CN101294929A - 气体传感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体传感器，其具有轴线并包含检测元件、金属壳体、外缸体以及插塞部件，且所述气体传感器包含第一保护部件，所述第一保护部件覆盖所述插塞部件的气孔以保护过滤部件，所述保护部件具有通气部，所述通气部具有开口，该开口小于所述气孔的开口并在轴向上至少部分地与所述气孔交叠，且至少所述外缸体与所述插塞部件之一设有锁定部，用于限制所述保护部件绕所述轴线转动。

Description

气体传感器

技术领域

[01]本发明涉及一种气体传感器，其具有通气结构，该气体传感器将检测待检测气体的检测元件固定于金属壳体或外缸体中，并确保该外缸体内部与外部之间具有透气性。

背景技术

[02]以往，已知一种设有检测元件的气体传感器，该检测元件利用由陶瓷，例如氧化锆，制成的固体电解质来检测从内燃机排出的废气中的特定气体成分(例如氧气等)。例如，用于检测氧气的氧气传感器的检测元件具有如下配置：在固体电解质上配对地形成暴露于废气中的检测电极与暴露于参考气体(通常是大气)中的参考电极，使该电解质夹于二者之间。这些电极之间会根据废气与参考气体(大气)之间氧气分压的差别而产生电动势，检测元件即借助该电动势来检测废气中的氧气。

[03]当将此氧气传感器附装于内燃机的排气管上时，检测元件被固定于金属壳体中，其固定状态使其直接或间接地暴露在外，从而使检测电极可暴露于流经排气管的废气中。此外，检测电极及参考电极通过固定至金属壳体上的外罩以及该金属壳体而隔开。此外，将用于提取检测元件的检测信号的引线引至该外罩外面，并将用于封闭引线出口的插塞部件附装至该出口上。

[04]除了用于供引线(传感器输出引线以及加热器引线)从中穿过的引线插入孔外，该插塞部件(护圈)还设有通气孔(通孔)，用于确保排气管外面的外罩内部与外部之间具有透气性，以便朝参考电极引入空气。此外，该插塞部件的通气孔还设有过滤部件，用于向外罩内引入空气，但其能阻止小水滴或类似物进入外罩内(例如，参见JP-A-2006-208165)。

发明内容

[05]然而，在JP-A-2006-208165所揭露的氧气传感器中，过滤部件直接暴露于外部环境中。通常，由于氧气传感器靠近汽车的路面设置，因而过滤部件容易受到外部碰撞，例如接触到植物及树木、或者撞到散落的石头，从而可能会损坏过滤部件。此外，如果过滤部件遭到损坏，且如果氧气传感器被打湿，则水就有可能会进入氧气传感器，这又会导致氧气传感器的输出不正常，或者端子短路。

[06]本发明旨在解决上述问题，目的是提供一种能够保护设于通气孔中的过滤部件的传感器，所述通气孔用于向气体传感器(更具体而言，向气体传感器的参考电极)引入大气(例如空气)。

[07]根据本发明的第一方面，通过提供一种具有轴线的气体传感器来实现上述目的，所述气体传感器包含：检测元件，其沿所述气体传感器的轴向延伸，且在所述检测元件的前端侧上具有用于检测待检测气体的检测部；金属壳体，其环绕所述检测元件的径向周缘，使所述检测部突伸出所述金属壳体的前端；外缸体，其固定至所述金属壳体上，并环绕所述检测元件的后端侧的所述径向周缘；以及插塞部件，其设于所述外缸体的后端侧中，所述插塞部件包含引线插入孔以及气孔，所述引线插入孔供引线从中穿过，所述气孔则设有具有透气性及防水性的过滤部件。所述气体传感器包含用于覆盖所述插塞部件的所述气孔的第一保护部件，保护所述过滤部件，所述第一保护部件具有通气部，所述通气部具有开口，所述开口小于所述气孔的开口并在所述轴向上至少部分地与所述气孔交叠。此外，至少所述外缸体与所述插塞部件之一设有锁定部，用于调节或限制所述第一保护部件绕所述轴线(在圆周方向上)的转动。

[08]此外，在本发明的第二方面中，除在第一方面中所述的配置外，所述第一保护部件以机械方式结合至所述外缸体，使所述第一保护部件与所述引线间隔开。

[09]此外，在本发明的第三方面中，除在第一或第二方面中所述的配置外，所述第一保护部件与所述引线之间的间隔距离是1毫米或以上。

[10]此外，在本发明的第四方面中，除在第一至第三方面的任一方面中所述的配置外，所述第一保护部件包含：多个臂部，其从所述通气部沿径向向外延伸；以及圆柱形锁住部，其连接至所述多个臂部中的各单独臂部，所述圆柱形锁住部环绕所述外缸体的所述后端侧的所述径向周缘并以机械方式结合至所述外缸体；所述锁定部包含槽，所述槽在所述插塞部件的后端面上从所述气孔沿径向向外延伸，避开所述引线插入孔；且所述臂部中的至少一者设于所述槽中。

[11]此外，在本发明的第五方面中，除在第四方面中所述的配置外，所述圆柱形锁住部包含多个朝内突起部，所述多个朝内突起部接合形成于所述外缸体的外周缘表面中的弯边部。

[12]此外，在本发明的第六方面中，除在第四或第五方面中所述的配置外，所述槽是在所述插塞部件的所述后端面上从所述气孔沿径向朝外对称延伸的连接槽，且所述多个臂部中的两个设于所述连接槽中。

[13]此外，在本发明的第七方面中，除在第一至第六方面的任一方面中所述的配置外，所述第一保护部件的通气部包含下列中的至少一者：(i)多个贯穿所述通气部的孔；以及(ii)组装于轴向开口中的栅网部件，所述轴向开口设于所述第一保护部件的所述通气部中。

