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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Gassensor, der dazu verwendet werden
kann, die Verbrennung in einem Verbrennungsmotor, etwa einem Motor
für ein
Fahrzeug, zu steuern.
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Beschreibung
des Stands der Technik
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Es
ist bereits ein Gassensor bekannt, der das Niveau von verschiedenen
Arten an Gasbestandteilen innerhalb des Abgases erfasst.
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Ein
Beispiel solcher Gassensoren ist in der JP 2002-82085 A gezeigt.
In dieser Publikation wird, wie in 12 gezeigt
ist, ein Gassensor im Abgassystem eines Verbrennungsmotors, etwa
eines Motors für
ein Fahrzeug, eingebaut.
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Und
zwar enthält
der Gassensor 9, wie in 12 gezeigt
ist, einen Messfühler 92,
ein Gehäuse 93 und
eine atmosphärenseitige
Abdeckung 94. Der Messfühler 92 erfasst
eine bestimmte Gaskonzentration innerhalb des zu messenden Gases.
Der Messfühler 92 ist
in das Gehäuse 93 eingesetzt
und wird darin gehalten. Die atmosphärenseitige Abdeckung 94 ist
auf der Fußendenseite
des Gehäuses 93 befestigt.
Auf der Kopfendenseite des Gehäuses
ist an dem Gehäuse 93 eine
Abdeckung 97 festgemacht, die als eine messgasseitige Abdeckung
dient. Diese Abdeckung 97 ist als eine doppelwandige Abdeckung
ausgebildet, die aus einer Innenabdeckung 971 und einer
Außenabdeckung 972 besteht.
Durch die Innen- und
Außenabdeckung 971 und 972 gehen jeweils
Gaseinlassöffnungen 973.
Folglich wird durch die Öffnungen 973 ein
zu messendes Gas 974 in das Innere der Innenabdeckung 971 eingelassen.
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Wie
in 12 gezeigt ist, umfasst die atmosphärenseitige
Abdeckung 94 einen Abschnitt großen Durchmessers 941,
einen Abschnitt kleinen Durchmessers 942 und einen Stufenabschnitt 943. Der
Abschnitt großen
Durchmessers 941 ist am Gehäuse 93 befestigt.
Der Abschnitt kleinen Durchmessers 942 ist auf der Fußendenseite
der atmosphärenseitigen
Abdeckung 94 angebracht. Der Stufenabschnitt 943 ist
so ausgebildet, dass er den Abschnitt großen Durchmessers 941 und
den Abschnitt kleinen Durchmessers 942 verbindet.
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Die
Fußendenseite
der atmosphärenseitigen Abdeckung 94 ist
von einer Filterabdeckung 96 bedeckt. Abgesehen davon ist,
wie in der Darstellung gezeigt ist, zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung 94 und der Filterabdeckung 96 ein wasserundurchlässiger Belüftungsfilter 95 eingezwängt. Der
Belüftungsfilter
ist durch Verstemmen an zwei Befestigungsabschnitten 960 befestigt,
die an zwei Stellen in Axialrichtung vorgesehen sind. Wie in 12 gezeigt
ist, ist der Belüftungsfilter 95 so
positioniert, dass sich der Kopfendenabschnitt des Belüftungsfilters 95 mit
dem Stufenabschnitt 942 in Kontakt befindet.
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Durch
die beiden Abdeckungen 94 und 96 gehen Lufteinlassöffnungen 944,
so dass in das Innere der atmosphärenseitigen Abdeckung 94 durch
die Öffnungen 944 Atmosphärenluft 945 eingelassen wird.
Die Atmosphärenluft 945 dient
als ein Bezugsgas.
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Der
Messfühler 92 hat
bekanntlich die Fähigkeit,
die Konzentration eines bestimmten (d. h. gewünschten) Bestandteils eines
zu messenden Gases zu messen. Das Messsignal vom Messfühler 92 wird über Leitungsabschnitte 921,
Verbindungsstücke 922 und
Leitungsdrähte 923 einer
externen Einheit zugeführt.
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Wenn
der Gassensor 9 im Gebrauch ist, erhöht sich die Temperatur der
Kopfendenseite des Gassensors 9. Die Wärme wird zur Fußendenseite übertragen,
wobei sich die Temperatur des Belüftungsfilters 95 ebenfalls
erhöht.
Durch den wiederholten Gebrauch des Gassensors 9 im Abgassystem des
Verbrennungsmotors wird daher der Belüftungsfilter 95 durch
die Hitze geschädigt.
Es besteht das Risiko, dass die Wasserundurchlässigkeiteigenschaften des Belüftungsfilters 95 in
Mitleidenschaft gezogen werden.
