DE102013208990A1

DE102013208990A1 - Gassensor

Info

Publication number: DE102013208990A1
Application number: DE102013208990A
Authority: DE
Inventors: Hirofumi Noda; Hirokazu Yamada; Satoshi Hino
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-05-17
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2013-11-21
Anticipated expiration: 2033-05-16
Also published as: US20130305811A1; CN103424452B; JP5682637B2; DE102013208990B4; JP2013257305A; CN103424452A; US9739760B2

Abstract

Ein Gassensor hat ein Sensorelement, einen ersten Isolator, in dessen Innerem das Sensorelement eingeführt ist, einen zweiten Isolator, der an einer proximalen Seite des ersten Isolators so angeordnet ist, dass er eine proximale Seite des Sensorelements bedeckt, und ein Kontaktelement, das durch den zweiten Isolator gehalten ist und das Sensorelement sandwichartig anordnet. Ein proximaler Endabschnitt des ersten Isolators und ein distaler Endabschnitt des zweiten Isolators liegen in einer axialen Richtung aneinander an. Sowohl der proximale Endabschnitt als auch der distale Endabschnitt ist mit einer Positionierstruktur versehen. Die Positionierstruktur ist so aufgebaut, dass sie eine Relativbewegung zwischen dem ersten Isolator und dem zweiten Isolator in einer Sandwichrichtung, in der das Sensorelement durch das Kontaktelement sandwichartig angeordnet ist, und in einer senkrechten Richtung, die senkrecht zu der Sandwichrichtung läuft, und in der axialen Richtung begrenzt.

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 17. Mai 2012 angemeldeten japanischen Patentanmeldung JP 2012-113131 und der am 11. Januar 2013 angemeldeten japanischen Patentanmeldung JP 2013-3655 , auf deren Inhalt hierbei Bezug genommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gassensor zum Erfassen einer Konzentration eines spezifischen Gases, das in einem Messgas enthalten ist.
2. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Es gibt verschiedene bekannte Gassensoren, die an einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs montiert werden können, um eine Konzentration eines spezifischen Gases, wie beispielsweise Sauerstoff oder Stickoxid, zu messen, das in einem Abgas als ein Messgas enthalten ist. Derartige Gassensoren umfassen solche, die ein Sensorelement zum Erfassen einer Konzentration eines spezifischen Gases, das in einem Messgas enthalten ist, einen ersten Isolator, durch den das Sensorelement eingeführt wird, um darin gehalten zu werden, einen zweiten Isolator, der an proximalen Seite des ersten Isolators so angeordnet ist, dass er die proximale Seite des Sensorelements bedeckt, und ein Kontaktelement aufweisen, das durch den zweiten Isolator gehalten wird und in Kontakt mit den Elektrodenanschlüssen des Sensorelements steht. Beispielsweise wird auf die offengelegte japanische Patentanmeldung JP 2003-43004 hierbei Bezug genommen.
Der in diesem Patentdokument beschriebene Gassensor hat eine Positionierstruktur, die in der Endfläche an der distalen Seite von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Isolator vorgesehen ist, um den ersten und den zweiten Isolator zu positionieren. Die Positionierstruktur dieses Gassensors ist so aufgebaut, dass Bewegungen des ersten und zweiten Isolators in der Richtung, die senkrecht zu jener Richtung ist, in der das Sensorelement elastisch durch eine Elektrodenfeder gehalten wird, die als das Kontaktelement dient, begrenzt sind. Das Begrenzen der Bewegungen des ersten und zweiten Isolators ermöglicht ein Fixieren der Positionsbeziehung zwischen dem Sensorelement und der Elektrodenfeder in dieser Richtung, um dadurch eine zuverlässige elektrische Kontinuität zwischen ihnen vorzusehen.
Jedoch sind in dem im vorstehend erwähnten Patentdokument beschriebenen Gassensor die Bewegungen des ersten und zweiten Isolators in der Richtung, in der das Sensorelement elastisch gehalten wird, nicht begrenzt. Demgemäß kann das Sensorelement sich in der Richtung, in der das Sensorelement durch die Elektrodenfeder elastisch gehalten wird, beispielsweise zu dem Zeitpunkt des Zusammenbaus des Gassensors bewegen.
