-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gassensor, das ein röhrenförmiges Metallgehäuse mit einem axialen Loch und ein plattenartiges Gaserfassungselement, das in das axiale Loch eingesetzt ist und an dem Metallgehäuse gehalten wird, umfasst, und das einen bestimmten Gasbestandteil, der in einem zu messenden Gas enthalten ist, erfasst, und ein Gaserfassungselement zur Verwendung in dem Gassensor.
-
Allgemeiner Stand der Technik
-
Herkömmlich gibt es Gassensoren, die zum Beispiel in einem Auspuffrohr eines Verbrennungsmotors angeordnet sind und dazu geeignet sind, einen bestimmten Gasbestandteil, der in einem zu messenden Gas enthalten ist, zu erfassen, wie etwa Sauerstoffsensoren zur Erfassung der Sauerstoffkonzentration des Abgases. Ein bekannter derartiger Gassensor umfasst ein röhrenförmiges Metallgehäuse mit einem axialen Loch, einem einzelnen oder mehreren Halteelementen, die in dem axialen Loch angeordnet sind, und einem plattenartigen Gaserfassungselement, das durch das (die) Halteelement(e) an dem Metallgehäuse gehalten wird.
-
Das Gaserfassungselement weist einen Erfassungsabschnitt auf, der an einem Elementvorderendbereich, welcher sich vor den Halteelementen befindet, angeordnet ist und zur Erfassung eines bestimmten Gasbestandteils, der in einem zu messenden Gas enthalten ist, geeignet ist. Das Gaserfassungselement weist auch Elektrodenanschlussflächen auf, die an einem Elementrückendbereich, welcher sich hinter den Halteelementen befindet, bereitgestellt sind. Darüber hinaus weist das Gaserfassungselement in einigen Fällen Durchgangslochleiter auf, die jeweils in dem Elementrückendbereich bereitgestellt sind und elektrisch mit den Elektrodenanschlussflächen in Verbindung stehen. Anschlussglieder gelangen mit den jeweiligen Elektrodenanschlussflächen an dem Elementrückendbereich in Kontakt. Außerdem ist ein bestimmtes Erfassungselement so ausgeführt, dass der Elementrückendbereich zu einem Referenzgasraum (zum Beispiel einem Raum, der mit einem Referenzgas wie etwa der Luft gefüllt ist) hin frei liegt, und so ausgeführt, dass es einen Referenzgaseinleitungsdurchgang aufweist, der darin gebildet ist und von einer Öffnung, die an dem Elementrückendbereich gebildet ist, zu dem Erfassungsabschnitt verläuft, um ein Referenzgas von dem Referenzgasraum zu dem Erfassungsabschnitt einzuleiten. Beispielweise offenbart das Patentdokument 1 einen Gassensor mit einem solchen Gaserfassungselement (siehe 1 bis 3 und die damit verbundene Beschreibung in dem Patentdokument 1).
-
Dokumente des Stands der Technik
-
Patentdokument 1:
JP 4 813 729 B2 -
Die Druckschrift
WO 01/ 50 118 A1 offenbart einen Gassensor, insbesondere eine Lambda-Sonde. Die Druckschrift
JP 2013-181 769 A offenbart einen Gassensor.
-
Kurzdarstellung der Erfindung
-
Da die Anschlussglieder wie oben erwähnt mit den jeweiligen Elektrodenanschlussflächen des Gaserfassungselements in Kontakt stehen, muss jener Bereich des Elementrückendbereichs des Gaserfassungselements, in dem Kontaktbereiche der Elektrodenanschlussflächen gebildet sind, eine besonders hohe Stärke aufweisen. Und da jener Bereich des Elementrückendbereichs das Gaserfassungselements, in dem Durchgangslochleiter gebildet sind, Löcher aufweist, in denen die Durchgangslochleiter vorhanden sind, weist der Bereich eine kleinere Querschnittfläche als der sonstige Bereich auf und neigt er daher zu einer Verringerung der Stärke. Somit wird dann, wenn der Referenzgaseinleitungsdurchgang in jenen Bereichen des Elementrückendbereichs des Gaserfassungselements gebildet ist, in denen die Kontaktbereiche der Elektrodenanschlussflächen und die Durchgangslochleiter bereitgestellt sind, die Querschnittfläche der Bereiche noch geringer und daher unvorteilhaft die Stärke verringert.
-
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser gegenwärtigen Situation erdacht; und eine Aufgabe der Erfindung ist, einen Gassensor, bei dem trotz der Bereitstellung eines Referenzgaseinleitungsdurchgangs in einem Elementrückendbereich eines Gaserfassungselements eine Verschlechterung der Stärke in jenen Bereichen des Elementrückendbereichs, in denen Durchgangslochleiter und Kontaktbereiche von Elektrodenanschlussflächen in Kontakt mit Anschlussgliedern bereitgestellt sind, verhindert wird, wie auch ein Gaserfassungselement zur Verwendung in dem Gassensor bereitzustellen.
-
Mittel zur Lösung des Problems
-
Eine Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung zur Lösung des obigen Problems stellt einen Gassensor bereit, der ein röhrenförmiges Metallgehäuse, ein Halteelement, ein Gaserfassungselement, und ein Anschlussglied umfasst. Das Metallgehäuse weist ein axiales Loch auf, das in einer Axialrichtung hindurch verläuft. Das Halteelement ist in dem axialen Loch des Metallgehäuses angeordnet. Das Gaserfassungselement weist eine plattenartige Form, die in der Axialrichtung verläuft, auf, wird über (oder durch) das Halteelement in dem axialen Loch gehalten, und weist einen Elementvorderendbereich und einen Elementrückendbereich auf. Der Elementvorderendbereich befindet sich in Bezug auf das Halteelement auf oder an einer Vorderseite (vorderseitig) in der Axialrichtung und umfasst einen Erfassungsabschnitt zur Erfassung eines bestimmten Gasbestandteils, der in einem zu messenden Gas enthalten ist. Der Elementrückendbereich befindet sich in Bezug auf das Halteelement auf oder an einer Rückseite in der Axialrichtung, ist einem Referenzgas ausgesetzt, und umfasst eine Elektrodenanschlussfläche, die an einer seiner Flächen angeordnet ist, und einen Durchgangslochleiter, der darin bereitgestellt ist und elektrisch mit der Elektrodenanschlussfläche in Verbindung steht. Das Anschlussglied steht mit einem Kontaktbereich der Elektrodenanschlussfläche des Gaserfassungselements in Kontakt. Bei dem Gassensor weist das Gaserfassungselement einen Referenzgaseinleitungsdurchgang auf, der darin gebildet ist und von einer Öffnung an einer radial äußeren Umfangsfläche des Elementrückendbereichs zu dem Erfassungsabschnitt verläuft, um das Referenzgas von der Öffnung zu dem Erfassungsabschnitt einzuleiten. Der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang ist in Bezug auf den Durchgangslochleiter und den Kontaktbereich der Elektrodenanschlussfläche auf oder an der Vorderseite in der Axialrichtung bereitgestellt.
-
Bei diesem Gassensor ist der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang in Bezug auf den Durchgangslochleiter und den Kontaktbereich der Elektrodenanschlussfläche, mit dem das Anschlussglied in Kontakt steht, an der Vorderseite bereitgestellt Daher kann das Referenzgas verlässlich zu dem Erfassungsabschnitt eingeleitet werden. Zudem kann eine Verschlechterung der Stärke jenes Bereichs des Elementrückendbereichs, in dem der Durchgangslochleiter und der Kontaktbereich der Elektrodenanschlussfläche bereitgestellt sind, die sich andernfalls aus dem Vorhandensein des Referenzgaseinleitungsdurchgangs ergeben könnte, verhindert werden.
