CN2932386Y - 气敏传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气敏传感器。其目的是提供高度可靠的气敏传感器，其中接线端子没有过度负荷作用到传感器元件。本实用新型的气敏传感器包括：圆柱形金属外壳；板状传感器元件；保持在金属外壳内部并且包括轴向孔的套筒，传感器元件插入轴向孔中，其中套筒还包括元件导向部，元件导向部从轴向孔后端侧上的一个开口端表面上突出并且防止传感器元件在与轴向孔的轴向交叉的方向上倾斜。本实用新型的气敏传感器不会有过度的负荷作用在传感器元件上，防止了传感器元件的破裂。电极配件与传感器元件的电极端子部分之间的接触压力基本上恒定，因此能实现稳定电连接。

Description

气敏传感器

技术领域

本发明涉及具有内嵌传感器元件的气敏传感器，其用于检测从内燃机排出的废气中的特定气体成分。

背景技术

迄今已知一种具有传感器元件的气敏传感器，用于检测汽车等的废气中的特定气体成分。这种气敏传感器的传感器元件形成为具有夹持在一对电极之间的至少一层固体电解质的板状元件，并且检测废气中特定气体(例如氧气)的浓度。因为当温度低时固体电解质并不是活性的，通常在传感器元件附近设有用于加热传感器元件以将其活化的加热器。例如，一种具有层状结构的产品已知为加热器整体型传感器元件，其中对板状加热器和传感器元件进行烘烤以将彼此集成。

在这种传感器元件被插入陶瓷套筒(元件侧电瓷)的轴向孔中时，传感器元件是气密的以便从而保持在套筒中。套筒被保持在金属外壳中，因此传感器元件能最终结合在金属外壳中。为了从传感器元件中得到输出，设置电极保持器(大气侧电瓷)以使得分别设在传感器元件后端侧的上和下表面上的电极端子部分被电极保持器所覆盖。接线端子设在电极保持器中以使得接线端子紧靠在传感器元件的电极端子部分上。当传感器元件和电极弹簧从传感器元件的相对侧被夹持时，就能保证电极端子部分和接线端子之间的电连接。

如果电极保持器和套筒在这种情况下彼此相装配，这两者彼此对准以防止电极保持器被位移为相对于套筒倾斜。为此，通过与电极保持器内表面的碰撞来防止插在电极保持器内的传感器元件的后端部分的破裂(例如参见专利文献1)。

专利文献1：日本专利公开No.2003-43004

发明内容

所要解决的问题

在专利文献1所述的气敏传感器中，然而电极保持器布置为与套筒同轴，而非传感器元件。因此，当在倾斜的时候插入轴向孔的传感器元件被保持在套筒内，在装配电极保持器时就会有过度的负荷作用到传感器元件上，因此在装配时就会出现传感器元件破裂的问题。在这种情况下，与电极端子部分的电连接就有着变得不稳定的可能性，因为传感器元件的一个板面(上表面)在与接线端子的接触压力上和其另一板面(下表面)不同。

完成本发明是为了解决前述问题并且本发明的目标是提供一种高度可靠的气敏传感器，其中接线端子能稳固地与传感器元件的电极端子部分相接触而没有过度的负荷作用到传感器元件上。

解决问题的方式

为了实现前述目的，根据第一个发明的气敏传感器包括：圆柱形金属外壳；板状传感器元件，其在纵向上延伸并且包括有暴露于待测量气体的前端侧以及电极端子部分，所述电极端子部分形成于后端侧上的上和下表面上以便与接线端子相接触；和保持在金属外壳内部并且包括有轴向孔的套筒，传感器元件插入所述轴向孔中，其中套筒还包括有元件导向部，该元件导向部从轴向孔后端侧上的一个开口端表面上突出并且防止传感器元件在与轴向孔的轴向交叉的方向上倾斜。

根据本发明的气敏传感器，元件导向部设在供传感器元件插入的套筒中。元件导向部从轴向孔后端侧上的一个开口端表面上突出并且防止传感器元件在与轴向孔的轴向交叉的方向上倾斜。在传感器元件能通过元件导向部插入套筒的轴向孔中的同时，就能防止其后端侧从轴向孔的后端侧上的开口端表面突出的传感器元件被置于在与轴向孔的轴向交叉的方向上倾斜。

于是，即使在一个元件(其内部布置有被带入与传感器元件的电极端子部分相接触的接线端子)被布置为与套筒同轴的情况下，也能防止过度的负荷作用在传感器元件上，因此就能防止传感器元件受到比如元件破裂等危险。即使接线端子被带入与分别形成于传感器元件上和下表面上的电极端子部分相接触时，传感器元件的上和下表面上与接线端子之间的接触压力也基本上保持恒定。为此，接线端子就能被带入与传感器元件的电极端子部分相接触，因此就使相应的电连接性能良好。

