(57)【要約】  第１の開口部（１７０）、および第１の開口部（１７０）とは反対側の第２の開口部（１９０）を備えたケーシング内部空間（１３０）を有する少なくとも１つのケーシング（３０）と、少なくとも一部分がケーシング内部空間（１３０）に配置されている少なくとも１つのセンサエレメント（５０）と、ケーシング内部空間（１３０）において、ケーシング内部空間（１３０）のケーシング壁部と、センサエレメント（５０）との間の中間空間に配置されており、かつセンサエレメント（５０）の少なくとも一部の領域を完全に包囲する少なくとも１つのガラスエレメント（９０）および少なくとも１つの注型エレメント（７０）と、を有し、ガラスエレメント（９０）が、ケーシング（３０）のケーシング内部空間（１３０）において、ケーシング内部空間（１３０）の第１の開口部（１７０）に配置されており、第１の開口部（１７０）の方向に中間空間を気密にシーリングするために適合されており、注型エレメント（７０）が、第２の開口部（１９０）の方向にガラス溶融エレメントに配置されており、かつセンサエレメント（５０）をケーシング内部空間（１３０）に形状結合で固定するために適合されている。本発明は、またセンサ（１０）を製造する方法（１０００）に関する。
2020506397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを分析するためのセンサ（１０）であって、前記センサ（１０）は、
第１の開口部（１７０）および１開口部（１７０）とは反対側の第２の開口部（１９０）を備えたケーシング内部空間（１３０）を有する少なくとも１つのケーシング（３０）と、
少なくとも一部分が前記ケーシング内部空間（１３０）に配置されている少なくとも１つのセンサエレメント（５０）と、
前記ケーシング内部空間（１３０）において、前記ケーシング内部空間（１３０）のケーシング壁部と前記センサエレメント（５０）との間の中間空間に配置されており、かつ、前記センサエレメント（５０）の少なくとも一部の領域を完全に包囲する少なくとも１つのガラスエレメント（９０）および少なくとも１つの注型エレメント（７０）と、
を有し、
前記ガラスエレメント（９０）は、前記ケーシング（３０）の前記ケーシング内部空間（１３０）において、前記ケーシング内部空間（１３０）の前記第１の開口部（１７０）に配置されており、前記第１の開口部（１７０）の方向に前記中間空間を気密にシーリングするために適合されており、
前記注型エレメント（７０）は、前記第２の開口部（１９０）の方向にガラス溶融エレメントに配置されており、前記センサエレメント（５０）を前記ケーシング内部空間（１３０）に形状結合で固定するために適合されている、
ガス分析センサ（１０）。
【請求項２】
前記注型エレメント（７０）と前記ガラスエレメント（９０）とは、形状結合および／または材料結合で互いに固定されている、
請求項１記載のセンサ。
【請求項３】
前記センサエレメントの少なくとも１つの端部領域は、少なくとも一部分が、前記第１の開口部および／または前記第２の開口部から突出している、
請求項１または２記載のセンサ。
【請求項４】
前記ケーシング（３０）は、少なくとも１つの接続フランジ（１５０）を有する、
請求項１から３までのいずれか１項記載のセンサ。
【請求項５】
前記センサ（１０）は、少なくとも第１の取付部分（２１０）を有し、前記第１の取付部分（２１０）は、前記第１の開口部（１７０）において前記センサエレメント（５０）を包囲するために適合されており、かつ／または、
前記センサ（１０）は、少なくとも１つの第２の取付部分（２３０）を有し、前記第２の取付部分（２３０）は、前記第２の開口部（１９０）において前記センサエレメント（５０）を包囲するために適合されており、
前記第１の取付部分（２１０）および／または前記第２の取付部分（２３０）は、前記接続フランジ（１５０）に固定されており、特に前記接続フランジ（１５０）に溶接されている、
請求項４記載のセンサ。
【請求項６】
前記ケーシング（３０）は、金属スリーブ、特に深絞り加工スリーブを有し、前記金属スリーブは、好ましくは前記第１の開口部（１７０）にテーパ部を有する、
請求項１から５までのいずれか１項記載のセンサ。
【請求項７】
