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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
Sensors sowie einen Sensor.
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Unter
herkömmlichen
bekannten Sensoren gibt es Sauerstoffsensoren, die so aufgebaut
sind, daß ein
Erfassungselement, das eine rohrförmige Gestalt annimmt (nachfolgend
kann darauf als ein rohrförmiges
Erfassungselement Bezug genommen werden), in einem metallischen
Mantel gehalten wird. Einige der Sauerstoffsensoren gebrauchen ein
rohrförmiges
Erfassungselement, das einen Flanschabschnitt aufweist, der an einer
im wesentlichen zentralen Position in der axialen Richtung integriert
so ausgebildet ist, daß der
Flanschabschnitt zur Rückseite zeigt
und radial auswärts
vorsteht. Das rohrförmige Erfassungselement
ist in dem metallischen Mantel so angeordnet, daß der Flanschabschnitt direkt
oder über
ein anderes Element (wie etwa eine Dichtung) mit einem gestuften
Abschnitt (nachfolgend auch Stufenabschnitt genannt) in Eingriff
steht, der sich radial einwärts
von der Wandoberfläche
einer Durchgangsbohrung des metallischen Mantels erstreckt.
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Unterdessen
verwenden vor kurzem vorgeschlagene Sauerstoffsensoren ein Erfassungselement,
das eine Plattengestalt annimmt (ein Erfassungselement, das eine
laminierte Struktur aufweist; darauf kann nachfolgend als ein plattenartiges
Erfassungselement Bezug genommen werden) anstelle eines Erfassungselements,
das eine rohrförmige
Gestalt annimmt. Solch ein plattenartiges Erfassungselement weist
keinen integriert ausgebildeten Flanschabschnitt zum Eingriff mit
einem gestuften Abschnitt eines metallischen Mantels auf. Vielmehr
verwendet das plattenartige Erfassungselement einen rohrförmigen Isolator,
auf dem eine Eingriffsfläche zum
Eingriff mit dem Stufenabschnitt des metallischen Mantels ausgebildet
ist, so daß das
plattenartige Erfassungselement von dem metallischen Mantel gehalten
werden kann. Genauer gesagt sind der Isolator und das plattenartige
Erfassungselement fest zu einer Einheit zusammengefasst und die
Eingriffsfläche
des Isolators dient als die Eingriffsfläche des Flanschabschnitts und
steht mit dem gestuften Abschnitt des metallischen Mantels in Eingriff,
wodurch das plattenartige Erfassungselement von dem metallischen
Mantel gehalten wird (siehe japanische veröffentlichte Patentanmeldung
(kokai) Nr. 2002-174622 (1 und 3)).
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Eine
Verwendung des Isolators als ein Flanschabschnitt ermöglicht ein
Anbringen eines plattenartigen Erfassungselements an einem metallischen Mantel,
der eigentlich zur Verwendung mit einem rohrförmigen Erfassungselement – vorgesehen
ist. Somit können
Sensoren, die ein rohrförmiges
Erfassungselement verwenden, und Sensoren, die ein plattenartiges
Erfassungselement verwenden, metallische Mäntel derselben Art als gemeinsame
Komponenten verwenden. So ein gemeinsames Verwenden von Komponenten
verringert Komponentenkosten bei der Produktion von Sensoren.
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Unterdessen
sind einige Sauerstoffsensoren, die ein Erfassungselement verwenden,
das eine Plattengestalt annimmt, so aufgebaut, daß ein isolierender
Halter, ein Presspulverfüller
und ein isolierender Ärmel
schichtweise auf eine solche Weise angeordnet sind, daß sie das
plattenartige Erfassungselement von allen radialen Richtungen umgeben.
Bei dem Herstellungsprozess solch eines Sensors wird, nachdem der
isolierende Halter und der Presspulverfüller innerhalb eines metallischen
Mantels angeordnet sind, ein plattenartiges Erfassungselement, an das
der isolierende Ärmel
angebracht ist, durch eine Elementeinführungsdurchgangsbohrung des
Presspulverfüllers
und durch eine Elementeinführungsdurchgangsbohrung
des isolierenden Halters eingeführt,
wodurch das plattenartige Erfassungselement und der metallische
Mantel miteinander verbunden werden. Anschließend wird der Presspulverfüller mit Druck
beaufschlagt. Aufgrund von Kompressionsspannung des Presspulverfüllers wird
das plattenartige Erfassungselement in dem metallischen Mantel gehalten,
wodurch das plattenartige Erfassungselement und der metallische
Mantel eine Einheit bilden (siehe japanische veröffentlichte Patentanmeldung (kokai)
Nr. 2002-168823 (1)).
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Der
herkömmliche
Sauerstoffsensor, der in der oben genannten JP 2002-174622 offenbart
ist, verwendet jedoch ein Glasdichtungsmaterial, um den Isolator
und das Erfassungselement fest miteinander zu verbinden. Das Schweißen von
Glas erfordert eine Wärmeverarbeitung
bei hoher Temperatur. Weil bei einer Wärmeverarbeitung bei hoher Temperatur
ein Auftreten von Rissen (Bruch) des Erfassungselements verursachen
kann, die von einer abrupten Änderung
der Temperatur herrühren,
muss die Wärmeverarbeitungsdauer
auf einen langsamen Temperaturanstieg eingestellt sein, um so einen
Bruch des Erfassungselements zu verhindern. Bei dem Ablauf zur Herstellung
eines Sensors verursacht jedoch eine Verlängerung der Dauer der Wärmeverarbeitung
bei hoher Temperatur einen Abfall der Herstellungseffizienz.
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Unterdessen
verwendet der herkömmliche Sauerstoffsensor,
der in der obengenannten JP 2002-168823 offenbart ist, einen Presspulverfüller (ein
Ringelement, das durch Pressen einer Pulversubstanz gebildet ist
(nachfolgend wird darauf als ein Presspulverring Bezug genommen))
anstelle des Glasdichtungsmaterials, wodurch das Erfordernis eines
Wärmeverarbeitungsschritts
zum Glasschweißen beseitigt und somit ein Abfall der Sensorherstellungseffizienz,
der sonst aufgrund einer Verlängerung
der Dauer des Wärmeverarbeitens
bei hoher Temperatur entstehen könnte,
vermieden werden.
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Der
Presspulverring kann beispielsweise in eine ringförmige Gestalt
geformt sein, die ein Elementeinführungsdurchgangsloch aufweist,
das an einem zentralen Abschnitt ausgebildet ist. Das Elementeinführungsdurchgangsloch
weist einen Querschnittsbereich auf, der etwas größer als
der des plattenartigen Erfassungselements ist, um so ein Einführen des
plattenartigen Erfassungselements durch dasselbe zu ermöglichen.
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Bei
der Herstellung eines Sensors, der einen Presspulverring verwendet,
der ein Elementeinführungsdurchgangsloch
aufweist, das in der oben erwähnten
Gestalt ausgebildet ist, wird jedoch die folgende Montagearbeit
problematisch: Nachdem der Presspulverring in einem Durchgangsloch
eines metallischen Mantels angeordnet ist, werden ein plattenartiges
Erfassungselement und der Metallmantel zusammen auf eine solche
Weise montiert, daß das
Erfassungselement in das Elementeinführungsdurchgangsloch des Presspulverrings
eingeführt
wird. Insbesondere muß,
wenn das plattenartige Erfassungselement in das Elementeinführungsdurchgangsloch eingeführt werden
soll, das plattenartige Erfassungselement in einer solchen Winkelausrichtung
(eine Winkelstellung um seine Achse) eingestellt werden, daß es in
das Elementeinführungsdurchgangsloch einführbar ist.
Insbesondere wird, falls ein metallischer Mantel so aufgebaut ist,
daß der
Presspulverring tief in seinem Durchgangsloch angeordnet wird, ein
Erkennen der Winkelausrichtung des Elementeinführungsdurchgangslochs des Presspulverrings schwierig;
infolgedessen wird die Arbeit der Montage des plattenartigen Erfassungselements
und des metallischen Mantels problematisch.
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts der obigen Probleme erfolgt,
und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren
zum Herstellen eines Sensors zu schaffen, wobei das Verfahren auf
einem Erfassungselement einen Flanschbereich (einen Eingriffsabschnitt)
zum Eingriff mit einem Stufenabschnitt eines metallischen Mantels
bildet, und die Arbeit eines Anbringens des Erfassungselements an
dem metallischen Mantel erleichtert.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe mittels des Verfahrens zum Herstellen eines Sensors gemäß dem unabhängigen Anspruch
1 gelöst.
Ferner löst
die Erfindung die Aufgabe mittels eines Sensors gemäß dem unabhängigen Anspruch
9. Die abhängigen
Ansprüche
geben Ausführungsformen
der Erfindung an.
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Um
die obige Aufgabe zu lösen,
schafft die Erfindung nach Anspruch 1 ein Verfahren zum Herstellen
eines Sensors, umfassend ein plattenartiges Erfassungselement, das
die Gestalt einer sich axial erstreckenden Platte annimmt und das
einen Erfassungsabschnitt aufweist, der an einem vorderen Endabschnitt
ausgebildet ist, der auf ein zu messendes Objekt gerichtet ist,
und einen Elektrodenanschlußabschnitt,
der an einem rückwärtigen Endabschnitt ausgebildet
ist; einen Flanschbereich, der auf eine solche Weise an das plattenartige
Erfassungselement integriert montiert ist, daß er das plattenartige Erfassungselement
umgibt; und einen metallischen Mantel, der ein sich axial erstreckendes
Durchgangsloch aufweist, das dem plattenartigen Erfassungselement
ermöglicht,
sich durch den metallischen Mantel hindurch zu erstrecken, und einen
Stufenabschnitt, der sich von einer Wandoberfläche des Durchgangslochs radial
einwärts
erstreckt und der dazu eingerichtet ist, mit dem Flanschbereich
in Eingriff gebracht zu werden. Der Flanschbereich umfaßt wenigstens
eine erste Pulverschicht, die als ein erster Presspulverrings gebildet
ist und die an das plattenartige Erfassungselement integriert montiert
ist. Das Verfahren umfaßt
einen ersten Schritt eines Einführens
des plattenartigen Erfassungselements durch ein Elementein führungsdurchgangsloch
des ersten Presspulverrings und ein Anordnen des ersten Presspulverrings
entlang einer axialen Richtung des plattenartigen Erfassungselements,
wobei eine Querschnittsfläche
des Elementeinführungsdurchgangslochs,
gemessen im Schnitt einer sich rechtwinklig zu der axialen Richtung
erstreckenden Ebene, größer ist
als die des plattenartigen Erfassungselements bei Vergleich in einem
Stadium vor Einführung
des plattenartigen Erfassungselements durch den ersten Presspulverring;
einen zweiten Schritt eines integrierten Montierens des Flanschbereichs
einschließlich
wenigstens des ersten Presspulverrings an dem plattenartigen Erfassungselement
mittels eines Beaufschlagens des ersten Presspulverrings mit einem axial
komprimierenden Druck, um so den ersten Presspulverring komprimierend
zu verformen, so daß die
Querschnittsfläche
des Elementeinführungsdurchgangslochs
verringert wird; und einen dritten Schritt eines Ineingriffbringens
des Flanschbereichs, direkt oder über ein Zwischenelement, mit
dem – Stufenabschnitt
des metallischen Mantels dann, wenn das plattenartige Erfassungselement
in dem Durchgangsloch des metallischen Mantels angeordnet wird,
um dadurch das plattenartige Erfassungselement in dem Durchgangsloch
axial zu positionieren, wobei das Zwischenelement einen hohlen Abschnitt aufweist,
dessen Größe genügend groß ist, damit sich
das plattenartige Erfassungselements um eine sich axial erstreckende
Mittelachse innerhalb des Hohlabschnitts drehen kann.
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Gemäß dem obigen
Verfahren zum Herstellen eines Sensors wird in dem ersten Schritt
das plattenartige Erfassungselement durch das Elementeinführungsdurchgangsloch
des ersten Presspulverrings eingeführt, und der erste Presspulverring
wird entlang der axialen Richtung des plattenartigen Erfassungselements
positioniert.
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In
dem zweiten Schritt wird der Flanschabschnitt einschließlich wenigstens
des ersten Presspulverrings integriert an das plattenartige Erfassungselement
montiert, indem der erste Presspulverring mit einem Druck beaufschlagt
wird, um so den ersten Presspulverring komprimierend zu verformen, so
daß die
Querschnittsfläche
des Elementeinführungsdurchgangslochs
verringert wird. Infolgedessen wird der Flanschbereich einschließlich des
ersten Presspulverrings integriert an dem plattenartigen Erfassungselement
montiert, während
er von dem plattenartigen Erfassungselement in einer zu der axialen Richtung
rechtwinkligen Richtung hervorsteht (radial auswärts), so daß der Flanschbereich mit dem
Stufenabschnitt des metallischen Mantels in Eingriff gebracht werden
kann.