优选地，在气敏传感器中，套筒可以包括有一对布置为相对于轴向孔的中心轴线彼此相对的元件导向部。

当如上所述那样提供有一对相对于轴向孔的中心轴线彼此相对的元件导向部时，传感器元件可以布置为与套筒(具体地说是套筒的轴向孔)稳定地同轴。

优选地，在气敏传感器中，这对元件导向部可以具有与轴向孔的内圆周连续的凹槽部以使得传感器元件的任一横向相对侧端部被存入凹槽部内。

当与轴向孔的内圆周连续的凹槽部提供在这对元件导向部中的每个中以使得传感器元件的任一横向相对侧端部被存入凹槽部内时，就能确实地防止传感器元件在宽度方向上的倾斜和传感器元件在厚度方向上的倾斜。于是，传感器元件可以布置为与套筒(具体地说是套筒的轴向孔)稳定地同轴，因此能提供更加高度可靠的气敏传感器。

优选地，在气敏传感器中，在传感器元件的后端侧周围设有绝缘保持元件的同时，在传感器元件和绝缘保持元件之间可以设有接线端子以便与电极端子部分相接触；并且绝缘保持元件的内表面与元件导向部的外表面相适应。

根据本发明的气敏传感器，在接线端子置于内部的情况下，布置在传感器元件后端侧周围的绝缘保持元件的内表面与元件导向部的外表面相适应。于是，因为元件导向部介于传感器元件的后端侧和绝缘保持元件之间，就能防止在装配的时候或者使用当中的气敏传感器附着到振动强烈的部件(比如汽车的排气管)上时绝缘保持元件的内表面与传感器元件后端侧上的圆周表面相冲突。这样就能确实地防止传感器元件的破裂。

另外，因为防止了绝缘保持元件被置于相对于元件导向部倾斜，各个接线端子与传感器元件的电极端子部分的接触压力就能被设置为更加均匀。于是，接线端子就能更稳定地带入与传感器元件的电极端子部分相接触，因此能提供更加高度可靠的气敏传感器。

优选地，在气敏传感器中，绝缘保持元件可以是一对并且夹持和固定接线端子和传感器元件。当借助于一对的绝缘保持元件以此方式夹持和固定接线端子和传感器元件时，接线端子就能确实地带入与传感器元件的电极端子部分相接触。

优选地，根据这个方面的气敏传感器还可以包括：固定到金属外壳以便包围绝缘保持元件的保护盖；和保持配件，其形状类似于包围绝缘保持元件外圆周的管并且当接线端子和传感器元件被绝缘保持元件夹紧地保持时其被保持在保护盖的内部中。于是，即使有振动达到气敏传感器，成为一对的绝缘保持元件也能被稳定地保持。即使在由于散布的石头等引起的外部冲击作用在保护盖上的情况下，也能通过保持配件缓和作用在绝缘保持元件上的冲击。于是，因为能减小传递到传感器元件上的应力，就能有效地防止传感器元件的破裂。

优选地，在气敏传感器中，绝缘保持元件可以由一个单独的元件来替换，所述单独的元件用于覆盖传感器元件的后端侧包围物并且在后端侧上具有通孔以使得连接到接线端子的导线被插入通孔之中。当由一个单独元件构成的绝缘保持元件如上所述那样被布置为置于传感器元件的后端侧上时，接线端子就能确实地被带入与传感器元件的电极端子部分相接触同时接线端子被夹持在绝缘保持元件的内表面和传感器元件之间。当插孔设在绝缘保持元件中以使得连接到接线端子的导线能被相应地插入到插孔内时，就能防止气敏传感器装配时导线之间的缠结，因此就能防止短路的发生。

优选地，根据这个方面的气敏传感器还可以包括：固定到金属外壳以便包围绝缘保持元件的保护盖；和保持配件，当绝缘保持元件被保持在保持配件的内侧时其被保持在保护盖的内部中。于是，即使有振动达到气敏传感器，成为一对的绝缘保持元件也能被稳定地保持。即使在由于散布的石头等引起的外部冲击作用在保护盖上的情况下，也能通过保持配件缓和作用在绝缘保持元件上的冲击。于是，因为能减小传递到传感器元件上的应力，就能有效地防止传感器元件的破裂。

为了实现上述目标，根据第二个方面的气敏传感器包括：圆柱形金属外壳；板状传感器元件，其在纵向上延伸并且包括有暴露于待测量气体的前端侧以及电极端子部分，所述电极端子部分形成于后端侧上以便与接线端子相接触；和保持在金属外壳内部并且包括有轴向孔的套筒，传感器元件插入所述轴向孔中，其中套筒还包括有元件导向部，该元件导向部从轴向孔后端侧上的一个开口端表面上突出并且与轴向孔同轴地对传感器元件的后端侧进行导向。