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Deswegen
ist es notwendig, den Belüftungsfilter 95 so
nah wie möglich
am Fußende
des Gassensors 9 zu platzieren. So ist es vorstellbar,
auf der Fußendenseite
des Stufenabschnitts 943 einen neuen Stufenabschnitt vorzusehen
und den Belüftungsfilter 95 nahe
am Fußende
des Gassensors 9 anzuordnen. Allerdings bildet sich leicht
ein enger Spalt zwischen der atmosphärenseitigen Abdeckung 94 und
der Filterabdeckung 96, wenn der Stufenabschnitt vergrößert wird.
Wenn Feuchtigkeit oder dergleichen in den Spalt eindringt, ist es
schwierig, die Feuchtigkeit oder dergleichen abzuleiten. Daher besteht
das Risiko einer durch die Feuchtigkeit oder dergleichen verursachten
Spaltkorrosion.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung erfolgte angesichts der vorstehenden Probleme. Aufgabe
der Erfindung ist es, einen Gassensor zur Verfügung zu stellen, der eine Belüftung zwischen
einer atmosphärenseitigen
Abdeckung und einer Filterabdeckung sicherstellt und eine verbesserte
Hitzebeständigkeit
hat.
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Die
vorliegende Erfindung sieht einen Gassensor mit einem Messfühler, einem
Gehäuse,
einer atmosphärenseitigen
Abdeckung, einem Belüftungsfilter
und einer Filterabdeckung vor. Der Messfühler erfasst eine bestimmte
Gaskonzentration innerhalb des zu messenden Gases. Der Messfühler ist
in das Gehäuse
eingesetzt und wird darin gehalten. Die atmosphärenseitige Abdeckung ist auf
der Fußendenseite
des Gehäuses
befestigt. Der Belüftungsfilter
ist am Außenumfang
des Fußendenabschnitts
der atmosphärenseitigen
Abdeckung angebracht. Die Filterabdeckung fixiert den Belüftungsfilter
zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung und der Filterabdeckung.
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Bei
der Erfindung wird die Seite, die im Auspuffrohr des Verbrennungsmotors
eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen eingebaut werden soll, als Kopfendenseite
bezeichnet. Die zur Kopfendenseite entgegengesetzte Seite wird als
Fußendenseite
bezeichnet.
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Die
atmosphärenseitige
Abdeckung umfasst einen Abschnitt großen Durchmessers (d. h. einen ersten
Abschnitt gemäß der Erfindung)
auf der Kopfendenseite und einen Abschnitt kleinen Durchmessers
(d. h. einen zweiten Abschnitt gemäß der Erfindung) auf der Fußendenseite.
Der Abschnitt großen Durchmessers
ist am Gehäuse
befestigt. Die Filterabdeckung befindet sich auf dem Außenumfang
des Abschnitts kleinen Durchmessers. Zwischen dem Abschnitt großen Durchmessers
und dem Abschnitt kleinen Durchmessers ist ein Stufenabschnitt (d.
h. ein abgestufter Abschnitt) ausgebildet.
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Zwischen
dem Stufenabschnitt und dem Abschnitt kleinen Durchmessers ist eine
Rippe ausgebildet, die vom Abschnitt kleinen Durchmessers nach außen vorragt.
Der Kopfendenabschnitt des Belüftungsfilters
befindet sich mit dem Fußendenabschnitt der
Rippe in Kontakt.
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Die
Rippe ist also zwischen dem Stufenabschnitt und dem Abschnitt kleinen
Durchmessers ausgebildet und der Kopfendenabschnitt des Belüftungsfilters
befindet sich mit dem Fußendenabschnitt der
Rippe in Kontakt. Daher kann der Belüftungsfilter um die Länge der
Rippe in der Axialrichtung näher am
Fußende
des Gassensors angeordnet werden. Der Belüftungsfilter kann vom Kopfendenabschnitt des
Gassensors getrennt werden, der auf eine hohe Temperatur erhitzt
worden ist. Dadurch können
die Wärmeübertragung
vom Kopfendenabschnitt des Gassensors zum Belüftungsfilter und eine Hitzeschädigung des
Belüftungsfilters
unterdrückt
werden. Es kann ein Gassesensor mit ausgezeichneter Hitzebeständigkeit
erzielt werden.
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Bei
Umsetzung des oben beschriebenen Aufbaus kann außerdem zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung und dem Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung ein Raum
gebildet werden, der mit der Außenseite
verbunden ist. Daher kann zwischen der atmosphärenseitigen Abdeckung und dem Kopfendenabschnitt
der Filterabdeckung eine Belüftung
sichergestellt werden. Somit kann eine Korrosionsschädigung des
Belüftungsfilters,
der atmosphärenseitigen
Abdeckung und dergleichen verhindert werden.
