DE102012006751A1

DE102012006751A1 - Sensor

Info

Publication number: DE102012006751A1
Application number: DE102012006751A
Authority: DE
Inventors: Shingo Yoshida; Hidekazu Minami
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2011-04-12
Filing date: 2012-04-03
Publication date: 2012-10-18
Anticipated expiration: 2032-04-04
Also published as: DE102012006751B4; US8511143B2; US20120260720A1; JP5576824B2; JP2012220416A

Abstract

Ein Schaltungsabschnitt eines NO_x-Sensors weist eine Ausgabebasis mit einem Sockelabschnitt auf, der aus einem zentralen Bereich einer Auflagefläche eines Basisabschnitts hervorragt. Eine Leiterplatte, auf der ein Speichermedium zur Speicherung von auf das Sensorelement bezogenen individuellen Informationen des NO_x-Sensors montiert ist, ist auf einer Montierfläche des Sockelabschnitts angeordnet. Der Schaltungsabschnitt weist einen Dichtungsabschnitt auf, der oberhalb der Auflagefläche angeordnet ist und die Leiterplatte von oben und den Seiten bedeckt, und so die Leiterplatte wasserdicht abgedichtet hält. Der Dichtungsabschnitt weist einen Umhüllungsabschnitt auf, der in einem Stadium, in dem der Umhüllungsabschnitt von einer Umfangskante der Auflagefläche des Basisabschnitts hin zu einer Seitenfläche des Basisabschnitts hervorragt, die Seitenfläche entlang der Umfangskante umschließt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Erfassung einer bestimmten Komponente in einem Erfassungszielgas.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Gemäß des Standes der Technik ist ein Gassensor zur Erfassung der Konzentration einer bestimmten Gaskomponente in einem Erfassungszielgas (beispielsweise die Konzentration von NO_x in einem Abgas), das von einem Verbrennungsmotor abgegeben wird, bekannt. In einem derartigen Gassensor sind ein Sensorelement zur Erzeugung eines der Konzentration der bestimmten Gaskomponente entsprechenden Signals, eine Heizung zur Erwärmung des Sensorelements und dergleichen angeordnet. Die Konzentration der bestimmten Gaskomponente wird auf der Basis des Signals, das von dem von der Heizung aufgeheizten Sensorelement ausgegeben wird, erfasst.
In einem derartigen Gassensor können Abweichungen zwischen einzelnen Gassensoren bezüglich der Gaskonzentrationsparameter auftreten, die eine Beziehung zwischen einem von einem Sensorelement abgegebenen Signal und der Konzentration der bestimmten Gaskomponente angeben, und der zwischen dem Widerstand einer Heizung und der Temperatur der Heizung.
Als ein anderer als der oben beschriebene Gassensor ist ein Rußsensor bekannt, der die Konzentration von Ruß in einem Erfassungszielgas erfasst. Auch bei einem derartigen Rußsensor können Abweichungen zwischen einzelnen Rußsensoren auftreten hinsichtlich der Parameter, die eine Beziehung zwischen einem Signal von einem Sensorelement und der Konzentration von Ruß in dem Erfassungszielgas angeben.
Um diesen Abweichungen entgegenzuwirken ist bei dem im Patentdokument 1 offenbarten NO_x-Sensor ein Speichermedium vorgesehen, das individuelle Informationen über die Gaskonzentrationsparameter, Heizungstemperaturparameter und ähnliches des NO_x-Sensors speichert. Eine Sensorsteuereinrichtung zur Steuerung des NO_x-Sensors ist derart ausgebildet, dass die einzelnen Informationen aus dem Speichermedium abgerufen werden und Abweichungen zwischen einzelnen Sensoren durch Verwendung der individuellen Informationen korrigiert werden, um dadurch die NO_x-Konzentration genauer bestimmten zu können.

[Patentdokument 1] JP-A-2011-064587
3. Aufgaben der Erfindung
Bei dem im Patentdokument 1 offenbarten NO_x-Sensor ist ein Schaltungsabschnitt 100 mit einem Speichermedium, das die individuellen Informationen des NO_x-Sensors speichert, in einem Verbinder angeordnet, der über ein Kabel mit der Sensorsteuereinrichtung verbunden ist (7). In dem Schaltungsabschnitt 100 ist eine Leiterplatte 110, auf der das Speichermedium 111 angebracht ist, auf einer Montierfläche 121 angeordnet, die sich im oberen Bereich einer Ausgabebasis 120 befindet, und eine erste Umfangsseitenfläche 122 und eine zweite Umfangsseitenfläche 123, die sich nach außen über die erste Umfangsseitenfläche 122 hinaus erstreckt, sind an der Seitenfläche der Ausgabebasis 120 gebildet. Die gesamte Montierfläche 121 und die erste Umfangsseitenfläche 122 sind von einem Dichtungsabschnitt 130 aus thermoplastischem Harz bedeckt, um auf diese Weise den Schaltungsabschnitt 100 wasserdicht abzudichten.