-
Im Besonderen ist der „Referenzgaseinleitungsdurchgang“ ein Referenzgasströmungsdurchgang, der im Inneren des Gaserfassungselements von der Öffnung an der radial äußeren Umfangsfläche des Elementrückendbereichs (einer Fläche, die teilweise den Elementrückendbereich bildet und in Bezug auf die axiale Linie radial nach außen gewandt ist) zu dem an dem Elementvorderendbereich befindlichen Erfassungsabschnitt verläuft. Die Anzahl der „Referenzgaseinleitungsdurchgänge“ kann eins oder mehr als eins betragen. Außerdem kann die Anzahl der „Öffnungen“ eine oder mehr als eine betragen. Ein einzelner Referenzgaseinleitungsdurchgang kann sich von einer einzelnen Öffnung erstrecken, oder mehrere Referenzgaseinleitungsdurchgänge können sich von einer einzelnen Öffnung erstrecken. Außerdem können sich Referenzgaseinleitungsdurchgänge, die sich von jeweiligen Öffnungen erstrecken, zu einem einzelnen verlaufenden Referenzgaseinleitungsdurchgang vereinigen. Der „Referenzgaseinleitungsdurchgang“ kann eine solche Form annehmen, dass er sich in der Hälfte zwischen der Öffnung und dem Erfassungsabschnitt verzweigt und zu dem Erfassungsabschnitt verläuft, oder er kann eine solche Form annehmen, dass er sich in der Hälfte zwischen der Öffnung und dem Erfassungsabschnitt vereinigt und zu dem Erfassungsabschnitt verläuft. Die „Öffnung“ kann an einer von zwei Hauptflächen des plattenartigen Gaserfassungselements bereitgestellt sein. Außerdem kann die „Öffnung“ an einer Seitenfläche, die die beiden Hauptflächen miteinander verbindet, bereitgestellt sein. Wie oben erwähnt können mehrere „Öffnungen“ bereitgestellt sein; Beispielsweise können die Öffnungen an einer Hauptfläche bzw. einer Seitenfläche bereitgestellt sein, oder können die Öffnungen an einer oder mehr Seitenflächen bereitgestellt sein.
-
Außerdem können die „Elektrodenanschlussfläche“, das „Anschlussglied“ und der „Durchgangslochleiter“ in einer Menge von jeweils einem Stück oder jeweils mehr als einem Stück bereitgestellt sein. Falls die „Elektrodenanschlussfläche“, das „Anschlussglied“ und der „Durchgangslochleiter“ in einer Menge von jeweils mehr als einem Stück bereitgestellt sind, ist der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang in Bezug auf die Durchgangslochleiter und die Kontaktbereiche der Elektrodenanschlussflächen an der Vorderseite in Axialrichtung bereitgestellt.
-
Darüber hinaus ist bei dem oben genannten Gassensor vorzugsweise der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang in Bezug auf die Elektrodenanschlussfläche und den Durchgangslochleiter an der Vorderseite in Axialrichtung bereitgestellt.
-
Bei diesem Gassensor kann jener Bereich des Elementrückendbereichs, in dem die Elektrodenanschlussfläche und der Durchgangslochleiter bereitgestellt sind, trotz des Umstands, dass das Gaserfassungselement den Referenzgaseinleitungsdurchgang aufweist, verlässlich eine hohe Stärke bewahren.
-
Darüber hinaus umfasst vorzugsweise jeder der oben genannten Gassensoren ferner ein isolierendes Distanzstück, das das Anschlussglied aufnimmt und teilweise den Elementrückendbereich des Gaserfassungselements aufnimmt. Bei dem Gassensor ist das isolierende Distanzstück von dem Halteelement und dem Metallgehäuse entfernt angeordnet, und ist die Öffnung des Referenzgaseinleitungsdurchgangs in Bezug auf das isolierende Distanzstück an der Vorderseite in der Axialrichtung bereitgestellt.
-
Bei diesem Gassensor ist die Öffnung des Referenzgaseinleitungsdurchgangs in Bezug auf das isolierende Distanzstück an der Vorderseite bereitgestellt, anstatt in dem isolierenden Distanzstück; d.h. die Öffnung liegt zu einem Referenzgasraum, der mit dem Referenzgas gefüllt ist, hin frei. Dadurch kann das Referenzgas verlässlicher von der Öffnung eingeleitet werden.
-
Darüber hinaus weist bei einem der oben genannten Gassensoren vorzugsweise das Gaserfassungselement mehrere Keramikschichten auf, die in einer Dickenrichtung geschichtet sind; weist die radial äußere Umfangsfläche ein Paar von Hauptflächen auf, die in der Dickenrichtung zueinander gewandt sind, und Seitenflächen, die die beiden Hauptflächen miteinander verbinden; und ist der Referenzgaseinleitungsdurchgang entlang einer der Keramikschichten bereitgestellt, und ist die Öffnung an der Seitenfläche bereitgestellt.
-
Bei diesem Gassensor ist der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang entlang (oder in) einer einzelnen Keramikschicht, die teilweise das Gaserfassungselement bildet, bereitgestellt, ohne in der Dickenrichtung des Gaserfassungselements zu verlaufen (zum Beispiel, ohne in der Dickenrichtung der einzelnen Keramikschicht in eine Keramikschicht, die sich neben der einzelnen Keramikschicht befindet, zu verlaufen), und ist die Öffnung an einer Seitenfläche des Elementrückendbereichs bereitgestellt. Auf diese Weise nimmt der Referenzgaseinleitungsdurchgang anstatt einer dreidimensional verlaufenden Form vielmehr eine zweidimensional verlaufende Form an, wodurch der Referenzgaseinleitungsdurchgang leicht und verlässlich gebildet werden kann; daher können die Gassensoren billig bei geringen Schwankungen der Eigenschaften hergestellt werden.
-
Eine andere Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung stellt ein Gaserfassungselement bereit, das eine plattenartige Form aufweist, die sich in einer Axialrichtung erstreckt, und das einen Elementvorderendbereich und einen Elementrückendbereich umfasst. Der Elementvorderendbereich befindet sich an einer Vorderseite in der Axialrichtung und umfasst einen Erfassungsabschnitt zum Erfassen eines bestimmten Gasbestandteils in einem zu messenden Gas. Der Elementrückendbereich befindet sich an einer Rückseite in der Axialrichtung, weist an einer seiner Flächen eine Elektrodenanschlussfläche einschließlich eines Kontaktbereichs, mit dem ein Anschlussglied in Kontakt gelangt, auf, und weist in seinem Inneren einen Durchgangslochleiter auf, der elektrisch mit der Elektrodenanschlussfläche in Verbindung steht. Das Gaserfassungselement weist einen Referenzgaseinleitungsdurchgang auf, der darin gebildet ist und von einer Öffnung an einer radial äußeren Umfangsfläche des Elementrückendbereich zu dem Erfassungsabschnitt verläuft, um ein Referenzgas von der Öffnung zu dem Erfassungsabschnitt einzuleiten. Bei dem Gaserfassungselement ist der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang in Axialrichtung vorderseitig in Bezug auf den Durchgangslochleiter und den Kontaktbereich der Elektrodenanschlussfläche (an der Vorderseite) bereitgestellt.
-
Bei diesem Gaserfassungselement ist der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang in Bezug auf den Durchgangslochleiter und jenen Kontaktbereich der Elektrodenanschlussfläche, mit dem das Anschlussglied in Kontakt steht, an der Vorderseite (vorderseitig) bereitgestellt. Dadurch kann das Referenzgas verlässlich in den Erfassungsabschnitt eingeleitet werden. Zudem kann trotz des Umstands, dass das Gaserfassungselement den Referenzgaseinleitungsdurchgang aufweist, eine Verschlechterung der Stärke jenes Bereichs des Elementrückendbereichs, in dem der Durchgangslochleiter und der Kontaktbereich der Elektrodenanschlussfläche in Kontakt mit dem Anschlussglied bereitgestellt sind, verhindert werden. Daher zeigt ein Gassensor, der in seinem Inneren dieses Gaserfassungselement benutzt, eine hohe Verlässlichkeit.