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In
dem dritten Schritt wird zu dem Zeitpunkt der Anordnung des plattenartigen
Erfassungselements in dem Durchgangsloch des metallischen Mantels
der Flanschbereich mit dem – Stufenabschnitt
des metallischen Mantels direkt oder über ein Zwischenelement in
Eingriff gebracht. Durch Verwendung des Flanschbereichs als einen
Eingriffsbereich wird das plattenartige Erfassungselement axial
in dem metallischen Mantel positioniert. So ein Positionieren des
plattenartigen Erfassungselements in dem metallischen Mantel beseitigt
ein Erfordernis, ein Glasdichtungsmaterial zu verwenden, wodurch ein
Abfall der Sensorherstellungseffizienz verhindert wird, der sich
sonst infolge einer Verwendung Wärmeverarbeitens
bei hoher Temperatur ergeben könnte.
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Gemäß dem Herstellungsverfahren
der vorliegenden Erfindung wird die Arbeit der Montage des Flanschbereichs
und des plattenartigen Erfassungselements nicht gleichzeitig mit
der Arbeit der Montage des plattenartigen Erfassungselements und
dem metallischen Mantel durchgeführt,
sondern sie wird vor der Arbeit der Montage des plattenartigen Erfassungselements
und des metallischen Mantels durchgeführt.
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Das
obige Vorgehen beseitigt ein Erfordernis, wonach das plattenartige
Erfassungselement in einer vorbestimmten Winkelausrichtung einzustellen ist,
wodurch die Arbeit des Einstellens des plattenartigen Erfassungselements
in der vorbestimmten Winkelausrichtung nicht anfällt und die Arbeit des Anbringens
des plattenartigen Erfassungselements an den metallischen Mantel
erleichtert wird.
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Wenn
das plattenartige Erfassungselement, an das der Flanschbereich einschließlich wenigstens des
ersten Presspulverrings integriert montiert ist, an den metallischen
Mantel montiert werden soll, greift der Flanschbereich in den Stufenabschnitt
ein, wodurch das plattenartige Erfassungselement an einer vorbestimmten
axialen Position bezüglich
des metallischen Mantels positioniert werden kann. Somit kann durch
Vorbestimmung, unter Berücksichtigung
der Position des Stufenabschnitts auf dem metallischen Mantel, einer
Position auf dem plattenartigen Erfassungselement, an dem der Flanschbereich
(erster Presspulverring) angebracht werden soll, das plattenartige
Erfassungselement an einer vorbestimmten Position bezüglich des
metallischen Mantels positioniert werden. Dies erleichtert das Positionieren
(insbesondere das axiale Positionieren) des plattenartigen Erfassungselements
bezüglich
des metallischen Mantels.
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Das
Zwischenelement weist den hohlen Abschnitt auf. Der hohle Abschnitt
ist genügend
groß, damit
sich das plattenartige Erfassungselement um seine eigene Achse innerhalb
des hohlen Abschnitts drehen kann. Somit bedingt das Zwischenelement keine
Beschränkung
hinsichtlich der Winkelausrichtung des plattenartigen Erfassungselements.
Das Zwischenelement kann beispielsweise eine Dichtung sein.
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Falls
das Zwischenelement verwendet wird, wird das plattenartige Erfassungselement
durch den hohlen Abschnitt des Zwischenelements eingeführt, und
der Flanschbereich wird im mittelbaren Kontakt mit dem gestuften
Abschnitt des metallischen Mantels über das Zwischenelement gebracht.
Man beachte, daß eine
Verwendung einer Dichtung als das Zwischenelement Gasdichtigkeit
zwischen dem plattenartigen Erfassungselement und dem metallischen Mantel
verbessert.
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Vorzugsweise
umfasst, wie in Anspruch 2 ausgeführt ist, bei dem oben beschriebenen
Verfahren zum Herstellen eines Sensors der Flanschbereich ferner
eine rohrförmige
Schutzabdeckung, die eine Seitenfläche des ersten Presspulverrings
abdeckt; in dem ersten Schritt wird, wenn das plattenartige Erfassungselement
durch das Elementeinführungsdurchgangsloch
des ersten Presspulverrings eingeführt werden soll, die Schutzabdeckung
an einer Position angeordnet, an der die Schutzabdeckung die Seitenfläche des
ersten Presspulverrings abdeckt; und in dem zweiten Schritt wird
der erste Presspulverring mit dem komprimierenden Druck beaufschlagt,
um so den ersten Presspulverring komprimierend zu verformen, so
daß die
Querschnittsfläche
des Elementeinführungsdurchgangslochs
verringert ist und so daß ein
Zwischenraum zwischen dem ersten Presspulverring und der Schutzabdeckung beseitigt
wird, wodurch der Flanschbereich, der den ersten Presspulverring
beinhaltet, und die Schutzabdeckung an das plattenartigen Erfassungselement integriert
montiert werden.
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Indem
nicht lediglich der erste Presspulverring, sondern auch die Schutzabdeckung
als Einheit an dem plattenartigen Erfassungselement angebracht werden,
dient der Flanschbereich, der den ersten Presspulverring und die
Schutzabdeckung beinhaltet, als ein Eingriffsbereich des plattenartigen
Erfassungselements. Im Vergleich mit einem Eingriffsbereich, der
lediglich durch den ersten Presspulverring gebildet wird, kann der
Eingriffsbereich, der von dem Flanschbereich gebildet wird, der
den ersten Presspulver ring und die Schutzabdeckung beinhaltet, eine
verbesserte Festigkeit aufweisen, wodurch ein Auftreten von Bruch,
wie etwa Reißen
oder Splittern bei dem Ablauf des Herstellens eines Sensors verhindert
wird.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Sensors
ist die Schutzabdeckung auf eine solche Weise angeordnet, daß sie die
Seitenfläche
des ersten Presspulverrings abdeckt (umgibt). Somit erübrigt sich
in dem zweiten Schritt, wenn der erste Presspulverring komprimierend
verformt werden soll, eine Hilfsvorrichtung zum Umgeben der Seitenfläche des
ersten Presspulverrings, wodurch die Vorrichtung (das Gerät) zum Herstellen eines
Sensors vereinfacht wird.
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Vorzugsweise
umfaßt,
wie in Anspruch 3 ausgeführt
ist, bei dem Verfahren zum Herstellen eines Sensors, in dem die
Schutzabdeckung verwendet wird, der Flanschbereich ferner einen
isolierenden Halter, der an einer Vorderseite des ersten Presspulverrings
angeordnet ist, eine ringförmige
Gestalt annimmt und aus einem isolierenden Material gebildet ist;
die Schutzabdeckung ist aus einem metallischen Material gebildet,
nimmt eine rohrförmige
Gestalt an, um so die Seitenfläche
des ersten Presspulverrings und eine Seitenfläche des isolierenden Halters
abzudecken, und weist einen Bodenabschnitt auf, der an eine Vorderabschnittsfläche des
isolierenden Halters stößt; der
isolierende Halter weist einen Einführungsdurchgangslochabschnitt
auf, dessen Querschnittsfläche,
gemessen im Schnitt einer sich rechtwinklig zu der axialen Richtung
erstreckenden Ebene, größer ist
als die des plattenartigen Erfassungselements; der Bodenabschnitt
der Schutzabdeckung weist einen Öffnungsabschnitt
auf, dessen Querschnittsfläche,
gemessen im Schnitt einer sich rechtwinklig zu der axialen Richtung
erstreckenden Ebene, größer als
die des plattenartigen Erfassungselements ist; in dem ersten Schritt
werden der erste Presspulverring und der isolierende Halter mit
der Schutzabdeckung abgedeckt, so daß der Bodenabschnitt der Schutzabdeckung
auf der Vorderseite des isolierenden Halters angeordnet ist, und
das plattenartige Erfassungselement wird durch den Öffnungsabschnitt
des Bodenabschnitts der Schutzabdeckung durch den Einführungsdurchgangslochabschnitt
des isolierenden Halters und durch das Elementeinführungsdurchgangsloch
des ersten Presspulverrings eingeführt; und in dem zweiten Schritt
wird der axial komprimierende Druck beaufschlagt, um so den ersten
Presspulverring komprimierend zu verformen und um so den Flanschbereich
einschließlich
des ersten Presspulverrings, des isolierenden Halters und der Schutzabdeckung
an dem plattenartigen Erfassungselement integriert zu montieren.
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Die
Schutzabdeckung, die den Bodenabschnitt aufweist, wird infolge komprimierender
Verformung des ersten Presspulverrings an das plattenartige Erfassungselement
integriert montiert und kann den isolierenden Halter darin mittels
seines Bodenabschnitts halten. Somit kann, wenn das plattenartige
Erfassungselement, an das der Flanschbereich integriert montiert
ist, gehalten werden soll, ein Auftreten einer Trennung des isolierenden
Halters von dem plattenartigen Erfassungselement ungeachtet der
Ausrichtung des vorderen Abschnitts des plattenartigen Erfassungselements
verhindert werden; das heißt
unabhängig
davon, ob der vordere Endabschnitt vertikal (aufwärts oder
abwärts)
oder horizontal (nach links oder rechts gerichtet) ausgerichtet ist.
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Somit
wird bei dem Ablauf zum Herstellen eines Sensors, wenn das plattenartige
Erfassungselement an das der Flanschbereich integriert montiert ist,
gehalten werden soll, keine Beschränkung hinsichtlich der Ausrichtung
des plattenartigen Erfassungselements bedingt, wodurch die Herstellungsarbeit
weniger kompliziert wird.
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Der
Bodenabschnitt der Schutzabdeckung kann als eine Dichtung dienen,
die eine Bildung eines Zwischenraums zwischen dem isolierenden Halter und
dem gestuften Abschnitt des metallischen Mantels verhindert, wodurch
eine Gassichtigkeit zwischen dem plattenartigen Erfassungselement
und dem metallischen Mantel verbessert wird.
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Vorzugsweise
ist ein metallisches Material, das dazu verwendet wird, die Schutzabdeckung
zu bilden, elastisch verformbar und kann eine Verwendung in einer
Hochtemperaturumgebung aushalten. Der isolierende Halter ist dazu
vorgesehen, eine Pulversubstanz, die dazu verwendet wird, den ersten Presspulverring
zu bilden, daran zu hindern, aus dem Inneren des metallischen Mantels
durch das Durchgangsloch des metallischen Mantels auszutreten.
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Vorzugsweise
weist, wie in Anspruch 4 ausgeführt
ist, bei dem Verfahren zum Herstellen eines Sensors, in dem die
Schutzabdeckung, die den Bodenabschnitt aufweist, verwendet wird,
der Stufenabschnitt des metallischen Mantels eine Kegelfläche auf,
die so verjüngt
ist, daß der
Durchmesser nach hinten zunimmt; die vordere Endabschnittsfläche des isolierenden
Halters beinhaltet wenigstens eine Kegelfläche, die so verjüngt ist,
daß der
Durchmesser nach vorne hin abnimmt; der Bodenabschnitt der Schutzabdeckung
nimmt einen Winkel ein, der sich von dem der Kegelfläche des
isolierenden Halters in einem Stadium unterscheidet, bevor die Schutzabdeckung
auf eine solche Weise angeordnet wird, daß sie den ersten Presspulverring
und den isolierenden Halter abdeckt; und in dem zweiten Schritt
wird der axial komprimierende Druck beaufschlagt, um so den ersten
Presspulverring komprimierend zu verformen und um so den Bodenabschnitt
der Schutzabdeckung zu verformen, so daß der Bodenabschnitt einen
Winkel einnimmt, der im wesentlichen gleich dem der Kegelfläche des
isolierenden Halters ist, wodurch der Flanschbereich an das plattenartige
Erfassungselement integriert montiert wird.
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Das
obige Verfahren zum Herstellen eines Sensors verwendet nicht ein
Vorgehen, bei dem der Kegelwinkel des Bodenabschnitts der Schutzabdeckung,
gemessen vor Anbringung der Schutzabdeckung an dem plattenartigen
Erfassungselement, im wesentlichen gleich dem Winkel der Kegelfläche eines
vorderen Endabschnitts des isolierenden Halters eingestellt wird.
Stattdessen wird in dem zweiten Schritt der erste Presspulverring
komprimierend verformt, und der Bodenabschnitt der Schutzabdeckung wird
verformt, um so einen Winkel einzunehmen, der im wesentlichen gleich
dem Winkel der Kegelfläche des
vorderen Endabschnitts des isolierenden Halters ist.