Bei dem im Patentdokument 1 offenbarten NO_x-Sensor ist jedoch bei dem Schaltungsabschnitts 100 der Dichtungsabschnitt 130 derart angeordnet, dass die äußere Oberfläche 131 des Dichtungsabschnitts 130 sich entlang der zweiten Umfangsseitenfläche 123 erstreckt und die Anlagefläche zwischen dem Dichtungsabschnitt 130 und der Ausgabebasis 120 nicht an die zweite Umfangsseitenfläche 123 heranreicht. Wenn sich der Dichtungsabschnitt 130 aufgrund einer im Schaltungsabschnittumfang 100 auftretenden Temperaturänderung zusammenzieht, besteht die Gefahr, dass es zu einem Abschälen bzw. Abblättern des Dichtungsabschnitts 130 im Übergangsbereich zwischen der ersten Umfangsseitenfläche 122 und der zweiten Umfangsseitenfläche 123 kommt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben ausgeführten Probleme getätigt. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Sensor bereitzustellen, der eine Dichtungsstruktur aufweist, bei der ein Abschälen bzw. Abblättern besser verhindert werden kann.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die Bereitstellung eines Sensors gelöst, der umfasst: ein Sensorelement, das eine bestimmte Komponente in einem Erfassungszielgas erfasst, eine Leiterplatte, auf der ein Speichermedium zur Speicherung von auf das Sensorelement bezogenen individuellen Informationen montiert ist, eine Ausgabebasis umfassend: einen Sockelabschnitt, auf dem die Leiterplatte angeordnet ist, sowie einen Basisabschnitt, der eine Auflagefläche aufweist, wobei der Sockelabschnitt aus einem zentralen Bereich der Auflagefläche hervorragt, sowie einen Dichtungsabschnitt, der oberhalb der Auflagefläche angeordnet ist in einem Stadium, in dem der Dichtungsabschnitt den Sockelabschnitt von oben und von den Seiten bedeckt, und der die Leiterplatte wasserdicht abgedichtet hält. Der Dichtungsabschnitt weist einen Umhüllungsabschnitt auf, der in einem Stadium, in dem der Umhüllungsabschnitt von einer Umfangskante der Auflagefläche des Basisabschnitts hervorragt hin zu einer Seitenfläche des Basisabschnitts, die die Auflagefläche an der Umfangskante schneidet, die Seitenfläche entlang der Umfangskante umschließt.
Bei der oben ausgeführten Konfiguration wird, wenn eine Kontraktion des Dichtungsabschnitts aufgrund einer Änderung in der Umgebungstemperatur auftritt, der Umhüllungsabschnitt, der den Basisabschnitt der Ausgabebasis umschließt, derart zusammengezogen, dass er den Umfang des Basisabschnitts weiter zusammendrückt. Dadurch ist der Umhüllungsabschnitt kaum noch für ein Abschälen anfällig, wodurch vermieden werden kann, dass der Dichtungsabschnitt von der Ausgabebasis abblättert. Durch die erhöhte Kompression, die von dem Umhüllungsabschnitt auf den Umfang des Basisabschnitts ausgeübt wird, wird ein enger Kontakt zwischen dem Umhüllungsabschnitt und der Seitenfläche des Basisabschnitts gefördert, wodurch der durch den Dichtungsabschnitt bewirkte Wasserdichtheitseffekt erhöht werden kann.
Bedenken bestehen jedoch dahingehend, dass, wenn die Kompression, die der Umhüllungsabschnitt auf den Basisabschnitt ausübt, erhöht wird durch die Kontraktion des Dichtungsabschnitts, dies zu Spannungen in der Fläche führt, wo der Umhüllungsabschnitt an dem Basisabschnitt anliegt. Insbesondere wenn der Übergangsbereich zwischen der Auflagefläche des Basisabschnitts und der Seitenfläche des Basisabschnitts, der von dem Umhüllungsabschnitt umschlossen ist, als Kante ausgebildet ist (eine Kante mit einem Winkel von 90°), konzentriert sich die Belastung bei einer Kontraktion des Dichtungsabschnitts in dem Bereich, wo der Dichtungsabschnitt an der Kante anliegt, und es besteht die Möglichkeit einer Rissbildung in dem Dichtungsabschnitt.
Daher ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Sensor der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein abgefaster Bereich an der Umfangskante der Auflagefläche des Basisabschnitts vorgesehen ist.
Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, wenn es zu einer Kontraktion des Dichtungsabschnitts aufgrund einer Umgebungstemperaturänderung kommt, zu verhindern, dass es in dem Dichtungsabschnitt zu einer übermäßigen Belastung in dem Anlagebereich an der Umfangskante der Auflagefläche kommt, und eine Rissbildung oder dergleichen in dem Dichtungsabschnitt kann vermieden werden. Der abgefaste Bereich kann als R-förmig abgefaster Bereich oder als C-förmig abgefaster Bereich ausgebildet sein.
Beispielsweise kann der Dichtungsabschnitt dadurch gebildet werden, dass der Umfang des Sockelabschnitts und der Raum oberhalb des Basisabschnitts mit einem thermoplastischen Harz gefüllt wird. Wenn ein abgefaster Bereich an der Umfangskante der Anlagefläche gebildet wird, kann das thermoplastische Harz leicht in den Umfangsbereich des Sockelabschnitts und den Raum über dem Basisabschnitt gelangen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Sensors der vorliegenden Erfindung weist der Umhüllungsabschnitt eine Länge in der Richtung, in der der Sockelabschnitt hervorragt, von mindestens 0.1 mm auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Sensors der vorliegenden Erfindung weist der Umhüllungsabschnitt eine Dicke von mindestens 0.1 mm auf.
Mit dieser Ausgestaltung ist es möglich, den von dem Umhüllungsabschnitt auf die Seitenfläche des Basisabschnitts ausgeübten Anpressdruck effektiv zu verbessern, wenn es zu einer Kontraktion des Dichtungsabschnitts aufgrund einer Umgebungstemperaturänderung kommt. Ein Abschälen des Dichtungsabschnitts von der Ausgabebasis kann so besser verhindert werden und die Wasserdichtigkeit des Dichtungsabschnitts kann verstärkt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, dass den Aufbau einer Gassensorvorrichtung mit einem NO_x-Sensor schematisch darstellt.
2A ist eine Perspektivansicht, die die Ausgestaltung eines Schaltungsabschnitts in dem NO_x-Sensor zeigt, 2B ist eine seitliche Aufrissansicht des Schaltungsabschnitts, und 2C ist eine Teilschnittansicht des Schaltungsabschnitts.
3 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau des Kabelanschlussabschnitts und dergleichen in dem NO_x-Sensor zeigt.