-
Eine weitere Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung stellt ein Gaserfassungselement bereit, das eine plattenartige Form aufweist, die sich in einer Axialrichtung erstreckt, und das einen Elementvorderendbereich und einen Elementrückendbereich umfasst. Der Elementvorderendbereich befindet sich an einer Vorderseite in Axialrichtung und umfasst einen Erfassungsabschnitt zum Erfassen eines bestimmten Gasbestandteils in einem zu messenden Gas. Der Elementrückendbereich befindet sich an einer Rückseite in Axialrichtung, weist an einer seiner Flächen eine Elektrodenanschlussfläche auf, und weist in seinem Inneren einen Durchgangslochleiter auf. Das Gaserfassungselement weist einen Referenzgaseinleitungsdurchgang auf, der darin gebildet ist und von einer Öffnung an einer radial äußeren Umfangsfläche des Elementrückendbereich zu dem Erfassungsabschnitt verläuft, um ein Referenzgas von der Öffnung zu dem Erfassungsabschnitt einzuleiten. Bei dem Gaserfassungselement ist der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang in Bezug auf die Elektrodenanschlussfläche und den Durchgangslochleiter an der Vorderseite in der Axialrichtung bereitgestellt.
-
Obwohl dieses Gaserfassungselement den Referenzgaseinleitungsdurchgang aufweist, kann jener Bereich des Elementrückendbereichs, in dem die Elektrodenanschlussfläche und der Durchgangslochleiter gebildet sind, verlässlich eine hohe Stärke bewahren.
-
Darüber hinaus weist vorzugsweise jedes der oben genannten Gaserfassungselemente mehrere Keramikschichten auf, die in einer Dickenrichtung geschichtet sind. Bei dem Gaserfassungselement besteht die radial äußere Umfangsfläche aus einem Paar von (z.B. zwei) Hauptflächen, die in der Dickenrichtung zueinander gewandt ist, und Seitenflächen, die die beiden Hauptflächen miteinander verbinden, oder weist sie diese Flächen auf; und ist der Referenzgaseinleitungsdurchgang entlang einer der Keramikschichten bereitgestellt, z.B. dadurch gebildet, und ist die Öffnung an einer der Seitenflächen bereitgestellt.
-
Bei diesem Gaserfassungselement nimmt der Referenzgaseinleitungsdurchgang anstatt eines dreidimensionalen Verlaufs vielmehr eine Form, die sich zweidimensional entlang der Keramikschicht erstreckt, an (der Referenzgaseinleitungsdurchgang kann in einzelnen Keramikschicht gebildet werden und erstreckt sich nicht in angrenzende Keramikschichten); daher kann der Referenzgaseinleitungsdurchgang leicht und verlässlich gebildet werden und können die Gaserfassungselemente billig bei geringen Schwankungen der Eigenschaften hergestellt werden.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
- 1 veranschaulicht eine Längsschnittansicht eines Gassensors nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 veranschaulicht eine von einer ersten Hauptfläche her gesehene Draufsicht auf ein Gaserfassungselement nach der ersten Ausführungsform.
- 3 veranschaulicht eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Gaserfassungselements nach der ersten Ausführungsform.
- 4 veranschaulicht eine Schnittansicht eines Vorderendbereichs des Gaserfassungselements nach der ersten Ausführungsform, die einen Bereich einer Schnittansicht entlang der Linie B-B in 2 zeigt.
- 5 veranschaulicht eine von einer ersten Seitenfläche her gesehene Seitenansicht eines Rückendbereichs des Gaserfassungselements nach der ersten Ausführungsform.
- 6 veranschaulicht eine von einer ersten Hauptfläche her gesehene Draufsicht auf ein Gaserfassungselement nach Ausführungsform 2.
- 7 veranschaulicht eine von einer ersten Seitenfläche her gesehene Seitenansicht eines Rückendbereichs des Gassensorelements nach Ausführungsform 2.
-
Weisen zur Ausführung der Erfindung
-
Erste Ausführungsform
-
Als nächstes werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. 1 zeigt einen Gassensor 1 nach einer ersten Ausführungsform. In 1 wird eine Richtung entlang einer axialen Linie AX des Gassensors 1 als Axialrichtung HJ bezeichnet. In Bezug auf die Axialrichtung HJ wird eine Seite zu einem Erfassungsabschnitt 41g eines Gaserfassungselements 40 (die untere Seite in 1) als Vorderseite GS bezeichnet, und wird eine zu der Vorderseite GS entgegengesetzte Seite (die obere Seite in 1) als Rückseite GK bezeichnet. Dieser Gassensor 1 ist ein Sauerstoffsensor und ist an einem Auspuffrohr (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs angebracht; und der Erfassungsabschnitt 41g des Gaserfassungselements 40 ist einem Abgas, das durch das Auspuffrohr strömt, ausgesetzt und erfasst die Konzentration von Sauerstoff (eines bestimmten Gasbestandteils), der in dem Abgas (zu messenden Gas) enthalten ist. Der Gassensor 1 besteht aus einem Metallgehäuse 10, einer Schutzeinrichtung 20, einer äußeren Röhre 30, dem Gaserfassungselement 40, Anschlussgliedern 80, einem isolierenden Distanzstück 85, Halteelementen 91 bis 95 usw.
-
Das Metallgehäuse 10 ist ein röhrenförmiges Element, das aus Metall (insbesondere Kohlenstoffstahl) gebildet ist und ein axiales Loch 10h aufweist, das in der Axialrichtung HJ hindurch verläuft. Die Schutzeinrichtung 20, die später beschrieben werden wird, ist an einem Metallgehäuse-Vorderendbereich 11 (z.B. einem Vorderendbereich des Metallgehäuses), der sich an der Vorderseite GS des Metallgehäuses 10 befindet, angebracht. Die äußere Röhre 30, die später beschrieben werden wird, ist an einem Rückend-Eingreifbereich 12, der sich an der Rückseite GK des Metallgehäuses 10 befindet, angebracht. Darüber hinaus ist ein Teil des Metallgehäuses 10, der sich in Bezug auf den Rückend-Eingreifbereich 12 an der Rückseite GK befindet, ein gecrimpter Bereich 13. Der gecrimpte Bereich 13 ist durch radiales Einwärtscrimpen gebildet, um das Gaserfassungselement 40, das später beschrieben werden wird, usw. an dem Metallgehäuse 10 zu fixieren. Außerdem ist eine ringförmige Dichtung 17 um den Außenumfang des Metallgehäuses 10 angeordnet, um einen Austritt von Gas aus dem Inneren des Auspuffrohrs, an dem der Gassensor 1 angebracht ist, zu verhindern. Im Inneren des Metallgehäuses 10 ist ein Stufenbereich 14 vorhanden, mit dem ein Metallbecher 91, der später beschrieben werden wird, von der Rückseite GK her in Kontakt steht.
-
Als nächstes wird die Schutzeinrichtung 20 beschrieben werden. Die Schutzeinrichtung 20 ist ein Metallelement, das einen Elementvorderendbereich 41 des Gaserfassungselements 40, das später beschrieben werden wird, in der Umfangsrichtung umgibt, um das Gaserfassungselement 40 vor Auswirkungen, die durch ein Anhaften von Wasser verursacht werden, zu schützen. Die Schutzeinrichtung 20 ist außen auf den Metallgehäuse-Vorderendbereich 11 des Metallgehäuses 10 gesetzt und damit verbunden (insbesondere verschweißt). Die Schutzeinrichtung 20 weist einen Doppelaufbau auf, der aus einer inneren Schutzeinrichtung 21, die eine röhrenförmige Form mit einem geschlossenen Boden annimmt, und einer röhrenförmigen äußeren Schutzeinrichtung 22, die die innere Schutzeinrichtung 21 umgibt, wobei zwischen ihr und der inneren Schutzeinrichtung 21 ein Spalt gebildet ist, besteht. In der inneren Schutzeinrichtung 21 sind mehrere Löcher 21h gebildet, und in der äußeren Schutzeinrichtung 22 sind ebenfalls mehrere Löcher 22h gebildet.