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Dadurch,
dass der Kopfendenabschnitt des Belüftungsfilters mit dem Fußendenabschnitt
der Rippe in Kontakt ist, kann der Belüftungsfilter leicht positioniert
und außerdem
stabil an einer vorgegebenen Position angeordnet werden.
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Erfindungsgemäß kann also
ein Gassensor zur Verfügung
gestellt werden, der die Belüftung
zwischen einer atmosphärenseitigen
Abdeckung und einer Filterabdeckung sicherstellt und eine ausgezeichnete
Hitzebeständigkeit
hat.
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Die
Länge der
Rippe in der Axialrichtung beträgt
vorzugsweise 3 bis 10 mm. In diesem Fall kann ein Gassensor erzielt
werden, der die Steifigkeits- und Festigkeitsverminderung auf der
Fußendenseite verhindert,
während
er eine ausreichend hohe Hitzebeständigkeit hat.
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Wenn
die Länge
in Axialrichtung dagegen weniger als 3 mm betragen würde, wäre es schwierig,
den Belüftungsfilter
so anzuordnen, dass der Kopfendenabschnitt des Gassensors, der eine
hohe Temperatur hat, und der Belüftungsfilter
ausreichend getrennt wären.
Es bestünde
das Risiko, dass es schwierig wäre,
die Hitzeschädigung
des Belüftungsfilters
zu verhindern.
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Wenn
die Länge
in Axialrichtung mehr als 10 mm betragen würde, würde zudem die Abmessung der
Fußendenseite
des Gassensors lang werden. Es bestünde das Risiko einer Steifigkeits-
und Festigkeitsverminderung des Gassensors auf der Fußendenseite.
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Außerdem sind
vorzugsweise drei bis acht Rippen ausgebildet. In diesem Fall kann
der Belüftungsfilter
stabil angeordnet werden und lassen sich die Rippen leicht ausbilden.
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Wenn
die Anzahl der ausgebildeten Rippen dagegen weniger als drei betragen
würde,
bestünde das
Risiko, dass es dem Belüftungsfilter
schwer fallen würde,
sich mit dem Fußendenabschnitt
der Rippe stabil in Kontakt zu befinden.
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Wenn
die Anzahl der ausgebildeten Rippen mehr als acht betragen würde, bestünde zudem
das Risiko, dass es schwierig wäre,
die Rippen auszubilden.
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Eine
Länge A
in der Umfangsrichtung des Ausbildungsbereichs der Rippe und eine
Länge B
in der Umfangsrichtung des Nichtausbildungsbereichs zwischen Rippen
der atmosphärenseitigen
Abdeckung haben vorzugsweise ein Verhältnis von 0,15 ≤ A/B ≤ 1.
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In
diesem Fall kann die Belüftung
zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung und dem Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung ausreichend
sichergestellt werden, während
der Belüftungsfilter leicht
und stabil positioniert werden kann.
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Wenn
A/B dagegen weniger als 0,15 betragen würde, bestünde das Risiko, dass es schwierig wäre, den
Belüftungsfilter
stabil zu positionieren.
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Wenn
A/B mehr als 1 betragen würde,
wäre zudem
der zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung und dem Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung ausgebildete
Raum klein. Es bestünde
das Risiko, dass es schwierig wäre,
die Belüftung
zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung und der Filterabdeckung ausreichend sicherzustellen.
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Außerdem kann
sich der Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung mit dem Fußendenabschnitt
der Rippe in Kontakt befinden. In diesem Fall kann zwischen der
atmosphärenseitigen
Abdeckung und dem Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung ein Raum
ausgebildet werden, der zur Außenseite hin
ventilieren kann. Daher kann die Belüftung zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung und dem Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung ausreichend
sichergestellt werden.
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Außerdem kann
die Filterabdeckung so konfiguriert sein, dass sie so angeordnet
ist, dass sich der Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung mit der Außenfläche der
Rippe in Kontakt befindet. In diesem Fall kann der Belüftungsfilter
leicht im Fußendenabschnitt
der Rippe positioniert werden, wenn der Gassensor zusammengebaut
wird.
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Außerdem kann
die Filterabdeckung so angeordnet sein, dass der Kopfendenabschnitt
der Filterabdeckung die atmosphärenseitige
Abdeckung nicht berührt.
In diesem Fall kann zwischen der atmosphärenseitigen Abdeckung und dem
Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung ein Raum ausgebildet werden,
der zur Außenseite
ventilieren kann. Daher kann die Belüftung zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung und dem Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung ausreichend
sichergestellt werden.