4A ist ein Diagram, das die Abmessungen einer Ausgabebasis und eines Basisabschnitts des Schaltungsabschnitts darstellt, und 4B und 4C sind grafische Darstellungen, die Ergebnisse von Simulationen eines im Dichtungsabschnitt erzeugten Anpressdrucks bei entsprechender Änderung dieser Abmessungen zeigen.
5A und 5C sind graphische Darstellungen, die Ergebnisse von Simulationen eines im Dichtungsabschnitt erzeugten Anpressdrucks bei Änderung der Abmessungen der Ausgabebasis und des Dichtungsabschnitts zeigen.
6 ist eine Seitenansicht eines Schaltungsabschnitts einer Modifikation.
7 ist eine Seitenansicht eines in Patentdokument 1 offenbarten Schaltungsabschnitts eines NO_x-Sensors.
Bezugszeichen
Folgende Bezugszeichen werden zur Kennzeichnung verschiedener struktureller Merkmale in den Zeichnungen verwendet:
1 ... Gassensorvorrichtung, 2 ... NO_x-Sensor, 3 ... Sensorsteuereinrichtung, 4 ... Verbindungskabelabschnitt, 5 ... Verbinder, 10 ... Schaltungsabschnitt, 11 ... Ausgabebasis, 12 ... Sockelabschnitt, 12a ... Montierfläche, 12b ... erste Umfangsseitenfläche, 12c ... Vorsprungsabschnitt, 13 ... Basisabschnitt, 13a ... zweite Umfangsseitenfläche, 13b ... Auflagefläche, 13c ... abgefaster Bereich, 14 ... Gehäuseabschnitt, 15 ... Dichtungsabschnitt, 15a ... Umhüllungsabschnitt, 16 ... Leiterplatte, 16a ... Durchgangsloch, 17 ... Speichermedium, 20 ... zweite Anschlussleitung, 21 ... Anschlussbereich, 30 ... Verbinder, 31 ... Einbringungsfläche, 32 ... Montagefläche, 40 ... erste Anschlussleitung, 50 ... Verbindermanschette, 51 ... Öffnungsbereich, 52 ... Aufnahmebereich, 53 ... Entnahmebereich, 60 ... Sensorelement, 70 ... Klammer.
DETAILLLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Erfindung sollte jedoch nicht als auf diese Ausführungsform beschränkt verstanden werden.
Gesamtaufbau
1 ist ein Diagramm, das den Aufbau einer Gassensorvorrichtung 1 mit einem NO_x-Sensor 2 gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
Wie in 1 gezeigt, umfasst die Gassensorvorrichtung 1 den NO_x-Sensor 2, der im Abgasstrang einer Brennanwendung, beispielsweise eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, oder eines Heizkessels, angeordnet ist und die Konzentration von Stickstoffoxid (NO_x) als die Konzentration einer bestimmten Gaskomponente eines Abgases erfasst, und eine Sensorsteuereinrichtung 3 zur Steuerung des NO_x-Sensors 2.
Der NO_x-Sensor 2 umfasst ein Sensorelement 60, das ein der NO_x-Konzentration entsprechendes Konzentrationssignal an die Sensorsteuereinrichtung 3 abgibt, einen Verbindungskabelabschnitt 4 mit einem Verbinder 30, der mit dem Sensorelement 60 über eine erste Anschlussleitung 40 verbunden ist, und eine Verbindermanschette 50, die an dem Verbindungskabelabschnitt 4 befestigt ist.
Der Verbinder 30 ist derart ausgebildet, dass er mit einem Verbinder 5, der an einem Ende einer mit der Sensorsteuereinrichtung 3 verbundenen Leitung angeordnet ist, koppelbar und von diesem entkoppelbar ist. Wenn der Verbinder 30 fest mit dem Verbinder 5 verbunden ist, sind der NO_x-Sensor 2 und die Sensorsteuereinrichtung 3 elektrisch miteinander verbunden.
Der Verbindungskabelabschnitt 4 weist einen Schaltungsabschnitt 10 auf, der mit dem Verbinder 30 über zweite Anschlussleitungen 20 verbunden ist und Daten an die Sensorsteuereinrichtung 3 abgibt und von dieser erhält. Der Schaltungsabschnitt 10 speichert individuelle Informationen, die voreingestellt sind, um Abweichungen zwischen einzelnen NO_x-Sensoren 2 (Sensorelementen 60) zu korrigieren, und ist derart ausgebildet, dass er auf ein von der Sensorsteuereinrichtung 3 abgegebenes Anforderungssignal hin die individuellen Informationen an die Sensorsteuereinrichtung 3 abgibt. Obwohl eine Mehrzahl von Anschlussleitungen vorgesehen sind, über die der Verbinder 5 mit der Sensorsteuereinrichtung 3 verbunden ist, wie beispielsweise die ersten Anschlussleitungen 40 und die zweiten Anschlussleitungen 20, sind die Anschlussleitungen in 1 zur Vereinfachung des Verständnisses des Aufbaus der Gassensorvorrichtung 1 als eine einzige Leitung dargestellt.
Das Sensorelement 60 weist einen bekannten Aufbau auf und umfasst: eine Sensorhaupteinheit mit einer ersten Sauerstoffpumpzelle, eine Sauerstoffpartialdrucksensorzelle, eine zweite Sauserstoffpumpzelle, eine erste Messkammer, eine zweite Messkammer, eine Sauerstoffreferenzkammer und dergleichen sowie eine Heizung zum Aufheizen der Sensorhaupteinheit. Die erste Sauerstoffpumpzelle, die Sauerstoffpartialdrucksensorzelle und die zweite Sauerstoffpumpzelle weisen jeweils einen Aufbau auf, bei dem zwei Elektroden auf einer sauerstoffionenleitfähigen Festelektrolytschicht angeordnet sind.