前記ケーシング（３０）は、コバルト合金、特に合金６０５を有するニッケル・コバルト合金を有し、かつ／または、前記ケーシング（３０）は、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの壁厚を有する、
請求項１から６までのいずれか１項記載のセンサ。
【請求項８】
前記ガラスエレメント（９０）は、ガラスはんだを有する、
請求項１から７までのいずれか１項記載のセンサ。
【請求項９】
前記注型エレメント（７０）は、セラミック注型材料、特に、アルミニウム酸化物ベースの、膨張率が適合された注型材料を有する、
請求項１から８までのいずれか１項記載のセンサ。
【請求項１０】
前記センサエレメント（５０）は、
少なくとも１つの基板、特にセラミック基板を有する少なくとも１つのセンサストライプと、
少なくとも１つの測定手段、特に基板に配置された測定抵抗と、
少なくとも１つの接続手段（１１０）と、
を有し、
好ましくは前記測定手段および／または前記接続手段（１１０）は、少なくとも一部分が、前記ケーシング内部空間（１３０）の外部に配置されている、
請求項１から９までのいずれか１項記載のセンサ。
【請求項１１】
前記ガラスエレメント（９０）および前記注型エレメント（７０）は、前記ケーシング内部空間（１３０）において、前記ケーシング内部空間（１３０）のケーシング壁部と、前記センサエレメント（５０）の前記基板と、の間の前記中間空間に配置されており、前記センサエレメント（５０）の前記基板の少なくとも一部の領域だけを完全に包囲する、
請求項１０記載のセンサ。
【請求項１２】
前記センサ（１０）は、ガスセンサ、すすセンサ、ラムダセンサ、温度センサ、化学センサもしくは流量センサまたはこれらのセンサの任意の組み合わせとして適合されており、かつ／または、加熱素子として作動される、
請求項１から１１までのいずれか１項記載のセンサ。
【請求項１３】
請求項１から１２までのいずれか１項記載のセンサ（１０）を製造する方法（１０００）であって、
第１の開口部（１７０）および前記第１の開口部（１７０）とは反対側の第２の開口部（１９０）を備えたケーシング内部空間（１３０）を有する少なくとも１つのケーシング（３０）と、少なくとも１つのセンサエレメント（５０）と、少なくとも１つのガラスエレメント（９０）と、少なくとも１つの注型エレメント（７０）と、を準備するステップ（１０１０）、
前記ケーシング内部空間（１３０）の少なくとも一部の領域に前記センサエレメント（５０）を配置し、前記ガラスエレメント（９０）および前記注型エレメント（７０）を、前記ケーシング内部空間（１３０）において、前記ケーシング内部空間（１３０）のケーシング壁部と、前記センサエレメント（５０）と、の間の前記中間空間に配置して、これにより、前記ガラスエレメント（９０）および前記注型エレメント（７０）が、前記センサエレメント（５０）の少なくとも一部の領域を完全に包囲するステップ（１０２０）、および、
前記ガラスエレメント（９０）が、前記ケーシング内部空間（１３０）の前記第１の開口部（１７０）において、前記第１の開口部（１７０）の方向に前記中間空間を気密にシーリングし、前記第２の開口部（１９０）の方向にガラス溶融エレメントに配置されている前記注型エレメント（７０）が、前記ケーシング（３０）の前記ケーシング内部空間（１３０）に前記センサエレメント（５０）を形状結合で固定するまで前記センサ（１０）を加熱するステップ（１０３０）を有する、
方法（１０００）。
【請求項１４】
前記加熱のステップが、好適には焼成がまにおける、前記センサ（１０）の少なくとも１つの燃焼過程を有する、
請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記燃焼過程により、前記ケーシング（３０）および前記センサエレメント（５０）に前記注型エレメント（７０）および前記ガラスエレメント（９０）を焼成かつ／または溶接する、