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Bei
der Erfindung kann als der oben beschriebene Gassensor zum Beispiel
ein O2-Sensor, ein Luft-Kraftstoff-Sensor
(A/F-Sensor) ein NOx-Sensor (Stickoxidsensor) oder ein CO-Sensor (Kohlenmonoxidsensor)
verwendet werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den beigefügten
Zeichnungen zweigen:
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1 eine
Schnittdarstellung eines Gassensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 eine
Schnittdarstellung entlang der Linie X-X in 1;
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3 eine
Schnittdarstellung entlang der Linie Y-Y in 2;
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4 eine
Schnittdarstellung des Fußendenabschnitts
eines Gassensors gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5 eine
Schnittdarstellung entlang der Linie Z-Z in 4;
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6 eine
Schnittdarstellung des Fußendenabschnitts
eines Gassensors gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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7 eine
Schnittdarstellung der atmosphärenseitigen
Abdeckung in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung, wenn die
Querschnittsform der Rippe in einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung
geändert
wird;
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8 eine
Schnittdarstellung der atmosphärenseitigen
Abdeckung in der Richtung senkrecht zur Axialrichtung, wenn die
Querschnittsform der Rippe im vierten Ausführungsbeispiel geändert wird;
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9 eine
Schnittdarstellung der atmosphärenseitigen
Abdeckung in der Richtung senkrecht zur Axialrichtung, wenn die
Querschnittsform der Rippe im vierten Ausführungsbeispiel geändert wird;
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10 eine
Schnittdarstellung des Fußendenabschnitts
eines Gassensors gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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11 ein
Liniendiagramm mit den Messergebnissen gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel; und
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12 eine
Schnittdarstellung eines Gassensors gemäß einem herkömmlichen
Beispiel.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen werden nun verschiedene erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben.
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Erstes
Ausführungsbeispiel
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Unter
Bezugnahme auf 1 bis 3 wird der
Gassensor gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt ist, enthält der Gassensor 1 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
einen Messfühler 2,
ein Gehäuse 3,
eine atmosphärenseitige
Abdeckung 4, einen Belüftungsfilter 5 und
eine Filterabdeckung 6.
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Der
Messfühler
ist in diesem Ausführungsbeispiel
als ein rohrförmiges
Element ausgebildet, dessen Länge
eine Axialrichtung des Gassensors 1 vorgibt. In 1 wird
die untere Seite als Kopfendenseite bezeichnet, die im Auspuffrohr
des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen eingebaut
werden soll, während
die obere Seite als Fußendenseite
bezeichnet wird.
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Der
Messfühler 2 erfasst
die Konzentration eines bestimmten Gases innerhalb eines zu messenden
Gases. Der Messfühler 2 ist
im Innern des Gehäuses 3 eingesetzt
und wird darin gehalten. Die atmosphärenseitige Abdeckung 4 ist
auf der Fußendenseite
des Gehäuses 3 befestigt.
Der Belüftungs filter 5 ist
am Außenumfang
des Fußendenabschnitts der
atmosphärenseitigen
Abdeckung 4 angebracht. Die Filterabdeckung 6 fixiert
den Belüftungsfilter 5 zwischen
der atmosphärenseitigen
Abdeckung 4 und der Filterabdeckung 6.
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Auf
der Kopfendenseite des Gehäuses 3 ist am
Gehäuse 3 eine
Abdeckung 7 festgemacht, die als eine messgasseitige Abdeckung
dient. Diese Abdeckung 7 ist als eine doppelwandige Abdeckung ausgebildet,
die aus einer Innenabdeckung 71 und einer Außenabdeckung 72 besteht.
Durch die Innen- und
Außenabdeckung 71 und 72 gehen
jeweils Gaseinlassöffnungen 73.
Folglich wird durch die Öffnungen 73 ein
zu messendes Gas 74 in das Innere der Innenabdeckung 71 eingelassen.
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Wie
in 1 und 3 gezeigt ist, umfasst die atmosphärenseitige
Abdeckung einen Abschnitt großen
Durchmessers 41 auf der Kopfendenseite und einen Abschnitt
kleinen Durchmessers 42 auf der Fußendenseite. Der Abschnitt
großen
Durchmessers 41 und der Abschnitt kleinen Durchmessers 42 entsprechen
bei der Erfindung jeweils einem ersten Abschnitt und einem zweiten
Abschnitt. Der Abschnitt großen
Durchmessers 41 ist am Gehäuse 3 befestigt. Die
Filterabdeckung 6 befindet sich auf dem Außenumfang
des Abschnitts kleinen Durchmessers 42. Zwischen dem Abschnitt
großen
Durchmessers 41 und dem Abschnitt kleinen Durchmessers 42 ist
ein Stufenabschnitt 43 ausgebildet.