[14]此外，在本发明的第八方面中，除在第一至第七方面的任一方面中所述的配置外，所述第一保护部件所具有的硬度大于所述过滤部件的硬度。

[15]此外，根据本发明第九方面的气体传感器是一种具有轴线的传感器，其包含：检测元件，其沿所述气体传感器的轴向延伸，且在所述检测元件的前端侧上具有用于检测待检测气体的检测部；金属壳体，其环绕所述检测元件的径向周缘，使所述检测部突伸出所述金属壳体的前端；外缸体，其固定至所述金属壳体上，并环绕所述检测元件的后端侧的所述径向周缘；以及插塞部件，其设于所述外缸体的后端中，所述插塞部件包含引线插入孔以及气孔，所述引线插入孔供引线从中穿过，所述气孔则设有具有透气性及防水性的过滤部件。所述气体传感器包含第二保护部件，所述第二保护部件具有用于覆盖所述过滤部件的覆盖部，该覆盖部使得无法从所述后侧沿所述轴向看到所述过滤部件，所述第二保护部件以机械方式结合至所述外缸体，在所述第二保护部件与所述插塞部件之间形成间隙，且至少所述外缸体与所述插塞部件之一设有锁定部，该锁定部限制所述第二保护部件绕所述轴线(在圆周方向上)转动。

[16]此外，在本发明的第十方面中，除在第九方面中所述的配置外，所述第二保护部件以机械方式结合至所述外缸体，使所述第二保护部件与所述引线间隔开。

[17]此外，在本发明的第十一方面中，除在第九或第十方面中所述的配置外，所述第二保护部件与所述引线之间的间隔距离是1毫米或以上。

[18]此外，在本发明的第十二方面中，除在第九至第十一方面的任一方面中所述的配置外，所述第二保护部件包含：多个臂部，其从所述覆盖部沿径向向外延伸；以及圆柱形锁住部，其连接至所述多个臂部中的各单独臂部，所述圆柱形锁住部环绕所述外缸体的所述后端的所述径向周缘并以机械方式结合至所述外缸体；所述锁定部包含槽，所述槽在所述插塞部件的后端面上从所述气孔沿径向向外延伸，避开所述引线插入孔；且所述臂部中的至少一者设于所述槽中。

[19]此外，在本发明的十三方面中，除在第十二方面中所述的配置外，所述圆柱形锁住部包含多个朝内突起部，所述多个朝内突起部接合形成于所述外缸体的外周缘表面中的弯边部。

[20]此外，在本发明的第十四方面中，除在第十二或第十三方面中所述的配置外，所述槽是在所述插塞部件的所述后端面上从所述气孔沿径向朝外对称延伸的连接槽，且所述多个臂部中的两个设于所述连接槽中。

[21]此外，在本发明的第十五方面中，除在第九至第十四方面的任一方面中所述的配置外，所述第二保护部件所具有的硬度大于所述过滤部件的硬度。

[22]在根据本发明第一方面的气体传感器中，在外缸体外面提供第一保护部件，用于保护过滤部件并覆盖插塞部件的气孔(通气孔)。因此，所述过滤部件将不会通过气孔直接暴露在外。因此，过滤部件不会受到直接的外部碰撞，从而防止损坏过滤部件。由此，还可防止气体传感器进水。另一方面，所述通气部至少设置于第一保护部件与所述插塞部件的气孔沿轴向交叠的区域中。然而，所述通气部所具有的开口小于所述气孔的开口。因此，可在所述过滤部件不通过气孔直接暴露在外的状态下，确保外缸体的内部与外部之间通过所述气孔实现透气性。此外，由于第一保护部件是通过机械结合方式组装至外缸体上，因而不需要进行卷边或焊接等人力操作，由此简化气体传感器的组装。

[23]同时，第一保护部件被组装成环绕外缸体的后端侧并覆盖插塞部件的气孔。然而，用于插入引线的引线插入孔以及气孔在插塞部件中形成为沿轴向延伸。亦即，引线也穿过引线插入孔，从而沿轴向延伸。因此，当第一保护部件以机械方式结合至外缸体时，其可能在结合后绕气体传感器的轴线转动，进而损坏引线。因此，在本发明的气体传感器中，通过至少在外缸体与插塞部件之一上提供锁定部，即可限制组装至外缸体上的第一保护部件绕所述轴线转动。为此，使第一保护部件与引线间隔开。由此，可降低引线受到损坏等的可能性。

[24]当然，由于锁定部限制第一保护部件绕所述轴线转动，因而即使在第一保护部件接触到引线的状态下，引线也不会被割破。然而，倘若气体传感器因例如外界震动而承受载荷，在第一保护部件与引线相互贴靠的状态下就有可能出现由接触摩擦所引起的磨损或类似损坏。因此，在第二方面的发明中，优选使第一保护部件以机械方式结合至外缸体，从而使第一保护部件与引线间隔开。在此种情形中，在根据第三方面的本发明中，优选第一保护部件与引线之间的间隔距离为1毫米或以上。

[25]如果利用为将插塞部件固定至外缸体而形成的弯边部，并在第一保护部件以机械方式结合至外缸体时，将第一保护部件通过外部配合以机械方式结合至该弯边部，则无需新形成用于将第一保护部件固定至外缸体或插塞部件的部分，即可容易地进行组装。

[26]同时，为在插塞部件从外面被打湿时不会降低气孔的通气性能，插塞部件可设置有用于排水的槽。在根据第四方面的发明中，如果利用所述槽作为锁定部，且利用具有从通气部沿径向向外延伸的臂部的第一保护部件来接合所述槽，则无需在第一保护部件中新形成用于接合锁定部的部分。

[27]而且，通过形成圆柱形锁住部来覆盖外缸体的后端、从而形成机械结合，在第一保护部件以机械方式结合至外缸体后，锁住部的机械强度可得到提高，锁住部相对于外缸体后端的摆动可得到抑止，通过臂部连接至锁住部的通气部的摆动可得到抑制，而且过滤部件可得到可靠保护。

[28]而且，在根据第五方面的发明中，如果朝内突起部被制成从圆柱形锁住部的内周缘表面朝内突起，且朝内突起部接合外缸体的弯边部，则可通过所述突起部来保持与弯边部的机械结合，并可抑制第一保护部件的摆动。此外，由于可在锁住部的内周缘表面与外缸体的外周缘表面之间提供间隙，因而在组装时，当第一保护部件被固定时，容易覆盖外缸体后端侧上的锁住部。这些朝内突起部可通过将突起结合至锁住部的内周缘表面上、通过使锁住部的外周缘表面形成为被朝内推的暗销形状、或者通过形成狭缝并将其自由端朝内推而形成。在此种情形中，朝内突起部可具有弹簧特性，并可通过偏置力而更可靠地抑制锁住部在接合弯边部时相对于外缸体的摆动。