Die Sensorsteuereinrichtung 3 wiederum umfasst: einen Sensorantriebsabschnitt zum Antrieb der ersten Sauerstoffpumpzelle, der Sauerstoffpartialdrucksensorzelle und der zweiten Sauerstoffpumpzelle, einen Heizungsantriebsabschnitt zum Betreiben der Heizung, und einen Steuerabschnitt zum Steuern des Sensorantriebsabschnitts und des Heizungsantriebsabschnitts.
Der Steuerabschnitt der Sensorsteuereinrichtung 3 steuert über den Heizungsantriebsabschnitt die Temperatur der Heizung und steuert den Sensorsantriebsabschnitt. Ein erster durch die erste Sauerstoffpumpzelle fließender Pumpstrom Ip1 wird als ein Konzentrationssignal erhalten, das die Sauerstoffkonzentration in einem Erfassungszielgas angibt, und ein zweiter durch die zweite Sauerstoffpumpzelle fließender Pumpstrom Ip2 wird als ein Konzentrationssignal erhalten, das die NO_x-Konzentration in dem Erfassungszielgas angibt. Insbesondere steuert die Sensorsteuereinrichtung 3 den Sensorantriebsabschnitt derart, dass der erste durch die erste Sauerstoffpumpzelle fließende Pumpstrom Ip1 so gesteuert wird, dass eine in der Sauerstoffpartialdrucksensorzelle erzeugte elektromotorische Kraft eine vorbestimmte Spannung (beispielsweise 425 mV) entsprechend der Sauerstoffkonzentration eines in die erste Messkammer eingeleiteten Abgases aufweist. Ferner stellt die Sensorsteuereinrichtung 3 die Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer durch einen von der ersten Sauerstoffpumpzelle durchgeführten Sauerstoffpumpvorgang ein. Zu diesem Zeitpunkt erfasst der Sensorantriebsabschnitt den ersten Pumpstrom Ip1. Das Gas (Einstellgas), dessen Sauerstoffkonzentration in der ersten Messkammer eingestellt worden ist, fließt in die zweite Messkammer. Eine konstante Spannung (beispielsweise 450 mV) wird an die zweite Sauerstoffpumpzelle angelegt, bei der eine Elektrode in der zweiten Messkammer und eine andere Elektrode außerhalb der zweiten Messkammer platziert ist, wodurch in dem Einstellgas enthaltenes NO_x dissoziiert wird. Wird der durch die Dissozitation von NO_x in der zweiten Sauerstoffpumpzelle erzeugte Sauerstoff aus der zweiten Messkammer herausgepumpt, erfasst der Sensorantriebsabschnitt den zweiten zwischen dem Elektrodenpaar fließenden Pumpstrom Ip2.
Der Steuerabschnitt der Sensorsteuereinrichtung 3 führt einen Konzentrationserfassungsschritt durch, in welchem die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas aufgrund des ersten Pumpstroms Ip1 und die NO_x-Konzentration aufgrund des zweiten Pumpstroms Ip2 erfasst werden. Zu diesem Zeitpunkt wird das Konzentrationssignal in Übereinstimmung mit den individuellen Informationen des Sensorelements 60 korrigiert, die von dem Schaltungsabschnitt 10 des NO_x-Sensors 2 erhalten worden sind. Als individuelle Informationen können Informationen herangezogen werden, die zur Einstellung von Parametern dienen, die das Verhältnis zwischen dem ersten Pumpstrom Ip1 und der Sauerstoffkonzentration (O₂-Verstärkung, O₂-Offset) angeben, oder Informationen die zur Einstellung von Parametern dienen, die das Verhältnis zwischen dem zweiten Pumpstrom Ip2 und der NO_x-Konzentration (NO_x-Verstärkung und NO_x-Offset) angeben und dergleichen. Der Steuerabschnitt übermittelt die erfassten Sauerstoff- und NO_x-Konzentrationen an eine externe Einrichtung (nicht gezeigt, beispielsweise eine Motorsteuereinheit).
Aufbau des Schaltungsabschnitts
Als nächstes wird der Schaltungsabschnitt 10 beschrieben. 2A ist eine perspektivische Ansicht des Schaltungsabschnitts 10 in einem Stadium, in dem ein nachfolgend beschriebener Dichtungsabschnitt 15 noch nicht ausgebildet ist. 2B ist eine Seitenansicht des Schaltungsabschnitts 10.
Der Schaltungsabschnitt 10 der Gassensorvorrichtung 1 der gezeigten Ausführungsform unterscheidet sich von der im Patentdokument 1 unter der Überschrift ”DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION” (Detaillierte Beschreibung der Erfindung) offenbarten Gassensorvorrichtung im Aufbau des Dichtungsabschnitts 15 und der Ausgabebasis 11. Die anderen Bereiche sind ähnlich ausgestaltet. Daher wird in der nachfolgenden Beschreibung hauptsächlich auf die unterschiedlichen Ausgestaltungen eingegangen.
Wie in 2A und 2B gezeigt, umfasst der Schaltungsabschnitt 10: ein Speichermedium 17 zur Speicherung von auf den NO_x-Sensor 2 bezogenen individuellen Informationen, eine planare Leiterplatte 16, auf der das Speichermedium 17 montiert ist, die Ausgabebasis 11 mit einer Montierfläche 12a auf der säulenförmigen Anschlussbereiche 21 in einer die Montierfläche 12a durchdringenden Weise ausgebildet sind, wobei die Anschlussbereiche 21 mit den zweiten Anschlussleitungen 20 verbunden sind und zur Ausgabe der individuellen Informationen von dem Speichermedium 17 dienen, sowie den Dichtungsabschnitt 15, der die Leiterplatte 16 wasserdicht umschließt.