Daher kann der Fall auftreten, dass eine elektrische Kontinuität zwischen dem Sensorelement und der Elektrodenfeder aufgrund einer von Sensor zu Sensor sich ergebenden Schwankung der Federlast, die auf das Sensorelement aufgebracht wird, unzureichend wird. Außerdem besteht eine starke Nachfrage dahingehend, einen Gassensor zum Zwecke der Verbesserung seiner Leistung (beispielsweise der frühzeitigen Aktivierung) und der Verringerung seiner Herstellkosten kompakt im Hinblick auf die Größe zu gestalten. Wenn die Größe des Gassensors kleiner wird, wird die erforderliche Zusammenbaugenauigkeit höher und demgemäß verstärkt sich das vorstehend erwähnte Problem.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Ausführungsbeispiel schafft einen Gassensor mit:
einem Sensorelement zum Erfassen einer Konzentration eines spezifischen Gases, das in einem Messgas enthalten ist;
einem ersten Isolator, innerhalb dem das Sensorelement eingeführt und gehalten ist;
einem zweiten Isolator, der an einer proximalen Seite des ersten Isolators so angeordnet ist, dass er eine proximale Seite des Sensorelements bedeckt; und
zumindest einem Kontaktelement, das durch den zweiten Isolator gehalten ist und das Sensorelement in einem Zustand sandwichartig anordnet, bei dem es in Kontakt mit einem Elektrodenanschluss des Sensorelements ist,
wobei
ein proximaler Endabschnitt des ersten Isolators und ein distaler Endabschnitt des zweiten Isolators in einer axialen Richtung des Gassensors aneinander anliegen, und
sowohl der proximale Endabschnitt des ersten Isolators als auch der distale Endabschnitt des zweiten Isolators mit einer Positionierstruktur versehen sind,
wobei die Positionierstruktur so aufgebaut ist, dass sie eine Relativbewegung zwischen dem ersten Isolator und dem zweiten Isolator in einer Sandwichrichtung, in der das Sensorelement durch das Kontaktelement sandwichartig angeordnet ist, und in einer senkrechten Richtung, die senkrecht zu der Sandwichrichtung ist, und in der axialen Richtung begrenzt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein Gassensor geschaffen, der eine hohe Zusammenbaugenauigkeit hat und der eine Verringerung der Federlast seines Kontaktelements und eine sich ergebende fehlerhafte elektrische Kontinuität verhindern kann.
Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten Beschreibung inklusive der Zeichnungen und Ansprüche hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Gassensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt eine ausschnittartige Querschnittsansicht des Gassensors, wobei der erste und der zweite Isolator und deren Umgebung gezeigt sind.
3A zeigt eine Vorderansicht des ersten Isolators; 3B zeigt eine Darstellung des ersten Isolators unter Betrachtung von seiner axial proximalen Seite.
4A zeigt eine Vorderansicht des zweiten Isolators; 4B zeigt eine Darstellung des zweiten Isolators unter Betrachtung von seiner axial distalen Seite.
5 zeigt eine Querschnittsansicht des Aufbaus des zweiten Isolators.
6 zeigt eine Darstellung eines Sensorelements, das in dem Gassensor umfasst ist, unter Betrachtung von der axial distalen Seite des zweiten Isolators in einem Zustand, bei dem das Sensorelement durch ein Kontaktelement gehalten wird.
7 zeigt eine Querschnittsansicht von 2 entlang einer Linie VII-VII.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen bezieht sich der Ausdruck "distale Seite" auf die Seite eines Gassensors, an welcher der Gassensor einem Messgas ausgesetzt ist, und der Ausdruck "proximale Seite" bezieht sich auf die Seite des Gassensors, die zu der distalen Seite entgegengesetzt ist.
Erstes Ausführungsbeispiel
Ein Gassensor 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben. Wie dies in den 1 bis 7 gezeigt ist, hat der Gassensor 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Sensorelement 2 zum Erfassen einer Konzentration eines spezifischen Gases, das in einem Messgas enthalten ist, einen ersten Isolator 3, durch den das Sensorelement 2 eingeführt ist, um in diesem gehalten zu werden, einen zweiten Isolator 4, der an der proximalen Seite des ersten Isolators 3 so angeordnet ist, dass er die proximale Seite des Sensorelements 2 bedeckt, und Kontaktelemente 5, die durch den zweiten Isolator 4 so gehalten werden, dass sie mit Elektrodenanschlüssen 221 des Sensorselements 2 in Kontakt stehen, um elastisch das Sensorelement 2 zu halten.