請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載されたガス分析センサに関する。本発明はまた、センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術からは、さまざまなガス分析センサが公知である。このようなセンサは、内燃機関の排ガス系統において、例えばすすセンサとして使用されることが多い。これらのセンサは、温度、振動および腐食について大きな負荷に晒される。したがってセンサの機能に必要であるのは、センサに使用されるセンサエレメント、一般にセラミック基板上のセンサストライプが、センサのケーシングに機械的に安定しかつ気密に保持されることである。
【０００３】
このためにすすセンサにおけるセラミック基板上のセンサストライプは、乾式圧力粉末パッキング（dry pressed powder packing）によってケーシングに固定されることが多い。例えば、米国特許出願公開第２０１６／０２７３９４４号明細書（US 2016/0273944 A1）には、鉱物圧粉体によって包囲されておりかつ鉱物粉体によって保持されるセンサエレメントを有するセンサが記載されている。鉱物粉体の代わりにセラミック成形体を有する択一的な構成は、独国特許出願公開第１９７０７４５６号明細書（DE 197 07 456 A1）に記載されている。ここではセンサエレメントは、２つのセラミック成形体によってセンサのケーシングの長手方向孔に機械的に保持され、ガラスシーリングにより、セラミック成形体に向かってのみ気密に閉鎖されているが、ケーシングに向かっては、水分に対して閉鎖されていない。
【０００４】
しかしながら従来技術から公知の解決手段は、乾式圧力粉末パッキング構造により、センサの後方領域に水分の集結が許容されてしまうという欠点を有する。この水分が原因で絶縁が失われてしまうことにより、測定誤りが生じることがある。またセンサエレメントは、粉体を圧着する際に損傷されてしまうことがある。ガラスはんだを使用してセンサエレメントをセラミック成形体に挿入する際には、ガラスはんだは、センサエレメントの接続手段、例えば接続ワイヤを部分的に損傷してしまうことがある。さらにこれにより、センサの使用温度が限定される。セラミック成形体においてセンサエレメントが機械的に「強固に」締め付けられることにより、センサエレメントが損傷されることがある。最悪の場合にはセンサが破壊されることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって本発明の課題は、従来技術の欠点を克服する、改善されたセンサを提供することである。特に、
接続領域の改善されたシーリングと、
機械的な負荷に対する、センサエレメントの改善されたデカップリングと、
改善された温度変化耐性と、
改善された媒体耐性と、
改善された組み込み作業性と、
を有する、高温耐性のセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、本発明により、請求項１の対象のセンサによって解決される。
【０００７】
このために本発明によるガス分析センサは、
第１の開口部、および第１の開口部とは反対側の第２の開口部を備えたケーシング内部空間を有する少なくとも１つのケーシングと、
少なくとも一部分がケーシング内部空間に配置されている少なくとも１つのセンサエレメントと、
ケーシング内部空間において、ケーシング内部空間のケーシング壁部と、センサエレメントとの間の中間空間に配置されており、かつセンサエレメントの少なくとも一部の領域を完全に包囲する少なくとも１つのガラスエレメントおよび少なくとも１つの注型エレメントと、を有し、
ガラスエレメントが、ケーシングのケーシング内部空間において、ケーシング内部空間の第１の開口部に配置されており、かつ第１の開口部の方向に中間空間を気密にシーリングするために適合されており、
注型エレメントが、第２の開口部の方向にガラス溶融エレメントに配置されており、かつセンサエレメントをケーシング内部空間に形状結合で固定するために適合されている。
【０００８】
「ガス分析」という用語は、例えば、自動車の排ガスにおけるすす粒子の特定もしくは検出を表すために使用することができる。さらに「ガス分析」は、ガスもしくは排ガスの温度の検出も含んでいてよい。さらに「ガス分析」は、ガスもしくは排ガスの化学成分の検出も含んでいてよい。「ケーシング」という用語は、センサエレメントに接続される、センサエレメント用のホルダと理解してよい。
【０００９】