Die Ausgabebasis 11 wird unter Verwendung von Nylonharz (z. B. PA66-Nylon) als Werkstoff gebildet und umfasst: einen Gehäuseabschnitt 14 zur Aufnahme der zweiten Anschlussleitungen 20, ein in den Gehäuseabschnitt 14 übergehender Basisabschnitt 13, sowie ein Sockelabschnitt 12, der aus dem zentralen Bereich einer Auflagefläche 13b hervorragt, die an einer Position des Basisabschnitts angeordnet ist, die dem Gehäuseabschnitt 14 gegenüber liegt.
Ein Hohlraum (nicht gezeigt), der mit dem Inneren des Gehäuseabschnitts 14 kommuniziert, ist innerhalb des Basisabschnitts 13 und des Sockelabschnitts 12 gebildet. In dem Hohlraum sind die Anschlussbereiche 21 mit den zweiten Anschlussleitungen 20 verbunden.
Ein oberer Bereich des Sockelabschnitts 12 ist als die oben beschriebene Montierfläche 12a ausgebildet, und der Sockelabschnitt 12 weist eine erste Umfangsseitenfläche 12b die in die Montierfläche 12a und die Auflagefläche 13b des Basisabschnitts 13 übergeht. Der Basisabschnitt 13 weist eine zweite Umfangsseitenfläche 13a auf, die in die Auflagefläche 13b übergeht. Die zweite Umfangsseitenfläche 13a ist derart angeordnet, dass sie sich nach außen über die erste Umfangsseitenfläche 12b hinaus erstreckt, und die Auflagefläche 13b des Basisabschnitts 13 bildet eine Stufe zwischen der ersten Umfangsseitenfläche 12b und zweiten Umfangsseitenfläche 13a. Ein abgefaster Bereich (R-förmig abgefaster Bereich) 13c mit einer abgerundeten Form ist in dem Übergangsbereich zwischen der ersten Umfangsseitenfläche 12b und der zweiten Umfangsseitenfläche 13a (d. h. an der Umfangskante der Auflagefläche 13b) gebildet.
Die Leiterplatte 16 weist Durchgangslöcher 16a auf, die sich in Dickenrichtung durch die Leiterplatte 16 hindurch erstrecken. Die Anschlussbereiche 21 werden in die Durchgangslöcher 16a eingesetzt und die Fläche, die der Fläche gegenüberliegt, auf der das Speichermedium 17 montiert ist, liegt an einem aus der Montierfläche 12a des Sockelabschnitts herausragenden Vorsprungsabschnitt 12c an und wird dadurch von diesem gehaltert. Auf der Oberfläche der Leiterplatte 16, auf der das Speichermedium 17 montiert ist, sind die mit dem Speichermedium 17 elektrisch verbundenen Verbindungsbereiche an den Umfangskanten der Durchgangslöcher 16a angeordnet und mit den Anschlussbereichen 21 verbunden (beispielsweise gelötet).
Auf diese Weise wird die Leiterplatte 16 von dem Vorsprungsabschnitt 12c gehaltert, so dass ein Spalt zwischen der Montierfläche 12a der Ausgabebasis 11 und der Leiterplatte 16 gebildet wird, dessen Ausmaß der Höhe des Vorsprungsabschnitts 12c entspricht.
Der Dichtungsabschnitt 15 wiederum wird dadurch gebildet, dass der Raum um die Leiterplatte 16, die erste Umfangsseitenfläche 12b und die Auflagefläche 13b herum mit einem thermoplastischen Harz gefüllt wird. Der Dichtungsabschnitt 15 ist derart angeordnet, dass er in einem Stadium, in dem er über der Auflagefläche 13b plaziert ist, die erste Umfangsseitenfläche 12b des Sockelabschnitts 12 von der seitlichen Seite her und den Umfang der Leiterplatte 16 bedeckt.
2C ist eine schematische Ansicht, die Teilbereiche des Dichtungsabschnitts 15, des Basisabschnitts 13 und des Sockelabschnitts 12 zeigt. Wie in dem Diagramm gezeigt, ragt der Dichtungsabschnitt 15 von der Umfangskante (dem abgefasten Abschnitt 13c in der gezeigten Ausführungsform) der Auflagefläche 13b derart hervor, dass er sich über die zweite Umfangsseitenfläche 13a hinaus erstreckt und so einen Umhüllungsabschnitt 15a aufweist, der, während er die zweite Umfangsseitenfläche 13a kontaktiert, die zweite Umfangsseitenfläche 13a entlang der Umfangskante (d. h. den abgefasten Bereich 13c, der sich entlang des gesamten Umfangs des Übergangsbereichs zwischen der Auflagefläche 13b des Basisabschnitts 13 und der zweiten Umfangsseitenfläche 13a erstreckt) umschließt.
Der Umhüllungsabschnitt 15a weist vorzugsweise eine Dicke von 0,1 mm oder mehr (noch bevorzugter von 0.5 mm oder mehr) auf, und eine Länge des Umhüllungsabschnitts 15a in Projektionsrichtung des Sockelabschnitts 12 (falls keine Abschrägung erfolgt: die Länge von der Umfangskante der Auflagefläche 13b bis zum Ende des Umhüllungsabschnitts 15a) beträgt 0,1 mm oder mehr. Vorzugsweise ist die Dicke des Umhüllungsabschnitts 15a geringer als die Länge der Stufe zwischen der ersten Umfangsseitenfläche 12b und der zweiten Umfangsseitenfläche 13a, wodurch verhindert wird, dass der Umhüllungsabschnitt 15a unverhältnismäßig weit seitlich hervorragt.
Das den Dichtungsabschnitt 15 bildende thermoplastische Harz ist nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt. In der vorliegenden Ausführungsform findet ein Heißschmelzharz (beispielsweise MACROMELT (eingetragene Marke) von Henkel Japan Ltd.) mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der höher ist als der des für die Ausgabebasis 11 (Sockelabschnitt 12) eingesetzten Nylonharzes, Verwendung.