Der proximale Endabschnitt 32 des ersten Isolators 3 und der distale Endabschnitt 41 des zweiten Isolators 4 liegen aneinander in der axialen Richtung X des Gassensors an. Eine Positionierstruktur 10 ist in sowohl dem proximalen Endabschnitt 32 des ersten Isolators als auch in dem distalen Endabschnitt 41 des zweiten Isolators 4 vorgesehen. Die Positionierstruktur 10 ist so aufgebaut, dass sie eine Relativbewegung zwischen dem ersten Isolator 3 und dem zweiten Isolator 4 in der Sandwichrichtung Y begrenzt, in der das Sensorelement 2 durch die Kontaktelemente 5 sandwichartig angeordnet ist, und in der senkrechten Richtung Z, die zu der Sandwichrichtung Y und der axialen Richtung X senkrecht steht.
Wie dies in 1 gezeigt ist, ist das Sensorelement 2 in den ersten Isolator 3 eingeführt und im Inneren von diesem gehalten. Der erste Isolator 3 wird im Inneren eines Gehäuses 11 gehalten.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist ein aus einem Füllmaterial hergestelltes Abdichtelement 191 zwischen dem ersten Isolator 3 und dem Gehäuse 11 angeordnet.
Ein Isolationselement 192, das aus einem isolierenden Material hergestellt ist, ist an der proximalen Seite des Abdichtelements 191 angeordnet. Ein Metallringelement 193 mit einer annähernd ebenen Form ist an der proximalen Seite des Isolationselements 192 angeordnet. Das Abdichtelement 191, das Isolationselement 192 und das Metallringelement 193 sind zusammengedrückt und in einem Zustand fixiert, bei dem sie in der Richtung von der proximalen zu der distalen Seite durch einen Zusammendrückabdeckabschnitt 111 gedrückt werden, der ausgebildet ist, indem der proximale Endabschnitt des Gehäuses 11 nach innen gebogen ist, sodass der Raum zwischen dem ersten Isolator 3 und dem Gehäuse 11 hermetisch abgedichtet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Füllmaterial des Abdichtelements 191 Talkum.
Wie dies in 1 gezeigt ist, ist an der distalen Seite des Gehäuses 11 eine als Doppelstruktur gebildete Distalseitenabdeckung 12 vorgesehen, die aus einer inneren Abdeckung 121, die den distalen Endabschnitt 21 des Sensorelements 2 bedeckt, und einer äußeren Abdeckung 122 gebildet ist, die außerhalb der inneren Abdeckung 121 angeordnet ist. Sowohl die innere Abdeckung 121 als auch die äußere Abdeckung 122 sind mit Luftlöchern 123 zum Einführen und Abgeben des Messgases ausgebildet.
Eine erste Proximalseitenabdeckung 13 ist an der proximalen Seite des Gehäuses 11 so fixiert, dass sie den proximalen Endabschnitt 22 des Sensorelements 2 bedeckt. Eine zweite Proximalseitenabdeckung 14 ist an der proximalen Seite der ersten Proximalseitenabdeckung 13 fixiert. Die zweite Proximalseitenabdeckung 14 ist mit Luftlöchern 141 zum Einleiten von Luft ausgebildet. Die zweite Proximalseitenabdeckung 14 ist mit einer Öffnung an ihrer proximalen Seite ausgebildet, die durch ein Abdichtelement 15, wie beispielsweise eine Gummibuchse, geschlossen ist. Vier Leitungselemente 16 sind so angeordnet, dass sie durch das Abdichtelement 15 hindurchdringen, um extern verbunden zu werden.
Wie dies in den 2 und 5 gezeigt ist, ist der zweite Isolator 4, der den proximalen Endabschnitt 22 des Sensorelements 2 bedeckt, an der proximalen Seite des ersten Isolators 3 innerhalb der ersten Proximalseitenabdeckung 13 angeordnet. Der zweite Isolator 4 ist mit einem Innenraum 44 ausgebildet, um in diesem den proximalen Endabschnitt 22 des Sensorelements 2 unterzubringen. Der proximale Endabschnitt 42 des zweiten Isolators 4 ist mit vier Einführlöchern 421 ausgebildet, durch die jeweils die Kontaktelemente 5 hindurchdringen. Die Einführlöcher 421 stehen mit dem Innenraum 44 in der axialen Richtung X in Kommunikation.
Wie dies in 2 gezeigt ist, sind die Kontaktelemente 5 im Inneren des Innenraums 44 des zweiten Isolators 4 gehalten. Die Kontaktelemente 5 sind aus vier Federanschlüssen 51 gebildet, die ausgebildet sind, indem eine Metallplatte gebogen wird. Jeder der Federanschlüsse 51 ist mit einer entsprechenden Leitung der Leitungen 16 verbunden. Jeder der Federanschlüsse 51 ist durch ein entsprechendes Einführloch der Einführlöcher 421, die in dem zweiten Isolator 4 ausgebildet sind, eingeführt und durch die Innenwandfläche 440 des Innenraums 44 gestützt. Jeder der Federanschlüsse 51 ist innerhalb des Innenraums 44 in einem Zustand untergebracht, bei dem er nach innen gebogen ist. Jeder der Federanschlüsse 51 hat einen Kontaktabschnitt 511, der an seinem Abschnitt, der nach innen gebogen ist, ausgebildet ist, der mit einem entsprechenden Elektrodenanschluss der Elektrodenanschlüsse 221 in Kontakt steht.