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Indem
ein Kegelwinkel (offener Winkel) der Kegelfläche des Bodenabschnitts der
Schutzabdeckung verwendet wird, der sich, gemessen vor Beaufschlagen
von Druck, von dem Kegelwinkel (offener Winkel) der vorderen Endabschnittsfläche des isolierenden
Halters unterscheidet, selbst wenn der Kegelwinkel der verjüngten vorderen
Endabschnittsfläche
des isolierenden Halters innerhalb eines Toleranzbereichs variiert,
kann die innere Kegelfläche des
Bodenabschnitts der Schutzabdeckung günstig an der verjüngten vorderen
Endabschnittsfläche
des isolierenden Halters angebracht werden.
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Somit
kann, selbst wenn der Kegelwinkel der verjüngten vorderen Endabschnittsfläche des
isolierenden Halters einen Abmessungsfehler mit sich bringen sollte,
der Bodenabschnitt der Schutzabdeckung angemessen gegen den isolierenden
Halter stoßen,
wodurch ungünstige
Wirkungen, die von Abmessungsfehlern von Komponentenelementen eines Sensors
in dem Ablauf zum Herstellen eines Sensors herrühren, unterdrückt werden.
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Unterdessen
kann in einigen Fällen,
wenn der Flanschabschnitt, der den ersten Presspulverring, den isolierenden
Halter und die Schutzabdeckung beinhaltet, die mit dem plattenartigen
Erfassungselement, das in dem Durchgangsloch des metallischen Mantels
in Richtung auf das vordere Ende angeordnet ist, integriert sind,
die Schutzabdeckung verformt werden, so daß ihr Übergangsabschnitt zwischen
dem Bodenabschnitt und einem Seitenabschnitt einwärts gerichtet
schwillt bzw. ausbeult. So ein geschwollener Abschnitt der Schutzabdeckung kann
einen unangemessen hohen Druck auf den isolierenden Halter bedingen,
was potentiell zum Bruch des isolierenden Halters führen kann.
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Vorzugsweise
ist, um das obige Problem zu vermeiden, der isolierende Halter so
ausgebildet, daß,
wenn der isolierende Halter in der Schutzabdeckung angeordnet wird,
ein Zwischenraum zwischen dem isolierenden Halter und der Innenfläche des Übergangseckabschnitts
der Schutzabdeckung gebildet wird, wobei der Übergangseckabschnitt sich an einer
Verbindung des Bodenabschnitts und des Seitenabschnitts befindet.
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Mit
anderen Worten verhindert, selbst wenn der Übergangseckabschnitt, der zwischen
dem Bodenabschnitt und dem Seitenabschnitt liegt, der Schutzabdeckung
sich nach Innen ausbeult, ein Gebrauch des isolierenden Halters,
der die oben genannte Form annimmt, einen Kontakt zwischen dem geschwollenen
bzw. ausgebeulten Abschnitt und dem isolierenden Halter, wodurch
ein Bruch des isolierenden Halters verhindert wird.
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Der
so geformte isolierende Halter ist beispielsweise so aufgebaut,
daß, zusätzlich zu
der Kegelfläche
(nachfolgend kann auf sie als eine erste Kegelfläche Bezug genommen werden),
deren Durchmesser nach vorne hin abnimmt und die mit dem Bodenabschnitt
der Schutzabdeckung in Eingriff steht, eine zweite Kegelfläche an dem
vorderen Endabschnitt des isolierenden Halters ausgebildet ist, um
die erste Kegelfläche
zu umgeben. Der Kegelwinkel der zweiten Kegelfläche wird von dem Kegelwinkel
der ersten Kegelfläche
verschieden eingestellt, um so einen Zwischenraum zwischen der zweiten Kegelfläche und
der Innenfläche
der Schutzabdeckung zu bilden.
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Das
Verfahren zum Herstellen eines Sensors, in dem der so ausgebildete
isolierende Halter verwendet wird, weist einen Vorteil auf, der
darin besteht, dass die Effizienz zum Herstellen eines Sensors verbessert
ist, weil ein Bruch des isolierenden Halters, der sonst aus einer
Schwellverformung der Schutzabdeckung resultieren könnte, verhindert
werden kann, um so eine Wahrscheinlichkeit eines Ausschußsensors
zu verringern.
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Vorzugsweise
umfaßt,
wie in Anspruch 6 ausgeführt
ist, bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Sensors,
der Sensor ferner einen Schutzbereich, der auf eine solche Weise
gebildet ist, daß der
vordere Endabschnitt des plattenartigen Erfassungselements, an dem
der Erfassungsabschnitt ausgebildet ist, abgedeckt wird; die Schutzabdeckung
weist einen abdeckungsseitigen Eingriffsabschnitt zum Eingriff mit
dem Stufenabschnitt des metallischen Mantels auf und ist mit dem Schutzabschnitt
integriert ausgebildet; und in dem ersten Schritt wird die Schutzabdeckung,
die integriert mit dem Schutzbereich ausgebildet ist, dazu gebracht,
die Seitenfläche
des ersten Presspulverrings abzudecken, und der Schutzbereich wird
dazu gebracht, den Erfassungsabschnitt des plattenartigen Erfassungselements
abzudecken.
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Das
obige Verfahren zum Herstellen eines Sensors kann gleichzeitig in
einem einzigen Betrieb eine Anordnung der Schutzabdeckung an einer
Position, an der die Seitenfläche
des ersten Presspulverrings abgedeckt wird, und eine Anordnung des Schutzbereichs
an einer Position, an der der Erfassungsabschnitt des plattenartigen
Erfassungselements abgedeckt wird, durchführen. Im Vergleich mit dem
Fall, in dem die Schutzabdeckung und der Schutzbereich einzeln ausgebildet
sind, kann die Anzahl von Verarbeitungsschritten in dem Ablauf zum Herstellen
eines Sensors verringert werden.
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Weil
das plattenartige Erfassungselement bei einem Zwischenzustand der
Herstellung eines Sensors mit dem Schutzbereich abgedeckt und von diesem
geschützt
ist, kann ein Brechen des plattenartigen Erfassungselements in dem
anschließenden Herstellungsablauf
verhindert werden. Insbesondere kann, wenn das plattenartige Erfassungselement
in dem Durchgangsloch des metallischen Mantels angeordnet werden
soll, ein zufälliger
Kontakt zwischen dem plattenartigen Erfassungselement und dem metallischen
Mantel verhindert werden. Deshalb erfordert die Arbeit des Befestigens
des plattenartigen Erfassungselements an dem metallischen Mantel
keine besondere Aufmerksamkeit, um einen Kontakt zwischen dem plattenartigen
Erfassungselement und dem metallischen Mantel zu vermeiden, wodurch
die Befestigungsarbeit weniger kompliziert wird.
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Ferner
verringert eine integrierte Ausbildung der Schutzabdeckung und des
Schutzbereichs die Anzahl von Komponentenelementen eines Sensors, wodurch
Herstellungskosten verringert werden.
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Vorzugsweise
weist, wie in Anspruch 7 ausgeführt
ist, bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Sensors
das plattenartige Erfassungselement eine Schutzschicht auf, die
wenigstens auf einer Oberfläche
einer Elektrode des Vorderabschnitts ausgebildet ist, wobei die Oberfläche der Elektrode
gegenüber
einem zu messenden Objekt freiliegt; und in dem ersten Schritt wird
das plattenartige Erfassungselement durch das Elementeinführungsdurchgangsloch
des ersten Presspulverrings auf eine solche Weise eingeführt, daß der hintere
Endabschnitt des plattenartigen Erfassungselements als ein vorangehender
Abschnitt dient.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Sensors wird in dem
ersten Schritt das plattenartige Erfassungselement durch das Elementeinführungsdurchgangsloch
des ersten Presspulverrings auf eine solche Weise eingeführt, daß der hintere
Endabschnitt des plattenartigen Erfassungselements als ein vorangehender
Abschnitt dient. Somit ist die Arbeit zum Einführen durch den ersten Presspulverring
frei von einem Problem, wonach der erste Presspulverring die Schutzschicht
von dem vorderen Endabschnitt des plattenartigen Erfassungselements
abschabt.
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Somit
erfordert das Verfahren der vorliegenden Erfindung keine Vorsicht,
um ein Abblättern
der Schutzschicht bei dem Ablauf zu verhindern, bei dem der Flanschbereich
einschließlich
des ersten Presspulverrings an dem plattenartigen Erfassungselement,
das die Schutzschicht aufweist, als Einheit angebracht wird, wodurch
eine Arbeit im Ablauf zum Herstellen eines Sensors weniger kompliziert
wird.
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Vorzugsweise
umfaßt,
wie in Anspruch 7 ausgeführt
ist, bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen eines Sensors
der Sensor ferner ein Füllelement,
das gebildet wird, indem eine Pulversubstanz in eine ringförmige Gestalt
gepresst wird, und das auf eine solche Weise angeordnet ist, daß es einen
Abschnitt des plattenartigen Erfassungselements, der auf der Rückseite
des Flanschbereichs liegt, umgibt; in dem dritten Schritt wird das
plattenartige Erfassungselement in dem Durchgangsloch des metallischen
Mantels angeordnet, so daß das
Füllelement
um den Abschnitt des plattenartigen Erfassungselements, der auf
der Rückseite
des Flanschbereichs angeordnet ist, herum angeordnet ist; und, nachdem
der dritte Schritt durchgeführt
ist, wird das Füllelement
mit einem Druck beaufschlagt, der auf den Stufenabschnitt des metallischen
Mantels gerichtet ist, um so einen Raum zwischen dem plattenartigen
Erfassungselement und dem metallischen Mantel mit dem Füllelement
zu füllen,
wodurch das Füllelement
eine gasdichte Dichtung zwischen dem plattenartigen Erfassungselement
und dem metallischen Mantel herstellt.
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Gemäß dem obigen
Verfahren zum Herstellen eines Sensors wird in dem dritten Schritt,
der auf den zweiten Schritt folgt, in dem der Flanschbereich an
das plattenartige Erfassungselement integriert montiert wird, das
ringförmige
Füllelement
an dem plattenartigen Erfassungselement angebracht, wodurch das
Füllelement
von dem Flanschbereich gestützt
werden kann. Mit anderen Worten wird das Füllelement von oben auf das
plattenartige Element, dessen Vorderseite nach unten zeigt, auf
eine solche Weise angebracht, daß das hintere Ende als ein
vorangehendes Ende dient und es durch das Füllelement hindurchgeführt wird.
Infolgedessen ist das Füllelement
um das plattenartige Erfassungselement herum angeordnet, während es
auf dem Flanschbereich ruht.
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In
dem Fall, in dem in einem Stadium vor Anordnung des plattenartigen
Erfassungselements in dem Durchgangsloch des metallischen Mantels
das Füllelement
um das plattenartige Erfassungselement wie oben beschrieben herum
angeordnet werden kann, kann der Zustand der Anordnung des Füllelements
bezüglich
des plattenartigen Erfassungselements ohne weiteres überprüft werden,
so daß das Füllelement
im richtigen Zustand angeordnet werden kann.
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In
dem Fall, in dem, nachdem das plattenartige Erfassungselement dem
Durchgangsloch des metallischen Mantels ange ordnet ist, das Füllelement in
das Durchgangsloch eingeführt
und darin angeordnet wird, ist der Anordnungszustand des Füllelements
schwierig zu überprüfen, weil
es schwierig ist, eine Sichtprüfung
des Inneren des Durchgangslochs des metallischen Mantels durchzuführen, und
der Anordnungszustand des Füllelements
ist wegen des engen Raumes schwierig zu ändern. Infolgedessen kann das
Füllelement
in einem falschen Zustand angeordnet sein (beispielsweise ist das
Füllelement
in einem schrägen
Zustand angeordnet). Das Verfahren zum Herstellen eines Sensors
der vorliegenden Erfindung kann dagegen ohne weiteres das Füllelement
in einem richtigen Zustand bezüglich
des plattenartigen Erfassungselements anordnen, wodurch die Sensormontagearbeit
weniger kompliziert wird.
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Auch
in dem Fall, in dem, nachdem das plattenartige Erfassungselement
in dem Durchgangsloch des metallischen Mantels angeordnet ist, das
Füllelement
in das Durchgangsloch eingeführt
und darin angeordnet ist, bringt eine gewisse Struktur des metallischen
Mantels es mit sich, daß das
Füllelement
einen ziemlich langen Weg fällt,
so daß der
Aufschlag des Falls einen Bruch des Füllelements verursachen kann.
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In
dem Fall des Verfahrens zum Herstellen eines Sensors der vorliegenden
Erfindung kann das Füllelement
dagegen um das plattenartige Erfassungselement herum angeordnet
werden, bevor das plattenartige Erfassungselement in dem Durchgangsloch
des metallischen Mantels angeordnet wird, wodurch ein Bruch des
Füllelements
verhindert wird, der sonst aus dem Aufschlag des Falls resultieren
könnte.