根据本发明的气敏传感器，元件导向部设在供传感器元件插入的套筒中。元件导向部从轴向孔后端侧上的一个开口端表面上突出并且与轴向孔同轴的导向传感器元件的后端侧。于是，当传感器元件被插入套筒的轴向孔中时，就能由元件导向部导向传感器元件的后端侧。传感器元件能布置(定位)为与套筒的轴向孔同轴。于是，就能防止传感器元件在与轴向孔的轴向交叉的方向上倾斜。

于是，即使在一个元件(其内部布置有被带入与传感器元件的电极端子部分相接触的接线端子)被布置为与套筒同轴的情况下，也能防止过度的负荷作用在传感器元件上，因此就能防止传感器元件受到比如元件破裂等危险。即使在接线端子被压靠在电极端子部分上的同时接线端子被带入与分别形成于传感器元件上和下表面上的电极端子部分相接触时，传感器元件的上和下表面上与接线端子之间的接触压力也基本上保持恒定。为此，接线端子就能被带入与传感器元件的电极端子部分相接触，因此就使相应的电连接性能良好。

附图说明

图1：根据一个实施例的气敏传感器1的主体部分的横截剖视图。

图2：示出传感器元件10的示意性构造的透视图。

图3：透视图，其中示出了装配到金属外壳2的凸缘部分25整体地与传感器元件10相结合的状态。

图4：具有元件导向部33的套筒30的透视图。

图5：电极保持件40的透视图。

图6：保持配件48的透视图。

图7：分离器50的透视图。

图8：其中导线68被压紧的电极配件60的透视图。

图9：用于解释传感器元件10和金属外壳2相结合的分解透视图。

图10：用于解释电极保持件40和传感器元件10相结合的分解透视图。

图11：由两个部件制成的一对电极保持件40的透视图。

图12：用于保持电极保持件140的保持配件148的透视图。

图13：根据另一实施例的气敏传感器1的主体部分的横截剖视图，其中电极保持件140与传感器元件10相结合。

图14：从由单个部件制成的电极保持件240的后端侧的透视图。

图15：从由单个部件制成的电极保持件240的前端侧的透视图。

图16：用于保持电极保持件240的保持配件248的透视图。

图17：根据又一实施例的气敏传感器1的主体部分的横截剖视图，其中电极保持件240与传感器元件10相结合。

附图标记

1...气敏传感器

2...金属外壳

10...传感器元件

15，16...电极端子部分

30...套筒

31...轴向孔

33...元件导向部

35...凹槽部

40，140，240...电极保持件(绝缘保持元件)

48...保持配件

49...突出部

50...分离器

52...插孔

53...小直径部分

60...电极配件(接线端子)

68...导线

70...保护盖

具体实施方式

以下将参照附图描述根据本发明一个实施例的气敏传感器1。首先参照图1至8描述气敏传感器1的示意性结构。图1是气敏传感器1的主体部分的横截剖视图。图2是示出传感器元件10的示意性构造的透视图。图3是透视图，其中示出了将要装配到金属外壳2的凸缘部分25整体地与传感器元件10相结合的状态。图4是套筒30的透视图。图5是电极保持件40的透视图。图6是保持配件48的透视图。图7是分离器50的透视图。图8是由此导线被压紧的电极配件的透视图。附带地，以下将在下述假定之上进行描述：当各个元件结合在气体传感器1中时，气敏传感器1轴向中的传感器元件10的检测部11侧上的方向视作前端侧，与传感器元件10的检测部11侧相对的侧视作后端侧。

图1所示气敏传感器是氧气传感器，其安装在使用中的汽车的排气管中并且其用于检测排气管中流动的废气中的氧气浓度。板状传感器元件10在传感器元件10的前端部分(检测部11)从金属外壳2的前端突出的情况下被保持在金属外壳2中。如图2所示，在这个实施例中，传感器元件10被形成为使得在轴向上延伸的板状元件部分12和同样在轴向上延伸的板状加热器14是层压的。元件部分12和加热器14被烘烤以使得彼此成整体。元件部分12以如此的方式提供以使得一对主要含铂的多孔电极(检测电极和基准电极)形成在主要含氧化锆的固体电解质(其中氧化钇被固体溶解作为稳定剂)的相对表面上。加热器14以如此的方式形成以使得主要含铂的加热电阻夹在主要含氧化铝的电绝缘板之间。

在这种传感器元件10中，其中布置有多孔检测电极和多孔基准电极(未示出)的检测部11设在元件部分12纵向的前端侧上，而两个分别电连接到检测电极和基准电极的电极端子部分15设在后端侧的第一板面(上表面)13上。两个用作将电压施加到加热电阻(未示出)的正和负电极的电极端子部分16形成在传感器元件10的后端侧上的第二板面(下表面)17上。由一种抗毒的多孔陶瓷制成的电极保护层19至少形成在传感器元件10的前端侧上暴露给废气的电极(检测电极)的上表面上。顺便提及，在本实施例中，传感器元件10中暴露给废气的前端侧周边表面(包括电极的上表面)被电极保护层19覆盖。