Wie dies in 6 gezeigt ist, ist die Innenwandfläche 440 mit vier Separierabschnitten 441 (siehe die 4 und 5) ausgebildet, um zu verhindern, dass die Federanschlüsse 51 miteinander innerhalb des inneren Raums 44 in Kontakt gelangen. Wie dies in 5 gezeigt ist, ist der zweite Isolator 4 mit einem distalen konkaven Abschnitt 43 an seinem distalen Ende ausgebildet. Die distalen Endflächen 442 der Separierabschnitte 441 sind näher zu der proximalen Seite angeordnet als die Bodenfläche 439 des distalen konkaven Abschnitts 43, sodass die distalen Endabschnitte 442 der Separierabschnitte 441 nicht mit der Bodenfläche 439 des distalen konkaven Abschnitts 43 fluchtend angeordnet sind. Als ein Ergebnis kann, da eine Zunahme der Formdichte während des Druckformens an den Ecken zwischen der Innenwandfläche 440 und den Flächen der Separierabschnitte 441 in der Nähe der Bodenfläche 439 des distalen konkaven Abschnitts 43 verhindert werden kann, kann eine Flächenaufwellung (Welligkeit) der Bodenfläche 439 nach einem Brennprozess unterdrückt werden. Folglich wird es, wie dies nachstehend beschrieben ist, möglich, das Auftreten von Beschädigungen oder Rissen in der Bodenfläche 439 aufgrund einer Spannungskonzentration in der Bodenfläche 439, wenn die Anlagefläche 329 des ersten Isolators 3 an der Bodenfläche 439 des distalen konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 anliegt (anschlägt), zu verhindern. Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen der distalen Endfläche 442 der Separierabschnitte 441 und der Bodenfläche 439 des distalen konkaven Abschnitts 43 zwischen 0,4 mm und 0,8 mm.
Wie dies in 6 gezeigt ist, ist jede der Hauptflächen 201 und 202 des proximalen Endabschnitts 22 des Sensorelements 2 mit einem Paar der Elektrodenanschlüssen 221 versehen. Zwei der Federanschlüsse 51 sind so angeordnet, dass sie mit einer Hauptfläche 201 des Sensorelements 2 in Kontakt sind, und die anderen beiden der Federanschlüsse 51 sind so angeordnet, dass sie mit der anderen Hauptfläche 202 des Sensorelements 2 in Kontakt sind. Jeder der Federanschlüsse 51 hat einen Anschlussabschnitt, der mit einem entsprechenden Elektrodenanschluss der Elektrodenanschlüsse 221 des Sensorelements 2 in Kontakt steht. Demgemäß ist das Sensorelement 2 durch die vier Federanschlüsse an seinen beiden Hauptflächen 201 und 202 sandwichartig angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Breite des Sensorelements 2 in der senkrechten Richtung Z, die senkrecht zu der Sandwichrichtung Y ist, 3,9 mm.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist der proximale Endabschnitt 32 des Isolators 3 in einer zylindrischen Form ausgebildet. Wie dies in den 3A und 3B gezeigt ist, ist der proximale Endabschnitt 32 des ersten Isolators 3 mit der Anlagefläche 329 ausgebildet, die an dem distalen Endabschnitt 41 des zweiten Isolators 4 anliegt.
Wie dies in den 4A und 4B gezeigt ist, ist der distale Endabschnitt 41 des zweiten Isolators 4 mit dem distalen konkaven Abschnitt 43 ausgebildet, der zu der proximalen Seite hin vertieft ist. Wie dies in 5 gezeigt ist, steht der distale konkave Abschnitt 43 in Kommunikation mit dem inneren Raum 44 entlang der axialen Richtung X. Der Innendurchmesser des distalen konkaven Abschnitts 43 ist größer als der Außendurchmesser des proximalen Endabschnitts 32 des ersten Isolators 3.