-
Als nächstes wird die äußere Röhre 30 beschrieben werden. Die äußere Röhre 30 ist ein röhrenförmiges Metallelement, das sich in der Axialrichtung HJ erstreckt. Ein Vorderendbereich 31 der äußeren Röhre 30 ist außen auf den Rückend-Eingreifbereich 12 des Metallgehäuses 10 gesetzt und damit verbunden (insbesondere verschweißt). Ein mittlerer Bereich, in der Axialrichtung HJ, der äußeren Röhre 30 ist radial einwärts gecrimpt, um zu einem gecrimpten Bereich 32 zu werden, wodurch ein Metallhalteelement 88, das später beschrieben werden wird, radial einwärts gepresst wird.
-
Ein elastisches Element 35, das aus Gummi besteht, ist in einen Rückendbereich 33 der äußeren Röhre 30 eingesetzt. Der Rückendbereich 33 ist radial einwärts gecrimpt, wodurch das elastische Element 35 an der äußeren Röhre 30 fixiert wird. Das elastische Element 35 weist ein erstes Durchgangsloch 35h1 auf, das darin in der Mitte gebildet ist und in der Axialrichtung HJ verläuft. Eine Filtereinheit 37, die aus einem Filter und einem röhrenförmigen Element aus Metall zur Fixierung des Filters besteht, ist in das erste Durchgangsloch 35h1 eingesetzt. Durch die Filtereinheit 37 wird Luft in die äußere Röhre 30 eingeleitet. Dadurch wird ein Raum in der äußeren Röhre 30 (ein Referenzgasraum RA) mit der Luft gefüllt. Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht die eingeleitete Luft dem oben genannten „Referenzgas“, und entspricht der mit der Luft gefüllte Raum (Referenzgasraum RA) in der äußeren Röhre 30 dem oben genannten „Referenzgasraum“.
-
Außerdem weist das elastische Element 35 vier zweite Durchgangslöcher 35h2 (1 zeigt zwei davon) auf, die darin um das erste Durchgangsloch 35h1 herum gebildet sind. Durch die zweiten Durchgangslöcher 35h2 sind jeweils Leitungsdrähte 83, die später beschrieben werden, eingesetzt.
-
Wie in 1 gezeigt ist der röhrenförmige Metallbecher 91 zwischen dem Metallgehäuse 10 und einem später beschriebenen Elementrumpfbereich 42 des Gaserfassungselements 40 angeordnet. Der Metallbecher 91 steht von der Rückseite GK her mit dem Stufenbereich 14 des Metallgehäuses 10 in Kontakt. In dem Metallbecher 91 ist ein ringförmiger Keramikring 92, der aus Aluminiumoxid gebildet ist, angeordnet; an der Rückseite GK des Keramikrings 92 ist ein ringförmiger erster Talkring 93, der durch eine Pressverdichtung von Talkpulver gebildet ist, angeordnet; und der Keramikring 92 und der erste Talkring 93 umgeben den Elementrumpfbereich 42 umlaufend.
-
Darüber hinaus ist in dem axialen Loch 10h des Metallgehäuses 10 ein ringförmiger zweiter Talkring 94, der durch eine Pressverdichtung von Talkpulver gebildet ist, an der Rückseite GK des Metallbechers 91 und des ersten Talkrings 93 angeordnet; eine röhrenförmige Hülse 95, die aus Keramik (insbesondere Aluminiumoxid) gebildet ist, ist an der Rückseite GK des zweiten Talkrings 94 angeordnet; und der zweite Talkring 94 und die Hülse 95 umgeben den Elementrumpfbereich 42 umlaufend. Die Hülse 95 weist einen abgestuften Schulterbereich 95k auf, der an ihrer Rückseite GK in der Umfangsrichtung gebildet ist. Eine ringförmige Dichtung 96 ist an dem Schulterbereich 95k angeordnet und wird als Ergebnis der Bildung des gecrimpten Bereichs 13 des Metallgehäuses 10 durch Crimpen von der Rückseite GK her gepresst. Wie später beschrieben werden wird, wird das Gaserfassungselement 40 durch den Metallbecher 91, den Keramikring 92, den ersten Talkring 93, den zweiten Talkring 94 und die Hülse 95 an dem Metallgehäuse 10 gehalten. Der Metallbecher 91, der Keramikring 92, der erste Talkring 93, der zweite Talkring 94 und die Hülse 95 entsprechen dem oben genannten „Halteelement“.
-
Als nächstes wird das Gaserfassungselement 40 beschrieben werden. 2 bis 5 zeigen das Gaserfassungselement 40. Das Gaserfassungselement 40 nimmt eine schlanke, rechteckige plattenartige Form an, die in der Axialrichtung HJ (der Längsrichtung) verläuft, und weist eine erste Hauptfläche 40a und eine zweite Hauptfläche 40b, die zueinander parallel sind, und eine erste Seitenfläche 40c und eine zweite Seitenfläche 40d, die die erste Hauptfläche 40a und die zweite Hauptfläche 40b miteinander verbinden, in der Axialrichtung HJ verlaufen, und zueinander parallel sind, auf. In 1 ist das Gaserfassungselement 40 so veranschaulicht, dass die waagerechte Richtung seiner Dickenrichtung entspricht.
-
Während es durch das axiale Loch 10h des Metallgehäuses 10 eingesetzt ist, wird das Gaserfassungselement 40 durch die oben genannten Halteelemente 91 bis 95 an oder bei dem Metallgehäuse 10 gehalten. Insbesondere befindet sich der Elementvorderendbereich 41 in Bezug auf den Metallbecher 91, der das vorderste aus den Halteelementen 91 bis 95 ist, an der Vorderseite GS; ein Elementrückendbereich 43 befindet sich in Bezug auf die Hülse 95, die das hinterste aus den Halteelementen 91 bis 95 ist, an der Rückseite GK; und der Elementrumpfbereich 42, der sich zwischen dem Elementvorderendbereich 41 und dem Elementrückendbereich 43 befindet, wird durch die Halteelemente 91 bis 95 an dem Metallgehäuse 10 gehalten.
-
Der Elementvorderendbereich 41 weist den Erfassungsabschnitt 41g zum Erfassen der Konzentration von Sauerstoff, der in dem Abgas enthalten ist, auf. Der Erfassungsabschnitt 41g wird später ausführlich beschrieben werden. Der Elementvorderendbereich 41 ist von einer porösen Schutzschicht 45 (siehe 1) bedeckt, die als Hauptbestandteil Aluminiumoxid enthält. In 2 bis 5 wurde auf die Darstellung der Schutzschicht 45 verzichtet.
-
Indes weist der Elementrückendbereich 43 eine radiale äußere Umfangsfläche auf, die in Bezug auf die axiale Linie AX radial auswärts gewandt ist; insbesondere eine radial äußere Umfangsfläche, die aus einer ersten Hauptfläche 43a und einer zweiten Hauptfläche 43b, die in einer Dickenrichtung TJ zueinander gewandt sind, und einer ersten Seitenfläche 43c und einer zweiten Seitenfläche 43d, die die erste Hauptfläche 43a und die zweite Hauptfläche 43b miteinander verbinden, in der Axialrichtung HJ verlaufen und zueinander parallel sind, besteht.