Mit anderen Worten wird das Füllelement um
das plattenartige Erfassungselement herum angeordnet, während es
auf dem Flanschbereich ruht; und dann wird das plattenartige Erfassungselement an
einem hinteren Endabschnitt gehalten und, gemeinsam mit dem Füllelement,
in dem Durchgangsloch des metallischen Mantels angeordnet. Somit kann
ein Auftreten des Aufschlags des Falls verhindert werden, wodurch
ein Bruch des Füllelements verhindert
wird.
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Ferner
werden, weil das Füllelement
dazu gebracht wird, unter Druck den Raum zwischen dem plattenartigen
Erfassungselement und dem metallischen Mantel zu füllen, das
plattenartige Erfassungselement und der metallische Mantel in einem
festeren Zustand montiert, und eine gute gasdichte Dichtung kann
zwischen ihnen hergestellt werden.
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend eingehend unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen beschrieben. Zu den Zeichnungen:
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1 ist eine Schnittansicht,
die den Gesamtaufbau eines Luftkraftstoffverhältnissensors gemäß einer
Ausführungsform
zeigt.
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2 ist eine perspektivische
Ansicht, die die Struktur eines Erfassungselements schematisch zeigt.
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3 ist eine Reihe perspektivischer
Ansichten eines keramischen Halters, eines ersten Presspulverrings
und eines zweiten Presspulverrings in Betrachtung vor Anbringung
an dem Fassungselement.
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4 ist eine perspektivische
Ansicht einer Schutzabdeckung.
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5 ist eine Reihe erläuternder
Ansichten, die Schritte einer Herstellung einer Elementeinheit unter
Verwendung einer Elementeinheitherstellungshilfsvorrichtung zeigen.
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6 ist eine vergrößerte Schnittansicht,
die einen Abschnitt des Luftkraftstoffverhältnissensors zeigt, an dem
der keramische Halter angeordnet ist.
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7 ist eine perspektivische
Ansicht einer Zwischenanordnung, die man durch integriertes Montieren
des Erfassungselements und anderer Elemente wie etwa des ersten
Presspulverrings und eines metallischen Mantels erhält.
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8 ist eine Schnittansicht,
die den Gesamtaufbau eines zweiten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors
zeigt.
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9 ist eine Schnittansicht,
die den Gesamtaufbau eines dritten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors
zeigt, der einen zweiten keramischen Halter beinhaltet.
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10 ist eine vergrößerte Schnittansicht
eines Abschnitts des dritten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors,
in dem der zweite keramische Halter angeordnet ist.
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Die
vorliegende Ausführungsform
ist die eines Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 2 (nachfolgend
kann darauf als ein Luftkraftstoffverhältnissensor 2 Bezug
genommen werden), bei dem es sich um eine Art Gassensor handelt.
Zur Verwendung in einer Luftkraftstoffverhältnisrückkopplungssteuerung in verschiedenen
Verbrennungsmotoren einschließlich
denen von Kraftfahrzeugen beinhaltet der Luftkraftstoffverhältnissensor 2 ein
Erfassungselement (Gassensorelement) zum Erfassen eines bestimmten
Gases oder eines zu messenden Objektes, das im Abgas enthalten ist,
und ist im Abgasrohr eines Verbrennungsmotor angebracht.
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1 ist eine Schnittansicht,
die den Gesamtaufbau des Luftkraftstoffverhältnissensors 2 zeigt,
der durch Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung realisiert
ist.
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Der
Luftkraftstoffverhältnissensor 2 beinhaltet
einen rohrförmigen
metallischen Mantel 102, der einen männlichen Gewindeabschnitt 103 aufweist, der
auf der Außenfläche ausgebildet
ist, wobei der männliche
Gewindeabschnitt 103 dazu eingerichtet ist, den Luftkraftstoffverhältnissensor 2 an
einem Abgasrohr fest anzubringen; ein Erfassungselement 4, das
die Gestalt einer sich axial (in 1 vertikal)
erstreckenden Platte annimmt; einen rohrförmigen keramischen Ärmel 6,
der auf eine solche Weise angeordnet ist, daß er das Erfassungselement 4 von
allen radialen Richtungen her umgibt; ein isolierendes Kontaktelement 82,
das so angeordnet ist, daß die Wandfläche eines
Kontakteinführungsdurchgangslochs 84,
das sich axial durch das isolierende Kontaktelement 82 hindurch
erstreckt, einen hinteren Endabschnitt des Erfassungselements 4 umgibt;
und fünf
Leitungsrahmen 10, die zwischen dem Erfassungselement 4 und
dem isolierenden Kontaktelement 82 angeordnet sind.
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Das
Erfassungselement 4 nimmt die Gestalt einer sich axial
erstreckenden Platte an und ist wie gefolgt aufgebaut: ein Erfassungsabschnitt 8,
der von einer Schutzschicht 25 bedeckt ist, ist an einem
vorderen Endabschnitt (in 1 an
einem unteren Endabschnitt) ausgebildet, der auf ein zu messendes Gas
gerichtet ist; und Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31, 32, 34 und 36 sind
auf einer ersten Plattenoberfläche 21 und
auf einer zweiten Plattenoberfläche 23 ausgebildet,
bei denen es sich um gegenüber liegende
Seiten eines hinteren Endabschnitts handelt (in 1 an einem oberen Endabschnitt). Die
Leitungsrahmen 10 sind zwischen dem Erfassungselement 4 und
dem isolierenden Kontaktelement 82 angeordnet, um so elektrisch
mit dem entsprechenden Elektrodenanschlußabschnitt 30, 31, 32, 34 und 36 des
Erfassungselements 4 verbunden zu werden. Die Anschlußrahmen 10 sind
auch elektrisch mit entsprechenden Leitungsdrähten 46 verbunden,
die sich zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Sensors erstrecken,
wodurch sie Stromwege bilden, durch die Strom zwischen äußerem Gerät, an das
die Leitungsdrähte 46 angeschlossen
sind, und den Elektrodenanschlußabschnitten 30, 31, 32, 34 und 36 fließt.
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Der
metallische Mantel 102 ist im wesentlichen rohrförmig ausgebildet
und weist ein sich axial erstreckendes Durchgangsloch 109 auf,
das einen – im
zu der axialen Richtung rechtwinkligen Schnitt – kreisförmigen Querschnitt aufweist.
Ein gestufter Abschnitt (Stufenabschnitt) 107 steht radial
einwärts von
der Wand des Durchgangslochs 109 hervor. Der metallische
Mantel 102 hält
das Erfassungselement 4, das sich durch das Durchgangsloch 109 erstreckt, auf
eine solche Weise, daß der
Erfassungsabschnitt 8 auf der nach vorn gerichteten Außenseite
des Durchgangslochs 109 angeordnet ist, während die Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31, 32, 34 und 36 auf
der rückwärtigen Außenseite
des Durchgangslochs 109 angeordnet sind. Der gestufte Abschnitt 107 weist
eine Kegelfläche
auf, die bezüglich
einer Ebene, die zu der axialen Richtung rechtwinklig ist, geneigt
ist. Die Kegelfläche
weist nach hinten und ihr Durchmesser vergrößert sich nach hinten.
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In
dem Durchgangsloch 109 des metallischen Mantels 102 sind
ein ringförmiger
keramischer Halter 106, eine erste Pulverschicht 108,
eine zweite Pulverschicht 110 und der keramische Ärmel 6 von der
Vorderseite zu der Rückseite
schichtweise auf eine solche Weise angeordnet, daß sie das Erfassungselement 4 von
allen radialen Richtungen umgeben. Die erste Pulverschicht 108 wird
an dem Erfassungselement 4 angebracht, bevor das Erfassungselement 4 in
den metallischen Mantel 102 eingeführt wird, während die zweite Pulverschicht 110 in
einen Raum zwischen dem Erfassungselement 4 und dem metallischen
Mantel 102 eingefüllt
wird, nachdem das Erfassungselement 4 in den metallischen
Mantel 102 eingeführt
ist. Ein Crimpring 112 ist zwischen dem keramischen Ärmel 6 und
einem hinteren Endabschnitt 104 des metallischen Mantels 102 angeordnet.
Der hintere Endabschnitt 104 des metallischen Mantels 102 ist
auf eine solche Weise gecrimpt, daß er den keramischen Ärmel 6 über den Crimpring 112 nach
vorn preßt.
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2 ist eine perspektivische
Ansicht, die die Struktur des Erfassungselements 4 schematisch zeigt.
In 2 ist ein axialer
Zwischenabschnitt des Erfassungselements 4 weggelassen.
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Das
Erfassungselement 4 ist in einer Plattengestalt ausgebildet,
die einen rechteckigen Querschnitt aufweist, so daß ein Elementabschnitt 20,
der in Gestalt einer sich axial (in 2 horizontal)
erstreckenden Platte ausgebildet ist, und ein Heizelement 22,
das in der Gestalt einer sich axial erstreckenden Platte ausgebildet
ist, laminiert sind. Weil das Erfassungselement 4, das
in dem Luftkraftstoffverhältnissensor 2 verwendet
wird, öffentlich
bekannt ist, wird eine eingehende Beschreibung seiner inneren Struktur
weggelassen. Lediglich ein schematischer Aufbau des Erfassungselements 4 wird
unten beschrieben.
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Der
Elementabschnitt 20 beinhaltet ein Sauerstoffkonzentrationszellenelement,
das so aufgebaut ist, daß poröse Elektroden
auf entsprechenden gegenüberliegenden
Seiten eines Festkörperelektrolytsubstrats
ausgebildet sind; ein Sauerstoffpumpenelement, das so aufgebaut
ist, daß poröse Elektroden
auf entsprechenden gegenüberliegenden Seiten
eines Festkörperelektrolytsubstrats
ausgebildet sind; und einen Abstandhalter, der zwischen dem Sauerstoffkonzentrationszellenelement
und dem Sauerstoffpumpelement eingelagert und dazu eingerichtet
ist, eine hohle Messungsgaskammer zu bilden. Die Festkörperelektrolytsubstrate
sind aus einer Festkörperlösung aus
Zirkonium gebildet, das Yttrium als einen Stabilisator enthält. Die
porösen
Elektroden sind überwiegend
aus Platin (Pt) gebildet. Der Abstandhalter, der dazu verwendet
wird, eine Messungsgaskammer zu bilden, ist überwiegend aus Aluminium gebildet
und so angeordnet, daß eine
poröse
Elektrode des Sauerstoffkonzentrationszellenelements und eine poröse Elektrode
des Sauerstoffpumpelements gegenüber
dem Inneren der hohlen Messungsgaskammer freiliegen. Die Messungsgaskammer
ist an einer Position angeordnet, die einem vorderen Endabschnitt
des Elementabschnitts 20 entspricht. Ein Diffusionssteuerungsabschnitt
ist aus poröser
Keramik gebildet und an einem vorderen Endabschnitt des Abstandhalters
angeordnet, um eine Verbindung zwischen der Messungsgaskammer und dem Äußeren des
Erfassungselements 4 herzustellen. Ein Abschnitt des Erfassungselements 4,
an dem die Messungsgaskammer ausgebildet ist, entspricht dem Erfassungsabschnitt 8.
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Das
Heizelement 22 ist so aufgebaut, daß ein Heizwiderstandsmuster,
das überwiegend
aus Platin ausgebildet ist, zwischen isolierenden Substraten, die überwiegend
aus Aluminium gebildet sind, eingelagert ist.
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Der
Elementabschnitt 20 und das Heizelement 22 sind über eine
Keramikschicht (beispielsweise Zirkoniumkeramik oder Aluminiumkeramik)
miteinander verbunden. Eine Verunreinigungswiderstandsschutzschicht 25,
die aus poröser
Keramik gebildet ist, ist wenigstens auf der Oberfläche von
Elektroden ausgebildet, die an einem vorderen Endabschnitt des Erfassungselements 4 vorgesehen sind,
wobei die Elektrode einem zu messenden Objekt (bei der vorliegenden
Ausführungsform
Abgas) gegenüber
freiliegt. Man beachte, daß bei
der vorliegenden Ausführungsform
die Schutzschicht 25 die gesamte Oberfläche eines vorderen Endabschnitts des
Erfassungselements 4 einschließlich der Oberflächen der
Elektroden abdeckt.
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Wie
in 2 gezeigt ist, sind
in dem Erfassungselement 4 die drei Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31 und 32 auf
einem hinteren Endabschnitt (in 2 ein
rechter Endabschnitt) der ersten Plattenoberfläche 21 gebildet, und
die zwei Elektrodenanschlußabschnitte 34 und 36 sind
auf einem hinteren Endabschnitt der zweiten Plattenoberfläche 23 gebildet).