然后，如图1和3所示，与传感器元件10整体地组合的凸缘部分25具有氧化铝的陶瓷环21、填充有压缩滑石粉的滑石环22、以及形状类似于管并且其尺寸足以在内部存放陶瓷环21和滑石环22的金属保持件20。顺便提及，凸缘部分25如下这样与传感器元件相结合。首先，准备具有开口横截面的滑石环22，传感器元件10能穿过这个开口横截面。金属保持件20、陶瓷环21和滑石环22依次布置在传感器元件10的预定位置中。给出减小滑石环22的通孔的开口横截面的压力以使滑石环22压缩变形从而将金属保持件20、陶瓷环21以及滑石环22与传感器元件10整体地结合起来。于是，就提供了将要装配到金属外壳2的台阶部分9同时固定到传感器元件10的凸缘部分25。

如图1所示，形成为内径减小的台阶部分9设在金属外壳2的前端侧(图1中的下侧)。凸缘部分25的外径形成为基本上等于金属外壳2的内径。当凸缘部分25插入金属外壳2以使得凸缘部分25的前端部分紧靠着台阶部分9时，凸缘部分25就相对于金属外壳2定位。在凸缘部分25(金属保持器20)所装配入的金属外壳2中，金属保持件20的后端侧(图1中的上侧)被压缩地填充了滑石环23。于是，当凸缘部分25被固定入金属外壳2时，传感器元件10就相对于金属外壳2定位和固定。顺便提及，滑石环23的压缩以如此的方式执行以使得当后面将会描述的套筒30被结合入金属外壳2时其压缩滑石环23。

传感器元件10的检测部11在气敏传感器1的前端侧(图1中的下侧)上暴露在金属外壳2的外面。用于覆盖和保护检测部11的圆柱形底的内保护件3和用于覆盖内保护件3的外保护件4通过激光焊接固定到金属外壳2。多个外界空气通孔5(6)形成于内保护件3和外保护件4的每个之中以使得传感器元件10的检测部11被暴露给气敏传感器1周围的气氛(废气)。

接着，铝质的多级圆柱形套筒30相对于滑石环23设在气敏传感器1的后端侧上。套筒30以及凸缘部分25存入金属外壳2同时套筒30朝着前端侧向滑石环23施压。如图1和4所示，套筒30在其轴向上具有轴向孔31。传感器元件10插入轴向孔31。轴向孔31被形成为使得轴向截面面积(开口面积)稍微大于传感器元件纵向截面面积。在套筒30存入金属外壳2的情况下，传感器元件10的相应电极端子部分15和16暴露在金属外壳2的堵缝部7侧的外面。

如图4所示，套筒30具有一对设置为突出的元件导向部33。这对元件导向部37从轴向孔31后端侧上的开口端表面37朝着后端(图4中向上)沿着套筒30的轴向(轴向孔31)延伸。这对元件导向部33布置为相对于轴向孔31的中心轴线彼此相对。每个元件导向部33具有连续地设在轴向孔31内圆周内的凹槽部35以存放和导向传感器元件10后端侧上的任一横向相对侧端部。凹槽部35的长度被确定为使得在结合入套筒30时传感器元件10不会突出。凹槽部35的深度被确定为使得当传感器元件10的任一横向相对侧端部存入凹槽部35时传感器元件10的电极端子部分15和16的至少一部分能暴露出来。电极端子部分15和16部分地暴露出电极配件60(后面将描述)与电极端子部分15和16相接触所需的面积。凹槽部35的宽度被形成为稍微大于传感器元件10的厚度。顺便提及，电极配件60等同于本发明权利要求范围中的“接线端子”。

如图1所示，当金属外壳2的堵缝部7向内弯曲从而堵缝时，套筒30朝着金属外壳2的前端侧被加压穿过插入内部的不锈钢环元件8。于是，滑石环23就受压地变形以填充周围缝隙，因此传感器元件10就被气密地保持和固定在金属外壳中。

接着，其上形成有从金属外壳2的后端突出的传感器元件10相应的电极端子部分15和16的第一板面13和第二板面17被一对电极保持件40夹持在传感器元件10的厚度方向上从相对侧穿过电极配件60。如图1和5所示，电极保持件40被形成为使得电极保持件40的内表面被装配到套筒30的元件导向部33(参见图4)的外表面。每个电极保持件40具有面对由元件导向部33导向(存放)的传感器元件10的内壁表面42，以及用于形成外圆周表面的外壁表面44，这个外壁表面被弯曲为使得在轴向上与元件导向部33一起形成的截面基本上为圆形。凸缘部分47形成在外壁表面44的前端附近。顺便提及，电极保持件40等同于本发明权利要求范围中的“绝缘保持元件”。