「第１の開口部」および「第２の開口部」という用語は、ケーシングにおいて、もしくはケーシングの表面において材料が切り欠かれている反対側の２つの開口部、もしくは反対側の２つの領域を表すために使用してよい。例えば、センサエレメントは、ケーシングに配置することが可能であり、第１および／または第２の開口部から外に延在し、もしくはこれらの開口部から突出することが可能である。このために開口部は、例えば、センサエレメントの直径よりも大きくてよい。
【００１０】
さらに、例えば「第１の開口部」という用語は、センサおよび／またはセンサエレメントの接続領域の近傍または接続領域における一開口部を表すために使用可能であり、「第２の開口部」という用語は、センサおよび／またはセンサエレメントの測定領域の近傍または測定領域における一開口部を表すために使用可能である。
【００１１】
「少なくとも一部の領域を完全に包囲する」という用語は、少なくとも、センサエレメントの外面が、センサエレメントの長手方向部分において、それぞれのエレメントにより、完全にもしくは３６０°は包囲されていることを表すために使用可能である。さらに「形状結合で固定する」という用語は、センサエレメントと注型エレメントと間の取り外しできない接続を表すために使用可能である。
【００１２】
例えば、センサエレメントをケーシング内部空間に形状結合かつ材料結合で固定するために、使用される注型エレメントの組成に依存して、注型エレメントを適合させることも可能である。
【００１３】
「材料結合」という用語は、接続されるもの同士が、原子または分子力によって一体保持される接続を表す。これらの接続は、同時に、接続手段を破壊することによってのみ切り離すことができる、取り外しできない接続である。
【００１４】
したがって本発明は、センサの接続領域の改善されたシーリングを実現できるという驚くべき知識に基づいている。同時に、センサの製造の際および使用の際のセンサエレメントに加わる機械的な負荷が低減される。さらに、注型エレメントにより、ガラスエレメントからセンサエレメントに作用する力を遠ざけることができる。また本発明によるセンサにより、比較的短いセンサエレメント、例えば比較的短いセンサストライプを使用することもでき、これにより、材料およびコストが必然的に節約される。
【００１５】
本発明により、はじめて可能になるのは、センサの改善された封入が行われる接続を形成することである。ガラスエレメントは、比較的冷たい領域において、シーリング機能を実施し、注型エレメントによって保持される。これにより、ケーシングの第１の開口部を通る水分の侵入が阻止される。注型エレメントは、高温耐性であり、センサストライプを機械的に損傷することなく、センサストライプを機械的に固定する。
【００１６】
一実施例において、注型エレメントとガラスエレメントとは、形状結合および／または材料結合で互いに固定されている。
【００１７】
この構成により、センサの安定性および耐久性が向上する。センサエレメントのすべてのコンポーネント間で形状結合および／または材料結合による接続を実現することも可能であり、すなわち、ケーシングと、注型エレメントと、ガラスエレメントと、センサエレメントとの形状結合および／または材料結合による接続を実現することが可能である。
【００１８】
別の一実施例において、センサエレメントの少なくとも１つの端部領域は、少なくとも一部分が、第１の開口部および／または第２の開口部から突出している。
【００１９】
別の一実施例において、ケーシングは、少なくとも１つの接続フランジを有する。
【００２０】
この接続フランジは、例えば、ケーシングの周りに配置されており、かつ／またはケーシングと一体に形成されている平坦なウェブであってよい。
【００２１】
上記の例において、センサは、さらに、少なくとも１つの第１の取付部分を有していてよく、第１の取付部分は、第１の開口部においてセンサエレメントを包囲するために適合されており、かつ／またはセンサは、少なくとも１つの第２の取付部分を有し、第２の取付部分は、第２の開口部においてセンサエレメントを包囲するために適合されており、第１の取付部分および／または第２の取付部分は、接続フランジに固定されており、特に接続フランジに溶接されている。
【００２２】