Aufbau des Verbindungskabels
Nachfolgend wird der Verbindungskabelabschnitt 4, der in der Verbindermanschette 50 angeordnet ist, beschrieben. 3 ist eine Ansicht, die den Vorgang der Befestigung der Verbindermanschette 50 an dem Verbindungskabelabschnitt 4 zeigt, wobei der Verbindungskabelabschnitt 4 von der Oberseite des Verbinders 30 aus gesehen dargestellt ist und die Verbindermanschette 50 sowie der Schaltungsabschnitt 10 in dem Verbindungskabelabschnitt 4 in Querschnittsansicht gezeigt sind.
In 3 sind nur zwei erste Anschlussleitungen 40 gezeigt. In der Praxis entspricht die benötigte Anzahl der mit dem Verbinder 30 verbundenen ersten Anschlussleitungen 40 (sechs in der gezeigten Ausführungsform) dem Aufbau des Sensorelements 60.
Wie in 3 gezeigt, umfasst der Verbindungskabelabschnitt 4 außer dem vorbeschriebenen Verbinder 30 und Schaltungsabschnitt 10 eine lange plattenförmige (aus Metall hergestellte) Klammer 70 zur Verbindung der den Schaltungsabschnitt 10 bildenden Ausgabebasis 11 mit dem Verbinder 30.
Im Verbinder 30 sind eine Passfläche 32, auf der der mit der Sensorsteuereinrichtung 3 verbundene Verbinder 5 angebracht ist, eine Einbringungsfläche 31, in der die ersten und zweiten Anschlussleitungen 40, 20 aufnehmenden Einstecklöcher ausgebildet sind, und eine Klammberbefestigungsfläche zur Anbringung der Klammer 70 ausgebildet.
Die zweiten Anschlussleitungen 20, die aus dem Gehäuseabschnitt 14 heraustreten, werden in eine Richtung gebogen, die sich entgegengesetzt zu der Richtung erstreckt, in der sich die Anschlussleitungen in dem Gehäuseabschnitt 14 erstrecken und werden dann in die Einstecklöcher der Einbringungsfläche 31 eingebracht, wodurch die zweiten Anschlussleitungen 20 elektrisch mit dem Verbinder 30 verbunden werden.
In der Ausgabebasis 11 dagegen ist eine annähernd rechteckige Klammerbefestigungsfläche zur Anbringung der Klammer 70 unterhalb des Gehäuseabschnitts 14 ausgebildet. Die Ausgabebasis 11 umfasst einen Halterungsabschnitt zur Halterung der Klammer 70 auf der Klammerbefestigungsfläche.
Der Verbindungskabelabschnitt 4 wird in die Verbindermanschette 50 eingesteckt, um den Bereich zu schützen, in dem die ersten und zweiten Anschlussleitungen 40, 20 mit dem Verbinder 30 verbunden sind.
Die Verbindermanschette 50 ist ein aus Gummi hergestelltes röhrenförmiges elastisches Element und weist einen Öffnungsbereich 51, der die Endabschnitte der ersten und zweiten Anschlussleitungen 40, 20 auf der Seite umschließt, auf der die Anschlussleitungen mit dem Verbinder 30 verbunden sind, sowie einen Aufnahmebereich 52 auf, der den Schaltungsabschnitt 10 und die zweiten Anschlussleitungen 20 aufnimmt. Der Aufnahmebereich 52 nimmt ebenfalls einen Teil der ersten mit dem Verbinder 30 verbundenene Anschlussleitungen 40 auf.
Die Verbindermanschette 50 weist ferner einen Entnahmebereich 53 auf, der als Öffnungsbereich ausgebildet ist, durch den die ersten Anschlussleitungen 40 aus dem Aufnahmebereich 52 herausgeführt werden. Die ersten aus dem Entnahmebereich herausgeführten Anschlussleitungen 40 sind mit einem an dem Entnahmebereich 53 angebrachten Abdeckungselement (nicht gezeigt) bedeckt.
In der Verbindermanschette 50 sind der Schaltungsabschnitt 10 und die ersten und zweiten Anschlussleitungen 40, 20 in dem Aufnahmebereich 52 aufgenommen, wodurch verhindert wird, dass sich Staub und Verunreinigungen an diesen absetzen und das Anhaften von Wassertröpfchen in diesen Bereichen wird vermindert. Der Öffnungsbereich 51 umschließt die ersten und zweiten Anschlussleitungen 40, 20, wodurch verhindert wird, dass sich die Anschlussleitungen in dem Bereich benachbart zu der Einbringungsfläche 31 des Verbinders 30 biegen.
Experimentelle Beispiele
Bei dem Dichtungsabschnitt 15 des Schaltungsabschnitts 10 wird in der vorliegenden Ausführungsform, wenn es zu einer Kontraktion des Dichtungsabschnitts 15 kommt, eine Kompression von dem Umhüllungsabschnitt 15a auf die zweite Umfangsseitenfläche 13a ausgeübt, so dass ein Abschälen des Dichtungsabschnitts 15 von der Ausgabebasis 11 verhindert wird. Wenn diese Ausgestaltung so ausgebildet ist, dass bei der Kontraktion des Dichtungsabschnitts 15 der Anpressdruck gegen die Anlagefläche zwischen dem Umhüllungsabschnitt 15a und der Ausgabebasis 11 erhöht wird, kann die Kompression, die auf die zweite Umfangsseitenfläche 13a durch den Umhüllungsabschnitt 15a ausgeübt wird, weiter verbessert werden, und ein Abschälen des Dichtungsabschnitts 15 kann noch sicherer verhindert werden.