这对电极保持件40中的每个具有两个基本上设在轴向中心处的开口46以使得穿过内壁表面42和外壁表面44之间。电极配件60(随后将描述)的突出件63(参见图8)被装配到开口46的内表面，以使得电极配件60位于电极保持件40内侧上的预定位置中。在这个实施例中，两个电极配件60被装配到每个电极保持器40以便电连接到设在传感器元件10的第一板面13上的电极端子部分15和设在传感器元件10的第二板面17上的电极端子部分16的正和负电极。

当在电极配件60保持在电极保持件40内部中的条件下电极保持件40与元件导向部33相啮合时，一个保持配件8被装配到这对电极保持件40的外壁表面44以便保持所述啮合(参见图1)。如图6所示，保持配件48被成形为类似于管并且具有切口以使得两个切口邻近地设在轴向上每个管端处，也就是说，切口设在相对于轴向的四个方向上。位于相邻两个切口之间的区域被形成为突出部49。每个突出部49被弯曲以使得向着保持配件48的外面打开。

如图1所示，在保持配件48被装配到电极保持件40的情况下，夹持在电极保持件40内壁表面42和传感器元件10之间的电极配件60就会变形。然而因为电极配件60通过电极配件60的弹性回复力将电极保持件40压靠在保持配件48的内圆周上，就防止了保持配件48的脱落。

接着，如图1所示，用于将四根导线68导向到电极配件60从而将传感器元件10电连接到外部电路的铝质分离器50被布置在气敏传感器1相对于电极保持器40的后端侧(图1中上侧)上。分离器50紧靠在电极保持件40的后端表面上。如图7所示，分离器50基本上成形为类似于柱体并且具有一个基本上设在后端侧表面(图7中的上表面)中心的柱形小突起51。轴向的通孔52设在小突起51周围四个位置处。如图1所示，每个通孔52具有一个小直径突起53，其以如此的方式形成为使得提供有小突起51的侧(图1中的上侧)上的一部分的直径减小。每个小直径部分53的内径大致等于相应导线68的厚度。

如图1所示，电极配件60的基部62存入通孔52。如图8所示，电极配件60的基部62是用于堵缝导线68以将导线68固定到电极配件60的部分。每个基部62具有一个堵缝部65，其中覆盖导线68的缆芯线69的电绝缘膜的外圆周被堵缝以防止导线68脱离，并且堵缝导线68中的缆芯线(绞合线)69的堵缝部分64被堵缝以进行电连接。用于堵缝导线68外圆周的堵缝部分65被形成为大于用于堵缝缆芯线69的堵缝部分64。为此，如图1所示，在导线68被堵缝时，堵缝部分65的直径变得大于导线68的直径。于是，堵缝部分65的直径就大于位于分离器50的通孔52的后端侧上的小直径部分53的内径，因此堵塞部分65就不能穿过小直径部分53。

如图8所示，电极配件60连接到基部62的前端部分61是与传感器元件10的电极端子部分15(16)相接触以进行电连接的部分。前端部分61的形状类似于U形弹簧。与电极保持件40的一个开口46相啮合以定位到电极保持件40的突出片63基本上突出地设在前端部61的中心处。

再参考图1，用于覆盖和保护电极保持件40和分离器50的大致圆柱形不锈钢保护盖70固定到金属外壳2的堵缝部7的外圆周。在氟橡胶的阻挡元件71被装配入保护盖70的后端部(与固定到金属外壳2的侧相对的侧上)的情况下，位于阻挡元件71轴向圆周中的保护盖70(其中只是插入有导线68)被向内堵缝以便从而将阻挡元件71在其弹性变形的情况下固定入保护盖70。设在电极保持件40的保持配件48上的突出部49紧靠在保护盖70的内壁上。因为突出部49提供为如上所述在四个方向上突出，保持配件48本身就被突出部49的弹力保持在保护盖70中。

以下将参考图1、9和10描述将传感器元件10与如上所述构造的气敏传感器1相组合。图9是用于解释传感器元件10和金属外壳2相组合的分解透视图。图10是用于解释电极保持件40和传感器元件10相组合的分解透视图。

如图1和9所示，整体地组合有凸缘部分25的传感器元件10被插入金属外壳2同时传感器元件10的检测部11侧设在金属外壳2的前端侧上。传感器元件10相对于金属外壳2定位在一个位置处，在这个位置处凸缘部分25的端部紧靠在金属外壳2的前端侧(图1中下侧)上的台阶部分9上。

接着，装配滑石环23以使得传感器元件10穿过滑石环23的中心孔。然而，传感器元件10从其后端插入套筒30的轴向孔31中。在这种情况下，传感器元件10的横向相对侧端部被与轴向孔31的内圆周连续的元件导向部33的凹槽部35所导向。顺便提及，尽管传感器元件10的电极端子部分15和16的一部分位于元件导向部33的凹槽部35中，电极端子部分15和16的至少一部分仍然暴露以使得能进行与电极配件60的连接。当传感器元件10以这样的方式被元件导向部33(具体地说是凹槽部35)所导向时，传感器元件10能被布置(定位)为与套筒30的轴向孔31同轴。