ここで「包囲する」という用語は、「覆う」または「封入」と同じ意味で使用してよい。例えば、第１および第２の取付部分は、それぞれ排ガス装置の一コンポーネントであってよい。
【００２３】
有利には、センサケーシングに別の取付部分を配置するために、接続フランジを使用することができる。例えば、この別の取付部分とフランジとを溶接することができる。さらに有利には、このフランジにより、「ばね」として機械的なデカップリングが実現される。
【００２４】
別の一実施例において、ケーシングは、金属スリーブ、特に深絞り加工スリーブを有し、金属スリープは、好ましくは第１の開口部にテーパ部を有する。このような構成により、より簡単かつコスト的により有利な製造が可能になり、結果的に得られるセンサのサイズもより小さくすることができる。
【００２５】
一実施例において、ケーシングは、コバルト合金、特に合金６０５を有するニッケル・コバルト合金を有し、かつ／またはケーシングは、０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの壁厚を有する。
【００２６】
この材料選択により、センサケーシングの良好な加工性と良好な耐熱性とが可能になる。
【００２７】
このような薄い材料厚さにより、有利には、完成したセンサにおいてより柔らかな締め付けが実現される。
【００２８】
別の一実施例において、ガラスエレメントは、ガラスはんだを有する。ガラスはんだにより、有利には、第１の開口部の方向に、かつ／または第１の開口部においてハーメチックに、すなわち気密にセンサエレメントをシーリングすることができ、水分が侵入することがない。有利には、ガラスはんだは、膨張率が適合され、気密に溶融し、媒体に対して耐性を有し、ＰｂＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３および別の複数の成分を含有する。
【００２９】
一実施例において、注型エレメントは、セラミック注型材料、特にアルミニウム酸化物ベースの、膨張率が適合された注型材料を有する。有利には、セラミック注型材料は、センサエレメントに負荷をかけることなく、センサエレメントを機械的に固定することができる。
【００３０】
さらに別の一実施例において、センサエレメントは、
少なくとも１つの基板、特にセラミック基板を有する少なくとも１つのセンサストライプと、
少なくとも１つの測定手段、特に基板に配置された測定抵抗と、
少なくとも１つの接続手段と、を有し、好ましくは測定手段および／または接続手段は、少なくとも一部分が、ケーシング内部空間の外部に配置されている。
【００３１】
例えば、センサエレメントは、すすセンサのセンサエレメントであってよい。ここではセラミック材料、例えばＡｌ２Ｏ３から成る基板によって基部を形成することができる。基板の一方の面には、加熱素子として使用されるメアンダを被着することができる。基板の、反対側の面には、測定手段として少なくとも２つの電極を被着することができる。２つの電極は、例えば、組み合わされたメアンダまたは交差指形のくし形構造として構成することが可能である。電極材料として、特に白金を使用可能である。というのは、白金は、導電性であり、排ガスにおける高い温度ピークに耐えることができるからである。接続手段は、例えば、白金被覆を有するニッケルワイヤからなる接続ワイヤを有していてよい。
【００３２】
別の一実施例において、ガラスエレメントおよび注型エレメントは、ケーシング内部空間において、ケーシング内部空間のケーシング壁部とセンサエレメントの基板との間の中間空間に配置されることが可能であり、センサエレメントの基板の少なくとも一部の領域だけを完全に包囲することが可能である。
【００３３】
有利には、接続手段は、ガラスエレメントによって包囲されるのではなく、センサエレメントの基板だけが包囲される。これにより、ガラスエレメント、例えばガラスはんだは、接続手段、例えば接続ワイヤを弱らせることはない。
【００３４】
さらに別の一実施例において、センサエレメントは、ガスセンサ、すすセンサ、ラムダセンサ、温度センサ、化学センサもしくは流量センサまたはこれらのセンサの任意の組み合わせとして適合されていてよく、かつ／または加熱素子として作動され得る。
【００３５】
有利には、本発明によるセンサは、別の応用分野に汎用的に使用可能である。