[29]此外，上述槽可以是从气孔沿径向向外对称延伸的连接槽，用于进行排水。在此种情形中，在根据第六方面的发明中，优选将所述臂部中的两个设置于所述连接槽中。通过将臂部设置于连接槽中(亦即，将两个臂部布置成相互对称)，可将第一保护部件可靠地固定至插塞部件上。

[30]此外，优选第一保护部件的通气部具有能够从外侧覆盖及保护所述过滤部件、并在所述外缸体的内部与外部之间充分保持透气性的结构。因此，在根据第七方面的发明中，通气部设置有至少一个贯穿孔。此外，可将栅网状部件组装于沿轴向设置的开口中。如果以此等形式中的任一形式形成通气部，过滤部件即可得到保护，并可确保具有透气性。

[31]在此种情形中，在根据第八方面的发明中，优选第一保护部件所具有的硬度大于过滤部件的硬度。此可更可靠地防止过滤部件受到损坏。

[32]在根据第九方面的本发明的气体传感器中，第二保护部件具有用于覆盖过滤部件的覆盖部，从而无法从后侧沿轴向看到所述过滤部件。因此，过滤部件将不会通过气孔直接暴露在外。因此，过滤部件不会受到直接的外部碰撞，从而防止损坏过滤部件。由此，还可防止气体传感器进水。同时，第二保护部件的构造使气孔内部与外界之间能够通过第二保护部件与插塞部件之间的间隙实现透气性。因此，可在所述过滤部件不通过气孔直接暴露在外的状态下，确保外缸体的内部与外部之间通过所述气孔实现透气性。此外，由于第二保护部件是通过机械结合方式组装至外缸体上，因而不需要进行卷边或焊接等人力操作，由此简化气体传感器的组装。

[33]同时，第二保护部件被组装成环绕外缸体的后端并覆盖插塞部件的气孔。然而，用于插入引线的引线插入孔以及气孔在插塞部件中形成为沿轴向延伸。亦即，引线也插穿过引线插入孔，从而沿轴向延伸。因此，当第二保护部件以机械方式结合至外缸体时，其可能在结合后绕气体传感器的轴线转动，进而损坏引线。因此，在根据本发明的气体传感器中，通过至少在外缸体与插塞部件之一上提供锁定部，可限制组装至外缸体上的第二保护部件绕所述轴线转动。为此，使第二保护部件与引线间隔开。由此，可降低引线受到损坏等的可能性。

[34]当然，由于将第二保护部件的臂部设置于所述槽中，且由此使第二保护部件不绕所述轴线转动，因而即使在第二保护部件接触到引线的状态中，引线也不会被割破。然而，倘若气体传感器例如因外界震动而承受载荷，在第二保护部件与引线相互贴靠的状态中就有可能出现由接触摩擦所引起的磨损或类似损坏。因此，在根据第十方面的发明中，优选使第二保护部件以机械方式结合至外缸体，从而使第二保护部件与引线间隔开。在此种情形中，在根据第十一方面的发明中，优选第二保护部件与引线之间的间隔距离为1毫米或以上。

[35]如果利用为将插塞部件固定至外缸体而形成的弯边部，并在第二保护部件以机械方式结合至外缸体时将第二保护部件通过外部配合以机械方式结合至该弯边部，则无需新形成用于将第二保护部件固定至外缸体或插塞部件的部分，即可容易地进行组装。

[36]同时，为在插塞部件从外面被打湿时不会降低气孔的通气性能，插塞部件可设置有用于排水的槽。在根据第十二方面的发明中，如果利用所述槽作为锁定部，且利用具有从通气部沿径向向外延伸的臂部的第二保护部件来接合所述槽，则无需在第二保护部件中新形成用于接合锁定部的部分。

[37]而且，通过形成圆柱形锁住部来覆盖外缸体的后端、从而形成机械结合，在第二保护部件以机械方式结合至外缸体后，锁住部的机械强度可得到提高，锁住部相对于外缸体后端的摆动可得到抑止，通过臂部连接至锁住部的覆盖部的摆动可得到抑制，而且过滤部件可得到可靠保护。

[38]而且，在根据第十三方面的发明中，如果朝内突起部被制成从圆柱形锁住部的内周缘表面朝内突起，且朝内突起部接合外缸体的弯边部，则可通过所述突起部来保持与弯边部的机械结合，并可抑制第二保护部件的摆动。此外，由于可在锁住部的内周缘表面与外缸体的外周缘表面之间提供间隙，因而在组装时，当第二保护部件被固定时，容易覆盖外壳体后端侧上的锁住部。这些朝内突起部可通过将凸起结合至锁住部的内周缘表面上、通过使锁住部的外周缘表面形成为被朝内推的暗销形状、或者通过形成狭缝并将其自由端朝内推而形成。在此种情形中，朝内突起部可具有弹簧特性，并可通过偏置力而更可靠地抑制锁住部在接合弯边部时相对于外缸体的摆动。

[39]此外，上述槽可以是从气孔沿径向向外对称延伸的连接槽，用于进行排水。在此种情形中，在根据第十四方面的发明中，优选将所述臂部中的两个设置于所述连接槽中。通过将臂部设置于连接槽中(亦即，将两个臂部布置成相互对称)，可将第二保护部件可靠地固定至插塞部件上。