-
An der ersten Hauptfläche 43a sind zwei rechteckige Elektrodenanschlussflächen (eine erste Elektrodenanschlussfläche 61a und eine zweite Elektrodenanschlussfläche 61b) gebildet, und an der entgegengesetzten zweiten Hauptfläche 43b sind zwei rechteckige Elektrodenanschlussflächen (eine dritte Elektrodenanschlussfläche 61c und eine vierte Elektrodenanschlussfläche 61d) gebildet. Wie später beschrieben werden wird, stehen die Anschlussglieder 80 in dem zusammengesetzten Gassensor 1 jeweils mit den Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d in Kontakt und sind sie elektrisch damit verbunden (siehe 1). Jene Abschnitte der Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d, mit denen die Anschlussglieder 80 in Kontakt stehen, sind Kontaktbereiche 61at, 61bt, 61ct bzw. 61dt. Wie später beschrieben werden wird, weist der Elementrückendbereich 43 mehrere Durchgangslochleiter (einen ersten Durchgangslochleiter 63a, einen zweiten Durchgangslochleiter 63b, einen dritten Durchgangslochleiter 63c, einen vierten Durchgangslochleiter 63d, und einen fünften Durchgangslochleiter 63e) auf, die darin auf eine solche Weise gebildet sind, dass sie teilweise hindurch verlaufen.
-
Außerdem weist das Gaserfassungselement 40 einen darin gebildeten Referenzgaseinleitungsdurchgang KR auf. Der Referenzgaseinleitungsdurchgang KR öffnet sich an der ersten Seitenfläche 43c des Elementrückendbereichs 43 (der Referenzgaseinleitungsdurchgang KR weist eine Öffnung KK an der ersten Seitenfläche 43c auf) und verläuft von der Öffnung KK durch das Gaserfassungselement 40 zu dem Erfassungsabschnitt 41g des Elementvorderendbereichs 41, um ein Referenzgas, das in dem Referenzgasraum RA enthalten ist (insbesondere die Luft, die in den Referenzgasraum RA eingeleitet wird), von der Öffnung KK zu dem Erfassungsabschnitt 41g einzuleiten.
-
Wie später beschrieben werden wird, ist der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang KR in Bezug auf die fünf Durchgangslochleiter 63a bis 63e und die Kontaktbereiche 61at, 61bt, 61ct, und 61dt der vier Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d an der Vorderseite GS bereitgestellt. Darüber hinaus ist der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang KR in Bezug auf die Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d und die Durchgangslochleiter 63a bis 63e an der Vorderseite GS bereitgestellt. In 2 und 5 gibt eine erste Vorderposition MA, die durch eine strichpunktierte Linie angegeben ist, die Position des vordersten aus den Kontaktbereichen 61at bis 61dt und der fünf Durchgangslochleiter 63a bis 63e in der Axialrichtung HJ an. Außerdem gibt eine zweite Vorderposition MB, die durch eine strichdoppelpunktierte Linie angegeben ist, die Position des vordersten aus den Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d und den Durchgangslochleitern 63a bis 63e in der Axialrichtung HJ an.
-
Der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang KR ist in Bezug auf die erste Vorderposition MA und die zweite Vorderposition MB an der Vorderseite GS, d.h. vorderseitig, angeordnet. Außerdem befindet sich bei dem zusammengesetzten Gassensor 1 die Öffnung KK des Referenzgaseinleitungsdurchgangs KR in Bezug auf das isolierende Distanzstück 85 an der Vorderseite GS, wie später beschrieben werden wird. Wie später beschrieben werden wird, verläuft der Referenzgaseinleitungsdurchgang KR parallel zu der ersten Hauptfläche 40a und der zweiten Hauptfläche 40b des Gaserfassungselements 40, ohne in der Dickenrichtung TJ des Gaserfassungselements 40 zu verlaufen, und öffnet er sich an der ersten Seitenfläche 40c des Gaserfassungselements 40 (der ersten Seitenfläche 43c des Elementrückendbereichs 43).
-
Als nächstes wird der Aufbau des Gaserfassungselements 40 ausführlich beschrieben werden. Das Gaserfassungselement 40 ist so ausgeführt, dass mehrere (insbesondere vier) Keramikschichten (eine Festelektrolytschicht 51, eine erste Isolationsschicht 52, eine zweite Isolationsschicht 53, und eine dritte Isolationsschicht 54) in der Dickenrichtung TJ (einer zu der ersten Hauptfläche 40a und der zweiten Hauptfläche 40b orthogonal verlaufenden Richtung) aneinander geschichtet sind (siehe 3 bis 5). Die Festelektrolytschicht 51 ist eine Keramikschicht, die als Hauptbestandteil Zirconiumoxid enthält und über Sauerstoffionenleitfähigkeit verfügt. Die Festelektrolytschicht 51 weist einen röhrenförmigen ersten Durchgangslochleiter 63a auf, der hindurch verlaufend bereitgestellt ist und an einer vorbestimmten Position des Rückendbereichs gebildet ist, welcher zum Teil den Elementrückendbereich 43 bildet.
-
Die erste Isolationsschicht 52, die sich in 3 bis 5 an einer oberen Position befindet, ist eine Keramikschicht, die auf eine erste Hauptfläche der Festelektrolytschicht 51 geschichtet ist und als Hauptbestandteil Aluminiumoxid enthält. Die erste Isolationsschicht 52 weist eine zur Einleitung von Abgas geeignete Gaseinleitungsöffnung 52h mit einer in der Draufsicht gesehen rechteckigen Form auf, die hindurch verlaufend bereitgestellt ist und an einem Vorderendbereich gebildet ist, welcher zum Teil den Elementvorderendbereich 41 bildet. Eine poröse rechteckige plattenartige Schutzschicht 55 ist in der Gaseinleitungsöffnung 52h angeordnet, um eine Messelektrode 72, die später beschrieben werden wird, zu schützen.
-
Die oben genannte erste Elektrodenanschlussfläche 61a und zweite Elektrodenanschlussfläche 61b sind an der Hauptfläche der ersten Isolationsschicht 52, die der ersten Hauptfläche 40a des Gaserfassungselements 40 entspricht, an vorbestimmten Positionen an jenem Rückendabschnitt der ersten Isolationsschicht 52 gebildet, der zum Teil den Elementrückendbereich 43 bildet. Außerdem weist die erste Isolationsschicht 52 einen röhrenförmigen zweiten Durchgangslochleiter 63b und einen röhrenförmigen dritten Durchgangslochleiter 63c auf, die hindurch verlaufend bereitgestellt sind und an vorbestimmten Positionen des Rückendbereichs gebildet sind, der zum Teil den Elementrückendbereich 43 bildet. Der zweite Durchgangslochleiter 63b ist an einem Ende an den ersten Durchgangslochleiter 63a, der durch die Festelektrolytschicht 51 hindurch bereitgestellt ist, angeschlossen, und ist an dem anderen Ende an die erste Elektrodenanschlussfläche 61a, die an der ersten Isolationsschicht 52 gebildet ist, angeschlossen. Außerdem ist der dritte Durchgangslochleiter 63c an die zweite Elektrodenanschlussfläche 61b, die an der ersten Isolationsschicht 52 gebildet ist, angeschlossen.
-
Ein erster Leiter 71 besteht aus der Messelektrode 72 und einer Leitung 73 und ist auf der Festelektrolytschicht 51, d.h., zwischen der Festelektrolytschicht 51 und der ersten Isolationsschicht 52, gebildet. Die Messelektrode 72 weist eine rechteckige Form auf und ist zu der Gaseinleitungsöffnung 52h der ersten Isolationsschicht 52 gewandt. Die Leitung 73 erstreckt sich von der Messelektrode 72 zu der Rückseite GK und ist an einem Rückend-Anschlussflächenbereich 73p an den dritten Durchgangslochleiter 63c, der durch die erste Isolationsschicht 52 bereitgestellt ist, angeschlossen. Dadurch steht die Messelektrode 72 durch die Leitung 73 und den dritten Durchgangslochleiter 63c elektrisch mit der zweiten Elektrodenanschlussfläche 61b in Verbindung.
-
Die zweite Isolationsschicht 53, die sich in 3 bis 5 unter der Festelektrolytschicht 51 befindet, ist eine Keramikschicht, die auf die andere Hauptfläche der Festelektrolytschicht 51 geschichtet ist und als Hauptbestandteil Aluminiumoxid enthält. Die zweite Isolationsschicht 53 weist eine Referenzkammeraussparung 53h mit einer in der Draufsicht gesehen rechteckigen Form auf, die an einer zu der Festelektrolytschicht 51 gewandten Seite an einem Vorderendbereich gebildet ist, welcher zum Teil den Elementvorderendbereich 41 bildet. Die Referenzkammeraussparung 53h ist von der Festelektrolytschicht 51 und der zweiten Isolationsschicht 53 umschlossen, wodurch eine Referenzkammer KS gebildet wird.