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Wie
in 1 und 3 gezeigt ist, ist zwischen
dem Stufenabschnitt 43 und dem Abschnitt kleinen Durchmessers 42 eine
Rippe 44 ausgebildet, die vom Abschnitt kleinen Durchmessers 42 nach
außen
vorragt.
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Der
Kopfendenabschnitt des Belüftungsfilters 5 befindet
sich mit dem Fußendenabschnitt
der Rippe 44 in Kontakt.
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Außerdem ist
die Filterabdeckung 6 so angeordnet, dass sich der Kopfendenabschnitt
der Filterabdeckung 6 mit der Außenfläche der Rippe 44 in Kontakt
befindet.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt ist, ist die oben
beschriebene Rippe 44 so ausgebildet, dass sie vom Abschnitt
kleinen Durchmessers 42 nach außen vorragt, und zwar zwischen
dem Stufenabschnitt 43 und dem Abschnitt kleinen Durchmessers 42.
Die Länge
h der Rippe 44 in der Axialrichtung beträgt 3 bis
10 mm. Wie in 2 gezeigt ist, sind in diesem Ausführungsbeispiel
auf dem Abschnitt kleinen Durchmessers 42 in gleichen Abständen zueinander vier
gleich große,
bogenförmige
Rippen 44 ausgebildet.
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Wenn
eine Länge
in der Umfangsrichtung des Ausbildungsbereichs einer Rippe 44 „a" ist, ist A (= 4a)
die Summe der Längen
in der Umfangsrichtung der vier Ausbildungsbereiche. Wenn eine Länge in der
Umfangsrichtung eines Nichtausbildungsbereichs zwischen den Rippen 44 „b" ist, ist B (= 4b)
die Summe der Längen
in der Umfangsrichtung der vier Nichtausbildungsbereiche. Die Abmessungen
A und B haben ein Verhältnis
von 0,15 ≤ A/B ≤ 1. Mit anderen
Worten sind die Rippen 44 in diesem Ausführungsbeispiel
so ausgebildet, dass sie die gleiche Größe und den gleichen Abstand
zueinander haben. Daher haben die Länge a in der Umfangsrichtung
des Ausbildungsbereichs der Rippe und die Länge b in der Umfangsrichtung
des Nichtausbildungsbereichs zwischen den Rippen ein Verhältnis von
0,15 ≤ a/b ≤ 1.
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Nachdem
die atmosphärenseitige
Abdeckung 4 ausgebildet wurde, kann die Rippe 44 zum Beispiel
dadurch ausgebildet werden, dass die atmosphärenseitige Abdeckung 4 in
eine Form geworfen und gepresst und ausgedehnt wird.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt ist, ist der Belüftungsfilter 5 zwischen
der atmosphärenseitigen Abdeckung 4 und
der Filterabdeckung 6 eingezwängt. Der Belüftungsfilter 5 ist
durch zwei Befestigungsabschnitte 60 befestigt und fixiert,
die in der Axialrichtung an zwei Stellen vorgesehen sind. Der Belüftungsabschnitt,
der wasserundurchlässig
ist und (Atmosphären-)Luft 45 einlässt, wird
von einer Lufteinlassöffnung 600,
dem Belüftungsfilter 5 und
einer Atmosphärenverbindungsöffnung 400 gebildet. Die
Atmosphärenluft 45 dient
als ein Bezugsgas. Die Lufteinlassöffnung 600 ist auf
der Filterabdeckung 6 vorgesehen. Die Atmosphärenverbindungsöffnung 400 ist
auf der atmosphärenseitigen
Abdeckung 4 vorgesehen. Als Belüftungsfilter 5 kann
ein Filter verwendet werden, der zum Beispiel aus Polytetrafluorethylen
(PTFE) gebildet wurde.
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Der
Messfühler 2 ist
aus der US-Patentschrift Nr. 5,573,650 bekannt, und hat die Fähigkeit,
die Konzentration eines bestimmten (d. h. gewünschten) Bestandteils eines
zu messenden Gases zu messen. Der Messfühler 2 entspricht
zum Beispiel einer mehrschichtigen Bauart aus einem rohrförmigen Element mit
eingebauter Heizung und mit zwei Elektroden, jeweils in dem zu messenden
Gas 74 und der Atmosphärenluft 45 freiliegen.