Die Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31 und 32 sind
auf dem Elementabschnitt 20 gebildet. Einer der Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31 und 32 ist
elektrisch an eine poröse
Elektrode des Sauerstoffkonzentrationszellenelements, die gegenüber dem
Inneren der Messungsgaskammer freiliegt, und an eine poröse Elektrode
des Sauerstoffpumpelements, die gegenüber dem Inneren der Messungsgaskammer
freiliegt, gemeinsam angeschlossen. Die verbleibenden zwei der Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31 und 32 sind
elektrisch an die andere poröse
Elektrode des Sauerstoffkonzentrationszellenelements bzw. an die
andere poröse
Elektrode des Sauerstoffpumpelements angeschlossen. Die Elektrodenanschlußabschnitte 34 und 36 sind auf
dem Heizelement 22 gebildet und an die entsprechenden gegenüberliegenden
Enden des Heizwiderstandsmusters über entsprechende Leitungen
(nicht gezeigt) angeschlossen, die sich in der Richtung der Dicke
des Heizelements erstrecken.
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Das
Erfassungselement 4 weist eine Breite W1 von 4,2 mm und
eine Höhe
H1 von 1,3 mm auf.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist
das so aufgebaute Erfassungselement 4 in dem metallischen
Mantel 102 fixiert, der an einem Abgasrohr befestigt ist,
so daß der
nach vorn gerichtete (in 1 niedrigere)
Erfassungsabschnitt 8 über
das vordere Ende des metallischen Mantels 102 hervorsteht,
während
die rückwärtigen Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31, 32, 34 und 36 über das
hintere Ende des metallischen Mantels 102 hervorstehen.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist
ein Doppelschutz, der aus einem Außenschutz 42 und einem
Innenschutz 43 besteht, mittels Schweißens oder dergleichen an dem
Außenumfang
eines vorderen Endabschnitts (in 1 eines
unteren Endabschnitts) des metallischen Mantels 102 angebracht,
so dass der Doppelschutz einen vorstehenden Abschnitt des Erfassungselements 4 abdeckt.
Der Außenschutz 42 und
der Innenschutz 43 weisen mehrere Lochabschnitte auf und
sind aus Metall (beispielsweise rostfreiem Stahl) gebildet.
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Ein Ärmel 44 ist
an dem Außenumfang
eines hinteren Endabschnitts des Metallmantels 102 fixiert. Ein
keramisches Trennelement 48 und eine Durchführungsdichtung 50 sind
in einem rückwärtigen (in 1 oberen) Öffnungsabschnitt
des Ärmels 44 angeordnet.
Das keramische Trennelement 48 weist fünf Durchgangslöcher 61 zum
Einführen
von Leitungsdrähten
auf, durch die entsprechende Leitungsdrähte 46 eingeführt und
an die entsprechenden Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31, 32, 34 und 36 des
Erfassungselements 4 angeschlossen sind.
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Das
isolierende Kontaktelement 82 ist auf einem hinteren Endabschnitt
(in 1 ein oberer Endabschnitt)
des Erfassungselements 4 angeordnet, wobei der hintere
Endabschnitt von dem hinteren Endabschnitt 104 des metallischen
Mantels 102 hervorsteht. Das isolierende Kontaktelement 82 ist
um die Elektrodenanschlußabschnitte 30, 31, 32, 34 und 36 herum
angeordnet, die auf der Oberfläche
eines hinteren Endabschnitts des Erfassungselements 4 gebildet
sind.
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Als
nächstes
werden der keramische Halter 106, der aus einem isolierenden
Material gebildet ist, die erste Pulverschicht 108, die
aus Talkpulver gebildet ist, und die zweite Pulverschicht 110,
die aus Talkpulver gebildet ist, beschrieben. 3 ist eine Reihe perspektivischer Ansichten
des keramischen Halters 106, eines ersten Presspulverrings 208,
der als die erste Pulverschicht 108 vorgesehen ist, und eines
zweiten Presspulverrings 210, der als die zweite Pulverschicht 110 vorgesehen
ist, bevor sie zu dem Erfassungselement 4 montiert sind.
Bei der Wiedergabe der Elemente in 3 entspricht
die Unterseite der Vorderseite und die Oberseite entspricht der Rückseite.
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Der
keramische Halter 106 ist in einer ringförmigen Gestalt
ausgebildet, die einen sich axial erstreckenden Einführungsdurchgangsabschnitt 113 aufweist.
Eine vorderseitige Kegelfläche 114 eines vorderen
Endabschnitts des keramischen Halters 106 ist derart ausgebildet,
dass der Durchmesser nach vorne hin abnimmt. Die vorderseitige Kegelfläche 114 ist
mit dem gestuften Abschnitt 107 des metallischen Mantels 102 über eine
Schutzabdeckung in Eingriff gebracht, die später beschrieben wird.
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Der
Keramikhalter 106 weist einen Außendurchmesser ϕ1
von 10,46 mm und eine Höhe
L3 von 3,6 mm auf. Der Einführungsdurchgangslochabschnitt 113 weist
eine kurzseitige Länge
L1 von 1,6 mm und eine langseitige Länge L2 von 4,5 mm auf.
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6 ist eine vergrößerte Schnittansicht,
die einen Abschnitt des Luftkraftverhältnissensors 2 zeigt,
an dem der keramische Halter 106 angeordnet ist.
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Wie
in 6 gezeigt ist, ist
ein offener Winkel β der
vorderseitigen Kegelfläche 114 des
keramischen Halters 106 im wesentlichen gleich einem offenen
Winkel γ der
Kegelfläche
des gestuften Abschnitts 107 des metallischen Mantels 102.
Wie in 6 gezeigt ist,
weist der keramische Halter 106 eine zweite Kegelfläche 171 auf,
die zwischen seinen Seitenflächen 171 und
der vorderen Kegelfläche 114 gebildet
ist. Wie in 6 gezeigt
ist, sind, auf einem Bereich des keramischen Halters 106 in
einer Ebene, die die Sensorachse beinhaltet, die vordere Kegelfläche 114 und
die zweite Kegelfläche 171 so
gebildet, daß ein
offener Winkel α der
zweiten Kegelfläche 171 und
der offene Winkel β der
vorderen Kegelfläche 114 die
Beziehung "α < β" erfüllen. Bei
der vorliegenden Ausführungsform
sind α =
110° und β = 120°.
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Gemäß 3 ist im Vergleich in einem
Stadium vor Einführung
des Erfassungselements 4 durch den Einführungsdurchgangslochabschnitt 113 die
Querschnittsfläche
des Einführungsdurchgangslochabschnitts 113 des
keramischen Halters 106, gemessen in einer Schnittebene,
die sich rechtwinklig zu der axialen Richtung erstreckt, etwas größer als die
des Erfassungselements 4; das heißt der Einführungsdurchgangslochabschnitt 113 des
keramischen Halters 106 weist eine genügende Größe auf, um ein Einführen des
Erfassungselements durch ihn hindurch zu ermöglichen. Der keramische Halter 106 ist vorgesehen,
um Talkpulver, das dazu verwendet wird, den ersten Presspulverring 208 zu
bilden, daran zu hindern, aus dem Inneren des metallischen Mantels 102 durch
das Durchgangsloch 109 des metallischen Mantels 102 nach
außen
zu fallen.
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Der
erste Presspulverring 208 wird durch Pressen von Talkpulver
gebildet und in eine ringförmige
Gestalt geformt, die ein sich axial erstreckendes Elementeinführungsdurchgangsloch 115 aufweist. Die
Querschnittsfläche
des Element einführungsdurchgangslochs 115 des
ersten Presspulverrings 208 ist etwas größer als
die des Erfassungselements 4, gemessen in einer Schnittebene,
die sich rechtwinklig zu der axialen Richtung erstreckt; das heißt, das
Elementeinführungsdurchgangsloch 115 des ersten
Presspulverrings 208 weist eine genügende Größe auf, um ein Einführen des
Erfassungselements durch dasselbe zu ermöglichen.
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Der
erste Presspulverring 208 weist einen Außendurchmesser ϕ2
von 10,46 mm und eine Höhe L6
von 4,0 mm auf. Das Elementeinführungsdurchgangsloch 115 weist
eine kurzseitige Länge
L5 von 1,7 mm und eine langseitige Länge L4 von 4,5 mm auf.
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Die
zweite Presspulverschicht 210 ist durch Pressen von Talkpulver
gebildet und ist in einer ringförmigen
Gestalt geformt, die ein sich axial erstreckendes zweites Elementeinführungsdurchgangsloch 117 aufweist.
Die Querschnittsfläche
des zweiten Elementeinführungsdurchgangslochs 117 des zweiten
Presspulverrings 210 ist etwas größer als die des Erfassungselements 4,
gemessen in einer Schnittebene, die sich rechtwinklig zu der axialen Richtung
erstreckt; das heißt,
das zweite Elementeinführungsdurchgangsloch 117 des
zweiten Presspulverrings 210 weist eine genügende Größe auf,
um ein Einführen
des Erfassungselements 4 durch das zweite Elementeinführungsdurchgangsloch 117 hindurch
zu ermöglichen.
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Beim
Herstellen des ersten Presspulverrings 208 und des zweiten
Presspulverrings 210 ermöglicht eine Verwendung von
beispielsweise Wasserglas als Bindemittel ein Pressen von Talkpulver
in eine vorbestimmte Gestalt.
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Die
zweite Pulverschicht 110 kann wie folgt geformt werden:
ein Talkpulver wird zunächst
in einen ringförmigen
Presspulverring (zweiter Presspulverring 210) geformt;
der Presspulverring wird dann auf eine solche Weise angeordnet,
daß er
einen Raum zwischen dem metallischen Mantel 102 und dem
Erfassungselement 4 ausfüllt; und dann wird der Presspulverring
mit Druck axial derart beaufschlagt, daß der Presspulverring in die
zweite Pulverschicht 110 umgeformt wird. Eine Verwendung
des zuvor geformten Presspulverrings erleichtert die Arbeit des Formens
der zweiten Pulverschicht.
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Als
nächstes
wird eine Schutzabdeckung 125 beschrieben. 4 ist eine perspektivische Ansicht der
Schutzabdeckung 125. Bei der Wiedergabe der Schutzabdeckung 125 in 4 entspricht die obere Seite
der Vorderseite, und die untere Seite entspricht der Rückseite.
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Die
Schutzabdeckung 125 ist aus einem metallischen Material
(beispielsweise rostfreiem Stahl) gebildet und in eine rohrförmige Gestalt
geformt, deren Größe hinreichend
groß ist,
um den keramischen Halter 106 und den ersten Presspulverring 208 aufzunehmen.
Ein Bodenabschnitt 126 ist an einem vorderen Endabschnitt
der Schutzabdeckung 125 ausgebildet und stößt gegen
die vordere Kegelfläche 114 des
keramischen Halters 106 nach Anbringen an dem metallischen
Mantel 102. Mit anderen Worten ist die Schutzabdeckung 125 in
solch eine rohrförmige Gestalt
geformt, dass sie die Seitenfläche
des keramischen Halters 106, die Seitenfläche des
ersten Presspulverrings 208 und einen vorderen Endabschnitt
des keramischen Halters 106 abzudecken vermag.
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In
einem Stadium bevor der erste Presspulverring 208 gepreßt wird,
um dadurch integriert an dem Erfassungselement montiert zu werden,
während
er einen Raum in der Schutzabdeckung 125 füllt, nimmt
der Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 eine
Kegelgestalt an, deren Kegelwinkel sich von dem Kegelwinkel des
gestuften Abschnitts 107 des Metallmantels 102 unterscheidet,
der später eingehend
be schrieben wird. Der Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 weist
einen Öffnungsabschnitt 127 auf,
der sich axial durch den Bodenabschnitt 126 erstreckt.
Die Querschnittsfläche
des Öffnungsabschnitts 127 ist
größer als
die des Erfassungselements 4, gemessen im Schnitt einer
Ebene, die sich zur axialen Richtung rechtwinklig erstreckt. Der
hohle Abschnitt 127 weist eine genügende Größe auf, so daß das Erfassungselement 4,
das durch ihn hindurch eingeführt
wird, um seine eigene Achse gedreht werden kann.
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Die
Schutzabdeckung 125 weist einen Außendurchmesser ϕ3
von 11,43 mm, eine Höhe
L7 von 8,5 mm und eine Dicke d1 von 0,4 mm auf.
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Als
nächstes
wird die Herstellung einer Elementeinheit 7 beschrieben.
Die Elementeinheit 7 wird mittels eines Befestigens des
keramischen Halters 106, des ersten Presspulverrings 208 und
der Schutzabdeckung 125 als Einheit an dem Erfassungselement 4 gebildet. 5 ist eine Reihe von erläuternden
Ansichten, die Schritte des Herstellens der Elementeinheit 7 unter
Verwendung einer Elementeinheitherstellungshilfsvorrichtung 150 zeigen.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird vor der Herstellung der Elementeinheit 7 das Erfassungselement 4 (siehe 2), in dem eine Schutzschicht 25 auf
der Oberfläche
eines vorderseitigen Abschnitts gebildet ist, gebildet.