在这种情况下，环形元件8被置于套筒30上并且金属外壳2的后端部分被径向向内地堵缝以便从而形成堵缝部7。因为形成了堵缝部7，朝着金属外壳2前端的压力就通过环形元件8作用在套筒30上以便从而压缩滑石环23。滑石环23被变形以填充周围的缝隙以便从而将凸缘部分25固定入金属外壳2。

图10示出了金属外壳2和传感器元件10在形成堵缝部7之后的状态。传感器元件10被固定入金属外壳2同时传感器元件10的横向相对侧端部被元件导向部33所导向。

如图10所示，当电极配件60的突出片63被装配入电极保持件40的开口46时，电极配件60被定位和保持在电极保持件40中。在这种情况下，电极保持件40被装配到元件导向部33同时传感器元件10从相对侧上在传感器元件10的厚度方向上被夹持。夹持在电极保持件40的内壁表面42和传感器元件10的板面之间的电极配件60的前端部分61紧靠在传感器元件10的电极端子部分15和16上。在这种情况下，传感器元件10相对于元件导向件33定位而电极保持件40相对于待装配的元件导向部33定位。为此，传感器元件10的板面和电极保持件40的内壁表面42之间的距离被保持为基本上恒定并且在各个产品之间没有很大的差别。

因为每个电极配件60的前端部分61的形状类似于U形弹簧，当电极保持件40被装配到元件导向部33时，传感器元件10的板面和电极保持件40的内壁表面就被迫彼此远离。在这种情况下，保持配件48用来对与元件导向部33相啮合的电极保持件40的外圆周加压从而保持它们之间的啮合。电极配件60的前端部分61被保持为紧靠在传感器元件10的电极端子部分15和16上，因此它们之间的电连接是稳定的。如上所述，因为无论电极端子部分15和16处于任何位置，传感器元件10的板面和电极保持件40的内壁表面42之间的距离都保持基本上恒定，所以与电极配件60的接触压力不会根据电极端子部分15和16的位置而改变。

然后，使分离器50紧靠在电极保持件40上。在这种情况下，将图1所示的保护盖70置于电极保持件40和分离器50上。在被迫进入金属外壳2之后，保护盖70通过周围激光焊接来固定以使得保持配件48的突出部49紧靠在保护盖70的内壁上。于是，保持配件48被保持在保护盖70中，因此由保持配件48所保持的电极保持件40被定位在保护盖70中。

如上所述，在根据本实施例的气敏传感器1中，当传感器元件10被固定到金属外壳2时，传感器元件10的横向相对侧端部被设在套筒30中的元件导向部33的凹槽部35所导向以便从而将传感器元件10与套筒30的轴向孔31对准。与传感器元件10的电极端子部分15和16相接触的电极配件60被定位和保持在电极保持件40中，其中定位可相对于元件导向部33进行。

于是，电极配件60和传感器元件10之间通过电极导向部33的位置关系被保持为恒定，并且各个产品之间没有差别。于是，电极配件60的前端部分61与传感器元件10的电极端子部分15和16之间的接触压力就被保持为恒定以致于能实现稳定的电连接。传感器元件10通过元件导向部33与套筒30的轴向孔31轴向地对准并且元件导向部33限制传感器元件10在与轴向孔31的轴向交叉的方向(也就是传感器元件10的宽度方向和厚度方向)上倾斜。于是，电极保持件40就不会与传感器元件10接触，即使电极保持件40被装配到元件导向部33。于是，就不会有过量的负荷施加在传感器元件10上，因此就能防止传感器元件10的破裂。

来自外部电路的导线68连接到电极配件60。因为用于导向导线68的分离器50设在在元件导向部33的后部，就能分开地提供导线68。在装配气敏传感器1时防止导线68彼此之间的缠结，因此就能很容易地装配气敏传感器1并且可以防止短路的发生。在分离器50的一个端部上还设有每个直径都基本上等于相应导线68外径的小直径部分53。为此，用于堵缝导线68以固定导线68从而防止导线68脱离的电极配件60的基部62就不能穿过小直径部分53，因此就能防止电极配件60从分离器50脱离。

当然可以对本发明作出各种变化。例如，前述实施例已经示出了其中电极配件60周围的电绝缘元件形成为三个部件(一对电极保持件40以及一个分离器50)的情况。然而，电绝缘元件也可以形成为两个部件或者一个部件。例如，图11示出了一个例子，其中电极保持件40和分离器50整体地形成为一对电极保持件140的两个部件。如图11所示，每个电极保持件140以如此的方式提供为使得等同于分离器50的部分被垂直地分成两个部件，其中之一和等于同电极保持件40的部分整体地模制。