In einer Simulation wurde daher der Anpressdruck entsprechend der Abmessungen des Dichtungsabschnitts 15 und der Ausgabebasis 11 in einem Fall gemessen, bei dem es zu einer Kontraktion des Dichtungsabschnitts 15 durch einen Temperaturgradienten (eine Temperaturänderung) von 110°C auf –10°C kam. In der Simulation wurde ein Modell des Schaltungsabschnitts 10 mit einer Ausgabebasis 11 verwendet, bei dem der Basisabschnitt 13 und der Sockelabschnitt 12 zylindrisch ausgebildet waren.
4A ist ein Diagramm, das schematisch einen Teil der Ausgabebasis 11 und dergleichen zeigt.
In dem Diagramm ist die Dicke des Umhüllungsabschnitts 15a mit A (Einheit: mm) bezeichnet, die Abmessung der Stufe zwischen der ersten Umfangsseitenfläche 12b und der zweiten Umfangsseitenfläche 13a ist mit B (Einheit: mm) bezeichnet, die Länge von der Montierfläche 12a des Sockelabschnitts 12 zur Auflagefläche 13b des Basisabschnitts 13 ist mit C (Einheit: mm) bezeichnet, die Breite des Basisabschnitts 13 ist mit D (Einheit: mm) bezeichnet und die Länge des Umhüllungsabschnitts 15a in Projektionsrichtung des Sockelabschnitts 12 (Länge von der Umfangskante der Auflagefläche 13b bis zum Ende des Umhüllungsabschnitts 15a) ist mit E (Einheit: mm) bezeichnet. Die Umfangskante der Auflagefläche 13b des Basisabschnitts 13 wurde als Messpunkt festgesetzt. Der Anpressdruck am Messpunkt bei Änderung der Dimensionen A bis E wurde in einer Simulation gemessen.
Obwohl der abgefaste Bereich 13 mit einer Abmessung von R = 0,2 an der Umfangskante der Auflagefläche 13b des Basisabschnitts 13 gebildet ist, geben C und E Längen der Umfangskante ohne abgefasten Bereich an.
Die Kurven von 4B, 4C und 5A bis 5C geben die Ergebnisse der Simulation wieder.
4B zeigt die Änderung des Anpressdrucks am Messpunkt, wenn A sich im Bereich von 0–2,5 mm ändert bei A = 1,5 mm, C = 5,0 mm, D = 7,1 mm und E = 1,0 mm.
4C zeigt die Änderung des Anpressdrucks am Messpunkt, wenn B sich im Bereich von 0–2,5 mm ändert bei A = 0,5 mm, C = 5,0 mm, D = 7,1 mm und E = 1,0 mm.
5A zeigt die Änderung des Anpressdrucks am Messpunkt, wenn C sich im Bereich von 0–5 mm ändert bei A = 0,5 mm, B = 1,5 mm, D = 7,1 mm und E = 1,0 mm.
5B zeigt die Änderung des Anpressdrucks am Messpunkt, wenn D sich im Bereich von 3–7 mm ändert bei A = 0,5 mm, B = 1,5 mm, C = 5,0 mm und E = 1,0 mm.
5C zeigt die Änderung des Anpressdrucks am Messpunkt, wenn E sich im Bereich von 0,5–2,5 mm ändert bei A = 0,5 mm, B = 1,5 mm, C = 5,0 mm und D = 7,1 mm.
Wirkungen der Erfindung
Bei dem Schaltungsabschnitt 10 des NO_x-Sensors 2 der Gassensorvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist der Umhüllungsabschnitt 15a, der die zweite Umfangsseitenfläche 13a des Basisabschnitts 13 der Ausgabebasis 11 umschließt, in dem Dichtungsabschnitt 15 angeordnet. Wenn es zu einer Kontraktion des Dichtungsabschnitts 15 kommt, zieht sich daher der Umhüllungsabschnitt 15a zusammen und drückt den Umfangsbereich des Basisabschnitts 13 weiter zusammen. Daher ist die Wahrscheinlichkeit eines Abschälens des Umhüllungsabschnitts 15a von der zweiten Umfangsseitenfläche 13a sehr gering, so dass ein Abblättern bzw. Abschälen des Dichtungsabschnitts 15 von der Ausgabebasis 11 verhindert werden kann.
Ferner fördert die verstärkte Kompression, die der Umhüllungsabschnitts 15a auf den Umfang des Basisabschnitts 13 ausübt, einen engen Kontaktdruck zwischen dem Umhüllungsabschnitt 15a und der zweiten Umfangsseitenfläche 13a und die Wasserdichtigkeit des Dichtungsabschnitts 15 kann erhöht werden.
Aus den Ergebnissen der Simulation des Anpressdrucks in Abhängigkeit von den Abmessungen des Dichtungsabschnitts 15 und der Ausgabebasis 11 ergaben sich die folgenden Wirkungen:
Insbesondere die Simulationsergebnisse bei einer Änderung der Länge A (4B) zeigen, dass, wenn A gleich oder kürzer als 0,5 mm ist, der Erhöhungsgrad des Anpressdrucks bei einem Anstieg von A hoch ist. Daraus ergibt sich, dass die Dicke des Umhüllungsabschnitts 15a vorzugsweise 0,5 oder mehr betragen sollte.
Die Simulationsergebenisse bei einer Änderung der Länge B (4C) zeigen, dass, wenn die Länge B erhöht wird, der Anpressdruck am Messpunkt höher ist. Daraus ergibt sich, dass die Länge zwischen der ersten Umfangsseitenfläche 12b und der zweiten Umfangsseitenfläche 13a in der Ausgabebasis 11 vorzugsweise so lang wie möglich eingestellt werden sollte.