[40]在此种情形中，在根据第十五方面的发明中，优选第二保护部件所具有的硬度大于过滤部件的硬度。此可更可靠地防止过滤部件受到损坏。

附图说明

[41]图1为纵向剖视图，其显示第一实施例的气体传感器1的结构；

[42]图2为护圈9的立体图；

[43]图3为第一实施例的保护部件100的立体图；

[44]图4为当沿轴线O(图1中的上侧)的方向从后端侧看去时气体传感器1的视图；

[45]图5为当沿图4中的点划线所示的折线A-A从箭头方向看去时气体传感器1的后端侧的局部放大剖视图；

[46]图6为第二实施例的保护部件205的立体图；

[47]图7为当沿轴线O(图1中的上侧)的方向从后端侧看去时第二实施例的气体传感器200的视图；

[48]图8为当沿图7中的点划线所示的折线B-B从箭头方向看去时第二实施例的气体传感器200的后端侧的局部放大剖视图；以及

[49]图9为作为修改例的保护部件300的立体图。

[50]在附图中用于标识各结构特征的附图标记包括：

1：气体传感器

3：外缸体

5：金属壳体

6：检测元件

9：护圈

18：引线

35：弯边部

64：检测部

87：过滤部件

91：气孔

92：引线插入孔

93，94，95，96：槽

100：保护部件

110：通气部

116：开口

120，125，130，135：臂部

150：锁住部

155：朝内突起部

200：气体传感器

205：保护部件

210：覆盖部

220，230：臂部

250：锁住部

255：朝内突起部

具体实施方式

[51]下面参照附图来说明本发明气体传感器的实施例。然而，本发明不应被解释为仅限于实施例。

[52]首先参照图1到5以举例形式说明第一实施例的气体传感器1的结构。图1为纵向剖视图，其显示第一实施例的气体传感器1的结构。图2为护圈9的立体图。图3为第一实施例的保护部件100的立体图。图4为当沿轴线O(图1中的上侧)的方向从后端侧看去时气体传感器1的视图。图5为当沿图4中的点划线所示的折线A-A从箭头方向看去时，气体传感器1的后端侧的局部放大剖视图。

[53]此外，图1所示的气体传感器1在使用时被固定至排气管(未显示)，所述排气管用于从汽车等的内燃机排放尾气。在下文的说明中，面朝被插入排气管中的检测元件6的前端的那侧(在图中为闭合侧及下侧)是前端侧，而面朝与前端侧相对侧的那侧(在图中为上侧)则是后端侧。

[54]图1所示的气体传感器1是用于在流经排气管的尾气中检测是否存在氧气的传感器，且在其结构中，尖端闭合的细长圆柱形检测元件6被固定于金属壳体5、外缸体3及保护器4中。引线18用于提取检测元件6所输出的信号或者用于对与检测元件6并置的加热器7施加电流，其从气体传感器1抽出，或者电连接至远离气体传感器1布置的传感器控制单元，或者电连接至汽车的电子控制单元(ECU，图中未显示)。

[55]在气体传感器1的检测元件6中，由固体电解质61构成底座，固体电解质61是由氧化锆作为主要成分制成且被形成为沿轴线O的方向延伸的底管形状。在固体电解质61的内表面上形成由Pt或Pt合金形成的多孔性参考电极62来覆盖其几乎整个表面。类似于参考电极62，形成由Pt或Pt合金形成的多孔性检测电极63来覆盖固体电解质61的几乎整个外表面。检测元件6的尖端(闭合侧)构成检测部64，且外部检测电极63暴露于流经排气管(未显示)的尾气。尽管图中未显示，然而检测电极63被覆盖以由耐热陶瓷形成的多孔性电极保护层，并被防止受到尾气侵蚀。此外，沿径向向外突出的项圈状凸缘部65沿轴线O的方向设置于检测元件6的大致中间位置处。此外，棒状加热器7插入检测元件6的管子中，用于加热固体电解质61，从而活化固体电解质61。

[56]检测元件6被固定于金属壳体5的圆柱形孔55中，其固定状态使圆柱形金属壳体5环绕其径向周缘。金属壳体5是由不锈钢，例如SUS430，制成的圆柱形部件，且在金属壳体的前端侧上形成外螺纹部52，外螺纹部52被旋至排气管的固定部(未显示)上。在金属壳体的外周缘处比外螺纹部52更靠近前端侧，形成与下文将说明的保护器4相接合的前端接合部56。检测元件6的检测部64被制作成比前端接合部56更朝前端侧突出。

[57]在金属壳体5的外螺纹部52的后端侧上形成工具接合部53，其直径沿径向方向扩大，以接合用于将气体传感器1固定至排气管固定部(未显示)的固定工具。环形垫11被插入工具接合部53与外螺纹部52之间，用于防止气体通过排气管的固定部发生泄漏。此外，在金属壳体5的后端侧上设有弯边部57，用于压接并固定容纳于圆柱形孔55内的检测元件6。检测元件6的后端66被制作成比弯边部57更朝后端侧突出。在工具接合部53与弯边部57之间金属壳体的外周缘处形成后端接合部58，以接合下文将说明的外缸体3的前端31。

[58]接着，在金属壳体5的圆柱形孔55的前端侧上提供台阶部59，并将由氧化铝制成的圆柱形支撑部件13通过金属填料12锁定至台阶部59上，其中台阶部59是通过使金属壳体的内周缘沿径向向内突起而形成。支撑部件13的内周缘也形成为台阶形状，且检测元件6的凸缘部65由支撑部件13通过设置于台阶部中的金属填料14进行支撑。此外，将由滑石粉制成的填充部件15填充于支撑部件13的后端侧上的圆柱形孔55中，并在填充部件15的后端侧上设置由氧化铝制成的圆柱形套管16，以将填充部件15夹置于圆柱形套管16与支撑部件13之间。

[59]环形圈17设置于套管16的后端侧上，且通过沿内前端的方向压接金属壳体5的弯边部57，将套管16通过圈17压靠于填充部件15上。通过对弯边部57进行压接，使填充部件15受到压缩及填充，从而将检测元件6的凸缘部65朝被锁定至金属壳体5的台阶部59的支撑部件13压抵，并以气密性方式隐藏金属壳体5的圆柱形孔55的内周缘表面与检测元件6的外周缘表面之间的间隙。由此，通过夹置于金属壳体5的弯边部57与台阶部59之间的每一部件，将检测元件6容纳于金属壳体5的圆柱形孔55内。

[60]接着，将保护器4焊接至金属壳体5的前端接合部56上，保护器4覆盖检测元件6的检测部64，检测部64被制作成从前端接合部56沿轴线O的方向朝前端侧突起。当气体传感器1固定至排气管(未显示)时，检测元件6的检测部64会突伸入排气管中，保护器4即用于保护检测元件6的检测部64不会碰到存在于尾气中的水滴、异物等等。保护器4被配置形成双重结构，所述双重结构是由底部的圆柱形外侧保护器41、以及固定至外侧保护器41内侧上的底部圆柱形的内侧保护器45所构成，其中圆柱形外侧保护器41的开口侧上的周缘被结合至前端接合部56。在外侧保护器41与内侧保护器45的外周缘表面中分别形成入口42，用于向内引入尾气及将尾气导入检测元件6的检测部64(图中未显示内侧保护器45的气体入口)。进一步，在外侧保护器41与内侧保护器45的底面中分别形成出口43及48，用于排出已进入内部的水滴或尾气。

