischer Verbindungsmechanismus nach Anspruch7, bei dem das leitende Durchgangsloch (280) nicht miteinem Bereich (H1) fluchtet, auf den beim Herstellen der mechanischenVerbindung der physikalische Druck wirkt.
    [10] Elektrischer Verbindungsmechanismus nach Anspruch7, bei dem der zweite Anschluss (4b) eine Form hat, diein einer von der Oberseite des Elements (2) ausgehendenRichtung (K2) entlang von dessen Normalen (ml) verformbar ist.
    [11] Elektrischer Verbindungsmechanismus nach Anspruch7, bei dem der zweite Anschluss aus einem Paar Anschlusselementen(4a, 4b) besteht, die so in dem Loch (320)vorgesehen sind, dass das Element (2) von den beiden Anschlusselemente(4a, 4b) umklammert wird.
    [12] Gassensor (1), mit: einem Messfühler (2),der eine Längeund eine elektrische Schaltung hat, die die Dichte eines vorbestimmten,in einem Messgas enthaltenen Bestandteils abfühlt; einem ersten Halter(10, 13, 141, 142), der einerstes Ende und einen Seitenabschnitt des Messfühlers (2) hält, während erein zweites Ende und einen Seitenabschnitt des Messfühlers (2)freigibt; einem zweiten Halter (3, 121, 122),der einen Hohlraum (320) hat, in dem das zweite Ende undder Seitenabschnitt des Messfühlers(2) untergebracht sind; einer in dem Messfühler (2)eingebetteten Innenleitung (233), die elektrisch mit derelektrischen Schaltung verbunden ist; einer auf einer Außenfläche (286)des Messfühlers (2)angeordneten Außenleitung(283); einem am Messfühler (2) ausgebildetenleitenden Durchgangsloch (280), das die Innenleitung (233) elektrischmit der Außenleitung(283) verbindet; einem an einer Innenwand des Hohlraums(320) befestigten federnden Anschluss (4b), derso auf die Außenleitung(283) gesetzt ist, dass er gleiten kann; und einerin dem zweiten Halter (3, 121, 122) eingebautenLeitung (163), die elektrisch mit dem federnden Anschluss(4b) verbunden ist, wobei das leitende Durchgangsloch(280) außerhalb einesBereichs (H1) ausgebildet ist, auf den der von dem federnden Anschluss(4b) ausgehende Druck wirkt.
    [13] Gassensor (1), bei dem der Messfühler (2) eineeingebettete Atmosphärenkammer(250), die in sich Luft hinein lässt, und ein zur Atmosphärenkammer(250) hin frei liegendes und auf sich eine Diffusionswiderstandsschichtaufweisendes Festelektrolytsubstrat (21) hat, das in sichden vorbestimmten Bestandteil hineinlässt, und bei dem die elektrische Schaltungeine an einer Oberflächedes Festelektrolytsubstrats (21) befestigte und zur Atmosphärenkammer(250) hin frei liegende Bezugselektrode (231)und eine auf der entgegengesetzten Oberfläche des Festelektrolytsubstrats(21) befestigte messgasseitige Elektrode (221)umfasst.
    [14] Gassensor (1) nach Anspruch 12, bei dem dasleitende Durchgangsloch (52) in Längsrichtung des Messfühlers (55)innerhalb des Bereichs (B) vorgesehen ist.
    [15] Gassensor (1) nach Anspruch 12, bei dem dasleitende Durchgangsloch (52) in Querrichtung des Messfühlers (55)außerhalbdes Bereichs (B) vorgesehen ist.
    [16] Gassensor (1) nach Anspruch 12, bei dem einEnde (t2) der Anschlusselektrode (51) in Längsrichtungdes Messfühlers(5) auf der Innenseite eines Endes (t1) des Messfühlers (5)vorgesehen ist.
    [17] Gassensor (1) nach Anspruch 12, bei dem dieDicke (h) der Anschlusselektrode (51) 3-50 μm beträgt.
    [18] Gassensor (1) nach Anspruch 12, bei dem dieAnschlusselektrode (56) aus einem breiteren Teil (561),der sich auf einer Außenfläche desKeramikelements (5) in der Nähe von dessen erstem Ende (t1) befindet,und einem schmaleren Teil (562) besteht, der zum zweitenEnde des Keramikelements (5) läuft.
    [19] Gassensor (1) nach Anspruch 18, bei dem dasleitende Durchgangsloch (52) auf dem schmaleren Teil (562)vorgesehen ist.
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2011-01-20| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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