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Die
Elementeinheitsherstellungshilfsvorrichtung 150 beinhaltet
einen Sockel 151, der einen Elementruheabschnitt 152 zur
Aufnahme eines hinteren Endabschnitts des Erfassungselements 4,
ein Stiftelement 153, dessen Querschnittsform im wesentlichen ähnlich der
des Erfassungselements 4 ist, und ein Druckbeaufschlagungselement 155 zum
Beaufschlagen von Druck entlang der axialen Richtung des Erfassungs elements 4,
um den ersten Presspulverring 208 komprimierend zu verformen,
enthält.
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Wie
in 5 gezeigt ist, wird
in dem ersten Schritt der Herstellung der Elementeinheit 7 das
Stiftelement 153 in die den Elementruheabschnitt 152 des
Sockels 151 eingeführt.
In dem zweiten Schritt werden der erste Presspulverring 208 und
dann der keramische Halter 106 an dem Stiftelement 153 angebracht;
anschließend
wird die Schutzabdeckung 125 auf eine solche Weise angeordnet,
daß sie
den ersten Presspulverring 208 und den keramischen Halter 106 abdeckt.
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In
dem dritten Schritt wird das Stiftelement 153 herausgezogen.
Infolgedessen sind die Schutzabdeckung 125, der keramische
Halter 106 und der erste Presspulverring 208 schichtweise
auf dem Sockel 151 angeordnet.
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In
dem vierten Schritt wird das Erfassungselement durch den Öffnungsabschnitt 127 der
Schutzabdeckung 125, durch den Einführungsdurchgangsabschnitt 113 des
keramischen Halters 106, durch das Elementeinführungsdurchgangsloch 115 des ersten
Presspulverrings 208 und in den Elementruheabschnitt 152 auf
eine solche Weise eingeführt, daß das hintere
Ende (entsprechend einem hinteren Endabschnitt, an dem der Elektrodenanschlußabschnitt 30 ausgebildet
ist) des Erfassungselements 4 vorangeht. Das Erfassungselement 4 greift
in einen inneren Abschnitt des Sockels 151 ein, wodurch
die Position des ersten Presspulverrings 208 bezüglich des
Erfassungselements 4 festgelegt wird.
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Wie
oben beschrieben ist, wird in dem vierten Schritt das Erfassungselement 4 durch
den Einführungsdurchgangslochabschnitt 113 des
keramischen Halters 106, das Elementeinführungsdurchgangsloch 115 des
ersten Presspulverrings 208 etc. auf eine solche Weise
eingeführt,
daß das
hintere Ende des Erfassungselements 4 vorangeht; somit kann
ein Abblättern
der Schutzschicht 25, die auf dem vorderen Endabschnitt
des Erfassungselements 4 gebildet ist, das sich sonst aus
der Einführungsarbeit
ergeben könnte,
wirksam unterdrückt
werden.
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Abmessungen
des Sockels 151 wie etwa die Tiefe des Elementruheabschnitts 152 werden
derart eingestellt, daß die
relative Position zwischen dem Erfassungselement 4 und
dem ersten Presspulverring 208, wie sie durch die Einführungsarbeit
unter Verwendung des Sockels 151 hergestellt wird, die
relative Position zwischen dem Erfassungselement 4 und
dem ersten Presspulverring 208 wird, die zu dem Zeitpunkt
der Fertigstellung des Luftkraftstoffverhältnissensors 2 hergestellt
ist.
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Anschließend wird
der keramische Halter 106 mit Druck, der auf den Sockel 151 gerichtet
ist, über
die Schutzabdeckung 125 mittels des Druckbeaufschlagungselements 155 beaufschlagt,
wodurch der erste Presspulverring 208 mit einem axial pressenden
Druck beaufschlagt wird. Eine Stoßfläche 157 des Druckbeaufschlagungselements 155 stößt gegen
die Schutzabdeckung 125, um dadurch den ersten Presspulverring 208 mit
Druck zu beaufschlagen. Die Stoßfläche 157 ist
verjüngt
und weist einen offenen Winkel β (siehe 6) auf, der im wesentlichen
gleich dem der vorderen Kegelfläche 114 des Keramikhalters 106 ist.
Mit anderen Worten wird der offene Winkel der Stoßfläche 157 des
Druckbeaufschlagungselements 155 im vorhinein auf einen
Wert angepaßt,
der im wesentlichen gleich dem des offenen Winkels γ (siehe 6) des gestuften Abschnitts 107 des
metallischen Mantels 102 ist. Infolge der Beaufschlagung
des ersten Presspulverrings 208 mit einem komprimierenden
Druck durch das Druckbeaufschlagungselement 155 wird der
erste Presspulverring 208 komprimiert und so verformt,
daß die
Querschnittsfläche
des Elementeinführungslochs 115 verringert
wird, wodurch der erste Presspulverring 208 integriert
an das Erfassungselement 4 montiert wird. Auch der erste
Presspulverring 208 wird komprimiert und so verformt, daß die Seitenfläche des
ersten Presspulverrings 208 in engen Kontakt mit der inneren
Umfangsfläche
der Schutzabdeckung 125 gelangt, wodurch die Schutzabdeckung 125 und
der keramische Halter 106 gemeinsam mit dem ersten Presspulverring 208 integriert
an das Erfassungselement 4 montiert werden.
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Der
Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 wird
im vorhinein in eine Kegelgestalt geformt. Der offene Winkel des
Bodenabschnitts 126 wird jedoch vor Beaufschlagung von
Druck mittels des Druckbeaufschlagungselements 155 (mit
anderen Worten vor dem vierten Schritt) von dem offenen Winkel β der vorderen
Kegelfläche 114 des
keramischen Halters 106 verschieden eingestellt. Indem
ein offener Winkel des Bodenabschnitts 126 der Schutzabdeckung 125 verwendet
wird, der sich, gemessen vor Beaufschlagung mit Druck, von dem offenen
Winkel β der
vorderen Kegelfläche 114 des
keramischen Halters 106 unterscheidet, kann, selbst wenn
der offene Winkel β des
keramischen Halters 106 innerhalb eines zu tolerierenden
Bereichs variiert, die innere verjüngte Oberfläche des Bodenabschnitts 126 günstigerweise
an der vorderen Kegelfläche 114 des
keramischen Halters 106 zu dem Zeitpunkt der Beaufschlagung
mit Druck angebaut werden.
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In
dem fünften
Schritt wird die Elementeinheit 7, die eine Anordnung des
ersten Presspulverrings 208, des keramischen Halters 106,
der Schutzabdeckung 125 und des Erfassungselements 4 ist, von
dem Sockel 151 entfernt, wodurch die Elementeinheit 7 fertiggestellt
wird.
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Als
nächstes
wird die Arbeit des Anbringens der so montierten Elementeinheit 7 (eine
Anordnung des ersten Presspulverrings 208, des keramischen Halters 106,
der Schutzab deckung 125 und des Erfassungselements 4)
als Einheit an dem metallischen Mantel 102 beschrieben.
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Zunächst wird
der zweite Presspulverring 210 an einem hinteren Endabschnitt
des Erfassungselements 4 der Elementeinheit 7 angebracht
und dann nach vorn bewegt, um so auf der Rückseite des ersten Presspulverrings 208 aufzuruhen.
Dann wird die Elementeinheit 7 (eine Anordnung des ersten Presspulverrings 208,
des keramischen Halters 106, der Schutzabdeckung 125 und
des Erfassungselements 4), zusammen mit dem zweiten Presspulverring 210 in
das Durchgangsloch des metallischen Mantels 102 auf eine
solche Weise eingeführt,
daß das
vordere Ende des Erfassungselements 4 als ein vorangehendes
Ende dient.
-
Nun
wird der metallische Mantel 102 mit seinem vorderen Ende
nach unten weisend angeordnet. Während
das Erfassungselement 4 an einem hinteren Endabschnitt,
der hinter dem zweiten Presspulverring 210 angeordnet ist,
gehalten wird, wird die Elementeinheit 7 abgesenkt, bis
der Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 gegen
den gestuften Abschnitt 107 des metallischen Mantels 102 stößt. Auf
diese Weise kann die Elementeinheit 7 in das Durchgangsloch 109 eingeführt werden.
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Die
obige Arbeit des Einführens
führt dazu, daß der Bodenabschnitt 126 der
Schutzabdeckung 125 mit dem gestuften Abschnitt 107 des
metallischen Mantels 102 in Eingriff gebracht wird, wodurch die
Elementeinheit 7 axial in dem metallischen Mantel 102 positioniert
wird. Mit anderen Worten wird der erste Presspulverring 208 mit
dem gestuften Abschnitt 107 des metallischen Mantels 102 über den keramischen
Halter 106 und die Schutzabdeckung 125 in Eingriff
gebracht, wodurch das Erfassungselement 4 axial in den
metallischen Mantel 102 positioniert wird.
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Als
nächstes
wird der keramische Ärmel 6 an einen
hinteren Endabschnitt des Erfassungselements 4, das in
dem metallischen Mantel 102 angeordnet ist, angebaut; und
der zweite Presspulverring 210, der keramische Ärmel 6 und
der Crimpring 112 werden schichtweise auf der Rückseite
des ersten Presspulverrings 208 angeordnet. Anschließend wird der
hintere Endabschnitt 104 des metallischen Mantels 102 auf
eine solche Weise gecrimpt, daß er
den keramischen Ärmel 6 über den
Crimpring 112 nach vorn preßt.
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Mittels
der obigen Crimparbeit wird der zweite Presspulverring 210 mit
Druck, der in Richtung auf den gestuften Abschnitt 107 (axial
komprimierender Druck) gerichtet ist, beaufschlagt, wodurch der
zweite Presspulverring 210 komprimierend verformt wird, um
dadurch das Erfassungselement 4 (Elementeinheit 7)
an den metallischen Mantel 102 als Einheit anzubringen,
wie in 1 gezeigt ist.
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Bei
der Arbeit des Crimpens des hinteren Endabschnitts 104 des
metallischen Mantels 102 wird der Bodenabschnitt 126 der
Schutzabdeckung 125 zwischen dem keramischen Halter 106 und
dem gestuften Abschnitt 107 eingelagert, wodurch eine Gasdichtigkeit
zwischen dem gestuften Abschnitt 107 und dem keramischen
Halter 106 hergestellt wird.
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Unterdessen
wird, wenn die oben beschriebene Crimparbeit dazu führt, daß der zweite
Presspulverring 210 mit einem Druck axial nach vorn beaufschlagt
wird, der Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 der
Elementeinheit 7 ebenfalls mit Druck axial nach vorn beaufschlagt.
Dementsprechend kann in Abhängigkeit
einer Größe des beaufschlagten
Drucks ein Randabschnitt des Bodenabschnitts 126 nach innen
schwellen, was potentiell zum Reißen des keramischen Halters 106 führen kann.
Gemäß 6 weist der keramische Halter 106 bei
dieser Ausführungsform
jedoch die zweite Kegelfläche 171 auf,
die den offenen Winkel α aufweist,
der kleiner als der offene Winkel β der vorderen Kegelfläche 114 ist,
wodurch ein Zwischenraum zwischen der zweiten Kegelfläche 171 und
der inneren Umfangsfläche
der Schutzabdeckung 125 gebildet wird. Somit wird, selbst
wenn der Randabschnitt des Bodenabschnitts 126 infolge
des Umstandes nach innen schwillt, daß der zweite Presspulverring 210 komprimiert
wird, während
die Elementeinheit 7 mit dem gestuften Abschnitt 107 des
metallischen Mantels 102 in Eingriff gebracht wird, es
unwahrscheinlich, daß der
geschwollene Abschnitt den keramischen Halter 106 (die
zweite Kegelfläche 171)
berührt,
wodurch das oben erwähnte
Auftreten von Rissen wirksam unterdrückt wird.
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Die
Montage der Elementeinheit 7 und sonstiger Elemente wie
etwa des keramischen Ärmels 6 und
des metallischen Mantels 102 ergibt einen Zwischenaufbau 105. 7 ist eine perspektivische
Ansicht des Zwischenaufbaus 105. 7 zeigt den Zwischenaufbau 105,
der den Außenschutz 42 beinhaltet.
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Ein
Anbringen verschiedener Elemente wie etwa der Leitungsrahmen 10,
des isolierenden Kontaktelements 82 und des Ärmels 44 an
den Zwischenaufbau 105 ergibt den Luftkraftstoffverhältnissensor 2,
der in 1 gezeigt ist.