Wie dies in 2 gezeigt ist, liegen der proximale Endabschnitt 32 des ersten Isolators 3 und der distale Endabschnitt 41 des zweiten Isolators 4 aneinander in der axialen Richtung X an. Genauer gesagt liegt die Anlagefläche 329 des ersten Isolators 3 an der Bodenfläche 439 des distalen konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 an. Der proximale Endabschnitt 32 des ersten Isolators 3 ist in dem distalen konkaven Abschnitt 43 des zweiten Isolators 4 untergebracht. Der distale konkave Abschnitt 43 des zweiten Isolators 4 bedeckt den gesamten Umfang des proximalen Endabschnitts 32 des ersten Isolators 3.
Wie dies in 7 gezeigt ist, ist sowohl der proximale Endabschnitt 32 des ersten Isolators 3 als auch der distale Endabschnitt 41 des zweiten Isolators 4 mit der Positionierstruktur 10 ausgebildet. Die Positionierstruktur 10 ist aus der Außenumfangsfläche 320 des proximalen Endabschnitts 32 des ersten Isolators 3 und der Innenumfangsfläche 430 des distalen konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 aufgebaut. Die Positionierstruktur 10 ist so aufgebaut, dass sie eine Relativbewegung in sowohl der Sandwichrichtung Y als auch der senkrechten Richtung Z, die senkrecht zu der Sandwichrichtung Y steht, zwischen dem ersten Isolator 3 und dem zweiten Isolator 4 begrenzt.
Genauer gesagt hat die Innenumfangsfläche 430 des distalen konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 ein Paar aus ebenen Flächenabschnitten 431, die parallel zueinander und radial entgegengesetzt zueinander sind, und ein Paar an konvexen gekrümmten Flächenabschnitten 432, die zwischen dem Paar an ebenen Flächenabschnitten 431 verbinden. Der ebene Flächenabschnitt 431 ist so ausgebildet, dass er sich linear in der senkrechten Richtung Z, die senkrecht zu der Sandwichrichtung Y ist, erstreckt und einen Querschnitt hat, der senkrecht zu der axialen Richtung X ist. Der gekrümmte Flächenabschnitt 432 ist so ausgebildet, dass er eine konvexe kreisbogenartige Form im Querschnitt senkrecht zu der axialen Richtung X hat.
Die Außenumfangsfläche 320 des proximalen Endabschnitts 32 des ersten Isolators 3 hat eine Form, die derjenigen der Innenumfangsfläche 430 des distalen konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 komplementär ist. Das heißt die Außenumfangsfläche 320 hat ein Paar an ebenen Flächenabschnitten 321, die dem Paar der ebenen Flächenabschnitte 431 des zweiten Isolators 4 zugewandt sind, und ein Paar an gekrümmten Flächenabschnitten 322, die zwischen dem Paar an ebenen Flächenabschnitten 321 verbinden. Der ebene Flächenabschnitt 321 ist so ausgebildet, dass er sich linear in der senkrechten Richtung Z, die senkrecht zu der Sandwichrichtung Y ist, erstreckt, und sein Querschnitt steht senkrecht zu der axialen Richtung X. Der gekrümmte Flächenabschnitt 322 ist so ausgebildet, dass er eine konkave kreisbogenartige Form im Querschnitt senkrecht zu der axialen Richtung X hat.
Da die Außenumfangsfläche 320 des proximalen Endabschnitts 32 des ersten Isolators 3 und die Innenumfangsfläche 430 des distalen konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 aneinander sitzen, sind die Bewegungen des ersten Isolators 3 und des zweiten Isolators 4 in der Sandwichrichtung Y und in der senkrechten Richtung Z begrenzt. Da genauer gesagt die ebenen Flächenabschnitte 321 und die gekrümmten Flächenabschnitte 332 der Außenumfangsfläche 320 des proximalen Endabschnitts 32 des ersten Isolators 3 jeweils an den ebenen Flächenabschnitten 431 und den gekrümmten Flächenabschnitten 432 der Innenumfangsfläche 430 des distalen konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 sitzen, sind die Bewegungen des ersten Isolators 3 und des zweiten Isolators 4 in der Sandwichrichtung Y und in der senkrechten Richtung Z begrenzt.