-
Außerdem weist die zweite Isolationsschicht 53 einen Referenzgaseinleitungskanal 53m auf, der an einer zu der Festelektrolytschicht 51 gewandten Seite gebildet ist und mit der Referenzkammeraussparung 53h verbunden ist. Der Referenzgaseinleitungskanal 53m ist von der Festelektrolytschicht 51 und der zweiten Isolationsschicht 53 umschlossen, wodurch der Referenzgaseinleitungsdurchgang KR gebildet wird. Insbesondere besteht der Referenzgaseinleitungskanal 53m aus einem ersten Kanalbereich 53m1 und einem zweiten Kanalbereich 53m2. Der erste Kanalbereich 53m1 verläuft von der Referenzkammeraussparung 53h geradlinig in der Axialrichtung HJ (der Längsrichtung des Gaserfassungselements 40; der senkrechten Richtung in 2; und der waagerechten Richtung in 3 bis 5) zwischen dem Elementvorderendbereich 41 und dem Elementrückendbereich 43. Der erste Kanalbereich 53m1 ist von der Festelektrolytschicht 51 und der zweiten Isolationsschicht 53 umschlossen, wodurch ein vorderer Einleitungsbereich KRa des Referenzgaseinleitungsdurchgangs KR gebildet wird.
-
Der zweite Kanalbereich 53m2 biegt an dem hinteren Ende des ersten Kanalbereichs 53m1 ab, verläuft schräg zu der Rückseite GK, und öffnet sich an der ersten Seitenfläche 43c des Elementrückendbereichs 43. Der zweite Kanalbereich 53m2 ist von der Festelektrolytschicht 51 und der zweiten Isolationsschicht 53 umschlossen, wodurch ein gebogener Einleitungsbereich KRb des Referenzgaseinleitungsdurchgangs KR gebildet wird. Eine Öffnung 53k an dem hinteren Ende des zweiten Kanalbereichs 53m2 ist von der Festelektrolytschicht 51 und der zweiten Isolationsschicht 53 umschlossen, wodurch die Öffnung KK des Referenzgaseinleitungsabschnitts KR gebildet wird.
-
Mittels des so ausgeführten Referenzgaseinleitungsdurchgangs KR kann das Referenzgas, das in dem Referenzgasraum RA, zu dem hin der Elementrückendbereich 43 frei liegt, enthalten ist (insbesondere die Luft, die in den Referenzgasraum RA eingeleitet wird), durch die Öffnung KK in die Referenzkammer KS eingeleitet werden. Der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang KR (der vordere Einleitungsbereich KRa, der gebogene Einleitungsbereich KRb, und die Öffnung KK) ist in Bezug auf die Kontaktbereiche 61at bis 61dt der vier Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d und die fünf Durchgangslochleiter 63a bis 63e an der Vorderseite GS bereitgestellt. Darüber hinaus ist der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang KR in Bezug auf die Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d und die Durchgangslochleiter 63a bis 63e an der Vorderseite GS bereitgestellt. Außerdem befindet sich die Öffnung KK des Referenzgaseinleitungsdurchgangs KR in dem zusammengesetzten Gassensor 1 in Bezug auf das isolierende Distanzstück 85, das später beschrieben werden wird, an der Vorderseite GS.
-
Ein zweiter Leiter 75 ist aus einer Referenzelektrode 76 und einer Leitung 77 zusammengesetzt und ist an der Festelektrolytschicht 51, d.h., zwischen der Festelektrolytschicht 51 und der zweiten Isolationsschicht 53, gebildet. Die Referenzelektrode 76 weist eine rechteckige Form auf und ist über die dazwischenliegende Festelektrolytschicht 51 zu der Messelektrode 72 gewandt. Die Leitung 77 erstreckt sich von der Referenzelektrode 76 zu der Rückseite GK und ist an einem Rückend-Anschlussflächenbereich 77p an den ersten Durchgangslochleiter 63a, der durch die Festelektrolytschicht 51 hindurch bereitgestellt ist, angeschlossen. Dadurch steht die Referenzelektrode 76 durch die Leitung 77, den ersten Durchgangslochleiter 63a, und den zweiten Durchgangslochleiter 63b elektrisch mit der ersten Elektrodenanschlussfläche 61a in Verbindung. Der oben genannte Erfassungsabschnitt 41g des Gaserfassungselements 40 ist aus der Messelektrode 72 und der Referenzelektrode 76, die über die dazwischen befindliche Festelektrolytschicht 51 zueinander gewandt sind, die Gaseinleitungsöffnung 52h und die Schutzschicht 55, zu der die Messelektrode 72 gewandt ist, und die Referenzkammer KS, zu der die Referenzelektrode 76 gewandt ist, gebildet.
-
Die dritte Isolationsschicht 54, die sich in 3 bis 5 unter der zweiten Isolationsschicht 53 befindet, ist eine Keramikschicht, die auf die zweite Isolationsschicht 53 geschichtet ist und als Hauptbestandteil Aluminiumoxid enthält. Die oben genannte dritte Elektrodenanschlussfläche 61c und vierte Elektrodenanschlussfläche 61d sind an der Hauptfläche der dritten Isolationsschicht 54, die der zweiten Hauptfläche 40b des Gaserfassungselements 40 entspricht, an vorbestimmten Positionen an jenem Rückendbereich der dritten Isolationsschicht 54 gebildet, der zum Teil den Elementrückendbereich 43 bildet. Außerdem weist die dritte Isolationsschicht 54 einen röhrenförmigen vierten Durchgangslochleiter 63d und einen röhrenförmigen fünften Durchgangslochleiter 63e auf, die hindurch verlaufend bereitgestellt sind und an vorbestimmten Positionen des Rückendbereichs gebildet sind, der zum Teil den Elementrückendbereich 43 bildet. Der vierte Durchgangslochleiter 63d ist an die dritte Elektrodenanschlussfläche 61c, die an der dritten Isolationsschicht 54 gebildet ist, angeschlossen. Der fünfte Durchgangslochleiter 63e ist an die vierte Elektrodenanschlussfläche 61d, die an der dritten Isolationsschicht 54 gebildet ist, angeschlossen.
-
Ein dritter Leiter 66 ist aus einem wärmeerzeugenden Widerstand 67 und zwei Leitungen 68 und 69 zusammengesetzt und ist zwischen der zweiten Isolationsschicht 53 und der dritten Isolationsschicht 54 gebildet. Der wärmeerzeugende Widerstand 67 weist eine gewundene Form auf und ist in dem Elementvorderendabschnitt 41 angeordnet. Die beiden Leitungen 68 und 69 erstrecken sich von jeweiligen entgegengesetzten Enden des wärmeerzeugenden Widerstands 67 zu der Rückseite GK. Die Leitung 68 ist an einem Rückend-Anschlussflächenbereich 68p an den vierten Durchgangslochleiter 63d, der durch die dritte Isolationsschicht 54 hindurch bereitgestellt ist, angeschlossen. Dadurch steht ein Ende des wärmeerzeugenden Widerstands 67 durch die Leitung 68 und den vierten Durchgangslochleiter 63d elektrisch mit der dritten Elektrodenanschlussfläche 61c in Verbindung. Die andere Leitung 69 ist an einem Rückend-Anschlussflächenbereich 69p an den fünften Durchgangslochleiter 63e, der durch die dritte Isolationsschicht 54 hindurch bereitgestellt ist, angeschlossen. Dadurch steht das andere Ende des wärmeerzeugenden Widerstands 67 durch die Leitung 69 und den fünften Durchgangslochleiter 63e elektrisch mit der vierten Elektrodenanschlussfläche 61d in Verbindung.