这对电极保持件140中的每个都具有设在等同于电极保持件40的部分中的凹陷部141。凹陷部141被形成为使得，当传感器元件10被电极保持件140从传感器元件10的厚度方向上夹持时，传感器元件10与元件导向部33一起能存入凹陷部141中。在这种情况下，凹陷部141的内表面143与这对元件导向部33的外表面相适应。两个贯穿每个电极保持件140直到外壁表面144的开口146面对传感器元件10的板面地设在凹陷部141的内壁表面142中，其方式与根据本实施例的电极保持件40中的方式相同。本实施例中的电极配件60的突出片63被装配入开口146以便从而将电极配件60的前端部分61保持在电极保持件140的内侧。

两个等同于分离器50的通孔52的插入凹槽152设在等同于每个电极保持件140的分离器50的部分中。插入凹槽152连接到凹陷部141。在凹槽与凹陷部141相对的侧面上的端部处设置有每个的凹槽宽度都基本上等于相应导线68外径的小凹槽宽度部分153。小直径宽度部分153用作电极配件60的堵缝部65的阻挡件，其方式与前述实施例中相同。当电极配件60的基部62被存入插入凹槽152同时前端部分61被存入凹陷部141时，电极配件60被整体地存入电极保持件140。顺便提及，电极保持件140等同于本发明权利要求范围中的“绝缘保持元件”。

当传感器元件10与电极导向部33一起被电极保持件140所夹持时，其中放置有电极配件60的前端部分61的电极保持件140与电极导向部33相适应。于是，电极配件60的前端部分61与由元件导向部33导向的传感器元件10之间的位置关系被保持为基本上恒定而与个体差别无关。电极保持件140被图12所示的圆柱形保持配件148所保持，其保持方式与根据本实施例的保持配件48相同。向内延伸的突出部149形成在保持配件148的六个位置处。在保持配件148的六个位置处形成有突出部171(参见图13)，它们每个都位于前端处、径向向内地延伸、逐渐地以不同方向向内弯曲并且延伸到后端侧从而基本上弯曲为J形。

如图13所示，在突出部149和突出部171弹性地紧靠在电极保持件140外侧的情况下，保持配件148保持电极保持件140从而保持传感器元件10被这对电极保持件140所夹持的状态。此外，保持配件148操作来使得保护盖70位于保持配件148径向外侧的部分被径向向内地压缩，以使得在保持配件148的这个部分被一个变形为凸状地向内弯曲的凸状部分181所变形时，保持配件148被保持在保护盖70中。

为此，电极保持件140被稳定地保持，即使在气敏传感器1受到振动的情况下。即使还有外部冲击作用在保护盖70上，作用在电极保持件140上的冲击也能被保持配件148所缓和。因为可以减小传递到传感器元件10的外力，就能防止元件破裂。可选地，气敏传感器1可以通过使用具有突出部的保持配件来形成，所述突出部提供为在保护盖70中没有凸状部分181的情况下向外突出(如同根据前述实施例中保持配件48中所示)以使得突出部紧靠在保护盖70的内壁上同时这个电极保持件140被保持配件的内圆周所保持。

图14和15示出了其中电极保持件40和分离器50被整体地形成为由单个部件构成的电极保持件240的例子。电极保持件240具有形成在相当于电极保持件40的部分中的凹陷部241以使得套筒30的元件导向部33能插入凹陷部241中。这对元件导向部33的外表面被装配到凹陷部241的内表面从而将电极保持件240与元件导向部33对准。

在每个面对插入凹陷部241的传感器元件10的板面的内壁表面242中的两个位置处，设置有形状都为L形的啮合凹槽246。当前述实施例中的电极配件60的突出片63被装配入啮合凹槽246同时每个突出片63的界面视图呈L形时，电极配件60的前端部分61就能定位在凹陷部241中。当元件导向部33被装配到凹陷部241的内表面243时，传感器元件10被夹持在电极配件60彼此相对的前端部分61之间以使得前端部分61能被电连接到电极端子部分15和16。传感器元件10由元件导向部33定位同时其中布置有电极配件60的前端部分61的电极保持件240由元件导向部33定位。为此，当电极保持件240被装配为置于元件导向部33上时，电极配件60的前端部分61和传感器元件10之间的位置关系就被保持为恒定而与个体差别无关。

顺便提及，电极保持件240等同于分离器50的部分中形成插孔252和小直径部分253以及其中存入四个电极配件60的基部62以防止电极配件脱离的要点与前述实施例中相同。顺便提及，电极保持件240等同于本发明权利要求范围中的“绝缘保持元件”。