Da des Weiteren die Außenumfangsfläche 320 des proximalen Endabschnitts 32 des ersten Isolators 3 und die Innenumfangsfläche 430 des distalen konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 so ausgebildet sind, dass sie einander zugewandt sind und zueinander an ihren ebenen Flächenabschnitten 321 und 431 zusammenpassen, drehen der erste Isolator 3 und der zweite Isolator 4 sich nicht in der Umfangsrichtung relativ zueinander. Das heißt die Relativbewegung in der Umfangsrichtung zwischen dem ersten Isolator 3 und dem zweiten Isolator 4 ist begrenzt.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist eine Scheibenfeder 17 mit einer ringartigen Form zwischen dem proximalen Endabschnitt 42 des zweiten Isolators 4 und der ersten proximalseitigen Abdeckung 13 angeordnet. Der zweite Isolator 4 wird in einem Zustand gehalten, bei dem er zu der distalen Seite hin, das heißt zu der Seite des ersten Isolators 3, durch die Scheibenfeder 17 gedrückt wird. Demgemäß sind die Bewegungen in der axialen Richtung X des ersten Isolators 3 und des zweiten Isolators 4 begrenzt. Die Last der Scheibenfeder 17 kann so gering festgelegt sein, dass sie zwischen 0,4 und 1,0 kN ist, sodass die Bewegung des zweiten Isolators 4 relativ zu dem ersten Isolator 3 ausreichend begrenzt ist und außerdem Risse in dem zweiten Isolator 4 nicht auftreten.
Der vorstehend beschriebene Gassensor 1 schafft die folgenden Vorteile. Der proximale Endabschnitt 32 des ersten Isolators 3 und der distale Endabschnitt 41 des zweiten Isolators 4 liegen in der axialen Richtung X aneinander an. Sowohl der proximale Endabschnitt 32 des ersten Isolators 3 als auch der distale Endabschnitt 41 des zweiten Isolators 4 ist mit der Positionierstruktur 10 versehen. Die Positionierstruktur 10 ist so aufgebaut, dass die Relativbewegung in der Sandwichrichtung Y und in der senkrechten Richtung Z, die zu der Sandwichrichtung Y senkrecht ist, zwischen dem ersten Isolator 3 und dem zweiten Isolator 4 begrenzt ist.
Da der erste Isolator 3 und der zweite Isolator 4 davor bewahrt sind, dass sie sich relativ zueinander in der Sandwichrichtung Y bewegen, kann das durch den ersten Isolator 3 gehaltene Sensorelement 2 genau durch die Kontaktelemente 5 positioniert werden, die durch den zweiten Isolator 4 gehalten werden. Da demgemäß die Schwankungen der Lasten, die auf beide Seiten des Sensorelements 2 in der Sandwichrichtung Y durch die Kontaktelemente 5 aufgebracht werden, gering sind, kann eine fehlerhafte elektrische Kontinuität aufgrund einer Verringerung der Federlast, die an einer der beiden Seiten des Sensorelements 2 auftritt, verhindert werden.
Des Weiteren ist die Bewegung des ersten Isolators 3 und des zweiten Isolators 4 relativ zueinander auch in der senkrechten Richtung, die senkrecht zu der Sandwichrichtung Y ist, begrenzt. Demgemäß können die Elektrodenanschlüsse 221 des Sensorelements 2, die durch den ersten Isolator 3 gehalten werden, in zuverlässiger Weise mit den Kontaktelementen 5, die durch den zweiten Isolator 4 während des Zusammenbaus gehalten sind, zuverlässig in Kontakt stehen. Als ein Ergebnis kann eine Positionsabweichung in der senkrechten Richtung Z zwischen den Elektrodenanschlüssen 221 des Sensorelements 2 und der Kontaktelemente 5 vermieden werden, um dadurch eine Abweichung der Kontaktelemente 5 und eine sich daraus ergebende fehlerhafte elektrische Kontinuität zu verhindern.
Da des Weiteren die Positionierstruktur 10 die Relativbewegung in der Sandwichrichtung Y und in der senkrechten Richtung Z, die senkrecht zu der Sandwichrichtung Y ist, zwischen dem ersten Isolator 3 und dem zweiten Isolator 4 wie vorstehend beschrieben begrenzt, ist es möglich, den ersten Isolator 3 und den zweiten Isolator 4 an Ort und Stelle mit einem hohen Grad an Genauigkeit zusammenzubauen. Demgemäß kann der Gassensor 1 in einer ausreichend kleinen Größe ohne Beeinträchtigung der Zusammenbaugenauigkeit hergestellt werden.
Der distale Endabschnitt 41 des zweiten Isolators 4 ist mit dem distalen konkaven Abschnitt 43 ausgebildet, der zu der proximalen Seite hin vertieft ist, und bedeckt den gesamten Umfang des proximalen Endabschnitts 32 des ersten Isolators 3. Die Positionierstruktur 10 ist aus der Außenumfangsfläche 320 des proximalen Endabschnitts 32 des ersten Isolators 3 und der Innenumfangsfläche 430 des distalen konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 gebildet, die aneinander setzbar sind. Demgemäß können die Bewegungen in der Sandwichrichtung Y und in der senkrechten Richtung Z des ersten Isolators 3 und des zweiten Isolators 4 noch zuverlässiger begrenzt werden, und der Zusammenbau des ersten Isolators 3 und des zweiten Isolators 4 kann noch mehr erleichtert werden.