[61]如上所述，检测元件6的后端66被制作成比金属壳体5的后端(弯边部57)更朝后突起。由绝缘陶瓷制成的圆柱形分隔器8设置得在轴线O的方向上比后端66更靠近后端侧。分隔器8用于分隔四个连接端子19(在图1中显示其中三个连接端子19)以及一对电极71(在图1中显示其中一个电极71)以使各连接端子不会相互接触，并具有用以分别容纳各个连接端子19的容纳部82，其中这四个连接端子19电连接至检测元件6的参考电极62及检测电极63，且该对电极71暴露于后端侧上以用于对加热器7的加热电阻器施加电流。容纳部82沿轴线O的方向穿过分隔器8，并被配置成允许分隔器8的前端侧与后端侧之间大气连通。四条引线18的线芯被分别压接并结合至连接端子19(在图1中显示其中三条引线18)，且各条引线18通过下文所述的护圈9抽出到气体传感器1之外。此外，沿径向朝外突出的凸缘部81设置于分隔器8的外周缘表面上，且大体圆柱形的固定接头85比凸缘部81更靠近前端侧地装入分隔器的外周缘表面中。

[62]接着，使金属壳体5的后端接合部58与由不锈钢，例如SUS304，制成的圆柱形外缸体3的前端31相接合。前端31是从外周缘侧进行压接，且前端是沿其外周缘侧进行激光焊接，并结合至后端接合部58。外缸体3沿轴线O的方向朝后端侧延伸，并沿径向环绕检测元件6的后端66、或者比后端更靠近后端侧设置的分隔器8的外周缘。外缸体3的对应于分隔器8的布置位置的外周缘表面沿径向弯边，因此，固定接头85将分隔器8固定于其中，且被压接并固定于外缸体3中。

[63]此外，由氟基橡胶制成的护圈9安装于外缸体3后端侧上的开口32中。如图2所示，护圈9是形成为大体圆柱形状的插塞部件，其以轴线O的方向作为其高度方向并使外缸体3的后端侧封闭。当被固定至气体传感器1时面朝后端的顶面99被形成为斜面，所述斜面沿径向方向从外周缘侧朝中心侧升高。此外，在顶面的径向中心处形成气孔91，气孔91沿轴线O的方向穿过顶面，同时沿轴线O的方向穿过顶面的四个引线插入孔92也形成于沿周缘方向以规则的间隔相间的位置处，比气孔91更靠近顶面的外周缘侧。此外，护圈9对应于本发明的“插塞部件”。

[64]此处，如图1所示，设置气孔91来将大气引入由护圈9封闭的外缸体3中。尽管金属壳体5将检测元件6固定于使后端66突伸入外缸体3内的状态，然而形成于检测元件6的管子中的参考电极62被配置成通过气孔91及分隔器8的容纳部82而暴露于大气中。此外，用于对检测元件6的检测电极63与参考电极62进行电连接、以及用于将加热器7的一对电极71与传感器控制单元或ECU(未显示)进行电连接的四条引线18分别被独立地插入四个引线插入孔92中(在图1中显示其中两条引线18被插穿过引线插入孔92的状态)。

[65]进一步，如图2所示，沿径向从气孔91朝外周缘侧延伸的四个槽93、94、95及96形成于护圈9的顶面99中，各个槽93至96分别布置于两个相邻的引线插入孔92之间，以避开向顶面99开口的这四个引线插入孔92。槽93及95形成一对并构成连接槽97，槽93及95相对于作为起点的气孔91对称地延伸。类似地，槽94及96也形成一对并构成连接槽98，槽96及98相对于作为起点的气孔91对称地延伸。此外，当沿轴线O的方向看顶面99时，连接槽97及连接槽98被布置成相互正交并相交于气孔91处。

[66]如图1所示，过滤部件87及其锚固接头88被插入护圈9的气孔91中。过滤部件87是薄膜型过滤器，具有例如由PTFE(聚四氟乙烯)等氟树脂形成的微米尺寸网络结构，且被配置成不允许水滴等通过、但允许气体连通。锚固接头88是形成为圆柱形的部件，其将过滤部件87夹置于其自身的外周缘与气孔91的内周缘之间，并将其固定至护圈9。护圈9的上述槽93至96形成流道，用于将不能通过过滤部件87的水滴引至外周缘侧，从而不会积聚于过滤部件87上。

[67]因此，过滤部件87及锚固接头88被插入气孔91中，且其中将引线18插穿过引线插入孔92的护圈9被装入外罩3的开口32内，从后端侧贴靠分隔器8。在此种状态中，外缸体3中比开口32略微更靠近前端侧的部分从外周缘侧沿径向向内受到压接，且护圈9被固定至外缸体3上。此外，通过弯边而形成的弯边部35形成环形槽，所述环形槽在外缸体3的外周缘表面上沿径向凹陷。

[68]接着，将保护部件100附装至外缸体3的后端侧上，保护部件100覆盖护圈9的气孔91并保护过滤部件87不会受到外部碰撞，例如接触到植物或树木或者碰到散落的石头，从而防止其受到损坏。通过冲压由不锈钢，例如SUS，制成的板材，将保护部件100形成为如图3所示的帽子形状。此外，保护部件100对应于本发明的“第一保护部件”。

[69]保护部件100具有通气部110，通气部110是通过将金属板形成圆板形状而制得。通气部110形成有天窗115，天窗115是通过推压并弯折通气部110的某些部分以形成开口116而制得。在通气部110的周缘处形成在四个方向上沿径向向外延伸的四个板状臂部120、125、130及135。各个臂部120、125、130及135在其延伸方向上的前端121、126、131及136朝通气部110在其厚度方向上的底面侧(朝下)倾斜。当保护部件100被附装至气体传感器1时，臂部120、125、130及135在其延伸方向上的长度被确定成使其前端121、126、131及136可沿径向布置于外缸体3的开32的外周缘之外(参见图5)。