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Eine
Entsprechung von Komponenten, die in der vorliegenden Ausführungsform
auftauchen, mit solchen, die in den Ansprüchen auftauchen, ist wie folgt:
Das Erfassungselement 4 entspricht dem plattenartigen Erfassungselement;
der erste Presspulverring 208 entspricht dem Presspulverring;
der keramische Halter 106 entspricht dem isolierenden Halter;
eine Anordnung der ersten Pulverschicht 108 (erster Presspulverring 208),
des keramischen Halters 106 und der Schutzabdeckung 125 entspricht dem
Flanschbereich; und die zweite Pulverschicht 110 entspricht
dem Füllelement.
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Eine
Entsprechung von Schritten, die bei der vorliegenden Ausführungsform
auftauchen, mit solchen, die in den Ansprüchen auftauchen, ist wie folgt: Der
Schritt des Einführens
des Erfassungselements 4 durch die Schutzabdeckung 125,
durch den keramischen Halter 106 und durch den ersten Presspulverring 208 in
dem vierten Schritt der Herstellung der Elementeinheit 7 entspricht
dem ersten Schritt; der Schritt des Beaufschlagens des ersten Presspulverrings 208 mit
einem axial komprimierenden Druck mittels des Druckbeaufschlagungselements 155 in dem
vierten Schritt der Herstellung der Elementeinheit 7 entspricht
dem zweiten Schritt; und der Schritt des Einführens der Elementeinheit 7 in
das Durchgangsloch 109 des metallischen Mantels 102,
um dadurch den ersten Presspulverring 208 mit dem gestuften
Abschnitt 107 über
den Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 und
den keramischen Halter 106 in Eingriff zu bringen, entspricht
dem dritten Schritt.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Verfahren zur Herstellung des Luftkraftstoffverhältnissensors 2 wird
in dem vierten Schritt der Herstellung der Elementeinheit 7 das
Erfassungselement 4 durch den Öffnungsabschnitt 127 der
Schutzabdeckung 125, durch den Einführungsdurchgangslochabschnitt 113 des
keramischen Halters 106 und durch das Elementeinführungsdurchgangsloch 115 des
ersten Presspulverrings 208 auf eine solche Weise eingeführt, daß das hintere
Ende (das einem hinteren Endabschnitt entspricht, an dem der Elektrodenanschlußabschnitt 30 gebildet
ist) des Erfassungselements 4 als ein vorangehendes Ende
dient. Somit wird bei der Arbeit des Einführens des Erfassungselements 4 die
Schutzschicht 25, die auf dem vorderen Endabschnitt des
Erfassungselements 4 gebildet ist, nicht von der Schutzabdeckung 125,
des keramischen Halters 106 oder des ersten Presspulverrings 208 zerkratzt.
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Somit
kann in dem Prozess des Herstellens eines Sensors, wenn die Schutzabdeckung 125,
der keramische Halter 106 und der erste Presspulverring 208 integriert
an dem Erfassungselement 4 montiert werden, um auf dem
Erfassungselement 4 einen Eingriffsbereich zu bilden, der
zum Eingriff mit dem gestuften Abschnitt 107 des metallischen
Mantels 102 vorgesehen ist, ein Auftreten von Abblättern der Schutzschicht 25 verhindert
werden.
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In
dem vierten Schritt wird ein Druck beaufschlagt, um so den ersten
Presspulverring 208 komprimierend zu verformen, so daß die Querschnittsfläche des
Elementeinführungsdurchgangslochs 115 verringert
wird, wodurch der erste Presspulverring 208 und die Schutzabdeckung 125 als
Einheit an dem Erfassungselement 4 angebracht werden. Der so
montierte erste Presspulverring 208 und die Schutzabdeckung 125 können als
ein Eingriffsbereich verwendet werden, der seitlich von der Seitenfläche des
Erfassungselements 4 hervorsteht.
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Wenn
das Erfassungselement 4 als ein Abschnitt der Elementeinheit 7 in
dem Durchgangsloch des metallischen Mantels 102 angeordnet
werden soll, positioniert ein Eingriff des ersten Presspulverrings 208,
des keramischen Halters 106 und der Schutzabdeckung 125 mit
dem gestuften Abschnitt 107 das Erfassungselement axial
in dem metallischen Mantel 102. So ein Positionieren des
Erfassungselements in dem metallischen Mantel 102 beseitigt
das Erfordernis, ein Glasdichtungsmaterial zu verwenden, wodurch
ein Abfall der Sensorherstellungseffizienz verhindert wird, der
sonst aus einer Verwendung eines Wärmeverarbeitens bei hoher Temperatur
resultieren könnte.
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Bei
dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann, wenn
das Erfassungselement 4, an das der erste Presspulverring 208 und dergleichen
integriert montiert ist, in dem Durchgangsloch 109 des
metallischen Mantels 102 positioniert werden soll, das
Erfassungselement 4 in dem Durchgangsloch 109 des
metallischen Mantels 102 ungeachtet seiner Winkelausrichtung
(eine Winkelstellung um seine Achse) angeordnet werden. Deshalb
besteht kein Erfordernis, das Erfassungselement 4 auf eine
vorbestimmte Winkelausrichtung einzustellen, wodurch die Arbeit
des Anbringens des Erfassungselements 4 einen metallischen
Mantel 102 erleichtert wird.
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Die
Abmessungen der Elementeinheitsherstellungshilfsvorrichtung 150 sind
so festgelegt, daß die
relative Position zwischen dem Erfassungselement 4 und
dem ersten Presspulverring 208 (oder der Schutzabdeckung 125),
wie sie während
der Montage auf dem Sockel 151 festgestellt wird, im wesentlichen
gleich der relativen Position zwischen dem Erfassungselement 4 und
dem ersten Presspulverring 208 (oder der Schutzabdeckung 125)
wird, wie sie bei der Fertigstellung des Luftkraftverhältnissensors 2 festgestellt
wird.
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Somit
kann, wenn das Erfassungselement 4, an das der erste Presspulverring 208 und
die Schutzabdeckung 125 integriert montiert werden, an
den metallischen Mantel 102 angebracht werden sollen, ein
Eingriff der Schutzabdeckung 125 mit dem gestuften Abschnitt 107 eine
angemessene axiale relative Position zwischen dem Erfassungselement 4 und dem
metallischen Mantel 102 herstellen. Dieses Vorgehen vereinfacht
ein Positionieren (axiales Positionieren) des Erfassungselements 4 bezüglich des
metallischen Mantels 102, wodurch die Arbeit weniger kompliziert
wird.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird zusätzlich
zu dem ersten Presspulverring 208 die Schutzabdeckung 125 integriert
an das Erfassungselement 4 montiert, so daß der erste
Presspulverring 208 und die Presspulverabdeckung 125 als
ein Eingriffsbereich des Erfassungselements 4 verwendet werden
können.
Im Vergleich mit einem Eingriffsbereich, der lediglich von dem ersten
Presspulverring 208 verwirklicht wird, zeigt der Eingriffsbereich,
der aus dem ersten Presspulverring 208 und der Schutzabdeckung 125 zusammengesetzt
ist, eine größere Festigkeit
auf, wodurch ein Auftreten von Bruch wie etwa Reißen oder
Splittern beim Ablauf des Herstellens eines Sensors verhindert wird.
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Ferner
ist bei dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform
die Schutzabdeckung 125 auf eine solche Weise angeordnet,
daß sie
die Seitenfläche
des ersten Presspulverrings 208 abdeckt (umgibt). Somit
wird, wenn der erste Presspulverring 208 durch Gebrauch
der Elementeinheitsherstellungshilfsvorrichtung 150 komprimierend
verformt wird, ein Gebrauch eines Elements zum Umgeben der Seitenfläche ersten
Presspulverrings 208 unnötig. Somit kann die Struktur
der Elementeinheitsherstellungshilfsvorrichtung 150 vereinfacht
werden, wodurch die Kosten des Herstellens eines Sensors verringert
werden.
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In
dem Luftkraftstoffverhältnis
Sensor 2 ist der Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125, der
aus einem metallischen Material gebildet ist, zwischen dem keramischen
Halter 106 und dem metallischen Mantel 102 (genauer
gesagt dem gestuften Abschnitt 107) angeordnet. Der so
angeordnete Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 übernimmt
die Funktion einer Dichtung, die eine Bildung eines Zwischenraums
zwischen dem keramischen Halter 106 und dem metallischen
Mantel 102 (genauer gesagt dem gestuften Abschnitt 107)
verhindert, wodurch eine Gasdichtigkeit eines Sensors verbessert
wird.
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Ferner
wird gemäß dem Verfahren
zum Herstellen eines Sensors der vorliegenden Erfindung, nachdem
der erste Presspulverring 208 integriert an das Erfassungselement 4 mon tiert
ist, der ringförmige
zweite Presspulverring 210 an das Erfassungselement 4 angebaut,
so daß der
zweite Presspulverring 210 von dem ersten Presspulverring 208 gestützt werden
kann. Mit anderen Worten wird, wenn der zweite Presspulverring 210 an
einen hinteren Endabschnitt des Erfassungselements 4 angebaut
wird, während
das vordere Ende des Erfassungselements 4 nach unten zeigt,
der zweite Presspulverring 210 um das Erfassungselement 4 herum
angeordnet, während
er auf dem ersten Presspulverring 208 aufruht.
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In
dem Fall, in dem in einem Stadium vor Anordnung des Erfassungselements 4 in
dem Durchgangsloch 109 des metallischen Mantels 102 die zweite
Pulverschicht 110 um das Erfassungselement wie oben beschrieben
herum angeordnet werden kann, kann der Zustand der Anordnung des
zweiten Presspulverrings 210 bezüglich des Erfassungselements 4 ohne
weiteres überprüft werden,
so daß der zweite
Presspulverring 210 in einem angemessenen Zustand angeordnet
werden kann.
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Ferner
ergibt eine Verwendung der zweiten Pulverschicht 110 (zweiter
Presspulverring 210) die folgende Wirkung. Zusätzlich zu
dem Bodenabschnitt 126 der Schutzabdeckung 125 wird
die zweite Pulverschicht 110 dazu gebracht, den Raum zwischen dem
Erfassungselement 4 und dem metallischen Mantel 102 unter
Druck zu füllen,
wodurch eine Gasdichtigkeit zwischen dem Erfassungselement 4 und dem
metallischen Mantel 102 wirksam verbessert wird.
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Während die
vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform
beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die
vorliegende Erfindung kann in verschiedenen anderen Formen ausgeführt werden.
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Beispielsweise
kann der Schutzbereich, der den Erfassungsabschnitt des Erfassungselements abdeckt,
integriert mit der Schutzabdeckung ausgebildet werden. 8 ist eine Schnittansicht,
die einen Gesamtaufbau eines zweiten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 160 zeigt,
der eine zweite Schutzabdeckung 161 beinhaltet, die so
aufgebaut ist, daß die
Schutzabdeckung und der Schutzbereich miteinander integriert ausgebildet
sind.
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Der
zweite Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 160 ist ähnlich dem
Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 2 der
oben beschriebenen Ausführungsform
(nachfolgend kann auf sie als erste Ausführungsform Bezug genommen werden)
mit der Ausnahme aufgebaut, daß die
Schutzabdeckung 125 und der Innenschutz 43 durch
die zweite Schutzabdeckung 161 ersetzt sind, und daß der Außenschutz 42 durch
einen zweiten Außenschutz 165 ersetzt
ist. In 8 sind Elemente,
die gemeinsam mit der ersten Ausführungsform verwendet werden,
durch gemeinsame Bezugszeichen bezeichnet.
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Die
zweite Schutzabdeckung 161 beinhaltet einen Abdeckungsabschnitt 162,
der eine Form ähnlich
der der oben erwähnten
Schutzabdeckung 125 aufweist, und einen Schutzabschnitt 163,
der sich von dem Abdeckungsabschnitt 162 aus nach vorn
erstreckt. Der Abdeckungsabschnitt 162 beinhaltet einen
abdeckungsseitigen Eingriffsabschnitt 164, der dem Bodenabschnitt 126 der
Schutzabdeckung 125 bei der ersten Ausführungsform entspricht.
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Der
Schutzabschnitt 163 erstreckt sich von einem Öffnungsabschnitt
des abdeckungsseitigen Eingriffsabschnitts 164 aus nach
vorn und weist eine rohrförmige
Form auf, deren vorderes Ende geschlossen ist. Der Schutzabschnitt 163 weist
mehrere Lochabschnitte auf, die an einem Seitenwandabschnitt ausgebildet
sind, um ein Durchtreten von Gas zu ermöglichen, das gemessen werden
soll. Der Außendurchmesser des
Schutzabschnitts 163 ist im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser
eines vorderseitigen Öffnungsabschnitts
des Durchgangslochs 109 des metallischen Mantels 102,
und er ist kleiner als der des Innenschutzes 43 bei der
ersten Ausführungsform.
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Als
nächstes
nimmt der zweite Außenschutz 165 eine
Gestalt an, die im wesentlichen ähnlich
der des Außenschutzes 42 bei
der ersten Ausführungsform
ist, und ist hinsichtlich seines Außendurchmessers kleiner als
der Außenschutz 42.