Ein Ionenstrom und eine Potenzialdifferenz, zu denen es zwischen
den beiden Elektroden kommt, sorgen für ein Messsignal zur Messung
der Konzentration eines bestimmten Gasbestandteils des zu messenden
Gases. Das Messsignal vom Messfühler 2 wird über Leitungsabschnitte 21,
Verbindungsstücke 22 und
Leitungsdrähte 23 zum
Beispiel einer elektronischen Steuerungseinheit zugeführt, die
in einem Kraftfahrzeug eingebaut ist.
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Außerdem enthält der Gassensor 1,
wie in 1 gezeigt ist, innen ein fühlerseitiges Elektroporzellan 12,
ein atmosphärenseitiges
Elektroporzellan 13 und eine Bellevillefeder 14.
Der Messfühler 2 ist
in das fühlerseitige
Elektroporzellan 12 eingesetzt und wird darin gehalten.
Das atmosphärenseitige
Elektroporzellan 13 befindet sich auf der Fußendenseite
des fühlerseitigen
Elektroporzellans 12. Die Bellevillefeder 14 befindet
sich auf der Fußendenfläche des
atmosphärenseitigen
Elektroporzellans 13. Die Bellevillefeder 14 ist
in einem solchen Zustand zwischen dem atmosphärenseitigen Elektroporzellan 13 und dem
Stufenabschnitt 43 angeordnet, dass das atmosphärenseitige
Elektroporzellan 13 unter Vorspannung in die Richtung des
fühlerseitigen
Elektroporzellans 12 gepresst wird. Die Wärme des
Kopfendenabschnitts des Gassensors 1, der durch das zu
messende Hochtemperaturgas erhitzt worden ist, wird über das
fühlerseitige
Elektroporzellan 12 und das atmosphärenseitige Elektroporzellan 13 zur
Bellevillefeder 14 übertragen.
Anschließend
wird die Wärme von
der Bellevillefeder 14 über
den Stufenabschnitt 43 zur atmosphärenseitigen Abdeckung 4 übertragen,
die den Belüftungsfilter 5 einzwängt.
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Als
nächstes
wird die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiels beschrieben.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt ist, ist zwischen
dem Stufenabschnitt 43 und dem Abschnitt kleinen Durchmessers 42 die
Rippe 44 ausgebildet. Der Kopfendenabschnitt des Belüftungsfilters 5 befindet
sich mit dem Fußendenabschnitt
der Rippe 44 in Kontakt. Daher kann der Belüftungsfilter 5 um
die Länge
h der Rippe 44 in der Axialrichtung näher am Fußende des Gassensors 1 angeordnet
werden. Der Belüftungsfilter 5 kann
vom Kopfendenabschnitt des Gassensors 1 getrennt werden,
der auf eine hohe Temperatur erhitzt worden ist. Dadurch können die Wärmeübertragung
vom Kopfendenabschnitt des Gassensors 1 zum Belüftungsfilter 5 und
die Hitzeschädigung
des Belüftungsfilters 5 unterdrückt werden.
Es kann ein Gassesensor 1 mit ausgezeichneter Hitzebeständigkeit
erzielt werden.
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Nachdem
die Wärme
des Kopfendenabschnitts des Gassensors 1 wie oben beschrieben
zur Bellevillefeder 14 übertragen
wurde, wird die Wärme außerdem über den
Stufenabschnitt 43 weiter zur atmosphärenseitigen Abdeckung 4 übertragen.
Bei Umsetzung des oben beschriebenen Aufbaus befindet sich dabei
der Bereich im Stufenabschnitt 43, in dem die Rippe 4 ausgebildet
ist, nicht mit der Bellevillefeder 14 in Kontakt. Daher
kann der Bereich des gesamten Stufenabschnitts 43, der
sich mit der Bellevillefeder 14 in Kontakt befindet, verringert
werden. Dadurch kann die Wärmeübertragung
vom Kopfende des Gassensors 1 zum Belüftungsfilter unterdrückt werden
und kann die Hitzeschädigung
des Belüftungsfilters 5 weiter
unterdrückt
werden.
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Bei
Umsetzung des oben beschriebenen Aufbaus kann außerdem, wie in 2 und 3 gezeigt
ist, zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung 4 und dem Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung 6 ein
Raum gebildet werden, der mit der Außenseite verbunden ist. Daher
kann zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung 4 und dem Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung 6 eine
Belüftung
sichergestellt werden. Somit kann eine Korrosionsschädigung des
Belüftungsfilters 5,
der atmosphärenseitigen
Abdeckung 4 und dergleichen verhindert werden.