电极保持件240被如图16所示的圆柱形保持配件248保持在保护盖70中。在保持配件248的六个位置处形成有向内延伸的突出部251。在保持配件248的六个位置处形成有突出部249，每个突出部位于后端处、径向向内延伸、逐渐地以不同方向上向内弯曲并且向前端侧延伸从而基本上弯曲为J形。如图17所示，在突出部249和突出部251弹性地紧靠在电极保持件240外侧上的情况下，保持配件248保持电极保持件240。此外，保持配件248操作来使得保护盖70位于保持配件248径向外侧的部分被径向向内地压缩，以使得在保持配件248的这个部分被一个变形为凸状地向内弯曲的凸状部分181所变形时，保持配件248被保持在保护盖70中。

为此，电极保持件240被稳定地保持，即使在气敏传感器1受到振动的情况下。即使还有外部冲击作用在保护盖70上，作用在电极保持件240上的冲击也能被保持配件248所缓和。可选地，气敏传感器1可以通过使用具有突出部的保持配件来形成，所述突出部提供为在保护盖70中没有凸状部分181的情况下向外突出(如同根据前述实施例中保持配件48中所示)以使得突出部紧靠在保护盖70的内壁上同时这个电极保持件240被保持配件的内圆周所保持。

尽管前述实施例已经示出了其中提供有一对元件导向部33同时提供有用于导向传感器元件10的横向相对侧端部的凹槽部35的情况，但是元件导向部35的构造并不限于此。元件导向部33可以形成为四个导向元件，用于导向传感器元件10的四个角的分界线。尽管每个电极配件60的前端部分61的形状类似于U形弹簧，但是前端部分61的形状可以类似于板形弹簧或波形弹簧，其在垂直于电极保持件40内壁表面42的方向上具有推力以使得前端部分61能被置于和保持在内壁表面42中。

尽管已经结合具体实施例详细地描述了本发明，但是对于所属技术领域的技术人员来说很显然，在不偏离本发明精神和范围的前提下，可以作出各种变化和修改。

本申请基于2004年3月19日申请的日本专利申请(专利申请No.2004-079813)并且其内容以参考的方式引入于此。

工业实用性

尽管前述实施例已经示出了其中氧气传感器用作本发明能应用的气敏传感器的例子，但是本发明也能用于各种具有板状传感器元件的气敏传感器，比如总体环境空气燃料比传感器、NOx传感器等。

Claims (9)

1.一种气敏传感器，其包括：

圆柱形金属外壳；

板状传感器元件，其在纵向上延伸并且包括有暴露于待测量气体的前端侧以及电极端子部分，所述电极端子部分形成于后端侧上的上和下表面上以便与接线端子相接触；和

保持在金属外壳内部并且包括有轴向孔的套筒，传感器元件插入所述轴向孔中，

其特征是，套筒还包括有元件导向部，该元件导向部从轴向孔后端侧上的一个开口端表面上突出并且防止传感器元件在与轴向孔的轴向交叉的方向上倾斜。

2.如权利要求1所述的气敏传感器，其特征是，套筒包括一对相对于轴向孔的中心轴线彼此相对布置的元件导向部。

3.如权利要求2所述的气敏传感器，其特征是，这对元件导向部具有凹槽部，所述凹槽部与轴向孔的内圆周连续以使得传感器元件的任一横向相对侧端部被存入凹槽部内。

4.如权利要求1至3中任一项所述的气敏传感器，其特征是：

在传感器元件的后端侧周围设有绝缘保持元件，并且接线端子设置在传感器元件和绝缘保持元件之间以便与电极端子部分相接触；和

绝缘保持元件的内表面与元件导向部的外表面相配合。

5.如权利要求4所述的气敏传感器，其特征是，绝缘保持元件为一对，并且夹持和固定接线端子和传感器元件。

6.如权利要求5所述的气敏传感器，其特征是，所述的气敏传感器还包括：

固定到金属外壳上以便包围绝缘保持元件的保护盖；和

保持配件，其形状类似于包围绝缘保持元件外圆周的管，并且当接线端子和传感器元件由被绝缘保持元件保持夹紧时其被保持在保护盖的内部中。

7.如权利要求4所述的气敏传感器，其特征是，这些绝缘保持元件由一个单独的元件来替换，所述单独的元件用于覆盖传感器元件的后端侧包围物，并且在后端侧上具有通孔以使得连接到接线端子的导线插入通孔之中。

8.如权利要求7所述的气敏传感器，其特征是，所述的气敏传感器还包括：

固定到金属外壳上以便包围绝缘保持元件的保护盖；和

保持配件，当绝缘保持元件被保持在保持配件的内部时其被保持在保护盖的内部中。

9.一种气敏传感器，其包括；

圆柱形金属外壳；

板状传感器元件，其在纵向上延伸并且包括有暴露于待测量气体的前端侧以及电极端子部分，所述电极端子部分形成于后端侧上以便与接线端子相接触；和

保持在金属外壳内部并且包括有轴向孔的套筒，传感器元件插入所述轴向孔中，

其特征是，套筒还包括有元件导向部，该元件导向部从轴向孔后端侧上的一个开口端表面上突出并且与轴向孔同轴地对传感器元件的后端侧进行导向。

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