-
Bei dem oben beschriebenen Gaserfassungselement 40 wird das Referenzgas (insbesondere die in den Referenzgasraum RA eingeleitete Luft), das um den Elementrückendbereich 43 vorhanden ist und eine feste Sauerstoffkonzentration aufweist, durch den Referenzgaseinleitungsdurchgang KR, der die Öffnung KK an der ersten Seitenfläche 43c des Elementrückendbereichs 43 aufweist, in die Referenzkammer KS eingebracht. Unterdessen wird das Abgas, das um den Elementvorderbereich 41 vorhanden ist, durch die Schutzschicht 45 in die Gaseinleitungsöffnung 52h (Schutzschicht 55) der ersten Isolationsschicht 52 eingebracht. Dadurch bilden die Messelektrode 72, die Referenzelektrode 76 und die dazwischen eingefügte Festelektrolytschicht 51 eine Sauerstoffkonzentrationszelle, die als Reaktion auf die Konzentration des Sauerstoffs, der in dem Abgas, das mit der Messelektrode 72 in Kontakt steht, enthalten ist, eine Spannung erzeugt. Daher kann durch Messen der Spannung die Sauerstoffkonzentration des Abgases erfasst werden.
-
Als nächstes werden das isolierende Distanzstück 85 und die Anschlussglieder 80 beschrieben werden (siehe 1). Das isolierende Distanzstück 85 ist aus einer isolierenden Keramik (insbesondere Aluminiumoxid) gebildet, ist in der äußeren Röhre 30 in der Axialrichtung HJ von dem Metallgehäuse 10 und der Hülse 95 entfernt angeordnet, und nimmt in seinen aufnehmenden Bereichen 85h jeweils einen Teil des Elementrückendbereichs 43 des Gaserfassungselements 40 und vier Anschlussglieder 80 auf. Das isolierende Distanzstück 85 hält die Anschlussglieder 80 in einem Zustand, in dem sie untereinander nicht in Kontakt stehen und voneinander isoliert sind.
-
Das isolierende Distanzstück 85 ist aus einem vorderen Distanzstück 86, das sich an der Vorderseite GS befindet, und einem hinteren Distanzstück 87, das sich in Bezug auf das vordere Distanzstück 86 an der Rückseite GK befindet, aufgebaut. In dem vorderen Distanzstück 86 sind vordere Kontaktbereiche 81 der vier Anschlussglieder 80 voneinander entfernt auf eine voneinander isolierte Weise angeordnet, und ist der Elementrückendbereich 43 radial einwärts von den vorderen Kontaktbereichen 81 angeordnet. Die vorderen Kontaktbereiche 81 der Anschlussglieder 80 stehen jeweils mit den Kontaktbereichen 61at bis 61dt der Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d in Kontakt, wodurch eine elektrische Verbindung hergestellt wird.
-
In das hintere Distanzstück 87 sind Rückend-Crimpbereiche 82 der vier Anschlussglieder 80 eingesetzt. Die Rückend-Crimpbereiche 82 sind jeweils zu den Leitungsdrähten 83 (deren Kerndrähten) gecrimpt. Die Leitungsdrähte 83 erstrecken sich über das hintere Distanzstück 87 hinaus zu der Rückseite GK, und erstrecken sich weiter durch die jeweiligen zweiten Durchgangslöcher 35h2 des elastischen Elements 35, wodurch sie aus dem Gassensor 1 nach außen verlaufen. Das röhrenförmige Metallhalteelement 88 ist an seiner Rückseite GK radial einwärts gebogen und zwischen dem isolierenden Distanzstück 85 und der äußeren Röhre 30 angeordnet. Das Metallhalteelement 88 fasst das isolierende Distanzstück 85 von radial außen her, wodurch das isolierende Distanzstück 85 an der äußeren Röhre 30 gehalten wird.
-
Wie oben beschrieben ist bei dem Gassensor 1 der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang KR in dem Gaserfassungselement 40 in Bezug auf die Kontaktbereiche 61at bis 61dt der vier Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d und die fünf Durchgangslochleiter 63a bis 63e an der Vorderseite GS, und insbesondere in Bezug auf die erste Vorderposition MA, die den vorderen Enden der Durchgangslochleiter 63a bis 63e entspricht, an der Vorderseite GS angeordnet. Dadurch kann das Referenzgas verlässlich zu dem Erfassungsabschnitt 41g eingeleitet werden. Zudem kann eine Verschlechterung der Stärke jenes Bereichs des Elementrückendbereichs 43, in dem die Durchgangslochleiter 63a bis 63e und die Kontaktbereiche 61at bis 61dt der Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d bereitgestellt sind, die sich andernfalls aus dem Vorhandensein des Referenzgaseinleitungsdurchgangs KR ergeben könnte, verhindert werden.
-
Darüber hinaus ist bei der vorliegenden ersten Ausführungsform der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang KR in dem Gaserfassungselement 40 in Bezug auf die Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d (einschließlich der Kontaktbereiche 61at bis 61dt) und die Durchgangslochleiter 63a bis 63e an der Vorderseite GS, und insbesondere in Bezug auf die zweite Vorderposition MB, die den vorderen Enden der Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d entspricht, an der Vorderseite GS angeordnet. Dadurch kann jener Bereich des Elementrückendbereichs 43, in dem die Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d und die Durchgangslochleiter 63a bis 63e bereitgestellt sind, trotz des Umstands, dass das Gaserfassungselement 40 den Referenzgaseinleitungsdurchgang KR aufweist, verlässlich eine hohe Stärke bewahren. Entsprechend verbessert die Verwendung des Gaserfassungselements 40 die Verlässlichkeit des Gassensors 1.
-
Darüber hinaus ist bei der vorliegenden ersten Ausführungsform die Öffnung KK des Referenzgaseinleitungsdurchgangs KR in dem Gaserfassungselement 40 anstatt in den aufnehmenden Bereichen 85h des isolierenden Distanzstücks 85 vielmehr an der Vorderseite GS in Bezug auf das isolierende Distanzstück 85 bereitgestellt. Dadurch kann das Referenzgas verlässlicher von der Öffnung KK eingeleitet werden.
-
Außerdem ist bei der vorliegenden ersten Ausführungsform der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang KR so in der zweiten Isolationsschicht 53 bereitgestellt, dass er entlang der einzelnen Festelektrolytschicht 51, die zum Teil das Gaserfassungselement 40 bildet, verläuft, ohne dass sich der Referenzgaseinleitungsdurchgang KR in der Dickenrichtung TJ des Gaserfassungselements 40 erstreckt, und ist die Öffnung KK an der ersten Seitenfläche 43c des Elementrückendbereichs 43 bereitgestellt. Auf diese Weise nimmt der Referenzgaseinleitungsdurchgang KR anstatt einer dreidimensional verlaufenden Form vielmehr eine zweidimensional verlaufende Form an, wodurch der Referenzgaseinleitungsdurchgang KR leicht und verlässlich gebildet werden kann; daher können die Gassensoren 1 billig bei geringen Schwankungen der Eigenschaften hergestellt werden.
-
Zweite Ausführungsform
-
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden (siehe 6 und 7). Ein Gassensor 101 nach der zweiten Ausführungsform ist dem Gassensor 1 nach der ersten Ausführungsform ähnlich, außer dass sich der Referenzgaseinleitungsdurchgang KR, der in einem Gaserfassungselement 140 bereitgestellt ist, von jenem, der in dem Gaserfassungselement 40 bereitgestellt ist, unterschiedet. In 6 und 7 sind bauliche Merkmale, die im Grunde jenen bei der ersten Ausführungsform ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszeichen wie jenen der ersten Ausführungsform bezeichnet.