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Dadurch,
dass sich der Kopfendenabschnitt des Belüftungsfilters 5 mit
dem Fußendenabschnitt der
Rippe 44 in Kontakt befindet, kann der Belüftungsfilter 5 leicht
positioniert und außerdem
stabil an einer vorgegebenen Position angeordnet werden.
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Wie
in 1 gezeigt ist, beträgt die Länge h der Rippe 44 in
der Axialrichtung 3 bis 10 mm. Daher kann ein Gassensor 1 erzielt
werden, der eine Steifigkeits- und Festigkeitsverminderung auf der
Fußendenseite
verhindert, während
er eine ausreichend hohe Hitzebeständigkeit hat.
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Außerdem sind,
wie in 2 gezeigt ist, vier Rippen 44 ausgebildet.
Daher kann der Belüftungsfilter 5 stabil
angeordnet werden und lassen sich die Rippen 44 leicht
ausbilden.
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In
der atmosphärenseitigen
Abdeckung 4 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
haben die Länge
A in der Umfangsrichtung des Ausbildungsbereichs der Rippe 44 und
die Länge
B in der Umfangsrichtung des Nichtausbildungsbereichs zwischen den
Rippen 44 außerdem
ein Verhältnis
von 0,15 ≤ A/B ≤ 1. Daher
kann die Belüftung
zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung 4 und dem Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung 6 ausreichend
sichergestellt werden, während
der Belüftungsfilter 5 leicht
und stabil positioniert werden kann.
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Außerdem ist
die Filterabdeckung 6, wie in 1 und 3 gezeigt
ist, so angeordnet, dass sich der Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung 6 mit
der Außenfläche der
Rippe 44 in Kontakt befindet. Dadurch kann der Belüftungsfilter 5 leicht
am Fußendenabschnitt
der Rippe 44 positioniert werden, wenn der Gassensor 1 zusammengebaut
wird.
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Wie
oben beschrieben wurde, kann erfindungsgemäß ein Gassensor zur Verfügung gestellt werden,
der eine Belüftung zwischen
der atmosphärenseitigen
Abdeckung und der Filterabdeckung sicherstellt und eine ausgezeichnete
Hitzebeständigkeit
hat.
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Der
Aufbau der Erfindung kann nicht nur wie im ersten Ausführungsbeispiel
bei dem Gassensor 1 mit dem stapelartigen Messfühler 2 Anwendung
finden, sondern auch bei einem Gassensor mit einem becherförmigen Messfühler, der
als ein Zylinder mit Boden ausgebildet ist.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Unter
Bezugnahme auf die 4 und 5 wird nun
ein zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben. In dem zweiten und den folgenden Ausführungsbeispielen
wurden zur Vereinfachung der Erklärung ähnliche oder identische Bauteile
wie im ersten Ausführungsbeispiel
mit den gleichen Bezugszahlen versehen.
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Wie
in 4 und 5 gezeigt ist, ist gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
ein Gassensor 1 vorgesehen, in dem sich der Kopfendenabschnitt
der Filterabdeckung 6 mit dem Fußendenabschnitt der Rippe 44 in
Kontakt befindet.
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Die
Rippe 44 ist so ausgebildet, dass sie weiter als die Rippen
im ersten Ausführungsbeispiel
(siehe Bezugszahl 44 in 1 und 2)
in Richtung zur Fußendenseite
der Axialrichtung und von der Umfangsrichtung nach außen vorragt.
In diesem Ausführungsbeispiel
ragen die Außenfläche der
Rippen 44 in der Umfangsrichtung und die Außenumfangsfläche des
Abschnitts großen
Durchmessers 41 in der Umfangsrichtung um den gleichen
Betrag vor.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
entspricht ansonsten dem ersten Ausführungsbeispiel.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
kann zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung 4 und dem Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung 6 der Raum 7 ausgebildet
werden, der die Ventilation mit der Außenseite erlaubt. Daher kann
zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung 4 und dem Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung 6 eine
ausreichende Belüftung
sichergestellt werden.
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Die
Wirkungen dieses Ausführungsbeispiels sind
ansonsten die gleichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Unter
Bezugnahme auf 6 wird nun ein drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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Wie
in 6 gezeigt ist, ist ein Gassensor 1 gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
vorgesehen, in dem die Filterabdeckung 6 so angeordnet
ist, dass der Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung 6 die
atmosphärenseitige
Abdeckung 4 nicht berührt.
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Dieses
Ausführungsbeispiel
entspricht ansonsten dem -ersten Ausführungsbeispiel.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
kann zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung 4 und dem Kopfendenabschnitt der Filterabdeckung 6 der Raum 7 ausgebildet
werden, der die Ventilation mit der Außenseite erlaubt. Daher kann
zwischen der atmosphärenseitigen
Abdeckung 4 und der Filterabdeckung 6 eine ausreichende
Belüftung
sichergestellt werden.