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Bei
dem Ablauf des Herstellens des zweiten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 160 wird
in einem Schritt, der dem zweiten Schritt bei der Herstellung der
Elementeinheit bei der ersten Ausführungsform entspricht, die
zweite Schutzabdeckung 161 so angeordnet, daß der Schutzabschnitt 162 die Seitenfläche des
ersten Presspulverrings 208 und die Seitenfläche des
keramischen Halters 106 abdeckt, und so daß der Schutzabschnitt 163 den
Erfassungsabschnitt 8 des Erfassungselements 4 abdeckt.
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Gemäß dem Verfahren
zum Herstellen eines Sensors, in dem die zweite Schutzabdeckung 161, die
so aufgebaut ist, daß der
Abdeckungsabschnitt 162 und der Schutzabschnitt 163 miteinander
integriert ausgebildet sind, verwendet wird, können die Arbeit des Anordnens
des Schutzabschnitts 162 an einer Position einer Abdeckung
der Seitenfläche
des ersten Presspulverrings 208 und die Arbeit des Anordnens
des Schutzabschnitts 163 an einer Position des Abdeckens
des Erfassungsabschnitts 8 des Erfassungselements 4 gleichzeitig
in einem einzigen Betriebsschritt durchgeführt werden. Im Vergleich mit dem
Fall, in dem die Schutzabdeckung und der Schutzbereich einzeln bereitgestellt
werden, kann eine Verwendung der zweiten Schutzabdeckung 161, die
so aufgebaut ist, daß der
Schutzabschnitt und der Abdeckungsabschnitt miteinander integriert
ausge bildet sind, die Anzahl von Arbeitsschritten in dem Ablauf
des Herstellens eines Sensors verringern.
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Weil
in einem Zwischenstadium der Herstellung eines Sensors das Erfassungselement 4 abgedeckt
und mit dem Schutzabschnitt 163 geschützt ist, kann ein Bruch des
Erfassungselements 4 im anschließenden Herstellungsgang verhindert
werden. Insbesondere kann, wenn das Erfassungselement 4 in
dem Durchgangsloch 109 des metallischen Mantels 102 anzuordnen
ist, ein versehentlicher Kontakt zwischen dem Erfassungselement 4 und
dem metallischen Mantel 102 verhindert werden. Deshalb
erfordert die Arbeit des Anbringens des Erfassungselements 4 an
dem metallischen Mantel 102 keine besondere Aufmerksamkeit,
um einen Kontakt zwischen dem Erfassungselement 4 und dem
metallischen Mantel 102 zu vermeiden, wodurch die Anbringungsarbeit
weniger kompliziert wird.
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Ferner
kann im Vergleich mit dem Fall, in dem die Schutzabdeckung und der
Schutzbereich einzeln vorgesehen sind, eine Verwendung der zweiten
Schutzabdeckung 161, die so aufgebaut ist, daß der Abdeckungsabschnitt 162 und
der Schutzabschnitt 163 miteinander integriert ausgebildet
sind, die Anzahl von Komponentenelementen eines Sensors reduzieren,
wodurch die Kosten der Herstellung von Komponenten gekürzt und
somit die Herstellungskosten des Sensors verringert werden.
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In
dem zweiten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 160 beinhaltet
die zweite Schutzabdeckung 161 den abdeckungsseitigen Eingriffsabschnitt 164,
der zum Eingriff mit dem gestuften Abschnitt 107 des metallischen
Mantels 102 vorgesehen ist, wodurch der Abdeckungsabschnitt 162 daran gehindert
wird, nach vorn aus dem metallischen Mantel 102 herauszufallen.
Der Schutzabschnitt 163, der mit dem Abdeckungsabschnitt 162 integriert
ausgebildet ist, fällt von
dem metallischen Mantel 102 nicht herab, sofern er nicht
von dem Abdeckungsabschnitt 162 abgeschnitten wird.
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Somit
weist im Vergleich mit dem Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 2,
in dem der Innenschutz 43 mit dem metallischen Mantel 102 mittels
Schweißens
oder dergleichen verbunden ist, der zweite Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 160 eine
solche Struktur auf, daß der
Schutzabschnitt 163 kaum abfällt, wodurch ein Abfallen des Schutzbereichs 163 verhindert
wird, das sich sonst aufgrund eines Einflusses einer äußeren Kraft
ergeben könnte.
Deshalb kann das Erfassungselement zuverlässig mittels des Schutzabschnitts 163 geschützt werden.
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Selbst
wenn der zweite Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 160 in
einer Umgebung verwendet wird, in der eine äußere Kraft dazu neigt, auf das
Erfassungselement 4 einzuwirken, kann der Schutzabschnitt
das Erfassungselement 4 vor dem Einfluß einer äußeren Kraft schützen, so
daß der zweite
Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 160 sich
für Anwendungen
eignet, die eine hohe Gasdichtigkeit erfordern.
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Ein
Sensor einer anderen Ausführungsform verwendet
eine Schutzabdeckung, deren Bodenabschnitt die Form einer Ebene
annimmt, die in einem Stadium rechtwinklig zu der axialen Richtung
ist, bevor der Talkring komprimiert wird, um dadurch an dem Erfassungselement
integriert montiert zu werden. Mit anderen Worten ist, gemäß 5, in einem Stadium vor
dem vierten Schritt bei der Herstellung der Elementeinheit die Gestalt
des Bodenabschnitts der Schutzabdeckung nicht auf eine Kegelgestalt
beschränkt,
sondern kann jede Gestalt annehmen, solange, wenn die Elementeinheit
fertiggestellt wird, die Gestalt des Bodenabschnitts sich zum Eingriff
mit dem gestuften Abschnitt des metallischen Mantels eignet.
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Vorzugsweise
ist ein metallisches Material, das zum Bilden der Schutzabdeckung
verwendet wird, elastisch verformbar, und kann eine Verwendung in
einer Hochtemperaturumgebung aushalten.
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Bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist das Material,
das dazu verwendet wird, die erste Pulverschicht 108 zu
bilden, die dem ersten Presspulverring 208 entspricht,
und die zweite Pulverschicht 110, die dem zweiten Presspulverring 210 entspricht,
nicht auf Talkpulver beschränkt.
Beispielsweise kann ein Hexagonalsystem-Bornitritpulver verwendet werden.
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Der
keramische Halter, der auf eine solche Weise angeordnet ist, daß er das
Erfassungselement von allen radialen Richtungen her umgibt, ist
nicht auf jene beschränkt,
die mehrere Kegelflächen
(die vordere Kegelfläche 114,
die zweite Kegelfläche 171)
an der Vorderseite aufweist, wie der keramische Halter 106 der
ersten Ausführungsform. 9 ist eine Schnittansicht,
die den Gesamtaufbau eines dritten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 200 zeigt, der
einen zweiten keramischen Halter 206 beinhaltet, der eine
einzelne Kegelfläche
aufweist, die an der Vorderseite desselben ausgebildet ist. 10 ist eine vergrößerte Schnittansicht
eines Abschnitts des dritten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 200,
in dem der zweite keramische Halter 206 angeordnet ist.
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Man
beachte, daß der
dritte Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor 200 durch
Ersetzen des keramischen Halters 106 des Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 2 der
ersten Ausführungsform
mit dem zweiten keramischen Halter 206 aufgebaut werden
kann. In 9 und 10 sind Elemente, die mit
jenen der ersten Ausführungsform
identisch sind, durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet.
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Der
zweite keramische Halter 206 ist in einer ringförmigen Form
ausgebildet, die einen sich axial erstreckenden Einführungsdurchgangslochabschnitt aufweist.
Eine einzelne Kegelfläche 214 ist
an der Vorderseite des zweiten keramischen Halters 206 ausgebildet.
Die Kegelfläche 214 weist
nach vorn und ihr Durchmesser nimmt nach vorn hin ab. Man beachte,
daß der
zweite keramische Halter 206 mit der Ausnahme der Vorderseite
auf dieselbe Weise wie der erste keramische Halter 106 ausgebildet
ist.
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Der
gestufte Abschnitt 107 des metallischen Mantels 102 des
dritten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 200 weist
eine Kegelfläche
auf, die bezüglich
einer sich rechtwinklig zu der axialen Richtung erstreckenden Ebene
geneigt ist. Die Kegelfläche
weist nach hinten und der Durchmesser nimmt nach hinten zu. Der
offene Winkel γ der
Kegelfläche des
gestuften Abschnitts 107 ist eingestellt auf 120 Grad.
Der offene Winkel β der
einzelnen Kegelfläche 214 des
zweiten keramischen Halters ist auf 90 Grad eingestellt. Das heißt, der
offene Winkel β der
einzelnen Kegelfläche 214 des
zweiten keramischen Halters 206 ist auf einen Winkel eingestellt,
der kleiner ist als der offene Winkel γ des gestuften Abschnitts 107 des
metallischen Mantels 102.
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Deshalb
wird, wenn der Flanschbereich (die pulvergepresste Füllschicht 108,
der zweite keramische Halter 206 und die Schutzabdeckung 125)
an das Erfassungselement montiert wird, ein ringförmiger Zwischenraum 129,
der sich entlang der inneren Umfangsoberfläche der Schutzabdeckung 125 erstreckt,
zwischen der einzelnen Kegelfläche 214 des zweiten
keramischen Halters 206 und der inneren Umfangsfläche eines
Verbindungsabschnitts zwischen dem Bodenabschnitt 126 und
dem Seitenabschnitt 128 der Schutzabdeckung 125 gebildet.
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Wie
oben beschrieben ist, wird aufgrund der Verwendung des zweiten keramischen
Halters 206, der den Zwischenraum 129 zwischen
der Kegelfläche 214 des
zweiten keramischen Halters 206 und der inneren Umfangsfläche der
Schutzabdeckung 125 bildet, selbst wenn die Schutzabdeckung 125 teilweise
schwillt bzw. ausbeult und sich nach innen in der Nachbarschaft
des Verbindungsabschnitts zwischen dem Bodenabschnitt 126 und
dem Seitenabschnitt 128 der Schutzabdeckung 125 einwärts verformt,
der geschwollene und verformte Abschnitt daran gehindert, mit dem
zweiten keramischen Halter 206 in Kontakt zu gelangen.
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Dementsprechend
bricht aufgrund des Verfahrens zum Herstellen des dritten Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensors 200,
der den zweiten keramischen Halter 206 beinhaltet, selbst
wenn die Schutzabdeckung 125 im Laufe eines Herstellungsablaufs
sich verformt, der zweite keramische Halter 206 nicht aufgrund
der Verformung, wodurch die auftretende Rate fehlerhafter Produkte
niedriger gemacht werden kann, und somit kann die Produktionseffizienz
von Sensoren verbessert werden.
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Zusammenfassend
gesagt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines
Sensors, bei dem erstens ein plattenartiges Erfassungselement durch
ein Elementeinführungsdurchgangsloch einer
ersten Pulverschicht in Form eines ersten Presspulverrings geführt wird.
Zweitens wird ein Flanschbereich, der wenigstens den ersten Presspulverring umfasst,
an dem plattenartigen Erfassungselement integriert montiert, indem
ein axial komprimierender Druck auf den ersten Presspulverring ausgeübt wird, um
so den ersten Presspulverring komprimierend zu verformen, so dass
die Querschnittsfläche
des Elementeinführungsdurchgangsloches
verringert wird. Drittens wird der Flanschbereich direkt oder über ein Zwischenelement
mit einem Stufenabschnitt eines metallischen Mantels dann in Eingriff
gebracht, wenn das plattenartige Erfassungselement in einem Durchgangsloch
des metallischen Mantels angeordnet wird. Somit wird die Arbeit
des Anbringens des Erfassungselements an dem metallischen Mantel
vereinfacht und erleichtert.
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- 2
- Vollbereichsluftkraftstoffverhältnissensor
- 4
- Erfassungselement
- 8
- Erfassungsabschnitt
- 30,31,32,34,36
- Elektrodenanschlußabschnitt
- 102
- metallischer
Mantel
- 106
- keramischer
Halter
- 107
- gestufter
Abschnitt
- 108
- erste
Pulverschicht
- 109
- Durchgangsloch
- 110
- zweite
Pulverschicht
- 125
- Schutzabdeckung
- 126
- Bodenabschnitt
- 160
- zweiter
Vollbereichsluftkraftstoffverhält
-
- nissensor
- 161
- zweite
Schutzabdeckung
- 162
- Abdeckungsabschnitt
- 163
- Schutzabschnitt
- 164
- abdeckungsseitiger
Eingriffsabschnitt
- 200
- dritter
Vollbereichsluftkraftstoffverhält
-
- nissensor
- 206
- zweiter
keramischer Halter
- 208
- erster
Presspulverring
- 210
- zweiter
Presspulverring