-
Auch bei der zweiten Ausführungsform weist die zweite Isolationsschicht 53 an der Seite, die zu der Festelektrolytschicht 51 gewandt ist, die Referenzkammeraussparung 53h und den Referenzgaseinleitungskanal 53m, der mit der Referenzkammeraussparung 53h verbunden ist, auf. Doch der Referenzgaseinleitungskanal 53m besteht nur aus dem oben genannten ersten Kanalbereich 53m1, der geradlinig von der Referenzkammeraussparung 53h zu der Rückseite GK verläuft. Der Referenzgaseinleitungskanal 53m (der erste Kanalbereich 53m1) ist von der Festelektrolytschicht 51 und der zweiten Isolationsschicht 53 umschlossen, wodurch der vordere Einleitungsbereich KRa des Referenzgaseinleitungsdurchgangs KR gebildet wird.
-
Bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform ist der zweite Kanalbereich 53m2 der ersten Ausführungsform durch ein Durchgangsloch 53h2 ersetzt, das durch die zweite Isolationsschicht 53 hindurch bereitgestellt ist, und ist an das hintere Ende des ersten Kanalbereichs 53m1 an jenem Rückendbereich der zweiten Isolationsschicht 53 angeschlossen, der zum Teil den Elementrückendbereich 43 bildet. Darüber hinaus weist die dritte Isolationsschicht 54 ein Durchgangsloch 54h auf, das an einem Rückendbereich, der zum Teil den Elementrückendbereich 43 bildet, auf eine solche Weise hindurchführend bereitgestellt ist, dass es mit dem Durchgangsloch 53h2 der zweiten Isolationsschicht 53 in Verbindung steht. Bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform bilden die Durchgangslöcher 53h2 und 54h einen hindurchführenden Einleitungsbereich KRc des Referenzgaseinleitungsdurchgangs KR. Eine Öffnung des Durchgangslochs 54h, die sich an der zweiten Hauptfläche 43b des Elementrückendbereichs 43 öffnet, ist die Öffnung KK des Bezugsgaseinleitungsdurchgangs KR.
-
Der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang KR (der vordere Einleitungsbereich KRa, der hindurchführende Einleitungsbereich KRc, und die Öffnung KK) ist ebenfalls in Bezug auf die Kontaktbereiche 61at bis 61dt der vier Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d und die fünf Durchgangslochleiter 63a bis 63e an der Vorderseite GS, und insbesondere in Bezug auf die erste Vorderposition MA, die in 6 und 7 durch die strichpunktierte Linie angegeben ist und den vorderen Enden der Durchgangslochleiter 63a bis 63e entspricht, an der Vorderseite GS bereitgestellt. Dadurch kann das Referenzgas verlässlich zu dem Erfassungsabschnitt 41g eingeleitet werden. Zudem kann eine Verschlechterung der Stärke jenes Bereichs des Elementrückendbereichs 43, in dem die Durchgangslochleiter 63a bis 63e und die Kontaktbereiche 61at bis 61dt der Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d bereitgestellt sind, die sich andernfalls aus dem Vorhandensein des Referenzgaseinleitungsdurchgangs KR ergeben könnte, verhindert werden.
-
Darüber hinaus ist auch bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform der gesamte Referenzgaseinleitungsdurchgang KR in Bezug auf die Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d und die Durchgangslochleiter 63a bis 63e an der Vorderseite GS, und insbesondere in Bezug auf die zweite Vorderposition MB, die in 6 und 7 durch die strichdoppelpunktierte Linie angegeben ist und den vorderen Enden der Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d entspricht, an der Vorderseite GS angeordnet. Dadurch kann jener Bereich des Elementrückendbereichs 43, in dem die Elektrodenanschlussflächen 61a bis 61d und die Durchgangslochleiter 63a bis 63e bereitgestellt sind, trotz des Umstands, dass das Gaserfassungselement 40 den Referenzgaseinleitungsdurchgang KR aufweist, verlässlich eine hohe Stärke bewahren. Entsprechend verbessert die Verwendung des Gaserfassungselements 140 die Verlässlichkeit des Gassensors 101. Darüber hinaus ist auch bei der vorliegenden zweiten Ausführungsform die Öffnung KK des Referenzgaseinleitungsdurchgangs KR in dem Gaserfassungselement 40 an der Vorderseite GS in Bezug auf das isolierende Distanzstück 85 bereitgestellt. Dadurch kann das Referenzgas verlässlicher von der Öffnung KK eingeleitet werden. Die weiteren baulichen Merkmale, die jenen der ersten Ausführungsform ähnlich sind, erbringen Wirkungen und Resultate, die den durch die erste Ausführungsform erbrachten ähnlich sind.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die oben beschriebene erste und zweite Ausführungsform beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann sie passend abgewandelt werden, ohne von dem eigentlichen Kern der Erfindung abzuweichen.
-
Zum Beispiel wird die vorliegende Erfindung bei der ersten und der zweiten Ausführungsform auf einen Gassensor mit einem Gaserfassungselement, in dem eine einzelne Sauerstoffkonzentrationszelle gebildet ist, d.h., einen Gassensor mit einem Gaserfassungselement von dem sogenannten einzelligen Typ, angewendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auch auf einen Gassensor mit einem Gaserfassungselement, in dem mehrere Sauerstoffkonzentrationszellen gebildet sind, wie etwa einem Gaserfassungselement von dem zweizelligen Typ oder dem dreizelligen Typ, angewendet werden, solange das Gaserfassungselement den darin gebildeten Referenzgaseinleitungsdurchgang aufweist.
-
Beschreibung der Bezugszeichen
-
- 1, 101
- Gassensor
- 10
- Metallgehäuse
- 10h
- axiales Loch
- 20
- Schutzeinrichtung
- 30
- äußere Röhre
- 40, 140
- Gaserfassungselement
- 41
- Elementvorderendbereich
- 41g
- Erfassungsabschnitt
- 43
- Elementrückendbereich
- 43a
- erste Hauptfläche (radial äußere Umfangsfläche) (des Elementrückendbereichs)
- 43b
- zweite Hauptfläche (radial äußere Umfangsfläche) (des Elementrückendbereichs)
- 43c
- erste Seitenfläche (radial äußere Umfangsfläche) (des Elementrückendbereichs)
- 43d
- zweite Seitenfläche (radial äußere Umfangsfläche) (des Elementrückendbereichs)
- 51
- Festelektrolytschicht (Keramikschicht)
- 52
- erste Isolationsschicht (Keramikschicht)
- 53
- zweite Isolationsschicht (Keramikschicht)
- 54
- dritte Isolationsschicht (Keramikschicht)
- 61a
- erste Elektrodenanschlussfläche
- 61at
- Kontaktbereich (der ersten Elektrodenanschlussfläche)
- 61b
- zweite Elektrodenanschlussfläche
- 61bt
- Kontaktbereich (der zweiten Elektrodenanschlussfläche)
- 61c
- dritte Elektrodenanschlussfläche
- 61ct
- Kontaktbereich (der dritten Elektrodenanschlussfläche)
- 61d
- vierte Elektrodenanschlussfläche
- 61dt
- Kontaktbereich (der vierten Elektrodenanschlussfläche)
- 63a
- erster Durchgangslochleiter
- 63b
- zweiter Durchgangslochleiter
- 63c
- dritter Durchgangslochleiter
- 63d
- vierter Durchgangslochleiter
- 63e
- fünfter Durchgangslochleiter
- 80
- Anschlussglied
- 85
- isolierendes Distanzstück
- 85h
- aufnehmender Bereich
- 91
- Metallbecher (Halteelement)
- 92
- Keramikring (Halteelement)
- 93
- erster Talkring (Halteelement)
- 94
- zweiter Talkring (Halteelement)
- 95
- Hülse (Halteelement)
- AX
- axiale Linie
- HJ
- Axialrichtung
- GS
- Vorderseite (in der Axialrichtung)
- GK
- Rückseite (in der Axialrichtung)
- KR
- Referenzgaseinleitungsdurchgang
- KK
- Öffnung
- RA
- Referenzgasraum
- MA
- erste Vorderposition
- MB
- zweite Vorderposition