[70]各个臂部120、125、130及135在其延伸方向上的前端121、126、131及136通过环形连接部140在其周缘方向上连接到一起。此外，连接部140在其外周缘侧上的周缘朝通气部110在其厚度方向上的底面侧延伸，并形成为锁住部150，锁住部150形成圆柱形状。锁住部150的内径被设定为略大于外缸体3的后端的外径，且锁定部在其延伸方向(通气部110的厚度方向)上的长度被设定成使其从外缸体3的后端朝前端侧延伸得比弯边部35更远。此外，在锁住部150的周缘壁中设置切口，并通过向内推压该切口的开口侧(边缘端152)上的自由端156而形成朝内突起部155，其中所述切口在锁住部150的开口侧(延伸方向上的前端侧)上在边缘端151侧上封闭且在连接部140的侧上朝边缘端152延伸，且朝内突起部155朝锁住部150的内周缘侧突起。这些朝内突起部155设置于六个位置上，这六个位置沿锁住部150的周缘方向以近乎规则的间隔相间分布(在此种配置中，设置六个朝内突起部只是举例而言，设置一个或多个朝内突起部也满足要求)。此外，在靠近锁住部150的边缘端151的位置上设置突起部158，突起部158是通过向内推入周缘壁并使其向内突起而形成。突起部158并不与朝内突起部155交叠，且设置于三个位置上，这三个位置沿周缘方向以近乎规则的间隔相间分布(在图3中显示其中的两个)。此外，尽管此处是提供其中具有三个突起部158的配置作为实例，然而从抑制当将保护部件100附装至外缸体3时的摆动的观点来看，优选在三个或更多个位置上设置突起部158。

[71]如图4及5所示，此种构造的保护部件100通过如下方式附装至气体传感器1上：从边缘端151一侧将圆柱形锁住部150置于外缸体3的后端上，并将通气孔110布置于气孔91的内周缘在过滤部件87的后端侧上沿轴线O方向延伸的区域中，然后封闭气孔91。此时，保护部件100的臂部120、125、130及135分别设置于护圈9的槽93、94、95及96中，且各个前端121、126、131及136布置于外缸体3的开口32的外周缘以外，从而穿过槽93、95向外突伸。此外，将从连接部140的外周缘侧上的周缘延伸出的锁住部150布置成环绕外缸体3的后端侧上的外周缘表面，其中连接部140用于将各个前端121、126、131及136连接在一起。锁住部150的突起部158贴靠外缸体3的外周缘表面中未形成有弯边部35的部分的外周缘表面，且突起部158使锁住部150的开口侧上的边缘端151相对于外缸体3定位于径向上。进一步，在锁住部150中形成朝内锯齿形状的每一朝内突起部155的自由端156均贴靠凹槽的壁面(面朝前端的表面)，所述凹槽由外缸体3的后端侧上的弯边部35形成。

[72]此处，槽93至96在轴线O方向上的倾斜角度、以及臂部120、125、130及135相对于通气部110的倾斜角度被设定成彼此大致相等。为此，在其中锁住部150的朝内突起部155已被锁定至弯边部35的状态中，槽93至96与臂部120、125、130及135分别彼此相互紧密接触。由此，通过如下方式将保护部件100以机械方式结合至外缸体3：将朝内突起部155从外侧安装(外部安装)于外缸体3的后端侧中，以将锁住部150锁定至弯边部35，并使用臂部120、125、130及135下压护圈9。换言之，保护部件100以机械方式结合至外缸体3，使与外缸体3形成一体的护圈9夹置于臂部120、125、130及135与锁住部150的贴靠弯边部35的朝内突起部155之间，其中臂部120、125、130及135设置于护圈9的槽93至96中。

[73]此外，如上所述，即使第一保护部件100的臂部120、125、130及135不紧密接触槽93至96，连接部140也会贴靠外缸体3的后端。此外，即使外缸体3夹置于连接部140与锁住部150中贴靠弯边部35的朝内突起部155之间，外缸体3也可以机械方式结合至保护部件100。

[74]进一步，如上所述，外缸体3的弯边部35在外缸体的外周缘表面上形成沿径向方向凹陷的环形槽。当在轴线O的方向上位于朝内突起部155后端侧上的自由端156贴靠弯边部35后端侧上的壁面(面朝前端的表面)时，便会实现锁住部150的朝内突起部155与弯边部35的锁定。相应地，锁住部150在弯边部35的周缘方向上将不被锁定。然而，保护部件100的臂部120、125、130及135分别设置于护圈9的槽93至96中。因此，槽93至96的内壁起到止挡件的作用，并限制保护部件100在周缘方向上绕轴线O的方向转动。为此，穿过被设置成避开护圈9的槽93至96的引线插入孔92的引线18不会接触到保护部件100的定位于槽93至96中的臂部120、125、130及135。进一步，由于引线18被布置成距任一臂部120、125、130及135以及通气部110达1毫米或以上，因而即使引线18弯曲，亦可防止因接触引线而造成任何损坏。

[75]此外，由于保护部件100的朝内突起部155是通过朝内推压锁住部150的周缘壁而形成、且具有弹簧特性，因而可通过对外罩3的弯边部35的偏置力而保持其接合。而且，由于通过突起部158而实现锁住部150在径向方向上的定位，因而保护部件100可实现有效的机械结合，而不会在外罩3的后端侧上出现摆动。

[76]此外，由于保护部件100的摆动得到抑制，因而通气部110(布置于其中通气孔91的内周缘在过滤部件87后端侧上沿轴线O的方向延伸的区域中，而过滤部件87又布置于气孔91中)相对于气孔91的摆动也得到抑制。相应地，即使通气部110受到外部碰撞，例如接触到植物及树木或者碰到散落的石头，也可保持防止过滤部件87受到这些碰撞，并能可靠地防止损坏过滤部件87。另一方面，尽管气孔91被通气部110封闭，仍可通过设置于通气部110的天窗115中的开口116来确保气孔91通过通气部110的透气性。此外，由于通过过滤部件87能防止水滴等进入外缸体3并能引入大气，因而检测元件6的参考电极62暴露于大气中，使检测元件6可以工作，检测到是否存在氧气。