【００３６】
本発明により、本発明によるセンサの製造方法も提案される。この方法は、以下のステップを有する。すなわち
第１の開口部、および第１の開口部とは反対側の第２の開口部を備えたケーシング内部空間を有する少なくとも１つのケーシングと、少なくとも１つのセンサエレメントと、少なくとも１つのガラスエレメントと、少なくとも１つの注型エレメントと、を準備するステップ、
ケーシング内部空間の少なくとも一部の領域にセンサエレメントを配置し、ガラスエレメントおよび注型エレメントを、ケーシング内部空間において、ケーシング内部空間のケーシング壁部とセンサエレメントとの間の中間空間に配置して、これにより、これらが、センサエレメントの少なくとも一部の領域を完全に包囲するステップ、および
ガラスエレメントが、ケーシング内部空間の第１の開口部において、第１の開口部の方向に中間空間を気密にシーリングし、第２の開口部の方向にガラス溶融エレメントに配置されている注型エレメントが、ケーシングのケーシング内部空間にセンサエレメントを形状結合で固定するまでセンサを加熱するステップを有する。
【００３７】
一実施例において、この方法は、加熱のステップが、好適には焼成がまにおける、センサの少なくとも１つの燃焼過程を有する、という特徴を有する。
【００３８】
別の一実施例では、燃焼過程により、ケーシングおよびセンサエレメントに注型エレメントおよびガラスエレメントを焼成かつ／または溶接することが可能である。
【００３９】
本発明の別の特徴および利点は、概略図面に基づいて本発明の好ましい実施形態が説明されている以下の説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来技術から公知のセンサの概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるセンサエレメントの概略側面図および概略平面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるケーシングの概略断面図である。
【図４】本発明の一実施形態によるセンサの概略断面図および斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態にしたがい、センサに配置されている第１の取付部分および第２の取付部分を備えたセンサの概略側面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるセンサを製造する方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１ａには、従来技術から公知のセンサ１の概略断面図が示されている。例示的に示されたセンサ１は、センサエレメント５、例えば乾式圧力粉末パッキングによってケーシング３に組み込まれているセンサストライプを有する。図１ａに示されているのは、センサエレメント５が、２つのセラミックリング７ａ、７ｂ間に配置されている圧粉体９によって保持されることである。センサ１の後方の接続領域は、円「Ｘ」によって強調されている。すでに述べたように、図示のセンサ１ａでは、水分が、圧粉体９を通って押圧され、センサ１の接続領域に到達することがある。
【００４２】
図１ｂには、すでに述べた従来技術の刊行物米国特許出願公開第２０１６／０２７３９４４号明細書（US 2016/0273944 A1）に記載されている、従来技術から公知のセンサ１’の択一的な構成が示されている。図１ｂに示した構成において、センサエレメント５’は、セラミック成形体７’によって保持される。接続手段１１’、例えば接続ワイヤを有する、センサエレメント５’の端部領域は、ガラスエレメント９’に、例えばガラスはんだにモールドされている。セラミック成形体７’を貫通するセンサエレメント５’の貫通孔は、円「Ｙ」で強調されている。図１ｂから明らかなように、センサエレメント５’は、セラミック成形体７’のセラミックエッジにぶつかって折れることがある。ガラスエレメント９’に差し込まれた接続手段１１’は、円「Ｚ」で強調されている。図１ｂに示したセンサ１’では、ガラスエレメント９’もしくはガラスはんだが、接続手段１１’を腐食して弱らせることがある。
【００４３】