Der proximale Endabschnitt 32 des ersten Isolators 3 ist mit der Anlagefläche 329 für eine Anlage mit dem distalen Endabschnitt 41 des zweiten Isolators 4 ausgebildet. Die Anlagefläche 329 liegt an der Bodenfläche 439 des distalen konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 an. Demgemäß können der erste Isolator 3 und der zweite Isolator 4 an Ort und Stelle in der axialen Richtung X genau und einfach positioniert werden.
Die Außenumfangsfläche 320 des proximalen Endabschnitts 32 des ersten Isolators 3 und die Innenumfangsfläche 430 des distalen konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 weisen jeweils die ebenen Flächenabschnitte 321 und 431 auf, die einander gegenüberstehen. Demgemäß kann verhindert werden, dass der erste Isolator 3 und der zweite Isolator 4 sich in der Umfangsrichtung relativ zueinander drehen. Das heißt es kann verhindert werden, dass sich der erste Isolator 3 und der zweite Isolator 4 in Umfangsrichtung durch das Vorsehen der ebenen Flächenabschnitte 321 und 431 bewegen. Außerdem erleichtert das Vorsehen der ebenen Flächenabschnitte 321 und 431 den Zusammenbau zwischen dem ersten Isolator 3 und dem zweiten Isolator 4.
Die Innenumfangsfläche 430 des distalen konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 weist das Paar der ebenen Flächenabschnitte 432 auf, die radial zueinander entgegengesetzt sind, während andererseits die Außenumfangsfläche 320 des proximalen Endabschnitts 32 des ersten Isolators 3 das Paar der ebenen Flächenabschnitte 321 aufweist, die mit dem Paar der ebenen Flächenabschnitte 431 zusammenpassen. Demgemäß können der erste Isolator 3 und der zweite Isolator 4 noch zuverlässiger davor bewahrt werden, dass sie sich in Umfangsrichtung bewegen, und das Zusammenbauen zwischen dem ersten Isolator 3 und dem zweiten Isolator 4 kann noch besser erleichtert werden.
Der erste Isolator 3 und der zweite Isolator 4 werden in einem Zustand, bei dem sie aneinander in der axialen Richtung anliegen, durch die Scheibenfeder 17 gedrückt und gehalten. Demgemäß kann die Bewegung des ersten Isolators 3 und des zweiten Isolators 4 in der axialen Richtung X begrenzt werden. Dies ermöglicht eine weitere Erhöhung der Genauigkeit der Positionierung des ersten Isolators 3 und des zweiten Isolators 4.
Wie dies vorstehend erläutert ist, ist gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Gassensor 1 vorgesehen, der eine ausgezeichnete Zusammenbaugenauigkeit aufzeigt und einer Abweichung der Kontaktelemente 5 und einer sich daraus ergebenden fehlerhaften elektrischen Kontinuität widersteht.
In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel ist die Positionierstruktur 10 aus der Außenumfangsfläche 320 des proximalen Endabschnitts 32 des ersten Isolators 3 und der Innenumfangsfläche 430 des distalen konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 gebildet, die zueinander passen. Jedoch kann, um die Bewegungen des ersten Isolators 3 und des zweiten Isolators 4 in der Sandwichrichtung Y, der senkrechten Richtung Z und der Umfangsrichtung noch zuverlässiger zu begrenzen, sowohl die Außenumfangsfläche 320 des proximalen Endabschnitts 32 des ersten Isolators 3 als auch die Innenumfangsfläche 430 des entfernten konkaven Abschnitts 43 des zweiten Isolators 4 mit einem Vorsprung und einer Vertiefung, die zueinander komplementär sind, ausgebildet sein.
Die vorstehend erläuterten bevorzugten Ausführungsbeispiele sind Beispiele der vorliegenden Erfindung, die ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Es sollte verständlich sein, dass Abwandlungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele, auf die Fachleute kommen können, ausgeführt werden können.
In dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl an Teilen von sowohl den Leitungselementen 16 als auch den Kontaktelementen 5 vier. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf einen Fall anwendbar, bei dem die Anzahl von diesen eine andere Anzahl außer vier beträgt. Das heißt die Anzahl kann weniger als vier, oder fünf oder mehr betragen.