[77]接着，参照图6至8举例说明作为根据本发明的气体传感器的第二实施例，即气体传感器200。图6为第二实施例的保护部件205的立体图。图7为当沿轴线O(图1中的上侧)的方向从后端侧看去时第二实施例的气体传感器200的视图。图8为当沿图7中的点划线所示的折线B-B从箭头方向看去时，第二实施例的气体传感器200的后端侧的局部放大剖视图。

[78]第二实施例的气体传感器200是使用保护部件205制成，保护部件205的形式不同于第一实施例的气体传感器1所用的保护部件100。亦即，在构成气体传感器200的各部件中，除保护部件205外，均使用与气体传感器1相同的部件。因此，此处将仅说明保护部件205，其他部分则不再赘述或仅简要地加以说明。

[79]图6所示的保护部件205不同于图3所示第一实施例的保护部件100，其设置环形板状覆盖部210来取代通气部110。覆盖部210未设置开口，且覆盖部210的板面尺寸被配置成与气孔91的开口尺寸近乎相同(参见图8)。在覆盖部210的周缘处形成两个板状的臂部220及230，这两个板状的臂部220及230在两个方向上沿径向向外延伸。各个臂部220及230在其延伸方向上的前端221及231在其厚度方向上朝覆盖部210的底面侧(朝下)倾斜，且在周缘方向上通过环形连接部240相连。此处，在第二实施例中，将臂部220及230相对于保护部件205的覆盖部210的倾斜角度设定成大于臂部120、125、130及135相对于保护部件100的通气部110的倾斜角度。此外，保护部件205对应于本发明的“第二保护部件”。

[80]此外，连接部在其外周缘侧上的周缘朝覆盖部210在其厚度方向上的底面侧延伸，且形成为具有圆柱形状的锁住部250。锁住部250的构造与第一实施例相同，且锁定部的周缘壁形成有朝内突起部255及突起部258，朝内突起部255是通过将切口的开口侧(在边缘端252的侧面上)上的端部256朝内推压而形成，突起部258则在靠近边缘端251的位置上朝内突起。

[81]如此构造而成的保护部件205通过如下方式附装至气体传感器200上：将锁住部250延伸安装至外罩3的后端侧上，并将弯边部35锁定至朝内突起部255，从而以与第一实施例类似的方式实现机械结合。此时，与气孔91的开口近乎具有相同尺寸的覆盖部210被布置成用作气孔91的盖。为此，如图7所示，当沿轴线O的方向(参见图8)从后侧看气体传感器200时，被覆盖部210所覆盖的过滤部件87绝大部分被隐藏而无法看到。这就防止过滤部件87接触到植物及树木、或者碰到散落的石头，并防止因外部碰撞而损坏过滤部件87。

[82]此外，如图8所示，由于臂部220及230相对于覆盖部210的倾斜角度不同于保护部件100的(参见图3)，因而在护圈9的槽93至96沿轴线O方向的倾斜角度与臂部220及230相对于覆盖部210的倾斜角度之间存在差别。其中，臂部220与相关联的槽93及96显示于图8中。为此，保护部件205的臂部220及230在更靠近覆盖部210的侧上在槽93与95之间形成间隙，尽管其贴靠护圈9的槽93及95。为此，覆盖部210被布置成由臂部220及230支撑于在轴线O方向上比通气孔91侧上的槽93至96的底部位置略微更朝后端侧偏离的位置上。因此，在槽94及96的其中不设置臂部的侧上(参见图7)，在覆盖部210与护圈9之间形成间隙260及265(其中在图8中显示间隙265)。此会在过滤部件87不直接通过气孔91暴露在外的状态中确保外缸体3的内部与外部之间通过通气孔91、经由间隙260及265实现透气性。

[83]本发明并非仅限于以上实施例，也可作出各种改变。第一实施例的保护部件100的通气部110只要可防止因外部碰撞，例如因接触到植物及树木或碰到散落的石头而导致损坏过滤部件87，便可接受。例如，通气部110除其周缘外的板表面可设置有开口，且所述开口可设置有金属栅网部件。进一步，如果所述开口的尺寸能够防止外部碰撞，例如因接触到植物及树木或碰到散落的石头，且当可通过增大针孔形开口的数目及通过增大总的开口面积而确保透气性时，可无需设置所述栅网部件。

[84]进一步，在第二实施例的保护部件205中设有两个臂部220及230，以确保具有透气性。然而，也可设置三个臂部，或者可通过与保护部件100相类似地提供四个臂部、并通过使其宽度小于护圈9的槽93至96的宽度，而形成用于通气的间隙。也可通过如下方式而确保具有透气性：加工护圈9侧，提供用于连通保护部件205的臂部220及230与槽93及95之间间隙的切口，并通过所述切口在覆盖部210与过滤部件87之间引入大气。

[85]进一步，尽管通过在保护部件100的外周缘表面中制成狭缝并朝内推压其自由端而形成朝内突起部155，然而所述狭缝也可具有任意形状。如果设置此种形式的朝内突起部155，则朝内突起部155可具有弹簧特性，并可在以偏置力保持与弯边部35相接合时，更可靠地抑制保护部件100相对于外缸体3的摆动。当然，可将突起结合至锁住部150的内周缘表面上，并可使锁住部的外周缘表面形成为被朝内推压的暗销形状。

[86]进一步，在图9所示的保护部件300中，设置多个(例如四个)狭缝状切割部354，其从圆柱形锁住部350的边缘端351朝边缘端352延伸。在此种情形中，可将切割部354设置成在周缘方向上与朝内突起部355交错布置。如果保护部件300被附装至气体传感器时，被朝内推压的朝内突起部355贴靠外缸体3的外周缘表面，则施加用于推压并弯曲朝内突起部355的应力。因此，难以将锁住部350装至外缸体3的后端侧上。然而，通过以此种方式提供切割部354，便可利用边缘端352作为支撑来使锁住部350的边缘端351略微弯曲。因此，可易于将锁住部350装至外缸体3的后端侧上。进一步，尽管图中并未显示，然而优选在锁住部350中提供与保护部件100中相同的突起部158，以抑制锁住部350相对于外缸体3的摆动。

[87]进一步，无需在护圈9中形成槽93至96。在此种情形中，可在护圈9的顶面99上设置至少一对突起部，并可将保护部件100的臂部120、125、130及135布置于这些突起部所夹着的位置上。另外，槽93至96可局部形成为槽形。亦即，可在气孔91附近形成槽，但可使其深度朝外周缘减小或者使其深度消失，并可使其与顶面99齐平。进一步，槽的数量可以是一个，或者也可是两个或多个，而非仅限于四个。