Die Simulationsergebnisse bei einer Änderung der Länge C (5A) zeigen, dass, wenn C gleich oder kürzer als 2 mm ist, der Erhöhungsgrad des Anpressdrucks bei einem Anstieg von C hoch ist. Daraus ergibt sich, dass die Länge von der Montierfläche 12a der Ausgabebasis 11 zur Umfangskante der Auflagefläche 13b vorzugsweise 2 mm oder mehr betragen sollte. Bei einer Änderung der Breite D änderte sich der Anpressdruck am Messpunkt nur gering. Daraus ergibt sich, dass die Breite D kein Parameter ist, der den Anpressdruck wesentlich beeinflusst. Auch bei einer Änderung der Länge E änderte sich der Anpressdruck am Messpunkt nur gering. Anderseits ergibt sich, dass, wenn die Länge des Umhüllungsabschnitts 15a in Projektionsrichtung des Sockelabschnitts 12 auf 0,1 mm oder höher eingestellt ist, ein hoher Anpressdruck erhalten werden kann.
Weitere Ausführungsformen

(1) Bei der Gassensorvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist der abgefaste Bereich 13c an der Umfangskante der Auflagefläche 13b des Basisabschnitts 13 in der Ausgabebasis 11 des Schaltungsabschnitts ausgebildet. Jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt, so dass auf einen abgefasten Bereich auch verzichtet werden kann. 6 ist eine Seitenansicht des Schaltungsabschnitts 10, bei der kein abgefaster Bereich an der Umfangskante der Auflagefläche 13b ausgebildet ist. Auch in einer derartigen Ausgestaltung kann eine gleichartige Wirkung erzielt werden.
(2) Obwohl die Ausführungsform anhand der Gassensorvorrichtung 1 zur Bestimmung der NO_x-Konzentration beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Bei der Korrektur auf der Basis von individuellen Informationen eines Sensorelements, kann die Ausgestaltung des Schaltungsabschnitts 10 bei der beschriebenen Ausführungsform in einer Gassensorvorrichtung angewendet werden, die die Existenz oder Konzentration eines bestimmten Gases in einem Erfassungszielgas erfasst. Ein Rußsensor, der die Konzentration von Ruß in einem Erfassungszielgas erfasst, ist bekannt. Auch in einem derartigen Rußsensor kann eine Korrektur auf der Basis individueller Informationen eines Sensorelements erfolgen. Die beschriebene Ausgestaltung des Schaltungsabschnitts 10 bei der beschriebenen Ausführungsform kann auch in einem derartigen Rußsensor angewendet werden.

Entsprechung mit den Ansprüchen
Die Entsprechung zwischen den in der Beschreibung der Ausführungsform und denen in den Ansprüchen benutzten Begriffen wird nachfolgend erläutert.
Die zweite Umfangsseitenfläche 13a des Basisabschnitts 13 der Ausgabebasis 11 entspricht der Seitenfläche des Basisabschnitts.
Die vorliegende Erfindung ist ausführlich anhand der obigen Ausführungsform beschrieben worden. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt. Dem Durchschnittsfachmann ist offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen der oben beschriebenen Erfindung in Form und Detail möglich sind. Derartige Modifikationen sind mit umfasst, ohne von dem Geist und Geltungsbereich der hier angehängten Ansprüchen abzuweichen.
Diese Anmeldung basiert auf der am 12. April 2011 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-088376 , deren Offenbarung durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin mit einbezogen ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Schaltungsabschnitt eines NO_x-Sensors eine Ausgabebasis mit einem Sockelabschnitt auf, der von einem zentralen Bereich einer Auflagefläche eines Basisabschnitts hervorragt. Eine Leiterplatte, auf der ein Speichermedium zur Speicherung individueller Informationen über den NO_x-Sensor montiert ist, ist auf einer Montierfläche des Sockelabschnitts angeordnet. Der Schaltungsabschnitt weist einen Dichtungsabschnitt auf, der über der Auflagefläche des Basisabschnitts angeordnet ist und die Leiterplatte von oben und von den Seiten bedeckt und somit die Leiterplatte wasserdicht abdichtet. Der Dichtungsabschnitt weist einen Umhüllungsabschnitt auf, der in einem Stadium, in dem der Umhüllungsabschnitt von einer Umfangskante der Auflagefläche in Richtung auf eine zweite Umfangsseitenfläche des Basisabschnitts hervorsteht, den Basisabschnitt entlang der Umfangskante umschließt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2011-064587 A [0005]
JP 2011-088376 [0077]

Claims

Sensor, umfassend: ein Sensorelement zur Erfassung einer bestimmten Komponente in einem Erfassungszielgas, eine Leiterplatte, auf der ein Speichermedium zur Speicherung von auf das Sensorelement bezogenen individuellen Informationen montiert ist, eine Ausgabebasis, umfassend: einen Sockelabschnitt, auf dem die Leiterplatte angeordnet ist, sowie einen Basisabschnitt, der eine Auflagefläche aufweist, wobei der Sockelabschnitt aus einem zentralen Bereich der Auflagefläche hervorragt, und einen Dichtungsabschnitt, der oberhalb der Auflagefläche angeordnet ist in einem Stadium, in dem der Dichtungsabschnitt den Sockelabschnitt von oben und den Seiten bedeckt, und der die Leiterplatte wasserdicht abgedichtet hält, wobei der Dichtungsabschnitt einen Umhüllungsabschnitt aufweist, der in einem Stadium, in dem der Umhüllungsabschnitt von einer Umfangskante der Auflagefläche des Basisabschnitts hin zu einer Seitenfläche des Basisabschnitts hervorragt, die die Auflagefläche an der Umfangskante schneidet, die Seitenfläche entlang der Umfangskante umschließt.
Sensor gemäß Anspruch 1, wobei ein abgefaster Bereich an der Umfangskante der Auflagefläche des Basisabschnitts ausgebildet ist.
Sensor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Umhüllungsabschnitt eine Länge von mindestens 0,1 mm in Projektionsrichtung des Sockelabschnitts aufweist.
Sensor gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Umhüllungsabschnitt eine Dicke von mindestens 0,1 mm aufweist.