Der Gassensor hat das Sensorelement, den ersten Isolator, in dessen Innerem das Sensorelement eingeführt ist, den zweiten Isolator, der an einer proximalen Seite des ersten Isolators so angeordnet ist, dass er eine proximale Seite des Sensorelements bedeckt, und das Kontaktelement, das durch den zweiten Isolator gehalten ist und das Sensorelement sandwichartig anordnet. Ein proximaler Endabschnitt des ersten Isolators und ein distaler Endabschnitt des zweiten Isolators liegen in einer axialen Richtung aneinander an. Sowohl der proximale Endabschnitt als auch der distale Endabschnitt ist mit einer Positionierstruktur versehen. Die Positionierstruktur ist so aufgebaut, dass sie eine Relativbewegung zwischen dem ersten Isolator und dem zweiten Isolator in einer Sandwichrichtung, in der das Sensorelement durch das Kontaktelement sandwichartig angeordnet ist, und in einer senkrechten Richtung, die senkrecht zu der Sandwichrichtung läuft, und in der axialen Richtung begrenzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-113131 [0001]
JP 2013-3655 [0001]
JP 2003-43004 [0003]

Claims

Gassensor mit: einem Sensorelement zum Erfassen einer Konzentration eines spezifischen Gases, das in einem Messgas enthalten ist; einem ersten Isolator, innerhalb dem das Sensorelement eingeführt und gehalten ist; einem zweiten Isolator, der an einer proximalen Seite des ersten Isolators so angeordnet ist, dass er eine proximale Seite des Sensorelements bedeckt; und zumindest einem Kontaktelement, das durch den zweiten Isolator gehalten ist und das Sensorelement in einem Zustand sandwichartig anordnet, bei dem es in Kontakt mit einem Elektrodenanschluss des Sensorelements ist, wobei ein proximaler Endabschnitt des ersten Isolators und ein distaler Endabschnitt des zweiten Isolators in einer axialen Richtung des Gassensors aneinander anliegen, und sowohl der proximale Endabschnitt des ersten Isolators als auch der distale Endabschnitt des zweiten Isolators mit einer Positionierstruktur versehen sind, wobei die Positionierstruktur so aufgebaut ist, dass sie eine Relativbewegung zwischen dem ersten Isolator und dem zweiten Isolator in einer Sandwichrichtung, in der das Sensorelement durch das Kontaktelement sandwichartig angeordnet ist, und in einer senkrechten Richtung, die senkrecht zu der Sandwichrichtung ist, und in der axialen Richtung begrenzt.
Gassensorelement gemäß Anspruch 1, wobei der distale Endabschnitt des zweiten Isolators mit einem distalen Endkonkavabschnitt ausgebildet ist, der zu seiner proximalen Seite hin vertieft ist und einen gesamten Umfang des proximalen Endabschnitts des ersten Isolators bedeckt, und die Positionierstruktur aus einer Außenumfangsfläche des proximalen Endabschnitts des ersten Isolators und einer Innenumfangsfläche des distalen konkaven Abschnitts des zweiten Isolators aufgebaut ist.
Gassensorelement gemäß Anspruch 2, wobei der proximale Endabschnitt des ersten Isolators mit einer Anlagefläche ausgebildet ist für eine Anlage mit dem distalen Endabschnitt des zweiten Isolators, wobei die Anlagefläche an einer Bodenfläche des distalen konkaven Abschnitts des zweiten Isolators anliegt.
Gassensorelement gemäß Anspruch 2, wobei die Außenumfangsfläche des proximalen Endabschnitts des ersten Isolators zumindest einen ersten ebenen Flächenabschnitt aufweist, und die Innenfläche des distalen konkaven Abschnitts des zweiten Isolators zumindest einen zweiten ebenen Flächenabschnitt aufweist, der mit dem ersten ebenen Flächenabschnitt zusammenpasst.
Gassensorelement gemäß Anspruch 4, wobei die Innenumfangsfläche des distalen konkaven Abschnitts des zweiten Isolators ein Paar aus den zweiten ebenen Flächenabschnitten aufweist, die parallel zueinander und radial zueinander entgegengesetzt sind, und die Außenumfangsfläche des proximalen Endabschnitts des ersten Isolators ein Paar der ersten ebenen Flächenabschnitte aufweist, die jeweils mit einem Entsprechenden des Paars der zweiten ebenen Flächenabschnitte zusammenpassen.
Gassensorelement gemäß Anspruch 1, wobei die Anzahl des Kontaktelements vier oder mehr beträgt.