[88]进一步，可在外罩3的开口32中设置凹部或一对凸部，并可将保护部件100组装成使臂部120、125、130及135设置于凹部中或该对凸部之间，从而限制保护部件100沿周缘方向绕轴线转动。进一步，当在外罩3的开口32附近进行弯边以形成弯边部35时，即使在弯边部35中设置用于限制锁住部150沿周缘方向转动的凸部，且即使在周缘方向上进行局部弯边，也可类似地调节保护部件100在周缘方向上绕轴线的转动。

[89]对所属领域的技术人员来说，显而易见，本文所示及所述的发明可在形式及细节上作出各种改动。这些改动也应该包含于所附权利要求书的精神及范围内。

[90]本申请案基于2007年4月23日提出的日本专利申请JP-2007-113100，其全部内容以引用方式并入本案，如同在本文中详细提到一般。

Claims (15)

1.一种气体传感器，其具有轴线，所述气体传感器包含：

检测元件，其沿所述气体传感器的轴向延伸，且在所述检测元件的前端侧上具有用于检测待检测气体的检测部；

金属壳体，其环绕所述检测元件的径向周缘，使所述检测部突伸出所述金属壳体的前端；

外缸体，其固定至所述金属壳体上，并环绕所述检测元件的后端部的所述径向周缘；以及

插塞部件，其设于所述外缸体的后端中，所述插塞部件包含引线插入孔以及气孔，所述引线插入孔供引线从中穿过，所述气孔则设有具有透气性及防水性的过滤部件；

其中，所述气体传感器包含覆盖所述插塞部件的所述气孔的第一保护部件，保护所述过滤部件，所述第一保护部件具有通气部，所述通气部具有开口，该开口小于所述气孔的开口并在所述轴向上至少部分地与所述气孔交叠；并且，

至少所述外缸体与所述插塞部件之一设有锁定部，该锁定部限制所述第一保护部件绕所述轴线转动。

2.如权利要求1所述的气体传感器，其中所述第一保护部件以机械方式结合至所述外缸体，使所述第一保护部件与所述引线间隔开。

3.如权利要求1或2所述的气体传感器，其中所述第一保护部件与所述引线之间的间隔距离是1毫米或以上。

4.如权利要求1或2所述的气体传感器，其中所述第一保护部件包含：多个臂部，其从所述通气部沿径向向外延伸；以及圆柱形锁住部，其连接至所述多个臂部中的各单独臂部，所述圆柱形锁住部环绕所述外缸体的所述后端的所述径向周缘并以机械方式结合至所述外缸体；

所述锁定部包含槽，所述槽在所述插塞部件的后端面上从所述气孔沿径向向外延伸，避开所述引线插入孔；并且，

所述臂部中的至少一者设于所述槽中。

5.如权利要求4所述的气体传感器，其中具有所述圆柱形锁住部包含多个朝内突起部，所述多个朝内突起部接合形成于所述外缸体的外周缘表面中的弯边部。

6.如权利要求4所述的气体传感器，其中所述槽是在所述插塞部件的后端面上从所述气孔沿径向朝外对称延伸的连接槽，且所述多个臂部中的两个设于所述连接槽中。

7.如权利要求1或2所述的气体传感器，其中所述第一保护部件的所述通气部包含下列中的至少一者：(i)多个贯穿所述通气部的孔；以及(ii)组装于轴向开口中的栅网部件，所述轴向开口设于所述第一保护部件的所述通气部中。

8.如权利要求1或2所述的气体传感器，其中所述第一保护部件所具有的硬度大于所述过滤部件的硬度。

9.一种气体传感器，其具有轴线，所述气体传感器包含：

检测元件，其沿所述气体传感器的轴向延伸，且在所述检测元件的前端侧上具有用于检测待检测气体的检测部；

金属壳体，其环绕所述检测元件的径向周缘，使所述检测部突伸出所述金属壳体的前端；

外缸体，其固定至所述金属壳体上，并环绕所述检测元件的后端侧的所述径向周缘；以及

插塞部件，其设于所述外缸体的后端中，所述插塞部件包含引线插入孔以及气孔，所述引线插入孔供引线从中穿过，所述气孔则设有具有透气性及防水性的过滤部件；

其中，所述气体传感器包含第二保护部件，所述第二保护部件具有覆盖所述过滤部件的覆盖部，该覆盖部使得无法从所述后侧沿所述轴向看到所述过滤部件，所述第二保护部件以机械方式结合至所述外缸体，在所述第二保护部件与所述插塞部件之间形成间隙，并使所述气孔的内部与外部之间能够通气；并且，

至少所述外缸体与所述插塞部件之一设有锁定部，该锁定部限制所述第二保护部件绕所述轴线转动。

10.如权利要求9所述的气体传感器，其中所述第二保护部件以机械方式结合至所述外缸体，使所述第二保护部件与所述引线间隔开。

11.如权利要求9或10所述的气体传感器，其中所述第二保护部件与所述引线之间的间隔距离是1毫米或以上。

12.如权利要求9或10所述的气体传感器，其中所述第二保护部件包含：多个臂部，其从所述覆盖部沿径向向外延伸；以及圆柱形锁住部，其连接至所述多个臂部中的各单独臂部，所述圆柱形锁住部环绕所述外缸体的所述后端的所述径向周缘并以机械方式结合至所述外缸体；

所述锁定部包含槽，所述槽在所述插塞部件的后端面上从所述气孔沿径向向外延伸，避开所述引线插入孔；并且，

所述臂部中的至少一者设于所述槽中。

13.如权利要求12所述的气体传感器，其中所述圆柱形锁住部包含多个朝内突起部，所述多个朝内突起部接合形成于所述外缸体的外周缘表面中的弯边部。

14.如权利要求12所述的气体传感器，其中所述槽是在所述插塞部件的所述后端面上从所述气孔沿径向朝外对称延伸的连接槽，且所述多个臂部中的两个设于所述连接槽中。

15.如权利要求9或10所述的气体传感器，其中所述第二保护部件所具有的硬度大于所述过滤部件的硬度。

Images