図１ｃには、すでに述べた従来技術の刊行物独国特許出願公開第１９７０７４５６号明細書（DE 197 07 456 A1）に記載されている、従来技術から公知のセンサ１”の別の構成が示されている。図１ｃに示した構成において、センサエレメント５”は、２つのセラミック成形体７ａ”、７ｂ”によって保持されている。２つのセラミック成形体７ａ”、７ｂ”の間には、セラミック成形体７ａ”、７ｂ”に対して気密に閉鎖するガラスエレメント９”が配置されている。しかしながら図１ｃに示した構成においても、センサエレメント５”は、セラミック成形体７ａ”、７ｂ”の、外側を向いているエッジにぶつかって折れることがある。図１ｃに示した構成によっても、センサ１”の接続側の端部部分と、ケーシング３”と、の間の材料結合によるシーリングが得られることはない。
【００４４】
図２ａ、図２ｂには、本発明の一実施形態によるセンサエレメント５０の概略側面図および概略平面図が示されている。図２ａおよび図２ｂに概略的にのみ示したセンサエレメント５０は、セラミック材料から成る基板から形成される基部を有していてよい。例えば、基板は、Ａｌ２Ｏ３を有し、３２ｍｍの長さと、３．６ｍｍの幅と、１ｍｍの厚さと、を有していてよい。基板の一方の面には、メアンダを被着することが可能であり（図示せず）、他方の面には、測定手段として少なくとも２つの電極を被着することが可能である（図示せず）。しかしながら、別の動作原理による測定手段も使用できることは、当業者には周知である。
【００４５】
図２ａ、図２ｂに示したセンサエレメント５０は、接続ワイヤの形態の接続手段１１０も有する。例えば接続ワイヤは、白金被覆を有するニッケルワイヤから作製することができ、０．２ｍｍの直径を有していてよい。しかしながら、接続ワイヤが、別の材料および／または別の断面を有し得ることは、当業者には周知である。
【００４６】
例えばセンサエレメントは、すすセンサのセンサエレメントであってよい。ここではセラミック材料、例えばＡｌ２Ｏ３から成る基板によって基部を形成することが可能である。基板の一方の面には、加熱素子として使用されるメアンダを被着することができる。基板の、反対側の面には、測定手段として少なくとも２つの電極を被着することができる。２つの電極は、例えば、組み合わせされたメアンダまたは交差指形のくし構造として構成することが可能である。電極材料として、白金を使用可能である。というのは白金は、導電性であり、排ガスにおける高い温度ピークに耐えることができるからである。
【００４７】
図３には、本発明の実施形態によるケーシング３０の概略断面図が示されている。図３に示したケーシング３０は、ケーシング内部空間１３０を含んでおり、深絞り加工スリーブによって形成可能な金属スリーブを有する。ケーシング３０は、コバルト合金、特に合金６０５を含むニッケル・コバルト合金を有していてもよい。図３から明らかなように、ケーシング３０は、わずかな壁厚、例えば０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲の壁厚を有していてよく、これにより、より良好に成形可能であり、かつ完成したセンサにおいてより柔らかな締め付けを実現可能である。
【００４８】
図３に示したケーシング３０には、ケーシング３０の外壁の周りで水平方向にリング状に延在する接続フランジ１５０も含まれている。
【００４９】
図４ａ、図４ｂには、本発明の一実施形態によるセンサ１０の概略断面図および斜視図が示されている。図示した実施形態において、センサ１０には、図３に示したケーシングであってよいケーシング３０が含まれている。ケーシング３０は、第１の開口部１７０、および第１の開口部１７０とは反対側の第２の開口部１９０を備えたケーシング内部空間１３０を有する。図示した実施形態では、接続手段１１０を備えたセンサ１０の接続領域が、第１の開口部１７０に設けられており、接続手段１１０により、センサエレメント５０を評価ユニット（図示せず）に接続できるようにすることが可能である。第２の開口部１９０には、センサエレメント５０の測定領域が設けられている。センサエレメント５０は、少なくとも部分的に、ケーシング３０のケーシング内部空間１３０に配置されている。
【００５０】