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Die
Wirkungen dieses Ausführungsbeispiels sind
ansonsten die gleichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Unter
Bezugnahme auf die 7 bis 9 wird nun
ein viertes Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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Wie
in den 7 bis 9 gezeigt ist, betrifft der
Gassensor 1 gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
eine atmosphärenseitige
Abdeckung 4 mit einer Rippe 44, deren Querschnitt
in der Richtung senkrecht zur Axialrichtung unterschiedlich geändert wurde.
Mit anderen Worten kann der Querschnitt der Rippe 44 wie
in 7 gezeigt elliptisch, wie in 8 gezeigt
rechteckig oder wie in 9 gezeigt dreieckig sein.
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Der
Aufbau und die Wirkungen dieses Ausführungsbeispiel sind ansonsten
die gleichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
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Fünftes Ausführungsbeispiel
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Unter
Bezugnahme auf die 10 und 11 wird
nun ein fünftes
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben.
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Wie
in 10 und 11 gezeigt
ist, wurde die Länge
h der Rippe 44 in der Axialrichtung unterschiedlich geändert und
wurde die Temperaturabnahmehöhe
des Belüftungsfilters 5 untersucht.
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Die
Temperaturabnahmehöhe
ist die Differenz zwischen der Temperatur des Belüftungsfilters im
herkömmlichen
Gassensor (siehe Bezugszahl 9 in 12), bei
dem die Länge
h in der Axialrichtung 0 beträgt,
und der Temperatur des Belüftungs filters 5 in dem
Gassensor 1, wenn die Länge
h in der Axialrichtung wie in 10 gezeigt
unterschiedlich geändert wird.
Die Temperaturabnahmehöhe
wird über
tatsächlichen
Einsatzbedingungen des Gassensors gemessen.
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Die
Messergebnisse der Temperaturabnahmehöhe sind in 11 angegeben.
Wie der Abbildung zu entnehmen ist, nimmt die Temperaturabnahmehöhe des Belüftungsfilters 5 klar
zu, wenn Länge der
Rippe 44 in der Axialrichtung erhöht wird. Mit anderen Worten
kann, indem die Position des Kopfendenabschnitts des Belüftungsfilters 5 zur
Fußendenseite
bewegt wird, die Wärmeübertragung
vom Kopfendenabschnitt des Gassensors 1 zum Belüftungsfilter 5 klar
unterdrückt
werden. Wenn die Länge
h in der Axialrichtung 3 mm oder mehr beträgt, beträgt die Temperaturabnahmehöhe zudem
28°C oder
mehr. Die Wirkungen der Erfindung stellen sich ausreichend ein.
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Die
Erfindung kann in verschiedenen anderen Formen ausgeführt werden.
Die bislang beschriebenen Ausführungsbeispiele
und Abwandlungen sollen nur veranschaulichend und nicht einschränkend sein,
da der Schutzumfang der Erfindung eher durch die folgenden Ansprüche als
durch die vorstehende Beschreibung definiert wird. Daher wird davon
ausgegangen, dass sämtliche Änderungen,
die in die Grenzen der Ansprüche
fallen, oder Äquivalente
dieser Grenzen von den Ansprüchen
umfasst werden.
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Ein
Gassensor umfasst eine atmosphärenseitige
Abdeckung und eine Filterabdeckung sowie einen Messfühler und
ein Gehäuse.
Die atmosphärenseitige
Abdeckung hat i) einen ersten Abschnitt mit einem ersten Durchmesser,
der sich in einer Axialrichtung des Gehäuses auf einer Kopfendenseite befindet
und an einem axialen Fußende
des Gehäuses
befestigt ist, ii) einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Durchmesser,
der kleiner als der erste Durchmesser ist, wobei der zweite Abschnitt
sich auf einer axialen Fußendenseite
befindet, iii) einen Stufenabschnitt, der zwischen dem ersten und
zweiten Abschnitt ausgebildet ist, und iv) eine Rippe, die vom zweiten
Abschnitt nach außen
vorragt und zwischen dem Stufenabschnitt und dem zweiten Abschnitt
ausgebildet ist. Der Belüftungsfilter
ist auf dem zweiten Abschnitt angebracht und hat einen axialen Kopfendenabschnitt,
der sich mit einem axialen Fußendenabschnitt
der Rippe in Kontakt befindet. Die Filterabdeckung fixiert den Belüftungsfilter
zwischen dem zweiten Abschnitt und der Filterabdeckung.