図４ａに示したように、ガラスエレメント９０は、ケーシング３０のケーシング内部空間１３０において、ケーシング内部空間１３０の第１の開口部１７０に接して、かつ／または、第１の開口部１７０内に配置されており、第１の開口部１７０の方向に中間空間を気密に封止している。したがってガラスエレメント９０は、ガラスはんだを有していてよく、このガラスはんだは、燃焼過程により、ケーシング３０とセンサエレメント５０との間の中間空間もしくは間隙を材料結合でシーリングする。ガラスエレメント９０には、注型エレメント７０が配置されており、これにより、ガラスエレメント９０は、ケーシング３０とは反対側の面によって完全に包囲される。図示した実施形態において、センサエレメント５０は、注型エレメント７０により、ケーシング３０のケーシング内部空間１３０に形状結合で固定される。
【００５１】
図５には、センサ１０に配置された第１の取付部分２１０および第２の取付部分２３０を有するセンサ１０の概略側面図が示されている。図５に示したように、第１の取付部分２１０は、センサ１０の第１の開口部１７０に配置されており、第１の開口部１７０に配置されているセンサエレメント５０の部分を包囲している。第２の取付部分２３０は、センサ１０の第２の開口部１９０に配置されており、第２の開口部１９０に配置されているセンサエレメント５０の部分を包囲している。図示した実施形態において、第１の取付部分２１０および第２の取付部分２３０は、接続フランジ１５０に溶接されていてよい。しかしながら、例えば、接続フランジ１５０に２つの取付部分２１０、２３０をプレスまたは接着するなどの択一的な接続技術も使用できることは当業者には公知である。
【００５２】
図６には、本発明の一実施形態によるセンサ１０を製造する方法１０００が示されている。方法１０００は、以下のステップを有する。すなわち、
第１の開口部１７０、および第１の開口部１７０とは反対側の第２の開口部１９０を備えたケーシング内部空間１３０を有する少なくとも１つのケーシング３０と、少なくとも１つのセンサエレメント５０と、少なくとも１つのガラスエレメント９０と、少なくとも１つの注型エレメント７０と、を準備するステップ１０１０、
ケーシング内部空間１３０の少なくとも一部の領域にセンサエレメント５０を配置し、ガラスエレメント９０および注型エレメント７０を、ケーシング内部空間１３０において、ケーケーシング壁部とセンサエレメント５０との間の中間空間に配置して、これにより、これらが、センサエレメント５０の少なくとも一部の領域を完全に包囲するステップ１０２０、および
ガラスエレメント９０が、ケーシング内部空間１３０の第１の開口部１７０において、第１の開口部１７０の方向に中間空間を気密にシーリングし、第２の開口部１９０の方向にガラス溶融エレメントに配置されている注型エレメント７０が、ケーシング３０のケーシング内部空間１３０にセンサエレメント５０を形状結合で固定するまでセンサ１０を加熱するステップ１０３０を有する。
【００５３】
上記の説明、特許請求の範囲および図面に示した複数の特徴的構成は、個別でも、または任意の組み合わせでも、本発明の種々異なる実施形態において本発明にとって重要であり得る。
【符号の説明】
【００５４】
１、１’、１”  センサ
３、３’、３”  ケーシング
５、５’、５”  センサエレメント
７ａ、７ｂ  セラミックリング
７’、７ａ”、７ｂ”  セラミック成形体
９  圧粉体
９’、９”  ガラスエレメント
１１’  接続手段
Ｘ  後方の接続領域
Ｙ  センサエレメント用の貫通孔
Ｚ  ガラスエレメントに埋め込まれた接続手段
１０  センサ
３０  ケーシング
５０  センサエレメント
７０  注型エレメント
９０  ガラスエレメント
１１０  接続手段
１３０  ケーシング内部空間
１５０  接続フランジ
１７０  第１の開口部
１９０  第２の開口部
２１０  第１の取付部分
２３０  第２の取付部分
１０００  センサの製造方法
１０１０  準備のステップ
１０２０  配置のステップ
１０３０  加熱のステップ
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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